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Matéria com massa negativa unifica matéria escura e energia escura

Matéria com massa negativa unifica matéria escura e energia escura
Simulação de N-corpos mostrando a formação de um halo de matéria escura a partir de uma distribuição de partículas inicialmente imóvel de 45.000 massas negativas (em roxo), envolvendo uma galáxia de 5.000 massas positivas (em amarelo).[Imagem: J. S. Farnes]

Matéria com massa negativa

A busca contínua pela matéria escura e pela energia escura propostas pelas teorias - ambas comporiam 95% do nosso Universo, segundo essas teorias - têm dado em nada uma tentativa após a outra, apesar de todos os esforços e dos bilhões de dólares gastos em experimentos.

Para tentar sair desse beco, uma física da Universidade de Oxford, no Reino Unido, apresentou uma nova ideia: Unificar matéria escura e energia escura em um único fenômeno, um fluido que possuiria "massa negativa".

Se você tentar empurrar uma massa negativa para longe de você, ela irá acelerar em sua direção. O conceito parece estranho, mas, sim, é possível criar objetos com massa negativa, e o conceito já foi usado até para criar uma nova forma de laser.

Outro apelo da proposta da professora Jamie Farnes é que sua teoria poderá comprovar uma previsão que Einstein fez 100 anos atrás.

Matéria com massa negativa unifica matéria escura e energia escura
[Imagem: J. S. Farnes]

Fluido com gravidade negativa

Nosso modelo atual do Universo, chamado Lambda CDM, não nos diz nada sobre como a matéria escura e a energia escura são fisicamente - sua composição. Todas as nossas conclusões a seu respeito emergem dos efeitos gravitacionais que ambas teriam sobre a matéria observável, a nossa matéria comum, que comporia apenas 4% do Universo.

"Acreditamos agora que tanto a matéria escura como a energia escura podem ser unificadas em um fluido que possui um tipo de 'gravidade negativa', repelindo todos os outros materiais ao seu redor. Embora essa matéria seja estranha para nós, ela sugere que nosso cosmo é simétrico em qualidades tanto positivas quanto negativas," disse Farnes.

Essa matéria negativa havia sido descartada anteriormente da equação porque se acreditava que esse material se tornaria menos denso à medida que o Universo se expande, o que contraria as observações, que mostram que a energia escura não diminui com o tempo.

Farnes aplicou então um "tensor de criação", um mecanismo que permite que massas negativas sejam criadas continuamente. E, se mais e mais massas negativas estão continuamente surgindo, esse fluido de massa negativa não se dilui durante a expansão do cosmos. Com esse comportamento, o fluido com massa negativa parece mesmo ser idêntico à energia escura.

Matéria com massa negativa unifica matéria escura e energia escura
Outra simulação feita com base na nova teoria. [Imagem: J. S. Farnes]

Constante cosmológica

Outra vantagem da nova teoria é que ela fornece a primeira previsão do comportamento dos halos de matéria escura - a maioria das galáxias está girando tão rapidamente que deveriam se esfacelar se a gravidade fosse a única força atuando, o que sugere que existiria um "halo" invisível de matéria escura para mantê-las coesas. A simulação feita pela professora Farnes com base na nova teoria do fluxo negativo prevê a formação dos halos de matéria escura exatamente como os inferidos por observações usando radiotelescópios.

Albert Einstein não descreveu as coisas dessa forma, mas o primeiro indício do Universo escuro - matéria escura e energia escura - estava em suas equações na forma de um parâmetro conhecido como "constante cosmológica", que ele descartou mas depois reintroduziu, chamando isso de o maior erro da sua vida.

Em anotações feitas em 1918, Einstein descreveu sua constante cosmológica, escrevendo que "é necessário fazer uma modificação na teoria de tal forma que o 'espaço vazio' assuma o papel de massas negativas gravitando, que estejam distribuídas por todo o espaço interestelar". Portanto, é possível que o próprio Einstein tenha pensado em um Universo repleto de massa negativa.

"Abordagens anteriores para combinar energia escura e matéria escura tentaram modificar a Teoria da Relatividade Geral de Einstein, o que se mostrou incrivelmente problemático. Esta nova abordagem adota duas velhas ideias que são reconhecidas como compatíveis com a teoria de Einstein - massas negativas e criação de matéria - e as combina.

"O resultado parece bastante bonito: energia escura e matéria escura podem ser unificadas em uma única substância, com ambos os efeitos sendo simplesmente explicáveis como matéria de massa positiva surfando em um mar de massas negativas," detalhou Farnes.

A ideia pode parecer estranha, mas é bom não descartá-la muito rapidamente porque será possível testá-la na prática em breve. Um radiotelescópio de ponta, conhecido como SKA (Square Kilometer Array), terá a capacidade para colocar a teoria de Farnes à prova. Ele estará pronto por volta de 2020.

Bibliografia:

A unifying theory of dark energy and dark matter: Negative masses and matter creation within a modified ?CDM Framework
J. S. Farnes
Astronomy & Astrophysics
Vol.: 620, A92
DOI: 10.1051/0004-6361/201832898




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