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Física: Teoria da Relatividade Geral foi confirmada para as grandes escalas cósmicas

A imagem acima mostra um mapa parcial da distribuição das galáxias na pesquisa cósmica SDSS (Sloan Digital Sky Survey), atingindo uma distância de até 7 bilhões de anos luz. A quantidade de aglomerados de galáxias que observamos hoje é uma assinatura de como a gravidade atuou ao longo do tempo cósmico e permite a testar se a relatividade geral atua sobre estas escalas. Crédito: M. Blanton, Sloan Digital Sky Survey

A imagem acima mostra um mapa parcial da distribuição das galáxias na pesquisa cósmica SDSS (Sloan Digital Sky Survey), atingindo uma distância de até 7 bilhões de anos luz. A quantidade de aglomerados de galáxias que observamos hoje é uma assinatura de como a gravidade atuou ao longo do tempo cósmico e permite a testar se a relatividade geral atua sobre estas escalas. Crédito: M. Blanton, Sloan Digital Sky Survey

Uma equipe de astrofísicos dos EUA e da Suíça descobriu que a teoria da relatividade geral de Einstein funciona consistentemente nas escalas tão grandes como aquelas que separam as galáxias, em estudo publicado na  revista Nature. Para realizar o estudo, os pesquisadores se basearam em uma amostra de 70.000 galáxias, tendo definido um novo parâmetro de quantificação.

Um grupo de cientistas do Observatório da Universidade de Princeton (E.U.A.) e do Instituto de Física Teórica da Universidade de Zurique (Suíça) testou a teoria da relatividade geral de Einstein e concluiu que a teoria efetivamente funciona em grandes escalas, entre 2 e 50 megaparsecs ≈ 6,5 a 150 milhões de anos-luz (1 parsec = 3,2616 anos luz) em um desvio para o vermelho de z~0,32.

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Física: novas propostas sobre as estruturas do espaço-tempo poderiam proporcionar pistas sobre a teoria da gravidade quântica?

Esta concepção artística mostra a Gravity Probe B orbitando a Terra para medir o espaço-tempo. Um novo estudo propõe que o espaço-tempo poderia ser tanto contínuo como discreto simultaneamente. Crédito: NASA.

Esta concepção artística mostra a Gravity Probe B orbitando a Terra para medir o espaço-tempo. Um novo estudo propõe que o espaço-tempo poderia ser tanto contínuo como discreto simultaneamente. Crédito: NASA.

O espaço-tempo, definido por três dimensões espaciais e uma temporal, é um conceito tão grande e abstrato que os cientistas têm dificuldades não só para defini-lo como também para compreendê-lo. Além disso, diversas teorias nos oferecem visões diferentes e contraditórias sobre a estrutura do espaço-tempo. Enquanto a teoria da relatividade geral descreve o espaço-tempo como um tecido contínuo, as teorias de campo quântico requerem que o espaço-tempo seja constituído de pontos discretos. Unificar estas duas teorias em uma única teoria da gravidade quântica é atualmente um dos maiores problemas não resolvidos da física.

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O observatório de raios-gama FERMI celebra um ano de atividades e confirma a teoria da Relatividade Geral de Einstein

A corrida do fótons: nesta ilustração vemos um fóton de alta energia (roxo) que carreta um milhão de vezes mais energia que o outro fóton (amarelo). Há teorias que sugerem que os fótons de alta-energia sofreriam atrasos em seu longo caminho até a Terra uma vez que estes teriam que interagir mais fortemente  com a estrutura do espaço-tempo. Mesmo assim os dados capturados pelo FERMI em dois fótons de uma explosão de raios-gama negaram esta teoria e os fótons chegaram a nós praticamente juntos. Crédito: NASA/Sonoma State University/Aurore Simonnet

A corrida do fótons: nesta ilustração vemos um fóton de alta energia (roxo) que carrega um milhão de vezes mais energia que o outro fóton (amarelo). Há teorias que sugerem que os fótons de alta-energia sofreriam atrasos em seu longo caminho até a Terra uma vez que estes teriam que interagir mais fortemente com a estrutura do espaço-tempo. Mesmo assim os dados capturados pelo FERMI em dois fótons da explosão de raios-gama GRB 090510 que durou 2,1 segundos negaram esta teoria e os fótons chegaram a nós praticamente juntos (apenas 0,9 segundos de diferença) depois de terem viajado por 7,3 bilhões de anos. Crédito: NASA/Sonoma State University/Aurore Simonnet

O FERMI celebra um ano de recordes!

Durante seu primeiro ano de operações, o Telescópio Espacial de Raios-Gama da NASA FERMI vasculhou o lado extremo do céu com resolução e sensibilidade sem precedentes. O FERMI capturou mais de 1.000 fontes discretas de raios-gama (a forma mais energética da radiação). A mais notável das conquistas do FERMI foi a realização da medição que forneceu evidências experimentais raras acerca da estrutura intrínseca do espaço e do tempo, ou melhor, o espaço-tempo unificado conforme estabelecem as teorias de Einstein.

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VLBA: medições precisas do desvio das ondas de rádio dos quasares ao passar perto do Sol confirmam a teoria da gravidade de Einstein

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Um objeto massivo encurva o espaço-tempo em sua volta. Assim, a luz e a radiação são desviadas... Mas, como medir este fenômeno com precisão?

Sabemos que a luz se curva ao passar próxima de um objeto massivo, mas, como medir isso com precisão?

A Teoria da Relatividade Geral descreve a força da gravidade em termos da geometria do espaço-tempo. Longe de uma fonte de gravidade, como uma estrela tal como o nosso Sol, o espaço é “plano” e os relógios funcionam em sua freqüência normal. Próximos a uma fonte massiva de gravidade, entretanto, os relógios funcionam mais lentamente e o espaço se curva. Medir a curvatura do espaço, no entanto, é uma experiência bastante difícil de se realizar.

Recentemente, os cientistas do NRAO (National Radio Astronomy Observatory) usaram uma gigantesca rede continental de rádio telescópios para realizar uma medição extremamente precisa da curvatura do espaço causada pela gravidade do Sol. Esta pesquisa e a técnica desenvolvida poderão ser consideradas como uma contribuição fundamental para a evolução da física avançada.

“Medir a curvatura do espaço causada pela gravidade é um dos mais sensíveis caminhos para se entender como a Teoria da Relatividade Geral de Einstein se relaciona com a física quântica. A unificação da teoria da gravidade com a teoria quântica é um dos principais objetivos para a física do século XXI e estas medidas astronômicas são uma das chaves para entender o relacionamento entre ambas”, disse Sergei Kopeikin da Universidade de Missouri.

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Qual é a idade do Universo? Como calcular isso?

Esta visão detalhada de todo o céu mostra o jovem Universo a partir de 5 anos de pesquisa via WMAP. A imagem revela flutuações em torno da temperatura média do Universo de 2,725 +/- 0,0002 Kelvin (aparece nas diferenças de cor) que correspondem às sementes que cresceram para se tornarem nas galáxias. O ruído causado pela Via Láctea foi subtraído dessa imagem usando dados de várias freqüências. A imagem mostra um intervalo de temperatura de +/- 200 microKelvin (0,0002 graus K), as regiões vermelhas são as áreas mais quentes no céu e as azuis mais frias. Crédito: NASA / time do WMAP

Esta visão detalhada de todo o céu mostra o jovem Universo a partir de 5 anos de pesquisa via WMAP. A imagem revela flutuações em torno da temperatura média do Universo de 2,725 +/- 0,0002 Kelvin (aparece nas diferenças de cor) que correspondem às sementes que cresceram para se tornarem nas galáxias. O ruído causado pela Via Láctea foi subtraído dessa imagem usando dados de várias freqüências. A imagem mostra um intervalo de temperatura de +/- 200 microKelvin (0,0002 graus K), as regiões vermelhas são as áreas mais quentes no céu e as azuis mais frias. Crédito: NASA / time do WMAP

Há quanto tempo o Big Bang aconteceu? Qual é melhor estimativa da idade do Big Bang? A resposta mais apurada é:

13,73 bilhões de anos ± 120 milhões de anos

Esta foi a mais recente conclusão do time de astrônomos que trabalhou com os últimos dados da sonda WMAP.

É importante destacar que esta estimativa da idade do Big Bang fornecida pelo time do WMAP é totalmente independente de outras 3 estimativas conhecidas da idade do Universo, tais como:

  1. A idade dos elementos químicos
  2. A idade dos aglomerados estelares antigos
  3. A idade das anãs brancas mais antigas

Vejamos a seguir o que estes 3 métodos independentes calcularam…

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CL0024+1654: Hubble mostra como um aglomerado galáctico atua como lente gravitacional

O aglomerado galáctico CL0024 1654 atua aqui como Lente Gravitacional. Crédito: NASA, ESA, H. Lee & H. Ford (Johns Hopkins U.)

O aglomerado galáctico CL0024+1654 atua aqui como Lente Gravitacional. Crédito: NASA, ESA, H. Lee & H. Ford (Johns Hopkins University)

O que são estes estranhos objetos azuis nesta imagem? Vários dos objetos azuis mais brilhantes são imagens de apenas uma única, incomum, galáxia azul em anel. Esta singela galáxia, por uma feliz coincidência cósmica, está alinhada exatamente atrás de um gigantesco aglomerado de galáxias.

Os aglomerados galácticos aqui aparecem em amarelo e junto com a matéria escura existente no aglomerado atuam como uma lente gravitacional, um fenômeno previsto na teoria da Relatividade Geral de Albert Einstein.

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O dia em que o Universo foi paralizado: novo modelo cosmológico para a energia escura

O destino final do Universo depende da exata natureza da energia escura. Dependendo de suas propriedades, Se a densidade de energia escura for constante, a expansão continuará a acelerar para sempre resultando no 'Big Freeze'. Se aumentar, a aceleração da expansão pode ser tão rápida que as galáxias, estrelas, planetas e mesmo os átomos sejam completamente desintegrados, o chamado 'Big Rip'. Finalmente, se a densidade de energia escura diminuir com o tempo, o universo pode colapsar, o chamado 'Big Crunch'. Crédito: NASA/CXC/M. Weiss / Portal do Astrônomo

O destino final do Universo depende da exata natureza da energia escura. Dependendo de suas propriedades, Se a densidade de energia escura for constante, a expansão continuará a acelerar para sempre resultando no 'Big Freeze'. Se aumentar, a aceleração da expansão pode ser tão rápida que as galáxias, estrelas, planetas e mesmo os átomos sejam completamente desintegrados, o chamado 'Big Rip'. Finalmente, se a densidade de energia escura diminuir com o tempo, o universo pode colapsar, o chamado 'Big Crunch'. Crédito: NASA/CXC/M. Weiss / Portal do Astrônomo

Imagine um momento em que o Universo inteiro esteve paralisado. De acordo como o novo modelo para a energia escura, isso é essencialmente o que aconteceu há cerca de 11,5 bilhões de anos, quando o Universo tinha ¼ do tamanho atual.


O novo modelo publicado em 06 de maio de 2009 no jornal Physical Review D, foi desenvolvido pelo pesquisador associado Sourish Dutta e o professor de física Robert Scherrer na Universidade de Vanderbilt, os quais trabalharam junto com o Professor de física Stephen Hsu e o estudante David Reeb da Universidade do Oregon.

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