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Mapa 3D que oferece uma visão de longa escala da distribuição de matéria escura. A distância cosmológica aumenta da esquerda para direita. A matéria fica mais grumosa quando avançamos desde o Universo mais velho (direita) para o mais novo (esquerda). Crédito: NASA/ESA/Richard Massey (California Institute of Technology)
Desde que os astrônomos conseguiram fazer mapas da velocidade de revolução e da distribuição da matéria nas galáxias, há controversias, porque em certas galáxias a força gravitacional newtoniana não basta. Lembremos: uma galáxia é um conjunto de estrelas, planetas, cometas, poeira e gases que orbitam em torno de um centro comum. A dinâmica do movimento deve estar regida pela Lei de Gravitação de Newton. Determinar a distribuição de matéria numa galáxia é um trabalho complexo, mas com diversas ferramentas observacionais e estatísticas é possível obter mapas bastante acurados. E eis que décadas atrás já se percebeu que nessas galáxias problemáticas falta matéria!
Várias hipóteses foram levantadas para resolver o problema: desde a Lei de Gravitação de Newton estar errada até a existência de uma certa forma de matéria que não conseguimos observar com nossos instrumentos: voilà! A Matéria Escura. Por diversos motivos esta hipótese foi a mais aceita na comunidade científica. A matéria escura é diferente da matéria ordinária que forma nosso Universo conhecido e que chamamos de Matéria Atômica. No entanto, adicionar um novo tipo de matéria aumentou o problema, porque há tanta liberdade, que literalmente há dezenas de modelos de matéria escura, quente, fria, bariônica, não bariônica, misturada, etc, sem que consigamos determinar qual delas é a correta. Por enquanto.
Nesse contexto foi publicado um artigo neste mês de março 2021, em que se aplica uma teoria diferente para a atração gravitacional e que consegue explicar convincentemente as distribuições de velocidade observadas sem precisar da matéria escura. Então, Newton estava errado? Não. E Einstein? Também não. Na verdade, trata-se de um destacamento de suas teorias: a Gravitoeletrodinâmica.
Vamos a explicar de forma simples esta teoria. Todos os que passamos pelo colegial, hoje Ensino Médio, lembramos da Lei de Gravitação de Newton, e lembramos também da Força Elétrica empiricamente mostrada por Coulomb. Ambas as fórmulas são, desde um ponto de vista matemático, idénticas: trocando massa por carga, e uma constante por outra, obtemos a Lei de Coulomb a partir da Lei de Newton. Esta ideia estava na cabeça dos físicos desde o século XIX, em que se formulou a primeira Teoria Gravitoelétrica. Mas, em vez de trabalhar sobre a força, a teoria usa as equações do Campo Elétrico.
Maxwell terminou a integração do magnetismo com a eletricidade em meados do século XIX, desenvolvendo as equações que levam seu nome. E Einstein desenvolveu a Teoria da Relatividade em 1916. Em 1918, apareceu então a primeira formulação da Gravitoeletrodinâmica, onde as equações do campo eletromagnético de Maxwell são usadas, mais a força de Lorentz para obter campos gravitoelétricos e gravitomagnéticos, trocando as cargas elétricas por massas e as correntes elétricas por fluidos. Como todo campo, eles geram forças que movimentam massas, então, seus efeitos são mensuráveis. E por que não são observados? Porque são muito fracos. Em 2004 foi lançado o Gravity Probe B, um satélite em torno da Terra para medir uma das predições da teoria que foi confirmada segundo um artigo publicado em 2011.
Voltando às curvas de rotação das galáxia, Gerson Otto Ludwig, pesquisador do INPE e do CNEN (Brasil), aplica esta teoria e mostra que a força gravitoeletromagnética pode explicar as anomalias observadas. Por enquanto é apenas uma teoria a confirmar. Mas, se confirmada, eliminar a Matéria Escura tem como consequência direta diminuir o tamanho de nossa ignorância: segundo a Cosmologia atual, 71,4% da energia do Universo é Energia Escura (sem relação com a matéria escura), 24% é Matéria Escura e apenas um 4,6% é Matéria Atômica, aquela que nossos sentidos são capazes de experimentar. (Lembremos que energia equivale a matéria na Relatividade Geral.)
Mais informações: Link ao artigo de G.O Ludwig, uma revisão da Teoria Gravitoeletromagnética, artigo na Wikipedia.