O Modelo Padrão da Cosmologia descreve como o universo surgiu de acordo com a visão da maioria dos físicos. Pesquisadores da Universidade de Bonn agora estudaram a evolução das galáxias dentro deste modelo, encontrando discrepâncias consideráveis com observações reais. A Universidade de St. Andrews, na Escócia, e a Universidade Charles, na República Tcheca, também participaram do estudo. Os resultados foram agora publicados no Astrophysical Journal.
A maioria das galáxias visíveis da Terra se assemelham a um disco plano com um centro espesso. Eles são, portanto, semelhantes aos equipamentos esportivos de um lançador de disco. De acordo com o Modelo Padrão de Cosmologia, no entanto, esses discos devem se formar muito raramente. Isso ocorre porque no modelo, cada galáxia é cercada por um halo de matéria escura. Este halo é invisível, mas exerce uma forte atração gravitacional nas galáxias próximas devido à sua massa. “É por isso que continuamos vendo galáxias se fundindo no universo modelo”, explica o Prof. Dr. Pavel Kroupa do Instituto Helmholtz de Radiação e Física Nuclear da Universidade de Bonn.
Essa colisão tem dois efeitos, explica o físico: “Primeiro, as galáxias penetram no processo, destruindo a forma do disco. Em segundo lugar, reduz o momento angular da nova galáxia criada pela fusão”. Simplificando, isso diminui muito sua velocidade de rotação. O movimento rotativo normalmente garante que as forças centrífugas que atuam durante este processo causem a formação de um novo disco. No entanto, se o momento angular for muito pequeno, um novo disco não se formará.
© Foto: Volker Lannert/Uni Bonn
Grande discrepância entre previsão e realidade
No estudo atual, o estudante de doutorado de Kroupa, Moritz Haslbauer, liderou um grupo de pesquisa internacional para investigar a evolução do universo usando as mais recentes simulações de supercomputadores. Os cálculos são baseados no Modelo Padrão de Cosmologia; eles mostram quais galáxias deveriam ter se formado hoje se essa teoria estivesse correta. Os pesquisadores então compararam seus resultados com o que atualmente é provavelmente os dados observacionais mais precisos do Universo real visível da Terra.
“Aqui encontramos uma discrepância significativa entre a previsão e a realidade”, diz Haslbauer: “Aparentemente, existem galáxias de disco plano significativamente mais do que podem ser explicadas pela teoria”. No entanto, a resolução das simulações é limitada mesmo nos supercomputadores atuais. Pode ser, portanto, que o número de galáxias de disco que se formariam no Modelo Padrão de Cosmologia tenha sido subestimado. “No entanto, mesmo se levarmos esse efeito em consideração, permanece uma séria diferença entre teoria e observação que não pode ser remediada”, aponta Haslbauer.
A situação é diferente para uma alternativa ao Modelo Padrão, que dispensa a matéria escura. De acordo com a chamada teoria MOND (a sigla significa “MilgrOmiaN Dynamics), as galáxias não crescem por fusão umas com as outras. Em vez disso, elas são formadas a partir de nuvens de gás rotativas que se tornam cada vez mais condensadas. Em um universo MOND, as galáxias também crescem absorvendo gás de seus arredores. No entanto, fusões de galáxias adultas são raras em MOND. “Nosso grupo de pesquisa em Bonn e Praga desenvolveu métodos únicos para fazer cálculos nesta teoria alternativa”, diz Kroupa, que também é um membro das Unidades de Pesquisa Transdisciplinar “Modeling” e “Matter” da Universidade de Bonn. “As previsões do MOND são consistentes com o que realmente vemos.”
Desafio para o Modelo Padrão
No entanto, os mecanismos exatos do crescimento das galáxias ainda não são totalmente compreendidos, mesmo com o MOND. Além disso, no MOND, as leis da gravidade de Newton não se aplicam sob certas circunstâncias, mas precisam ser substituídas pelas corretas. Isso teria consequências de longo alcance para outras áreas da física. “No entanto, a teoria MOND resolve todos os problemas cosmológicos extragalácticos conhecidos, apesar de ter sido originalmente formulada para abordar apenas galáxias”, diz o Dr. Indranil Banik, que esteve envolvido nesta pesquisa. “Nosso estudo prova que os jovens físicos de hoje ainda têm a oportunidade de fazer contribuições significativas para a física fundamental”, acrescenta Kroupa.
Publicado em 07/02/2022 04h40
Artigo original:
Estudo original: