“Considerando o nascimento do Universo…como o nascimento da matéria – se houver a menor possibilidade da energia ser transformada em matéria em algum outro momento, não faria sentido imaginar um único instante (“Big Bang“) para o seu nascimento”. FH
De onde veio o termo…”BIG-BANG”?
Dextter – O termo “Big Bang” se deve ao astrônomo britânico Fred Hoyle; opositor à teoria, e defensor do “modelo estacionário“ de universo — que tentava explicar a forma como este seria eterno … e, essencialmente, ‘imutável’; mesmo com todas as galáxias se afastando umas das outras. Isto se daria na criação periódica de “matéria intergalática”, de modo que… quando se afastassem umas das outras … novas galáxias surgiriam para preencher o… “espaço vazio“… entre elas.
Essa teoria era a única alternativa ao “Big Bang”, que concordava com as observações da época (desvio para o vermelho observado por Edwin Hubble)…e Hoyle foi severo crítico do Big Bang. Ironicamente…foi ele o responsável pela aparição do termo num programa de rádio da BBC…“The Nature of Things“… — enquanto criticava a teoria…ele cunhou o termo de uma forma irônica… – mas, para o seu azar (e espanto) – “a expressão pegou”.
Jacob – Na verdade Hoyle era tão genial que de imediato sacou a impossibilidade do que predizia a teoria de Lemaitre, abraçada por Gamow. — Inicialmente, Lemaitre propôs que, no princípio, havia uma estrela com toda a massa do Universo… – e, essa estrela explodiu. Hoyle sabia que uma estrela com tanta massa — teria um campo gravitacional tão intenso, que nela, o próprio tempo não passaria. Como poderia então, explodir? Assim, em tom de chacota, começou a se referir à teoria como a ‘Teoria da Grande Explosão‘. Anos mais tarde, quando se calculou a massa para a formação de um buraco negro, compreendeu-se que tal estrela não poderia ter existido. A teoria sofreu uma pequena correção… passando-se a dizer que era um acúmulo de energia…que expandiu rápida e violentamente. – Outro grande problema jogado para debaixo do tapete na… “TBB” – é a questão da temperatura de tal “nuvem” de energia…Teria que ser muito quente, para a atual…Mas, temperatura é nível de agitação ATÔMICA!… – Se não há átomos, não há agitação…não há temperatura.
1) TEORIA DO ESTADO ESTACIONÁRIO
Apresentada em 1948 para se contrapor ao ‘Big Bang’…Entendia que o Universo era eterno e infinito…mas não tocava no assunto do ‘redshift‘, medido nas galáxias mais distantes. Exatamente por isso, a ‘Teoria do Estado Estacionário’ foi deixada de lado.
2) COSMOLOGIA DO ESTADO QUASE-ESTACIONÁRIO
Em 1993, Hoyle escreveu OUTRA TEORIA – mas…ainda considerando o Universo eterno. Precisava encontrar uma explicação para a expansão do Universo, e trabalhou com afinco nisso… Como não aceitava o “nascimento” do Universo…teve que buscar outra explicação para o redshift… – Por fim…acabou concluindo que deveria haver estrelas transformando energia em matéria – o que faria o Universo se expandir… Calculou, e chegou à conclusão que o Universo pulsa…como um coração… tem períodos de expansão e retração. Contudo, seus cálculos lhe trouxeram uma surpresa. Se assim fosse, a expansão seria ACELERADA!
Quando foi apresentada à comunidade científica… a ‘CEQE‘ recebeu muitas críticas, principalmente quanto a este ponto: A EXPANSÃO DO UNIVERSO NÃO PODE SER ACELERADA!”. Pois é, acontece que 5 anos depois, os cálculos já não admitiam mais nenhuma dúvida: a expansão É ACELERADA! Em vez de se desculparem com Hoyle, foram buscar uma explicação…ENERGIA ESCURA. Afinal, já haviam engolido outro sapo: a MATÉRIA ESCURA. Então, segundo os defensores do ‘Big Bang’, a expansão do Universo é acelerada por uma energia desconhecida… – impossível de ser medida diretamente, chamada de Energia Escura; desculpa também válida à Matéria Escura.
Paulo – Bom, tá meio errado isso aí… “Inicialmente Lemaitre propôs que, no princípio, havia uma estrela com toda massa do Universo, e essa estrela explodiu”.
Não era estrela!…Lemaître propõe uma evolução, a partir de um…”átomo primitivo”… – A ‘hipótese de Lemaître’ estipula que todo o universo (e…não só a matéria… – mas também, o próprio espaço) estava comprimido em um… único átomo — denominado “átomo primordial“…Aliás…o modelo inicial de Lemaître foi se modificando com o tempo … sendo gradualmente nele incluídos…efeitos relativísticos, e quânticos. – E, apesar da sua ‘linha de raciocínio’ hoje obsoleta, foi ela que inspirou as teorias atuais.
Como explicado, no começo existia um “átomo primordial“. Esse átomo continha toda a matéria do universo, assim como o espaço – e, talvez… até mesmo o tempo. Portanto, lá dentro devia ser um caos só. Esse átomo é que era quente…e BUM! Explodiu?…Não!…O Universo não explodiu, como entendeu Hoyle erroneamente. O Universo, simplesmente se expandiu. A dimensão espacial contida no átomo sofreu a expansão junto com ele… e as coisas começaram a se separar… a se formar… e esfriar… – assumindo as formas que conhecemos hoje, etc…etc. Como sabemos, quando uma coisa esquenta, ela se expande.
Talvez, tenha sido por conta de sua temperatura COLOSSAL, que ele se expandiu… e se expandiu rapidamente… – ainda por cima!
Jacob – Paulo: Obrigado pela correção. Realmente a “estrela” inicial, muito quente e densa, com toda a matéria do Universo era chamada pelo padre de ‘Ovo Primordial’, e também de “Átomo Primordial”. – Talvez, venhamos a discutir apenas denominações, mas a Teoria do Big Bang – em sua forma moderna… não fala mais…nem de explosão, nem matéria primordial. – Aliás, esse erro conceitual, seus defensores desatualizados, muitas vezes cometem. O Big Bang “NÃO FOI UMA EXPLOSÃO”!… Isso é o que diz a teoria na sua forma moderna… – Não havendo espaço… nem matéria… – não poderia acontecer explosão alguma… O que se diz, é…Uma rápida e violenta “EXPANSÃO DE ENERGIA”. Então, apenas para frisar o conceito…no começo NÃO HAVIA MATÉRIA nem átomo primordial, nem espaço. Logo, não havia um “lá dentro” pois se houvesse, já haveria um limite… um espaço onde se expandir… Então – já haveria um Universo.
Pela Teoria do Big Bang (assim como no Gênesis)… No princípio, “Tudo era o NADA“…e a matéria só surge…’APÓS’ o ‘Big Bang’.
Para que você compreenda de onde saíram tantas ‘certezas’ a respeito de matéria e energia escuras, permita que eu lhe esclareça…Uma das afirmativas (falaciosas) a respeito do “Big Bang” é a de que a Radiação Cósmica de Fundo em Microondas (RCFM – no inglês, CMB), seriam o seu “fóssil“… Mas, se assim fosse, essa radiação deveria estar por toda a parte, no Universo, de maneira ‘UNIFORME’ (já que TODO o Universo foi criado ao mesmo tempo). Acontece que… – assim que se começou a medir a intensidade dessa radiação… descobriu-se que ela não era – DE MODO ALGUM, uniforme…Isso contradizia a teoria do Big Bang; a menos que houvesse uma explicação plausível para essa… “flutuação“… de intensidade.
Esta simulação mostra a teia cósmica de matéria escura e a estrutura em grande escala que ela forma. A matéria normal está presente, mas representa apenas 1/6 da matéria total. Enquanto isso, nessa época, a própria matéria compõe apenas cerca de 2/3 de todo o Universo, com a energia escura constituindo o resto.
Então – foi enviada ao espaço uma sonda para mapear essas flutuações…chamadas carinhosamente de “ANISOTROPIAS”. O nome da sonda era ‘WMAP’ (‘Wilkinsons Microwave Anisotropy Probe’). – Depois dessa sonda ter mapeado…’anisotropias’, estimou-se… – com base nesses dados, a quantidade de … ‘MATÉRIA e ENERGIA ESCURAS’… – passíveis de causarem tal ‘flutuação’…a seguir, passou-se a estudar fenômenos observacionais sob essa ótica.
Matéria Escura é um ‘eufemismo’…para explicar uma quantidade de massa; que deveria estar lá…mas não está. Energia Escura é usada ao explicar ‘inesperada‘ ‘Aceleração’…da expansão do Universo.
Diogo – Big Bang ja foi comprovado… Conceito básico para o Big Bang… E=MC², a dualidade energia/matéria. No início…era só energia, bastava somente uma ‘fagulha‘ para a transformação começar. Mas a desproporção dessa transformação chega a ser bizarra… — Imagine uma energia tão grande…que seja capaz de “criar” o universo!…
Jacob – Diogo: Um conceito básico para a Teoria do Big Bang… –– “Em apenas um momento da história do Universo…energia foi transformada em matéria: Big Bang.”
Se houvesse a menor possibilidade da energia ser transformada em matéria…em algum outro momento… – não faria sentido imaginar um único instante para o nascimento da matéria. Nesse caso, o nascimento do Universo (“Big Bang”) é o nascimento da matéria. Nosso Sol transforma matéria em energia — sobretudo na fusão nuclear de Hidrogênio em Hélio… Não há elementos de peso atômico superior ao Ferro no interior de estrelas. Todo elemento de peso superior (como “OURO”) foi criado na explosão de uma estrela.
Será que o “Big Bang” existiu?…
Dextter…1ª Razão – Em 1924, o astrônomo Edwin Hubble descobriu que determinados ‘objetos astronômicos’ … – então conhecidos como ‘nebulosas espirais‘… – na verdade, eram outras galáxias… (‘universos ilhas’); com bilhões de estrelas cada uma…e, que se encontravam a enormes distâncias da Terra. Nos anos seguintes… ele se dedicou a medir suas distâncias, e velocidades – e descobriu que… – quanto mais distante está situada a galáxia…maior sua velocidade de afastamento… – sendo estas, 2 grandezas diretamente proporcionais. Em outras palavras, descobriu que ‘o Universo estava em expansão’.
O próprio Hubble não se dera conta do significado de sua descoberta, mas Lemaître sim. O mundo científico reconhecia afinal…o nascimento da 1ª teoria cosmológica do universo em expansão…Com ela, olhando para trás no tempo…a densidade de matéria no universo deve ter sido bem mais alta do que a atual. Mas, a posição de Lemaître era de fato radical:
O universo teria começado…como um ponto – infinitamente pequeno, no qual a curvatura do espaço-tempo seria infinita. Não há sentido em se perguntar o que aconteceu antes desse evento… – uma vez que o tempo cronológico… teve início ali.
2ª Razão – George Gamow, Ralph Alpher e Robert Herman…foram responsáveis pela previsão teórica, cuja comprovação experimental viria a ser uma das mais importantes da história da física————————–‘a radiação cósmica de fundo’—————————— Após o Big Bang – com o passar do tempo, a temperatura do universo, que no início seria extremamente alta, cairia progressivamente. Enquanto a temperatura estivesse acima de um certo limite…não haveria átomos formados – pois os elétrons, possuindo alta energia cinética, não se ligariam aos prótons… Estando livres…os elétrons estão aptos a absorver fótons de quaisquer energias. E, dessa maneira, todo o universo é opaco à radiação.
Quando a temperatura atinge um certo limite…os elétrons se ligam aos prótons, em um processo chamado recombinação, e a radiação dispersa no universo está livre para se propagar. O universo nessa etapa é dito ‘transparente à radiação‘, sendo o espectro dessa radiação residual, ao se tornar transparente à radiação, uma característica de sua temperatura. No entanto, conforme o universo se expande, essa ‘radiação residual’ terá seu comprimento de onda deformado… — já que a escala espacial do universo se dilata.
O efeito na radiação é tornar seu comprimento de onda progressivamente maior … do que na época da “recombinação“… – Consequentemente… a temperatura relativa ao espectro da radiação de fundo (CMB) diminuiria.
Gamow, Alpher e Herman previram para essa radiação de fundo atual…que deveria ser observável especialmente na região das microondas, uma temperatura de cerca de 3º K (aproximadamente -270ºC). Porém, à época não havia radiotelescópios de microondas construídos. A previsão teve de esperar até sua comprovação experimental ocorrida de modo totalmente acidental…Arno Penzias e Robert Wilson…trabalhando numa antena de microondas para satélites de comunicações encontraram um “sinal” de microondas ininterrupto na antena, para qualquer região no céu que apontassem o radiotelescópio.
Jacob – Esse é um grande erro dos defensores da Teoria do Big Bang…Previsão da Radiação Cósmica de Fundo em Microondas? Na verdade, muito antes de Gamow e Alpher, um engenheiro chamado Guillaume, havia previsto que…no espaço, deveria existir uma radiação com esses valores… – A pesquisa de Guillaume não tinha nada a ver com a criação do Universo… – e ele chegou à essa mesma conclusão, em 1886.
Por que Gamow iria usar a previsão de outro cientista para apoiar suas teorias…sem citar a fonte original? A meu ver é como se Gamov tivesse dito que o Big Bang aconteceu porque a Terra orbita o Sol…Que ela orbita todos já sabemos… — Mas, a questão é… por que essa eventualidade deveria corroborar a teoria ‘Big Bang’?
Cesar – A grande convergência que colocou a TBB em evidência foi a expansão do universo, determinada por Hubble…como diretamente proporcional às distâncias galáticas… com a previsão dos 2,7ºK da RCFM (outras predições teóricas…já foram confirmadas). — Hoje… é consenso não existir qualquer teoria cosmológica, que possa substituir a TBB… — a não ser complementá-la.
Jacob – Se a grande convergência da Teoria BB foi a expansão do Universo, a descoberta de que essa expansão é ACELERADA deveria tê-la derrubado… E a famosa PREVISÃO da Radiação Cósmica de Fundo em Microondas NÃO É UMA PREVISÃO DO BIG BANG – pois foi PREVISTA ANTES, em 1886!!!
Cesar – derrubar porquê?…se a aceleração é uma consequência, e a previsão é um fato!
Jacob – Amigo Cesar: Perdoe enfatizar, mas quem previu a “RCFM” foi um engenheiro chamado Guillaume, em 1886… Pense bem – se alguém escreveu um trabalho científico antes, esse trabalho pertence a quem escreveu 1º – correto?… Penzias e Wilson também levaram o Nobel pela primeira captação da ‘RCFM’… – mas isso não quer dizer que elas sejam originárias do…”Big Bang”. Apenas quer dizer que eles foram premiados pelo seu trabalho…Só isso… – A previsão para as RCFM era de que seriam HOMOGÊNEAS, pois todo o Universo foi criado ao mesmo tempo… – Acontece que as medições apontaram o contrário – as RCFM são irregulares e desiguais…como se não tivessem sido geradas no mesmo instante… – Portanto… desse modo… como poderiam corroborar o “Big Bang”?
Eu respondo… — responsabilizando ‘seres invisíveis’… — indetectáveis… imensuráveis, carinhosamente chamados de Matéria e Energia Escuras.
Em 1993 Fred Hoyle apresentou a “Cosmologia do Estado Quase Estacionário” (CEQE), e nela – a previsão do Universo em “expansão acelerada”. – A comunidade científica da época, caiu sobre Hoyle como uma marreta: ‘Quanta estupidez imaginar uma expansão acelerada’. Na época, as previsões para a expansão eram DESACELERADA, ou Estática; mas a grande maioria optava pela ideia da “desaceleração”…Por isso, quando Hoyle fez sua previsão (acelerada) todos riram. Porém, em 1998 foi definitivamente comprovado que a expansão era acelerada. – Então, de quem é a previsão da…’Expansão Acelerada’? Hoyle…é óbvio. Se hoje alguém afirmasse ter previsto…em 1996…dentro do “Big Bang”, que a Expansão era ‘acelerada’ — você suspeitaria do autor da previsão… não é mesmo?
Pois bem, Guillaume previu a Radiação Cósmica de Fundo em Microondas em 1886, com muito mais precisão que Gamow, que a “previu” nos meados de 1950…Quem é o legítimo autor da previsão?… – E mais, quando Guillaume previu as…‘RCFM‘, estava trabalhando em pesquisas a respeito de fundição de metais. Isto é, nada a ver com ‘Big Bang‘…mesmo porque, tal teoria somente surgiria cerca de 50 anos depois. Seja lá qual for o trabalho de Guillaume, a grande verdade é que ele previu a RCFM, sem pensar num nascimento para o Universo. Ora, se a RCFM independe do Big Bang, por que deveria corroborar a teoria?
Cesar – Jacob… pelo visto você é um ferrenho defensor da teoria de Fred Hoyle, certo? Então, para ampliar nossos…horizontes democráticos, que tal explicar um pouco mais esta sua teoria?
Jacob – Cesar, me considero mais um ferrenho opositor da Teoria Big Bang. O que me sobra de alento científico, é a ‘CEQE‘, proposta por Fred Hoyle — junto com Burbidge e Jayant Narlykar. Na CEQE, Burbidge ainda criou outro “modelo“.
Ulisses – Olá Jacob. Vou ter que discordar do que você está dizendo. A radiação cósmica de fundo foi sim uma previsão de Gamow, que não só previu sua existência, como calculou seu valor…em aproximadamente 10º K. Não havia condições de alguém…em 1886, derivar um resultado que decorre da relavidade geral (1915). As “inomogeneidades” da “CMB” não refutam em nada o que disse Gamow – elas se devem…dentre outras causas – a flutuações densidade de matéria-energia…que deram origem à estrutura em larga escala do Universo. O Universo não é perfeitamente homogêneo…os ‘modelos inflacionários’ (que fazem parte do modelo padrão do Big Bang) são capazes de prever … o espectro da “CMB”, a geometria do universo, etc. – Além disso, com o próprio modelo de… “Big Bang” – é possível calcular a abundância dos elementos… Hidrogênio, Hélio, Deutério e Lítio – sintetizados quando a temperatura média do Universo era cerca de 1 bilhão de graus… Tais abundâncias passam nos testes observacionais astronômicos…ademais, a aceleração do Universo não contradiz o “modelo padrão”…pelo menos não dessa maneira conforme você anteriormente colocou.
Jacob – Amigo Ulisses…Não estou inventando…Guillaume previu a Radiação Cósmica de Fundo em Microondas em 1886. – Entre ele e Gamov, outros teóricos também a previram, mas cabe a Guillaume a “propriedade” da ideia… – Eu não disse que ele a previu usando a Relatividade… Veja o RESULTADO dos pesquisadores, organizado pelo Prof. André Koch. Só em sonho as “inomogeneidades“ das RCFM não prejudicam a TBB… Para resolver isso, foi inventada a ideia de que são causadas por “Matéria e Energia Escuras”…Se o Universo não for, nem homogêneo, nem isotrópico; como então poderíamos apontar um telescópio para o céu e compreender o que acontece por lá?…
Permita que o corrija… — O Universo é ISOTRÓPICO e HOMOGÊNEO e isso é um dos pilares da Astrofísica, e um dos sustentáculos do Big Bang…cuja teoria parte dessa premissa…’inquestionável’: O Universo é Isotrópico e Homogêneo. Mas, se ele existe…não é…Homogêneo. E, se o Universo não for Homogêneo… então a Teoria do Big Bang…que parte desse princípio fica assim prejudicada.
Ulisses – O “princípio cosmológico” que você está citando como pilar fundamental da astrofísica e cosmologia é uma aproximação… Válida em ultralarga escala (>> 30 Mpc; Mpc=1.000.000pc; pc= 3,26 anos-luz)… — Um universo perfeitamente homogêneo…e isotrópico deve ter a mesma densidade energia/matéria em cada ponto. – Obviamente, isso não acontece com a parede a sua frente… – Mais ainda…o sol e a galáxia…não têm mesma densidade média…A galáxia e o grupo local de galáxias também não… Além do mais, em um universo homogêneo e isotrópico não há formação de ‘estruturas’; que se formam através da evolução no tempo… do contraste… de uma ‘densidade primordial’.
O “Big Bang padrão” assume, que o Universo é descrito por uma solução homogênea e isotrópica da relatividade geral, MAIS as “perturbações (flutuações) quânticas” na métrica.
Matéria e energia escura não foram ‘inventadas’ para resolver inomogeneidades da CMB. ‘Energia escura’, especula-se…dirige a aceleração da expansão cósmica…’Matéria escura’ tem o mesmo ‘efeito gravitacional’…da “matéria bariônica”… – composta de ‘quarks’ – é responsável pelo comportamento anômalo das curvas de rotação galáticas, por exemplo. Há EVIDÊNCIAS observacionais virtualmente incontestáveis de sua existência. – O fato do universo não ser homogêneo e isotrópico não é premissa que impeça observações…O universo poderia não o ser em nenhuma escala sem causar nenhuma contradição lógica, como você imagina. A propósito qual a sua explicação da ‘Radiação Cósmica de Fundo’?
Jacob- Eu? Eu não sou autor de nenhuma teoria… A ‘Cosmologia do Estado Quase Estacionário’ entende que a matéria se forma a todo momento… como vou explicar:
I – A matéria formada a todo momento predita por Hoyle são ÍONS HIDROGÊNIO.
II – Os defensores do ‘Big Bang’ também acreditam em estrelas que ejetam matéria; que são (hipoteticamente) chamadas de “White Holes“…Estou nessa comunidade a convite para expor as falhas apresentadas pela Teoria da Grande Explosão, que não foram inventadas, realmente existem. Desde que surgiram as “ideias escuras”…não as aceito, sem deixar de lado um princípio…’sine qua non‘ da Física…a “Navalha de Occam”… – Tanto as curvas de rotação galática…quanto a ‘aceleração da expansão‘, só precisam ser explicadas, em um universo com origem no “Big Bang”. – Para um Universo…’ETERNO’… esses… “ENTES DO IMAGINÁRIO”… não precisam existir.
Posso garantir a você que…entre ser obrigado a aceitar a existência de Matéria e Energia Escuras, e o nascimento do Universo, me vejo obrigado (pelo bom senso) a não aceitar o Big Bang…Posso garantir também, que conheço gente muito mais abalizada que eu, que também não as aceita… — O FATO do Universo não ser HOMOGÊNEO e ISOTRÓPICO, realmente não IMPEDE as “observações“… — mas IMPEDE qualquer INFERÊNCIA ou suposição… – já que não se sabe como é a composição do Universo no ponto observado.
Não há NENHUMA evidência observacional … a respeito de MATÉRIA, ou ENERGIA ESCURAS… – O que há… são SUPOSIÇÕES … baseadas nas ANISOTROPIAS das CMB.
Agora, seja sincero… Depois de ser obrigado a aceitar a existência de…Matéria, e Energia Escuras, ser obrigado a aceitar que o Universo deixou de ser “isotrópico” e “homogêneo”, apenas para continuar aceitando a teoria Big Bang, não te deixa também desconfortável?
Cesar – prezado Jacob, do que você disse anteriormente: “que a ejeção de matéria acontece de dentro de uma estrela…ou objeto celeste – por uma razão determinada, e, não do nada por causa nenhuma”…E, que “curvas de rotação galática, bem como aceleração de expansão, são medidas que não dependem do modelo adotado”. – Aí, isotropia e homogeneidade são pressupostos…também independem de um modelo?
Jacob – Amigo Cesar: Quanto ao Dogma da Matéria Escura, ela é usada para “fechar” as contas das curvas de rotação galáticas… que não coadunam com seu Tempo de Existência. Se uma galáxia possui movimento diferente do esperado… – deve-se isso ao seu tempo de existência…Afinal, não se pode calcular curvas de rotação considerando para tais galáxias uma idade superior à idade do Universo… Sendo o Universo eterno…muita coisa pode ter ocorrido para que a galáxia apresente um movimento incompatível com sua massa. Aliás, inclusive…perda de massa, através de ‘supernovas’ – que é a possibilidade mais provável.
No caso da ‘expansão acelerada’ do Universo…e de acordo com a ‘Cosmologia do Estado Quase Estacionário’ (CEQE), este se comporta assim como uma minhoca se arrastando:
‘alguns anéis se expandem… enquanto outros… – adjacentes… – se contraem’.
Se for desse modo estamos dentro de um desses grupos de galáxias em expansão. Por isso, tudo o que observamos nos parece em expansão. – E isso seria causado pelo desequilíbrio entre as estrelas que ejetam matéria, e as que as consomem… – Nada de “Energia Escura”. Já ISOTROPIA E HOMOGENEIDADE são conceitos básicos para o Universo… Se não for assim… é óbvio que não se pode esperar que o comportamento da luz seja o mesmo numa parte do Universo…que não tenha a mesma composição que a parte em que nos situamos. Se não sabemos como é essa composição, nem como a luz se comporta, como poderíamos comparar espectros de luz? Nada faria sentido…nem mesmo imaginar correção no desvio.
Então…para que possamos considerar corretos nossos cálculos – supomos que o universo seja isotrópico e homogêneo. Se não, até que possamos ir aos locais observados, podemos desistir de imaginar como a luz se comporte lá… – E, quando abrimos mão da isotropia, e homogeneidade – somos também obrigados a abrir mão da correção de todos os cálculos.
O problema da ‘Massa Faltante‘
Ulisses – Olá Jacob. Não entendo porque enfatizou que não há evidências da existência de matéria escura — se eu citei um exemplo que está sendo considerado pela comunidade científica internacional como a ‘prova definitiva’ da existência de matéria escura (embora sempre haja os relutantes)…Trata-se de um enorme “aglomerado de galáxias” sendo atravessado por outro… – onde métodos de determinação de massa – via raios X e lentes gravitacionais (desvios da luz pela curvatura do espaçotempo… – na presença de matéria) mostram que o “centro de massa” do sistema resultante não está onde a matéria é visível.
Não há evidências da existência de ‘energia escura’… – que tem efeito antigravitacional. ‘Matéria escura’ (pela “nucleossíntese primordial”) não seria feita de matéria prevista pelo “modelo padrão” da física de partículas…Porém, em ultra-larga escala…a geometria do universo é ‘plana’, não só por observações de ‘anisotropias’ da CMB (aliás… tais inomogeneidades são compatíveis ao “modelo padrão” do Big Bang).
Pela ‘relatividade geral’ (que, a princípio é compatível com qualquer modelo cosmológico alternativo ao Big Bang), deve-se então ter uma densidade de matéria igual ao único valor permitido para geometria plana. Contudo, observações astronômicas (grandes surveys de galáxias) mostram que a densidade de energia devido a toda matéria visível dentro de um raio comparável ao do ‘universo observável’… – não chega a 3% dessa “densidade crítica”. Curvas de rotação de galáxias, ou até comparações entre a massa medida de aglomerados galáticos, e a detetada por lentes gravitacionais, demonstram que uma ‘matéria escura‘ pode ter uma contribuição até 10 vezes maior…o que ainda não é o bastante para fechar a geometria do universo. Faltando 70%, tal valor estaria causando a…”aceleração cósmica”.
Mesmo Hoyle precisaria explicar isso … que não é uma previsão natural da sua teoria (a aceleração conflita intimamente com a relatividade). Se matéria está sendo criada…onde está sendo?…O ‘princípio da incerteza‘ aplicado a ‘campos’ implica que pode haver criação de matéria – associada ao efeito de acelerar o universo – mas…os cálculos desse efeito (problema da constante cosmológica)…são discrepantes, em até 120 ordens de grandeza com o observado… E, mesmo havendo maneiras de se evitar “singularidades primordiais”…matéria e energia escura ainda são um problema para modelos alternativos ao “Big Bang”. – Homogeneidade e isotropia não são hipóteses necessárias a priori para concebermos o comportamento da luz em regiões distantes.
Existe uma classe virtualmente infinita de geometrias e topologias de espaço-tempo compatíveis com a “relatividade geral”. Poderíamos, a princípio, apontar um telescópio para o céu, e discriminar diferentes modelos de universo que não são homogêneos ou isotrópicos a priori.
Jacob – Amigo Ulisses: Observar um fenômeno (ou o que se supõe que seja o resultado desse fenômeno)… – sob um princípio ainda não corroborado – é “hipótese de absurdo”. O problema da ‘Massa Faltante‘ é bem antigo… – sendo detetado mesmo dentro do “Sistema Solar”, onde sua “quantidade de movimento” aponta uma enorme ausência de massa. O raciocínio da matéria escura, aqui não pode ser usado – pois teríamos que ter evidências de ‘matéria escura‘ dentro do nosso campo observacional direto. Como isso não acontece, especulam-se outros corpos em órbita do Sol, ainda a serem descobertos.
As anisotropias da CMB são ‘explicadas’ pela presença de matéria e energia escuras, o que as traz novamente para o entorno do nosso planeta…De novo, deveríamos ter de observar alguma coisa dessa matéria, ou da energia dentro de nosso campo visual; o que…de modo algum…acontece. – Quando você fala em…”fechar a geometria do Universo“, você já está considerando que ele tenha ‘nascido’ um dia, independente do ‘modelo cosmológico’. Acontece que Hoyle…em 1993 – previu que essa expansão era acelerada. E, nesse ínterim, adiantou que as estrelas que “ejetam” matéria – é que se tornariam responsáveis por essa aceleração. Somente em 1998…foi confirmado o acerto da primeira parte de sua previsão. Por que ele estaria errado na 2ª parte?…Você aceita com facilidade, que o Universo deixe de ser considerado Isotrópico e Homogêneo…mas eu – estou “sistematizado”…Aprendi o Universo como “Isotrópico” e “Homogêneo”… e esse princípio… – a partir da medição do “redshift” das galáxias mais distantes é que permitiu a elaboração da Teoria do ‘Big Bang’.
E, quando essa mesma explicação, agora precisa entender que o Universo – não é mais isotrópico, nem homogêneo – essa afirmativa, me soa dolorosa aos ouvidos. Se deixar de ser assim…quem garantiria que o ‘redshift‘ observado numa galáxia distante, é realmente aquele?… – Como a luz sofre um desvio ao mudar de meio, deixando o Universo de ser isotrópico e homogêneo – de que maneira podemos garantir que a luz que nos chega, já não mudou de meio no caminho?… – Como inferir o índice de refração do meio em questão? Ou pior, como termos certeza, de que a luz de uma galáxia… atravessa uma nuvem de hidrogênio ionizado, se ignorarmos o modo pelo qual ela passa por essa nuvem?…Não poderíamos… – de modo algum… entender o que aconteceu com a luz que nos chega, se ela atravessar um meio desconhecido…por desconhecidas vezes. Por isso considera-se que o Universo é isotrópico e homogêneo… de um modo inequívoco.
Ulisses – Jacob: Parece ser difícil convencer você, mas também sou persistente. Vou escolher comentar sobre a “metáfora” apresentada… — Se dispomos de uma teoria de gravitação – compatível à exaustão com observações e experimentos… e, observamos algo que parece contradizer a teoria (no exemplo que citei… as “curvas de rotação” de galáxias, e o ‘Bullet Cluster’)…se dispusermos de um meio de acrescentar uma massa faltante, de modo a produzir com precisão efeitos observados, sem sacrificar a teoria, e, além disso… – não havendo outras propostas alternativas (não ao Big Bang; mas à relatividade geral)…que expliquem todas previsões já testadas da teoria anterior…no mesmo formalismo dos dois exemplos discrepantes, por que então sacrificar a “RG”?
No mais, a dinâmica do sistema solar não é influenciada pela matéria faltante, de modo detetável. – Além disso, o problema das curvas de rotação galáticas nada tem a ver com modelos cosmológicos. – Cosmologia diz respeito à física global, enquanto essas curvas são efeitos de física local. – Ademais, o fato do universo ter nascido ou não…é dúbio no sentido conceitual. O que você quer dizer com ‘nascer’?…”singularidades primordiais“? Parece lhe incomodar o universo deixar de ser homogêneo e isotrópico…mas estas não são premissas do “Big Bang” (como você cita), são previsões…O Big Bang Padrão, com inflação, diz que o universo começou em um estado arbitrário (sem admitir simetrias), emergindo… “quase plano”… – no “horizonte cosmológico”… – da…”era inflacionária”.
As inomogeneidades da CMB são previsões do Big Bang padrão. Elas se devem à criação de matéria por separação de pares de partículas virtuais…numa expansão superluminal.
Mais um comentário… o “big bang padrão“ só explica o universo…em escalas de energia menores que 10 e19 GeV (o equivalente a uma temperatura de aproximadamente 10 e³² graus Kelvin) – onde se supõe que correções quânticas à gravitação seriam importantes. Ou seja, o universo pode ser eterno desde que efeitos quânticos desconhecidos ocorram próximo da região singular do espaço-tempo cósmico… – de modo a impedir o ‘colapso’.
Jacob – Ulisses: Eu já fui “crente” no Big Bang, com essa mesma fé cega que você apresenta. Se um de nós 2 será convencido, não serei eu, com certeza. Não adianta você ler apenas livros de defensores do “Big Bang“… Sugiro que estenda um pouco mais seus horizontes e leia aqueles que põem em dúvida o Big Bang…Nesse ponto, Hoyle e Narlykar são ótimos começos. Se voltar lá atrás, desde Hubble, verá que a condição sine qua non para se entender o redshift é que o universo seja isotrópico, e homogêneo… – Se depois disso se fazem aferições que desdizem essa afirmativa, então temos que voltar lá atrás para podermos rever os conceitos desde o começo.
Não somos nós que decidiremos o que a própria comunidade científica, ainda não convencionou. Ainda não há consenso sobre Matéria e Energia Escuras. – Alguns teóricos não querem…sequer ouvir falar disso… – as tratando como ‘falácias’. Portanto… se não existe consenso a respeito de matéria…e energia escuras, que podemos dizer então – de… “Isotropia”…e “Homogeneidade”?
Quando falo em “nascimento” do Universo…é para contrapor a ideia de Universo eterno. Ou seja, qualquer teoria que diga que o Universo passa a existir, a partir de determinado instante, ou mesmo um modelo, como o FLRW, que considera o Universo com idade de 13,8 Gy, falamos de um Universo “nascido”…não eterno. Quanto às inomogeneidades da CMB e “sua” previsão — perdoe corrigi-lo — mas, quando Gamow “previu” a RCFM, ele usou, especificamente o termo…”Radiação Homogênea que permeia TODO o Universo”. Se a previsão… se “adequou” às observações… – deixou de ser previsão… não é mesmo?
Cesar – o problema da teoria do universo estacionário é demonstrar como a matéria pode ser criada do NADA… em qualquer lugar… e a qualquer hora!…
Jacob – Amigo Cesar: Hoyle propôs 2 soluções para o “Universo ETERNO”: a) 1948: Teoria do Estado Estacionário. ESQUECE! Hoyle esqueceu. b) 1993: Cosmologia do Estado QUASE Estacionário…QUASE porque segundo Hoyle o Universo PULSA como um ‘CORAÇÃO’ durante períodos de EXPANSÃO e CONTRAÇÃO. – Para explicar isso…Hoyle SUPÔS estrelas ejetando matéria.
Lembrando para quem nos lê, que aos defensores do Big Bang, em apenas um momento, energia se transformou em MATÉRIA…Big Bang. – Depois disso, em toda a história do Universo, matéria pode ser transformada em energia…mas, não o contrário. Ao dizer que existem estrelas que transformam energia em matéria, Hoyle confrontou suas ideias com o Big Bang. – Acontece que hoje, mesmo os mais ferrenhos defensores do Big Bang, também acreditam na existência de “hipotéticas estrelas”…que transformam energia em matéria…as, chamando de…”White Holes“… – Entre diversos defensores do Big Bang, por todas comunidades das quais pude participar… as dúvidas eram sempre as mesmas:
1) Que tipo de matéria? R: Íons hidrogênio. Prótons. 2) Porquê não detetamos nenhuma destas estrelas? R: Porque não temos aparelhos que detetem matéria…Nossos aparelhos detetam energia… Ainda não temos tecnologia que revele estrelas que absorvam energia.
Hoyle é o autor, entre outras descobertas, do mecanismo de formação dos elementos no interior de estrelas. Ele, provavelmente, sabia muito bem o que estava propondo. Então, não é… “matéria sendo criada do nada, a qualquer hora…” — São estrelas que absorvem energia e ejetam íons hidrogênio. Essas estrelas por consequência, seriam responsáveis pela abundância de hidrogênio no Universo.
Cesar – ok, seguindo pelo universo quase-estacionário…esses “buracos brancos” a que você se refere, não seriam os quasares?…se forem, pra mim tais objetos quase-estelares parecem mais com…’ninhos de galaxias em formação no universo primordial‘. Pelo menos, essa é a ideia que faço deles, sempre relacionados ao início do big bang…E, essa formação de hidrogênio nas estrelas então se restringiria somente aos white holes, ou se estenderia para todas as estrelas?…ou talvez, apenas algum grupo especial delas?
Ninguém duvida que Fred Hoyle foi um grande cientista… – físico nuclear, inclusive escritor; mas ele em sua teoria determinou qual a reação na qual as ‘estrelas’ absorvem e transformam parte de sua energia em hidrogênio?
Jacob – Amigo Cesar… A “grosso modo”, estrelas são corpos massivos…’produtores de energia’ … a partir da fusão de ‘núcleos atômicos’. White Holes são possibilidades teóricas, hoje também preconizadas pelos defensores da teoria ‘Big Bang’. Enquanto BNs são estrelas supermassivas de campo gravitacional tão intenso que nem mesmo a luz escapa, os ‘White Holes‘, ou ‘buracos brancos’, seriam estrelas que absorveriam energia e ejetariam matéria… Exatamente por estarem absorvendo energia – seriam impossíveis de se observar de modo direto… – como os “Black Holes” … – Contudo … é preciso ressaltar que hoje já se faz ideia de como detetar a localização de inúmeros BNs.
Realmente, muito embora Hoyle seja o cientista que descobriu o mecanismo de formação de cada elemento no Universo – não deixou registrado a forma pela qual os ‘White Holes’ transformam energia em matéria… Por favor, não esqueça que, para os defensores do Big Bang – em apenas um momento do Universo a energia foi transformada em matéria: ‘Big Bang’. – Entretanto…existem estudos a respeito da transformação de energia em matéria, inclusive um de autoria de um brasileiro, Mario Schenberg (Processo Urca)…Aí, é preciso ressaltar que os White Holes são possibilidades teóricas também na ótica ‘bigbancionista’.
efeito Urca = as supernovas explodem quando elétrons de seu caroço central reagem com os prótons, gerando neutrons. (Mário Schemberg)
(debate sobre Big Bang, entre 2006 e 2008, numa comunidade do Orkut) ************************(texto complementar)************************
Cientistas transformam…energia em matéria (13/12/2002) Se energia pode se transformar em matéria…e vice-versa…os ciclos cósmicos são possíveis, e o universo pode ser ‘eternamente infinito’.
Colisão próton-Kaon. Trilhas de partículas mostrando kaons negativos (linhas paralelas) passando de baixo para cima por uma câmara de bolha cheia de hidrogênio líquido. Um dos kaons colidiu (embaixo) com um núcleo de hidrogênio (próton), produzindo partículas carregadas, uma das quais, um píon positivo, dá uma volta no sentido anti-horário para o canto superior esquerdo antes de parar. Ele então decai em um múon, que viaja uma curta distância antes de se decompor em um anti-elétron ou pósitron.
Da mesma forma que… a matéria pode ser convertida em energia… — também energia pode se transformar em matéria… Isto é o que um grupo de pesquisadores dos Laboratórios Jefferson (EUA) está buscando…em novo experimento chamado ‘Hall A’. Einstein previu essa possibilidade em 1905, ao formular sua teoria da relatividade — embora não seja possível…exatamente, extrair algo do nada — podemos chegar quase lá…Sua famosa fórmula… E=mc² – é uma ‘via de mão dupla’.
Assim como a matéria pode ser convertida em energia; energia também pode se converter em matéria.
Testes preliminares indicam que kaons (ou mésons k) resultam da interação de partículas de luz – os fótons. Estes, entretanto, produzem mais do que kaons…Eles também criam outras partículas, tais como ‘lambda’ e ‘sigma’, todas com sua própria estrutura quark, tendo origem num mar de ‘partículas virtuais‘, por meio de um ‘golpe de energia‘, fornecido pelo acelerador de partículas do laboratório … como assim explicou o físico Pete Markowitz, porta-voz da equipe…“Quando estas coisas forem produzidas – tentaremos entender como são feitas, e com o que se parecem… para então, podermos obter um quadro detalhado… – de como os ‘quarks’ se manifestam, dentro do interior do núcleo.”
Será utilizado um canhão de elétrons – e hidrogênio líquido – para trazer à luz… o “kaon“. Sua estrutura única poderá ser de grande ajuda aos cientistas… — que poderão utilizar os resultados da pesquisa para desenvolver modelos estruturais de “objetos estelares” feitos de ‘matéria escura’, que incluem o kaon como parte de sua própria estrutura subatômica.
O desafio inicial que os pesquisadores se defrontaram – foi a produção…em nº suficiente para as experiências, destas raras e fugazes partículas. – A tarefa foi difícil, considerando que kaons…contêm um par matéria/antimatéria…(um quark ‘positivo’ e um “antiquark”). Assim que uma partícula de ‘antimatéria’ colide com uma ‘partícula material’ – ambas, instantaneamente, se convertem ‘energia’…num processo de difícil observação. Mas esta etapa já foi concluída – e os cientistas produziram kaons numa tal quantidade – que foi possível analisar detalhes internos da partícula… Usando a ‘energia‘ do feixe de elétrons, eles fizeram com que os quarks constituintes do kaon surgissem…E, Markowitz explicou:
“Nós criamos um kaon essencialmente do nada, ao fornecer-lhe um golpe de energia. – A partir de então, nosso trabalho foi medir as propriedades dessa criação. Queríamos determinar… quais partes do ‘kaon’ são do tipo quark, identificar seus componentes, e descrição teórica mais adequada.”
O próximo passo será a investigação do hyperon; outra partícula de matéria-estranha. Os trabalhos começarão em 2004. O estudo do hyperon será o primeiro na história onde os pesquisadores poderão ver o que está acontecendo… – em alta resolução. (texto base) ************************************************************************************
Confirmada a existência da Matéria Escura
Graças ao telescópio de raios-X Chandra da NASA, a ‘matéria escura‘ finalmente deixou de ser uma ‘teoria’…Os cientistas conseguiram comprovar sua existência a partir da observação do ‘choque’ entre 2 aglomerados de galáxias, onde a matéria (poeira, estrelas, gás) é afetada por “forças gravitacionais”, mas as estrelas passam uma ao lado da outra, sem colidirem…graças ao… imenso espaço… entre elas.
No entanto, os gases quentes e frios…que constituem a maioria da massa bariônica de galáxias, graças à sua ‘estrutura atômica’… — interagem fortemente entre si.
Na imagem acima, as galáxias dos 2 aglomerados – observadas em luz visível, são os pontos brancos; os gases quentes, observados em raios-X, estão representados pelas nuvens vermelhas – enquanto a “matéria escura” é mostrado em azul. O aglomerado menor de galáxias à direita… – acaba de atravessar o grande aglomerado à esquerda. O fenômeno vem causando a ‘onda de choque’ visível na pequena mancha vermelha, que tem comprimido e aquecido os gases do ‘aglomerado’…até uma temperatura de 100 milhões de graus celsius. – Tal corpo celeste é um dos mais quentes conhecidos. Em alguns pontos do gás – o ‘Chandra X-ray‘ mediu uma velocidade de 4.500 km/s.
No campo de raios-X, esta gigantesca colisão entre os 2 clusters, gerando uma energia considerável… traz nova luz sobre a “matéria escura”… pois esta se comporta durante o evento de modo diferente das estrelas e gases. No impacto frontal, a “matéria escura”…não interagindo entre si, cruzou rapidamente seu caminho…enquanto o gás interestelar se acumulava no cluster central. A nítida separação entre ‘matéria escura’, e as nuvens de gás… é considerada como uma ‘evidência direta‘ de sua existência.
Os 2 grupos estão agora separados por 3,4 anos-luz; sendo que sua massa total, calculada de acordo com velocidade e distância, é muito maior do que a massa da matéria ordinária visível (galáxias observadas no campo ótico – e gases…na espectro de raio-x). A diferença corresponde à massa de matéria escura. Em agrupamentos de galáxias, a matéria normal bariônica está na forma de estrelas e gases quentes…A massa do gás quente intergalático, é muitíssimo maior do que a massa de todas as estrelas, em todas galáxias…Essa matéria comum é mantida no agrupamento pela gravidade de uma massa ainda maior. – Sem a matéria escura (invisível, só percebida por efeito de sua gravidade) velocíssimas galáxias, bem como o ‘gás quente’ que as envolve … depressa colapsariam. (texto base) (ago/2006) ***********************************************************************************
Hubble fornece o 1º mapa da matéria escura “Cientistas estão trabalhando num raio-x do Universo através da construção de mapas de uma matéria invisível…a que chamaram…matéria escura“.
“O universo tem um esqueleto feito de uma matéria invisível, cujos telescópios mais poderosos não podem enxergar.”
Apesar da matéria escura não emitir nem refletir a luz — cientistas já não duvidam de sua existência. Esta está provada, pelos efeitos gravitacionais que causa na matéria que vemos… e, que afeta a ‘rotação das galáxias‘, distorcendo a luz…que emitem.
Richard Massey… do ‘Instituto de Tecnologia da Califórnia’/EUA e sua equipe, começou a medir a forma de 500 mil galáxias longínquas usando o telescópio espacial… – “Hubble“.
Em seguida, aplicaram a ‘distorção‘ na luz emitida por elas devido tanto à matéria visível, quanto à invisível, elaborando ‘mapas distributivos’ da matéria escura, entre essas galáxias e a Terra…numa área do céu similar a 8 vezes o tamanho da “Lua Cheia”.
Segundo o cosmólogo Domingos Barbosa, do Instituto Superior Técnico, em Lisboa: “Em distantes galáxias isoladas… – como as observadas… é bem mais difícil detetar o efeito de distorção da luz pela matéria…do que nos ‘aglomerados’. Se um fóton vem de uma dessas galáxias, e atravessa essa ‘rede de matéria escura’…sua trajetória é distorcida – para uma trajetória levemente irregular”. – Os cientistas conseguiram também … pela primeira vez, reconstituir a distribuição da matéria escura em 3 dimensões…entre nós, e essas galáxias, no campo do céu que observaram. – E, sobre isso… Domingos Barbosa ainda explica que:
“Este estudo apresenta um mapa tridimensional, obtido das distorções de galáxias distantes por lentes gravitacionais. – Nele, a ‘matéria invisível’ está agrupada…em enormes filamentos e bolhas… parcialmente conectados com outras regiões… com matéria escura e bariônica. A matéria escura atua como o ‘esqueleto gravitacional’ invisível…para onde a matéria comum é atraída… para formar estrelas e galáxias”.
Astrônomos mapearam um andaime cósmico de ‘matéria escura‘, sobre o qual estrelas e galáxias se formam. Esta ‘matéria exótica’ não reflete, ou emite luz, mas forma a maior parte da massa do Universo — presumindo-se que seja constituída, de alguma “relíquia” do Big Bang … A equipe de Richard Massey… do Instituto de Tecnologia da Califórnia (‘Caltech’) formou o mapa a partir da junção de centenas de imagens do ‘Hubble’…Os contornos representam áreas de matéria escura, enquanto as partes coloridas – matéria comum. O mapa foi obtido a partir da técnica de “lentes gravitacionais”, na ação da gravidade do objeto que estiver no meio do caminho. – A partir das imagens dessa luz desviada – com uma técnica matemática bem sólida … Massey e sua equipe obtiveram o primeiro mapa da distribuição de “matéria escura“… — concentrada ao redor de regiões brilhantes (‘matéria bariônica’)…assim confirmando que a “matéria escura” age como um esqueleto aglutinando átomos e moléculas para formar estrelas e galáxias… E, ele explica:
“Nós sabemos, estatisticamente, qual deve ser a forma dessas galáxias. Existindo matéria escura no meio…esta matéria escura – através da sua gravidade…curva o caminho da luz. A forma das galáxias então é distorcida, como se as estivéssemos vendo através de lentes. Cada uma dessas lentes, é um pouco de matéria escura. Há uma série de filamentos finos e longos, que apontam em direções aleatórias…e se cruzam em ‘aglomerados de galáxias’ com grande massa; entre esses há vastos espaços vazios; tal como uma esponja cósmica“.
O mapa, descrito em estudo publicado na revista “Nature“, foi feito com base no projeto “Cosmic Evolution Survey” daquela região do espaço…Foi a maior empreitada da história do…“Hubble“… – consumindo 10% de seu tempo útil, por 2 anos. O ‘mapa‘ revelou a forma com que a “matéria escura” se distribui.
Com este trabalho…ficou claro – que a “estrutura esponjosa”…com que a matéria escura se distribuiu, também fornece a base, que estrutura a matéria convencional. Logo após o “Big Bang”, o “esqueleto” de matéria escura é que se formou primeiro. Depois…então, a matéria convencional fluiu para a estrutura de…”matéria escura” – para começar a formar estrelas, galáxias e planetas. Os mapas mostram a distribuição da matéria no universo… até metade de sua idade atual. Assim, pode-se compreender melhor como a matéria se ordenou… Mas ainda não se sabe como é feita a “matéria escura” que teria surgido logo após o “Big Bang”. O estudo publicado na revista “Nature” fornece a melhor prova já obtida…de que a matéria escura ordena a distribuição das galáxias…isto porque…através de sua ‘força gravitacional’, ela atrai outros tipos de matéria. – A pesquisa envolveu quase mil horas de observações no Hubble e telescópios terrestres, incluindo cerca de 500 mil galáxias. (texto base) jan/2007 ************************************************************************************
Descoberta primeira evidência da existência da… “Energia Escura” Cientistas obtiveram a 1ª evidência independente da existência da ‘Energia Escura’. Além disso, também verificaram a aplicabilidade da…“Teoria da Relatividade“…de Einstein — justamente num dos pontos em que mais se admitia que poderia falhar.
A teoria da ‘Energia Escura’ tem apenas 10 anos de existência…e, ainda não é uma unanimidade entre os físicos…A ideia nasceu da constatação de que as ‘supernovas’ mais distantes da Terra apresentam a luz mais tênue do que seria de se esperar – ou seja, estão mais distantes de nós do que o previsto. Isto, sugere uma “aceleração da expansão do Universo“ cuja causa foi então chamada de…”energia escura“.
A seguir, a teoria foi embasada noutras pistas além de supernovas, basicamente no estudo da radiação cósmica de fundo e na distribuição das galáxias. O problema é que todas essas técnicas de verificação se entrelaçam à própria teoria — criando um tipo de ‘circularidade’, onde o efeito (expansão cósmica) faz parte da razão da sua própria causa: ‘Energia Escura’.
Evidência independente Aglomerado de galáxias Abell 85, localizado a cerca de 740 milhões de anos-luz da Terra. A emissão roxa é um gás de vários milhões de graus detectado em raios-X pelo “Observatório Chandra”, da NASA.
Cientistas do “Observatório Astronômico Smithsonian”, EUA usando uma técnica independente dos pressupostos da teoria para observar os efeitos da…”Energia Escura” … conseguiram agora… – não apenas detectar seus efeitos… – como também, descobriram que…restringindo o crescimento desses grandes ‘corpos celestes’ do Universo … (“aglomerados galáticos”) ‘ela’ poderia estar se expandindo… — a uma taxa ainda maior.
Usando a faixa dos ‘raios X‘ os cientistas notaram os efeitos da “Energia Escura”, sem fazer uso das medições e cálculos de distanciamento dos corpos celestes, os quais — obviamente… são parte integrante da própria teoria. — Por isto, esta 1ª evidência independente…é certamente – até os dias de hoje, a mais importante já obtida… — na extensa tentativa de uma comprovação da… “Energia Escura”.
Crescimento de “aglomerados galáticos” Os resultados mostram que o aumento na massa dos aglomerados galáticos ao longo do tempo, bate com um Universo dominado pela…’Energia Escura’.
Para chegar a uma conclusão independente, os cientistas observaram, ao longo de vários anos, como a…”aceleração cósmica“…afeta o crescimento de grandes ‘aglomerados de galáxias‘…Como explicou Alexey Vikhlinin, um dos autores do estudo: “Este resultado pode ser descrito como um desenvolvimento retardado do Universo. – Aquilo que estiver acelerando a expansão do Universo, também está forçando o desenvolvimento desses enormes corpos celestes…a diminuir.”
É mais difícil que objetos gigantescos como aglomerados cresçam, quando o espaço está sendo esticado; o que acontece por efeito da ‘Energia Escura’.
Os pesquisadores viram esse efeito nitidamente em seus dados…Os resultados foram incrivelmente consistentes com medições de distâncias, revelando que a Relatividade Geral se aplica também em escalas astronômicas. “Este é um teste que a Relatividade Geral poderia ter falhado,” disse Vikhlinin. O estudo também reforça a ideia de que a Energia Escura é a constante cosmológica…“Colocando todos esses dados juntos nós temos a mais forte evidência já conseguida — de que a ‘Energia Escura’ é a constante cosmológica — ou seja… — que o nada pesa alguma coisa“… explicou o cientista.
A noção de que a matéria resultado…do “nada”…ou de que ela é resultado de flutuações do “vácuo quântico”, também foi confirmada recentemente em uma ‘outra pesquisa‘. E, como disse Vikhlinin: “Será necessário fazer ainda muitos testes…mas, ao menos agora, a teoria de Einstein está parecendo tão boa…quanto sempre foi”. (texto base) dez/2008 *********************************************************************************
Nova teoria do Universo pode ser testada pelo Hubble (ago/2014) Um candidato a planeta-anão localizado no “Cinturão de Kuiper“ (UX25) – e sua pequena lua podem nos fornecer a 1ª evidência experimental de um novo modelo cosmológico que inclui a antigravidade. O modelo dispensa conceitos como “matéria escura”, “energia escura”…e “inflação cósmica”. A proposta de testar essa nova teoria — observando o movimento destes 2 objetos na borda do sistema solar teve seu artigo publicado na ArXiv em nome dos astrofísicos Alberto Vecchiato e Mario Gai, do Observatório Astrofísico de Turim – Itália.
Impressão artística de uma vista do Sol a partir do Cinturão de Kuiper [Imagem: JHUAPL/SwRI]
Dipolos gravitacionais virtuais
Desenvolvido pelo físico Dragan Hajdukovic, do CERN, o modelo – chamado “Dipolos Gravitacionais Virtuais” é baseado no conceito de que o espaço vazio (‘vácuo quântico‘) não é de todo vazio; sendo formado por “matéria virtual” e partículas de “antimatéria”, que constantemente pululam entre a existência e inexistência… A ideia de Hajdukovic, é que essas partículas têm cargas gravitacionais opostas — similares a cargas elétricas positivas e negativas. Ele prevê ainda que, na presença de um campo gravitacional, as partículas virtuais do vácuo quântico vão gerar um “campo gravitacional secundário“, com um efeito amplificador. O resultado final é que galáxias e outros ‘objetos celestes’ parecerão ter campos gravitacionais mais fortes do que seria previsto — somente pela massa de suas estrelas – discrepância então explicada pela hipotética ‘matéria escura’.
No novo modelo de Hajdukovic…também não há necessidade de uma “energia escura”. Considerando que partículas virtuais têm cargas gravitacionais – então o espaçotempo possui uma pequena carga, que proporciona aos objetos uma ‘repulsão natural mútua’. Sua teoria também dispensaria a ‘inflação cósmica‘, artifício usado para explicar como, no princípio do ‘Big Bang’, o espaçotempo teria se expandido mais rápido do que a luz.
Taxa de precessão apsidal
Hajdukovic já havia sugerido, que sua teoria poderia ser testada…se fosse encontrado um pequeno planeta com uma lua, ambos numa órbita elíptica em torno do Sol. — O sistema deve estar muito afastado do Sol e de outros corpos — com forte influência gravitacional.
Vecchiato e Gai sugerem testar este modelo, através de telescópios terrestres e espaciais, ao observar o sistema ‘UX25’ – localizado a cerca de 43 UA — no “Cinturão de Kuiper“.
Isso porque, propriedades do vácuo quântico – como descrito na teoria de Hajdukovic, imporiam uma força [gravitacional] adicional sobre o ‘UX25‘, perturbando a órbita do sistema. O modelo prevê que uma “taxa de precessão”…devido à oscilação da pequena lua ao redor do planeta-anão, deva ser maior que o previsto pela física clássica, e atual.
Enquanto a física newtoniana prevê uma taxa de precessão de 0,0064 arco-segundo, pequena demais para ser observada com os métodos atuais – e a “relatividade“…um valor algo maior — a teoria de Hajdukovic prevê que uma taxa de precessão de 0,23 arco-segundo por período…algo detectável pelo telescópio espacial “Hubble”, e pelo ‘Telescópio Espacial James Webb‘, ainda a ser lançado…Segundo Vecchiato e Gai, o telescópio terrestre, como o “VLT” no Chile – também pode realizar as observações.
Evidências observacionais da teoria de Hajdukovic resultariam em uma mudança dramática na forma como explicamos o Universo… “A maioria dos cientistas hoje pensa que a física quântica é restrita ao ‘mundo microscópico’. O comportamento microscópico do…’espaço vazio’ – neste caso particular … resultaria em um efeito cumulativo de longo alcance … até escalas cósmicas” — concluiu Gai. (texto base) ****************************************************************************
Inteligência artificial no Universo…investigando ‘matéria escura‘ (set/2018) Uma equipe de físicos e cientistas da computação do Instituto de Tecnologia de Zurich (‘ETHZ’) desenvolveu uma nova abordagem ao problema da matéria e energia escuras no Universo. Usando ferramentas de “modelagem”, eles simularam em computadores programas para aprender como extrair informações relevantes dos “mapas cósmicos“.
Trecho de um mapa típico de matéria escura gerado por computador. [ETHZ]
Com esse objetivo, pesquisadores do Departamento de Física e da Ciência da Computação da “ETHZ”…uniram seus esforços, para incrementar métodos de estimar a distribuição de matéria escura no universo através da “inteligência artificial“…Eles usaram algoritmos de ponta no…“aprendizado de máquina”, para simular dados cosmológicos. – Recentemente, os resultados foram publicados na “Physical Review D”. Sobre o tema…Tomasz Kacprzak, do grupo liderado por Alexandre Refregier no Instituto de Astrofísica/ETHZ, explica que:
“Como matéria escura não pode ser vista diretamente nas imagens do telescópio, usamos nossos algoritmos para procurar sinais indicadores de matéria e energia escuras, confiando no fato de que toda matéria (incluindo a ‘escura’) faz inclinar levemente o caminho dos raios de luz que chegam à Terra — a partir de galáxias distantes. Este efeito, conhecido como…”lente gravitacional fraca“…distorce as imagens das galáxias… – à medida que sua luz passa pelo … meio intergalático”.
A partir destas distorções retroagindo para o percurso da luz, pode-se criar ‘mapas‘ da massa no céu – mostrando onde a ‘matéria escura’ está localizada. A seguir tais mapas são comparados com – ‘previsões teóricas’, para descobrir qual…’modelo cosmológico’ que mais se aproxima das… “observações”.
Isso é feito com…“funções estatísticas de correlação”…que descrevem como partes variadas desses…’mapas‘…se relacionam entre si… – Contudo, tais estatísticas são limitadas a quão bem elas podem encontrar “padrões complexos“…nesses mapas de “matéria escura“…como explica Alexandre Refregier… – “Em nosso recente trabalho, deixamos aos computadores…a tarefa de pesquisar uma análise estatística apropriada”.
É aqui que Aurelien Lucchi e seus colegas do Laboratório de Análise de Dados do Departamento de Ciência da Computação, entram na jogada. — Juntamente com Janis Fluri…do grupo de Refregier, eles aplicaram algoritmos de ‘aprendizado de máquina’… as “redes neurais artificiais profundas” – e ensinaram como extrair a maior quantidade possível de informação…dos mapas de matéria escura obtidos.
A princípio, os cientistas alimentaram as redes neurais com dados computacionais que simulavam o universo. Dessa forma…sabiam qual seria a resposta correta para determinado parâmetro cosmológico — por exemplo — a razão entre a quantidade total de matéria e energia escuras — para cada “mapa simulado” de matéria escura. Ao analisar repetidamente esses mapas, a ‘rede neural‘ aprendeu a procurar o tipo certo de características neles – e a extrair, cada vez melhor, a informação desejada. Os resultados desse procedimento foram alentadores: redes neurais apresentaram valores 30% mais precisos do que os obtidos pelos métodos tradicionais, com base em análises estatísticas convencionais – o que representa grande vantagem – pois, alcançar a mesma precisão – simplesmente aumentando o número de imagens do telescópio, exigiria o dobro do tempo de observação…o que, de fato…é muito caro. Concluindo, os cientistas usaram sua rede neural já completa para analisar mapas reais de matéria escura do conjunto de dados KiDS-450, de “lentes gravitacionais”.
Sobre isso – disse Fluri… “É a primeira vez que essas ferramentas de aprendizado de máquina são usadas nesse contexto; e assim descobrimos que a rede neural artificial profunda nos permite extrair mais informações dos dados, do que todas abordagens anteriores. Acreditamos que esse uso em cosmologia terá muitas aplicações futuras”. E, como um próximo passo…ele e seus colegas planejam aplicar esse novo método a coleções maiores, como o “Dark Energy Survey”…Consequentemente, para esse fim, mais e melhores parâmetros e refinamentos cosmológicos – tal como detalhes sobre a natureza da “energia escura”, deverão ser fornecidos às redes neurais. (texto base) ******************************************************************************
Matéria escura pode ser mais antiga que o próprio Big Bang O estudo apresenta uma nova ideia de como a ‘matéria escura’ surgiu, além de…como poder identificá-la — com ‘observações astronômicas’.
A “matéria escura”, que se considera constituir cerca de 80% da massa do Universo — traduz um dos mistérios mais evasivos da … “física moderna”.
Apesar de sua origem e composição ainda ser um mistério… um recente artigo na “Physical Review Letters“ sugere que sua “existência” poderia anteceder o próprio … “Big Bang“.
Sobre esse assunto, Tommi Tenkanen, pós-doutorado em Astrofísica…pela “Universidade Johns Hopkins”, e autor do trabalho, comentou que: “o estudo revelou uma nova conexão entre a física de partículas e a astronomia. — Com efeito…se a ‘matéria escura’ consiste de novas partículas que nasceram antes do Big Bang, elas então afetam de um modo único, a forma como as galáxias são distribuídas no céu…Esta conexão assim, pode ser usada para revelar sua identidade…além de tirar conclusões sobre os tempos anteriores ao Big Bang”.
Embora pouco se saiba sobre suas origens, sabe-se que a matéria escura existe…por seus efeitos de gravitação sobre como a matéria visível se move e é distribuída no espaço. Isso porque…mesmo não sendo diretamente observável, ela desempenha um papel crucial na formação de galáxias e aglomerados galáticos. – Por um longo tempo, acreditou-se que a matéria escura seria um tipo de substância remanescente do “Big Bang”…cuja existência, muitos pesquisadores, sem qualquer êxito, até hoje tentam demonstrar. E diz Tenkanen:
“Se a ‘matéria escura’ fosse – de fato – um remanescente do ‘Big Bang’, já se teria observado algum sinal direto dela, nos variados experimentos em física de partículas”.
Usando uma nova estrutura matemática simplificada, o estudo mostra que a “matéria escura“ pode ter sido produzida durante uma era conhecida como ‘inflação cósmica’…quando o espaço se expandia rapidamente. Acredita-se que tal rápida expansão, leve à produção abundante de um certo tipo de “partículas escalares“, das quais até agora apenas uma delas foi descoberta: o…“Bóson de Higgs“…como explica Tenkanen: “Não sabemos o que é matéria escura…mas, se tiver algo a ver com partícula escalar, pode ser mais antiga que o Big Bang. Com o cenário matemático proposto, não precisamos assumir novos tipos de interações entre matéria escura e visível…além da gravidade, a qual já sabemos existir”.
Embora a hipótese da matéria escura existir desde antes do ‘Big Bang’ não seja nova, outros teóricos não conseguiram chegar a cálculos que sustentassem essa ideia. Mas, o novo estudo mostra que sempre se ignorou o cenário matemático mais simples – à matéria escura – além de sugerir um modo de descobrir sua origem… – observando assinaturas inseridas pela – matéria escura… na distribuição da matéria no universo.
Mesmo sabendo que esse tipo de “matéria escura” seja muito evasivo para ser encontrado em experimentos com partículas, sua presença pode surgir em observações astronômicas. Em breve aprenderemos mais sobre sua origem…quando o satélite “Euclides” for lançado em 2022…Será emocionante saber o que se revelará sobre a matéria escura…inclusive, se suas observações poderão atingir tempos anteriores ao “Big Bang”. (texto base) ago/2019
Questões Cosmológicas 
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