A teoria da relatividade geral de Albert Einstein, bem-sucedida por mais de um século, apresenta falhas teóricas, prevendo seu próprio colapso em singularidades como buracos negros e no Big Bang. Diferentemente das teorias das outras três forças fundamentais, a relatividade geral foi testada apenas em gravidade fraca.
Einstein propôs que o universo surgiu com o Big Bang. Dentro dos buracos negros existem outras singularidades onde o espaço e o tempo perdem seu significado, e grandezas como densidade de energia e pressão tornam-se infinitas. Essas anomalias sinalizam a necessidade de uma teoria além da de Einstein. Em teoria, as singularidades do espaço-tempo deveriam ser explicadas pela mecânica quântica, que atua em escalas minúsculas.
A física quântica assenta em duas noções básicas: partículas como pontos singulares são ilógicas e o princípio da incerteza de Heisenberg, que diz que nunca podemos determinar com exatidão simultaneamente certas propriedades de uma partícula, como posição e velocidade. Isso porque as partículas são como ondas em escalas diminutas, manifestando-se como ondas de matéria.
Apesar de bem sucedida a teoria da relatividade geral de Albert Einstein, pode apresentar possíveis divergências. Fonte: Getty Images
Deste entendimento, surge a ideia de que uma teoria que combine relatividade geral e física quântica deveria não apresentar tais inconsistências. Contudo, ao tentar integrar ambas as teorias, inevitavelmente surgem desvios da proposta de Einstein.
Assim, a teoria gravitacional de Einstein não pode ser a palavra final sobre gravidade. Pouco depois da introdução da relatividade geral por Einstein em 1915, Arthur Eddington, que confirmou essa teoria no eclipse solar de 1919, já buscava alternativas para entender possíveis divergências.
A teoria de Einstein tem resistido ao teste do tempo, prevendo com acerto desde a precessão da órbita de Mercúrio até a existência de ondas gravitacionais. A questão é: onde se escondem os possíveis desvios da relatividade geral?
As supernovas do tipo Ia foram descobertas em 1998 e revelaram mais sobre a taxa de aceleração do Universo.Fonte: Sloan Digital Sky Survey/NASA.
Um século de estudos nos levou ao modelo padrão da cosmologia, o modelo ?-Cold Dark Matter (?CDM). Nesse modelo, '?' simboliza a constante cosmológica de Einstein, equivalente a uma enigmática energia escura.
Essa energia escura foi concebida pelos astrônomos para justificar a aceleração da expansão cósmica. Ainda que concorde bem com os dados cosmológicos até certo ponto, teoricamente o modelo ?CDM é notavelmente insuficiente.
Nos últimos cinco anos, esse modelo sofreu com inconsistências observacionais significativas. A constante de Hubble, que estabelece a idade e a escala do universo, pode ser mensurada no universo inicial através da radiação cósmica de fundo e no universo mais recente por meio de supernovas.
Contudo, essas medidas oferecem resultados conflitantes. Além disso, a essência dos componentes chave do modelo ?CDM – como energia escura, matéria escura e o campo responsável pela inflação inicial do universo – ainda é desconhecida.
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