Cientistas portugueses propõem solução para dois “problemas” do Universo

CIÊNCIA

Um estudo realizado por investigadores da Universidade de Aveiro concluiu que as partículas que terão sido responsáveis por um período acelerado de expansão no início do Universo, os ‘inflatões’, podem constituir a ‘matéria escura’ que existe nas galáxias.

João Rosa é investigador do Departamento de Física e do Centro de Investigação e Desenvolvimento em Matemática e Aplicações da Universidade de Aveiro
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João Rosa, investigador do Departamento de Física e do Centro de Investigação e Desenvolvimento em Matemática e Aplicações da Universidade de Aveiro, disse à Lusa que a investigação, publicada recentemente na revista Physical Review Letters , propõe “soluções para dois grandes problemas em aberto” na área da cosmologia: a inflação do universo e a ‘matéria escura’.

Segundo o investigador, a teoria da inflação, proposta em 1981 pelo físico americano Alan Guth, avança que nas “primeiras fracções de segundos” após o Big Bang, o Universo teve uma “expansão acelerada”.

“A expansão do Universo só pode ser acelerada se o Universo tiver matéria num estado diferente da matéria que nós conhecemos hoje como os protões e os electrões”, afirmou João Rosa, acrescentando que a teoria da inflação propõe assim “a existência de novas partículas elementares”, denominadas pelos investigadores como ‘inflatões’.

Por sua vez, a origem da ‘matéria escura’, designação dada pelos especialistas a “partículas que não emitem luz” existentes nas galáxias e que exercem força gravitacional sobre a matéria luminosa (estrelas), permanece desconhecida.

“Temos aqui dois problemas que indicam a existência de novas partículas. É quase uma questão natural que se coloca: Será que estas partículas que são precisas para originar esta inflação, podem ser as mesmas partículas que hoje inferimos como sendo a ‘matéria escura’?”, inquiriu o investigador.

Apesar desta “nem sempre ser uma ligação óbvia”, uma vez que os modelos convencionais apontam que depois da explosão inicial do Universo existiu um arrefecimento e que os ‘inflatões’ se transformaram em outras partículas após a inflação (teoria da inflação fria), a investigação coordenada por João Rosa concluiu que os ‘inflatões’ “não se transformaram” e que acabaram por ser “uma fonte de calor” para o Universo.

“Nos modelos de inflação quente, como o próprio nome indica, não há este arrefecimento porque os inflatões estão num estado de energia muito grande, mas conseguem transferir lentamente uma pequena parte da sua energia para o resto do Universo e mantê-lo quente, como se fossem uma fonte de calor permanente”, sublinhou.

Segundo o modelo teórico desenvolvido pelos investigadores, os ‘inflatões’, que “sobreviveram desde a inflação até aos dias de hoje”, não emitem luz e são “extremamente frios”, uma vez que perderam a sua energia ao manter o Universo quente.

À Lusa, João Rosa adiantou que a equipa da UA vai continuar a “procurar modelos teóricos que possam explicar diferentes questões que permanecem em aberto”, esperando que a proposta apresentada “possa ser tida em consideração” em futuras observações astronómicas.

Diário de Notícias
Lusa
28 Maio 2019 — 23:00


800: Criar um universo em laboratório já não é uma piada no mundo da física

NASA

A ideia de um dia sermos capazes de criar um universo em laboratório deixou de ser apenas uma piada e passou a ser uma questão discutida no mundo da física.

Zeeya Merali, cosmóloga e autora do livro A Big Bang in a Little Room: The Quest to Create New Universes, aborda esta questão num texto publicado no site Aeon, analisando o tema e as suas ramificações práticas e filosóficas.

Assim, Merali inicia a sua lista de argumentos com a história de Andrei Linde, um cosmólogo da Universidade de Stanford, nos Estados Unidos, que escreveu um artigo sobre este tema no qual delineou a possibilidade de criar um universo em laboratório, no qual poderia desenvolver as suas próprias estrelas, planetas e até vida inteligente.

Mas Linde foi mais longe: no final do artigo, o autor sugere que o nosso próprio universo poderia ter sido criado desta forma por um físico alienígena. “Os revisores do artigo opuseram-se a esta ‘piada suja’”, conta Merali, adiantando que Linde mudou o título do artigo, mas manteve-se firme em relação à sua teoria.

É a partir desta história que Zeeya Merali afirma que a ideia da criação de um universo em laboratório tem sido cada vez mais levada a sério no mundo da física. “A noção de criação de universos – ou “cosmogénese”, como eu lhe chamo – parece menos cómica do que nunca”, refere.

Na verdade, os pares que fizeram a revisão de Linde (da Nuclear Physics B) preocuparam-se com o que não interessa, e Merali explica: “a questão que se impõem não tem a ver com quem pode, ou não, ficar ofendido com a cosmogénese (como é o caso dos religiosos), mas sim o que aconteceria se isso fosse realmente possível”.

Que responsabilidades morais surgiriam caso humanos falíveis assumissem o papel de criadores cósmicos?”, questiona.

Mas há outras questões que se impõem, como o facto de a criação de um novo universo em laboratório esbarrar de frente com as noções que os físicos têm sobre a criação do nosso próprio universo.

“Na década de 1980, o cosmólogo Alex Vilenkin, da Universidade Tufts, em Massachusetts, criou um mecanismo através do qual as leis da mecânica quântica poderiam ter gerado um universo a partir de um estado em que não havia nem tempo, nem espaço, nem matéria”, conta. Por outras palavras, o nosso cosmos poderia ter sido criado pelas leis da física.

Aliás, para Vilenkin, esta teoria desmistificava o Big Bang e o que havia antes desse evento: rigorosamente nada.

Contudo, no outro extremo, a cosmóloga encontrou Don Page, um físico e cristão evangélico da Universidade de Alberta, no Canadá. Para Page, Deus criou o Universo ex nihilo, ou seja, do nada.

Por contraste, o tipo de cosmogénese de Linde exigiria que os físicos inventassem um cosmos altamente técnico em laboratório, usando um instrumento muito mais poderoso do que o Large Hadron Collider e uma partícula-semente, chamada “mono-pólo magnético“, que ainda não foi encontrada.

Mas este novo universo não se iria expandir dentro do nosso. “Em vez de crescer em tamanho dentro do nosso universo, o mono-pólo em expansão dobraria o espaço-tempo dentro do acelerador para criar um minúsculo wormhole que levaria a uma região separada do espaço, explica a cientista.

Assim, no laboratório, “veríamos apenas a boca do wormhole, pequeno e totalmente inofensivo. Mas se pudéssemos viajar através dele, passaríamos, através de um portal, para um universo em rápida expansão”, conclui.

Responsabilidade divina

Mas Zeeya Merali aborda ainda o tema de outro ângulo: se criássemos um universo que tivesse, eventualmente, a sua própria vida inteligente, qual seria o osso papel enquanto criadores?

“Como explico no meu livro, a teoria actual sugere que, uma vez criado o novo universo, teríamos pouca capacidade de controlo da sua evolução com a possibilidade de causar sofrimento aos seus residentes. Isso não nos tornaria divindades irresponsáveis e imprudentes?”, questiona.

Merali fez a mesma pergunta a Eduardo Guendelman, da Universidade Ben Gurion, em Israel, e o físico demonstrou que as questões morais não lhe causam qualquer desconforto. “Guendelman compara os cientistas que reflectem esta responsabilidade de criar um universo com os pais que decidem se querem ou não ter filhos, sabendo que irão inevitavelmente apresentá-los a uma vida cheia de dor e alegria”, conta.

No entanto, segundo a cosmóloga, os cientistas evitam falar sobre estas questões por as considerarem desnecessárias, pelo menos para já. Isto significa que as preocupações éticas podem esperar, considera a comunidade científica.

Ciência sem medo

No seu livro, Merali defende que todas as discussões são necessárias para que os cientistas consigam desenvolver o seu trabalho sem medo de ofender determinada religião.

“Os pares da Nuclear Physics B prestaram um ‘desserviço’ tanto à física quanto à teologia ao censurar a ideia de Andrei Linde de que o nosso universo poderia ter sido criado por físicos alienígenas”, aponta a cientista.

“Este pequeno ato de censura serviu apenas para sufocar uma discussão importante. O perigo real está em promover um ar de hostilidade entre estas duas visões, deixando os cientistas com medo de falar abertamente sobre as consequências religiosas e éticas do seu trabalho com medo de represálias ou, até, da sua própria ridicularização profissional”, critica a autora.

“Embora seja compreensível que os cientistas se afastem da filosofia, com medo de serem considerados estranhos por se afastarem da sua zona de conforto, o resultado indesejado é que muitos deles ficam quietos no que diz respeito às coisas que realmente importam”, conclui.

Por ZAP
26 Julho, 2018

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Graça Rocha apresentou “grandes avanços científicos” da missão espacial Planck na Califórnia

 

O Planck tornou possível mapear a radiação de fundo que ficou do “Big Bang” revelando imagens da luz mais antiga do Universo.

© Twitter ESA Science

A cosmóloga portuguesa Graça Rocha apresentou os “grandes avanços científicos” conseguidos a partir do telescópio espacial Planck, na 42.ª Assembleia do Comité para a Investigação Espacial (COSPAR, na sigla inglesa), a decorrer em Pasadena, Califórnia, até domingo

A cientista portuguesa, terminada a missão, está envolvida na análise dos dados do telescópio espacial, tendo já “alguns projectos submetidos à NASA”, como disse à agência Lusa, à margem da assembleia, em que interveio na quinta-feira (sexta-feira, em Portugal).

O telescópio desenvolveu o mapa das flutuações da radiação cósmica de fundo do universo.

“A missão Planck confirmou o modelo padrão de cosmologia”, disse à agência Lusa Graça Rocha, que liderou a abertura da sessão dedicada ao telescópio espacial na assembleia do COSPAR, que decorre em Pasadena, desde o passado dia 14.

Apesar de ainda haver “peças do puzzle” que é preciso encaixar, o legado do telescópio Planck “terá repercussões” em vários outros projectos de investigação científica, acrescentou a cosmóloga.

Até ao momento, foram publicados 1600 artigos científicos baseados nos dados registados pela missão.

Galardoada com Prémio Gruber de Cosmologia

A cientista participou na missão da Agência Espacial Europeia (ESA) através do Jet Propulsion Laboratory (JPL) da NASA, onde trabalha há mais de dez anos.

A 20 de Agosto, Graça Rocha irá receber em Viena o Prémio Gruber de Cosmologia 2018, atribuído pela Gruber Foundation da Universidade de Yale à equipa da missão.

Será um “reconhecimento importante” da comunidade científica “dos impactos científicos que a missão originou ao longo destes anos”, afirmou a investigadora, à agência Lusa.

Na abertura da palestra dedicada à análise de resultados, Graça Rocha disse que este é “um momento muito especial” na jornada “épica” que se seguiu ao lançamento do telescópio, em 2009.

O Planck tornou possível mapear a radiação de fundo que ficou do “Big Bang” e ainda é observável hoje, revelando imagens da luz mais antiga do Universo.

Os resultados finais do projecto foram publicados pela ESA esta semana, e a nova ciência desenvolvida a partir deles está a ser apresentada em Pasadena, na assembleia do COSPAR.

Os mapas criados pelo Planck permitirão aos cientistas estudarem a história do Universo, em maior detalhe, e explorar as teorias da sua criação, incluindo a teoria de expansão inflaccionária.

Depois de um envolvimento a tempo inteiro nesta missão, que a obrigou a viajar regularmente durante vários anos para reuniões científicas com as equipas de investigação na Europa, Graça Rocha irá “trabalhar activamente” no projecto de procura de exoplanetas, planetas fora do sistema solar.

Licenciada em Matemática, Matemática Aplicada, Física e Astronomia pela Universidade do Porto, Graça Rocha é doutorada em Cosmologia e tem trabalhado, ao longo da sua carreira, na área de investigação, com instituições como as universidades de Cambridge, de Londres e do Kansas, com o Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech), além da ESA e da NASA.

Faz parte dos quadros do JPL da NASA, desde 2009.

O trabalho de Graça Rocha sobre o telescópio espacial Planck foi também distinguido este ano pela Royal Astronomical Society do Reino Unido.

Diário de Notícias
DN/Lusa
20 Julho 2018 — 12:09

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562: Onde está o centro do universo?

(CC0/PD) jordygoovaerts0 / pixabay

Se olharmos para o céu nocturno, vemos estrelas em todas as direcções. Parece que somos o centro do cosmos, mas será que somos mesmo? E se não formos, onde é o centro universo?

Na realidade, o universo não tem centro. Desde o Big Bang que o universo tem vindo a expandir-se. No entanto, apesar do seu nome, o Big Bang não foi uma explosão que começou num ponto central de detonação. O universo começou extremamente compacto e minúsculo. Todos os pontos se foram expandindo, expansão essa que continua até hoje.

Ora, se o universo não tem nenhum ponto de origem, também não tem centro. Se imaginarmos uma formiga bidimensional que viva na superfície de um balão, do ponto de vista da formiga, toda a superfície parece a mesma, isto é, não há centro na superfície da esfera nem uma única borda.

Se enchermos esse balão, a formiga irá ver o seu universo bidimensional expandir-se. E se desenharmos pontos na superfície, esses pontos vão afastar-se uns dos outros, o que acontece com as galáxias no nosso universo real.

Para a formiga, qualquer terceira dimensão que se estenda perpendicularmente à superfície do balão – como viajar para o centro do balão – não tem significado físico.

“A formiga sabe que pode ir para frente e para trás. Pode ir para a esquerda e para a direita”, disse Barbara Ryden, astrofísica da Universidade de Ohio. “Mas não tem noção do que quer dizer, nem do que é, ‘de cima para baixo’”.

O nosso universo é uma versão 3D do universo do balão 2D da formiga. Mas a analogia do balão, com a sua área de superfície limitada, representa um universo finito – o que os cosmologistas ainda não têm certeza se é verdade no nosso caso.

As observações dos cosmólogos oferecem apenas um vislumbre finito do cosmos, mas o universo inteiro pode ser infinito.

Se for esse o caso, podemos substituir o balão por uma folha de borracha plana e expansível ou então por um pão com passas infinito. As passas, neste caso, representam as galáxias que se afastam umas das outras. “Se o universo é infinito, então não tem centro”, afirma Ryden ao LiveScience.

Por sua vez, se o universo é plano ou curvo depende da quantidade total de massa e de energia no cosmos. Se a densidade de massa e energia do universo estiver correta – na chamada densidade crítica – então o universo seria plano como uma folha, expandindo-se a uma taxa de aceleração constante.

Mas se a densidade é maior, então o cosmos seria curvado como o balão. A gravidade extra dessa densidade aumentaria a expansão cósmica. Neste cenário, o universo teria curvatura negativa. Mesmo assim, seria infinito e, portanto, sem um centro.

Até agora, ideias e observações teóricas apontam para um universo plano. Mas os cosmologistas ainda não têm certeza se o universo é, de facto, plano ou se a curvatura é tão grande que o universo só parece plano.

O facto de o universo não ter centro é consistente com o princípio cosmológico, a ideia de que nenhum lugar no universo é especial.

ZAP // LiveScience

Por ZAP
20 Maio, 2018

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373: Morreu o físico Stephen Hawking

Cientista, que surpreendeu os médicos ao viver mais de 50 anos com esclerose lateral amiotrófica, tinha 76 anos.

Stephen Hawking morreu nas primeiras horas desta quarta-feira. O cientista britânico, cujo trabalho na área da relatividade e dos buracos negros se destacou, tinha 76 anos e morreu na sua casa em Cambridge.

Os filhos Lucy, Robert e Tim confirmaram a notícia em comunicado.

“Foi um grande cientista e um homem extraordinário cujo trabalho e legado irão viver durante muitos anos”, pode ler-se na declaração citada pelo The Guardian.

No texto, os filhos de Stephen Hawking acrescentam que a sua coragem e persistência, assim como a sua inteligência e humor inspiraram pessoas por todo o mundo.

“Ele disse um dia que ‘este não seria um grande universo se não fosse a casa das pessoas que amamos'”, acrescentam os filhos.

Hawking é um dos cientistas com maior destaque desde o físico alemão Albert Einstein. A sua obra “Uma Breve História do Tempo” é um dos livros mais vendidos no mundo.

“O meu objectivo era escrever um livro que vendesse nas livrarias dos aeroportos”, confessou na época, dizendo que testara a obra nas enfermeiras que dele cuidavam. “Acho que elas perceberam praticamente tudo”, comentou orgulhoso por o livro conter apenas uma equação matemática.

Apesar de sofrer de esclerose lateral amiotrófica desde os 21 anos, Hawking surpreendeu os médicos ao viver mais de 50 anos com esta doença fatal, caracterizada pela degeneração dos neurónios motores, as células do sistema nervoso central que controlam os movimentos voluntários dos músculos.

Em 1985, uma grave pneumonia deixou-o a respirar por um tubo, forçando-o, desde então, a comunicar através de um sintetizador de voz electrónico.

Mas Hawking continuou a desenvolver as suas pesquisas na área da ciência, a aparecer na televisão e casou-se pela segunda vez.

No livro My Brief History, que lançou em 2013, confessou que a doença o fez trabalhar mais mas também contribuiu para o fim dos dois casamentos – com Jane Hawking, entre 1965 e 1995, e com Elaine Mason, entre 1995 e 2006.

Professor de matemática na universidade de Cambridge, Hawking fez parte de uma das mais importantes pesquisas no ramo da física, sobre a “Teoria de Tudo”.

Aquela teoria resolveria as contradições entre a teoria geral da relatividade, de Einstein, que descreve as leis da gravidade que determinam o movimento de corpos como planetas, e a teoria da mecânica quântica, que lida com partículas subatómicas.

Para Hawking, aquela pesquisa era uma missão quase divina, pois dizia que encontrar a “Teoria do Tudo” permitiria à humanidade “conhecer a mente de Deus”.

Anos mais tarde, contudo, Hawking admitiu que aquela teoria talvez não exista.

Num outro livro, “O Universo Numa Casca de Noz”, explica conceitos como a super gravitação, singularidade nua e a possibilidade de um universo com onze dimensões.

Em 2007, o cientista teve a experiência do que é escapar à gravidade terrestre, ao ser levado num voo parabólico de “zero-G” da NASA, o mesmo utilizado no treino de astronautas.

A combinação entre a sua obra e o facto de permanecer quase totalmente incapacitado – no final podia apenas contrair alguns músculos da cara – fez com que se tornasse um dos cientistas mais conhecidos do mundo.

Lançado em 2014, o filme The Theory of Everything (A Teoria de Tudo), retrata a sua vida e carreira académica. Prova da sua popularidade, fez uma aparição na série Star Trek: Next Generation e teve direito a uma caricatura em Os Simpsons. Fez também participações especiais em A Teoria do Big Bang, uma sitcom em torno de um grupo de cientistas que estudam na Caltech, a universidade californiana onde Hawking fez vários seminários e fez investigação entre 1974 e 1975.

Surpresa na Wab Summit

Em Novembro do ano passado, Stephen Hawking foi um convidado surpresa na Web Summit e, por videoconferência, falou de inteligência artificial, os seus desafios, os riscos que acarreta mas também as oportunidades que contém.

“Não podemos prever o que vamos produzir na área da inteligência artificial, mas poderemos resolver alguns dos problemas criados pela industrialização”, afirmou.

Hawking não tinha dúvidas que este tipo de tecnologia fará com que “todos os aspectos das nossas vidas sejam transformados”. Mas alertou: “não sabemos simplesmente se seremos ajudados ou ignorados pela inteligência artificial”.

“Há o potencial de este ser o principal risco para a humanidade, como as armas automáticas. Também pode criar disrupção na economia”, disse. No entanto – porque “somos os cientistas” – “temos de desenvolver a ideia. É preciso maximizar o sucesso da inteligência artificial na sociedade”.

Nos últimos anos, o físico alertou várias vezes para a necessidade de proteger o planeta. “Acredito piamente que devemos começar a procurar possíveis alternativas para se viver. Estamos a ficar sem espaço no planeta Terra. Precisamos de acabar com as limitações tecnológicas que nos impeçam de viver num outro lugar no Universo”, disse em maio do ano passado, defendendo que só temos mais um século para viver na Terra.

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354: COSMÓLOGOS ENCONTRAM MANEIRA DE VERIFICAR SE O UNIVERSO ESTÁ MAIS QUENTE NUMA EXTREMIDADE DO QUE NOUTRA

Um remanescente do Big Bang, o fundo de micro-ondas cósmico parece ter um gradiente pelo Universo, uma característica que intriga os cosmólogos há décadas.
Crédito: Matthew Savino

Observado da Terra, o Universo parece um pouco mais quente numa extremidade do que noutra, pelo menos termos do fundo de micro-ondas cósmico (em inglês, “cosmic microwave background” ou CMB). Mas a questão que preocupa os cosmólogos é saber se esse desequilíbrio no CMB é real ou se é um resultado do efeito Doppler.

Os cientistas Siavash Yasini e Elena Pierpaoli da Universidade da Califórnia do Sul em Dornsife, EUA, podem ter descoberto uma maneira de encontrar a resposta.

Tornado talvez mais famoso por Edwin Hubble, que o usou para mostrar que o Universo está a expandir-se, o efeito Doppler é a aparente mudança na frequência das ondas electromagnéticas devido ao movimento de corpos que viajam rapidamente pelo espaço. Ondas como a radiação electromagnética – ondas de luz raios-X, micro-ondas, etc. – parecem mudar de energia: aquelas que se movem em direcção a um observador parecem ser mais altamente energéticas, ou mais quentes, do que realmente são. O contrário é verdadeiro para ondas que se afastam do observador, que parecem mais frias.

Os cientistas que olham para o céu vêm o espaço que segue atrás da Terra parecer mais frio do que o espaço adiante, mas não está claro se isso é apenas o efeito Doppler ou a observação de uma diferença verdadeira na temperatura do CMB. É um enigma que persiste há décadas.

Dado que a CMB é uma energia remanescente do Big Bang – quando todo o Universo “explodiu” a partir de um único ponto – os cosmólogos assumiram que está disperso uniformemente. A aparência de dois pólos no Universo, um mais quente do que o outro, deve, portanto, ser resultado do efeito Doppler, um resultado da viagem do Sistema Solar pelo espaço.

“Nós pensamos que um lado da CMB só parece mais quente porque nos estamos a mover na sua direcção e o lado oposto parece mais frio porque nos estamos a afastar,” comenta Yasini, doutorando de física e astronomia.

Os astrofísicos que medem a velocidade do Sistema Solar em relação à CMB podem ajustar os seus cálculos com base neste pressuposto, assim como os cosmólogos que estudam o Big Bang e as condições pouco depois.

Mas existe, afinal de contas, a possibilidade que esse pressuposto seja um erro.

“Se realmente existir um dipolo intrínseco na CMB – isto é, se um lado do céu for realmente e parcialmente mais quente do que o lado oposto – a velocidade que atribuímos ao Sistema Solar em relação à CMB estará incorrecta,” acrescenta Yasini. Isto afectaria a forma como os cientistas medem a velocidade de objectos distantes, como galáxias, e as teorias sobre o que aconteceu momentos após o Big Bang podem ser abaladas.

Executando cálculos para um estudo diferente, mas relacionado, Yasini e Pierpaoli, professora de Física e Astronomia, mentora de Yasini, encontraram um detalhe interessante: o espectro de frequência da CMB, no céu e em média, diferirá caso o dipolo seja real e não apenas o resultado do efeito Doppler.

Por outras palavras, se a CMB for, de facto, mais quente numa extremidade do Universo do que noutra, a temperatura média medida em todo o céu será ligeiramente diferente do que se a CMB for realmente uniforme.

As descobertas de Yasini e Pierpaoli permitirão aos cosmólogos realizar a próxima geração de levantamentos da CMB a fim de determinar a natureza do dipolo CMB pela primeira vez, resolvendo o quebra-cabeças.

“Agora que temos uma base matemática para encontrar a resposta, só resta fazer as observações,” comenta Pierpaoli.

Se se revelar que uma porção do dipolo é real e não apenas resultado do efeito Doppler, os astrofísicos e astrónomos terão que recalibrar todas as suas medições a fim de obter uma visão mais precisa do Universo observável.

Igualmente importante, os cosmólogos que estudam o Big Bang e as condições do Universo inicial terão novas direcções para explorar como e porque é que a CMB está dispersa de forma desigual e como o Universo veio a ser o que agora é.

Astronomia On-line
9 de Março de 2018

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180: Nada de energia escura: matemáticos propõem nova explicação para aceleração cósmica

(dv) UC Davis

Matemáticos propuseram uma explicação diferente para a expansão acelerada do universo, que não necessita de energia escura.

De acordo com o estudo, publicado na Proceedings of the Royal Society A, as equações originais de Einstein para a relatividade geral já predizem a aceleração cósmica devido a uma “instabilidade”, e não precisam desse elemento alusivo.

Pouco depois de Albert Einstein ter escrito as equações para a relatividade geral, descrevendo a gravidade, o físico incluiu um factor “anti-gravidade” chamado de “constante cosmológica” para equilibrar a atracção gravitacional e produzir um universo estático.

Mais tarde, Einstein classificou a constante cosmológica como o seu maior erro.

Sabemos há algum tempo que o universo não é estático: Não só está em expansão, como essa expansão está a acelerar. Para explicar isso, os cosmólogos invocaram uma força misteriosa chamada “energia escura”.

Quando os cosmólogos modernos começaram a estudar a aceleração cósmica, trataram a constante cosmológica de Einstein como permutável com a energia escura, dado o novo conhecimento. Essa explicação, no entanto, não satisfazia os matemáticos Blake Temple e Zeke Vogler, da Universidade da Califórnia, e Joel Smoller, da Universidade de Michigan.

“Propusemo-nos a encontrar a melhor explicação possível para a aceleração anómala das galáxias dentro da teoria original de Einstein, sem a energia escura”, disse Temple.

De acordo com os autores, a teoria original deu previsões corretas em todos os outros contextos, e não há prova directa da energia escura. Então, por que adicionar um factor incerto, como a energia escura ou a constante cosmológica, a equações que já parecem corretas?

No artigo, os matemáticos argumentam que as equações estão de facto corretas, e é a hipótese de um universo com galáxias em expansão uniforme que está errada, com ou sem energia escura, porque essa configuração é instável.

Os modelos cosmológicos começam a assumir que toda a matéria está em expansão, mas distribuída uniformemente no espaço a todo momento. Isso é chamado de “Universo de Friedmann”, a partir de um conjunto de equações que governam a expansão métrica do espaço em modelos homogéneos e isotrópicos, dentro do contexto da teoria da relatividade geral.

Temple, Smoller e Vogler resolveram as equações da relatividade geral sem invocar a energia escura. As soluções mostram que o espaço-tempo de Friedmann é na verdade instável: qualquer perturbação – por exemplo, se a densidade da matéria é um pouco menor do que a média – empurra o espaço-tempo para um universo acelerado.

Temple compara isso a um pêndulo invertido. Em posição normal, é estável no ponto mais baixo. Mas se o virar ao contrário, o pêndulo pode se equilibrar se for correctamente centrado, no entanto, qualquer rajada pequena irá fazê-lo cair.

Isso diz-nos que não devemos esperar medir um universo de Friedmann, porque é instável. O que devemos medir, em vez disso, são espaços-tempos locais que aceleram mais rápido.

Notavelmente, esses espaços-tempos locais criados pela instabilidade exibem precisamente a mesma gama de acelerações cósmicas obtidas em teorias de energia escura.

De acordo com Temple, o que isso mostra é que a aceleração das galáxias pode ter sido predita na teoria original da relatividade geral, sem invocar a energia escura ou constante cosmológica.

“A matemática não é controversa, a instabilidade não é controversa. O que não sabemos é se a nossa galáxia está próxima do centro de uma grande região de sub-densidade da matéria no universo”, disse Temple.

Segundo os autores, a hipótese inclui previsões testáveis que distinguem o modelo dos de energia escura.

 

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