Leis da Física podem variar ao longo do Universo

Pelos dados obtidos pelos pesquisadores, a constante alfa não seria constante, mas variável, contrariando o princípio da equivalência de Einstein, que estabelece que as leis da física são as mesmas em qualquer lugar. (Imagem: Julian Berengut/UNSW)

Uma equipe de astrofísicos está propondo uma teoria que muda radicalmente a forma como entendemos o Universo.

Em um artigo ainda não aceito para publicação em revistas científicas, o grupo afirma ter encontrado indícios de que as leis da física são diferentes em diferentes partes do Universo.

Constante alfa

O artigo propõe que uma das supostas constantes fundamentais da natureza talvez não seja assim tão constante.

Em vez disso, este “número mágico”, conhecido como constante de estrutura fina – ou constante alfa – parece variar ao longo do Universo. A constante alfa mede a magnitude da força eletromagnética – em outras palavras, a intensidade das interações entre a luz e a matéria.

Há alguns anos, físicos propuseram que alfa poderia ter variado ao longo do tempo – numa escala de 12 bilhões de anos – mas agora os físicos propõem que ela varia ao longo do espaço.

Pelos dados obtidos pelos pesquisadores, a constante alfa não seria constante, mas variável, contrariando o princípio da equivalência de Einstein, que estabelece que as leis da física são as mesmas em qualquer lugar.

“As implicações para o nosso entendimento atual da ciência são profundas. Se as leis da física passam a ser apenas ‘sub-leis locais’, pode ser que, embora a nossa parte observável do Universo favorece a existência da vida e dos seres humanos, outras regiões mais distantes podem ter diferentes leis que se oponham à formação da vida, pelo menos tal como a conhecemos,” especula ele.

Stephen Hawking descarta papel de Deus na criação do Universo

Físico afirma que criação espontânea é a razão pela qual existe algo

O cientista britânico Stephen Hawking afirma em seu novo livro, ainda inédito, que a física moderna descarta a participação de Deus na origem do Universo e diz que aparentemente o Big Bang foi uma consequência natural das leis da física.

Em The Great Design (“O Grande Projeto”, em tradução livre), que teve trechos publicados nesta quinta-feira pelo jornal britânico The Times, Hawking afirma que “a criação espontânea é a razão pela qual existe algo em vez de nada”.

O cientista cita a descoberta de um planeta orbitando uma estrela que não o Sol, ocorrida em 1992, como algo que faz as condições planetárias terrestres – como a relação entre a massa solar e a distância para o Sol, por exemplo – parecerem provas “muito menos convincentes de que a Terra foi cuidadosamente projetada somente para agradar a nós, seres humanos”.

“Devido à existência de uma lei como a da gravidade, o Universo pode e vai criar a si mesmo do nada”, afirma o físico no livro.
“A criação espontânea é a razão pela qual existe algo em vez de nada, do porquê do universo existir, do porquê de nós existimos”, diz Hawking.
The Great Design foi escrito em parceria com o físico norte-americano Leonard Mlodinow e tem lançamento previsto para o próximo dia 9.

Mudança

Os trechos indicam uma aparente mudança de opinião em relação a uma das obras mais conhecidas de Hawking.
Em seu livro Uma Breve História do Tempo, publicado em 1988, o cientista sugeria que a ideia de uma criação divina seria compatível com uma compreensão científica do Universo.
“Se nós descobrirmos uma teoria completa, será o triunfo definitivo da razão humana – pois então nós deveremos conhecer a mente de Deus”, escreveu então o cientista.

Uma Breve História do Tempo teve mais de 9 milhões de cópias vendidas em todo o mundo.

Fonte: BBC

Descoberta a estrela de maior massa do Universo

Chamada pelos cientistas, na falta de hiperlativos, de "estrela hipergigante", a R136a1 tem mais de 300 vezes a massa do Sol - isto é duas vezes mais do que os astrônomos acreditavam até hoje ser o tamanho máximo de uma estrela. (Imagem: ESO/M. Kornmesser)

Maiores estrelas do Universo

Combinando medições feitas por instrumentos do Very Large Telescope do ESO (Observatório Europeu do Sul), astrônomos descobriram as estrelas de maior massa conhecidas até hoje, inclusive aquela que agora merece o título de “maior estrela do Universo” quando o critério é a massa, e não o diâmetro.

Chamada pelos cientistas, na falta de hiperlativos, de “estrela hipergigante”, ela tem mais de 300 vezes a massa do Sol – isto é duas vezes mais do que os astrônomos acreditavam até hoje ser o tamanho máximo de uma estrela, que se calculava ser de 150 massas solares.

A existência dessas estrelas monstruosas – milhões de vezes mais luminosas do que o Sol, e que perdem massa através de poderosos ventos estelares – reabre a questão, mas também poderá ajudar a responder a pergunta “Qual é o tamanho máximo que uma estrela pode ter?” Por enquanto, elas podem ser tão grandes quanto a mais pesada que pudemos encontrar.

A R136a1 não é apenas a estrela de maior massa já encontrada, mas é também a que apresenta a maior luminosidade, sendo cerca de 10 milhões de vezes mais brilhante do que o Sol.

“Devido à raridade de tais objetos, penso que será bastante improvável que este novo recorde seja batido rapidamente,” diz Paul Crowther, da Universidade de Sheffield, na Inglaterra, que chefiou a equipe que fez a descoberta.

Fábricas cósmicas

Os astrônomos utilizaram imagens do VLT e do Telescópio Espacial Hubble para estudar detalhadamente dois enxames estelares jovens, NGC 3603 e RMC 136a.

O NGC 3603 é uma fábrica cósmica, onde novas estrelas formam-se em um ritmo frenético a partir das extensas nuvens de gás e poeira da nebulosa, situada a cerca de 22.000 anos-luz de distância.

O RMC 136a (mais conhecido por R136) é outro enxame estelar composto por estrelas jovens, quentes e de grande massa, que se situa no interior da Nebulosa da Tarântula, numa das nossas galáxias vizinhas, a Grande Nuvem de Magalhães, a cerca de 165.000 anos-luz de distância.

Durante a pesquisa, a equipe encontrou várias estrelas com temperaturas superficiais de mais de 40.000 graus Celsius, ou seja, mais de sete vezes mais quentes do que o nosso Sol, algumas dezenas de vezes maiores e vários milhões de vezes mais brilhantes.

Buracos negros gigantes podem destruir galáxias inteiras

O novo estudo revela o poder impressionante dos buracos negros gigantes, que têm capacidade de roubar de galáxias imensas todos os gases necessários para a formação de novas estrelas. (Imagem: A. Fabian/STScI/NASA)

Pior do que ficção

Os escritores de ficção científica adoram os buracos negros, seja pelo mistério que os envolve, pelo seu poder destrutivo ou pela sua eventual capacidade de funcionarem como pontes para outros universos.

E uma nova pesquisa parece não apenas aumentar o suporte científico a essas visões românticas desses corpos celestes verdadeiramente misteriosos, como também fazê-las parecer singelas e até pouco imaginativas.

Destruidores de galáxias

O novo estudo revela o poder impressionante dos buracos negros gigantes, que têm capacidade de roubar de galáxias imensas todos os gases necessários para a formação de novas estrelas, deixando para trás apenas gigantes vermelhas, que envelhecem até desaparecer, sem que novas estrelas sejam formadas para substitui-las.

O resultado é que a galáxia permanece povoada pelas estrelas mais velhas, sem um processo de formação de estrelas jovens que possam substitui-las, sentenciada fatalmente à extinção.

Disco de acreção

Os astrônomos britânicos utilizaram imagens com resolução e profundidade sem precedentes, obtidas pelos novos instrumentos do telescópio espacial Hubble e do telescópio Chandra, que rastreia o Universo na faixa dos raios X.

Os dados permitiram que eles detectassem buracos negros supermaciços em galáxias muito distantes.

Os pesquisadores analisaram galáxias que emitem elevados níveis de radiação e de raios X – a assinatura clássica de buracos negros devorando gás e poeira por meio do processo chamado acreção, a atração de matéria por meio da força gravitacional.

Nesse processo, à medida que a matéria se revolve ao redor do horizonte de eventos de um buraco negro, ela se aquece e irradia energia na forma de um disco de acreção.

Buraco negro brilhante

O que os cientistas agora descobriram foi que, em buracos negros incrivelmente grandes, essa radiação pode alcançar proporções gigantescas, emitindo raios X em uma quantidade muito superior às emissões de todos os outros objetos da galáxia juntos.

Isso significa que, na faixa dos raios X, o buraco negra acaba “brilhando” mais do que toda a galáxia da qual ele faz parte – esses buracos negros supermaciços localizam-se bem no centro das galáxias.

Na verdade, segundo os cientistas, a quantidade de energia liberada no processo de acreção é tão grande que seria suficiente para “roubar” todo o gás da galáxia pelo menos 25 vezes.

Os resultados também mostraram que a grande maioria da radiação de raios X presente no Universo é produzida nesses discos de acreção ao redor de buracos negros supermaciços, com uma pequena parte dela sendo produzida por todos os outros objetos combinados, incluindo galáxias e estrelas de nêutrons.

Buraco negro condenado

Como o disco de acreção brilha em todos os comprimentos de onda – das ondas de rádio até os raios gama – ele acelera os movimentos aleatórios dos gases frios que circundam o coração da galáxia, tornando-os mais quentes e empurrando-os para fora do centro da galáxia, onde esses gases se tornam menos densos.

Ocorre que os gases precisam ser frios e densos para se aglutinarem pela ação da gravidade para formar novas estrelas.

Os cientistas calculam que os gases frios e menos densos resultantes da ação dos buracos negros gigantes demorariam um tempo maior do que a idade do Universo para voltarem às condições propícias à formação de estrelas.

O resultado é que uma galáxia condenada a se extinguir, sem um processo de formação de estrelas jovens para substituir as que vão morrendo.

E o processo é igualmente fatal para o buraco negro – ao empurrar o gás para longe do centro da galáxia, o disco de acreção deixa o super buraco negro sem material novo para devorar, eventualmente levando à sua extinção.

Vírus cósmicos

“Acredita-se que os buracos negros formam-se no interior de suas galáxias hospedeiras e crescem em proporção com elas, formando um disco de acreção que acabará por destruir sua hospedeira. Nesse sentido, eles podem ser descritas como tendo uma natureza viral”, afirma Asa Bluck, principal autor do artigo que descreve a descoberta.

“As galáxias maciças são minoria no nosso universo visível – calcula-se que cerca de uma em cada mil galáxias seja gigante, mas pode ser muito menos do que isso. E apenas um terço delas têm buracos negros supermaciços em seu centro. É por isso que é tão interessante que este tipo de buraco negro produza a maior parte da luz de raios X no Universo. Eles são a minoria, mas dominam a produção de energia,” diz Bluck.

Nosso Universo pode estar em uma ponte entre dois outros universos

Pontes de Einstein-Rosen, como a ilustrada acima, nunca foram observadas na natureza, mas oferecem soluções teóricas para a Relatividade Geral ao combinar modelos de buracos negros e buracos brancos.(Imagem: Wikimedia Commons)

Vermes

O nosso universo pode estar situado no interior de um buraco de minhoca (wormhole) – também conhecido como Ponte de Einstein-Rosen – uma espécie de “cano” hipotético que une dois universos.

O próprio buraco de minhoca seria parte de um buraco negro que ficaria dentro de um universo muito maior, que contém o nosso como um traço dificilmente detectável por algum cientista “extra-universal”.

Esse cenário, com cara de ficção científica, no qual nosso universo nasceu dentro um buraco de minhoca, está em um artigo que acaba de ser publicado em uma das mais importantes revistas de Física do mundo.

Gravidade e expansão acelerada do Universo

Tal exercício teórico não nasce da ociosidade: acontece que a física atual se debate há anos com problemas difíceis de resolver. O maior deles é a nossa bem conhecida gravidade.

Embora seus efeitos possam ser sentidos o tempo todo, ela não se dá com as outras forças conhecidas. Nenhum cientista conseguiu até hoje desenvolver uma teoria que junte a gravidade às forças nucleares fraca e forte e ao eletromagnetismo.

O outro problema é a expansão do Universo. A gravidade deveria estar fazendo com que ele estivesse se contraindo, ou no mínimo, ela deveria estar desacelerando sua expansão. Mas as observações mostram o contrário, o que fez surgir as teorias da matéria escura e da energia escura.

Saindo pelo cano

Nikodem Poplawski, da Universidade de Indiana, nos Estados Unidos, acredita que esses problemas podem ser resolvidos se nosso universo tiver nascido quando uma estrela gigante, situada em um universo muito maior e muito mais antigo do que o nosso, colapsou, formando uma ponte para um outro universo.

Se o nosso universo surgiu no meio dessa ponte entre esses dois outros universos, a gravidade pode ser rastreada para antes daquele instante mágico do Big Bang, permitindo sua unificação com as outras forças.

E a expansão acelerada do nosso universo seria explicada pelo simples fato de que estaríamos “vazando” pelo buraco de minhoca, atraídos por outro universo.

Buracos brancos

Poplawski admite que apenas um experimento ou uma observação direta poderiam revelar o movimento de uma “partícula” – tão grande quanto o nosso próprio universo – em um buraco negro real.

Mas ele também salienta que, como os observadores somente podem ver o lado de fora de um buraco negro, o interior não pode ser vislumbrado a menos que um observador entre no buraco negro ou já more lá.

“Esta condição seria satisfeita se o nosso universo estiver no interior de um buraco negro existente em um universo maior,” afirma ele.

“Como a teoria geral da relatividade de Einstein não escolhe uma orientação para o tempo, se um buraco negro pode se formar a partir do colapso gravitacional de matéria através de um horizonte de eventos no futuro, então o processo inverso também é possível. Um processo assim poderia descrever um buraco branco explodindo: a matéria emergindo de um horizonte de eventos no passado, exatamente como o Universo em expansão,” explica Poplawski.

Um buraco branco é conectado a um buraco negro por uma ponte de Einstein-Rosen (ou buraco de minhoca) e é, hipoteticamente, a reversão no tempo de um buraco negro.

Um universo em cada buraco negro

No artigo, Poplawski sugere que todos os buracos negros astrofísicos – e não apenas os buracos negros Schwarzschild e Einstein-Rosen – podem ter pontes Einstein-Rosen, cada um com um novo universo em seu interior, que se formou simultaneamente com o buraco negro.

“Do que decorre que o nosso universo poderia ter-se formado dentro de um buraco negro existente dentro de outro universo”, defende ele. Ou, mais especificamente, dentro de um buraco de minhoca que une dois outros universos.

Segundo ele, o conceito de um universo que nasce no interior de um buraco negro de Einstein-Rosen poderia evitar ainda o problema da física atual com o chamado problema da perda de informação dos buracos negros, que afirma que toda e qualquer informação sobre a matéria é perdida quando ela passa pelo horizonte de eventos de um buraco negro – por sua vez, desafiando as leis da física quântica.

Para isso, ele propõe o uso de um sistema de coordenadas euclidianas, chamadas coordenadas isotrópicas, para descrever o campo gravitacional de um buraco negro e para modelar o movimento geodésico radial de uma “partícula de grande massa” no interior desse buraco negro.

Em seu trabalho, Poplawski estudou o movimento radial ao longo do horizonte de eventos (a fronteira de um buraco negro) de buracos negros do tipo Schwarzschild e Einstein-Rosen – ambos soluções matematicamente legítimas da Relatividade Geral. Faltaria agora generalizar mais a sua solução.

Bibliografia:

Radial motion into an Einstein-Rosen bridge
Nikodem J. Poplawski
Physics Letters B
12 April 2010
Vol.: 687, Issues 2-3, Pages 110-113
DOI: 10.1016/j.physletb.2010.03.029

Fonte: Inovação Tecnológica