Astronomia e Universo

As investigações sobre as ondas gravitacionais e a sua relação com a geometria de Finsler estão a fornecer novos conhecimentos sobre o espaço-tempo, sugerindo formas de harmonizar a relatividade e a mecânica quântica.   A pesquisa de doutorado de Sjors Heefer explora ondas gravitacionais e espaço-tempo usando geometria Finsler, visando reconciliar a relatividade geral com a mecânica quântica. Suas descobertas apoiam a natureza Finsleriana do espaço-tempo, alinhando-se com observações de ondas gravitacionais. Crédito: SciTechDaily.com Quando se fala do nosso universo, costuma-se dizer que “a matéria diz ao espaço-tempo como se curvar, e o espaço-tempo curvo diz à matéria como se mover”. Esta é a essência da famosa teoria da relatividade geral de Albert Einstein e descreve como os planetas, estrelas e galáxias se movem e influenciam o espaço ao seu redor. Embora a relatividade geral capte grande parte do que há de grande em nosso universo, ela está em desacordo com o que há de pe...

Certos conceitos estão tão presentes na nossa vida que nós nem sequer paramos para pensar em seu significado. O espaço, por exemplo. Nós não paramos para pensar no espaço porque ele é apenas um vazio, um pano de fundo para todo o resto. Com o tempo é a mesma coisa.  Só sabemos que ele segue em frente, incessantemente. Mas de onde vem o espaço? O que realmente é o tempo? Se os físicos aprenderam alguma coisa com o objetivo de unificar suas teorias, é que o espaço e o tempo formam um sistema tão surpreendentemente complexo que pode desafiar tudo o que achamos saber. Durante as primeiras décadas do século 20, Albert Einstein já sabia que o espaço-tempo seria objeto de discussão pelos séculos seguintes. Durante este período, ele formulou sua teoria geral da relatividade, que postula que a gravidade não é uma força que se propaga através do espaço, mas uma característica do próprio espaço-tempo. Quando você joga uma bola para o alto, ela volta para o chão porque a Terra distorce o espaç...

Um dos maiores desafios da física moderna é encontrar um método coerente para descrever fenômenos, na escala cósmica e na microescala.  Durante mais de cem anos, para descrever a realidade à escala cósmica, temos utilizado a teoria da relatividade geral, que tem sido submetida com sucesso a repetidas tentativas de falsificação. Crédito: imagem gerada por IA   Albert Einstein curvou o espaço-tempo para descrever a gravidade e, apesar das questões ainda em aberto sobre a matéria escura ou a energia escura, parece, hoje, ser o melhor método de analisar o passado e o futuro do universo. Para descrever fenômenos na escala dos átomos, utilizamos a segunda grande teoria: a mecânica quântica, que difere da relatividade geral em basicamente tudo. Ele usa um espaço-tempo plano e um aparato matemático completamente diferente e, o mais importante, percebe a realidade de maneira radicalmente diferente. Na descrição quântica, os fenómenos que nos rodeiam são apenas probabilidades osci...

Um novo artigo discute como a luz interage com objetos teóricos chamados “sólitons topológicos” – dobras no tecido do espaço-tempo que se parecem com buracos negros. Uma ilustração de um buraco negro soprando material com jatos poderosos (Crédito da imagem: ESA/ATG medialab)   Os físicos descobriram uma estranha torção do espaço-tempo que pode imitar os buracos negros – até chegar muito perto. Conhecidos como “sólitons topológicos”, essas torções teóricas no tecido do espaço-tempo podem estar à espreita em todo o universo – e encontrá-las pode impulsionar nossa compreensão da física quântica, de acordo com um novo estudo publicado em 25 de abril na revista Physical Review D . Os buracos negros são talvez o objeto mais frustrante já descoberto na ciência. A teoria geral da relatividade de Einstein prevê sua existência, e os astrônomos sabem como eles se formam: basta uma estrela massiva entrar em colapso sob seu próprio peso. Sem nenhuma outra força disponível para resistir, a g...

A busca por uma teoria da gravidade quântica sugere que os espaços-tempos podem surgir mais facilmente do que se imaginava. Forance/Shutterstock Talvez o esforço mais intrigante na ciência moderna seja o trabalho contínuo para unificar as leis da física nas maiores e menores escalas. Isso significa encontrar uma maneira de combinar a gravidade com as leis da mecânica quântica para criar uma teoria da gravidade quântica. Uma das grandes ideias no centro deste trabalho é que a fronteira do nosso cosmos contém todas as informações para descrever o que se passa dentro do universo. Isso é estranho porque o limite é apenas bidimensional, enquanto o universo é tridimensional. De alguma forma, a dimensão extra emerge das propriedades das outras dimensões. Os físicos chamam isso de dualidade holográfica porque é semelhante à maneira como uma terceira dimensão aparece em hologramas bidimensionais. A ideia de que vivemos em um espaço-tempo emergente chamou a atenção de inúmeros físicos, que gosta...

  A nova versão da teoria permite trocar coordenadas de tempo, mas manter as coordenadas espaciais.[Imagem: Venkatraman Gopalan - 10.1107/S2053273321003259] Ponte entre geometrias   Um cientista estava estudando cristais quando se deparou com uma nova fórmula matemática que pode eliminar uma questão não resolvida de longa data, envolvendo a compreensão do espaço-tempo, a estrutura do Universo proposta nas teorias da relatividade de Einstein.   "A relatividade nos diz que o espaço e o tempo podem se misturar para formar uma única entidade chamada espaço-tempo, que é quadridimensional: três eixos espaciais e um eixo do tempo," explica o professor Venkatraman Gopalan, da Universidade Estadual da Pensilvânia. "No entanto, alguma coisa sobre o eixo do tempo se destaca tanto quanto um dedão machucado."   Para que os cálculos funcionem dentro da relatividade, os físicos precisam inserir um sinal negativo nos valores referentes ao tempo, uma inversão de sinal que eles...

O efeito foi previsto por Einstein e detectado de forma muito pequena na Terra, mas um sistema muito distante arrasta consigo o espaço-tempo de forma muito mais evidente. A tecnologia e as características de um sistema binário permitem que astrônomos façam o registro do que Einstein havia previsto. Mas, talvez, nem ele soubesse que um dia o arrasto de referenciais seria observado. O arrasto de referenciais é uma das previsões da teoria geral da relatividade de Einstein. De acordo com ela, qualquer corpo em rotação arrasta consigo o tecido do espaço-tempo próximo a si. O efeito do arrasto de referenciais é tão pequeno que, normalmente, não é percebido. Para se ter uma ideia, esse efeito gravitomagnético provocado pela rotação da Terra, precisa de um satélite como o Gravity Probe B para ser observado. Além disso, a detecção de alteração de graus é de 40 milissegundos de arco por ano, o equivalente a, aproximadamente, um grau a cada 100 mil anos. Um exemplo mais evidente ...

Primeiramente , deve-se ter em mente que o senso comum, aquela nossa capacidade natural de entender como as coisas ao nosso redor funcionam através de nossos sentidos, não é muito útil na física porque o universo é muito mais estranho do que os nossos sentidos conseguem perceber. Para falar sobre o espaço-tempo, primeiramente preciso explicar um pouco do contexto para assim vocês entenderem melhor. Então senta que vem um pouco de história.   Antes que Albert Einstein entrasse em cena com o seu famoso paper de 1905, a comunidade científica estava de mãos atadas com problemas que não se encaixavam na mecânica clássica (ou mecânica de Newton), o problema principal era a velocidade da luz. A primeira medição da velocidade da luz (usando a lua de Júpiter, Io, como referência) ocorreu em 1676 pelo astrônomo Ole Romer com uma grande margem de erro. Mas em 1879 o físico Abraham Michelson mediu a velocidade da luz com uma margem de erro de apenas 50 quilômetros por segundo (h...

Uma distorção no espaço-tempo é um fenômeno que altera o fluxo do tempo, acelerando-o ou fazendo com que ele corra mais devagar. Parece impossível ou o tema de alguma ficção científica, mas os físicos sabem que tal fenômeno é real há mais de 100 anos.  Na verdade, vivemos em uma espécie de distorção do espaço-tempo aqui mesmo, na Terra.   Para entender o que isso significa, precisamos da ajuda de Einstein. Relatividade geral Em 1905, Albert Einstein publicou pela primeira vez sua teoria da relatividade especial, seguida uma década depois por sua continuação, a teoria da relatividade geral.   Esta postula que a gravidade é uma propriedade da curvatura do espaço e do tempo – o tecido de nosso universo. Como resultado, qualquer coisa que tenha massa pode distorcer o tempo. Naturalmente, quanto mais massa tiver essa coisa, mais ela distorce o tempo. Os buracos negros, por exemplo, com massas bilhões de vezes maiores do que o sol, têm um grande potencial...