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68 por cento do universo pode não existir.
Desde a década de 1990, os físicos tem estado certos sobre o fato de que o Universo está ficando maior e também parece estar se expandindo a um ritmo cada vez maior.
Acredita-se que uma força misteriosa chamada energia escura seja a responsável por esse crescimento acelerado, mas um novo estudo levanta a possibilidade de que o que parece ser um tipo de energia poderia ser uma ilusão causada pela mudança de estrutura do Universo.
Físicos da Universidade Loránd, na Hungria e do Instituto de Astronomia da Universidade do Havaí agora estão questionando se aproximações nas equações de Einstein introduziram "efeitos colaterais graves" que deram a ilusão de uma vasta força, desconhecida empurrando espaço distante.
Se existir, a energia escura que compõem cerca de 68 por cento da energia no universo observável, mas com uma força de apenas 10 -27 kg por metro quadrado, seria incrivelmente difícil de detectar em laboratório.
Além da questão da aceleração, a energia escura também ajuda a explicar coisas como a forma geral do Universo e os padrões de matéria que vemos ondulando pelo espaço.
A questão é que isso agora é pouco mais do que uma caixa vazia, sem quaisquer outras propriedades para descrever a natureza de sua existência.
Como tal, é assumido atualmente como sendo uma parte fundamental do espaço vazio conhecida como a constante cosmológica, representada pela letra grega lambda (Λ).
Voltando no início dos anos 20 º século, Einstein propôs a constante cosmológica como uma espécie de fator fudge para explicar por que toda a massa espalhada pelo Universo não estava puxando-o para trás sob a atração de sua própria gravidade.
Quando Edwin Hubble deixou claro o Universo não estava apenas resistindo ao colapso, mas na verdade se expandindo, a constante cosmológica foi jogada no lixo.
É agora sabido de que o Universo surgiu e cresceu a um ritmo mais lento em sua juventude do que hoje, tornando a constante cosmológica útil novamente como uma maneira de explicar esse aumento na velocidade.
Coloque junto com fator de outra 'caixa preta' hipotética - a matéria escura - que seria constituída de mais de 27 por cento do universo conhecido - nós temos o modelo Lambda da Matéria Escura Fria (ΛCDM) para explicar como o Universo evoluiu.
Enquanto a Teoria da Relatividade Geral de Einstein foi responsável por abrir grande parte do terreno para este modelo, a matemática nem sempre é tão fácil de aplicar, o que levou os físicos a triturarem partes dela, usando suposições educadas.
Mas neste último estudo, os pesquisadores argumentam que estas aproximações têm ignorado influências potencialmente significativas de estruturas de grande escala dentro do Universo.
"Equações da relatividade geral que descrevem a expansão do Universo são tão complexas matematicamente que, em cem anos,a ainda não foram encontradas soluções representando o efeito de estruturas cósmicas", disse László Dobos da Eötvös Loránd University.
Se fosse possível sair do Universo por um momento e olhar para baixo, você veria conjuntos de galáxias chamados super aglomerados, alinhando-se através do que parece ser espaços relativamente vazios.
Estrutura formada por aglomerados de galáxias ligados por filamentos e separados pelo espaço aparentemente vazio.
O modelo ΛCDM assume uma expansão uniforme que se torna progressivamente mais rápida graças ao crescente impulso da energia escura superando a atração da matéria escura e normal distribuída uniformemente por todo o espaço.
Ainda de acordo com os físicos envolvidos nesta nova pesquisa, as estruturas de grande escala - 'bolhas' de espaço aparentemente vazio e as galáxias que os cercam - criaria zonas onde a expansão ocorre em taxas diferentes, quase como mini-universos.
Ao modelar matematicamente o efeito da gravidade sobre milhões de partículas que representam a matéria escura, a equipe conseguiu recriar o agrupamento de matéria no início do Universo, de tal forma que parecia com as estruturas de galáxias em larga escala.
Enquanto o Universo em seu modelo ainda se expande, as diferenças individuais com o qual essas bolhas expandem nivela a aceleração geral.
"Nossos resultados dependem de uma conjectura matemática que permite a expansão diferencial do espaço, de acordo com a relatividade geral, e eles mostram como a formação de estruturas complexas de matéria afetam a expansão", disse Dobos .
"Essas questões foram previamente varrida para debaixo do tapete, mas considerá-las pode explicar a aceleração, sem a necessidade de energia escura."
O modelo faz suas próprias premissas necessárias, mas se ele resiste ao escrutínio, isso poderia explicar por que a expansão do Universo parece estar se acelerando, tudo sem a necessidade de pressão negativa.
Embora a ideia em si seja nova, a busca de maneiras de contornar a necessidade de um misterioso tipo de energia tem produzido uma série de soluções criativas nos últimos anos.
No início deste ano, um estudo publicado na Science sugeriu energia escura poderia ser explicada como uma espécie de déficit, como se o universo tivesse um 'vazamento de energia' em algum momento de sua evolução.
Uma vez que isso quebra uma das grandes regras da física (energia não pode ser perdida ou criada), isso também iria responder a pergunta incômoda sobre do que 68 por cento do universo é feito.
Não há dúvida que a energia escura é um osso duro de roer, por isso pode levar a pensar fora da caixa - se não fora todo o Universo - para encontrar uma solução.
Esta pesquisa foi publicada na Monthly Notices da Royal Astronomical Society .
[Science Alert]
[Science Alert]
Cosmologia é o ramo da Astronomia que envolve a origem e evolução do universo, desde o Big Bang ao presente futuro, até o futuro. De acordo com a NASA, a definição de cosmologia é “o estudo científico das propriedades de grande escala do universo como um todo".
Os cosmólogos debruçam-se sobre conceitos exóticos tal como a Teoria das Cordas, a Matéria Escura ou se, de fato, há somente um Universo ou muitos outros (Teoria do Multiverso). Ao passo de que a astronomia lida com outros aspectos do estudo do Cosmos, tal como objetos individuais (estrelas, exoplanetas, nebulosas), fenômenos e coleções de objetos (aglomerados, galáxias), a Cosmologia se estende por todo o universo, desde seu nascimento até sua morte, acumulando inúmeros novos mistérios a cada passo dado.
Captura Instantânea de uma simulação em computador da formação de estruturas de grande escala do universo, mostrando um pedaço de 100 milhões de anos-luz e os movimentos resultantes de galáxias que fluem em direção à maior concentração de massa no centro. Crédito: ESO
História da Cosmologia & Astronomia
A compreensão da humanidade sobre o Universo evoluiu significantemente ao longo do tempo. No início da história da astronomia, a Terra fora considerada o centro de todas as coisas, com planetas e estrelas orbitando-a. No século XVI, o cientista polonês Nicolau Copérnico sugeriu que a Terra e os outros planetas do Sistema Solar, de fato, orbitavam o Sol, criando uma profunda mudança (Modelo Heliocêntrico) na compreensão do Cosmos. No final do século XVII, Isaac Newton calculou como a força entre os planetas – especificamente as forças gravitacionais – interagiam umas com as outras.
O despontar do século XX trouxe novas perspectivas no intuito de compreender melhor o universo. Albert Einstein propôs a unificação do tempo e do espaço na sua famosa Teoria da Relatividade Geral. No início de 1900, os cientistas estavam debatendo se a Via Láctea continha todo o Universo dentro da sua extensão, ou se ela era simplesmente uma de muitas outras ‘coleções de estrelas’. Edwin Hubble calculou a distância de uma longínqua nebulosa difusa no céu e determinou que ela estava fora dos domínios da Via Láctea, provando que nossa galáxia tratava-se apenas de uma pequena gota em um oceano muito maior do que o imaginado, composto por outras bilhões e bilhões de outras galáxias espaço afora. Usando a Relatividade Geral para comprovar sua teoria, Hubble mediu diversas galáxias e determinou que elas estavam se afastando de nós, levando-o a concluir que o universo não era estático, mas que estava e está em expansão.
Nas últimas décadas, o cosmólogo Stephen Hawking determinou que o Universo em si não é infinito, mas possui um tamanho definível. No entanto, esse tamanho nunca fora medido com exatidão. É algo similar à uma pessoa viajando em torno da Terra; embora o planeta seja finito, ela nunca encontrará seu “fim”, mas, ao invés disso, constantemente circundará o globo. Hawking também propôs que o Universo não poderia continuar ‘para sempre’, mas acabaria por, um dia, terminar.
Alguns pesquisadores acreditam que os padrões de anéis concêntricos em medições da radiação cósmica de fundo são evidência de um universo que existia antes de nosso próprio nascer no Big Bang. Crédito: Roger Penrose e Vahe Gurzadyan
Questões Cosmológicas Comuns
1. O Que Veio Antes do Big Bang?
Devido à natureza fechada e finita do universo, não podemos ver o que há “fora” do nosso próprio universo. O espaço e o tempo começaram com o Big Bang. Embora haja uma série de especulações sobre a existência de outros universos, não há uma maneira prática de observá-los, e como tal nunca haverá qualquer evidência que comprove (ou renegue) sua(s) existência(s).
2. Onde Surgiu o Big Bang?
O Big Bang não aconteceu em um único ponto, mas em vez disso, em todos os lugares do universo, dado que o aparecimento do espaço (e do tempo) ocorreu logo após a "grande explosão", de uma só vez.
3. Se as outras galáxias estão se afastando de nós, isso não nos colocaria no centro do universo?
Não, porque se tivéssemos de viajar para uma galáxia distante, pareceria que todas as galáxias vizinhas similarmente estariam se afastando. Pense no universo como um balão gigante. Se você marcar vários pontos sobre o balão, em seguida, enchê-lo, notará que cada ponto se afasta uns dos outros, embora nenhum deles esteja num ‘centro’. A expansão universal funciona da mesma forma. Não há um centro em especial. Todas as galáxias podem ser consideraras os centros.
4. Quão Velho é o Universo?
O universo tem 13,8 bilhões de anos, com uma margem de cem milhões de anos pra mais ou pra menos.
5. O Universo Vai Acabar? Se sim, como?
[Resposta Aqui, jovem Padawan].
6. Quem veio primeiro: as galáxias ou as estrelas?
O Universo pós-Big Bang era composto predominantemente por hidrogênio, com um pouco de hélio jogado em boa medida. A gravidade causou o colapso do hidrogênio, formando estruturas. Contudo, os astrônomos não têm certeza se as primeiras bolhas de matéria formaram estrelas individuais que depois se juntaram pela gravidade, formando galáxias, ou se montantes colossais de elementos do tamanho de galáxias mais tarde formaram as estrelas...
Traduzido e adaptado de [SPACE]
Há cinco anos, o Prêmio Nobel de Física foi concedido a três astrônomos, pela descoberta, no final dos anos 1990, de que o Universo está se expandindo a um ritmo acelerado.
As suas conclusões foram baseadas na análise de supernovas de tipo Ia - a espetacular explosão termonuclear de estrelas moribundas - captadas pelo telescópio espacial Hubble e grandes telescópios terrestres. Isso levou à aceitação generalizada da ideia de que o Universo é dominado por uma substância misteriosa chamada 'energia escura' que impulsiona essa expansão acelerada.
Agora, uma equipe de cientistas liderados pelo professor Subir Sarkar, do Departamento de Física da Universidade de Oxford lançou dúvidas sobre este conceito cosmológico padrão. Fazendo uso de um conjunto muito maior de dados - um catálogo de 740 supernovas de tipo Ia, mais de dez vezes o tamanho original da amostra - os pesquisadores descobriram que a evidência para a aceleração pode ser mais frágil do que se pensava, com os dados sendo consistentes com uma constante de taxa de expansão.
O estudo está publicado nos relatórios científicos da revista Nature.
O professor Sarkar, que também detém uma posição no Instituto Niels Bohr, em Copenhague, disse: "A descoberta da expansão acelerada do Universo ganhou o Prêmio Nobel, o Prêmio Gruber de Cosmologia e o Prêmio Breakthrough em Física Fundamental. Isso levou à aceitação generalizada da ideia de que o Universo é dominado pela "energia escura" que se comporta como uma constante cosmológica - este é agora o "modelo padrão" da cosmologia.
"No entanto, existe agora um banco muito maior de dados de supernovas no qual executam análises estatísticas rigorosas e detalhadas. Foi analisado o mais recente catálogo de 740 supernovas de tipo Ia - mais de dez vezes maior do que as amostras originais em que a descoberta foi baseado - e descobriu que a evidência para a expansão acelerada é, no máximo, o que os físicos chamam de "3 sigma". Isto é muito aquém do padrão "5 sigma" necessário para reivindicar uma descoberta de importância fundamental.
"Um exemplo análogo, neste contexto, seria a recente sugestão para uma nova partícula que pesa 750 GeV com base em dados do Large Hadron Collider do CERN. Ela inicialmente tinha uma maior importância - 3,9 e 3,4 sigma, em dezembro do ano passado - e estimulou mais de 500 trabalhos teóricos. No entanto, foi anunciado em agosto que novos dados mostram que o significado caiu para menos de 1 sigma. Foi apenas uma flutuação estatística, e não existe essa partícula.
Há outros dados disponíveis, que parecem apoiar a ideia de um Universo em aceleração, tais como informações sobre a radiação cósmica de fundo - o brilho fraco do Big Bang - a partir do satélite Planck. No entanto, o professor Sarkar disse: "Todos esses testes são indiretos, realizadas no âmbito de um modelo assumido, e a radiação cósmica de fundo não é diretamente afetada pela energia escura. Na verdade, há de fato um efeito sutil, o efeito final integrado de Sachs-Wolfe, mas isso não foi convincentemente detectado.
"Por isso, é bem possível que nós estamos sendo enganados e que a aparente manifestação da energia escura é uma consequência da análise dos dados em um modelo teórico simplista - que foi de fato construído na década de 1930, muito antes de existirem quaisquer dados reais. A estrutura teórica mais sofisticada representando a observação de que o Universo não é exatamente homogêneo e que o seu teor de matéria não pode se comportar como um gás ideal - dois pressupostos fundamentais da cosmologia padrão - pode muito bem ser capaz de explicar todas as observações sem a necessidade de energia escura. Na verdade, a energia do vácuo é algo do qual não temos absolutamente nenhum entendimento em teoria fundamental."
Professor Sarkar acrescentou: "Naturalmente, muito trabalho será necessário para convencer a comunidade de física, mas o nosso trabalho serve para demonstrar que um dos principais pilares do modelo cosmológico padrão é bastante instável. Esperemos que isto motive melhores análises de dados cosmológicos, bem como inspire os teóricos para investigar modelos cosmológicos mais matizados. Progressos significativos serão feitos quando o European Extremely Large Telescope fizer observações com um "pente laser" ultra-sensível que irá trabalhar durante um período de dez a 15 anos e tentar descobrir se a taxa de expansão está de fato se acelerando. "
Traduzido e adaptado de Phys
A maioria do universo é composta de "coisas" que são invisíveis, possivelmente intangíveis e interagem com outras coisas apenas através da força da gravidade. Oh, sim, e os físicos não sabem como é esse material ou por que ele compõe a maioria da massa do universo - cerca de quatro quintos de sua composição.
Eles chamam isso de matéria escura.
Então, onde está essa coisa misteriosa que compõe um pedaço tão grande de nosso Universo, e quando os cientistas vão encontrá-la?
Primeiro de tudo: como sabemos que ela está lá fora?
A matéria escura foi hipotetizada pela primeira vez em 1930, quando o astrônomo suíço Fritz Zwicky percebeu que suas medições das massas dos aglomerados de galáxias mostraram que boa parte da massa no Universo estava "perdida". O que quer que estivesse deixando as galáxias mais pesadas, não emitia qualquer luz, nem interagia com qualquer outra coisa a não ser através de gravidade.
Vera Rubin, na década de 1970, descobriu que a rotação de galáxias não estava seguindo as previsões de Leis de Newton; as estrelas na galáxia de Andrômeda pareciam estar orbitando o centro com a mesma velocidade, em de se moverem mais lentamente, uma vez que estariam mais distantes, contrariando o que dizia as teorias da gravidade. Claramente, alguma coisa estava adicionando massa às partes externas das galáxias, algo que ninguém podia ver.
Outras evidências vieram das lentes gravitacionais, que ocorrem quando a gravidade de um objeto grande dobra as ondas de luz em torno desse objeto. Pela Teoria da Relatividade Geral de Albert Einstein, a gravidade curva o espaço (como um lutador de sumô deformando um tapete), raios tão leves curvam em torno de objetos massivos, embora a própria luz não possua massa. Observações indicaram que não havia massa visível o suficiente para dobrar a luz a medida que ela se curva em torno de certos aglomerados de galáxias - em outras palavras, as galáxias eram mais maciça do que deveriam ser.
Existem ainda a Radiação Cósmica de Fundo de microondas (CMB), o "eco" do Big Bang, e supernovas. "O que a CMB diz é que o universo é espacialmente plano", disse Jason Kumar, professor de física na Universidade do Havaí. "Espacialmente plano" significa que se você desenhar duas linhas em todo o universo, elas nunca se encontrariam, mesmo que essas linhas tivessem um bilhão de anos-luz de diâmetro. Em um Universo íngreme curvo, essas linhas se encontrariam em algum ponto no espaço.
Pesquisadores calcularam então qual a quantidade de matéria do universo deve ter para ser plano e produzir a quantidade de matéria normal (também chamada de bárions) observada no universo.
"Eu me pergunto se a quantidade de matéria que eu tenho é igual à matéria bariônica, e não é", disse Kumar.
Há agora uma pequena disputa entre os cosmólogos e astrônomos sobre a existência da matéria escura. No entanto, ela parece não ser afetada pela luz, e não é cobrado carregada como os elétrons ou prótons são. Até agora, ela tem escapado da detecção direta.
"Esse é o tipo de mistério", disse Kumar. Há algumas maneiras dos cientistas tentarem "ver" a matéria escura - quer através da sua interação com a matéria normal ou à procura de partículas que podem se tornar matéria escura.
O que não pode ser matéria escura?
Uma série de hipóteses vem e vão a respeito do que é a matéria escura. Uma das primeiras foi bastante lógica: a matéria estava escondida dentro os enormes objetos astrofísicos compactos com os halo ou MACHOs, tais como estrelas de nêutrons, buracos negros, anãs castanhas e planetas nômades ou interestelares. Eles não emitem luz (ou eles emitem muito pouca), então eles são efetivamente invisíveis aos telescópios.
No entanto, levantamentos de galáxias à procura de pequenas distorções na luz de estrelas de fundo produzidas por uma passagem de MACHOs - chamados eventos de microlentes - não poderiam explicar a quantidade de matéria escura em torno das galáxias, ou mesmo uma parte significativa da mesma. "MACHOs parecem tão excluídos como nunca", disse Dan Hooper, um cientista associado do Laboratório do Acelerador Nacional Fermi, em Illinois.
A matéria escura também não parece ser nuvens de gás que telescópios não possam ver. O gás difuso que absorve a luz das galáxias mais distantes, e acima disso, o gás ordinário reemite radiação em comprimentos de onda mais longos - o que deixaria uma radiação maciça de luz infravermelha no céu. Uma vez que essa luz não é vista, podemos descartar essa possibilidade, disse Kumar.
O que pode ser?
Partículas massivas que interagem fracamente, ou WIMPs, são alguns dos mais fortes concorrentes para explicar a matéria escura. WIMPs são partículas pesadas - cerca de 10 a 100 vezes mais pesadas do que um próton - que foram produzidos durante o Big Bang, embora apenas pequenas quantidades são deixados hoje. Estas partículas interagem com a matéria normal por gravidade ou a força nuclear fraca. WIMPs mais maciços iriam mover-se mais lentamente através do espaço, e, portanto, serem "frios" candidatos de matéria escura, enquanto que os mais leves iriam se mover mais rápido, e serem matéria escura "quente".
Uma maneira de encontrá-los é em experimentos "de detecção direta", como o Large Underground Xenon (LUX), que é um recipiente de xenon líquido em uma mina em Dakota do Sul. Se um núcleo de xenon parece "saltar" sem nenhuma explicação, ele seria um candidato que foi atingido com uma partícula de matéria escura. A magnitude do salto daria uma ideia da massa da nova partícula. Mas Hooper disse que o LUX ainda não viu nada.
Outra maneira de ver as WIMPs pode estar nos aceleradores de partículas. Aceleradores colidem núcleos atômicos próximo da velocidade da luz, e, nesse processo de colisão ultra energética, algumas novas partículas são produzidas. Até agora, porém, os aceleradores de partículas não detectaram qualquer coisa que se pareça com um candidato à matéria escura, também.
Os resultados de ambas detecção direta de partículas e aceleradores, no entanto, tem colocado um limite no tamanho e na massa desta hipotética partícula de matéria escura, disse Kumar. A sensibilidade do LUX é até 200 MeV, ou cerca de um quinto da massa de um próton, e poderia teoricamente ver partículas tão pesadas quanto 1 TeV, que é comparável a alguns tipos de quarks. Uma vez que o LUX não conseguiu ver nada até agora, poderíamos muito bem dizer que a matéria escura não está nesse intervalo.
Kumar disse que é possível que os WIMPs são realmente pesados, e como eles são tão maciços, simplesmente não há muitos deles, ou seja, a chance que eles baterem em um átomo de xenon é pequena.
Outra possibilidade: áxions. Estas partículas subatômicas podem ser detectadas indiretamente pelos tipos de radiação que emitem à medida que elas se aniquilam ou como eles se decompõem em outros tipos de partículas, ou aparecem em aceleradores de partículas. No entanto, não houve qualquer evidência direta de áxions.
Desde a detecção, partículas pesadas "frios", como WIMPs ou axions, não produziram resultados, no entanto, alguns cientistas estão olhando para a possibilidade de partículas mais leves e mais rápidas em movimento, que eles chamam de matéria escura "quente". Tem havido um interesse renovado em tal modelo de matéria escura depois que cientistas encontraram evidências de uma partícula desconhecida, usando o Observatório de Raios-X Chandra, no aglomerado de Perseus, um grupo de galáxias com cerca de 250 milhões de anos-luz da Terra. Os íons conhecidos desse aglomerado produziu certas linhas de emissão de raios-X, e, em 2014, os cientistas viram uma nova "linha" que pode corresponder a uma partícula leve desconhecida, disse Nicola Menci, astrofísico do Instituto Nacional da Itália de Astrofísica (INAF).
Se as partículas de matéria escura forem leves, os cientistas vão ter muito trabalho para detectá-las diretamente, disse Tracy Slatyer, físico do MIT. Slatyer propôs novos tipos de partículas que podem tornar-se matéria escura.
"A matéria escura com [a] massa inferior a cerca de 1 GeV é realmente difícil de detectar, com experimentos de detecção diretos convencionais, porque eles trabalham observando os recuos inexplicáveis de núcleos atômicos... mas quando a matéria escura é muito mais leve do que o núcleo atômico, a energia de recuo é muito pequena", disse Slatyer. Prótons - um núcleo de hidrogênio - não podem ser mais leves do que cerca de 938 MeV, então uma partícula que pesa na faixa keV seria 1.000 vezes mais leve. "Pense em uma bola de pingue-pongue quicando fora de uma bola de boliche; a bola de boliche não se moverá muito", disse ela.
Slatyer disse que há muita pesquisa a ser feita sobre a forma de encontrar partículas de matéria escura. O uso de "superfluidos" de hélio líquidos, semicondutores e até mesmo quebra de ligações químicas em cristais, estão entre as idéias que estão sendo pensadas.
Kumar disse que uma razão para que a matéria escura seja tão misteriosa é que os físicos acham que entendem, até certo ponto, como a nucleossíntese do Big Bang - as origens da matéria - trabalhou. O Modelo Padrão, que previu o bóson de Higgs, tem sido muito bem sucedido até agora, a menos que todos eles estiverem realmente errados sobre algo fundamental que é estranho que ninguém conseguiu detectar uma partícula de matéria escura ainda.
Se, por exemplo, partículas de matéria escura são muito diferentes do que muitos modelos atuais preveem, é possível que os aceleradores de partículas não tenham visto. Aceleradores, como o Large Hadron Collider são melhores em ver as coisas que interagem com a força nuclear forte, que decai em outras partículas.
"Se essa é a forma como a sua matéria escura funciona, esta é uma grande máquina para encontrá-la", disse ele. "Mas se não houver uma partícula mais pesada como essa, as coisas serão mais difíceis."
Traduzido e adaptado de LiveScience
Simulações de computador ajudam os cosmólogos a desvendar o mistério de como o Universo evoluiu.
Astrônomos estão enfrentando um problema único. Enquanto os cientistas da maioria dos campos podem realizar experiências da física de partículas construindo aceleradores de partículas maciços para testar suas teorias de material subatômico, e microbiologistas sondam as propriedades de micróbios em placas de Petri - astrônomos não podem realizar experimentos com as estrelas e planetas. Até mesmo os telescópios mais avançados podem fornecer apenas instantâneos do cosmos, e muito poucas alterações durante nossas vidas.
No entanto, muitas questões permanecem, por exemplo, como a Via Láctea é formada, o que é a matéria escura e qual o papel dos buracos negros supermassivos no centro de galáxias. Em uma tentativa mais próxima de responder a estes mistérios não resolvidos, alguns cientistas deram início a projetos ambiciosos: criar universos virtuais.
A simulação EAGLE mostra como buracos negros supermassivos ajudam a moldar galáxias.
Evolução do Cosmos
A evidência observacional mais antiga do Universo vem da radiação cósmica de fundo, o brilho criado pelo Big Bang. cosmólogos computacionais utilizam estes dados para modelar as condições, neste momento, quando o Universo tinha cerca de algumas centenas de milhares de anos.
Em seguida, eles adicionaram os ingredientes básicos: matéria bariônica (ou comum), a partir do qual as estrelas e os planetas se formam; a matéria escura, que permite estruturas galácticas crescerem; e energia escura, a força misteriosa por trás aceleração cósmica. Estas são classificadas em uma simulação juntamente com as equações que descrevem vários processos físicos, tais como explosões de supernovas e buracos negros. Os cosmólogos, em seguida, esperaram que a simulação evoluísse: O universo virtual se expande, o gás se condensa em pequenas estruturas e, eventualmente, formam-se estrelas e galáxias.
"O interessante é que, se você fizer isso, o universo que se desenvolve em um computador parece muito com o universo real", diz Joop Schaye da Universidade de Leiden e o investigador principal do Projeto EAGLE (Evolução e Montagem de Galáxias e seus ambientes, em inglês Evolution and Assembly of GaLaxies and their Environments). "Você começa com galáxias de todos os tipos de tamanhos e morfologias que se parecem muito com as galáxias reais."
Grupos de todo o mundo estão trabalhando nessas simulações. Em 2014, tanto o projeto EAGLE e o Projeto illustris, liderados pelo astrofísico teórico Mark Vogelsberger do MIT, deram grandes passos à frente com seus inovadores universos realistas. Ambas as simulações são enormes, cobrindo um espaço cúbico de cerca de 300 milhões de anos-luz de cada lado. Eles também exigem uma boa quantidade de poder computacional e apenas uma corrida completa requer grandes supercomputadores executando durante meses seguidos.
"O que acabamos fazendo é rodar a grande simulação de uma vez, mas queremos entender por que o Universo se comporta da maneira que ele se comporta", diz Richard Bower, cosmólogo da Universidade de Durham e membro do Projeto de EAGLE. "Então, nós estamos executando muitas outras simulações onde nós mudaremos as coisas um pouco."
Estas simulações já revelaram algumas propriedades interessantes de galáxias em evolução. Bower e seus colegas, por exemplo, descobriram que o número e o tamanho das galáxias é dependente de um bom equilíbrio entre as supernovas e buracos negros.
Usando sua simulação, eles descobriram que, sem supernovas, o universo criaria demasiadas galáxias. Isso ocorre porque, sem supernovas explodindo, muitas pequenas galáxias não explodiriam junto com elas.
Por outro lado, eles descobriram que incluindo apenas supernovas, as galáxias cresceriam muito maciças - cerca de 10 vezes a massa da Via Láctea. Para gerenciar o tamanho dessas galáxias, eles precisavam também incluir buracos negros.
"O supernovas e buracos negros competem pelo mesmo material que é fornecido pela galáxia", explica Bower. "Uma vez que as supernovas começam a diminuir, o buraco negro assume, marcando o final da formação de estrelas e o início da formação de buracos negros cada vez maiores."
Densidade de matéria escura (à esquerda) faz a transição para a densidade do gás (à direita).A simulação EAGLE mostra como buracos negros supermassivos ajudam a moldar galáxias.
Evolução do Cosmos
A evidência observacional mais antiga do Universo vem da radiação cósmica de fundo, o brilho criado pelo Big Bang. cosmólogos computacionais utilizam estes dados para modelar as condições, neste momento, quando o Universo tinha cerca de algumas centenas de milhares de anos.
Em seguida, eles adicionaram os ingredientes básicos: matéria bariônica (ou comum), a partir do qual as estrelas e os planetas se formam; a matéria escura, que permite estruturas galácticas crescerem; e energia escura, a força misteriosa por trás aceleração cósmica. Estas são classificadas em uma simulação juntamente com as equações que descrevem vários processos físicos, tais como explosões de supernovas e buracos negros. Os cosmólogos, em seguida, esperaram que a simulação evoluísse: O universo virtual se expande, o gás se condensa em pequenas estruturas e, eventualmente, formam-se estrelas e galáxias.
"O interessante é que, se você fizer isso, o universo que se desenvolve em um computador parece muito com o universo real", diz Joop Schaye da Universidade de Leiden e o investigador principal do Projeto EAGLE (Evolução e Montagem de Galáxias e seus ambientes, em inglês Evolution and Assembly of GaLaxies and their Environments). "Você começa com galáxias de todos os tipos de tamanhos e morfologias que se parecem muito com as galáxias reais."
Grupos de todo o mundo estão trabalhando nessas simulações. Em 2014, tanto o projeto EAGLE e o Projeto illustris, liderados pelo astrofísico teórico Mark Vogelsberger do MIT, deram grandes passos à frente com seus inovadores universos realistas. Ambas as simulações são enormes, cobrindo um espaço cúbico de cerca de 300 milhões de anos-luz de cada lado. Eles também exigem uma boa quantidade de poder computacional e apenas uma corrida completa requer grandes supercomputadores executando durante meses seguidos.
"O que acabamos fazendo é rodar a grande simulação de uma vez, mas queremos entender por que o Universo se comporta da maneira que ele se comporta", diz Richard Bower, cosmólogo da Universidade de Durham e membro do Projeto de EAGLE. "Então, nós estamos executando muitas outras simulações onde nós mudaremos as coisas um pouco."
Estas simulações já revelaram algumas propriedades interessantes de galáxias em evolução. Bower e seus colegas, por exemplo, descobriram que o número e o tamanho das galáxias é dependente de um bom equilíbrio entre as supernovas e buracos negros.
Usando sua simulação, eles descobriram que, sem supernovas, o universo criaria demasiadas galáxias. Isso ocorre porque, sem supernovas explodindo, muitas pequenas galáxias não explodiriam junto com elas.
Por outro lado, eles descobriram que incluindo apenas supernovas, as galáxias cresceriam muito maciças - cerca de 10 vezes a massa da Via Láctea. Para gerenciar o tamanho dessas galáxias, eles precisavam também incluir buracos negros.
"O supernovas e buracos negros competem pelo mesmo material que é fornecido pela galáxia", explica Bower. "Uma vez que as supernovas começam a diminuir, o buraco negro assume, marcando o final da formação de estrelas e o início da formação de buracos negros cada vez maiores."
Zoom in
Existem dois tipos de simulações neste campo de simulações de volume de estudo representativo, o modelo de grandes volumes do universo observável, e simulações de zoom, que incidem sobre galáxias individuais ou aglomerados de galáxias.
A medida que os astrônomos coletam mais e mais detalhes instantâneos do universo, os cosmólogos como Andrew Pontzen da Universidade College London estão usando simulações de zoom para tentar investigar as propriedades das galáxias individuais no mesmo nível de especificidade. "Nós estamos tentando avançar na compreensão das galáxias individuais em detalhe suficiente para que possamos fazer comparações significativas com esses dados realmente na vanguarda", diz Pontzen.
Para fazer isso, Pontzen e seus colegas desenvolveram uma técnica chamada de modificação genética, que envolve a criação de muitas versões diferentes de galáxias. "Ele torna-se quase como um experimento", diz Pontzen. "Você tem o controle sobre determinadas formas de objetos e, em seguida, você pode dizer se eles se formam em uma determinada maneira em particular, em seguida, a galáxia que sai no final se parecerá com esses objetos." Por exemplo, você mudar a maneira com que a massa chega nas galáxias ao longo do tempo e ver como isso afeta a galáxia que emerge.
De forma semelhante, os cosmólogos trabalham com simulações de maior escala que podem "girar os botões", alterando algumas variáveis como leis da gravidade ou as propriedades da matéria escura, por exemplo, e ver como o universo que emergirá a partir disso, se parece. "Eu acho que é muito interessante tentar restringir as propriedades da matéria escura e energia escura através destas simulações", diz Vogelsberger. "Nós não sabemos o que são, mas por ajustes de parâmetros menores destes modelos, podemos tentar restringir as propriedades da matéria escura ou energia escura em mais detalhes."
Estes cientistas também trabalham em estreitas colaborações com os observadores para comparar como as simulações se comparam com o que está realmente lá fora no Universo. "Essa é a parte crítica", diz Pontzen. "Queremos ser capazes de relacionar todas essas coisas juntas."
Traduzido e adaptado de Symmetry Magazine
Medidas feitas pelo Telescópio Espacial Hubble com estudos de radiação que sobraram de Big Bang alimentaram teorias da "energia escura" e partículas misteriosas. O dados ainda mostram que o universo está se expandindo mais rápido do que qualquer um já havia medido ou calculado a partir dessas teorias.
Esta é uma descoberta que poderia testar parte da teoria da relatividade de Albert Einstein, um dos pilares da cosmologia que tem resistido a desafios por um século.
Nasa e a Agência Espacial Europeia anunciaram conjuntamente que o universo está se expandindo de 5% a 9% mais rápido do que o previsto, uma descoberta que chegaram depois de usar o telescópio espacial Hubble para medir a distância de estrelas em 19 galáxias além da Via Láctea .
A taxa de expansão não encontrou previsões com base em medições de radiação que sobraram do Big Bang que deu origem ao universo conhecido 13,8 bilhões de anos atrás.
O físico e principal autor Adam Riess disse: "Você começa em duas extremidades, e você espera encontrar no meio se todos os seus desenhos estiverem certos e suas medidas, corretas.
"Mas agora as extremidades não estão muito reunidas no meio e nós queremos saber o porquê."
Os pesquisadores chegaram a uma nova taxa de expansão de 73,2 quilômetros por segundo por megaparsec. O megaparsec é 3,26 milhões de anos-luz. A consequência desse ajustamento, no qual é difícil imaginar velocidades em distâncias inimagináveis, é que a distância entre objetos cósmicos vai dobrar em mais 9,8 bilhões de anos. O problema é que essas velocidades não correspondem a previsões para uma taxa de expansão de outras observações feitas do Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) da Nasa, ou o Telescópio Espacial Planck. Ambos entraram em órbita para estudar o brilho do Big Bang, no qual o tempo, o espaço e a matéria foram criados. E ambos descobriam - cada um deles com uma medida diferente - previsões para a expansão cósmica, o primeiro, com 5% e o segundo, com 9%.
A mais recente descoberta também agita hipóteses sobre o que seria a coisa que não emite luz e nenhuma radiação e que preenche 95% do Universo.
Uma possibilidade para a discrepância é que o universo tem partículas subatômicas desconhecidas, semelhantes aos neutrinos, que viajam quase tão rápido quanto a velocidade da luz, a cerca de 186.000 milhas (300,000 km) por segundo.
Outra ideia é que a chamada "energia escura", uma misteriosa força anti-gravitacional descoberta em 1998, pode estar empurrando galáxias para longe uma da outra com mais força do que o inicialmente estimado.
"Isso pode ser uma pista importante para entender as partes do universo que compõem 95% de tudo e que não emitem luz, como a energia escura, matéria escura e radiação escura", disse Riess, no Telescope Science Institute em Baltimore, Maryland.
Riess dividiu o prêmio Nobel de Física de 2011 pela descoberta de que a expansão do universo estava acelerando.
O universo mais rápido também levanta a possibilidade de que a teoria geral da relatividade de Einstein, que serve como o andaime matemático para o cálculo como os blocos de construção básicos da matéria interagem, está incompleta.
"Nós sabemos muito pouco sobre as partes escuras do universo, é importante medir como eles empurram e puxam o espaço ao longo da história cósmica", disse um membro da equipe, Lucas Macri do Texas A & M University.
A partir da esquerda: Hubble é usado para medir as distâncias de estrelas chamadas variáveis cefeidas. Seu brilho significa que eles podem ser usadas como pontos de referência cósmicos para medir distâncias a galáxias. Os astrônomos então observando galáxias que contêm Cefeitas e supernovas de tipo Ia, e determinar sua distância. Eles, então, procuram supernovas em galáxias mais remotas. O brilho de supernovas distantes são comparados para medir a distância que a expansão do universo podem ser vistos (a direita). Estas medições são comparadas com a forma com que a luz de supernovas é esticada pela expansão do espaço. Ilustração: A. Riess (STScI / JHU) e A. Feild (STScI) / NASA / ESA
Tal pesquisa tem uma longa história de revisão e atualização. Cálculos originais de Einstein para a relatividade geral pareciam prever que o universo estava se expandindo e - no qual ele supostamente descreveu mais tarde como seu maior erro - ele criou a chamada Constante Cosmológica para corrigir o que ele pensava ser seu maior erro. Em 1923, o grande astrônomo americano Edwin Hubble olhou através do que seria então o maior telescópio do mundo no que ele pensava que era uma nebulosa - nuvem de poeira - no céu da noite e percebeu que ele estava observando outro sistema estelar distante: o universo ilha da galáxia de Andrômeda. E dentro de dois anos, ele havia observado a assinatura de luz de galáxias se afastando, e propôs que em todo o universo, as galáxias mais distantes estavam se afastando umas das outras, a uma taxa maior.
Mas todas as observações astronômicas dependem da capacidade de calcular distâncias e de dar estimativas cada vez mais precisas de recessão galáctica. Quando o telescópio espacial Hubble foi lançado pela primeira vez em 1990, as estimativas da taxa de expansão cósmica variou por um fator de dois. Observações contínuas pareciam reduzir o intervalo com estimativas cada vez mais precisas.
Até 1998, os astrônomos pensavam que tinham capturado uma grande imagem. O universo estava se expandindo a uma taxa constante, mas ainda podia ser possível que a expansão pudesse travar, ou mesmo que o universo pudesse se contrair. Uma equipe de astrônomos observando uma classe de estrelas chamadas supernovas tipo 1a através de enormes distâncias percebeu que as mais distante não estavam apenas se afastando à taxa prevista: elas estavam acelerando como se estivesse sendo impulsionadas por uma força misteriosa apelidada brevemente de "antigravidade".
Esse foi o primeiro indício da chamada - por falta de um termo melhor - energia escura: uma força inexplicável que é susceptível de manter o universo em expansão para sempre. E foi nesse momento que os cosmólogos começaram a perceber que todo o gás, poeira, planetas, estrelas, galáxias e buracos negros somavam apenas cerca de 4% do universo.
Ele também levantaram a possibilidade de que, em um número inimaginável de anos no futuro, todas as outras galáxias se recuarão sobre algum horizonte cósmico, deixando a Via Láctea sozinha no universo visível, e sem objetos distantes para fornecer qualquer prova para acelerar expansão cósmica.
O mais recente avanço na velocidade de expansão universal baseia-se em todos estes elementos em um século de descoberta cosmológica. Riess e seus colegas fizeram a descoberta através da construção de um melhor critério cósmico para calcular distâncias. Eles usaram o Telescópio Espacial Hubble para medir um tipo particular de estrela, conhecida como variáveis cefeidas - as estrelas que deram Edwin Hubble e e seus colegas ao primeiro sinal de um universo em expansão - em 19 galáxias além da nossa própria Via Láctea.
O quão rápido essas estrelas pulsam está diretamente relacionado com o quão brilhante que elas são, o que por sua vez pode ser usada para calcular as distâncias. Eles também usaram o supernovas do tipo 1a como "velas padrão" e esta tem sido a classe de objetos que não só tem sido responsável por mais um avanço na velocidade, mas também tem especulado sobre a energia escura.
A pesquisa será publicada na próxima edição do Astrophysical Journal.
Via: The Guardian
Como o Kurzgesagt - no vídeo do Nutshell (abaixo) explica, a humanidade vive em uma pequena área da Via Láctea - uma galáxia espiral média é cerca de 100.000 anos-luz de diâmetro. Como muitas outras galáxias espirais, é cheio de estrelas, planetas, gases e energia escura, com um buraco negro supermassivo no centro. Embora possamos pensar em nossa galáxia muito cheia, a maioria é realmente espaço vazio.
Ampliando a partir daí, as galáxias da Via Láctea e Andrômeda, juntamente com cerca de 50 galáxias anãs, pertencem ao nosso "grupo local", que se estende por cerca de 10 milhões de anos-luz . Nosso grupo local é apenas um entre centenas de outros grupos que compõem o laniakea, que, por sua vez, é apenas uma pequena parte do Universo observável.
Agora que sabemos onde estamos espacialmente, vamos supor que que a humanidade vai encontrar um nível de ficção científica nas viagens interestelares. Com todos esses avanços, quão longe da Terra poderíamos possivelmente chegar?
Infelizmente, não muito longe. Na verdade, a humanidade só vai começar a explorar o grupo local.
Mas isso é bom, certo? O grupo local tem 10 milhões de anos-luz de diâmetro. Certamente é uma quantidade considerável de Universo? Não! De acordo com o vídeo, o nosso grupo local é apenas 0,00000000001 por cento do Universo observável. Isso é 100 bilionésimos de um por cento! Em outras palavras, um minúsculo alcance da humanidade, que é uma chatice total.
Nosso lugar no universo. Via UFRGS
Então o que está nos segurando? Em suma: o próprio espaço. O espaço não é realmente tão vazio quanto ele aparece - ele é, na verdade, cheio de energia e diferentes partes do Universo têm bolsos mais densos do que outras. Para entender isso, temos que percorrer todo o caminho de volta para o Big Bang, que inflou o Universo a partir do tamanho de uma bola de gude para um tamanho inimaginável.
Ampliando a partir daí, as galáxias da Via Láctea e Andrômeda, juntamente com cerca de 50 galáxias anãs, pertencem ao nosso "grupo local", que se estende por cerca de 10 milhões de anos-luz . Nosso grupo local é apenas um entre centenas de outros grupos que compõem o laniakea, que, por sua vez, é apenas uma pequena parte do Universo observável.
Agora que sabemos onde estamos espacialmente, vamos supor que que a humanidade vai encontrar um nível de ficção científica nas viagens interestelares. Com todos esses avanços, quão longe da Terra poderíamos possivelmente chegar?
Infelizmente, não muito longe. Na verdade, a humanidade só vai começar a explorar o grupo local.
Mas isso é bom, certo? O grupo local tem 10 milhões de anos-luz de diâmetro. Certamente é uma quantidade considerável de Universo? Não! De acordo com o vídeo, o nosso grupo local é apenas 0,00000000001 por cento do Universo observável. Isso é 100 bilionésimos de um por cento! Em outras palavras, um minúsculo alcance da humanidade, que é uma chatice total.
Nosso lugar no universo. Via UFRGS
Então o que está nos segurando? Em suma: o próprio espaço. O espaço não é realmente tão vazio quanto ele aparece - ele é, na verdade, cheio de energia e diferentes partes do Universo têm bolsos mais densos do que outras. Para entender isso, temos que percorrer todo o caminho de volta para o Big Bang, que inflou o Universo a partir do tamanho de uma bola de gude para um tamanho inimaginável.
Durante este evento, flutuações quânticas esticadas, tornaram as áreas do universo mais densas. Desde então, a gravidade tem retirado tudo do lugar porque é só o que a gravidade gosta de fazer. Em áreas menores, como o nosso grupo local, a gravidade formou galáxias e tudo o que vem junto com elas.
Ao longo do tempo, esses grupos cresceram separados, graças à natureza misteriosa da energia escura, que pesquisadores dizem é responsável pela expansão do universo, embora eles não saibam quase nada sobre isso. Isto significa que o nosso grupo local não está ligado a outros grupos pela gravidade, levando-os a flutuar para longe de nós.
Uma vez que estas galáxias estão viajando a uma velocidade vertiginosa, longe de nós, mesmo que nós estejamos entrando no espaço intergaláctico, nós nunca iremos se mover rápido o suficiente para alcançá-las. No futuro, essa expansão continuará, e eventualmente vamos perder a capacidade até mesmo de ver esses outros grupos.
Enquanto estes grupos afastam-se, as galáxias dentro de nosso grupo se unirão para formarão a 'Lacdromeda', uma combinação de nossa galáxia e Andrômeda (se você não conseguir dizer direito esse nome). Tudo isto significa que, se existirem ainda pessoas ao quando Lacdromeda se formar, elas vão olhar para fora para o universo e não verão nada além de escuridão (Desculpe pela crise existencial).
Parece muito encorajante, não? Nesse ponto de vista, claro, mas é importante lembrar que nós ainda nem chegamos em Marte. Há ainda muita coisa por aí para ser exploradas antes que os grupos locais fiquem separados o suficiente para nós não os vermos. Estamos falando de bilhões de anos - tempo de sobra!
Confira o vídeo para entender melhor:
Traduzido e adaptado de: Science Alert
Nosso universo é realmente muito simples, são apenas nossas teorias cosmológicas que estão sendo desnecessariamente complexas, argumenta um dos físicos teóricos mais importantes do mundo.
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| Este instantâneo a partir de uma simulação em computador da formação de estruturas de grandes dimensões no universo mostra os movimentos coerentes de galáxias fluindo para a concentração de massa mais elevada no centro. (A mancha de 100 milhões de anos-luz é mostrada.) |
Esta conclusão pode parecer contra-intuitiva; além do mais, para entender plenamente as verdadeiras complexidades da Natureza, é preciso pensar grande, estudar coisas em escalas mais finas e mais finas, adicionar novas variáveis de equações, e pensar em uma "novo" e "exótica" física. Eventualmente, vamos descobrir o que é a matéria escura; eventualmente nós vamos ganhar uma compreensão de onde as ondas gravitacionais estão se escondendo - e os nossos modelos teóricos serão mais avançados e muito mais ... complexos.
Mas não é bem assim, segundo Neil Turok, Diretor do Instituto Perimeter de Física Teórica, em Ontário, Canadá. Na lógica de Turok, alguma coisa, o Universo, em suas escalas maiores e menores, está nos dizendo que na verdade é incrivelmente simples. Mas, para compreender totalmente o que isso significa, vamos precisar de uma revolução na física.
Em entrevista ao Discovery News, Turok salientou que as maiores descobertas das últimas décadas confirmaram a estrutura do universo em escalas cosmológicas e quânticas.
"Nas maiores escalas, temos mapeado todo o céu - a radiação cósmica de fundo - e medimos a evolução do universo, a maneira que ele está mudando, a maneira que ele está se expandindo... e essas descobertas revelam que o universo é surpreendentemente simples," ele disse. "Em outras palavras, você pode descrever a estrutura do universo, sua geometria e a densidade da matéria... você pode essencialmente descrever tudo isso com apenas um número."
O resultado mais fascinante deste raciocínio é que descrever a geometria do universo com um número, é na verdade mais simples do que a descrição numérica do átomo mais simples. que conhecemos - o átomo de hidrogênio. A geometria do átomo de hidrogênio é descrita por 3 números, que surgem das características quânticas de um elétron em órbita ao redor de um próton.
"Basicamente isso nos diz que o universo é suave, mas tem um pequeno nível de flutuação, que descreve este número. E é isso. O universo é a coisa mais simples que conhecemos."
No extremo oposto da escala, algo semelhante aconteceu quando os físicos analisaram o campo de Higgs, usando a máquina mais complexa já construída pela humanidade, o Grande Colisor de Hádrons. Quando, em 2012, os físicos fizeram a descoberta histórica da partícula que medeia o campo Higgs, o bóson de Higgs, que acabou por ser o tipo mais simples de Higgs descrito pelo modelo padrão da física.
"A Natureza escapou com a solução mínima, o mecanismo mínimo que você poderia imaginar para dar as partículas a sua massa, sua carga elétrica e assim por diante e assim por diante," disse o Turok.
Física do século XX nos ensinou que quando você ganhar mais precisão e você investigar mais a fundo no reino quântico, descobrimos um zoo de novas partículas. Assim como os resultados experimentais geram uma recompensa de informação quântica, modelos teóricos preverão mais partículas e forças bizarras. Mas agora nós estamos alcançando uma encruzilhada onde muitos de nossos conceitos teóricos mais avançados sobre o que está "além" da nossa compreensão atual da física estão transformando alguns resultados experimentais que suportam suas predições.
"Nós estamos nessa situação bizarra, onde o universo fala conosco; está nos dizendo que é extremamente simples. Ao mesmo tempo, as teorias que têm sido muito populares (dos últimos 100 anos de física) tornaram-se cada vez mais complicadas e arbitrárias, disse ele.
Turok apontou para a teoria das cordas que foi anunciada como a "teoria final unificada," envolvendo todos os mistérios do universo em um pacote puro. Também, a busca de evidências de inflação - a rápida expansão do universo logo após o Big Bang a quase 14 bilhões anos atrás - sob a forma de primordiais ondas gravitacionais gravadas na radiação cósmica de fundo (CMB), ou o "eco" do Big Bang. Mas, a medida que procuramos evidências experimentais, só nos resta atirar no escuro proverbial; a evidência experimental simplesmente não concorda com nossas teorias irritantemente complexas.
Nossas origens cósmicas
O trabalho teórico do Turok centra-se em torno da origem do universo, um assunto que tem atraído muita atenção nos últimos meses.
No ano passado, a colaboração de BICEP2, que utiliza um telescópio localizado no Pólo Sul para estudar a CMB, anunciou a descoberta de sinais de primordiais de ondas gravitacionais no eco do Big Bang. Este é basicamente o "Santo Graal" da cosmologia - a descoberta de ondas gravitacionais que foram geradas pelo Big Bang confirmariam certas teorias inflacionárias do universo. Mas infelizmente, para a equipe de BICEP2, eles anunciaram a "descoberta" prematuramente e o telescópio espacial Planck Europeu (que também mapeia a CMB) revelou que o sinal de BICEP2 foi causado pela poeira na nossa galáxia e não antigas ondas gravitacionais.
E se essas ondas gravitacionais primordiais nunca forem encontradas?
Muitos teóricos que depositaram suas esperanças no Big Bang, seguido por um rápido período de inflação podem se decepcionar, mas de acordo com Turok, "vai ser uma pista muito poderosa" que o Big Bang (no sentido clássico) não pode ser o começo absoluto do universo.
"O maior desafio para mim tem sido descrever matematicamente, o Big Bang em si," adicionou Turok.
Talvez um modelo cíclico de evolução universal - onde nosso universo desmorona e ricocheteia novamente - pode encaixar melhor as observações. Estes modelos não necessariamente geram ondas gravitacionais primordiais, e se essas ondas não são detectadas, talvez nossas teorias inflacionárias precisam ser jogadas fora ou modificadas.
Quanto as ondas gravitacionais que estão previstas para serem geradas pelo movimento rápido de objetos massivos em nosso universo moderno, Turok está confiante de que estamos chegando um reino de sensibilidade que o nossos detectores de ondas gravitacionais vão detectá-las muito em breve, confirmando as previsões de um outro Espaço Tempo de Eistenin. "Esperamos ver as ondas gravitacionais de colisões de buraco negro dentro dos próximos 5 anos", disse ele.
A próxima revolução?
De maiores escalas para as escalas menores, o universo parece ser "escala livre" - em outras palavras, não importa se você estiver olhando para uma escala espacial ou de energia, pois o essencial é a escala "especial". E este achado sugere, na verdade, que o universo tem uma natureza muito mais simples do que as teorias atuais sugerem.
"Sim, é uma crise, mas é uma crise do melhor tipo," disse o Turok.
Então, para explicar a origem do universo e chegar a um acordo com alguns dos mistérios mais desconcertantes do nosso universo como matéria escura e energia escura, precisamos olhar para o nosso cosmos diferente. Mas isso vai exigir uma revolução na física, sua compreensão e ,possivelmente sua história, como fez Einstein dizendo que o espaço e o tempo são a mesma coisa quando ele formulou sua teoria da relatividade geral há 100 anos.
Especial de 100 anos da Teoria da Relatividade Geral
"Precisamos de uma visão muito diferente da física básica. "Este é o tempo para ideias radicais, novos, concluiu, ressaltando que este é um grande momento na história humana para os jovens entrem no campo da física teórica, formando a próxima geração que provavelmente vai transformar o forma como olhamos para o universo.
Traduzido e adaptado de LiveScience
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