O lege descoperită acum patru secole a trecut cel mai îndepărtat test posibil. La distanțe de miliarde de ani-lumină, gravitația se comportă exact cum au prezis Newton și Einstein.
Această confirmare izbitoare nu doar că întărește o teorie veche, ci reaprinde un mister cosmic: cea mai mare parte a Universului rămâne complet invizibilă. Când astrofizicienii privesc adânc în spațiu, calculele nu se potrivesc.
Galaxiile se învârt mult prea repede față de cât ar trebui, date fiind masele de stele, gaze și praf pe care le vedem. Grupurile întregi de galaxii ar trebui să se destrame sub efectul acestor viteze amețitoare, dar rămân unite.
Lumina care trece pe lângă ele se curbează mai mult decât poate justifica materia vizibilă. Două tabere oferă explicații opuse. Una invocă o substanță fantomatică, invizibilă, care interacționează doar prin gravitație și alcătuiește aproape 85% din toată materia din Univers.
Cealaltă susține că teoriile noastre despre gravitație sunt incomplete și trebuie rescrise pentru scări cosmice uriașe. Pentru a tranșa dezbaterea, cosmologul Patricio Gallardo, de la Universitatea din Pennsylvania, și echipa sa au recurs la un experiment la o scară nemaivăzută.
Au analizat mișcarea unor grupuri galactice gigantice care cuprind aproximativ 686.000 de galaxii. Aceste structuri se află între 5 și 7 miliarde de ani-lumină de Pământ. Metoda lor se bazează pe o subtilitate numită efectul cinematic Sunyaev-Zeldovich.
Ei au studiat „fondul cosmic cu microunde”, lumina rămasă din prima clipă a Universului. Când această radiație traversează gazele fierbinți dintr-un grup de galaxii aflat în mișcare, fotonii suferă o deviere minusculă.
Măsurând această schimbare infimă, cercetătorii au calculat vitezele relative ale clusterelor și, mai departe, forța gravitațională dintre ele. Dacă gravitația ar funcționa altfel la asemenea distanțe, atracția dintre aceste grupuri nu ar fi slăbit atât de repede pe cât prevedea Newton.
Rezultatele sunt tranșante: forța scade exact conform legii pătratului invers, formulată în secolul al XVII-lea.
„Este remarcabil că legea pătratelor inverse – propusă de Newton și integrată ulterior în relativitatea generală a lui Einstein – este încă relevantă în secolul al XXI-lea”, spune Gallardo. Lovitura este devastatoare pentru teoriile gravitației modificate.
Aproape inevitabil, prima ipoteză devine cea corectă: Universul este realmente plin de materie invizibilă. Testul oferă dovezi spectaculoase în favoarea materiei întunecate, dar natura ei exactă rămâne unul dintre cele mai adânci mistere ale științei.
Studiul a fost publicat în Physical Review Letters.
