quarta-feira, julho 16, 2008

Expansão cósmica




Uma das maneiras de calcular quantos anos o Universo tem é verificar seu ritmo de expansão. Segundo a teoria do Big Bang, a grande explosão que gerou toda a matéria e energia que existe, empurra, até hoje, tudo o que existe no Cosmo. Assim, as galáxias estão permanentemente se afastando umas das outras. Isso é o que se chama expansão cósmica.

O primeiro a detectar essa corrida em direção ao infinito foi o americano Edwin Hubble (1889-1953). Ao estudar as galáxias, em 1927, ele percebeu que, na escala cósmica, tudo se afasta de nós. Dois anos mais tarde, Hubble verificou um fato espantoso: quanto maior a distância da galáxia, maior é a sua velocidade de afastamento.

É fácil entender: imagine que uma galáxia está a 1 milhão de anos-luz da Via Láctea, a galáxia onde fica a Terra, e a velocidade com que ela se afasta é de 15 quilômetros por segundo. Então, uma outra galáxia que esteja a 2 milhões de anos-luz se afastará a exatos 30 quilômetros por segundo. E assim por diante. A proporção entre a distância e a velocidade das galáxias é chamada taxa de expansão, e recebeu o nome de constante de Hubble.

A velocidade de 15 quilômetros por segundo foi exatamente a que Hubble mediu, em sua época. E só com isso já deu para calcular a idade do Cosmo. Basta voltar ao exemplo da galáxia a 1 milhão de anos-luz da Via Láctea. A idade do Universo é justamente o tempo que ela levou para ficar tão longe da Via Láctea já que, no momento do Big Bang, elas estavam juntas.

É só fazer a conta: a uma velocidade de 15 quilômetros por segundo, elas levaram dois bilhões de anos para se distanciar 1 milhão de anos-luz (a idade é a distância dividida pela velocidade; não esquecer que 1 ano-luz vale 9,5 trilhões de quilômetros). O resultado dessa conta seria a idade do Universo: 2 bilhões de anos. Aí aparece a grande contradição: como o Universo poderia ser mais novo do que a própria Terra, que já se sabia ter 4,5 bilhões de anos




Sgundo a equipe, liderada pelo americano Michael Pierce, do Observatório Kitt Peak, trabalhou com um telescópio de solo, o potente CFHT, no Havaí, Hubble foi prejudicado pelas medidas de velocidade, muito imprecisas. Acontece que nem sempre as galáxias seguem o ritmo de expansão do Cosmo: duas galáxias podem ser atraídas entre si, por sua própria força gravitacional, e criar um movimento independente, que interfere com o cálculo da idade do Universo.

Desde a época de Hubble, a taxa de afastamento das galáxias foi corrigida diversas vezes e acabou caindo. A idade do Universo foi recalculada para cerca de 15 bilhões de anos, valor coerente com a idade das estrelas mais velhas conhecidas.

É possível que a imprecisão das medidas, 65 anos depois de Hubble, ainda estejam atrapalhando os novos cálculos. Admite-se uma incerteza de mais de 20% na distância do aglomerado de Virgem. Com isso, em vez dos 8 bilhões de anos que eles calcularam, a idade do Universo subiria para cerca de 10 bilhões de anos. É um valor menos contraditório com a idade das mais velhas estrelas. Esta idade também pode conter incertezas as estrelas podem ter bem menos do que 13 bilhões de anos.

A dificuldade dos astrofísicos é separar os dois tipos de velocidade a que é causada pelo Big Bang e pelo movimento independente. A única saída é medir a velocidade de grupos de galáxias muitíssimo distantes de nós, em que a atração gravitacional seja tão mínima que possa ser desprezada.

2 comentários:

Bogdan disse...

Sobre expansão cosmológica, sempre se propõem a existência de 02 forças, uma gravitacional e outra anti-gravitacional.
Poderia ser apenas 01 força que partiria do ponto zero e se expandiria e o vácuo do espaço é considerada uma forma de energia de ponto zero.

Vácuo, sem deturpação do sentido físico que o é, trata-se de um campo espacial sem matéria alguma e, portanto sem temperatura gradual, ou seja, sua temperatura seria zero absoluto.
Em temperatura zero a radiação de calor é zero e assim a energia do vácuo não apresentaria nenhum resultado de grandeza, ou seja, seria esta energia apenas um potencial inerte disponível para trabalho aguardando um estimulo.
Uma energia só se manifesta se houver uma diferença de pressão entre dois ambientes, e, portanto no vácuo isto seria impossível já que ele seria um campo único.
Isto talvez de a razão a Einstein quando da sua primeira colocação da sua teoria da relatividade, neste ponto ele estaria certo, o Cosmo como pano de sustentação do Universo é um campo estacionário inerte.


CONSTANTE COSMOLÓGICA.
Adicionemos agora a este Cosmo/vácuo espacial um planeta Terra, este com certeza ira irradiar calor ao seu redor e assim o campo energético do vácuo iria vibrar e se manifestar.
Mas neste ponto o Universo continuaria estático, pois as diferenças de pressões iram ser iguais em todos os lados.
Adicione agora um satélite chamado Lua, este iria irradiar calor no vácuo criando uma nova onda vibratória, que ao se encontrar com a onda gerada pela Terra iria criar uma pressão entre os dois maior que a pressão que estivesse atrás dos mesmos afastando um do outro.
Seria esta a constante cosmológica?

SISTEMA GRAVITACIONAL.
Adicione agora o Sol e todos os outros astros do Universo, emitindo radiações de calor em todo o espaço, hora quando próximos de um astro a pressão seria maior, hora quando afasta dele mais fraca, mas como ficou mais perto de outro sua oposta fica mais forte empurrando-o de volta ao astro anterior, e quando próximo a este novamente seria afastado.
A este sistema poderíamos dar o nome de “sistema gravitacional”?
Ou ainda quem sabe, não seria este o sistema proposto por Einstein, só que a deformação do espaço é promovida pela temperatura dos corpos e não pelo volume ou massa?

Em resumo, as leis da termodinâmica poderiam ser aplicadas ao “VÁCUO COSMOLÓGICO”?

Princípio primeiro: conservando a energia
De acordo com o princípio da Conservação da Energia, a energia não pode ser criada nem destruída, mas somente transformada de uma espécie em outra. O primeiro princípio da termodinâmica estabelece uma equivalência entre o trabalho e o calor trocados entre um sistema e seu meio exterior no que se refira à variação da energia interna do sistema.
Para a aplicação do primeiro princípio de termodinâmica devem-se respeitar as seguintes convenções:
 Q > 0: calor é recebido pelo sistema oriundo de sua vizinhança.
 Q < 0: calor cedido pelo sistema à vizinhança.
 W > 0: volume do sistema aumenta; o sistema realiza trabalho sobre a vizinhança (cujo volume diminui).
 W < 0: volume do sistema diminui; o sistema recebe energia na forma de trabalho oriunda de sua vizinhança (cujo volume aumenta).
 > 0: a energia interna do sistema aumenta.
 < 0: a energia interna do sistema diminui.

A transformação termodinâmica a ser aplicada no sistema VÁCUO COSMOLÓGICO seria a cíclica ou ciclo de um sistema onde o conjunto de transformações sofridas tenha seu estado final e inicial iguais.
Quando o ciclo completo é percorrido no sentido horário, o sistema recebe calor e realiza trabalho, que neste caso seria a dilatação espacial (o trabalho W e o calor Q totais são ambos positivos); no sentido anti-horário o sistema cede calor e recebe trabalho (o trabalho W e o calor Q totais são ambos negativos),ou seja, astros próximos aumentam o calor do vácuo e promove a dilatação do espaço, ao se distanciarem diminuem o calor entre eles e promovem a contração espacial.

Bogdan disse...

Do ponto de equivalência:
Quanto às equivalências, usarei uma regra primária de Newton escrito nas duas primeiras regras para o estudo do Livro 3 de Principia, de 1726:
“Não devemos admitir mais causas para os fenômenos naturais do que aquelas verdadeiras e suficientes para explicá-los. Portanto aos mesmos fenômenos naturais devemos, na medida do possível, atribuir as mesmas causas.”

Crosta terrestre:
A principal causa da movimentação das placas tectônicas são as diferenças de pressão causadas pelas diferenças de temperatura.
Correntes oceânicas:
Apesar da rotação da Terra e dos ventos influenciarem nas correntes marítimas, o fator principal desta movimentação é a diferença de pressão, promovida pela diferença de temperatura das águas.
Correntes atmosféricas:
Estas também possuem sua movimentação ocasionada pelas diferenças de temperatura.
Correntes cosmológicas:
Seria absurdo deduzir que as correntes cósmicas também tivessem influencia da diferença de temperaturas radiadas pelos astros que a compõem?

No aguardo de um comentário.

Bogdan.