Segundo Grupo de Astrônomos, a Mais Ampla 'Visualização Gráfica da História do Universo' Já Feita, Aponta Para Possibilidade do Universo Ser um 'Buraco Negro'
Olá leitores e leitoras do BS!
Pois então, no dia de ontem (25/10) foi postada uma notícia
no site Inovação Tecnológica destacando
um Grupo de Astrônomos criou uma Visualização
Gráfica da História do Universo que é a mais ampla já feita, e ela trouxe
mais perguntas do que respostas, mostrando não apenas o quanto falta na nossa
compreensão da História Cósmica, como revelando partes das nossas teorias
atuais que precisam mais urgentemente ser aprimoradas. Entendam melhor essa história pela matéria abaixo.
Brazilian Space
ESPAÇO
Gráfico das Coisas Impossíveis Diz Que Universo Pode
Ser um Buraco Negro
Redação do Site Inovação Tecnológica
25/10/2023
[Imagem: Lineweaver/Patel - 10.1119/5.0150209]
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| A diminuição da temperatura média e da densidade do Universo em função do tempo. |
Gráficos das Coisas Impossíveis
Astrônomos criaram uma visualização gráfica da história
do Universo que é a mais ampla já feita.
E ela trouxe mais perguntas do que respostas, mostrando
não apenas o quanto falta na nossa compreensão da história cósmica, como
revelando partes das nossas teorias atuais que precisam mais urgentemente ser
aprimoradas.
O trabalho envolve compreender como a sopa
primordial do Universo, criada pelo Big Bang - o nome técnico dessa
"sopa" é plasma
de quarks e glúons - deu origem a toda a matéria que vemos hoje.
"Quando o Universo começou, há 13,8 bilhões de anos,
numa grande explosão quente, não existiam objetos como prótons, átomos,
pessoas, planetas, estrelas ou galáxias. Agora o Universo está cheio desses
objetos," detalha o professor Charley Lineweaver, da Universidade Nacional
da Austrália. A resposta relativamente simples para a origem [de tudo isso] é
que, à medida que o Universo esfriava, todos esses objetos se condensavam a
partir de um fundo quente."
Para mostrar esse processo da maneira mais simples
possível, os pesquisadores elaboraram dois gráficos: O primeiro mostra a
temperatura e a densidade do Universo à medida que ele se expandia e esfriava;
o segundo, muito mais interessante, representa graficamente a massa e o tamanho
de todos os objetos que foram se formando no Universo à medida que ele
esfriava.
[Imagem: Lineweaver/Patel - 10.1119/5.0150209]
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| Massas, tamanhos e densidades relativas dos objetos em nosso Universo, repleto de coisas desconhecidas, incertas e "proibidas". |
Espaço-Tempo Plano
Embora o trabalho seja aparentemente simples, o quadro
geral que ele traça é crucial para o entendimento do Universo, servindo como
guia para o aprimoramento das nossas teorias sobre esse entendimento.
"Esses abrangentes enredos pedagógicos chamam a
atenção para as regiões triangulares proibidas pela relatividade geral e pela
incerteza quântica e ajudam a navegar na relação entre a gravidade e a mecânica
quântica. Como podemos interpretar a sua intersecção nos menores objetos
possíveis: Buracos negros de massa de Planck ("instantons")? A
densidade de Planck e a temperatura de Planck os tornam bons candidatos para as
condições iniciais do Universo?
"O nosso gráfico de todos os objetos também parece
sugerir que o Universo é um buraco negro. Explicamos como isso depende da
suposição improvável de que nosso Universo está rodeado por um espaço de
Minkowski de densidade zero," concluiu a dupla.
O espaço de Minkowski [Hermann Minkowski (1864-1909)] é
um espaço-tempo plano, diferente do espaço-tempo curvo descrito pela teoria da
relatividade geral. É em um espaço assim que os físicos normalmente formulam a
teoria da relatividade especial de Einstein, descrevendo o movimento das
partículas subatômicas, o comportamento da luz e a propagação das ondas
eletromagnéticas. Nas teorias, a densidade do espaço de Minkowski é igual a
zero, o que significa que esse arcabouço matemático considera um Universo
vazio, sem partículas, contendo apenas a radiação
cósmica de fundo - funciona bem na matemática, mas é muito improvável que
ele descreva uma situação real.
O Universo é Um Buraco Negro?
[Imagem: G. Brammer/University of
Copenhagen-NASA/ESA/CSA/I. Labbe]
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| Os dados observacionais mais recentes, feitos pelo telescópio Webb, também estão questionando o modelo do Big Bang. |
Os dois gráficos
logo mostraram a importância dessa visão sintética da história do Universo e da
matéria que o compõe: Acontece que nem tudo se enquadrou dentro do que
conhecemos, ou mesmo do que a ciência hoje descreve como possível.
"Partes
desse enredo são 'proibidas' - onde os objetos não podem ser mais densos do que
os buracos negros, ou são pequenos demais, a mecânica quântica borra a própria
natureza do que realmente significa ser um objeto singular," explicou o
pesquisador Vihan Patel.
Os pesquisadores
explicam ainda que o que está além das áreas dos dois gráficos que descrevem a
matéria física conhecida ou teorizada são um grande mistério - até mesmo os
limites entre essas áreas carecem de compreensão.
"Na
extremidade menor, o lugar onde a mecânica quântica e a relatividade geral se
encontram, é o menor objeto possível - um instanton. Este gráfico sugere que o
Universo pode ter começado como um instanton, que tem tamanho e massa
específicos, em vez de como uma singularidade, que é um ponto hipotético de
densidade e temperatura infinitas," explicou Patel.
Um instanton é
uma solução clássica para as equações de movimento que expressam uma ação
finita, diferente de zero, tanto na mecânica quântica quanto na teoria quântica
de campos. Já as singularidades
são entidades tão massivamente densas que as leis da física não funcionam mais
em seu interior - os buracos negros são exemplos de singularidades, embora
existam teorias
que dispensam as singularidades.
"Na
extremidade mais ampla, o enredo sugere que, se não houvesse nada - um vácuo
completo - além do Universo observável, o nosso Universo seria um grande buraco
negro de baixa densidade. Isto é um pouco assustador, mas temos boas razões
para acreditar que esse não é o caso," disse Patel.
Bibliografia:
Artigo: All
objects and some questions
Autores:
Charles H. Lineweaver, Vihan M. Patel
Revista:
American Journal of Physics
Vol.: 91,
819-825
DOI:
10.1119/5.0150209
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