Você pode não ser fã de matéria Escura, a partícula hipotética que compõe a maior parte da massa do universo. E é verdade que a hipótese da matéria escura tem suas fraquezas – e é claro que ainda não encontramos nenhuma partícula de matéria escura. Mas a verdade é que as alternativas são muito piores.

Este universo está cheio de mistérios não resolvidos (o que deixa os astrônomos e astrofísicos felizes), e muitos desses mistérios nos cercam peso. enquanto assistimos Estrelas Orbitando os centros de suas galáxias, descobrimos que eles estão se movendo muito rápido, dada a quantidade de matéria visível que sua gravidade pode mantê-los nessas órbitas.

galáxias flutuando ao redor aglomerado de galáxias também estão se movendo muito rapidamente, dada a quantidade de massa visível nos aglomerados. Os mesmos aglomerados dobram demais a luz de fundo. As grandes estruturas em nosso universo também se desenvolveram muito rapidamente sem uma fonte adicional de massa.

Relacionado: Devemos ter tanta certeza de que a matéria escura existe?

A melhor hipótese que os cientistas têm para explicar todas essas observações diferentes é que existe um novo tipo de partícula conhecido como Matéria escuraque habita o cosmos. Esta partícula seria quase inteiramente invisível (daí o nome) e raramente (se alguma vez) interage com a matéria normal. Essa ideia não é tão absurda quanto parece; neutrinos são partículas com exatamente essas propriedades. Eles não têm massa suficiente para explicar a matéria escura, mas mostram que essas partículas podem existir.

Mas a hipótese da matéria escura não é perfeita. Simulações de computador do crescimento de galáxias sugerem que galáxias dominadas por matéria escura devem ter densidades incrivelmente altas em seus centros. Observações de galáxias reais mostram densidades mais altas em seus núcleos, mas não o suficiente como essas simulações previam. Além disso, simulações da matéria escura evoluindo no Universo prevêem que cada galáxia deve ter centenas de satélites menores, enquanto as observações continuam aquém.

O caso da LUA

Dado que a hipótese da matéria escura não é perfeita – e que não temos evidências diretas da existência de partículas candidatas – vale a pena explorar outras opções.

Tal opção foi introduzida ao lado da ideia original da matéria escura como astrônomo na década de 1970 Vera Rubin descobriu pela primeira vez o problema das estrelas se movendo muito rápido dentro das galáxias. Mas, em vez de adicionar um novo ingrediente ao universo, a alternativa muda a receita alterando como a gravidade funciona em escala galáctica. A ideia original é chamada de MOND, para “dinâmica newtoniana modificada”, mas o nome também se aplica à família geral de teorias que descendem desse conceito original.

Na MOND, você obtém praticamente o que está no rótulo. Em escalas planetárias ou do sistema solar, NewtonA gravidade de funciona bem (exceto, é claro, quando você precisa dos cálculos de gravidade mais detalhados fornecidos por relatividade geral). Mas uma vez que você cresce, o habitual F = ma sabemos que não é inteiramente verdade, e a relação entre força e aceleração segue uma regra diferente.

Sob LUA, nenhuma partícula extra é necessária para explicar as observações – apenas uma ligeira mudança na força gravitacional. E porque a otimização gravitacional sob MOON é explicitamente projetada para explicar os movimentos das estrelas dentro das galáxias, naturalmente faz isso muito bem. A teoria também não sofre com a superprodução de satélites e os núcleos de matéria escura galácticos extremamente altos.

O campeão falho

Mas o MOND é tudo menos perfeito. As modificações feitas na gravidade para explicar o movimento estelar têm dificuldade em explicar os movimentos das galáxias dentro dos aglomerados e as lentes da luz de fundo. E MOON não é uma teoria totalmente relativista (todas as teorias modernas da física devem ser compatíveis com ela relatividade especial). Uma atualização equivalente do MOND chamada TeVeS pode competir com a teoria geral da relatividade – e fica muito aquém das expectativas. Modelos baseados em gravidade modificada têm problemas significativos para explicar o crescimento da estrutura no universo, características do fundo cósmico de microondas e mais – todos os lugares onde a matéria escura funciona muito bem.

Não existe uma teoria do tipo MOND que possa explicar cada observação quando se trata de matéria escura; todos falham em pelo menos um teste. Embora o MOND ainda possa ser preciso sobre as curvas de rotação das galáxias, há observações suficientes para nos dizer que tranquilo precisam de matéria escura para existir no universo.

Não, a hipótese da matéria escura não é perfeita. Mas, novamente, não é uma hipótese científica. Ao avaliar hipóteses concorrentes, os cientistas não podem simplesmente seguir seus instintos ou escolher uma que pareça mais legal ou mais simples. Devemos seguir a evidência onde quer que ela leve. Em quase 50 anos, ninguém apresentou uma teoria semelhante à da LUA que possa explicar a riqueza de dados que temos sobre o universo. LUA não faz isso incorretomas torna-se uma alternativa muito mais fraca à matéria escura.

Saiba mais ouvindo o podcast Ask a Spaceman, disponível em iTunes (abre em nova aba) e askaspaceman. com (abre em nova aba). Poste sua própria pergunta no Twitter com #AskASpaceman ou seguindo Paul @PaulMattSutter (abre em nova aba) e facebook.com/PaulMattSutter (abre em nova aba).

Siga-nos no Twitter @spacedotcom ou em Facebook.