Uma equipe internacional de astrofísicos fez uma descoberta intrigante ao analisar certos aglomerados de estrelas. A descoberta desafia as leis da gravidade de Newton, escrevem os pesquisadores em sua publicação. Em vez disso, as observações são consistentes com as previsões de uma teoria alternativa da gravidade. No entanto, isso é controverso entre os especialistas. Os resultados foram agora publicados no Monthly Notices da Royal Astronomical Society.
Em seu trabalho, os pesquisadores investigaram aglomerados estelares abertos. Estes são formados quando milhares de estrelas nascem em um curto espaço de tempo em uma enorme nuvem de gás. À medida que eles “incendem”, os recém-chegados galácticos sopram os restos da nuvem de gás. No processo, o cluster se expande consideravelmente. Isso cria uma formação solta de várias dezenas a vários milhares de estrelas. As forças gravitacionais fracas que atuam entre eles mantêm o aglomerado unido.
“Na maioria dos casos, aglomerados de estrelas abertas sobrevivem apenas algumas centenas de milhões de anos antes de se dissolverem”, explica o Prof. Dr. Pavel Kroupa do Instituto Helmholtz de Radiação e Física Nuclear da Universidade de Bonn. No processo, eles perdem regularmente estrelas, que se acumulam em duas chamadas “caudas de maré”. Uma dessas caudas é puxada para trás do aglomerado enquanto viaja pelo espaço. O outro, ao contrário, assume a liderança como ponta de lança.
“De acordo com as leis da gravidade de Newton, é uma questão de sorte em qual das caudas uma estrela perdida acaba”, explica o Dr. Jan Pflamm-Altenburg do Instituto Helmholtz de Radiação e Física Nuclear. “Assim, ambas as caudas devem conter aproximadamente o mesmo número de estrelas. No entanto, em nosso trabalho fomos capazes de provar pela primeira vez que isso não é verdade: nos aglomerados que estudamos, a cauda frontal sempre contém significativamente mais estrelas próximas à cluster do que a cauda traseira.”
Novo método desenvolvido para contar estrelas
Até agora, era quase impossível determinar entre os milhões de estrelas próximas a um aglomerado aquelas que pertencem às suas caudas. “Para fazer isso, você precisa observar a velocidade, a direção do movimento e a idade de cada um desses objetos”, explica a Dra. Tereza Jerabkova. A coautora do artigo, que fez seu doutorado no grupo de Kroupa, mudou-se recentemente da Agência Espacial Européia (ESA) para o Observatório Europeu do Sul em Garching. Ela desenvolveu um método que lhe permitiu contar com precisão as estrelas nas caudas pela primeira vez.
“Até agora, cinco aglomerados abertos foram investigados perto de nós, incluindo quatro por nós”, diz ela. “Quando analisamos todos os dados, encontramos a contradição com a teoria atual. Os dados de pesquisa muito precisos da missão espacial Gaia da ESA foram indispensáveis para isso.”
Os dados observacionais, em contraste, se encaixam muito melhor com uma teoria que atende pela sigla MOND (“MOdified Newtonian Dynamics”) entre os especialistas. “De acordo com o MOND, as estrelas podem deixar um aglomerado por duas portas diferentes”, explica Kroupa. “Um leva à cauda de maré traseira, o outro à frente. No entanto, o primeiro é muito mais estreito que o segundo – então é menos provável que uma estrela deixe o aglomerado através dele. A teoria da gravidade de Newton, por outro lado, prevê que ambas as portas devem ter a mesma largura.”
Aglomerados de estrelas têm vida mais curta do que as leis de Newton predizem
A equipe calculou a distribuição estelar esperada de acordo com o MOND. “Os resultados correspondem surpreendentemente bem com as observações”, destaca o Dr. Ingo Thies, que teve um papel fundamental nas simulações correspondentes. “No entanto, tivemos que recorrer a métodos computacionais relativamente simples para fazer isso. Atualmente, não temos as ferramentas matemáticas para análises mais detalhadas da dinâmica newtoniana modificada.”
No entanto, as simulações também coincidiram com as observações em outro aspecto: elas previram quanto tempo os aglomerados de estrelas abertas normalmente deveriam sobreviver. E esse intervalo de tempo é significativamente menor do que seria esperado de acordo com as leis de Newton. “Isso explica um mistério que é conhecido há muito tempo”, ressalta Kroupa. “A saber, aglomerados de estrelas em galáxias próximas parecem estar desaparecendo mais rápido do que deveriam.”
No entanto, a teoria MOND não é indiscutível entre os especialistas. Como as leis da gravidade de Newton não seriam válidas sob certas circunstâncias, mas teriam de ser modificadas, isso teria consequências de longo alcance também para outras áreas da física. “Por outro lado, resolve muitos dos problemas que a cosmologia enfrenta hoje”, explica Kroupa. A equipe agora está explorando novos métodos matemáticos para simulações ainda mais precisas. Eles poderiam então ser usados para encontrar mais evidências sobre se a teoria MOND está correta ou não.
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