Matéria escura em xeque: estudo propõe novo comportamento da gravidade e redefine 85% do Universo

Uma investigação recém-divulgada na revista Physical Review Letters B pode redefinir a maneira como a ciência enxerga a matéria escura. O trabalho, conduzido por Naman Kumar, do Instituto de Tecnologia da Índia, defende que a força gravitacional se comporta de modo mais persistente em escalas colossais do que prevê a lei clássica, eliminando a necessidade de postular partículas invisíveis responsáveis por 85 % da matéria do cosmos.

Matéria escura: ponto de partida de um enigma cosmológico

Desde o século passado, cálculos sobre a massa dos sistemas estelares deixaram claro que a soma de estrelas, planetas, poeira e gás não explica a coesão das galáxias. Na ausência de um componente adicional, esses sistemas se desintegrariam sob sua rotação acelerada. O conceito de matéria escura emergiu para preencher essa lacuna e ganhou status de pilar da cosmologia moderna, representando, segundo estimativas correntes, cerca de cinco sextos de toda a matéria universal. Ainda assim, nenhuma experiência registrou diretamente qualquer partícula associada a essa substância hipotética.

A dedução de sua presença baseia-se em dois fenômenos principais, ambos mencionados por Kumar em seu estudo: as curvas de rotação galáctica e o desvio da luz de objetos distantes — a chamada lente gravitacional. Em ambos os casos, a intensidade do efeito gravitacional observado supera em muito o que a matéria visível poderia produzir. A explicação dominante afirma que halos esféricos de matéria escura englobam as galáxias, fornecendo a gravidade extra necessária.

Como as galáxias desafiam a gravidade clássica

A lei do inverso do quadrado, formulada na física newtoniana e mantida no arcabouço relativístico, estabelece que a força gravitacional cai com o quadrado da distância. Portanto, duplicar o afastamento entre dois corpos torna essa força quatro vezes menor. Quando se medem as velocidades das estrelas nas bordas das galáxias, constata-se, contudo, que elas giram tão rápido quanto as estrelas mais centrais. Se a gravidade diminuísse estritamente segundo o inverso do quadrado, como a física tradicional indica, os objetos periféricos deveriam escapar do sistema.

Da mesma forma, telescópios revelam que a luz de galáxias remotas se curva muito mais do que a massa observável poderia justificar. Esse é o efeito de lente gravitacional, em que o espaço-tempo é deformado pela massa e atua como lente sobre a radiação luminosa. Ambos os indícios se alinham à hipótese de um componente adicional de massa distribuído de forma difusa e invisível.

Matéria escura ou gravidade modificada? O esquema de execução infravermelho

Em vez de acrescentar um ingrediente inexistente ao inventário cósmico, Naman Kumar propõe que a própria gravitação ganhe um termo de longo alcance. Segundo o autor, ao se adotar a ótica da teoria quântica de campos e se observar escalas galácticas — distâncias muito maiores do que o sistema solar ou até os aglomerados estelares — surge um efeito denominado “esquema de execução infravermelho”. Nessa abordagem, a intensidade gravitacional decai de forma menos abrupta do que dita o inverso do quadrado, permanecendo detectável em regimes onde, na prática, seria considerada irrelevante.

É essa persistência adicional, ainda que sutil, que no modelo de Kumar garante a unidade estrutural das galáxias e responde pelo excedente de gravidade medido em lentes gravitacionais. Assim, as propriedades tradicionalmente atribuídas à matéria escura tornam-se consequência direta da própria força que rege o movimento dos corpos.

Em números absolutos, o estudo indica que o ajuste é pequeno o suficiente para não interferir nos eventos primordiais do Universo, como a radiação cósmica de fundo. O efeito ganharia escala somente em épocas mais recentes, quando as estruturas macroscópicas (galáxias e aglomerados) se consolidaram. Dessa forma, a coerência com as observações do passado remoto — frequentemente usadas para validar o modelo padrão da cosmologia — permanece preservada.

O que muda na cosmologia se a matéria escura for descartada

Desde a formação de galáxias até a teia de filamentos que conecta aglomerados, a matéria escura compõe o esqueleto conceptual da evolução cósmica. Excluir esse componente significaria rediscutir quase todos os capítulos do crescimento estrutural do Universo. O estudo assinala, entretanto, que tal revisão não requer abandonar as evidências já coletadas. Elas continuariam válidas, porém reinterpretadas como manifestações de um regime gravitacional expandido.

De acordo com Kumar, a ausência de partículas adicionais simplifica o inventário cósmico e resolve uma das maiores frustrações experimentais da física: décadas de busca por sinais de matéria escura em aceleradores ou detectores subterrâneos não produziram resultados conclusivos. Caso a nova formulação ganhe apoio em testes futuros, os recursos hoje orientados para identificar partículas fantasma poderiam migrar para medições precisas da gravidade em escalas astronômicas.

Próximos testes: lentes gravitacionais e aglomerados de galáxias no alvo

A robustez do trabalho depende agora de confrontar as equações propostas com conjuntos de dados independentes. O próprio autor indica dois alvos prioritários. Primeiro, mapas de lente gravitacional podem quantificar com exatidão a forma como a luz percorre regiões densas, testando se o “excesso” de desvio coincide com a força residual prevista pelo esquema infravermelho. Segundo, medições detalhadas da dinâmica de aglomerados de galáxias permitirão checar se as velocidades e as distribuições de massa combinam com a gravidade modificada ou exigem realmente um halo invisível.

Por enquanto, o modelo de Kumar não substitui o padrão ΛCDM — a sigla que inclui matéria escura fria e energia escura –, mas apresenta um desafio conceitual: talvez a peça que falta não seja uma partícula exótica, e sim uma faceta pouco explorada de uma força conhecida desde Isaac Newton. Os testes planejados, baseados em observações já em andamento, deverão indicar se o desfecho desse debate se inclina para a reformulação da gravidade ou para a manutenção da hipótese de 85 % de matéria ainda invisível.

A comunidade científica aguarda, portanto, os resultados das análises de lentes gravitacionais e dos estudos sobre aglomerados, pontos cruciais que decidirão se a teoria de Naman Kumar se integra ao modelo cosmológico ou apenas adiciona uma nova camada de interrogação ao Universo.