E Numa Questão de Probabilidades Nasceu o Universo

A mecânica quântica apresenta a previsão de que a matéria se produz constantemente a partir do nada. A Lei de Lavoisier aplica-se também aqui. Pares de partícula e anti-partícula aparecem espontaneamente para, depois, colidirem e anularem-se. No fim, nada se perde, nada se cria e fica tudo na mesma.

Em 1974, Stephen Hawking fez a previsão teórica de que se isto acontecesse em cima do horizonte de eventos de um buraco negro, uma das partículas seguiria viagem para fora, em nossa direcção e outra cairía no buraco negro. A observação dessa partícula foi chamada de radiação de Hawking.

“Até agora não havia maneira de medir esta radiação (…) mas um grupo de cientistas conseguiu criar uma maneira de aprisionar e puxar uma das partículas para  simular a queda para dentro do buraco negro. (…) Isso criou fotões dentro das frequências previstas pela teoria. (…) Apenas da indeterminação nasce matéria.”. (cróica de ciência)

Uma das características do mundo quântico é que as suas oscilações energéticas surgem por aleatoriedade e não requerem qualquer causa externa, pelo que Hawking explica que “a criação espontânea é a razão porque há algo em vez do nada”.

Ao olhar para longe no espaço, e para trás no tempo, reparamos que os corpos e algomerados celestes parecem se agrupar num ponto. Nos 10^-43 segundos, que é o tempo de Plank – período de tempo mais curto possível de calcular -, é o momento mais jovem possível de alcançar. Isto porque mais cedo do que isso a curvatura, a pressão e a temperatura do Universo primordial atingem valores na ordem do infinito. Além disso a distância entre partículas desce até zero. A isto se chama de singularidade e ocorre, também, em buracos negros.

Para ultrapassar a singularidade é necessário unir a teoria da gravitação, de Einstein e a teoria quântica numa teoria de gravitação quântica. Ou mais bonito: a Teoria de Tudo.

Alexander Vilenkin, professor de física, criou um modelo do Big Bang em que o “Espaço foi criado por um processo quântico (…) ao qual chama de túneis no tecido do espaço-tempo”. “A condição inicial (…) é a de um Universo com um raio em colapso” – nenhum Universo. Depois do Big Bang iniciou-se a inflação movida pelo campo chamado inflatão.

Vilenkin descobriu que “a expansão pode terminar em determinados locais da bolha primordial”. “Segundo este modelo existe uma rede de universos interligados que se expande até ao infinito e do qual surgem sempre novos universos” mas que nunca poderão ser comprovados.

Outra ideia, defendida por John Richard Gott e por Li-Xin Li, é de que “o Espaço-tempo é (…) um ramo do qual sai uma haste que se torna na raiz do próprio ramo. O loop temporal [por ser um sistema de gravidade em loop] teria apenas um “comprimento de Plank”, de 10^-35 metros.

Em 1988 Richard Feynman elaborou um diagrama – diagrama de Feynman – no qual previu o comportamento das partículas subatómicas. Hawking e James Hartle desenvolveram as teorias de Feynman e analisaram a soma dos caminhos percorridos pelos fotões desde o início até ao fim da sua trajectória – ao que se chama de Estado de Hartle-Hawking.

Neste momento vemos mais uma curiosidade da teoria quântica: “partículas elementares podem existir simultaneamente em vários estados, que se sobrepõem” que, ao serem observadas, “decidem-se” pelo seu estado. Isto leva-nos a responder que as histórias com menor probabilidade corresponderão a outros universos.

Hawking aposta na teoria de cordas como a candidata para a unificação da física e, por conseguinte, para a Teoria de Tudo. A teoria de cordas contempla partículas com 10^-33 centímetros e que podem vibrar num espaço de 10 dimensões. Nesta teoria tem lugar um elemento crucial para a unificação: o gravitão, responsável pela transmissão da força da gravidade.

Via New Scientist:
http://www.newscientist.com/article/dn19508-hawking-radiation-glimpsed-in-artificial-black-hole.html

Sobre a mecânica quântica:
http://cronicadaciencia.blogspot.com/2010/09/sobre-mecanica-quantica.html

Focus Magazin, Michael Odenwald

Crónica de Ciência, "Criação a Partir do Nada e Radiação de Hawking"

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Dimensões Extra e a Nossa Visão das Coisas (também literalmente)

Imaginemos um universo de 2 dimensões: a Planilândia, onde só existem as dimensões de comprimento e de largura. Os seus habitantes são figuras planas e só conhecem os sentidos trás, frente, esquerda e direita (Obviamente aqui falta a dimensão temporal). Apenas os físicos e matemáticos desse mundo plano têm noção de que existem outra dimensão – altura. Os habitantes planos não compreendem essa visão matemática porque não a conseguem imaginar. Está fora do seu alcance experimental. Os matemáticos sabem-no pelas equações complicadas.

Uma figura plana veria apenas o segmento mais perto de outro habitante, uma das arestas por exemplo.

Agora entra em cena um personagem da 3ª dimensão, uma maçã. Esta pode ver coisas que nunca um plano viu. Consegue ver o interior das casas e dos habitantes, uma espécie de raios X. O habitante plano ao ver a maçã a aproximar-se assusta-se pois esta rebola e os pontos de contacto com o solo vão alterando à medida que esta se vai deslocando pela Planilândia.

A certa altura permite ao quadrado uma experiência única. Atira-o ao ar e o habitante plano descobre a altura, vê o interior das casas e dos companheiros. Desfruta de uma visão privilegiada do seu mundo.

Por fim, ao cair os seus companheiros acham estranha a sua espontânea materialização à sua frente, depois de ter desaparecido misteriosamente da sua casa. Mas ele simplesmente esteve por cima deles, num local nunca antes experimentado e não compreendido por aqueles habitantes.

Esta é uma estória que espelha um pouco da investigação e do que podemos esperar das dimensões extra.

A incompreensão dos pessoas leigas sobre a matéria que os cientistas estudam e a sua tentativa de explicar. Como os habitantes da planilândia nunca tinham experienciado tal dimensão e como não a podiam ver desacreditavam os cientistas. Hoje é igual, muita gente quer ver claramente, como um desenho o que está nas fórmulas matemáticas e quer uma explicação simples do que é complexo. Quando há uma boa analogia simples esta torna-se simples demais e denotam-se falhas na explicação. Por este motivo, uma analogia é apenas isso, uma explicação redutora ou uma introdução simples à explicação complexa.

Outro facto a retirar deste conto é que devemos ter a mente aberta a novas explicações e aventurar-nos nas ideias. Muitas vezes a ficção tornou-se realidade e não devemos desprezar uma hipótese antes de a testar (se for possível). Por um motivo, não conhecemos o nosso mundo de 4 dimensões (3 espaciais e uma temporal) tão bem como um suposto ser de 11 dimensões (as descritas pela teoria de cordas).

Estória retirada do livro “Cosmos” de Carl Sagan, 5ª Edição, pgs 304/305

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Rápidas: Descoberto o 1% da Matéria que Faltava!

O Universo é composto por Matéria e Energia. Cerca de 73% é Energia Escura e 27% é Matéria. Agora centre-mo-nos nos 27% de Matéria:

- 22% é Matéria Negra, não bariónica composta por partículas exóticas e desconhecidas.

- 5% é Matéria bariónica, os protões, neutrões, electrões, enfim, toda a matéria que conhecemos

- 4% é matéria bariónica negra, a famosa matéria negra. Composta essencialmente por gás intergaláctico e que já foi detectada.

- menos de 1% é Matéria visível. Toda a que vemos. Ou seja, todo o Universo visível é, na verdade menos de 1% do que é na realidade.

A 400 milhões de anos-luz, num "muro de galáxias" chamado Sculptor Wall, foi detectada matéria normal (parte daqueles "menos de 1%") que, até agora, ainda não tinham sido detectados e que estavam em falta.

Podem ler aqui mais.

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Rápidas: Novo Modelos para a Formaçao de Cometas

Os cometas que estão na nuvem de Oort, por vezes dirigem-se para o Sistema Solar. Algumas interacções desses corpos com a Via Láctea lançam-nos da nuvem de Oort para órbitas próximas da Terra.

A dinâmica dos cometas depende dos campos gravíticos de Júpiter e de Saturno. Na teoria actual, os cometas que passam perto desses gigantes gasosos são originários das bordas externas da nuvem de Oort. Apenas quando há perturbações gravíticas grandes deslocam os cometas da parte interna da nuvem.

Simulações feitas por Nathan Kaib e Thomas Quinn rejeita essa teoria, até agora aceite. Parece que, de acordo com as simulações, muitos dos cometas que passam a barreira Júpiter-Saturno são originários da região interna da nuvem de Oort. Ainda constataram que corpos da parte interna da nuvem poder ser lançados para a parte externa. Estes cometas sujeitos a variações bruscas tornando a suas órbitas mais longas, no momento em que atravessam a barreira formadas pelos gigantes gasosos, podem saltar sobre essa barreira.

Mais de metade dos cometas vindos da nuvem de Oort chega até nós dessa forma.

Fonte: Scientific American, "Não Está Gravado em Pedra (Nem no Gelo)", John Matson, Novembro 2009

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O Início do Universo: III - A Sopa de Quarks

Vamos viajar até antes do primeiro segundo ABB. Todo o Universo é uma sopa de quarks, leptões, fotões, bosões W e Z e os gluões. Sabemos que existiram pois os aceleradores de partículas recriaram as condições iniciais e provou-se a ocorrência destes componentes.

Neste momento começam a surgir respostas para as três grandes questões científicas nesta área - a natureza da matéria; a assimetria entre a matéria e a antimatéria; origem da granulosa sopa de quarks.

As grandes estruturas cósmicas estão unidas pela matéria escura. Neste momento há uma busca para “encontrar a estrutura unificadora para as forças e partículas da Natureza”. Esta procura levou à predição “de partículas estáveis (…) que poderiam construir a matéria escura”.

Um dos candidatos à matéria escura é o neutralino, com uma massa entre cem e mil vezes a o protão. Outro candidato é o axião. Esta é bastante leve, com apenas um trilionésimo da massa do electrão. Ambos os candidatos são “frios”, ou seja, movem-se lentamente. Assim, aglomeravam-se nas galáxias, e este poderá ser o segredo de porque existe mais matéria do que antimatéria.

No início havia um pequeno excesso de quarks em comparação com os antiquarks. Este pequeno excesso (1 quark para mil milhões de antiquarks) permitiu que à medida que o tempo ocorria cada vez mais matéria havia comparativamente à antimatéria.

Com a inflação as pequenas flutuações quânticas foram as sementes que se tornaram nas estruturas de hoje.

O grande problema da Física é a união, até agora incompatível, entre a Teoria da Relatividade Geral e a Teoria Quântica. A união destas duas teorias permite entender os momentos iniciais do Universo, os primeiros 10^-43 segundos.

A teoria das cordas prevê onze dimensões, sete extra mais as quatro familiares. Duas descobertas teóricas baseadas nesta teoria prevêem um multiverso. Primeiro, as equações da inflação sugerem que esta deve ocorrer várias vezes. Em segundo, as regiões inflacionárias formadas têm parâmetros físicos diferentes.

Assim, podem ser dadas respostas às questões “o que aconteceu antes do Big Bang?” ou “porque é que as leis físicas são como são?”. A resposta será “dentro de uma infinidade de universos, todas as possibilidades para as leis da física foram tentadas. Tais universos diferentes não podem ser testados. Não podemos saber como será um universo diferente nem se existem pois há uma barreira incontornável entre os universos… isto é, se há outros universos. Não nos podemos esquecer que estão em jogo várias ideias.

Fonte: Scientific American, Turner, Michael, “Origem do Universo” 

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O Início do Universo: II - Andar para Trás

O Big Bang deverá ter um redshift de 1100, um desvio que vai para além do infravermelho e chega à radiação de micro-ondas – é a CMB (Radiação Cósmica de Fundo em Micro-ondas – provinda da idade de 380 mil anos do Universo, aquando da formação dos átomos. Quando o Universo arrefeceu para os 3000 Kelvin, os núcleos e os electrões se uniram para formarem os átomos.

O satélite CoBE, em 1992, “descobriu que a CMB possui pequenas variações – cerca de 0,001%”. Este valor é pequeno mas dá para notar uma certa granulosidade do Universo dessa época. Esses grãos são a semente do que existe hoje.

Com 100 mil anos, “a densidade da energia da radiação excedia a da matéria, impedindo-a de se aglomerar”. Ainda mais cedo, com apenas 1 segundo os núcleos atómicos ainda não existiam. Quando aconteceu a síntese atómica foi produzido hélio (25%), lítio e os isótopos de deutério e hélio-3. Os restantes 75% do plasma continuou na forma de protões, dos quais Seia formado o hidrogénio. As gerações de estrelas e as suas explosões formaram os restantes elementos químicos.

O valor da quantidade de deutério concorda com a composição da análise da CMB. Isto é mais uma das confirmações da teoria.

Fonte: Scientific American, Turner, Michael, “Origem do Universo”

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O Início do Universo: I - A Expansão

Há um século o Universo era imutável, eterno e era constituído apenas pela nossa galáxia. Actualmente, e devido aos novos instrumentos, já tem 13,7 mil milhões de anos, milhões de galáxias e de estrelas, é mutável e poderá ser, ou não eterno.

Conseguimos chegar ao tempo de 10-34 segundos. Daí para trás estamos sujeitos a especulação. Chegámos, por evidências observáveis, e não só, a uma zona comum de onde vêm as galáxias e a uma aceleração da expansão do universo.

Hubble, em 1924, com um telescópio de 2,5 metros aumentou o nosso Universo numa escala de 100 mil milhões. A lei de Hubble nasceu com as observações do astrónomo e com base nela podemos aferir um Big Bang.

Posteriormente a Relatividade Geral refere que tecido do Universo se expande e arrasta consigo as galáxias, e a luz, criando o efeito redshift.

O grau redshift indica a expansão do Universo. Assim, quanto maior o redshift maior a expansão. Actualmente o maior redshift detectado é de 8, de uma época em que o Universo tinha 1/9 do seu tamanho. “O Telescópio Espacial Hubble e os Telescópios Keck, de 10 metros, em Mauna Kea, (…) nos levaram a (…) poucos [milhares de milhões] de anos após Big Bang [(ABB)]”. E o Telescópio Espacial James Webb e o Alma levar-nos-ão até ao tempo do nascimento das primeiras galáxias.

As simulações indicam que o Universo com 100 milhões de anos continha 5 partes de matéria escura para cada de hidrogénio e hélio. Havia zonas um pouco mais densas que outras, que se expandiram mais lentamente e amplificaram. Estas zonas começaram a colapsar com uma densidade de cerca de 1 milhão de massas solares. Estas foram as primeiras estrelas, muito massivas e com vida curta. Os primeiros elementos pesados foram sintetizados por estes sóis.

A prova destas primeiras estrelas será a captação da radiação das nuvens de hidrogénio primordial com um elevado grau de redshift. A captação estará a cargo de um conjunto de antenas rádio dispostas numa área de 1km2.

Fonte: Scientific American, Turner, Michael, “Origem do Universo”

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Rápidas: Buracos Negros Gigantes Destróem Galáxia e Eles Próprios

O enorme poder dos buracos negros gigantes é revelado. Estas estruturas devoradoras roubam todo o gás da sua galáxia e impedem a formação de novas estrelas, deixando apenas as gigantes vermelhas (as mais rápidas a formar). A falta de matéria-prima para a formação de estrelas leva à extinção da galáxia.

Astrónomos britânicos utilizaram o telescópio espacial Hubble e o telescópio Chandra para rastrear raios X, a radiação que os buracos negros emitem e, pela qual são detectáveis.

Os buracos negros gigantes emitem uma quantidade imensa de radiação, tanta que a emissão de raios X destes buracos negros é superior à de todos os restantes corpos da galáxia juntos.

O seu disco de acreção emite desde as ondas rádio até aos raios gama, uma gama bastante alargada de energia. O disco acelera os gases aquecendo-os e lançando-os para fora do centro da galáxia. Os gases aí, podem arrefecer e formar novas estrelas. No entanto esse arrefecimento demora tanto tempo que não é possível a formação de novas estruturas solares.

Aqui repara-se na segunda forma de suicídio do buraco negro. Para além de não deixar formar novas estruturas e “matar” a galáxia, também ele acaba por deixar de ter “alimento” porque lança os gases para longe do centro da galáxia. Isto leva à extinção não só da galáxia como também no próprio buraco negro.

As galáxias maciças, onde se encontram estes buracos negros são raras, embora esses buracos negros produzam a maior parte dos raios X do Universo.

Fonte:

Buracos Negros Gigantes podem destruir galáxias inteiras - Inovação Tecnológica

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TOP100 do Milénio!

O blog AstroPT fez 3 anos no dia 21 deste mês. E presenteou-nos com um top100 dos posts mais populares de sempre no site. Podem aceder ao top100.

No dia do terceiro aniversário o site contou com o recorde de 5234 visitas!

Neste TOP estão notícias como o fim do mundo em 2012 (que está em 1º lugar com mais de 20 mil visitas) , extra-terrestres, exploração espacial, várias notícias sobre as estações do ano, planetas extra-solares, o tamanho do Universo, escalas cósmicas... enfim, uma panóplia de temas a explorar e divulgar.

Nos artigos referentes ao tema que está em 1º lugar pode-se ler alguns dos artigos do autor deste blog:

Negócio das Conspirações – Quem se quer Salvar?

Podem ainda ler dois excelentes artigos do ROCA:

O Medo da Ciência Vai-nos Matar!

 Há mais terremotos na Terra? Não! Há mais pessoas morando em áreas de alto risco!

 E também do Carlos Oliveira:

LHC vai acabar com o mundo em 2012!

Calendário Maia

Há que dar os parabéns a toda a equipa do AstroPT que nestes três anos tem crescido, evoluído fazendo também crescer a informação científica em Portugal (e não só!).

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O que Aconteceu às Previsões do LHC?

Alguém se lembra destas pérolas?

“pequenos buracos negros que se formariam dentro do LHC poderiam se juntar em um só. O buraco negro resultante dessa fusão começaria a sugar a matéria a sua volta e a crescer, iniciando um processo em cadeia que acabaria por engolir a Terra.” (Aqui)

“o Super ciclotrão que está a ser construído na Europa possa criar um… Buraco Negro não-evaporante capaz de engolir toda a Terra e até talvez o nosso Sistema Solar.” (Aqui)

“é quase certeza que sera aberto buraco negro no lhc! não será 1 mas vários!
mas lembre-se, as partículas giram na velocidade da luz, um buraco negro criado por partículas menores q um átomo iria diretamente ao espaço pois a velocidade é enorme, e se acontecer de esse buraco negro ficar na terra ele irá para o centro da terra! e caso isso aconteça demoraria bilhões de anos para que ele ganhe 1 m²” (Aqui)

Isto e muito mais…

Em primeiro gostaria de saber quem são estes fenomenais cientistas… hmm… pois, afinal não o são. Obvio! Mas é cómico ver a certeza com que falam das coisas que não percebem. Enfim.

Pior, como não podia deixar de ser apareceram as mais estapafúrdias aldrabices e mentiras, como aqui: "...Os nossos programas de pesquisa foram anulados e foi-nos vedado o acesso ao LHC. Enquanto tentávamos entender esta modificação repentina, descobrimos, sem o saber, um gravíssimo segredo de Estado (... )conseguindo obter, a partir daí, a curvatura do espaço-tempo. E então viram o futuro! Viram que o Homem alcançara sentidos ultra complexos..." (Aqui)

Eram cerca das 12am (GMT) quando se fez história em Genebra. Cada feixe de protões tem 3,5 TeV, num total de colisão de 7 TeV nas que é, até agora, a maior concentração de energia alcançada pelo Homem. “A energia é grande!” diz quem não percebe muito disto e só quer desacreditar a ciência. Contudo esta energia é equivalente a 7 mosquitos a voar, mas num raio muito pequeno. Isto faz com que a energia esteja muito concentrada e, consequentemente, muito quente. Estas seriam as condições iniciais do nosso Universo como o concebemos.

Um medo que tem andado na cabeça de muita gente é problema da formação de um buraco negro que engula o LHC, a Terra e até o Sistema Solar! O Eternos Aprendizes refere que se o Sol fosse um buraco negro, teria apenas 6 km de diâmetro e não alteraria qualquer órbita dos planetas do Sistema Solar porque o campo gravitacional não seria suficiente.

Uma das buscas desta experiência é procurar, não só, o Bósão de Higgs como também assinaturas de mini-buracos negros. A teoria de Stephen Hawking sugere que “a taxa de evaporação será inversamente proporcional à massa do buraco negro”.

Ainda o mesmo blog refere que a massa de um mini-buraco-negro é tão pequena que evapora em cerca de “um octilhão de um nanosegundo, desaparecendo instantaneamente”

Mas parece que afinal há alguma verdade nas promeiras referências deste post. De facto há coisas que podem desaparecer, não só quando o LHC entrou em funcionamento ontem, como vai acontecer quando o fizer a 14 TeV ou mesmo em Dezembro de 2012. Não, não somos nós que desaparecemos. São os posts, os blogs, os autores e a própria conspiração que desaparece num “plim!”. O que será da vidinha dessa gente que dizia males e azares do LHC ontem? Infelizmente essa gente é do tipo “não foi hoje é amanhã”.

Deixo ainda uns vídeos interessantes:

Fontes:

Ciência Hoje - "Primeira Colisão de Partículas no CERN em directo na Internet"

Público - "Maior Acelerador de Partículas Começou a Fazer Física a Sério"

Eternos Aprendizes - "Quem tem modo do LHC? Quem tem medo de um mini-buraco-negro?"

"Aceleradores Laser-Plasma: A Caminho da Fronteira de Energia: 10 GeV e mais Além", prof R.A. Fonseca, L.O.Silva

Terra que Gira - "Começaram as colisões de protões no LHC" 

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As Estruturas Universais e o Tamanho do Universo

Para vermos uma estrela precisamos que a sua luz chegue até aos nossos olhos. Para eu ver o sol a sua luz teve de viajar cerca de 8 minutos, ou seja 8 minutos luz, que é o tempo que a luz demora a viajar do sol até nós. Sei que a lua existe pois, para além dos efeitos físicos que provoca no nosso planeta, posso vê-la. A luz demora uns 1,3 segundos a viajar da lua até nós.

Agora imaginemos quando olho para uma galáxia de 150 mil anos luz de diâmetro. Não só a luz demorou 150 mil anos a viajar do sítio mais distante dessa galáxia até ao mais próximo (diâmetro) mas também demorou todo o tempo que nos separa dessa mesma galáxia (imaginamos mais uns 150 mil anos luz). Daqui podemos ver que o nosso universo tem um tamanho de, pelo menos 300 mil anos luz e uma idade de 300 mil anos.

No vídeo que vemos a seguir estão apresentados algumas das maiores estruturas do Universo:

E agora umas continhas muito simples:

Reparemos em algumas das maiores estruturas que aparecem no vídeo:

Nebulosa de Orion – 20 a.luz

Cluster Globular M14 – 50 a.luz

Nebulosa Roseta – 65 a.luz

Centauri ómega – 100 a.luz

Cluster Globular M54 – 150 a.luz

Nebulosa tarântula – 500 a.luz

Galaxia Sagittarius Dwarf – 1000 a.luz

Pequena nuvem Magellatic – 3500 a.luz

Grande nuvem Magellatic – 7500 a.luz

NGC 7714 – 35000 a.luz

Galáxia triângulo – 50000 a.luz

Galaxia sombreiro – 70000 a.luz

Galáxia olho negro – 85000 a.luz

Galáxia caminho de leite – 120000 a.luz

Galáxia Andrómeda – 150000 a.luz

Galáxia Pinwheel – 175000 a.luz

NGC 1232 – 200000 a.luz

M87 (Virgo A) – 250000 a.luz

NGC 4889 (Galáxia cD) – 500000 a.luz

IC 1101 – 5M a.luz

Ao somar todos os tamanhos o resultado final é de mais de 6 milhões e 600 mil anos-luz. Como vemos essas estruturas podemos afirmar que a luz já chegou até nós e viajou durante mais de 6 milhões de 600 mil anos luz (este valor seria se a distância entre nós e as estruturas fosse muito pequena). Além disso existem muito, muito mas muito mais estruturas desse tamanho. E existe também uma grande mas grande quantidade de zona sem estruturas visíveis no Universo.

Este valor, para os criacionistas, é muito grande. E felizmente, para os cientistas, a idade do Universo foi confirmada com base nas lentes gravitacionais.

De facto, faz todo o sentido por dois motivos:

1- ao observar a velocidade e a direcção das galáxias pode-se aferir facilmente que provêm de uma zona comum.

2- O método científico continua a funcionar e o crivo continua a ficar cada vez mais pequeno, e só passam as hipóteses mais correctas. Cada vez é mais exigente. Exigência, característica pelo que o método criacionista peca chegando ao ponto de alternativas explicativas tão chocantes que não se encontra qualquer referência séria em sites de bibliografia técnica.

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Rápidas: Idade do Universo Confirmada

Tomo a liberdade de transcrever parte de um artigo interessante do AstroPT, escrito pelo ROCA:

Usando galáxias inteiras e aglomerados galácticos como lentes para a observação de outras galáxias, os pesquisadores têm uma nova maneira e precisa para medir o tamanho e a idade do Universo e como ele se expande rapidamente, junto com as demais técnicas independentes. Estas medidas determinam um valor para a constante de Hubble, que indica o tamanho do Cosmos e confirma a idade do Universo avaliada em 13,75 bilhões de anos, com uma margem de erro de 170 milhões de anos. Os resultados também confirmam a força da energia escura, responsável pela aceleração da expansão do Universo.

Os pesquisadores do Instituto Kavli para Astrofísica de Partículas e Cosmologia (KIPAC) no SLAC National Accelerator Laboratory do Departamento de Energia dos Estados Unidos e da Universidade de Stanford, a Universidade de Bonn  e outras instituições dos Estados Unidos e Alemanha, publicaram os resultados da pesquisa na edição de 1 de março do The Astrophysical Journal. Os pesquisadores usaram os dados coletados pelo Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA e mostraram maior precisão proporcionada pela combinação com os dados da sonda Wilkinson Anisotrópica de Microondas (WMAP).

A equipe usou a técnica das lentes gravitacionais para medir a distância percorrida pela luz de uma galáxia brilhante ativa até a Terra ao longo de vários caminhos. Conhecendo o tempo necessário para percorrer cada caminho e as velocidades reais envolvidas, os cientistas puderam deduzir não só o quão longe estão as galáxias, mas também a escala global do Universo e alguns detalhes de sua expansão.

Muitas vezes é difícil para os cientistas a distinguir entre uma luz distante muito brilhante e uma fonte fraca perto de nós. As lentes gravitacionais resolvem este problema, fornecendo pistas múltiplas sobre a distância que a luz percorre. Esta informação extra lhes permite determinar o tamanho do Universo, que os astrofísicos freqüentemente expressam em termos de uma quantidade chamada constante de Hubble.

“Há muito tempo nós sabemos que as lentes são capazes de fazer medidas físicas da constante de Hubble“, disse Phil Marshall do KIPAC. No entanto, lentes gravitacionais nunca foram usadas de maneira tão precisa, até agora. Estas novas medições proporcionam uma medição tão precisa da constante de Hubble quanto as  bem estabelecidas pelas outras ferramentas como as supernovas padrão a análise da radiação de fundo de microondas cósmico (CMB).” O uso das lentes gravitacionais amadureceu como um instrumento competitivo disponível dentro da caixa de ferramentas dos astrofísicos”, disse Marshall.

O artigo "Técnica baseada nas lentes gravitacionais confirma a idade do Universo" por completo está disponível para leitura.
No "Eternos Aprendizes - Técnica baseada em lentes gravitacionais confirma a idade do Universo" está disponível um pequeno vídeo que explica de forma muito simples o efeito de lente gravitacional.

Nota: 1 bilhão do artigo refere-se, obviamente, a mil milhões.

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Rápidas: LHC em Direcção ao Auge da Ciência

No dia 19 de Março deste ano o LHC (Large Hadron Colider) atingiu um novo recorde mundial quando os feixes de partículas atingiram os 3,5 TeV (Tera-eletron Volt) de energia. Neste nível de energia será possível verificar a existência (ou não) do Bosão de Higgs e da matéria negra. 

O LHC vai recriar as condições energéticas do após Big Bang. "Com os dois feixes a 3,5 TeV, estamos à beira de lançar o programa de física do LHC”, disse Steve Myers, director do Cern.

Espera-se que dia 30 deste mês os físicos nos tragam pistas sobre o Bosão de Higgs, a partícula responsável por conferir massa a todas as outras.

Podem ler mais aqui.

 

Podem ainda ver em tempo real os testes! Aqui

Podem ler, também, neste blog. Nas etiquetas referentes às palavras-chave.

Seguem-se ainda dois vídeos:
 

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Teoria da Relatividade Confirmada para Grandes Escalas

Uma equipa de astrofísicos dos EUA e da Suíça descobriu que a teoria da relatividade geral de Einstein funciona consistentemente nas escalas tão grandes como aquelas que separam as galáxias, num estudo publicado na  revista Nature. A teoria foi testada e "funciona entre 2 e 50 megaparsecs, cerca de 6,5 a 150 milhões de anos-luz (1 parsec = 3,2616 anos luz) num desvio para o vermelho de z~0,32".

A equipe analisou cerca de 70.000 galáxias, uma quantidade chamada “E_G“, e que é baseada na quantidade de aglomeração nas galáxias observadas e na distorção da luz produzida pela sua passagem pela matéria intermediária. "De forma simplificada, E_G é proporcional à densidade média da matéria do Universo e inversamente proporcional à taxa de crescimento da estrutura do universo. Essa combinação especial se livra das flutuações de amplitude e, portanto, foca diretamente na combinação particular que é sensível as alterações da teoria da relatividade geral." Pengjie Zhang (Xangai Observatory).

Os resultados valor de E_G são de cerca de 0,39, e de acordo com a previsão geral relativista é estimado um valor de cerca de 0,4.

De acordo com a Teoria da Relatividade Geral, publicada por Einstein em 1915, a matéria (energia) curva o espaço e o tempo à sua volta - a gravitação é um efeito da geometria do espaço-tempo. Isso significa que a luz se curva à medida que passa por um objecto de grande massa, como o núcleo de uma galáxia. A teoria foi validada muitas vezes na escala do Sistema Solar, mas testes em escala galáctica ou cósmica até então mostraram-se inconclusivos.

Teorias que falharam: O Método Científico a Funcionar

Este novo estudo contradiz um outro divulgado no ano passado que indicou que o Universo no seu início, entre 11 e 8 m.M.a. de anos atrás, não se poderia encaixar na descrição relativística geral da gravidade.

A teoria Tensor-Vector-Scalar (TeVeS), surgiu com a intenção de desconsiderar a presença da matéria escura através da aplicação de alterações na teoria da relatividade geral. A TeVeS tentou dar uma resposta as observações do comportamento das rotações galácticas pelas técnica do uso de lente gravitacional, este novo trabalho parece afastá-la.

Este estudo também questionou teorias como a f(R), um mecanismo alternativo proposto para explicar a expansão acelerada do Universo que descarta a energia escura.

Ao calcular E_G e compará-lo com as previsões da teoria TeVeS, com as estimativas da teoria f(R) e com o modelo da matéria escura fria da relatividade geral, a equipa chegou a resultados interessantes: As previsões da teoria da relatividade geral se encaixam dentro da margem de erro experimental, o E_G previsto por f (R) também se manteve dentro da margem de erro, mas as previsões da teoria TeVeS falharam.

Fontes:

Inovação Tecnologica - Estudo de galáxias valida Teoria da Relatividade em escala cósmica

Eternos Aprendizes - Física: Teoria da Relatividade Geral foi confirmada para as grandes escalas cósmicas

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