A gravidade extra do Universo pode não ser provocada pela matéria escura (mas sim pela luz)

ESA / Hubble & NASA

Astrofísicos europeus lançaram recentemente uma possibilidade que apanhou muitos desprevenidos: e se o estranho comportamento das galáxias for explicado pela massa combinada de inúmeros fotões, e não pela famosa matéria escura?

Os cientistas procuram há já várias décadas por provas concretas de presença de matéria escura, mas a verdade é que este material misterioso permanece indetectável. Agora, os astrofísicos estão a explorar uma possibilidade intrigante: e se não é a matéria escura que afeta a rotação galáctica, mas sim a massa da luz?

Os cientistas afirmaram durante muito tempo que a matéria invisível constitui a maior parte da massa do Universo. Qualquer comportamento de objetos espaciais que não pode ser explicado pela massa comum – a forma como as galáxias giram no espaço, por exemplo – pode ser explicado pelos efeitos gravitacionais da matéria escura.

Mas agora acaba de surgir uma ousada teoria que sugere que o estranho comportamento das galáxias pode ser explicado pela massa combinada de inúmeros fotões, e não pela matéria escura.

Num artigo científico datado de 1980, a astrónoma Vera Rubin provou uma característica particularmente estranha das galáxias: as suas bordas giram muito mais rápido do que seria suposto.

À medida que nos movemos para fora do centro galáctico, o movimento orbital das estrelas e do gás no disco deve, pelo menos teoricamente, desacelerar graças à diminuição da velocidade proporcional à distância do centro. A isto se chama declínio kepleriano, um fenómeno que pode ser observado de forma muito precisa em sistemas planetários como o Sistema Solar. No entanto, isto não acontece na maioria das galáxias.

Em vez disso, explica o ScienceAlert, as curvas de rotação das galáxias permanecem planas ou aumentam. Com base no efeito gravitacional da matéria, as estrelas externas orbitam muito mais rapidamente do que deveriam.

Quando se aperceberam deste fenómeno, os cientistas colocaram em cima da mesa a hipótese da matéria escura – não sabemos o que é, nem a conseguimos detetar, mas há no nosso Universo físico algo que ganha uma gravidade extra.

Contudo, esse “algo” pode não ser a tão aclamada matéria escura. Dmitri Ryutov, do Laboratório Nacional Lawrence Livermore, na Califórnia, e Dmitry Budker e Victor Flambaum, da Universidade Johannes Gutenberg de Mainz, na Alemanha, apostam as fichas nesta segunda hipótese.

Num novo estudo, publicado recentemente no The Astrophysical Journal, os cientistas afirmam que as partículas de luz – fotões – são a fonte do fenómeno, pelo menos parcialmente. Apesar de não causarem gravidade, a massa dos fotões cria algo que se comporta de forma muito parecida.

“Assumindo uma certa massa de fotões, muito menor que o limite superior atual, podemos mostrar que essa massa seria suficiente para gerar forças adicionais numa galáxia e que essas forças seriam grandes o suficiente para explicar as curvas de rotação. Esta conclusão é extremamente excitante”, afirmaram.

Os cientistas descrevem este efeito como uma espécie de “pressão negativa” causada por tensões eletromagnéticas relacionadas à massa dos fotões. Quando colocados no contexto de um sistema matemático chamado eletrodinâmica de Maxwell-Proca, essas tensões eletromagnéticas podem gerar forças centrípetas adicionais, atuando predominantemente no gás interestelar. A este fenómeno a equipa deu o nome de Proca stress.

Para já, todas esta suposições são hipotéticas e matéria escura continua a ser a teoria-rainha. Mas não há nada de mal em procurar novas e prováveis explicações. Pelo contrário.

“Atualmente, não consideramos a massa de fotões como uma solução para o problema da curva de rotação. Mas pode ser parte da solução”, concluiu Budker.