Matéria escura, energia escura e a busca por uma nova teoria para a gravitação

Abstract

Vamos discutir como a teoria da relatividade geral (RG) de Einstein nos conduz aos conceitos de matéria escura e energia escura que, juntas, devem compor cerca de 95% do universo. O desconhecimento da natureza destas componentes escuras nos leva a um delicado questionamento: Será que a RG é correta? Existiriam outras teorias para a gravitação?

Matéria Escura E Energia Escura Em Atividades De Divulgação Científica

“…A denominação "genérica" de matéria escura foi conferida para este tipo desconhecido de matéria que é capaz de interagir gravitacionalmente, mas que não emite nenhum tipo de radiação eletromagnética. Mais à frente, as pesquisas realizadas pela astrônoma Vera Rubin (1928Rubin ( -2016, a partir da década de 1950, sobre a velocidade de rotação do disco de galáxias espirais, indicaram também que as altas velocidades das estrelas situadas nas regiões periféricas destas galáxias não podiam ser explicadas pela quantidade de matéria observada nelas: novamente, a conclusão era que deveria existir bem mais matéria nestas galáxias do que podia ser visto (VELTEN, 2020).…”

“…Como solução para este problema, foi proposta a ideia de que o universo está passando por uma fase de expansão acelerada devido à existência de uma nova componente cósmica, a chamada energia escura: o efeito resultante disto era que estas supernovas estariam mais distantes do observador do que se imaginava anteriormente, o que esclareceria o fato de seu brilho ser menor. Para explicar esta aceleração da expansão do universo, a energia escura deveria ter propriedades antigravitacionais, ou seja, deveria ser repulsiva e não atrativa, como ocorre com a força de atração gravitacional atuando entre corpos constituídos de matéria convencional (VELTEN, 2020).…”

Um escuro quarto do Universo

“…ometria espacial do Universo é plana. Dessa planicidade podemos deduzir, a partir das equações de Friedmann para a dinâmica da expansão [5], que a densidade total de energia no Universo é a densidade crítica,…”

“…1 Consulte também a edição anterior desta revista, em especial a ref. [5]. 2 A constante de Hubble pode ser medida diretamente pelo afastamento de cefeidas [6,7] (H0 73 km • s −1 • Mpc −1 ), ou indiretamente através de observáveis cosmológicos como o CMB [8] (H0 67 km • s −1 • Mpc −1 ).…”

Matéria escura e as estruturas cósmicas

“…A curva de rotação de galáxias espirais tem sido estudada desde os anos 1970, notadamente com os trabalhos de Vera Rubin, e o comportamento constante da velocidade de rotação de estrelas e gases a partir de certas distâncias, em contradição ao comportamento esperado ao se utilizar a dinâmica newtoniana para a dada distribuição de matéria obser-vada, indica a existência de alguma quantidade de matéria invisível nestes sistemas. 1 O fenômeno conhecido como lentes gravitacionais, quando a luz percorre uma trajetória não retilínea devido à curvatura do espaço-tempo que é criada por uma distribuição de matéria, por exemplo, uma estrela um uma galáxia, também indica a existência de matéria escura no Universo. O ângulo de deflexão deste processo, ou o quanto a luz "se curva", é proporcional à massa da lente, que pode ser uma galáxia.…”