Rajendra Gupta e o modelo CCC+TL que dispensa matéria escura e energia escura

À primeira vista, o universo parece algo fácil de descrever: estrelas, gás, poeira e a gravidade mantendo tudo unido. Só que, ao observar com mais atenção, fica evidente que essa simplicidade é enganosa.

Durante décadas, a visão dominante na cosmologia sustentou que a maior parte do cosmos não é composta pelo que conseguimos enxergar diretamente. Nessa narrativa, o conteúdo do universo seria uma combinação de matéria comum e dois ingredientes invisíveis, normalmente chamados de matéria escura e energia escura.

Esse quadro orientou livros didáticos, missões espaciais e a forma como interpretamos o céu. Ao mesmo tempo, manteve em aberto perguntas incômodas - sobretudo porque matéria escura e energia escura nunca foram de fato “vistas”.

Depois de tanto tempo procurando por essa “matéria escura” difícil de capturar, em que momento a comunidade científica considera seriamente que ela talvez nem exista?

Contestando a existência da matéria escura

Uma linha recente de raciocínio trata essas dúvidas como centrais e defende que talvez nem seja necessário recorrer a componentes “escuros” e invisíveis.

Após anos investigando impasses clássicos da cosmologia, o professor de física Rajendra Gupta apresentou um modelo que tenta descrever o universo sem matéria escura e sem energia escura.

Gupta, que leciona astrofísica na Universidade de Ottawa, argumenta que certas premissas familiares podem estar freando avanços.

“Os resultados do estudo confirmam que nosso trabalho anterior (“Observações do universo primitivo pelo JWST e a cosmologia ΛCDM”) sobre a idade do universo ser 26.7 bilhões de anos nos permitiu descobrir que o universo não requer matéria escura para existir”, explica Gupta.

“Luz cansada” e a teoria CCC

A proposta de Gupta combina duas ideias: constantes de acoplamento covariantes (CCC) e “luz cansada” (TL).

A CCC questiona se as chamadas constantes da natureza - como a intensidade das forças ou a velocidade da luz - poderiam variar ao longo do tempo ou do espaço. Caso isso ocorra, ainda que de forma mínima, diversos cálculos sobre a evolução do universo precisariam ser revistos.

Já a TL apresenta outra explicação para o motivo de a luz de galáxias muito distantes chegar até nós com desvio para o vermelho. Em vez de atribuir esse desvio apenas à expansão cósmica esticando a luz, a TL propõe que os fótons perdem energia ao percorrer distâncias imensas, o que deslocaria a cor para o vermelho.

Em conjunto, o modelo CCC+TL tenta dar conta dos sinais observados no cosmos.

A maioria dos cientistas considera a matéria escura real

A hipótese de matéria escura não surgiu do nada. Na década de 1930, o astrónomo Fritz Zwicky observou que aglomerados de galáxias pareciam se mover de maneiras incompatíveis com a massa visível.

Mais tarde, medições mostraram que muitas galáxias giram mais rápido do que o previsto nas regiões externas. Algo parece fornecer gravidade extra. O lenteamento gravitacional - a curvatura da luz causada pela massa - também sugere uma atração maior do que a que a luz das estrelas, sozinha, consegue justificar.

Na divisão padrão, estima-se que a matéria escura represente cerca de 27% do universo. A matéria comum - tudo o que conseguimos detetar diretamente - soma menos de 5%.

O restante recebe o rótulo de energia escura, um termo provisório para aquilo que estaria impulsionando a expansão acelerada do universo. Essa descrição costuma vir acompanhada de uma idade amplamente aceite de aproximadamente 13.8 bilhões de anos.

Colocando em dúvida a necessidade da matéria escura

Gupta defende que, se as forças da natureza enfraquecem com o tempo, não é preciso invocar energia escura para justificar por que a expansão parece ganhar velocidade.

Ele também sustenta que observações importantes podem ser reproduzidas sem matéria escura, desde que se admita a variação das constantes e que a luz perca uma pequena fração de energia ao atravessar longas distâncias até chegar a nós, os observadores.

“Contrariamente às teorias cosmológicas padrão, nas quais a expansão acelerada do universo é atribuída à energia escura, nossas conclusões indicam que essa expansão se deve ao enfraquecimento das forças da natureza, e não à energia escura”, continua Gupta.

Desvio para o vermelho e observações cosmológicas

Uma parte relevante da análise se concentra no desvio para o vermelho - isto é, a mudança da luz para comprimentos de onda maiores durante sua trajetória.

O estudo confronta a forma como galáxias se distribuem em baixo desvio para o vermelho com padrões associados ao universo primitivo em alto desvio para o vermelho.

A alegação é que esses sinais ficam consistentes sob a abordagem CCC+TL sem exigir matéria escura nas equações.

“Há vários artigos que questionam a existência da matéria escura, mas o meu é o primeiro, até onde sei, que elimina sua existência cosmológica ao mesmo tempo que permanece consistente com observações cosmológicas-chave que tivemos tempo de confirmar”, conclui Gupta, confiante.

O que tudo isso significa?

Se o CCC+TL continuar passando por testes, as implicações seriam amplas. O modelo abriria caminhos novos para explicar o fundo cósmico de micro-ondas, a cronologia de formação e crescimento das galáxias e a forma como a luz se curva no percurso até os nossos telescópios.

Também mudaria a maneira de inferir distância e tempo a partir do céu, já que o desvio para o vermelho deixaria de ser apenas uma régua de expansão.

Isso colocaria em xeque uma linha temporal ancorada na Grande Explosão. São afirmações de grande peso e que exigem verificação cuidadosa.

Testando a teoria de Gupta

É preciso formular previsões específicas. Qualquer modelo tem de enfrentar as observações diretamente: perfis de rotação de galáxias, mapas de lenteamento, o padrão de regiões quentes e frias no fundo de micro-ondas e a forma como as galáxias se agrupam ao longo de centenas de milhões de anos-luz.

Se as constantes variarem, mesmo que pouco, isso pode deixar marcas em espectros atómicos de quasares distantes. Se a luz “cansa”, o efeito deveria ser mensurável com precisão suficiente e com um método limpo para separá-lo de outras causas.

Equipes já analisam levantamentos de céu profundo, amostras precisas de supernovas e mapas de micro-ondas em alta resolução.

À medida que os instrumentos melhoram, aumenta também o rigor exigido de qualquer alternativa. O objetivo é simples: produzir uma previsão clara e testável e, em seguida, verificar se o universo concorda.

Matéria escura, CCC+TL e próximos passos

Duas questões centrais continuam em aberto. Energia escura e matéria escura seriam apenas artifícios de contabilidade usados enquanto trabalhávamos com constantes fixas e uma única história para o desvio para o vermelho? A verdadeira idade do universo poderia ser substancialmente maior do que a estimativa padrão?

A única forma de responder é insistir em testes independentes capazes de distinguir um quadro do outro.

Pesquisadores estão ajustando métodos para comparar modelos de modo justo, usando os mesmos fluxos de processamento de dados e as mesmas verificações de erro. Isso ajuda a evitar comparações inadequadas.

Se o CCC+TL continuar a corresponder ao que o céu mostra, o interesse tende a aumentar. Se tropeçar numa observação decisiva, isso também ficará evidente.

A cosmologia avança quando as afirmações encaram os dados. Este estudo apresenta uma alternativa ousada: um universo em que constantes podem mudar, a luz pode perder energia ao longo de distâncias enormes, e nem matéria escura nem energia escura precisam entrar no balanço.

Ele também propõe enunciados testáveis sobre a idade cósmica e sobre a causa da aceleração aparente.

O trabalho será confirmado ou refutado por medições. É assim que a área funciona: sem atalhos e sem explicações improvisadas - apenas observações e modelos que ou se ajustam, ou falham.

O estudo completo foi publicado no Jornal Astrofísico.