Como todos sabemos, a teoria da relatividade é uma teoria que marcou época proposta por Albert Einstein, que fez contribuições revolucionárias para a compreensão humana do espaço-tempo e da gravidade. Mas essa teoria é realmente infalível? Recentemente, um novo estudo propôs uma nova maneira de testar distorções do tempo, o que pode nos levar a reexaminar a aplicabilidade da teoria da relatividade à grande escala do universo.

Uma das ideias centrais da teoria da relatividade é que o tempo não é absolutamente estático, mas distorce e desacelera à medida que o campo gravitacional muda. Podemos entendê-lo com uma metáfora simples: pense no tempo como um fluxo que flui, fluindo e rápido quando está calmo; Quando uma depressão é encontrada, o fluxo de água diminui ou até estagna. Essa "depressão", que faz com que o tempo desacelere, é chamada de "poço gravitacional" na teoria da relatividade. Quanto mais forte a atração gravitacional, mais o tempo corre risco em torno de um objeto extremamente gravitacional como um buraco negro.

A teoria da relatividade geral de Einstein afirma que a massa distorce a estrutura do espaço-tempo e, portanto, afeta a taxa na qual o tempo passa. A gravidade é uma manifestação da massa distorcendo o espaço-tempo. A teoria da relatividade geral, que descreve teórica e precisamente a distorção do tempo em várias escalas, como voos de avião, viagens espaciais e órbitas estelares, passou por inúmeros testes precisos.

No entanto, ainda existem dois mistérios não resolvidos em nosso universo: matéria escura e energia escura. Juntos, os dois respondem por cerca de 95% da energia material do universo, mas essencialmente não sabemos nada sobre eles. Uma questão central não resolvida é: a relatividade geral pode realmente explicar os efeitos da matéria escura e da energia escura na estrutura do espaço-tempo?

Para responder a essa pergunta, é claro, precisamos encontrar um meio de testar. No último estudo, a professora associada Camille Bonnin e colegas da Universidade de Genebra propuseram um método de observação completamente novo. Eles propõem especular se o tempo também será distorcido nas regiões massivas do universo que são difusas com matéria escura e energia escura, medindo o "desvio gravitacional para o vermelho" de fótons emitidos por galáxias distantes.

O chamado "desvio gravitacional para o vermelho" refere-se ao fenômeno de que os fótons devem trabalhar para escapar do poço gravitacional de um corpo celeste, resultando em uma diminuição na energia do fóton e um alongamento do comprimento de onda (desvio para o vermelho). Se a matéria escura e a energia escura também têm um efeito significativo no espaço-tempo, então um efeito de desvio para o vermelho semelhante ocorre quando os fótons rastejam para fora da região massiva do universo.

O maior significado dessa nova abordagem, se implementada, é que, comparando as diferenças entre as distorções do tempo e do espaço, podemos testar a precisão da relatividade geral na explicação da matéria escura e da energia escura, e até mesmo examinar as possibilidades de outras teorias alternativas. Por exemplo, a famosa "equação de Euler" tem sido usada para descrever a trajetória das galáxias, mas não temos certeza se também é aplicável ao campo da matéria escura. Espera-se que todos esses mistérios sejam resolvidos com o teste de novos métodos de observação.

Além da matéria escura, a energia escura, outro impulsionador da expansão acelerada do universo, também será "revelada" no novo teste. Se a energia escura é realmente uma "energia de vácuo" que age independentemente da matéria, então seu efeito na estrutura do espaço-tempo deve ser diferente do da matéria. Ao medir o valor do desvio para o vermelho dos fótons em galáxias distantes, podemos detectar indiretamente como a energia escura altera a taxa de fluxo do tempo.

Este novo método de observação é o "laboratório espacial" que os cientistas aguardam ansiosamente. Com a ajuda de futuros telescópios astronômicos, como o "Euclid" e o "Dark Energy Spectrometer" da ESA, a humanidade pode completar este ambicioso teste dentro de 20 a 0 anos e, finalmente, julgar quão inadequável é a teoria da relatividade na descrição da natureza do espaço-tempo.

Olhando para trás na história, a teoria da relatividade foi igualmente questionada e testada nas primeiras décadas após ter sido proposta. Por exemplo, em 1919, o efeito de curvatura da atração gravitacional do sol sobre a luz foi observado pela primeira vez, fornecendo assim fortes evidências para a teoria da relatividade geral. Desde então, a teoria da relatividade tem desempenhado um papel importante na teoria quântica, na teoria do Big Bang, na teoria dos buracos negros e em outros campos, e foi verificada inúmeras vezes.

No entanto, quando mudamos nossa perspectiva para a escala do vasto universo, a matéria escura e a energia escura apresentam novos desafios sem precedentes para a relatividade geral. Se a natureza e a estrutura do espaço-tempo são tão simples quanto imaginávamos, só pode ser descoberto estando neste novo "estágio cósmico".