Isaac Newton formulou sua teoria da gravidade como uma ação à distância: um planeta sente instantaneamente a influência de outro corpo celeste, não importa a distância entre eles. Essa característica motivou Albert Einstein a desenvolver a famosa teoria da relatividade geral, onde a gravidade se torna uma deformação local do espaço-tempo. O princípio da localidade afirma que um objeto é diretamente influenciado apenas por seu ambiente circundante: Objetos distantes não podem se comunicar instantaneamente; só o que está aqui agora importa.
No entanto, no século passado, com o nascimento e desenvolvimento da mecânica quântica, os físicos descobriram que os fenômenos não locais não apenas existem, mas são fundamentais para a compreensão da natureza da realidade. Agora, um novo estudo da SISSA – Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati – publicado recentemente no The Astrophysical Journal, sugere que a matéria escura, um dos componentes mais misteriosos do universo, interage com a gravidade de uma forma não local. De acordo com os autores, Ph.D. estudantes Francesco Benetti e Giovanni Gandolfi, junto com seu supervisor Andrea Lapi, esta descoberta pode fornecer uma nova perspectiva sobre a natureza ainda obscura da matéria escura.
A matéria escura é um componente fundamental da natureza: é responsável pela formação das estruturas que hoje observamos no universo e envolve a matéria luminosa nas galáxias, contribuindo para o movimento das estrelas que vemos no céu. No entanto, a natureza da matéria escura, especialmente sua interação com a gravidade em galáxias menores, permanece misteriosa.
“Nas últimas décadas, a comunidade científica tem feito grandes esforços para entender esses fenômenos enigmáticos, mas muitas questões permanecem sem resposta. Para explorar a natureza da matéria escura e sua interação com a gravidade, uma nova abordagem pode ser necessária”, explicam os autores do estudo. estudar. A nova pesquisa do SISSA explorou precisamente esse caminho intrigante.
O estudo propõe um novo modelo de interação não local entre a matéria escura de uma galáxia e a gravidade. “É como se toda a matéria do universo dissesse à matéria escura em uma galáxia como se mover”, afirmam os autores.
Para modelar essa não localidade, foi empregado o cálculo fracionário, uma ferramenta matemática desenvolvida pela primeira vez no século XVII e recentemente encontrada em aplicações em diversas áreas da física. O poder desse cálculo nunca havia sido testado em astrofísica antes.
“Nós nos perguntamos se o cálculo fracionário poderia ser a chave para entender a natureza misteriosa da matéria escura e sua interação com a gravidade e, surpreendentemente, resultados experimentais em milhares de galáxias de diferentes tipos mostraram que o novo modelo descreve com mais precisão o movimento das estrelas em comparação à teoria padrão da gravidade”, explicam os autores.
Esta não localidade parece emergir como um comportamento coletivo de partículas de matéria escura dentro de um sistema confinado, revelando-se particularmente relevante em galáxias de pequeno porte. Uma compreensão completa desse fenômeno pode nos aproximar do que realmente é a matéria escura.
“No entanto, muitas questões ainda precisam ser respondidas”, enfatizam os autores. “Como surge precisamente a não-localidade? Quais são suas implicações dentro de estruturas maiores, como aglomerados de galáxias, ou no fenômeno de lente gravitacional, que nos permite observar objetos celestes distantes?”
Além disso, será necessário reconsiderar o modelo padrão da cosmologia considerando esse novo mecanismo. Os autores concluem: “Mais estudos serão conduzidos para explorar todas essas implicações e muito mais. Não ficaríamos surpresos ao descobrir que outras questões não resolvidas sobre o universo poderiam ser resolvidas pela não-localidade recém-proposta”.
Avanços na compreensão da natureza da matéria escura representam um passo significativo para um melhor conhecimento do nosso universo. A pesquisa em andamento continua a fornecer novas perspectivas e nos aproxima de uma compreensão abrangente dos fenômenos que nos cercam.
Publicado em 01/07/2023 23h22
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