O modelo padrão previu que o Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA veria sinais fracos de galáxias pequenas e primitivas. Mas os dados não confirmam a hipótese popular de que a matéria escura invisível ajudou as primeiras estrelas e galáxias a aglomerarem-se. Em vez disso, as galáxias mais antigas são grandes e brilhantes, de acordo com uma teoria alternativa da gravidade, de acordo com uma nova investigação liderada por astrofísicos da Case Western Reserve University.
Esta impressão artística mostra a evolução do Universo começando com o Big Bang à esquerda, seguido pelo aparecimento da Microondas Cósmica de Fundo. A formação das primeiras estrelas encerra a idade das trevas cósmica, seguida pela formação de galáxias. Crédito da imagem: M. Weiss/Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.
“O que a teoria da matéria escura previu não é o que vemos”, disse Stacy McGaugh, professora da Case Western Reserve.
“Em vez da matéria escura, a gravidade modificada pode ter desempenhado um papel. Uma teoria conhecida como MOND (Modified Newtonian Dynamics), previu em 1998 que a formação de estruturas no Universo primitivo teria acontecido muito rapidamente – muito mais rápido do que previu a teoria da matéria escura fria, conhecida como lambda-CDM.”
Webb foi projetado para responder a algumas das maiores questões do Universo, como como e quando as estrelas e galáxias se formaram?
Até ser lançado em 2021, nenhum telescópio foi capaz de ver isso profundamente no Universo e muito atrás no tempo.
Lambda-CDM prevê que as galáxias foram formadas pelo acréscimo gradual de matéria de estruturas pequenas para estruturas maiores, devido à gravidade extra fornecida pela massa de matéria escura.
“Os astrónomos inventaram a matéria escura para explicar como se passa de um Universo inicial muito suave para grandes galáxias com muito espaço vazio entre elas que vemos hoje”, disse o professor McGaugh.
Os pequenos pedaços se reuniram em estruturas cada vez maiores até que as galáxias se formassem. Webb deve ser capaz de ver esses pequenos precursores de galáxias como luz fraca.
“A expectativa era que cada grande galáxia que vemos no Universo próximo teria começado a partir desses pedacinhos”, disse o professor McGaugh.
Mas mesmo com desvios para o vermelho cada vez mais elevados – olhando cada vez mais cedo para a evolução do Universo – os sinais são maiores e mais brilhantes do que o esperado.
MOND previu que a massa que se torna uma galáxia se acumula rapidamente e inicialmente se expande para fora com o resto do Universo.
A força mais forte da gravidade retarda e depois reverte a expansão, e o material colapsa sobre si mesmo para formar uma galáxia. Nesta teoria, não existe matéria escura.
“As estruturas grandes e brilhantes vistas por Webb muito cedo no Universo foram previstas pelo MOND há mais de um quarto de século”, disse o professor McGaugh.
“O resultado final é: ‘eu avisei’. Fui criado para pensar que dizer isso era rude, mas esse é o objetivo do método científico: fazer previsões e depois verificar quais se concretizaram.”
“Encontrar uma teoria compatível com o MOND e com a relatividade geral ainda é um grande desafio.”
A equipe papel aparece hoje no Jornal Astrofísico.
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Stacy S. McGaugh e outros. 2024. Formação acelerada de estrutura: o surgimento precoce de galáxias massivas e aglomerados de galáxias. ApJno prelo; arXiv: 2406.17930
Este artigo é uma versão de um comunicado de imprensa fornecido pela Case Western Reserve University.
