Modelo CCC+TL de Rajendra Gupta desafia matéria escura e energia escura

À primeira vista, o universo parece simples: estrelas, gás, poeira e a gravidade que mantém tudo coeso. Mas basta olhar com mais atenção para perceber que a realidade está longe de ser assim tão linear.

Durante décadas, o quadro padrão descreveu a maior parte do cosmos como algo que não conseguimos ver diretamente. Segundo essa visão, o universo é composto por matéria comum e por dois ingredientes invisíveis, normalmente designados por matéria escura e energia escura.

Esta narrativa tem orientado manuais, missões espaciais e a forma como interpretamos o céu. Ao mesmo tempo, deixou em aberto perguntas difíceis - sobretudo porque matéria escura e energia escura nunca foram, de facto, “observadas”.

Depois de décadas de procura por esta esquiva “matéria escura”, quando é que a comunidade científica decide que ela pode, afinal, não existir?

Colocar em causa a existência da matéria escura

Uma linha de pensamento mais recente leva estas dúvidas a sério e sugere que talvez nem precisemos desses componentes “escuros” e invisíveis.

Após anos a investigar enigmas clássicos da cosmologia, o professor de Física Rajendra Gupta apresentou um modelo que procura descrever o universo sem matéria escura nem energia escura.

Docente de astrofísica na Universidade de Ottawa, Gupta defende que certas suposições familiares podem estar a travar o progresso.

“Os resultados do estudo confirmam que o nosso trabalho anterior (“Observações do universo primordial pelo JWST e a cosmologia ΛCDM”) sobre a idade do universo ser 26.7 mil milhões de anos permitiu-nos descobrir que o universo não precisa de 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 - poderão variar ao longo do tempo ou do espaço. Caso isso aconteça, mesmo de forma subtil, muitas contas sobre a evolução do universo teriam de ser revistas.

A TL apresenta uma explicação alternativa para o motivo de a luz de galáxias muito distantes surgir com desvio para o vermelho (redshift). Em vez de interpretar esse desvio apenas como consequência da expansão cósmica a “esticar” a luz, a TL propõe que os fotões perdem energia ao longo de distâncias enormes, deslocando a sua cor para o vermelho.

Em conjunto, o modelo CCC+TL pretende dar conta de sinais cosmológicos sem recorrer a componentes invisíveis adicionais.

Porque é que a maioria dos cientistas considera a matéria escura real

A hipótese da matéria escura não surgiu do nada. Na década de 1930, o astrónomo Fritz Zwicky reparou que os enxames de galáxias pareciam mover-se de modo incompatível com a massa visível.

Mais tarde, verificou-se que muitas galáxias rodam mais depressa do que seria esperado nas suas regiões exteriores. Algo parece acrescentar gravidade. A lente gravitacional - a forma como a massa curva a luz - também sugere uma atração superior àquela que a luz das estrelas, por si só, 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 é classificado como energia escura: um rótulo provisório para aquilo que impulsiona a expansão acelerada do universo. Este quadro inclui ainda uma idade largamente aceite de aproximadamente 13.8 mil milhões de anos.

O modelo CCC+TL de Rajendra Gupta e a necessidade (ou não) de matéria escura

Gupta argumenta que, se as forças da natureza enfraquecerem com o tempo, não é preciso invocar energia escura para explicar por que motivo a expansão parece acelerar.

Sustenta também 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 percorrer grandes distâncias até chegar a nós, os observadores.

“Contrariamente às teorias cosmológicas padrão, em que a expansão acelerada do universo é atribuída à energia escura, os nossos resultados indicam que essa expansão se deve ao enfraquecimento das forças da natureza, e não à energia escura”, acrescenta Gupta.

Desvios para o vermelho e observações do cosmos

Uma parte significativa do trabalho foca-se no desvio para o vermelho - a forma como a luz muda para comprimentos de onda maiores à medida que viaja.

A análise coloca lado a lado a distribuição de galáxias a baixo redshift com padrões provenientes do universo primordial a alto redshift.

A alegação é que estes sinais ficam coerentes com a abordagem CCC+TL sem necessidade de incluir matéria escura nas equações.

“Há vários artigos que colocam em causa a existência da matéria escura, mas o meu é o primeiro, tanto quanto sei, que elimina a sua existência cosmológica mantendo consistência com observações cosmológicas-chave que tivemos tempo de confirmar”, conclui Gupta com confiança.

O que é que isto implica?

Se a CCC+TL continuar a superar testes, as consequências seriam amplas. O modelo abriria novos caminhos para explicar o fundo cósmico de micro-ondas, a cronologia de formação e crescimento das galáxias e a forma como a luz é desviada ao longo do percurso até aos nossos telescópios.

Também alteraria a maneira como inferimos distância e tempo a partir do céu, uma vez que o redshift deixaria de funcionar apenas como régua da expansão.

Além disso, colocaria pressão sobre a cronologia ancorada no Big Bang. São afirmações de peso - e exigem validações rigorosas.

Como testar a teoria de Gupta

É necessário explicitar previsões concretas. Qualquer modelo tem de enfrentar diretamente os dados observacionais, incluindo:

• perfis de rotação de galáxias;
• mapas de lente gravitacional;
• o padrão de zonas quentes e frias no fundo de micro-ondas;
• a forma como as galáxias se agregam ao longo de centenas de milhões de anos-luz.

Se as constantes variarem, ainda que ligeiramente, isso poderá deixar marcas em espectros atómicos observados em quasares distantes. Se a luz “cansar”, o efeito deverá ser mensurável com precisão suficiente e com um método limpo para o separar de outras causas.

Equipas já estão a analisar levantamentos profundos do céu, amostras precisas de supernovas e mapas de micro-ondas de alta resolução.

À medida que os instrumentos melhoram, o nível de exigência para qualquer alternativa sobe. O objetivo é simples: formular uma previsão clara e testável e, depois, verificar se o universo a confirma.

Matéria escura, CCC+TL e os próximos passos

Persistem duas perguntas centrais. A energia escura e a matéria escura serão apenas artifícios contabilísticos usados enquanto trabalhávamos com constantes fixas e com uma única interpretação do redshift? Poderá a idade real do universo ser muito superior à estimativa padrão?

A única forma de responder passa por insistir em testes independentes que consigam distinguir, sem ambiguidades, uma imagem da outra.

Os investigadores estão a afinar métodos para comparar modelos de forma justa, recorrendo aos mesmos fluxos de dados e aos mesmos controlos de erro. Isso reduz o risco de comparações injustas.

Se a CCC+TL continuar a coincidir com o que o céu mostra, o interesse aumentará. Se falhar numa observação crucial, isso também ficará evidente.

A cosmologia progride quando as afirmações são confrontadas com dados. Este estudo avança uma alternativa arrojada: um universo em que as constantes podem mudar, a luz pode perder energia ao longo de distâncias enormes e nem a matéria escura nem a energia escura precisam de entrar na contabilidade.

A proposta inclui afirmações claras e testáveis sobre a idade cósmica e sobre a origem da aceleração aparente.

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

O estudo completo foi publicado em O Jornal Astrofísico.