A lenda estava errada Estrelas indicam erros na lei da gravidade de Newton

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A lenda estava errada? Estrelas indicam erros na lei da gravidade
de Newton
Quando lançamos um satélite em uma órbita ao redor da Terra, calculamos sua rota por meio de uma equação com
mais de 300 anos: a lei da gravidade de Newton.
Somos profundamente dependentes da equação, e ela ainda forma a base dos estudos dos cientistas sobre os
movimentos de estrelas e galáxias.
No entanto, novas observações mostram que, aparentemente, algumas estrelas da Via Láctea se movem de uma
forma que é inconsistente com a lei da gravidade de Newton.
Ou as observações estão erradas, elas exigem uma análise mais aprofundada – ou o inimaginável pode de repente
ser imaginável: talvez Newton estivesse errado.
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Um punhado de cientistas ousados agora acredita que precisamos descartar a lei da gravidade de Newton e
introduzir uma nova.
Se eles estão certos, também precisamos descartar a ideia da misteriosa matéria escura, que define a cosmologia
moderna.
A matéria salvou as leis da gravidade
Em 5 de julho de 1687, Isaac Newton publicou seu relatório inovador “Os Princípios Matemáticos da Filosofia
Natural”, explicando que dois corpos se atraem por meio de suas massas e que a atração diminui com a distância
entre eles.
Toda vez que a distância dobra, a atração é reduzida para 25%. E de acordo com Newton, o princípio permanece
inalterado em todo o universo.
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Albert Einstein desenvolveu a lei da gravidade de Newton com sua teoria da relatividade geral de 1915, explicando
exatamente como a atração em massa se desenvolve: corpos pesados dobram o espaço ao redor deles. O campo
de gravidade da Terra forma uma cavidade no espaço, na qual a Lua rola como uma bola em jogo de roleta.
Einstein concordou com Newton que a atração entre duas massas é reduzida para 25%, quando a distância dobra.
Este dogma foi, no entanto, desafiado na década de 1970, quando a astrônoma americana Vera Rubin fez uma
descoberta surpreendente: as galáxias estão girando tão rápido que as estrelas mais externas deveriam ser
arremessadas para o espaço como as gotas de uma máquina de lavar centrifugação, se a gravidade fosse reduzida
tanto quanto Newton e Einstein alegaram.
Rubin propôs que as galáxias estão cercadas por uma nuvem de matéria escura invisível com uma enorme massa
que mantém as estrelas mais externas em uma coleira curta com sua gravidade.
A matéria escura poderia explicar a rotação das galáxias e salvar as leis da gravidade que foram ameaçadas pelas
observações de Rubin.
Desde então, a matéria escura constituiu um elemento básico de quase todas as pesquisas astronômicas.
Até agora.
Rebeldes desafiam gigantes
Desde o início, um punhado de astrônomos estavam céticos em desfigurar a teoria da matéria escura. Em vez disso,
eles acreditavam que as galáxias incluem apenas as estrelas brilhantes e gases que podemos ver.
O crítico de matéria escura mais proeminente foi o astrofísico israelense Mordehai Milgrom. Em 1983, ele fez o que
quase nenhum astrônomo ousou considerar: ele ajustou a lei da gravidade de Newton.
O resultado foi a teoria conhecida como MOND (Modified Newtonian Dynamics). De acordo com a MOND, a lei de
Newton ainda se aplica em pequena escala cósmica, como no Sistema Solar, mas não através de dezenas de
milhares de anos-luz.
A teoria poderia enviar a cosmologia moderna para uma profunda crise, porque alterou a própria gravidade.
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Em 1983, o astrofísico israelense Mordehai Milgrom introduziu uma alternativa à lei da gravidade de Newton e, desd
então, ele tem argumentado a favor de sua teoria controversa.
Instituto Weizmann da Ciência
MOND só encontrou muito poucos apoiadores no início, mas agora, o interesse está em ascensão. Isso se deve ao
fato de que os físicos têm procurado a matéria escura há décadas em detectores subterrâneos e tentaram produzi-la
no maior acelerador do mundo, o LHC – mas em vão.
Consequentemente, ainda não temos nenhuma evidência concreta da existência da matéria escura.
Os aglomerados de estrelas não obedecem a Newton
O telescópio Gaia foi lançado em 2013 e, desde então, tem mapeado cerca de dois bilhões de estrelas da Via
Láctea.
As observações de Gaia de cinco jovens aglomerados estelares na vizinhança do Sol incluem o argumento mais
forte contra Newton e em favor do MOND.
Os aglomerados estelares estão localizados a cerca de 28.000 anos-luz do centro da Via Láctea, ou seja, longe o
suficiente para revelar se os movimentos das estrelas obedecem à lei clássica da gravidade de Newton, ou se
obedecerem à teoria MOND.
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O telescópio espacial Gaia orbita a 1,5 milhões de quilômetros da Terra nas proximidades do
ponto L2 Lagrange, onde a órbita não é perturbada.
? D. Ducros/ESA (Divulgação)
Gaia mostra a extensão dos aglomerados estelares
O telescópio Gaia está medindo as posições de cerca de dois bilhões de estrelas na Via Láctea.
Gaia também está medindo os comprimentos de onda da luz das estrelas, que revelam a sua química. Então, Gaia
será capaz de identificar estrelas nascidas nos mesmos aglomerados estelares.
Com o tempo, a gravidade do centro da galáxia estica aglomerados de estrelas em grupos oblongos. As formas
precisas dos aglomerados são determinadas pela intensidade da gravidade na galáxia em rotação.
Novas observações de aglomerados estelares feitos por Gaia não são imediatamente consistentes com a lei da
gravidade de Newton e, portanto, os astrofísicos em todo o mundo estão discutindo qual deve ser a consequência.
Em aglomerados de estrelas, cerca de 1.000 estrelas nascem quase ao mesmo tempo em uma grande nuvem de
gás. No início, os aglomerados são circulares, mas à medida que viajam com a rotação da galáxia, os aglomerados
são esticados devido à gravidade das estrelas no centro da galáxia.
Um aglomerado de estrelas é esticado de tal forma que um grupo separatista de estrelas se desenvolve, enquanto
outro grupo fica para trás. De acordo com as leis da gravidade de Newton e Einstein, os dois grupos de estrelas
devem ter o mesmo tamanho, mas de acordo com as observações de Gaia, há mais pioneiros do que os
retardatários nos cinco aglomerados.
Nova lei da gravidade elimina matéria escura
Durante meio século, os cosmólogos acreditavam que uma enorme quantidade de matéria invisível mantém as
galáxias juntas. No entanto, uma teoria alternativa sobre a gravidade elimina a matéria escura. Novas observações
de aglomerados de cinco estrelas na Via Láctea suportam a explicação alternativa.
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Ken Ikeda Madsen & NASA (tradução)
1. Teoria estabelecida requer matéria escura
As galáxias giram tão rápido que as estrelas mais externas devem ser arremessadas para o espaço. A cosmologia
moderna resolve o problema alegando que uma galáxia está cercada por uma enorme nuvem de matéria escura
pesada, que mantém as estrelas em suas órbitas.
Ken Ikeda Madsen & NASA (tradução)
2. O aglomerado estelar está espalhado
A rotação da Via Láctea estica o aglomerado estelar de Hyades. De acordo com Newton, deve haver o mesmo
número de estrelas na frente (direita) e atrás (esquerda) do centro do aglomerado. Mas há uma maioria na frente,
como previsto pela teoria alternativa do MOND.
Ken Ikeda Madsen & NASA (tradução)
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3. Estrelas obedecem à teoria alternativa
De acordo com a teoria MOND, a atração desaparece menos em longas distâncias do que Newton pensava. Assim,
apesar da rotação da galáxia, as estrelas podem ser mantidas pela gravidade da matéria visível, ou seja, sem a
“assistência” da matéria escura.
As observações de Gaia são consistentes com a teoria MOND, que prevê que a gravidade é reduzida menos através
de longas distâncias do que Newton e Einstein afirmam.
A gravidade intensificada do centro da Via Láctea puxa mais estrelas através da porta da frente do enxame,
diminuindo o transporte para fora da porta dos fundos.
Os cientistas por trás das observações surpreendentes, lideradas pelo astrofísico Pavel Kroupa, da Universidade
Charles, em Praga, observaram mais aglomerados estelares por meio de Gaia para determinar se todoseles
obedecem à teoria controversa.
Se assim for, a teoria poderia enviar Newton para a sucata e ser o sopro mortal para a matéria escura e assim para
a cosmologia moderna.
Como Pavel Kroupa disse em uma entrevista à New Scientist, quando os resultados espetaculares dos
pesquisadores foram publicados:
 “Se a teoria do MOND estiver correta, todos os cálculos modernos relativos às galáxias estão errados, e devemos
retornar ao início e reinventar a cosmologia.”