Eta Carinae

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Eta Carinae é um sistema estelar localizado na constelação Carina (Quilha). É um sistema binário, ou seja, constituído por duas estrelas, uma das quais é uma estrela azul com luminosidade variável. Estas estrelas são hipergigantes, neste caso, com uma massa 120 vezes superior à do Sol e cerca de 5 milhões de vezes mais luminosa que este. Este tipo de estrelas caracteriza-se por ter longas e lentas variações de luminosidade, pontuadas por gigantescas e ocasionais explosões que provocam uma substancial perca da sua massa. São estas explosões que causam a nébula bipolar que é possível observar na imagem (do Hubble). Estas estrelas são as mais energéticas que se conhecem e são extremamente raras.

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Curiosidades:

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A Eta Carinae foi pela primeira vez catalogada por Edmond Halley em 1677.

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A Eta Carinae chamou a atenção dos cientistas em 1843 quando a explosão (responsável por grande parte da nébula que se observa) atingiu a Terra. Esta explosão produziu quase tanta luz como uma supernova. É por isso considerada uma supernova impostora.

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Mais aqui

Portal para o Universo

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Abriu-se uma nova porta para o Universo. Para estudiosos, amantes ou curiosos aqui fica o link para o "portaltotheuniverse".

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Imagem, de Jocelyn Sérot, Daqui

Pó de Estrelas - IC1848

Esta é uma magnífica nuvem de gás molecular situada num dos braços da Via-Láctea.

Crédito: Ken Crawford

Fonte: aqui

Energia Negra e o Princípio de Copérnico

O Universo está a expandir. Isto parece ser um facto confirmado por observações realizadas por Edwin Hubble. Mais tarde o próprio Einstein percebeu que sua relatividade geral já previa teoricamente esta possibilidade, apesar de na altura não se ter apercebido imediatamente disso, tendo mesmo referido este situação como o maior erro da sua vida. No entanto, o Universo não parecia ter energia-matéria que permitisse esta expansão. Em 1970 Alan Guth propôs a existência de um campo de energia negativa que se oporia à gravidade permitindo que o Universo expandisse. O termo "energia negra" foi proposto por Michael Turner em 1998 e actualmente os cientistas pensam que esta energia é responsável por 74% do total de massa-energia do Universo.

Outro ideia paradigmática em física é o Principio de Copérnico que basicamente diz que nós não ocupamos uma posição previligiada no Universo. Isto é, se tivéssemos em qualquer outro local este pareceria-nos, a grande escala (à escala dos aglomerados de galáxias, ver video aqui), muito semelhante ao que observamos da Terra. O que equivale a dizer que o Universo é isótropo.

Uma ideia arrojada de um grupo de cientistas da Universidade de Oxford põe em causa estas duas ideias. Estes propõem que nós ocupamos uma posição especial no Universo. A ideia é que estamos num grande espaço vazio onde a densidade de matéria-energia é extremamente baixa. Esta ideia colide frontalmente com o Princípio de Copérnico e pode implicar que a energia negra seja apenas uma ilusão.

Filosoficamente esta ideia tem implicações brutais. Se estamos de facto num local muito especial do Universo, um vazio, somos obrigatóriamente levados a pensar como será o resto?

Artigo:

Timothy Clifton, Pedro G. Ferreira, and Kate Land. Living in a Void: Testing the Copernican Principle with Distant Supernovae. Phys. Rev. Lett., 101, 131302 (2008) DOI: 10.1103/PhysRevLett.101.131302

Imagem daqui

Um Monstro Cósmico

Este "monstro cósmico" tem cerca de 300 anos-luz de diâmetro e expele um "vento" constante de partículas pesadas que pode atingir 7 milhões de quilómetros/hora. É uma complexa nebulosa denominada N44 situada no aglomerado estelar NGC1929. Ter-se-á formado aquando da explosão de diversas supernovas localizadas no centro do aglomerado.

Daqui

Em que local do Universo se situa esta cratera?

Clicar aqui para saber

Sobre o Universo (continuação) - O Big Bang e o Universo Infinito

No post anterior Sobre o Universo falei sobre o facto de o Universo poder ser infinito. O leitor João perguntou "O facto de se pressupor uma origem (Big Bang) e o facto de estar em expansão não conduz imediatamente à conclusão de finitude?"

É uma pergunta pertinente e que tem toda a lógica. Se o Universo começou no Big Bang isso não implica necessariamente que este seja finito? Vou atrever-me a responder à pergunta.

A teoria do Big Bang baseia-se entre outras coisas nas observações de Hubble que mostraram que as Galáxias se estão a afastar. Na realidade elas não se mexem. É o espaço entre elas que expande. A analogia clássica é a da superfície de um balão. Se marcarmos pontinhos na superficie de um balão vazio e depois o enchermos, os pontinhos vão afastar-se. Eles não se afastam por se estarem a mover, mas sim porque a superfície do balão está e expandir.

Quando dizemos que no momento do Big Bang todo o Universo estava concentrado num ponto podemos estar a cometer um erro. O que a teoria do Big Bang diz é: o Universo observável estava concentrado num ponto com densidade e temperaturas extremas. Esta distinção é muito importante e crucial. Vou tentar explorar esta questão com a ajuda de uma imagem.

A figura em baixo mostra dois momentos do Universo. O lado esquerdo representa o Universo quando este tinha 1 Giga-ano (1 milhar de milhões de anos) de idade após o Big Bang , e do lado direito está o nosso Universo perto da actualidade, ou seja, com cerca de 13 Giga-anos.

As caixas têm ambas cerca de 78 mil milhões de anos luz (78 Giga-anos/luz) de largura. A bola verde do lado direito representa o nosso Universo observável. Do lado esquerdo está representado o Universo quando este tinha 1 Giga-ano luz. É possível observar que a bola verde era muito mais pequena, o nosso Universo observável era muito mais pequeno. Se recuássemos até ao momento do Big Bang o nosso Universo observável seria apenas um ponto e nesse momento a caixa estaria cheia de ponto e seria completamente preta. O nosso Universo observável seria um ponto de densidade infinita, mas na verdade todo o Universo poderia estar cheio de pontos de densidade infinita.

Note-se que as caixas são apenas uma parte infinitesimal do Universo. As paredes não existem. A caixa é infinita para todos lados. Os pontos pretos são representações de Galáxias. Umas dentro do nosso Universo observável, outras fora.

Resumindo, se partirmos do principio de que o Universo é infinito, no momento do Big Bang o Universo observável estaria concentrado num ponto de densidade extrema, mas o Universo poderia continuar a ser infinito e teria densidade extrema em toda a parte, em toda a infinitude.

Fonte: UCLA Division of Astronomy and Astrophysics. Texto adaptado de Prof. Edward L. Wright que se encontra aqui.

Imagem de topo: Rampant Mac

Sobre o Universo

O Universo é grande! É mesmo muito muito grande! Muito maior do que conseguimos imaginar. Podemos especular e dizer que ele é infinito, o que não faz sentido para as nossas cabeças. O que é uma coisa infinita? Também podemos chutar para canto e dizer que é finito mas ilimitado, um pouco como a superfície da Terra. É finita porque andando no mesmo sentido podemos voltar ao mesmo sitio, mas é ilimitada porque nunca chegaremos a uma gigantesca parede intransponível ou cairemos num buraco até ao centro da Terra. Se o espaço-tempo for curvo o Universo pode ser semelhante a uma superfície esférica mas a 4 dimensões. Na prática um espaço destes torna possível que se nos deslocarmos numa direcção possamos voltar ao mesmo sítio, um pouco como aqueles jogos de computador em que se formos em direcção ao limite esquerdo do ecrã, aparecemos e imediato no limite direito, mas no nosso caso o ecrã seria o nosso espaço tridimensional.

E se o Universo for finito e limitado? Isto faz ainda menos sentido. Estamos habituados a que sempre que uma coisa acabe tenha qualquer coisa do outro lado. E se o Universo tiver uma parede? Esta é a hipótese menos plausível. Qualquer das formas ser infinito ou finito e ilimitado não me conforta muito mais.

Estas são algumas das questões que me provocam extremo fascínio. Provavelmente nunca irei saber as respostas. No entanto é importante referir que as hipóteses levantadas são baseadas em teorias com bastante sucesso, como é o caso da relatividade geral de Einstein. E melhor, é até possível que num curto espaço de tempo observações do cosmos possam obrigar-nos a escolher uma destas hipóteses.

É preciso saber com precisão qual a densidade do Universo e qual a sua estrutura até às escalas mais pequenas. E depois cada vez que se faz uma pergunta surgem logo mais duas ou três. Para calcular a densidade do Universo temos de saber quanta massa existe. Ora, até agora a matéria comum apenas consegue explicar 5% da massa do Universo. Mas existem efeitos gravitacionais que apontam no sentido de haver outras coisas no nosso Universo que não fazemos ainda a mínima ideia do que sejam, entre as minhas preferidas estão a Matéria Negra e a Energia Negra, que já aqui abordei e a que irei voltar em "posts" futuros.

Algumas das respostas de fundo acerca do nosso Universo parecem estar no Horizonte, mas ainda temos de esclarecer algumas coisas primeiro, mas é assim que a ciência funciona. Já sabemos muito mais do que há uns poucos anos atrás. Sabemos que a Terra é redonda, sabemos que vivemos num sistema solar entre muitos, localizado numa galáxia entre muitas e que o espaço lá fora é enorme. E se existir um Multiverso no qual o nosso seria apenas mais um entre uma imensidão deles? Não me admirava nada!

Top Ten do Hubble

A National Geographic seleccionou um "top ten" de imagens do Telescópio Hubble (Ver Aqui). A maioria das imagens foram captadas pelo telescópio enquanto outras são foram concebidas por artistas utilizando os dados obtidos através do telescópio.

Crédito da Imagem: NASA, ESA, HEIC, and the Hubble Heritage Team (STSci/AURA)

O que aconteceu antes do Big Bang?

Novas descobertas no âmbito da teoria da Gravidade Quântica em Loop apontam no sentido de o nosso Universo ter surgido de um outro Universo em colapso.

A Gravidade Quântica em Loop é uma teoria que tenta conciliar a Relatividade Geral de Einstein com as equações da Mecânica Quântica, que não existiam na altura em que Einstein desenvolveu a sua teoria. As duas teorias mostraram até hoje ser incompatíveis. A Relatividade funciona para o muito grande, como a escalas planetárias, mas falha nas escalas subatómicas, onde a incerteza quântica prevalece.

Como se sabia a origem do Big Bang é um estado matemático absurdo, e sem sentido quando descrito pela Relatividade Geral - uma “singularidade” de volume zero e que no entanto contém densidade infinita e energia infinita.

Ao utilizarem as novas equações da Gravidade Quântica em Loop os cientistas aperceberam-se que quando recuavam no tempo as equações os levavam a um início deste Universo com um volume mínimo diferente de zero e uma energia máxima que não é infinita. E mais, a teoria revelou a existência de um Universo em contracção antes do Big Bang (que estes cientistas rebaptizaram por Big Bounce – Grande Salto), no qual o espaço-tempo apresentava uma geometria semelhante ao nosso Universo actual.

Não me vou alongar mais, mas esta notícia pareceu-me extremamente interessante. Não são ideias totalmente novas e há muito tempo que a ideia do Big Bang parece ter como destino certo colapsar. Parece ser de facto uma consequência emergente da necessidade de conciliar a Mecânica Quântica e a Relatividade Geral. Vamos ficar atentos aos novos desenvolvimentos. Viveremos de facto num Multiverso? Será que já ocorreram ciclos de Big Bang – Big Crunch, de expansão e contracção?

Imagem daqui.

Notícia aqui

Imagens da Estrutura do Universo

Figura 1: Esta imagem é uma simulação computacional da estrutura do Universo a grande-escala. Foi criada por um grupo de cientistas conhecido como "The Virgo Consortium". A janela mede cerca de 300 milhões de anos-luz. Os grandes pontos brilhantes são aglumerados de galáxias, enquanto os pontos mais pequenos representam galáxias individuais e grupos de galáxias.

Credito da imagem: The Virgo Consortium
Tirei a imagem daqui

Figura 2: Crédito: Greg L. Bryan and Michael L. Norman, Grand Challenge Cosmology Consortium. Tirei daqui

Figura 3: Do artigo "The large-scale structure of the Universe"
Volker Springel, Carlos S. Frenk and Simon D. M. White
Nature 440, 1137-1144 (27 April 2006)

Mais um pouco de Universo

As perguntas suscitadas num dos posts anteriores levaram-me a pensar em escrever mais umas coisas acerca do Universo. Os físicos têm sido confrontados desde há muito tempo com a questão da criação e expansão do Universo. É “quase” consensualmente aceite que o Universo teve um principio no qual o espaço e o tempo foram criados a partir do nada, ou se quisermos, a partir de um ponto infinitamente pequeno e com densidade infinita (Ambos não fazem sentido nas nossas cabeças). O problema é que também não fazem sentido nas equações físicas. O edifício colapsa. Segundo diversos autores (a maioria) também o próprio tempo foi criado no Big Bang e por isso, chuta-se para canto, afirmando que desta forma não faz sequer sentido pensar no que havia “antes”. O antes simplesmente não existia, a expressão tempo não tem significado. Outra questão que é normalmente mal interpretada é a de o Big Bang ser visto como uma explosão. Numa explosão há qualquer coisa que se fragmenta e se espalha dentro de um meio, normalmente é matéria que se dispersa no espaço ou no ar. Ora após o Big Bang o que se expandiu e continua a expandir é o próprio espaço, a matéria fica imóvel! Pensemos da seguinte forma: imaginemos duas pessoas paradas no espaço a uma distância de por exemplo 2 metros. Se de facto se tratasse de uma explosão convencional as pessoas afastavam-se do centro da explosão com uma determinada “velocidade”. Caso a explosão fosse exactamente no meio das duas estas afastavam-se em sentidos opostos (confesso que só agora me apercebi que é um pouco macabro dar este exemplo com pessoas, mas imaginemos que nada lhes acontece e que permanecem de boa a saúde e com todos os membros). Mas se por outro lado fosse o espaço que se estivesse a expandir, como é o caso do Universo, as duas pessoas não se mexem, mantêm-se imóveis, mas entanto afastam-se. Na realidade é o espaço entre elas que aumenta, é criado espaço novo entre elas. É exactamente isto que acontece com o Universo. E nenhuma lei física é violada. O Principio da Conservação da Massa não é violado. A física não permite que se crie matéria do nada (se bem que com a mecânica quântica possa ser discutível e de facto pode ser criadada matéria do nada, mas por apenas fracções de segundo, 10^− 43s e ao nível da escalas da dimensão de Plank, ~10^− 35m, chamam-se flutuações quânticas), mas o espaço pode e é criado. Outra analogia é pensarmos num balão a encher. Quando estiver vazio marquemos dois pontos sobre a sua superfície com um marcador. Quando o enchemos e à medida que a área da superfície elástica do balão aumenta os pontos vão-se afastando. Mas de facto eles não se mexem, mantêm-se exactamente no sítio onde os pintámos, é a superfície entre eles é que vai aumentando, vai esticando, cria-se espaço bidimensional entre os pontos. Com o Universo passa-se a mesma coisa, o espaço tridimensonal estica-se e a matéria fica mais diluída. (Na realidade o espaço tridimensional estica ao longo de um espaço quadrimensional, a 4D é o tempo; é imperativo haver um tempo ao longo do qual as outras três dimensões possam esticar-se. É-nos impossivel visualizar isto de forma intuitiva e sem ferramentas matemáticas, mas isto fica para o outro post..) Desta forma não faz sentido pensar num Universo a expandir dentro de uma espaço, o espaço só existe dentro do Universo. Fora dele estamos por enquanto no domínio da metafísica. Não me quero alongar mais com medo que isto se torne uma grande seca. Em breve voltarei a este assunto, mas tentarei reparti-lo por vários posts. É um assunto absolutamente fascinante.

Será o Multiverso Infinito?

Acabei de tomar banho. Daqueles banhos em que ficamos debaixo do duche, fechamos os olhos e começamos a viajar. Teria sido normal, e não estaria aqui a escrever este post se essa viagem tivesse sido até uma qualquer ilha paradisíaca no meio do Oceano Pacífico. Mas não! Não foi! Viajei até aos limites do Universo, e claro perdi-me por lá. Quando lá estamos, sem sabermos bem onde, várias questões nos surgem: Será o Universo infinito? Será finito mas ilimitado (tipo a superfície da Terra, em que por mais que andemos nunca lhe encontramos um fim)? Confesso que qualquer uma das repostas me deixa estupidamente perturbado. Passo a dissecar. Se pararmos por uns instantes, fecharmos os olhos (aconselho vivamente a faze-lo debaixo do duche, e sozinhos de preferência) e pensarmos: Ok! O Universo é obviamente infinito. Esta afirmação traz rapidamente um outro problema. O que é o infinito? Fechemos outra vez os olhos, deixemos a água bater-nos na testa, e tentemos imaginar um universo infinito (ou outra coisa qualquer infinita). Não dá! Não faz sentido! É claro que podemos comer e calar, assumir que ele é infinito e pronto. Se os cientistas o dizem, não vale a pena pensar mais nisso. Mas creio que não é essa a posição do leitor, caso contrario não estaria provavelmente a ler este post. Então voltemos às nossas questões. Escolheremos a outra perspectiva. O Universo é finito mas ilimitado. Pensemos… Que chatice, também não faz sentido! Ok! Até podemos assumir que o Universo é como a Terra, mas com curvatura negativa, isto é, em vez de estarmos na superfície da esfera da parte de fora, estamos na superfície de uma esfera, mas da parte de dentro. Por mais que andemos, vamos sempre parar ao mesmo sítio e não encontramos fronteiras. (Confesso que a superfície da Terra ser uma esfera também me causa alguma comichão, é que os gajos do outro lado do planeta estão a tomar banho de cabeça para baixo). Mas voltemos ao fim do Universo. Onde íamos? Ah! Sim! Já me lembro! Estávamos a queimar neurónios no Universo finito mas ilimitado. Ora! Pensemos outra vez... Isto também não faz sentido. Se estamos lá dentro tem de haver qualquer coisa lá fora. Alguns cientistas pensam que pode não ser bem assim, que poderia pura e simplesmente ser finito e ilimitado e não haver nada lá fora, nem sequer faz sentido pensar em lá fora. (ponto final) Mas há questões apêndice, como por exemplo: Para onde vai a matéria que entra num buraco negro? Outros cientistas, na tentativa de explicar este e outros fenómenos propuseram a existência de um Multiverso, no qual o nosso Universo é apenas um dos muitos Universos que para aí andam. Ora, daqui a cem anos saberemos muito mais e iremos ter a certeza de que de facto estamos num HiperMegaMultiUniverso, no qual o nosso MegaMultiUniverso é apenas um dos muitos MegaMultiUniversos que constituem o HiperMegaMultiUniverso. Claro, isto faz muito mais sentido!