Duas diferentes equipes de pesquisadores relataram usando observações do Chandra de aglomerados de galáxias para estudar as propriedades da gravidade em escalas cósmicas e testaram a Teoria Geral da Relatividade de Einstein. Esses estudos são cruciais para se entender a evolução do universo, tanto no passado como no futuro, além de servir para pesquisar sobre a energia escura, um dos maiores mistérios da ciência atual.
A imagem aqui reproduzida da aglomerado de galáxia Abell 3376 é uma composição de dados de raios-X do Observatório de Raios-X Chandra e do telescópio ROSAT em dourado, além da integração de uma imagem óptica do Digitized Sky Survey em vermelho, verde e azul e uma imagem de rádio do VLA em azul. A aparência em forma de projétil no dado de raios-X é causado pela fusão a medida que o material flui dentro do aglomerado de galáxia do lado direito. O gigantesco arco de rádio no lado esquerdo da imagem pode ser causado pelas ondas de choque geradas por essa fusão.
O crescimento de aglomerados de galáxias como o Abell 3376 é influenciado pela taxa de expansão do universo – controlada pelos efeitos competitivos da matéria escura e da energia escura – e pelas propriedades da gravidade em grandes escalas. Em contraste a isso, observações de supernovas ou a distribuição das galáxias em grandes escalas, onde se mede as distâncias cósmicas, depende somente da taxa de expansão do universo e não é tão sensível às propriedades da gravidade.
No primeiro dos novos estudos da gravidade, uma teoria alternativa à teoria da relatividade, chamada de “gravidade f(R)”, foi testada. Nesta teoria, a aceleração da expansão do universo não vem de fontes de energias exóticas, mas sim da modificação da força gravitacional. Estimativas de massa dos aglomerados de galáxias no universo local foram comparadas com modelos de previsões usando a Gravidade f(R). Dados de estudos geométricos, como dados de supernovas, foram também utilizados. Usando essa comparação entre a teoria e a observação, não foi encontrada nenhuma evidência que mostre que a gravidade é diferente da Teoria da Relatividade Geral em escalas maiores que 130 milhões de anos. Esse limite corresponde a 100% de melhoria no limite de alteração do intervalo da força gravitacional modificada que pode ser fixada sem usar os dados de aglomerados de galáxias.
No segundo estudo, uma comparação foi feita entre as observações de raios-X de quão rapidamente os aglomerados crescem sobre o tempo cósmico e as previsões da Relatividade Geral. Novamente, dados de estudos geométricos como a distância para as supernovas e os aglomerados de galáxias foram incorporados. Uma completa concordância foi observada entre as observações e a teoria, argumentando contra qualquer modelo de gravidade alternativo com diferentes taxas de crescimento. Em particular, a Gravidade DGP (nome dado em homenagem aos seus inventores Gia Dvali, Gregory Gabadadze e Massimo Porrati) prevê uma taxa de crescimento mais lenta do que a Relatividade Geral, pois a gravidade é enfraquecida em grandes escalas. Do mesmo modo que a Gravidade f(R), o Modelo DGP é desenvolvido para eliminar a necessidade de uma forma de energia exótica que causa a aceleração cósmica.
As observações do Chandra dos aglomerados de galáxias têm previamente sido usadas para mostrar que a energia escura tem retardado o crescimento dessas estruturas massivas nos últimos 5 bilhões de anos e para fornecer uma evidência da existência da energia escura oferecendo uma maneira alternativa para medir distâncias cósmicas.
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