19 de março de 2018

Estudo: o tempo existia antes do Big Bang

Será que o Big Bang foi mesmo o começo de “tudo”?
Um novo estudo sugere que o evento não foi o início dos tempos, mas sim que o Big Bang nos leva a um tipo diferente de início em um universo invertido.
A pesquisa foi publicada na revista científica Physics Letters B.

O que é o Big Bang

Cerca de 90 anos atrás, um astrônomo belga chamado Georges Lemaître propôs que mudanças observadas na luz de galáxias distantes implicavam que o universo estava se expandindo.
Se o universo está ficando maior, isso significa que costumava ser menor.
Ao “voltar a fita” cerca de 13,8 bilhões de anos, chegamos finalmente em um ponto no qual o espaço deveria estar confinado a um volume incrivelmente pequeno, também conhecido como “singularidade”.

Esse ponto seria o “começo de tudo”.

Os desdobramentos do Big Bang

Há uma série de modelos que os físicos usam para descrever o “nada” do espaço vazio. A relatividade geral de Einstein é um deles: descreve a gravidade em relação à geometria do tecido subjacente do universo.
Mas teoremas propostos por Stephen Hawking e o matemático Roger Penrose, por exemplo, afirmam que as soluções para as equações da relatividade geral em uma escala infinitamente densa – como dentro de uma singularidade – são incompletas.
Recentemente, Hawking deu sua opinião sobre o que havia antes do Big Bang em uma entrevista para Neil deGrasse Tyson, onde ele comparou as dimensões espaço-tempo do Big Bang com o polo sul. “Não há nada ao sul do Polo Sul, então não havia nada antes do Big Bang”, disse.
No entanto, outros físicos argumentam que há algo além do Big Bang. Uma das propostas, por exemplo, é de um universo espelho do outro lado desse evento, onde o tempo se move para trás.

A hipótese

Na nova pesquisa, os físicos Tim A. Koslowski, Flavio Mercati e David Sloan apresentaram um modelo que ressalta as contradições do Big Bang, conforme a relatividade geral. Voltando a toda a questão da singularidade, os pesquisadores reinterpretaram o modelo existente do espaço em expansão, distinguindo o próprio espaço-tempo do “material” nele.
Eles chegaram a uma descrição do Big Bang onde a física permanece intacta conforme o estágio em que atua se reorienta.
Ao invés de uma singularidade, a equipe chama isso de “ponto de Janus”, em homenagem ao deus romano com dois rostos.

Entenda

Antes do ponto de Janus, as posições relativas e as escalas das coisas que compõem o universo efetivamente se achatariam em uma “panqueca” bidimensional à medida que voltamos no tempo. Passando pelo ponto de Janus, essa panqueca se torna 3D novamente, apenas de trás para a frente. É como se estivéssemos em um universo “invertido”. Os pesquisadores acreditam que isso poderia ter profundas implicações na simetria da física de partículas, talvez até produzindo um universo baseado principalmente em antimatéria.

Embora essa ideia de inversão não seja nova, a abordagem dos pesquisadores em torno do problema da singularidade é. “Não apresentamos novos princípios e não modificamos a teoria da relatividade geral de Einstein – apenas a interpretação que é colocada sobre os objetos”, disse um dos pesquisadores, David Sloan, da Universidade Oxford.
Novos debates e estudos podem avançar nessa teoria.
Fonte: https://hypescience.com

Todas as galáxias dão uma volta em torno do próprio centro a cada 1 bilhão de anos

Astrônomos australianos descobriram que todas as galáxias dão uma volta em torno do próprio eixo uma vez a cada 1 bilhão de anos, independentemente se são grandes ou pequenas, como mecanismos de relojoaria cósmica.
“Não é com a precisão de um relógio suíço”, disse em comunicado o professor Gerhardt Meurer, do Centro Internacional de Pesquisa de Radioastronomia (ICRAR), da Universidade de Western Australia (UWA). Mas, independentemente de a galáxia ser grande ou pequena, se pudéssemos nos sentar na ponta extrema do seu disco enquanto gira, a galáxia o levaria cerca de 1 bilhão de anos para percorrer toda a rota”, explicou. O professor Meurer disse que ao usar as matemáticas simples, pôde mostrar que todas as galáxias do mesmo tamanho têm a mesma densidade interior média. “Descobrir a regularidade nas galáxias realmente nos ajuda a compreender melhor as mecânicas que as fazem funcionar: não encontraremos uma galáxia densa girando rapidamente, enquanto outra com o mesmo tamanho, mas menos densa, gira mais lentamente”, disse o astrônomo.
O professor Meurer e sua equipe também encontraram provas de estrelas mais velhas que se encontram nas extremidades das galáxias. “De acordo com os modelos existentes, esperávamos encontrar uma fina faixa de estrelas jovens na extremidade dos discos galáticos que estudamos”, explicou. Mas em vez de encontrar apenas gás e estrelas recém-formadas nas extremidades dos discos, também encontramos uma população significativa de estrelas mais antigasjuntamente com a fina camada de estrelas jovens e gás interestelar”.
“Este é um resultado importante porque saber onde termina uma galáxia significa que os astrônomos podem limitar as observações e não perder tempo, esforço e o poder de processamento do computador ao estudar dados que estão além da ‘fronteira’ da galáxia”, declarou. Assim, devido a este trabalho, agora sabemos que as galáxias dão uma volta a cada 1 bilhão de anos, com uma ponta afiada que se enche com uma mistura de gás interestelar, com estrelas velhas e jovens”, acrescentou.
O professor Meurer disse que a próxima geração de radiotelescópios, como o Square Kilometer Array (SKA), que está prestes a ser construída, irá gerar enormes quantidades de dados. Além disso, saber onde se encontra a extremidade de uma galáxia reduzirá a potência de processamento necessária para procurar os dados. “Quando o SKA for ligado na próxima década, vamos precisar de ajuda para caracterizar milhares de milhões de galáxias que esses telescópios vão colocar à nossa disposição”, conclui o astrônomo.
Fonte: Ciberia - https://ciberia.com.br

Estes buracos negros podem ser, na realidade, bizarras estrelas quânticas

Quando estrelas gigantes morrem, elas não desaparecem delicadamente, e sim entram em colapso e deixam uma bola super densa de nêutrons em seu lugar. Esta bola é chamada de estrela de nêutrons. Mas em alguns casos extremos, alguns pesquisadores acreditam que a estrela gigante acaba se transformando em um buraco negro – um ponto com densidade infinita e campo de gravidade tão poderoso que até a luz, a coisa mais rápida do universo, não consegue escapar dele.

Agora uma nova pesquisa está trazendo de volta à tona uma ideia alternativa: que estrelas negras ou gravastars também podem existir além das estrelas de nêutron ou buracos negros. Se isso for comprovado, esses corpos estelares podem ter aparência de buraco negro, mas sem engolir irremediavelmente a luz.

Esta explicação alternativa para o destino das estrelas gigantes é importante porque buracos negros têm alguns problemas teóricos. Por exemplo, as singularidades deles são supostamente escondidas por barreiras invisíveis conhecidas como horizontes de eventos, a fronteira teórica ao redor de um buraco negro a partir da qual a força da gravidade é tão forte que nada pode escapar. Mas esta ideia está em conflito com outra lei da física que diz que a destruição da informação é impossível, mesmo informações codificadas em qualquer coisa que caia em um buraco negro.

Por isso o modelo das estrelas negras e gravastars surgiu há 20 anos. Neste modelo, esses dois objetos espaciais não teriam horizontes de eventos. A grande pergunta sobre eles é como eles se formam e como se mantêm estáveis. Uma nova pesquisa do físico Raúl Carballo-Rubio da (Itália) propõe um novo mecanismo que pode ajudar na explicação da existência das estrelas negras e das gravastars.

Carballo-Rubio investigou o estranho fenômeno chamado polarização do váculo. Na física quântica, a realidade não tem contornos definidos – não sabemos exatamente a posição e momentum de uma partícula. Uma estranha consequência dessa incerteza é que o vácuo nunca está completamente vazio, mas tem partículas virtuais que ora existem, ora não existem.

Na presença de enorme energia – do tipo que só surge no colapso de uma estrela gigante – essas partículas virtuais podem se polarizar, organizando-se de forma que depende de suas propriedades, da mesma forma que ímãs são divididos entre pólos sul e norte. Carballo-Rubio calculou que a polarização dessas partículas pode produzir um efeito surpreendente dentro do poderoso campo gravitacional das estrelas gigantes que estão morrendo. Este campo repele a matéria ao invés de a atrair.

De acordo com a teoria da relatividade de Einstein, matéria e energia enrugam o tecido do espaço-tempo, resultado em campos gravitacionais. Planetas e estrelas têm em média uma quantidade de energia positiva, e os campos gravitacionais resultantes são atraentes em sua natureza. Quando partículas virtuais polarizam-se, porém, o vácuo que elas ocupam pode possuir energia negativa, e “isso curva o espaço-tempo de forma que o campo gravitacional associado é repulsivo”, escreve o pesquisador. Isso poderia prevenir a formação de um buraco negro.

Dois modelos anteriores sugerem que a gravidade repulsiva pode impedir os restos estelares de entrarem em colapso e formarem buracos negros. Um modelo propôs que os restos estelares formam gravastars, objetos preenchidos por vácuo quântico coberto por uma camada de matéria. O segundo modelo sugere que o resultado desse colapso é a estrela negra, onde existe um equilíbrio meticuloso entre matéria e vácuo quântico. Os dois objetos ainda têm um campo gravitacional poderoso que pode deformar a luz, então eles parecem escuros como um buraco negro.

O trabalho de Carballo-Rubio foca em alguns desafios sobre as supostas propriedades das estrelas negras e gravastars. O pesquisador criou modelos matemáticos que incorporam os efeitos da gravidade repulsiva em equações que descrevem a expansão e contração das estrelas. Seu modelo mostra um híbrido de estrela negra e gravastar que poderia existir – um em que a matéria e o vácuo quântico estão espalhados pela estrutura, mas em que há maiores concentrações de matéria na camada externa do que dentro da estrutura.

O trabalho de Carballo-Rubio foi publicado na revista Physical Review Letters no dia 6 de fevereiro de 2018. A recepção do estudo na comunidade científica foi dividida. Alguns celebraram a possibilidade de uma solução para as equações de Einstein que não são os buracos negros, enquanto outros dizem que as evidências apresentadas no trabalho não são fortes o suficiente para defender a existência de estrelas negras e gravastars. A pesquisadora brasileira Cecilia Chirenti, da Universidade Federal do ABC, diz que enquanto as estrelas negras e gravastars são matematicamente possíveis, isso não significa que elas existam na natureza. 
Fonte: https://hypescience.com

Uma relíquia vermelha e rica em metal

Essa bela cena registrada pelo Hubble, com um conjunto de galáxias brilhantes, tem algo realmente impressionante em seu centro: uma relíquia intocável do universo primordial. Essa relíquia está no centro do frame, e é a galáxia, chamada de NGC 1277. Essa galáxia faz parte do famoso Aglomerado de Galáxias Perseus, um dos objetos mais massivos do universo conhecido, localizado a cerca de 220 milhões de anos-luz de distância da Terra.
A NGC 1277 tem sido chamada de uma relíquia do universo primordial, pois todas as suas estrelas parecem ter se formado a cerca de 12 bilhões de anos atrás. Só para lembrar, o Big Bang, deve ter acontecido a cerca de 13.8 bilhões de anos atrás. Preenchida com bilhões de velhas estrelas ricas em metal, essa galáxia é também o lar para muitos antigos aglomerados globulares: conjuntos esféricos de estrelas que orbitam a galáxia como satélites. De forma única, os antigos aglomerados globulares da NGC 1277 são na sua maior parte vermelhos e ricos em metais, bem diferentes dos aglomerados globulares azuis e pobre em metal, que normalmente são encontrados ao redor de galáxias com o mesmo tamanho. Em astronomia, um metal é qualquer elemento mais pesado que o hidrogênio e hélio, esses elementos mais pesados são fundidos no centro quente estrelas massivas e espalhados pelo universo quando essas estrelas explodem. Dessa maneira, o conteúdo de metal de uma estrela, está relacionado com a sua idade: estrelas formadas tardiamente contêm quantidades maiores de material rico em metal, já que gerações prévias de estrelas enrriqueceram o cosmos com esse tipo de material.
As galáxias massivas, e seus aglomerados globulares, são formados em duas fases: primeiro vem um colapso primordial acompanhado por uma grande explosão de formação de estrelas, que formam aglomerados vermelhos, ricos em metal, depois existe uma acumulação tardia de material, que traz o material mais azulado pobre em metal. A descoberta dos aglomerados vermelhos da NGC 1277 confirma que a galáxia é genuinamente antiga e que passou a segunda fase, isso levanta importantes questões para os astrônomos sobre como as galáxias se formam e se desenvolvem, um tópico muito atual que é debatido na astronomia moderna.

Laços sobre La Silla

Esta fotografia do Observatório de La Silla do ESO no Chile foi obtida pelo Embaixador Fotográfico do ESO Yuri Beletsky e revela toda uma série de fenômenos astronômicos. O plano central da nossa galáxia estende-se, ligeiramente encurvado, ao longo da imagem, salpicado de manchas brilhantes de gás e faixas escuras entrelaçadas de poeira. Apesar de ser difícil de distinguir inicialmente contra o intricado fundo cósmico, a constelação de Orion pode ser vista na parte superior esquerda da imagem. Várias nuvens cor de rosa, com origem no tênue brilho do gás de hidrogênio ionizado, parecem estender-se para além da faixa da Via Láctea, indicando a presença de estrelas jovens e quentes. Uma destas regiões é o Laço de Barnard, o qual rodeia a famosa Nebulosa de Orion e podemos aqui ver ao redor o cinturão de Orion. telescópio MPG/ESO de 2,2 metros, que se encontra por baixo deste céu noturno colorido, está atualmente envolvido em observações de acompanhamento das mais energética explosões que ocorrem no Universo — as explosões de raios gama. O telescópio é também utilizado para obter imagens do Universo próximo com o instrumento Wide Field Imager (WFI).

Crédito: Y. Beletsky (LCO)/ESO

Duas semanas antes de morrer, Hawking previu o fim do Universo

O físico britânico Stephen Hawking, falecido no passado dia 14 de março, apresentou duas semanas antes da sua morte um estudo no qual estabelece as bases teóricas para a existência de universos paralelos e prevê o fim da existência de nosso universo.
Segundo o The Times, Stephen Hawking é coautor de um novo estudo científico, cujas últimas revisões foram aprovadas no dia 4 de março, e será publicado em breve numa revista científica após revisão por pares e aprovação final.
O novo trabalho matemático de Hawking revela de que forma a humanidade poderia detectar provas experimentais do chamado multiverso, a existência de múltiplos universos, e aponta as ferramentas matemáticas necessárias para que uma sonda espacial seja capaz de descobrir sua existência.
Além disso, o astrofísico prevê no novo estudo que o destino final do nosso Universoserá desaparecer inevitavelmente na escuridão, à medida que todas as estrelas esgotarem sua energia.
O físico Thomas Hertog, coautor do estudo, assegura que a nova teoria irá “colocar a ideia de multiverso em um quadro científico comprovado“. Hertog, professor de física teórica da Universidade de Leuven, na Bélgica, adianta que se reuniu pessoalmente com Hawking para obter a aprovação final antes de enviar o documento para revisão.
Se a ideia de multiverso tivesse sido cientificamente provada quando Stephen Hawking ainda era vivo, o mítico astrofísico teria sido seguramente distinguido com o Prêmio Nobel, “que desejava há muito tempo”, revela o The Times.
Stephen Hawking, considerado por muitos como um gênio único e o físico mais brilhante desde Albert Einstein, postulou algumas das mais importantes descobertas no campo da cosmologia teórica, especialmente no estudo dos buracos negros – cuja validação por dados experimentais é normalmente muito difícil ou impossível.
Os prêmios Nobel atribuídos por estudos científicos requerem validação experimentaldos dados em que se baseiam – algo que Hawking, que morreu na semana passada, nunca pôde fazer. Infelizmente, o prêmio não é atribuído postumamente.
Stephen Hawking, o maior físico do nosso tempo, estará assim condenado a nunca receber o Prêmio Nobel pelas suas descobertas. Pelo menos, deste lado do Multiverso.
Fonte: https://ciberia.com.br
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