30 de set de 2013

Por que vivemos em três dimensões?

Você já se perguntou por que, de todas as maneiras que a realidade pode ser, nós vivemos em três dimensões, em vez de duas, ou quatro, ou 1.800? 
Estamos acostumados a nos mover para cima e para baixo, para esquerda e para a direita, ou ainda para frente e para trás, mas não somos capazes de realizar um movimento “hiper-para cima” ou “hiper-para baixo”. Por que isso (não) acontece? O que há de tão especial em nossas ordinárias três dimensões? A resposta mais fácil é a de que nós simplesmente evoluímos para viver em um universo tridimensional, de modo que este é o universo que nós percebemos. Se o universo tivesse apenas duas dimensões, nós também seríamos bidimensionais. E o mesmo aconteceria com quatro dimensões. No entanto, devemos admitir que esta é uma explicação tosca. Afinal, ela basicamente diz que somos do jeito que somos porque nosso universo é assim e se nosso universo não fosse assim, ele seria diferente. Jura?
 
Por sorte, há uma maneira mais inteligente de olhar para esta questão. Pode parecer que espaços de diferentes dimensões são praticamente iguais, mas existem diferenças essenciais entre eles – como por exemplo, o conceito de rotação. Num ambiente 2D, você pode rotacionar um objeto apenas em sentido horário ou anti-horário. E se você pegar uma figura e virá-la um quarto de volta em sentido horário e, em seguida, meia volta em sentido anti-horário, você tem o mesmo resultado do que se você fizer o movimento na ordem inversa. Entretanto, no caso de um objeto tridimensional, as rotações feitas em ordem inversa resultam em posições diferentes.
 
Coisas bem importantes para nós, como a gravidade, se comportam de forma distinta em universos de diferentes dimensões. Por exemplo, no nosso ambiente 3D, a força da gravidade entre dois objetos depende da distância entre eles ao quadrado. Em duas dimensões, está ligada apenas à distância, enquanto em um universo 4D, a gravidade dependeria da distância elevada ao cubo. Isso significa que, se o nosso universo fosse bidimensional, a gravidade como conhecemos seria demasiadamente forte para o surgimento de coisas como o sistema solar. Em uma realidade 4D, por outro lado, a gravidade seria fraca demais. Ou seja, é apenas em um universo tridimensional que a gravidade possui a força adequada para manter todos os planetas flutuando da maneira como fazem agora.
 
Neste momento, porém, nós mudamos a pergunta de “por que nosso universo é 3D?” para “por que apenas um universo 3D possui a gravidade perfeita para a nossa existência?”. Na realidade, o fato de objetos 2D e 4D serem diferentes dos tridimensionais pode nos levar a uma reflexão mais profunda: o espaço talvez não seja o elemento mais importante do universo. Em vez disso, é capaz que nosso universo seja baseado em algum processo mais profundo, como as leis de matemática da física quântica.
 
Além disso, é perfeitamente possível que o espaço, na realidade, não exista. Ele seria apenas uma ideia que os humanos construíram para manter o controle das relações entre diferentes objetos. A verdade sobre o universo ainda está além de nossa compreensão. Veja abaixo o vídeo que explica com imagens e animações a questão do porquê nosso universo ser tridimensional. É possível acionar a tradução das legendas em português no canto inferior direito (“legendas ocultas”). Explicamos de antemão, porém, que a tradução é automática, por isso alguns termos utilizados nas legendas não são os mais corretos.
Fonte:hypescience.com
 [io9 e New Scientist]

Hubble: há 60 anos, morria o homem que descobriu a imensidão do universo

Galáxias como Andrômeda eram vistas como nebulosas da Via Láctea antes de Hubble Foto: Nasa / Divulgação

No início do século 20, diversas ideias clássicas da astronomia já haviam sido superadas. Sabíamos que a Terra não era o centro do universo. Nem o era o Sol. Contudo, os cientistas dessa época mal tinham ideia do tamanho do universo. Para eles, a nossa galáxia era a única que compunha o cosmos e que esteve estava imutável no mosaico celeste. Contudo, em outubro de 1924, um americano que passava uma noite de observações num grande domo no monte Wilson, em Los Angeles, notou que não éramos a única galáxia. Aliás, ele descobriu que o firmamento é muito maior do que imaginávamos - e que o universo está em movimento.
 
Advogado e soldado
Hubble se formou em matemática e astronomia pela Universidade de Chicago em 1910. Seu talento lhe valeu uma bolsa de estudos na Universidade de Oxford, no Reino Unido. Contudo, ele teve que interromper o caminho que traçava pela ciência. No seu leito de morte, o pai de Hubble - que nunca aceitou a aspiração do filho pela astronomia - teve como último desejo que o filho cursasse direito. Ele cumpriu a vontade do falecido pai e, em 1913, voltou aos Estados Unidos e trabalhou durante um ano como advogado. Hubble, contudo, não aguentou e quebrou a promessa. Em 1914, voltou a estudar astronomia.
 
Em 1917, quando terminava seu doutorado, ele foi convidado a se juntar ao observatório Mount Wilson, na Califórnia. Contudo, outro problema fez o americano postergar seu sonho. Após passar a noite acordado para terminar sua tese e defender o trabalho no dia seguinte, Hubble se alistou ao Exército. Para George Ellery Hale, fundador do observatório, ele enviou um telegrama: "Infelizmente não posso aceitar seu convite. Estou indo para a guerra. Mas as batalhas acabara e, em 1919, ainda de uniforme e recém-chegado da França, o major Hubble se apresentou ao Mount Wilson, pronto para observar o céu.​
 
Cientista
O astrônomo guerreiro não poderia estar em um lugar mais propício. O telescópio Hooker finalmente entrava em operação após 10 anos de construção. Com 2,5 metros, ele era o mais poderoso olho da humanidade para o céu. Hubble passou muitas noites frias observando as estrelas pelas poderosas lentes do Hooker. Em outubro de 1924, ele viu o que a princípio achou ser uma
nova na nebulosa M31, na constelação de Andrômeda. Ao examinar cuidadosamente imagens registradas por outros astrônomos da mesma região do espaço, ele notou que era uma estrela cefeída. Essas estrelas tem um brilho com um período de luminosidade bem definido - quanto mais longo o período, mais luminosa a estrela. Ao usar a luminosidade e o brilho que chega à Terra, os astrônomos conseguem medir com precisão distância delas.
 
E foi quando media a distância que ele descobriu que a estrela - e, portanto, sua nebulosa - estavam a 1 milhão de anos-luz da Terra - muito mais longe do que qualquer outro objeto já observado. A nebulosa na verdade era uma galáxia completamente separada da Via Láctea, com bilhões de estrelas. Naquele dia, o universo conhecido pelo homem se expandiu como nunca antes.

Hubble e o telescópio Hooker Foto: Nasa / Divulgação
 
"Descoberto que as nebulosas espirais são sistemas estelares; Dr. Hubbell (sic) confirma que são 'ilhas universos' similares ao nosso próprio". Assim noticiava o The New York Times à época. E essa nem é considerada a principal descoberta de Edwin Hubble. Após provar que nossa galáxia não é a única, ele começou a classificar todas as nebulosas conhecidas e medir suas velocidades ao analisar o efeito Doppler.
 
Em 1929, Hubble descobriu que todas as galáxias estão se afastando da Via Láctea em uma velocidade que aumenta proporcionalmente conforme sua distância até nós - o que é chamado de Lei de Hubble (apesar de hoje sabermos que essa afirmação não é tão precisa). Para a astronomia da época, que via o universo como algo estático, saber que este está se expandindo foi uma revolução. O próprio Albert Einstein, mais de uma de uma década antes, havia modificado suas equações - que previam um universo em expansão - para manter o cosmos estático. O físico alemão foi pessoalmente ao Mount Wilson para encontrar Hubble. Ele chamou a mudança de seus cálculos de "maior erro de minha vida".
 
Depois de sua grande contribuição à ciência, o americano ainda serviu na Segunda Guerra, recebeu uma medalha, fez campanha para ganhar um Nobel - que, infelizmente, não premiava astrônomos - e ajudou a planejar o telescópio Hale - que seria quatro vezes mais poderoso que o Hooker. Em 1949, Hubble foi honrado com a primeira observação no novo telescópio. Em 1953, quando preparava diversas noites de observação, o astrônomo morreu. ​Por ser um dos principais astrônomos da história, ele foi homenageado com o nome do primeiro telescópio espacial já feito pelo homem.
 
Curiosamente, o Hubble (o telescópio) foi usado em uma pesquisa que descobriu, em 2002, que universo não apenas está se expandindo - mas que a expansão está acelerando. A descoberta foi classificada pela Nasa (a agência espacial americana) como a mais importante do telescópio e rendeu a Adam Riess e Saul Perlmutter o Nobel de Física de 2011. Riess e Perlmutter e outros cientistas continuam hoje o legado de Hubble, para quem os astrônomos devem ter a "esperança de achar algo que não esperavam".
Fonte: Terra

A galáxia mais densa no Universo local

© NASA (galáxia M60-UCD1)
Esta imagem composta mostra a M60 e a região ao seu redor, onde os dados do observatório de raios X Chandra da NASA estão em rosa e os dados do telescópio espacial Hubble estão em vermelho, verde e azul. A imagem do Chandra mostram o gás quente, estrelas duplas que contêm buracos negros e estrelas de nêutrons e a imagem do Hubble revela estrelas na M60 e galáxias vizinhas, incluindo a M60-UCD1. A galáxia, conhecida como M60-UCD1, é um tipo de galáxia anã ultra-compacta, e está localizada perto de uma enorme galáxia elíptica, a NGC 4649, também chamada de Messier 60 (M60), cerca de 60 milhões de anos-luz da Terra. Ela foi descoberta com o telescópio espacial Hubble, acompanhada de observações realizadas com o Chandra, o WM Keck e outros telescópios ópticos terrestres.
 
Observações do observatório WM Keck no topo do Mauna Kea, no Havaí, caracterizou a M60-UCD1 como a mais luminosa galáxia conhecida de seu tipo e uma das mais maciças, pesando 200 milhões de vezes mais do que o nosso Sol. O que torna a M60-UCD1 tão notável é cerca de metade dessa massa é encontrada dentro de um raio de apenas cerca de 80 anos-luz. Isto faria com que a densidade de estrelas é cerca de 15.000 vezes maior do que a encontrada na Via Láctea, o que significa que as estrelas estão em torno de 25 vezes mais perto.
 
O telescópio de espelho múltiplo de 6,5 metros no Arizona foi usado para estudar a quantidade de elementos mais pesados ​​que o hidrogênio e o hélio em estrelas da M60-UCD1. Os valores encontrados são semelhantes ao nosso Sol. A abundância de elementos pesados ​​nesta galáxia torna um ambiente fértil para os planetas e, potencialmente, na formação de vida. Outro aspecto interessante da M60-UCD1 é que os dados do Chandra revelam a presença de uma fonte de raios X brilhante no seu centro. Uma explicação para essa fonte é um buraco negro gigante pesando cerca de 10 milhões de vezes a massa do Sol. Os astrônomos estão tentando determinar se a M60-UCD1 e outras galáxias anãs ultra-compactas ou nascem como aglomerados de estrelas ou se elas são galáxias que ficam menores porque têm estrelas longe delas.
 
Grandes buracos negros não são encontrados em aglomerados de estrelas, então se a fonte de raios X é de fato devido a um buraco negro maciço, provavelmente foi produzida pela colisão entre a galáxia e uma ou mais galáxias próximas. A massa da galáxia e a abundância de elementos semelhantes ao Sol também favorecem a ideia de que a galáxia é o remanescente de uma galáxia muito maior. Se esta separação fez ocorreu, então a galáxia era originalmente 50 a 200 vezes mais massiva do que é agora, o que tornaria a massa de seu buraco negro à massa original da galáxia mais parecida com a Via Láctea e muitas outras galáxias.
 
É possível que esta separação ocorreu há muito tempo e que a M60-UCD1 cessou seu tamanho atual a vários bilhões de anos. Os pesquisadores estimam que a M60- UCD1 possui mais de 10 bilhões de anos. A densidade de estrelas na galáxia é tão alto que não é esperado encontrar uma assinatura de matéria escura no movimento das estrelas. No entanto, estas galáxias são consideradas susceptíveis de conter alguma matéria escura. Estes resultados foram publicados na edição de setembro do The Astrophysical Journal Letters.
Fonte: Astro News

Estrela de nêutrons sofre severas alterações

Essas duas imagens obtidas pelo Observatório de Raios-X Chandra da NASA mostram uma grande mudança no brilho de raios-X de uma estrela de nêutrons com rotação super rápida, ou pulsar, entre os anos de 2006 e 2013. A estrela de nêutrons – a parte extremamente densa remanescente deixada por uma supernova – está numa órbita apertada ao redor de uma estrela de pouca massa. Esse sistema binário, conhecido como IGR J18245-2452 é um membro do aglomerado globular de estrelas M28. O IGR J18245-2452 fornece informações importantes sobre a evolução dos pulsares em sistemas binários.

Pulsos de ondas de rádio têm sido observados da estrela de nêutrons enquanto ela completa uma rotação a cada 3.93 milissegundos (uma taxa impressionante de 254 vezes a cada segundo), identificando-a como um pulsar de milissegundo.  O modelo mais vastamente aceito para a evolução desses objetos é que a matéria é puxada da estrela companheira na superfície da estrela de nêutrons via um disco ao seu redor. Durante essa chamada fase de acreção, o sistema é descrito como um sistema binário de raios-X de pouca massa pelo fato dos raios-X brilhantes de emissão do disco serem observados. O material em rotação no disco cai na estrela de nêutrons, aumentando a sua taxa de rotação.
 
A transferência de matéria eventualmente diminui a velocidade e o material remanescente é varrido pelo campo magnético da estrela de nêutrons enquanto um rádio pulsar de milissegundo se forma. A evolução completa de um sistema binário de pouca massa de raios-X em um pulsar de milissegundo deve acontecer no decorrer de alguns bilhões de anos, mas no curso dessa evolução, o sistema pode rapidamente variar entre esses dois estados. A fonte IGR J18245-2452 fornece a primeira evidência direta para essas drásticas mudanças de comportamento.
 
Em observações de Julho de 2002 a Maio de 2013 existem períodos quando ela age como um fonte binária de raios-X e os pulsos de rádio desaparecem, e existem momentos quando ela se desliga como uma fonte binária de raios-X e o pulso de rádio é ligado. As últimas observações tanto em raios-X como em rádio telescópios mostram que as transições entre uma fonte binária de raios-X e um rádio pulsar podem acontecer em ambas as direções e numa escala de tempo que é menor do que se esperava, talvez em somente poucos dias. Elas também fornecem poderosas evidências para um elo evolucionário entre os sistemas binários de raios-X e os rádio pulsares de milissegundos.
Fonte: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

Aglomerado mostra dispersão de galáxias espirais e elípticas

Essa imagem mostra o massivo aglomerado de galáxias conhecido como MACS J0152.5-2852, capturado em detalhe pela Wide Field Camera 3 do Telescópio Espacial Hubble das Agências Espaciais NASA e ESA. Quase todos os objetos vistos na imagem acima são galáxias, cada uma delas contendo bilhões de estrelas. As galáxias normalmente não são distribuídas aleatoriamente no espaço, mas sim aparecem em concentrações de centenas, unidas pela gravidade mútua entre elas. As galáxias elípticas, como os objetos amarelados e difusos vistos na imagem, são na sua maioria encontrados perto do centro dos aglomerados de galáxias, enquanto que as espirais, como as manchas azuis na imagem acima, são normalmente encontradas mais distantes do centro e mais isoladas.
Fonte: Space Telescope

M31 versus M33

Créditos da Imagem:Rogelio Bernal Andreo (M31 e M33)
Separadas por 14 graus (28 luas cheias) no céu do planeta Terra, as galáxias espirais M31, à esquerda, e M33, são ambas grandes membros do Grupo Local, junto com a nossa própria galáxia, a Via Láctea. Este mosaico telescópio de campo amplo capta detalhes bem coloridos da estrutura espiral em ambas, enquanto as duas galáxias vizinhas parecem ser equilibradas de cada lado pela brilhante Mirach, estrela beta da constelação de Andrômeda. Mas a M31, a galáxia de Andrômeda, está na verdade a 2,5 milhões de anos-luz de distância e a M33, a Galáxia do Triângulo, está também a cerca de 3 milhões de anos-luz distante.
 
Mirach, está a apenas 200 anos-luz do Sol, se localiza bem dentro da Via Láctea, junto com as tênues nuvens de poeira se espalhando pela imagem a apenas poucas centenas de anos-luz acima do plano galático. Embora pareçam bem distantes, M31 e M33 estão ligadas em um mútuo abraço gravitacional. Radioastrônomos encontraram indícios de uma ponte de gás hidrogênio neutro que pode conectar as duas, evidência de um encontro mais próximo no passado. Com base em medições, simulações gravitacionais atualmente preveem que a Via Láctea, M31 e M33 irão todas passar por um encontro próximo mútuo e potencialmente se mesclar daqui a bilhões de anos.
Fonte: NASA
Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...