Gravidade Modificada

Gravidade modificada refere-se a teorias que alteram ou ampliam as de Einstein relatividade geral — a nossa descrição padrão da gravidade — para explicar enigmas que a relatividade geral, combinada com a matéria conhecida, não consegue explicar facilmente. A relatividade geral passou em todos os testes de precisão durante mais de um século, pelo que a sua modificação não é feita de ânimo leve. Mas dois dos maiores mistérios da física motivam o esforço.

Por que mudar uma teoria bem-sucedida?

A primeira motivação é a aceleração cósmica. A expansão do universo está acelerando, normalmente atribuída a energia escura. Uma alternativa é que a própria gravidade se comporte de maneira diferente nas escalas maiores, produzindo aceleração sem qualquer novo componente de energia. A segunda motivação é a rotação das galáxias, geralmente explicada por matéria escura; algumas teorias, em vez disso, modificam a forma como a gravidade funciona em baixas acelerações. Uma motivação mais profunda é a busca por gravidade quântica, onde extensões às equações de Einstein surgem naturalmente.

Tipos comuns de modificação

A maioria das teorias da gravidade modificada acrescenta novos ingredientes à relatividade geral de forma controlada. Teorias escalar-tensoriais adicione um campo extra ao lado da geometria do espaço-tempo, para que a força da gravidade possa variar no espaço e no tempo. f(R) gravidade generaliza a equação que liga a curvatura à energia. Gauss-Bonnet e as teorias de dimensões superiores adicionam termos de curvatura extras que se tornam importantes em campos fortes ou dimensões extras. Cada um deve reduzir-se à relatividade geral ordinária nos regimes onde foi testado – como o Sistema Solar – embora diferindo em outros lugares.

Como a gravidade modificada é testada

A força da relatividade geral é que ela faz previsões precisas, e qualquer modificação deve corresponder a elas. Os testes incluem as órbitas precisas de planetas e pulsares binários, a curvatura da luz pelas galáxias (lentes gravitacionais), a velocidade de ondas gravitacionais – medido em 2017 para igualar a velocidade da luz com uma precisão extraordinária, o que descartou muitas propostas de uma só vez – e o padrão detalhado da estrutura cósmica. Cada nova observação estreita o campo de alternativas viáveis.

Um equívoco comum

A gravidade modificada não é uma rejeição de Einstein. Toda teoria séria é construída para reproduzir a relatividade geral onde ela foi confirmada e para diferir apenas em regimes não testados – o universo primitivo, as maiores escalas cósmicas ou os campos gravitacionais mais fortes. O objectivo não é derrubar Einstein, mas descobrir onde, se é que existe algum, a sua teoria acaba.