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Astrônomos procuram falhas na teoria de Einstein para desvendar a energia escura

Cientistas que esperavam encontrar alguma pista sobre a energia escura estudaram a ação da gravidade em longas distâncias. A proposta era tentar encontrar algum comportamento inesperado, que poderia ser uma evidência de que Albert Einstein estava errado. Porém, ele estava certo. De novo.

O mistério da energia escura

Proporção da quantidade de matéria escura e de energia escura no universo (Imagem: Reprodução/Mohamed Abdullah/UC Riverside)
Proporção da quantidade de matéria escura e de energia escura no universo (Imagem: Reprodução/Mohamed Abdullah/UC Riverside)

A energia escura é a força misteriosa por trás da expansão acelerada do universo. Os astrônomos ainda não sabem porque as galáxias se afastam umas das outras cada vez mais rápido. Se a gravidade atrai todos os objetos do universo, porque eles se afastam em escalas cósmicas?

Não faltam provas da expansão acelerada. Ela foi descoberta em 1924 por Edwin Hubble, que observou muitas galáxias e constatou que elas estavam em constante distanciamento entre si. Quanto mais afastadas estavam as galáxias, mais rápido elas se distanciavam.

Hoje, os astrônomos usam o desvio para o vermelho — um efeito que torna a luz das galáxias cada vez mais avermelhadas à medida que estão mais distantes — para calcular as distâncias e idades dos objetos. Mas isso ainda não permite compreender a energia escura.

Enquanto não for descoberta a natureza da energia escura e como ela funciona, os físicos correm o risco de fazer algumas suposições incorretas ou imprecisas sobre a evolução do universo. Por isso, eles tentam diferentes abordagens para encontrar uma resposta.

Testes exaustivos da Relatividade Geral

Como uma lente gravitacional funciona (Imagem: Reprodução/NASA Ames/JPL-Caltech/T. Pyle)
Como uma lente gravitacional funciona (Imagem: Reprodução/NASA Ames/JPL-Caltech/T. Pyle)

Uma delas é procurar alguma falha na Teoria da Relatividade Geral de Albert Einstein. Se os cientistas encontraram algum comportamento inesperado na gravidade em grandes escalas (ou seja, em galáxias muito distantes), será uma evidência de que a Relatividade Geral está incompleta ou errada.

Essa evidência, caso seja forte o suficiente, seria uma abertura para revisar a teoria e procurar brechas para novas hipóteses sobre a energia escura. Assim, um novo estudo do Dark Energy Survey, com o Telescópio Victor M. Blanco, buscou por inconsistências em galáxias a 5 bilhões de anos-luz de distância.

Uma vez que olhar para longe significa olhar para o passado (porque a luz tem velocidade limitada de 299.792.458 m/s), os cientistas sabem como era uma galáxia distante apenas olhando para ela. Se os alvos do estudo estavam a 5 bilhões de anos-luz de distância, a luz desses alvos levou 5 bilhões de anos para chegar à Terra. Portanto, elas foram observadas do jeito que eram há 5 bilhões de anos.

Lentes gravitacionais

À medida que a luz dessas galáxias viaja pelo cosmos, ela encontra aglomerados de matéria escura deformando o espaço com sua gravidade. Isso cria uma lente gravitacional, ou seja, as imagens de galáxias atrás desses aglomerados parecem curvas ou manchadas, como vemos nesta imagem produzida pelo James Webb.

A primeira imagem colorida do James Webb revela muitas galáxias antigas (avermelhadas) distorcidas pelas lentes gravitacionais (Imagem: Reprodução/ESA/CSA/STScI)
A primeira imagem colorida do James Webb revela muitas galáxias antigas (avermelhadas) distorcidas pelas lentes gravitacionais (Imagem: Reprodução/ESA/CSA/STScI)

O estudo dessas lentes é útil para revelar a força da gravidade no universo jovem. O grupo de estudo mediu as distorções de mais de 100 milhões de galáxias e, até agora, as observações correspondem ao que é previsto pela Relatividade Geral.

Em outras palavras, Einstein estava certo — ao menos no que diz respeito a esse ponto. “À medida que as medições se tornam cada vez mais precisas, ainda há espaço para desafiar a teoria da gravidade de Einstein, ”, disse Agnès Ferté, coautora do estudo. “Mas ainda temos muito o que fazer antes de estarmos prontos para Euclides e Roman”

Euclides e Nancy Grace Roman são os telescópios poderosos da nova geração, ainda em fase de construção. “Portanto, é essencial que continuemos a colaborar com cientistas de todo o mundo nesse problema”, completa Ferté.

O artigo foi publicado no repositório arXiv.

Fonte: Canaltech

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