Pela primeira vez, os pesquisadores simularam a formação de galáxias em um universo sem matéria escura. Para replicar esse processo no computador, eles modificaram as leis da gravidade de Newton. As galáxias que foram criadas nos cálculos do computador são semelhantes às que realmente vemos hoje. Segundo os cientistas, suas suposições poderiam resolver muitos mistérios da cosmologia moderna.

Hoje em dia, os cosmologistas assumem que a matéria não foi distribuída inteiramente uniformemente após o Big Bang. Os lugares mais densos atraem cada vez mais matéria de seus arredores, devido às suas forças gravitacionais mais fortes. Ao longo de vários bilhões de anos, essas acumulações de gás formaram as galáxias que vemos hoje.

Um ingrediente importante dessa teoria é a chamada matéria escura. Por um lado, é dito ser responsável pela distribuição desigual inicial que levou à aglomeração das nuvens de gás. Também explica algumas observações intrigantes. Por exemplo, estrelas em galáxias rotativas geralmente se movem tão rápido que na verdade devem ser ejetadas. Parece que há uma fonte adicional de gravidade nas galáxias que impede isso – um tipo de “massa de vidraceiro estrela” que não pode ser vista com telescópios: matéria escura.

No entanto, ainda não há prova direta de sua existência. “Talvez as próprias forças gravitacionais simplesmente se comportem de maneira diferente do que se pensava anteriormente”, explica o Dr. Pavel Kroupa, do Instituto Helmholtz de Radiação e Física Nuclear da Universidade de Bonn e do Instituto Astronômico da Universidade Charles, em Praga. Essa teoria tem a abreviatura MOND (Dinâmica Newtoniana Modificada); foi descoberta pelo físico israelense Prof. Dr. Mordehai Milgrom. Segundo a teoria, a atração entre duas massas obedece às leis de Newton apenas até um certo ponto. Sob acelerações muito baixas, como é o caso das galáxias, torna-se consideravelmente mais forte. É por isso que as galáxias não se separam como resultado de sua velocidade de rotação.

Resultados próximos da realidade

“Em cooperação com o Dr. Benoit Famaey, em Estrasburgo, agora simulamos pela primeira vez se galáxias se formariam em um universo MOND e, se sim, quais”, diz o estudante de doutorado de Kroupa Nils Wittenburg. Para fazer isso, ele usou um programa de computador para cálculos gravitacionais complexos, que foi desenvolvido no grupo de Kroupa. Porque com MOND, a atração de um corpo depende não apenas de sua própria massa, mas também de outros objetos estarem próximos.

Os cientistas então usaram este software para simular a formação de estrelas e galáxias, partindo de uma nuvem de gás várias centenas de milhares de anos após o Big Bang. “Em muitos aspectos, nossos resultados estão notavelmente próximos do que realmente observamos com os telescópios”, explica Kroupa. Por exemplo, a distribuição e a velocidade das estrelas nas galáxias geradas por computador seguem o mesmo padrão que pode ser visto no céu noturno. “Além disso, nossa simulação resultou principalmente na formação de galáxias em disco rotativo como a Via Láctea e quase todas as outras galáxias grandes que conhecemos”, diz o cientista. “As simulações de matéria escura, por outro lado, criam predominantemente galáxias sem discos distintos de matéria – uma discrepância com as observações difíceis de explicar”.

Cálculos baseados na existência de matéria escura também são muito sensíveis a mudanças em certos parâmetros, como a frequência de supernovas e seus efeitos na distribuição da matéria nas galáxias. Na simulação MOND, no entanto, esses fatores dificilmente tiveram um papel.

No entanto, os resultados recentemente publicados de Bonn, Praga e Estrasburgo não correspondem à realidade em todos os aspectos. “Nossa simulação é apenas um primeiro passo”, enfatiza Kroupa. Por exemplo, os cientistas até agora apenas fizeram suposições muito simples sobre a distribuição original da matéria e as condições no universo jovem. “Agora temos que repetir os cálculos e incluir fatores de influência mais complexos. Então veremos se a teoria MOND realmente explica a realidade.”

Referência:

  1. Nils Wittenburg, Pavel Kroupa, Benoit Famaey. A formação de galáxias de disco exponenciais em MOND.

Imagem em destaque: UNI Bonn

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