Uma nova simulação em computador pode formar galáxias sem matéria escura, superando um desafio de longa data para os defensores de uma teoria controversa do universo que afirma que a matéria escura não existe.
Os astrônomos simularam a formação de galáxias sem incluir a matéria escura, no que alguns consideram uma vitória para um modelo controverso do universo chamado Dinâmica Newtoniana Modificada. Aqui, os pontos azuis claros mostram a formação de jovens estrelas.
Pela primeira vez, um grupo de cosmologistas diz que criou galáxias virtuais dentro de seus computadores sem nenhuma matéria escura . Os críticos da matéria escura veem isso como uma vitória para um modelo controverso de como nosso universo se formou chamado MOND, ou Dinâmica Newtoniana Modificada . Mas esse resultado provavelmente não convence a maioria dos astrônomos de que deveriam abandonar décadas de teoria da matéria escura.
As pesquisas que descrevem a nova simulação estão definidas para publicação no Astrophysical Journal .
O nascimento das galáxias
Nosso universo nasceu do Big Bang, há 13,8 bilhões de anos atrás. E desde o início, a matéria não foi distribuída uniformemente. Algumas partes do cosmos eram mais densas que outras.
Os astrônomos sabem que essas variações existem porque podem vê-las na radiação Cosmic Microwave Background (CMB) - a radiação de relíquia que sobra do Big Bang. A gravidade puxava cada vez mais matéria escura - o material invisível que une o universo - e matéria normal nessas regiões até formar uma vasta rede de filamentos cósmicos que agora giravam por todo o universo. As primeiras estrelas, e eventualmente galáxias, se formaram aqui.
Esses pontos básicos são parte do modelo padrão do nosso universo aceito pela maioria dos astrônomos. É chamado de modelo " Lambda-Cold Dark Matter ". A teoria baseia-se na energia escura para explicar nosso universo em rápida expansão e emprega matéria escura para criar com precisão movimentos cósmicos nas escalas mais grandiosas, como galáxias em rotação. Sem matéria escura, os astrônomos não conseguem explicar as variações que eventualmente levaram à formação de galáxias.
Nas últimas décadas, o modelo padrão fez um bom trabalho ao explicar o que os astrônomos veem através de seus telescópios, com algumas exceções. Mas na Terra, a abordagem convencional enfrenta um grande desafio: apesar de décadas de pesquisas e um punhado de experimentos em larga escala, os pesquisadores não conseguiram encontrar evidências físicas concretas da matéria escura.
E nem todo mundo concorda que há algo a ser encontrado. Um pequeno mas muito vocal grupo de cosmologistas acha que a matéria escura não existe. Alguns desses cientistas estão argumentando explorando modelos alternativos do universo usando simulações em computador.
Uma simulação de galáxias (laranja) e gás (azul) no universo. Existem raros bolsões de gás que sobraram do Big Bang que permaneceram não poluídos por material de estrelas explodindo.
Dogma da matéria escura
Pavel Kroupa, astrofísico da Universidade de Bonn, na Alemanha, está entre os críticos de modelos padrão. Segundo ele, a matéria escura se tornou dogma. Ele cita um punhado de propriedades do mundo real vistas em galáxias que não fazem sentido com a matéria escura. E ele também questiona muitos aspectos fundamentais e amplamente aceitos da cosmologia moderna, desde a ideia de que as galáxias podem se fundir até se o Antecedentes Cósmicos de Microondas é realmente uma evidência do Big Bang.
Kroupa passou as últimas duas décadas promovendo o MOND, uma teoria alternativa do universo. Os cientistas que apóiam esse modelo acreditam que os aspectos mais intrigantes do cosmos - aqueles que levaram os astrônomos a descobrir matéria escura e energia escura - podem realmente ser explicados com pequenas modificações nas leis de Newton que descrevem a gravidade.
Mas, para convencer a comunidade científica em geral, contrários como Kroupa precisam mostrar que o MOND pode realmente recriar nosso universo, além de explicar os mesmos mistérios que levaram os astrônomos a abraçar o lado sombrio. E até agora, as simulações de computador usando o MOND falharam na construção de galáxias virtuais que se parecem com as reais que vemos hoje.
Portanto, outros cientistas céticos em relação ao modelo padrão veem esse novo estudo como um marco em potencial.
"Este é claramente um estudo importante, porque o MOND era frequentemente criticado por não ser capaz de descrever a formação de galáxias da mesma maneira bem-sucedida que modelos baseados em matéria escura", diz o físico teórico da Universidade de Amsterdã Erik Verlinde, um proeminente crítico de matéria escura que era não envolvido na pesquisa.
O fundo cósmico de microondas.
O problema com o MOND
Mas o astrônomo da Universidade de Harvard, Avi Loeb, não está convencido. Ele diz que a física da matéria normal significa que ela não pode criar as variações em larga escala que os astrônomos veem no fundo cósmico de microondas. A radiação suavizaria distúrbios de pequena escala na matéria normal ao longo do tempo. Mas como a matéria escura não interage com a radiação, ela permite que essas variações cresçam das sementes às galáxias.
"O principal problema do MOND é que ele não explica a evolução do Universo desde suas condições iniciais, como é evidente no Cosmic Microwave Background (CMB) até os dias atuais", diz Loeb. Ele acrescenta: "Se houvesse apenas matéria comum além do CMB e nenhuma matéria escura (que por definição não acopla à luz), a formação de galáxias não teria acontecido".
Por sua parte, Kroupa admite que a simulação ainda precisa de um trabalho significativo antes que possa capturar completamente a formação e evolução das galáxias. No momento, o universo MOND dentro de seu computador pode capturar apenas a fase inicial da formação da galáxia. Sua equipe quer desenvolver o modelo até que suas galáxias possam crescer e evoluir.
“Uma vez que isso seja entendido, e uma vez que tenhamos entendido como os grupos de galáxias e aglomerados de galáxias se formam no MOND, começaremos a desenvolver um modelo cosmológico que incorpore o MOND”, diz Kroupa.
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