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Imagens geradas por computador que mostram uma galáxia de disco a partir de uma simulação de gravidade modificada. As imagens mostram (lado direito da imagem, em vermelho-azul) a densidade de gás no disco da galáxia com as estrelas mostradas como pontos brilhantes. O lado esquerdo das imagens mostra as mudanças de força no gás dentro do disco, onde as regiões centrais escuras correspondem às forças padrão, do tipo Relatividade Geral, e as regiões amarelas brilhantes correspondem às intensificadas (forças modificadas). As imagens mostram vistas da galáxia simulada de cima e de lado. Crédito: Christian Arnold / Baojiu Li / Universidade de Durham.
Simulações de galáxias em supercomputadores mostraram que a teoria da relatividade geral de Einstein pode não ser a única maneira de explicar como a gravidade funciona ou como as galáxias se formam.
Físicos da Universidade de Durham, no Reino Unido, simularam o cosmos usando um modelo alternativo para a gravidade - a gravidade f (R), a chamada Teoria dos Camaleões.
As imagens resultantes produzidas pela simulação mostram que galáxias como a Via Láctea ainda podem se formar no universo, mesmo com diferentes leis da gravidade.
Os resultados mostram a viabilidade da Teoria dos Camaleões - assim chamada porque muda o comportamento de acordo com o ambiente - como uma alternativa à Relatividade Geral na explicação da formação de estruturas no universo.
A pesquisa também pode ajudar a entender melhor a energia escura - a substância misteriosa que está acelerando a taxa de expansão do universo.
Os resultados são publicados na Nature Astronomy .
A Relatividade Geral foi desenvolvida por Albert Einstein no início de 1900 para explicar o efeito gravitacional de grandes objetos no espaço, por exemplo, para explicar a órbita de Mercúrio no sistema solar.
É a base da cosmologia moderna, mas também desempenha um papel na vida cotidiana, por exemplo, no cálculo das posições GPS em smartphones.
Os cientistas já sabem a partir de cálculos teóricos que Chameleon Teoria pode reproduzir o sucesso da Relatividade Geral no sistema solar.
A equipe de Durham mostrou agora que essa teoria permite que galáxias realistas como a Via Láctea se formem e pode ser distinguida da Relatividade Geral em escalas cosmológicas muito grandes.
O co-autor principal da pesquisa, Dr. Christian Arnold, do Instituto de Cosmologia Computacional da Universidade de Durham, disse: "A teoria dos camaleões permite que as leis da gravidade sejam modificadas para que possamos testar o efeito das mudanças na gravidade na formação de galáxias.
"Através de nossas simulações, mostramos pela primeira vez que, mesmo que você mude a gravidade, isso não impediria a formação de galáxias de disco com braços em espiral.
"Nossa pesquisa definitivamente não significa que a Relatividade Geral esteja errada, mas mostra que não precisa ser a única maneira de explicar o papel da gravidade na evolução do universo".
Os pesquisadores analisaram a interação entre a gravidade na teoria dos camaleões e os buracos negros supermassivos que ficam no centro das galáxias.
Os buracos negros desempenham um papel fundamental na formação de galáxias, porque o calor e o material que ejetam ao engolir a matéria ao redor podem queimar o gás necessário para formar estrelas, impedindo efetivamente a formação de estrelas.
A quantidade de calor liberada pelos buracos negros é alterada pela mudança da gravidade, afetando a forma como as galáxias se formam.
No entanto, as novas simulações mostraram que, mesmo considerando a mudança na gravidade causada pela aplicação da Teoria dos Camaleões, as galáxias ainda eram capazes de se formar.
A Relatividade Geral também tem consequências para entender a expansão acelerada do universo.
Os cientistas acreditam que essa expansão está sendo impulsionada pela energia escura e os pesquisadores de Durham dizem que suas descobertas podem ser um pequeno passo para explicar as propriedades dessa substância.
O co-autor principal da pesquisa, Professor Baojiu Li, do Instituto de Cosmologia Computacional da Universidade de Durham, disse: "Na Relatividade Geral, os cientistas respondem pela expansão acelerada do universo, introduzindo uma forma misteriosa de matéria chamada energia escura - a forma mais simples que pode ser uma constante cosmológica, cuja densidade é uma constante no espaço e no tempo.
"No entanto, alternativas para uma constante cosmológica que explicar a expansão acelerada, modificando a lei da gravidade, como f (R) gravidade , também são amplamente considerada dada, quão pouco se sabe sobre a energia escura."
Os pesquisadores de Durham esperam que suas descobertas possam ser testadas através de observações usando o telescópio Square Kilometer Array (SKA), com sede na Austrália e na África do Sul, que deve iniciar as observações em 2020.
O SKA será o maior radiotelescópio do mundo e tem como objetivo desafiar a teoria da Relatividade Geral de Einstein, observar como as primeiras estrelas e galáxias se formaram após o Big Bang e ajudar os cientistas a entender a natureza ou a energia escura.
Mais informações: Christian Arnold et al, Simulações realistas da formação de galáxias em gravidade modificada f (R), Nature Astronomy (2019). DOI: 10.1038 / s41550-019-0823-y
Informações da revista: Nature Astronomy
Fornecido por Durham University
Fonte: Physic.Org
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HélioR.M.Cabral (Economista,
Escritor e Divulgador de conteúdos da
Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia).
Membro da Society for
Science andthePublic (SSP) e assinante de conteúdoscientíficos da NASA
(NationalAeronauticsand Space Administration) e ESA (European Space Agency).
Participa
do projeto S`CoolGroundObservation (Observações de Nuvens) que é integrado ao
Projeto CERES (CloudsandEarth´sRadiant Energy System) administrado pela NASA.A partir de 2019, tornou-se membro da Sociedade Astronômica
Brasileira (SAB), como astrônomo amador.
Participa também do projeto The GlobeProgram / NASA
GlobeCloud, um Programa de Ciência e Educação Worldwide, que também tem o
objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este projeto é patrocinado pela
NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado pela
NationalOceanicandAtmosphericAdministration (NOAA) e U.S DepartmentofState.
e-mail: heliocabral@coseno.com.br
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