A pesquisa, liderada por Rajendra Gupta, professor adjunto do Departamento de Física da Universidade de Ottawa, propõe que mudanças graduais na força das forças da natureza (como a gravidade) ao longo do tempo e do espaço podem explicar vários comportamentos cósmicos enigmáticos. Isso inclui o modo como as galáxias giram, evoluem e se agrupam, bem como a maneira como o universo se expande.

Desafiando Suposições Antigas

“As forças do universo na verdade se tornam mais fracas em média à medida que se expande”, explica o professor Gupta. “Esse enfraquecimento faz parecer que há um impulso misterioso que faz o universo expandir mais rápido (que é identificado como energia escura). No entanto, em escalas galácticas e de aglomerados de galáxias, a variação dessas forças no espaço gravitacionalmente ligado resulta em uma gravidade extra (que é considerada devido à matéria escura). Mas essas coisas podem ser apenas ilusões, emergentes das constantes em evolução que definem a força das forças.”

Ele continua: “Existem dois fenômenos muito diferentes que precisam ser explicados pela matéria escura e pela energia escura: O primeiro é em escala cosmológica, ou seja, em uma escala maior que 600 milhões de anos-luz assumindo que o universo é homogêneo e o mesmo em todas as direções. O segundo é em escala astrofísica, ou seja, em uma escala menor o universo é muito irregular e dependente da direção. No modelo padrão, os dois cenários requerem diferentes equações para explicar as observações usando matéria escura e energia escura. O nosso é o único que os explica com a mesma equação, e sem precisar de matéria escura ou energia escura.”

Gupta acrescenta que a abordagem fornece uma única estrutura para explicar observações como a rotação de galáxias, agrupamento e a curvatura da luz em torno de objetos massivos. “Tudo isso é apenas o resultado das constantes da natureza variando à medida que o universo envelhece e se torna irregular”, diz ele.

Um Novo Modelo na Escala Galáctica

Em trabalhos anteriores, o professor Gupta questionou a existência da matéria escura em uma escala cósmica. Sua pesquisa mais recente amplia essa ideia para escalas astrofísicas menores, examinando como as galáxias giram.

Nesse modelo, um parâmetro conhecido como α surge quando as constantes de acoplamento – as quantidades que descrevem a força das forças fundamentais – podem evoluir. Este termo α age como um elemento adicional nas equações gravitacionais, reproduzindo os mesmos efeitos tradicionalmente explicados pela matéria escura e energia escura.

Em grandes escalas, α é tratado como constante (por exemplo, usando dados de supernovas). Localmente, dentro das galáxias, α muda dependendo de como a matéria comum (buracos negros, estrelas, planetas e gás) está distribuída. Em regiões ricas em matéria, o efeito é menor; em regiões escassas, ele cresce mais forte. Como resultado, o modelo explica naturalmente por que as estrelas nas regiões externas de uma galáxia se movem mais rápido do que o esperado sem invocar halos de matéria escura invisíveis.

Repensando a Linha do Tempo do Universo

Gupta acredita que essa abordagem pode ajudar a resolver enigmas astronômicos de longa data. “Por anos, lutamos para explicar como as galáxias no universo primitivo se formaram tão rapidamente e se tornaram tão massivas”, observa ele. “Com nosso modelo, você não precisa assumir partículas exóticas ou quebrar as regras da física. A linha do tempo do universo simplesmente se estende, quase dobrando a idade do universo, e criando espaço para tudo o que observamos.”

Ao efetivamente alongar a linha do tempo de desenvolvimento do universo, o modelo torna mais fácil entender como estruturas enormes – como galáxias e buracos negros – poderiam ter se formado tão logo após o Big Bang.

Essa teoria pode transformar dramaticamente nossa compreensão do cosmos. Ela até sugere que a busca por partículas de matéria escura, que custou bilhões de dólares ao longo de décadas, pode não ser necessária. Mesmo que tais partículas exóticas fossem descobertas, Gupta argumenta que elas ainda representariam apenas cerca de seis vezes a massa da matéria comum.

“Às vezes, a explicação mais simples é a melhor. Talvez os maiores segredos do universo sejam apenas truques feitos pelas constantes em evolução da natureza”, conclui ele.

A pesquisa, intitulada “Testando a Cosmologia CCC+TL com as Curvas de Rotação de Galáxias”, aparece na revista revisada por pares Galaxies.