3.1 Curvas de rotação de galáxias: ajuste sem matéria escura

Início ／ Capítulo 3: Universo Macroscópico (V5.05)

Terminologia e convenções: Nesta seção, a “atração extra” nos discos externos é atribuída à ação conjunta de partículas instáveis generalizadas (GUP) que, ao longo da vida, geram um viés cumulativo chamado gravidade tensorial estatística (STG) e que, ao se decompor ou se aniquilar, injetam um fundo difuso de baixa coerência chamado ruído local tensorial (TBN). Doravante reunimos esses efeitos sob “partículas instáveis generalizadas”. No contexto da EFT, o meio circundante é a mar de energia (Energy Sea). Após estas primeiras menções, usamos apenas as formas por extenso em português.

I. Fenômenos e problema central

Muitas galáxias espirais mantêm velocidades altas e quase planas muito além do disco luminoso, onde a matéria visível é rara e seria natural esperar queda com o raio. Duas regularidades surpreendentemente estreitas acompanham esse quadro:

• A massa visível e uma velocidade característica do disco externo seguem quase uma única relação, com dispersão muito pequena.
• Em cada raio, a tração centrípeta total acompanha quase um para um a tração devida à matéria visível, também com baixa dispersão.

As curvas, porém, variam em forma — centros em cúspide ou com núcleo, raios e alturas do platô e uma “textura” fina —, refletindo ambiente e histórico de eventos. Ainda assim, as duas relações permanecem estreitas, o que indica um mecanismo comum. A abordagem tradicional acrescenta “envoltórios” invisíveis caso a caso, exige ajustes sob medida e explica mal por que tais relações são tão ceñidas quando as histórias de formação divergem.

II. Imagem do mecanismo: uma paisagem tensorial, três contribuições

1. Inclinação interna de base (matéria visível)
   Estrelas e gás esculpem no mar de energia uma inclinação tensorial para dentro que estabelece a orientação centrípeta básica. Essa contribuição decai rapidamente com o raio e, sozinha, não sustenta um platô externo plano.
   Indicador observacional: quanto mais concentrados o quociente luz–massa e a densidade superficial de gás, mais “vivo” é o crescimento interno.
2. Inclinação aditiva e suave (gravidade tensorial estatística)
   As partículas instáveis generalizadas imprimem trações mínimas no campo tensorial durante a vida. Essas trações se acumulam no espaço-tempo e formam um viés liso e persistente, que diminui lentamente com o raio.
   • Suavidade espacial: o viés enfraquece de modo brando e permanece eficaz no disco externo, sustentando o platô.
   • Correlação com a atividade: a intensidade se correlaciona com taxa de formação estelar, fusões/perturbações, ciclos do gás e cisalhamento de barra e braços espirais.
   • Travamento autocoerente: mais suprimento e mistura → maior atividade → viés mais forte → a escala de velocidade no disco externo fica travada.
     Indicador observacional: densidade superficial de formação estelar, força da barra, fluxos de gás e indícios de fusão correlacionam com altura e extensão do platô.
3. Textura de baixa amplitude (ruído local tensorial)
   Na decomposição ou aniquilação, as partículas instáveis generalizadas injetam pacotes de ondas de banda larga e baixa coerência que compõem um fundo difuso. Esse fundo acrescenta pequenas ondulações e alarga perfis de velocidade sem alterar o nível médio do platô.
   Indicador observacional: halos/reliquias em rádio, estruturas difusas de baixo contraste e “granularidade” em campos de velocidade, reforçadas ao longo de eixos de fusão ou em zonas de alto cisalhamento.

Zonificação radial (intuição):

• Região interna (R ≲ 2–3 R_d): domina a orientação visível; a gravidade tensorial estatística faz o ajuste fino → define cúspide ou núcleo.
• Região de transição: contribuições comparáveis → a curva passa de íngreme a plana; o raio de virada deriva com atividade e história.
• Platô externo: aumenta a parcela de gravidade tensorial estatística → platô alto e estendido, com textura suave.

Conclusão: o platô resulta da soma entre orientação visível e gravidade tensorial estatística; as pequenas ondulações externas decorrem do ruído local tensorial.

III. Origem das duas “relações estreitas”

• Massa–velocidade: quase uma única lei
  A matéria visível alimenta e agita o meio, definindo a atividade global das partículas instáveis generalizadas; essa atividade estabelece a escala de velocidade do platô. Por isso, massa visível e velocidade externa covariam por uma causa comum, com pouca dispersão.
• Tração total versus tração visível: quase um para um ao longo do raio
  A centrípeta total combina a orientação visível e a inclinação aditiva e suave fornecida pela gravidade tensorial estatística. O disco interno é dominado pelo visível, enquanto no externo cresce a fração do viés liso. Ponto a ponto, surge um mapeamento regular entre tração visível e tração total.
  Verificação direta: em raio fixo, mapear os resíduos dinâmicos frente ao cisalhamento gás/poeira e à intensidade difusa em rádio; a correlação deve ser concordante.

IV. Por que coexistem centros em cúspide e com núcleo

• Mecanismo de aplainamento (“desbaste”): atividade prolongada — fusões, surtos, cisalhamento intenso — amacia localmente a paisagem tensorial e reduz a inclinação interna, formando núcleos.
• Mecanismo de tensionamento: um poço de potencial profundo com suprimento estável e perturbação moderada restaura ou preserva a cúspide.

Conclusão: cúspide e núcleo são estados-limite do mesmo arranjo tensorial sob histórias e ambientes distintos.

V. Integrar observações multifaixa no mesmo mapa tensorial (modo operacional)

Co-mapear as seguintes quantidades:

• Altura e extensão radial do platô da curva de rotação.
• Alongamento e deslocamento central de isocontornos de convergência de lente fraca/forte (kappa, κ).
• Faixas de cisalhamento e caudas não gaussianas em campos de velocidade do gás.
• Intensidade e orientação difusas de halos/reliquias em rádio.
• Direção de linhas de polarização/campo magnético (rastreadores de cisalhamento de longo prazo).

Critérios de co-mapeamento:

• Alinhamento espacial: os padrões acima se colocalizam e se coorientam ao longo de eixos de fusão, eixos de barra ou tangentes de braços espirais.
• Consistência temporal: em fase ativa, o fundo difuso sobe primeiro por ação do ruído local tensorial e, em dezenas a centenas de milhões de anos, o platô se aprofunda/estende pela gravidade tensorial estatística. Em fase calma, a sequência se inverte.
• Coerência entre faixas: após corrigir dispersões do meio, as direções do platô e dos resíduos coincidem entre bandas porque a paisagem tensorial as impõe.

VI. Predições testáveis (operacionalizadas para observação e ajuste)

1. P1 | Ruído antes do impulso (ordem temporal)
   Predição: após surto ou fusão, o fundo difuso em rádio aumenta primeiro por efeito do ruído local tensorial. Em escalas de dezenas a centenas de milhões de anos, crescem altura e raio do platô à medida que a gravidade tensorial estatística se fortalece.
   Estratégia: ajuste conjunto multiepoquial e multianéis para medir o atraso entre a subida do fundo e a intensificação/expansão do platô.
2. P2 | Dependência ambiental (padrão espacial)
   Predição: ao longo de direções de alto cisalhamento ou eixos de fusão, os platôs são mais longos e altos, com “granularidade” mais intensa nos campos de velocidade.
   Estratégia: extrair curvas setoriais e perfis do fundo difuso ao longo de eixos de barra e de fusão e compará-los.
3. P3 | Confrontos co-mapeados (multimodal)
   Predição: eixos maiores dos contornos de kappa, picos de cisalhamento de velocidade, estrias em rádio e direções principais de polarização se alinham.
   Estratégia: registrar quatro mapas no mesmo sistema de coordenadas e calcular a similaridade cosseno entre seus vetores.
4. P4 | Forma espectral do disco externo
   Predição: o espectro de potência dos resíduos de velocidade no disco externo apresenta inclinação suave em frequências médias–baixas, compatível com o caráter de banda larga e baixa coerência do ruído local tensorial.
   Estratégia: comparar pico e inclinação do espectro de resíduos com os do fundo difuso em rádio.
5. P5 | Fluxo de ajuste (economia de parâmetros)
   Passos:
   • Usar fotometria e gás para definir priors sobre a inclinação interna de base devida ao visível.
   • Usar taxa de formação estelar, indicadores de fusão, força da barra e cisalhamento para definir priors sobre amplitude e escala da gravidade tensorial estatística.
   • Usar intensidade e textura do rádio difuso para definir priors sobre o alargamento causado pelo ruído local tensorial.
   • Ajustar a curva completa com um conjunto pequeno de parâmetros compartilhados e validar por co-mapeamento com lente e campos de velocidade.
     Objetivo: um único conjunto de parâmetros para várias modalidades de dados, em vez de ajustes “de envoltório” objeto a objeto.

VII. Uma analogia intuitiva

Um comboio com vento de cauda. Os motores representam a orientação visível. O vento de cauda representa a gravidade tensorial estatística: ele diminui lentamente com a distância, mas sustenta a velocidade. Os pequenos solavancos representam o ruído local tensorial: acrescentam leve “granularidade” à curva de velocidade. Gestão: acelerador (suprimento), “estado da via” (cisalhamento/atividade) e persistência do vento de cauda (amplitude da inclinação suave).

VIII. Relação com interpretações convencionais

• Rota explicativa diferente: em vez de atribuir a atração extra a matéria invisível adicionada, reformulamos o fenômeno como resposta estatística do meio: inclinação aditiva suave da gravidade tensorial estatística mais textura de baixa amplitude do ruído local tensorial.
• Menos graus de liberdade: três motores de mesma origem — suprimento visível, mistura de longo prazo e viés tensorial resultante — determinam o desfecho e reduzem ajustes sob medida.
• Um mapa, muitas projeções: curvas de rotação, lente gravitacional, cinemática do gás e polarização são projeções da mesma paisagem tensorial.
• Abordagem inclusiva: um componente novo descoberto no futuro pode atuar como fonte microscópica; para os traços principais das curvas, os efeitos estatísticos do meio já permitem ajuste unificado.

IX. Conclusão

Uma única paisagem tensorial explica a planura externa, as duas relações estreitas, a coexistência de centros em cúspide e com núcleo e as diferenças de textura.

• A matéria visível define a inclinação interna de base.
• A gravidade tensorial estatística sobrepõe uma inclinação aditiva, persistente e de decaimento lento que sustenta a velocidade externa e fixa a escala de velocidade à massa visível.
• O ruído local tensorial acrescenta “granularidade” de baixa amplitude sem alterar o platô global.

Em resumo: a pergunta deixa de ser “quanto de matéria invisível devemos adicionar?” e passa a ser “como a mesma paisagem tensorial é continuamente remodelada?”. Nesse mecanismo unificado e baseado no meio, platôs, relações estreitas, morfologias centrais e dependências ambientais são faces de um único processo físico, não enigmas separados.