Teste galáctico pode dizer se matéria escura realmente existe

Redação do Site Inovação Tecnológica -  16/07/2018

Simulação: Esta imagem mostra a distribuição de matéria escura (acima) e estrelas (abaixo).[Imagem: Romano-Díaz/University of Bonn]

Matéria escura e MOND

Apesar de numerosos esforços experimentais e bilhões gastos em pesquisas, ainda não há qualquer prova direta de que a matéria escura de fato exista. Isso levou os astrônomos a levantarem a hipótese de que a força gravitacional em si pode se comportar de maneira diferente do que as atuais teorias estabelecem.

De acordo com uma teoria conhecida como MOND (sigla em inglês para Dinâmica Newtoniana Modificada), a atração entre duas massas obedeceria às leis de Newton apenas até certo ponto. Em acelerações muito pequenas, como as que prevalecem nas galáxias, a gravidade tornar-se-ia consideravelmente mais forte. Portanto, as galáxias não se esfacelariam devido à sua velocidade de rotação, o que foi justamente a noção que deu origem à hipótese da matéria escura - se as galáxias giram tão rápido e não se esfacelam, deve haver "algo" lá para prover a gravidade que falta.

Uma equipe das universidades de Bonn (Alemanha) e Califórnia em Irvine (EUA) propôs agora um modo de testar essas duas hipóteses - hipótese da matéria escura e hipótese MOND - com uma precisão e uma facilidade sem precedentes.

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Relação de aceleração radial

Enrico Garaldi e seus colegas usaram um dos supercomputadores mais rápidos do mundo para simular a distribuição de matéria das chamadas galáxias anãs, ou satélites, pequenas galáxias que circundam a Via Láctea ou Andrômeda, por exemplo.

Eles se concentraram em uma relação conhecida como "relação de aceleração radial" (RAR). Nas galáxias de disco, as estrelas se movem em órbitas circulares ao redor do centro galáctico. A aceleração que as força constantemente a mudar de direção para girar é causada pela atração da matéria na galáxia. A RAR descreve a relação entre esta aceleração e a aceleração causada apenas pela matéria visível, fornecendo uma dica sobre a estrutura das galáxias e sua distribuição de matéria.

"Agora simulamos, pela primeira vez, a RAR de galáxias anãs com a suposição de que existe matéria escura. Acontece que elas se comportam como versões reduzidas das galáxias maiores," conta o professor Cristiano Porciani, membro da equipe. Há anos os astrônomos já vinham observando que essas galáxias satélites desafiam as teorias mais aceitas.

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Medir efeitos da matéria escura

Mas, e se não houver matéria escura e, em vez disso, a gravidade funciona de forma diferente do que pensava Newton?

"Nesse caso, a RAR das galáxias anãs depende fortemente da distância até a galáxia principal, enquanto isso não acontece se a matéria escura existir," explicou o pesquisador Emilio Romano Díaz.

Logo, tudo se torna uma questão de medir essa diferença, algo que pode ser feito usando satélites. A sonda espacial Gaia, por exemplo, lançada pela Agência Espacial Europeia em 2013, já pode até ter começado a capturar uma resposta. A sonda foi projetada para estudar as estrelas na Via Láctea e suas galáxias satélites com detalhes sem precedentes e já coletou uma grande quantidade de dados.

No entanto, provavelmente levará anos para resolver definitivamente esse enigma.

"Medições individuais não são suficientes para testar as pequenas diferenças que encontramos em nossas simulações," disse Garaldi. "Mas dar uma olhada detalhada para as mesmas estrelas repetidamente melhora as medições a cada vez. Mais cedo ou mais tarde, deverá ser possível determinar se as galáxias anãs se comportam como num universo com matéria escura - ou não."

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Bibliografia:

Radial acceleration relation of CDM satellite galaxies
Enrico Garaldi, Emilio Romano-Díaz, Cristiano Porciani, Marcel S. Pawlowski
Physical Review Letters
Vol.: 120, 261301
DOI: 10.1103/PhysRevLett.120.261301