E aê? Einstein estava errado?

E aê? Einstein estava errado? Gostei do que o escritor Douglas Adams escreveu em O GUIA DO MOCHILEIRO DAS GALÁXIAS: “Nada no Universo ultrapassa a velocidade da luz. A única exceção são as más notícias, que obedecem a leis próprias“. Mas tem uns cientistas que discordam de teoria.

Pior que isso, discordam de um dos principais postulados da Teoria da Relatividade Especial, a de que nada pode viajar mais depressa do que a luz. Os cientistas estão pondo em xeque a Teoria da Relatividade Especial, de Albert Einstein.

Sério, um grupo do Cern anunciou ter flagrado neutrinos, um tipo de partícula subatômica quase sem massa e pouco interativa, ultrapassando o limite de velocidade do Universo. Caso a experiência seja comprovada, isso exigirá a revisão de grande parte da física moderna.

Os dados foram obtidos de um detector de partículas de 1,8 mil toneladas instalado no laboratório subterrâneo italiano de Gran Sasso. Batizado Opera, o equipamento detecta um feixe de neutrinos lançados pelas experiências no Grande Colisor de Hádrons (LHC), acelerador de partículas do Cern, a cerca de 730 quilômetros de distância. Chegou lá 60 bilionésimos de segundo mais adiantado do que a luz.

Parece pouco, mas esse tanto pode derrubar um dos principais conceitos da Física Moderna. Vamos ver se eles estão certos ou não.

Por enquanto, reservem suas passagens para viajar no tempo, porque novas terias poderão surgir, e nessa brincadeira as viagens estão de volta. Lembram do post que eu falava Acabaram as Viagens no Tempo? Pois bem, elas estão de volta. Até outros cientistas analisarem os dados coletados e darem o veredito final sobre o assunto.

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A radiação mais antiga do universo

A radiação mais antiga do universo, que radiação é essa? Essa radiação é a radiação cósmica de fundo que nada mais é que é uma forma de radiação eletromagnética prevista por George Gamov, Ralph Alpher e Robert Herman em 1948 e descoberta em 1965 por Arno Penzias e Robert Woodrow Wilson, do Bell Telephone Laboratories – Penzias e Wilson receberam o Nobel de Física em 1978 por essa descoberta. Ela tem um espectro térmico de corpo negro com intensidade máxima na faixa de microondas.

A radiação cósmica de fundo é, ao lado do afastamento das galáxias e da abundância de elementos leves, uma das mais fortes evidências observacionais do modelo do Big Bang de criação do Universo.

E a radiação cósmica de fundo encontrá-se no maior experimento de cosmologia em quase uma década, onde pesquisadores trabalhando com o telescópio europeu Planck divulgaram seu primeiro mapa celeste completo da radiação cósmica de fundo, também chamada de a “luz mais antiga” do Universo. E por falar em luz eu já falei sobre Luz.

A parte central da foto é dominada por grandes porções da nossa galáxia, a Via Láctea. A linha horizontal brilhante atravessando a imagem é o eixo principal da galáxia. É nessa região que se formam hoje a maioria das estrelas da Via Láctea, mas como a foto registra apenas luz com comprimentos de onda longos – invisíveis ao olho humano – o que vemos na realidade não são estrelas, e sim o material do qual elas são feitas, poeira e gás.

Mas a foto também mostra, em magenta e amarelo, a radiação cósmica de fundo de micro-ondas. Formada 380 mil anos após o Big Bang, essa radiação de calor só pôde circular pelo espaço quando um resfriamento no Universo pós-Big Bang permitiu a formação de átomos de hidrogênio. Os cientistas dizem que, antes desse estágio, o cosmos era tão quente que matéria e radiação estavam “fundidas” e o Universo seria opaco.

Um dos principais objetivos do projeto é encontrar evidências para a “inflação“, uma do incipiente Universo a velocidades acima da velocidade da luz. Segundo a teoria, se essa “inflação” ocorreu, ela deveria estar registrada na radiação cósmica de fundo e seria passível de detecção.

Nebulosa Rosette

Nebulosa Rosette, um berçário estelar a cerca de 5.000 anos-luz da Terra, na constelação de Monoceros, e grupos de estrelas em vários estágios de desenvolvimento.

A imagem divulgada pela agência espacial norte-americana Nasa, obtida pelo Observatório Espacial Herschel, é formada por dados de radiação infravermelha emitida por poeira cósmica.

As manchas brilhantes contêm estrelas em estágio embrionário, que devem crescer atingindo uma massa dez vezes maior que a do sol. Os pequenos ponto próximo ao centro da imagem são embriões estelares de massa menor. E a nebulosa Rosette propriamente dita e seu grupo próprio de estrelas está localizada à direita na imagem.

Produção em massa

Descoberta uma galáxia a 10 bilhões de anos-luz que produz estrelas 100 vezes mais rápido do que as galáxias mais novas. A pesquisa, publicada no site da revista científica Nature, revelou que quatro regiões da galáxia SMM J2135-0102 eram cem vezes mais brilhantes do que atuais áreas formadoras de estrelas da Via Láctea, como a Nebulosa de Órion, indicando uma maior produção de estrelas. A galáxia produzia aproximadamente 250 sóis por ano.

Astrônomos utilizavam o telescópio Atacama Pathfinder Experiment (APEX), no Chile, para observar um aglomerado de galáxias (cluster) quando perceberam um brilho intenso. A mesma equipe já tinha descoberto, em 2009, uma outra galáxia, MS1358arc, que também formava estrelas em uma velocidade maior do que a esperada há 12,5 bilhões de anos.

Por causa de sua enorme distância e do tempo que a luz levou para alcançar a Terra, a galáxia só pode ser observada como era há 10 bilhões de anos-luz, apenas três bilhões de anos após o Big Bang. Afinal, cada ano luz de distância representa também o tempo que aquela imagem levou para chegar até nós.

Graças a um alinhamento fortuito, o aglomerado amplificava a galáxia recém descoberta, fazendo com que os pesquisadores enxergassem detalhes do que aconteceu há 10 bilhões de anos como se estivessem a apenas algumas centenas deles.

O fenômeno já havia sido previsto pela teoria da relatividade, foi mencionado em 1924 pelo físico Orest Danilovich Khvolson de Universidade de São Petersburgo e posteriormente quantificado por Albert Einstein em 1936. Os aglomerados galácticos agem como eficientes lentes gravitacionais, devido à sua enorme massa e sua localização entre a nossa visão e as galáxias mais distantes, veja a imagem abaixo. Eles curvam a luz e podem produzir efeitos interessantes como distorções ou multiplicação de imagens.

O acaso permitiu que, pela primeira vez, em 2008, o físico Petrus Soriedem observar de regiões tão distantes quanto 15 bilhões de anos-luz no universo. E permitiu que astrônomos medissem diretamente o tamanho e brilho de regiões de nascimento de estrela em uma galáxia distante.

Nós

O título deixa dúvidas, nós. Estou falando de nós? Pronome pessoal do caso reto na terceira pessoa do plural. Ou seria o plural de nó, unidade de medida equivalente a 0.514444444 m/s. Ou estou falando dos nós? Segundo a Wikipédia, técnicas de atamento de cabos.

Nossa língua deixa dúvidas, nesse caso é melhor explicar, estou falando dos nós cotidianos, como os de cordas e sapatos. Nós que escoteiros e marinheiros sabem de montão. E aqui vai uma lista com vários tipos de nós: Anexo:Lista de nós.

Nós que deram origem a Teoria dos Nós, área da topologia de baixa dimensão dedicada ao estudo do posicionamento de curvas simples fechadas no espaço. Matemática, que mais seria? A origem remonta ao final do século XIX e modernamente se insere no campo da Topologia Algébrica.

A Teoria dos Nós estuda as curvas no espaço, fechadas e sem auto-interseções. Duas curvas são consideradas equivalentes se uma pode ser deformada continuamente de tal forma a ficar idêntica à outra. No processo de deformação, não podem ocorrer auto-interseções, “rompimentos” ou colapsos (como um nó tão apertado que desaparece).

Essa teoria levou a uma equipe de físicos britânicos conseguir dar vários nós em feixes de luz, em uma experiência inédita relatada em artigo na revista científica Nature Physics.

Em um feixe, o fluxo de luz no espaço é semelhante ao das águas de um rio“, explicou Mark Dennis, da Universidade de Bristol e principal autor do estudo. “Apesar de correr em uma linha reta, a luz também pode fluir em voltas e redemoinhos, formando linhas no espaço chamadas de vórtices ópticos.

Aqui entra mais na Física que explica as propriedades da luz e seus efeitos. “Ao longo desses vórtices, a intensidade da luz é zero. Toda a luz à nossa volta é cheia dessas linhas negras, apesar de não podermos vê-las“, completou Dennis.

Vórtices ópticos podem ser criados com hologramas que direcionam o fluxo de luz. Neste estudo, a equipe desenhou hologramas usando a teoria dos nós. E com esses hologramas, conseguiram criar nós em vórtices ópticos.

Para os cientistas, a compreensão de como controlar a luz tem importantes implicações para a tecnologia a laser usada em vários campos, da medicina à indústria. “O sofisticado desenho de hologramas necessário para a nossa experiência mostra um avançado controle óptico, o que pode sem dúvida vir a ser usado em futuros aparelhos a laser“, disse Miles Padgett, da Universidade de Glasgow.

Só falta agora dar nó em pingo d´água.

Notícias do dia

Lua

Hoje, quarta-feira 4 de novembro, o blog está repleto de notícias e o carioca poderá apreciar a Lua mais bonita do ano. Ontem ela também estava linda. Devido as chuvas das últimas semanas. A chuva limpou a atmosfera, e varreu literalmente a poeira em suspensão que tanto atrapalha a observação do céu nas cidades – o grau de visibilidade aumentou e a atmosfera está mais transparente, pois a poluição funciona como uma espécie de obstáculo.

E como a Lua ainda está cheia, o brilho é mais intenso. Para melhorar, a Lua está mais próxima da linha do horizonte. A partir desta quinta-feira a atmosfera deve começar a voltar a ficar mais suja. É um fenômeno mais meteorológico do que astronômico.

E falando em astronomia, um conjunto de galáxias situadas a quase 7 bilhões de anos-luz da Terra e consideradas “o esqueleto do Universo” foi descoberto por meio da combinação dos telescópios mais potentes do mundo, situados no Chile e no Japão – o Very Large Telescope (VLT) do Observatório Europeu Austral (ESO) e o Telescópio Subaru do Observatório Astronômico Nacional do Japão (Naoj). Segundo o ESO, esta é “a primeira observação de tão importante estrutura de galáxias no Universo distante, permitindo uma melhor compreensão da rede cósmica e de como se formou“.

Não sobre a Lua, mas sim, sobre o universo. De acordo com o observatório, trata-se de “filamentos com milhões de anos-luz de comprimento e constituem o esqueleto do Universo“.  “As galáxias se reúnem em torno dos filamentos e em suas intersecções se formam imensos acúmulos de galáxias… Os cientistas estão tentando determinar como se aglutinam“.

Materia Escura

As teorias cosmológicas mais aceitas afirmam que a matéria se aglutina, em maior escala, na chamada rede cósmica, na qual as galaxias aparecem em filamentos que se estendem entre vazios, criando uma estrutura gigantesca e dispersa“. Me lembra outro post que falei sobre a matéria escuraFuturo no Escuro.

E já estamos falando de espaço, que tal usar um elevador para chegar ao espaço? Esse é o objetivo do concurso Space Elevator Games que acontece nesta semana no deserto do Mojave e oferece um prêmio de 2 milhões de dólares.

Fundado por um programa da agência espacial para explorar tecnologias ousadas, o concurso é um passo a frente na ideia de construir um elevador espacial, o que só parecia possível em filmes de ficção científica.

A teoria dos elevadores espaciais foi desenvolvida na década de sessenta e posteriormente ficou amplamente conhecida por causa do livro “AS FONTES DO PARAÍSO“, de Arthur C. Clarke, publicado em 1978. Esses elevadores são uma tentativa de chegar ao espaço de forma mais simples e barata do que os foguetes atualmente disponíveis.

E para finalizar, outra teoria continua válida, a de que toda radiação eletromagnética viaja no vácuo à mesma velocidade continua válida, diz NASA – previsão de Albert Einstein. O estudo foi publicado na Nature.

Curvatura do espaço-tempo

Para Albert Einstein, o espaço e o tempo formam um sistema de coordenadas de quatro dimensões. Da mesma maneira que em um gráfico 3D é possível localizar um ponto a partir de três coordenada (x, y e z), os acontecimentos seriam localizados no espaço-tempo – porém com uma coordenada a mais justamente para definir o tempo de acontecimento. A gravidade seria a consequência dessa estrutura.

Há décadas cientistas vêm tentando criar uma nova teoria que supere esta e consiga dar conta das quatro forças fundamentais do universo. A que mais se aproximou foi um modelo da década de 1970 que conseguiu unificar eletromagnetismo, a força nuclear forte e a força nuclear fraca. No entanto, não foi possível colocar a quarta força, a gravidade, nela.

O problema com essa e outras teorias é que testá-las é bastante difícil. No entanto, os instrumentos a bordo do telescópio permitiram que um modelo fosse testado. Ele prevê que os raios gama com muita energia se movam mais devagar que os fótons com baixa energia. Isso iria contra a previsão de Einstein de que toda radiação eletromagnéticaondas de rádio, infravermelho, luz, raios-X e raios gama – viajam no vácuo à mesma velocidade.

Luz

A luz pode nos mostrar a beleza, as transformações e até o que não vemos. Por isso, a luz sempre teve um simbolismo muito grande na história da humanidade. A palavra “luz”, no dicionário possui muitos significados: claridade produzida por fonte luminosa; noções, conhecimentos; dar à luz – parir; vir à luz – tornar-se conhecido. A luz possui um sentido de conhecimento, sabedoria e até mesmo religioso.

Luz, tudo que vemos é luz. Olhamos para tudo o que está a nossa volta usando a luz. Ao observarmos as estrelas, o arco-íris, obras de arte e o pôr-do-sol. Estamos, na verdade, vendo luz; luz que, de alguma forma, deixa os objetos próximos ou afastados, que atingem os nossos olhos. Luz é tudo o que os nossos olhos podem ver.

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Tudo é luz. Tudo o que vemos é produto da natureza da luz e é afetado por ela. A luz é uma forma de energia que viaja em ondas. Os nossos olhos estão sintonizados apenas com as freqüências de ondas que chamamos de luz visível. O que vemos são raios luminosos que incidem na córnea sendo refratados sobre a lente e tem por objetivo projetá-los na retina. Sendo, então, convertidas a intensidade e a cor da luz recebida em impulsos nervosos que são enviados ao cérebro através do nervo ótico e então tem-se a percepção de uma imagem. Criando, assim, a nossa percepção visual.

Tudo que percebemos visualmente é luz. Mudanças na natureza da onda de luz explicam a origem das cores, a forma como a luz viaja e o que acontece com a luz quando ela encontra diferentes tipos de materiais.

Fisicamente, as fontes de luz visível dependem essencialmente do movimento de elétrons. Quando os elétrons eventualmente retornam a seus níveis mais baixos, os átomos emitem radiação que pode estar na região visível do espectro. O melhor exemplo disso é o Sol. Sua superfície emite radiação através de todo o espectro eletromagnético, mas sua radiação mais intensa está na região que definimos como visível.

Como eu disse no início, a luz pode nos mostrar até o que não vemos. O que está fora do no espectro de visão pode ser convertido para cores dentro de uma gama de comprimentos de onda a que o olho humano é sensível, um exemplo disso, são as fotos das Reflexão da Nuvem de Poeira de Orion, da Nebulosa Horsehead e da Nebulosa Helix que mostrei em tópicos anteriores. As fotos são montagens feitas em cima das emissões de gases e ou tipos de ondas que nem sempre estão dentro da região visível do espectro. 

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Onda, partícula (fótons), brilho (amplitude), cor (frequência), e polarização (ângulo de vibração). Tudo isso é luz. A luz é uma gama de comprimentos de onda, uma radiação electromagnética. A luz é mais do percebemos. Mas nem sempre foi assim, na Grécia antiga, atomistas como Epicuro e Lucrécio, achavam que a luz solar e o seu calor eram compostos de partículas minúsculas. Essas partículas se moviam em uma velocidade muito grande para serem vistas.

Essa teoria durou muito tempo, até que no final do século XVII, Christiaan Huygens propôs que a luz atuava como uma onda em vez de uma corrente de partículas. Em 1807, Thomas Young retomou a teoria de Huygens, mostrando que quando a luz passa por uma abertura bem estreita, ela consegue se espalhar e interferir na luz que estiver passando por outra abertura.

A teoria que afirmava que a natureza da luz era puramente uma onda eletromagnética, começou a ser questionada no final do século XIX. Albert Einstein, usando a idéia de Max Planck, em 1905, refletiu sobre o efeito fotoelétrico, no qual a luz ultravioleta atinge uma superfície e faz com que elétrons sejam emitidos da superfície. A explicação de Einstein foi a de que a luz era feita de uma corrente de pacotes de energia chamados fótons. A luz pode se comportar tanto como partícula quanto como onda, ou seja, pacotes de energia é visão uma explicação simplista de algo mais complexo.

luz

Com o avanço do conhecimento ciêntíco, podemos medir a velocidade a luz. Toda radiação eletromagnética, de acordo com a moderna física teórica, se propaga no vácuo numa velocidade constante, igual a 299.792.458 metros por segundo. Uma velocidade incrível, e mais uma vezes a luz nos mostra até onde ela alcança, nos mostrando o quanto o universo é grande. Podemos medir distancias maiores através de anos-luz, uma unidade de comprimento utilizada em astronomia e corresponde à distância percorrida pela luz em um ano, no vácuo.

A luz leva pouco mais de 1 segundo para viajar da Lua até a Terra, leva cerca de 8 minutos para viajar do Sol até a Terra e a estrela mais próxima do Sol, Proxima Centauri, está a 4,22 anos-luz de distância. Nossa Galáxia, a Via Láctea, tem cerca de 100.000 anos-luz de diâmetro. O universo observável tem um raio de cerca de 58.000.000.000 anos-luz. Esse raio expande-se em todas as direções na velocidade de um segundo-luz por segundo.

Tudo que percebemos é luz.