A teoria do Big Bang está indo literalmente para o ‘buraco negro’

Um grupo de físicos portugueses está propondo que o Sol seja usado para testar algumas teorias alternativas à Teoria da Relatividade Geral de Einstein.Jordi Casanellas e seus colegas da Universidade Técnica de Lisboa afirmam que uma teoria proposta há mais de um século por Arthur Eddington não foi totalmente descartada pelas observações recentes dos neutrinos solares e das ondas acústicas solares.

”]E, segundo eles, uma variante da teoria de Eddington pode ajudar a resolver algumas das deficiências das teorias atuais.

Problemas da Teoria da Relatividade

A Teoria da Relatividade Geral, que descreve a gravidade como a curvatura do espaço-tempo por corpos celestes de grande massa, tem passado por todos os testes aos quais tem sido submetida ao longo dos anos.

Mas isto não significa que ela não tenha problemas.

Além da bem conhecida dificuldade de unificação com a mecânica quântica e das ainda pendentes explicações para a matéria e a energia escuras, há o problema bem mais sério das singularidades, onde as leis da física simplesmente se esfacelam.

Buracos negros e Big Bang

Em 2010, Máximo Bañados (Universidade Católica do Chile) e Pedro Ferreira (Universidade de Oxford) propuseram uma variante da teoria de Eddington que adiciona um termo gravitacional repulsivo para a teoria da relatividade.

Mas o que parece ser a simples adição de mais um membro a uma equação tem um efeito devastador sobre o entendimento mais geral do cosmo.

Esse termo gravitacional repulsivo não apenas elimina a necessidade das singularidades – ele descarta a formação dos buracos negros e a ideia de que o Universo teria surgido de um Big Bang.

Sol como laboratório

Quando tenta interpretar um campo gravitacional em um vácuo, essa teoria inspirada em Eddington é equivalente à teoria da relatividade. Mas ela prevê efeitos diferentes para a gravidade agindo no interior da matéria.

O lugar ideal para testar essas diferenças seria o interior de estrelas de nêutrons.

Embora se acredite que estrelas de nêutrons possam acordar o vácuo quântico, não se sabe o suficiente a respeito delas para comparar as duas teorias. Por exemplo, recentemente foi encontrada uma estrela de nêutrons cuja existência os astrônomos acreditavam ser impossível.

Entra em cena então a proposta de Casanellas e seus colegas portugueses: usar o Sol.

Mesmo sendo uma fonte de gravidade muito menos extrema do que uma estrela de nêutrons, o funcionamento do interior do Sol já é razoavelmente bem descrito pelos modelos solares.

O grupo de Casanellas calculou que, mesmo em sua forma newtoniana, não-relativística, a teoria derivada de Eddington prevê diferenças quantificáveis nas emissões solares em comparação com a teoria gravitacional padrão, desenvolvida por Einstein.

Constante gravitacional na matéria

O termo gravitacional repulsivo na teoria de Bañados e Ferreira, afirmam eles, seria equivalente a dar um valor diferente para a constante gravitacional no interior da matéria.

E intensidades diferentes da gravidade no interior do Sol devem resultar em diferenças em sua temperatura interna, uma vez que se assume que o Sol está em equilíbrio hidrostático – a pressão para dentro de sua massa é equilibrada pela pressão para fora gerada pelas reações de fusão nuclear em seu interior.

Uma temperatura mais elevada implica uma maior taxa de fusão nuclear, o que, por sua vez, implica em uma maior taxa de emissão de neutrinos solares, algo diretamente mensurável.

E não apenas isso: uma força da gravidade maior no interior do Sol implica em uma variação na sua distribuição de densidade, o que deve modificar a propagação das ondas acústicas em seu interior, o que pode ser medido com as técnicas da heliossismologia.

Todos esses dados já estão disponíveis. Contudo, eles colocam sérias restrições à nova teoria, impondo limites muito estreitos para seus valores.

Mas não a descartam, afirmam os pesquisadores, salientando que os dados apenas colocam limites para a nova teoria.

Um teste mais rigoroso exigiria melhorias nos modelos solares, incluindo a abundância de hélio na superfície do Sol, ou medições mais precisas dos fluxos de neutrinos.

Para apenas fazer o teste já é por si um enorme avanço, demonstrando que nossa estrela – tão pequena em termos cósmicos – pode ser usada para fazer experimentos de teorias com potencial de explicação em termos universais.

Esfera no buraco

Paolo Pani, um dos membros da equipe, sugere um teste alternativo, aqui na Terra mesmo.

Para ele, tanto a teoria derivada de Eddington, quanto outras teorias alternativas da gravidade, poderiam ser testadas medindo a atração gravitacional entre uma esfera de metal inserida em um buraco no solo e a massa da Terra ao seu redor.

A ideia é fazer um buraco onde coubesse apenas a esfera, e nada mais, com uma precisão gigantesca, de forma que a medição mostrasse apenas a intensidade da gravidade no interior da matéria, e não no vazio ao seu redor – no caso, no ar.

Entretanto, o próprio Pani concorda que projetar esse experimento apresenta desafios consideráveis.

Não poderia ser diferente para alguém que tenha a pretensão de desbancar uma das teorias de maior sucesso até hoje.

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