A Teoria da Relatividade de Einstein: Uma nova teoria pode ser necessária para entender as leis do Universo.

A gravidade no universo pode ter sido consideravelmente mais forte do que é agora. Essa diminuição na força da gravidade pode ter contribuído para a expansão acelerada do universo. O conceito de “energia escura” foi introduzido há cerca de três décadas para explicar essa aceleração. No entanto, visões recentes sugerem que a energia escura pode não ser necessária, o que implica que a teoria da relatividade requer revisão. Este tópico foi discutido em um artigo na Nature Communications.

O projeto Dark Energy Survey teve colaboração de vários cientistas. O núcleo do projeto envolve telescópios poderosos criando um mapa tridimensional do universo. Esses telescópios capturam imagens de galáxias muito distantes e antigas.

No mapeamento, é crucial identificar instâncias onde a luz de uma galáxia distante é distorcida pelo campo gravitacional de uma mais próxima. O conhecimento comum da física nos diz que a luz, que normalmente viaja em linha reta, se curva em torno de objetos massivos, criando uma lente gravitacional. A extensão da curvatura da luz permite que os cientistas meçam a força do campo gravitacional e o comparem com a massa da galáxia.

Este processo é bastante fascinante. Entendemos como um quilo de qualquer material exerce atração gravitacional, seja um kettlebell ou um quilo de penas. Equações básicas (física newtoniana é suficiente, sem a necessidade das teorias de Einstein) preveem a força gravitacional a uma dada distância. Essas previsões dependem da constante gravitacional. Mas a questão permanece: essa constante é realmente imutável? Ela sempre foi constante ao longo da história?

Por meio de observações meticulosas, os cientistas reuniram lentes gravitacionais suficientes para mapear o comportamento da gravidade em várias épocas, de bilhões de anos atrás até os dias atuais. 

Aqui está uma descoberta intrigante: por volta de 6-7 bilhões de anos atrás, a gravidade se conformava perfeitamente às equações de Einstein, agindo como uma força estéril e altamente previsível. No entanto, entre 3-5 bilhões de anos atrás, parece que massas idênticas geraram campos significativamente mais fracos, indicando que a gravidade enfraqueceu independentemente.

Coincidindo com esse período está a enigmática aceleração da expansão do Universo. Parece que o “afrouxamento” da gravidade fez com que o Universo se espalhasse mais vigorosamente. Nesse contexto, o conceito de “energia escura” se torna desnecessário (e não deve ser confundido com “matéria escura”, que é distinta).

Crucialmente, a metodologia de pesquisa empregada é fundada em critérios independentes de quaisquer hipóteses iniciais, garantindo objetividade. No entanto, dada a extrema delicadeza dessas observações, erros são uma possibilidade. Portanto, os cientistas relatam a descoberta desse efeito com “alta probabilidade”, embora não com certeza absoluta.

Teóricos especularam que as leis da física, como atualmente entendidas, não são imutáveis, mas variáveis. Por exemplo, uma hipótese recente sugere que a gravidade, após diminuir com a distância, pode se intensificar abruptamente. O fenômeno observado varia com o tempo e não com a distância. Parece que a constante gravitacional pode não ser tão constante assim.

Qual o motivo? É muito cedo para discutir isso

Primeiro, os cientistas medem a gravidade observando os chamados poços gravitacionais, que são depressões no espaço-tempo criadas por corpos massivos, incluindo nós. Cerca de 3 bilhões de anos atrás, esses poços se tornaram menos profundos. Isso levanta questões: a gravidade está enfraquecendo ou a propriedade do espaço está mudando, tornando-se menos flexível ou cedendo mais?

Em segundo lugar, a distância até uma galáxia, e assim a época em que ela é observada, é geralmente estimada usando redshift. Isso ocorre porque a expansão do universo faz com que objetos distantes pareçam mais vermelhos do que os mais próximos. Isso levanta a questão: E se os fótons perderem energia no caminho e parecerem vermelhos, alterando nossa compreensão?

Se observássemos uma mudança na gravidade, a questão do porquê permanece sem resposta porque a natureza da gravidade ainda não é totalmente compreendida. A teoria de Einstein descreve a gravidade como uma depressão no espaço-tempo causada pela massa, abordando o "como", mas não o "por quê". A mecânica quântica sugere que as forças são transportadas por partículas e, no caso da gravidade, por grávitons, que ainda não foram descobertos, deixando a gravidade como um profundo mistério.

Encontramo-nos em meio à incerteza, e somente uma nova teoria abrangente poderia resolvê-la. A teoria da relatividade não está terminada; ela prevê fenômenos como lentes gravitacionais e poços. A discussão é sobre refinar algumas das equações da teoria, reconhecendo que as leis da natureza podem estar sujeitas a mudanças.