BIG BANG em Debate (3)

Fred Hoyle e seu Universo Estacionário

Ulisses Olá Jacob. Não entendo porque enfatizou que não há evidências da existência de matéria escura — se eu citei um exemplo que está sendo considerado pela comunidade científica internacional como a prova definitiva da existência de matéria escura  (embora sempre haja os relutantes).

Trata-se de um enorme ‘aglomerado de galáxias‘ sendo atravessado por outro… – onde métodos de determinação de massa via raios X, e lentes gravitacionais (desvios da luz  pela curvatura do espaço-tempo, devido à presença de matéria) mostram que o centro de massa do sistema resultante não está onde a matéria é visível. [ver Big Bang em debate (2) anexo]

Não há evidências da existência de ‘energia escura’… – que tem efeito antigravitacional. ‘Matéria escura’ (pela “nucleossíntese primordial”) não seria feita de matéria prevista pelo “modelo padrão” da física de partículas.

Sabemos que, em ultralarga escala a geometria do universo é plana… Não apenas, pelas observações das anisotropias da CMB (sendo que… estas inomogeneidades não são incompatíveis ao modelo padrão do Big Bang).

Pela relatividade geral (que, em princípio é compatível com qualquer modelo cosmológico alternativo ao Big Bang), deve-se então, ter uma densidade de matéria igual ao único valor permitido para geometria plana. Contudo, observações astronômicas (grandes surveys de galáxias) mostram que a densidade de energia devido a toda matéria visível dentro de um raio comparável ao do universo observável — não chega a ser 3% dessa densidade crítica.

Curvas de rotação de galáxias…ou até comparações entre a massa medida de aglomerados galáticos, e a detetada por lentes gravitacionais…demonstram que uma ‘matéria escura pode ter uma contribuição até 10 vezes maior – o que ainda não é o bastante para fechar a geometria do universo… faltando 70%.

Especula-se que essa diferença seja o que está causando a ‘aceleração cósmica’…pois, se imaginava que a gravidade (para matéria clássica) fosse sempre atrativa, causando uma desaceleração. Mesmo Hoyle precisaria explicar isso, que não é uma previsão natural da sua teoria (a aceleração conflita intimamente com a relatividade).

Se matéria está sendo criada… Onde está sendo?… O princípio da incerteza aplicado a campos implica que pode haver criação de matéria no universo, mas a matéria surge e desaparece dentro de um intervalo de tempo compatível com desigualdades estritas. A componente matéria associada teria o efeito de acelerar o universo – mas…os cálculos desse efeito são discrepantes em até 120 ordens de grandeza com o observado. (E isso,       é um problema em aberto…)

Um universo eterno, ainda assim se expande…Acontece que há maneiras de evitar singularidades primordiais. Matéria e energia escura ainda são um problema para modelos alternativos ao Big Bang padrão… – Homogeneidade e isotropia não são hipóteses necessárias a priori, para sermos capazes de conceber o comportamento             da luz em regiões distantes.

Existe uma classe virtualmente infinita de geometrias e topologias de espaço-tempo compatíveis com a relatividade geral. Poderíamos a princípio apontar um telescópio     para o céu, e discriminar diferentes modelos de universo…que não são homogêneos,         ou isotrópicos a priori.

Jacob Amigo Ulisses: Observar um fenômeno (ou o que se supõe que seja o resultado desse fenômeno), sob um princípio ainda não corroborado é hipótese de absurdo. Nesse caso, extrapolando o raciocínio – mas, para que você compreenda porque ainda existem   os “relutantes”, imagine que em vez de chamarem de “missing mass” ou Matéria Escura, chamassem de Efeito do Duende Verde.

Duende_Verde_por_Glen_Orbik

Nesse “modelo” absurdo, haveria um “Duende Verde” causando distorções espaço-temporais observáveis… embora o Duende em si não fosse observado. Ver esses ‘efeitos’ do Duende Verde não quer dizer que o Duende exista. Compreende a relutância?

O ‘problema da Massa Faltante‘ é bem antigo — e,         é detectado mesmo dentro do “Sistema Solar”… onde a quantidade de movimento aponta para uma massa enorme ‘desaparecida’…O raciocínio da matéria escura, nesse caso não pode ser usado pois teríamos de possuir evidências de matéria escura dentro do nosso campo observacional direto.

Como isso não acontece, especula-se que hajam outros                               corpos em órbita do Sol… – ainda a serem descobertos.

As anisotropias da CMB são “explicadas” pela presença de matéria e energia escuras, o que as traz novamente para o entorno do nosso planeta. – De novo, deveríamos ter de observar alguma coisa dessa matéria, ou da energia dentro de nosso campo visual; o que de maneira nenhuma acontece.

Quando você fala em “ fechar a geometria do Universo…”, você já está considerando que ele tenha ‘nascido’ um dia, ‘independente’ do modelo cosmológico. Ora, se o Universo nasceu, não estamos falando de… “Universo eterno” – então… certamente, irá precisar de Matéria e Energia Escuras para fechar as contas… – Quanto à energia necessária para acelerar a expansão cósmica – sim, ela deve ser de uma ordem de grandeza inimaginável.

Acontece que Hoyle, em 1993, previu que essa expansão era acelerada, como já disse antes. Nesse ínterim… Hoyle adiantou que as estrelas que “ejetam” matéria… é que acabariam se tornando responsáveis por essa aceleração. Somente em 1998…foi confirmado o acerto da primeira parte da previsão de Hoyle… – Por que ele estaria errado na segunda parte?…

Você aceita com facilidade o Universo deixar de ser considerado Isotrópico e Homogêneo, mas eu – não por uma questão simples: eu estou “sistematizado”. Aprendi que o Universo era isotrópico e homogêneo, e esse princípio é que permitiu se elaborar a Teoria Big Bang, a partir da medição do redshift das galáxias mais distantes.

Quando essa mesma explicação…agora precisa de entender que o Universo não é mais isotrópico nem homogêneo… – essa afirmativa me soa dolorosa aos ouvidos.

Se deixar de ser assim… – quem poderia garantir que o ‘redshift’ observado de uma galáxia distante é realmente aquele?…Como você certamente sabe, a luz sofre um desvio ao mudar de meio. Deixando o Universo de ser isotrópico e homogêneo, como podemos garantir que a luz que nos chega, já não mudou de meio no caminho? Como poderíamos inferir o índice de refração do meio em questão? Ou pior…como poderíamos ter certeza de que a luz vinda de uma galáxia atravessa uma nuvem de hidrogênio ionizado se não sabemos o modo pelo qual ela passa por essa nuvem?

Não…Não poderíamos, de modo algum, entender o que aconteceu com a luz que nos chega, se ela atravessar um meio ‘desconhecido’, por desconhecidas vezes. Por isso se considera que o Universo é isotrópico e homogêneo, de modo inequívoco.

Ulisses Jacob: Parece ser difícil convencer você, mas também sou persistente. Vou escolher comentar sobre a “metáfora” apresentada… — Se dispomos de uma teoria de gravitação – compatível à exaustão com observações e experimentos… e, observamos       algo que parece contradizer a teoria (no exemplo que citei… – as “curvas de rotação”       de galáxias, e o Bullet Cluster)…

Se dispusermos de um meio de acrescentar uma massa faltante, de modo a produzir com precisão os efeitos observados, sem sacrificar a teoria…e, além disso, não havendo outras propostas alternativas (não ao Big Bang, mas à relatividade geral) que expliquem todas previsões já testadas da teoria anterior… – dentro do mesmo formalismo dos 2 exemplos discrepantes… – por que sacrificar a RG?

No mais, a dinâmica do sistema solar não é influenciada por matéria faltante — de modo detectável. Além disso, o problema das curvas de rotação de galáxias nada têm a ver com modelos cosmológicos. Cosmologia diz respeito à física global  —  enquanto essas curvas são efeitos de física local. Ademais, o fato do universo ter nascido, ou não, não é claro no sentido conceitual… – O que você quer dizer com ‘nascer’? – Talvez esteja se referindo a “singularidades primordiais”.

hawking,ellis

Posso lhe sugerir um livro… (desde que tenha uma perspectiva matemática clara… entenda geometria diferencial, riemanniana, método de fibrados, etc) que discute… em que sentido – singularidades são patologias muito gerais em soluções relativísticas;  não sendo intrínsecas — apenas a soluções de alto grau de simetria … como as adotadas na fase pós-inflacionária do Big Bang… 

Parece lhe incomodar muito… o universo deixar de ser homogêneo e isotrópico, mas vou lhe dizer algo que dá a entender que você não sabia até então… – ‘Homogeneidade’ e ‘isotropia’ … não são premissas do Big Bang (como você cita)… são previsões… – O Big Bang padrão…com fase inflacionária, diz que o universo começou em um ‘estado arbitrário’…(sem admitir simetrias), e emergiu ‘quase plano’ (dentro do horizonte cosmológico) da “era inflacionária” …

Não apenas as inomogeneidades da CMB são também previsões do Big Bang padrão… – Elas se devem a criação de matéria por separação de pares de partículas virtuais por expansão superluminal.

Mais um comentário…. o “big bang padrão” só explica o universo em escalas de energia menores que 10 e19 GeV (o equivalente a uma temperatura de aproximadamente 10 e³² graus Kelvin) – onde se supõe que correções quânticas à gravitação seriam importantes. Ou seja,

‘o universo pode ser eterno, desde que efeitos quânticos desconhecidos ocorram próximo da região singular do espaço-tempo cósmico… – de   modo a impedir o colapso.’

Jacob Ulisses:  Eu já fui “crente” no Big Bang, com essa mesma fé cega que você apresenta. Se um de nós 2 será convencido -não serei eu, com certeza. Não adianta             você ler apenas livros de defensores do “Big Bang”… Sugiro que estenda um pouco         mais seus horizontes e leia aqueles que põem em dúvida o Big Bang… Nesse ponto,       Hoyle e Narlykar são ótimos começos.

Se voltar lá atrás – desde Hubble, verá que a condição ‘sine qua non’ para se entender         o redshift é a de que o Universo é isotrópico e homogêneo. – Se, depois disso se fazem aferições que desdizem essa afirmativa, então temos que voltar lá atrás…para rever os conceitos desde o começo.

Não somos nós 2 que iremos decidir o que a própria comunidade científica ainda não convencionou. Não há consenso a respeito de Matéria e Energia Escuras…Alguns teóricos não querem… – nem sequer ouvir falar disso, e tratam como falácias.

Volto a repetir … se não existe consenso a respeito de matéria e energia escuras, que diremos de Isotropia…e Homogeneidade?

Quando falo em “nascimento” do Universo…é para contrapor a ideia de Universo eterno. Ou seja, qualquer teoria que diga que o Universo passa a existir, a partir de determinado instante, ou mesmo um modelo, como o FLRW, que considera o Universo com idade de 13,7 Gy, estamos falando de um Universo “nascido”… e não eterno.

Quanto às inomogeneidades da CMB e “sua” previsão — perdoe corrigi-lo — mas, quando Gamow “previu” a Radiação Cósmica de Fundo em Microondas, ele usou, especificamente, o termo “Radiação Homogênea que permeia TODO o Universo“. Se a previsão se “adequou” às observações, deixou de ser previsão, não é mesmo?

Cesar o problema da teoria do universo estacionário é demonstrar como a                 matéria pode ser criada do NADA… em qualquer lugar… e a qualquer hora!…

Jacob – Amigo Cesar: Vamos separar, para não vou ter que ficar repetindo:                 Hoyle propôs 2 soluções para o Universo ETERNO:

1) 1948: Teoria do Estado Estacionário. ESQUECE! Hoyle esqueceu.
2) Cosmologia do Estado QUASE Estacionário … proposta em 1993.
2.1) QUASE porque, segundo Hoyle, o Universo PULSA, como um CORAÇÃO, possuindo períodos de EXPANSÃO e CONTRAÇÃO. — Para explicar esse “movimento” do Universo, Hoyle SUPÔS a existência de estrelas que ejetam matéria.

Tenho absoluta certeza de que você sabe…  –  mas, apenas para lembrar quem nos lê:    para os defensores do Big Bang, em apenas UM MOMENTO, energia foi transformada   em MATÉRIA: Big Bang. Depois disso, em toda a história do Universo, matéria pode     ser transformada em energia… – mas, o contrário não pode. Ao dizer que existem estrelas que transformam energia em matéria, Hoyle confrontou suas ideias com o Big Bang.

Acontece que hoje, mesmo os mais ferrenhos defensores do Big Bang, também acreditam na existência de estrelas que transformam energia em matéria…e, chamam essas estrelas hipotéticas de White Holes.

Já discuti a esse respeito com diversos defensores do ‘Big Bang’… – inclusive em algumas comunidades do Orkut. Quem realmente compreende astrofísica considera white holes uma possibilidade bastante acentuada. Nas comunidades que participei, as dúvidas eram sempre as mesmas:

a) Que tipo de matéria? R: Íons hidrogênio. Prótons.
b) Porquê não detetamos nenhuma destas estrelas? R: Porque não temos aparelhos que detectem matéria. Nossos aparelhos detectam energia. Ainda não possuímos tecnologia capaz de detectar uma estrela que absorve energia.

Hoyle é o autor, entre outras descobertas, do mecanismo de formação dos elementos no interior de estrelas. Ele, provavelmente, sabia muito bem o que estava propondo. Então, não é matéria sendo criada do nada, a qualquer hora…”  –  São estrelas que absorvem energia e ejetam íons hidrogênio. Essas estrelas, por consequência, seriam responsáveis pela abundância de hidrogênio no Universo.

Cesar ok, seguindo pelo universo quase-estacionário…  esses “buracos brancos” a que você se refere, não seriam os quasars!?…se forem, pra mim esses objetos quase-estelares parecem mais com… ‘ninhos de galaxias em formação no universo primordial’.

… Pelo menos, essa é a ideia que faço deles, sempre relacionados ao início do big bang. E essa formação de hidrogênio nas estrelas então, se restringiria somente aos ‘white holes’, ou se estenderia pra todas as estrelas?… ou apenas… algum grupo especial de estrelas?…

Ninguém duvida que Fred Hoyle foi um grande cientista… – físico nuclear, inclusive escritor; mas ele em sua teoria determinou qual a reação na qual as ‘estrelas’ absorvem e transformam parte de sua energia em hidrogênio?

Jacob  Amigo Cesar: A ‘grosso modo’… estrelas são corpos massivos, produtores de energia – a partir da fusão de núcleos atômicos. White Holes são possibilidades teóricas hoje também preconizadas pelos defensores do Big Bang.

Enquanto ‘Buracos Negros’ são estrelas supermassivas, de campo gravitacional tão intenso … que nem mesmo a luz sai delas… – os ‘White Holes’… ou buracos brancos, seriam estrelas que absorveriam energia e ejetariam matéria… Exatamente por estarem absorvendo energia, essas estrelas seriam impossíveis de serem observadas de modo direto, como os ‘Black Holes’. Contudo, é preciso ressaltar que hoje já se faz ideia de como detetar a localização de inúmeros BNs.

Realmente, muito embora Hoyle seja o cientista que descobriu o mecanismo de formação de cada elemento no Universo  –  não deixou registrado a forma pela qual os White Holes transformam energia em matéria… Por favor, não esqueça que, para os defensores do Big Bang – em apenas um momento do Universo a energia foi transformada em matéria: Big Bang.

Entretanto, existem estudos a respeito da transformação de energia em matéria, inclusive um de autoria de um Brasileiro, Mario Schenberg, no Processo Urca. Nesse ponto, preciso ressaltar que os White Holes são possibilidades teóricas também na ótica ‘bigbancionista‘.

efeito Urca = as supernovas explodem quando elétrons de seu caroço                               central reagem com os prótons, gerando neutrons. (Mário Schemberg)

###########################(FIM)##############################    p/ consulta: ‘Fred Hoyle encontra o Big Bang’ Ronaldo R. F. Mourão -Rev. ECO.21/PUC    ************************(complemento didático)*******************************

Cientistas transformam energia em matéria   (13/12/2002)                                         Se energia pode se transformar em matéria, e vice-versa, os ciclos                                     cósmicos são possíveis, e o universo pode ser eternamente infinito. 

Da mesma forma que a matéria pode ser convertida em energia… – também a energia poderia se transformar em matéria… – Isto é o que…um time de 12 pesquisadores dos Laboratórios Jefferson (EUA) está buscando, em novo experimento chamado ‘Hall A’.

Albert Einstein previu essa possibilidade em 1905… — quando formulou sua teoria da relatividade…embora você não possa exatamente extrair algo do nada, você pode chegar quase lá. Sua famosa fórmula E=mc² é uma via de mão dupla… – Assim como a matéria pode ser convertida em energia – energia também pode se converter em matéria.

Todas se originam de um mar de partículas virtuais… – que não podem existir senão sob a ação de um “golpe de energia” … como o fornecido pelo ‘acelerador‘ do laboratório.

O experimento utilizará um canhão de elétrons — e, hidrogênio líquido; para trazer à luz uma partícula rara — conhecida como kaon.

A estrutura única do kaon poderá ser de grande ajuda aos cientistas — que deverão ser capazes de utilizar os resultados da pesquisa para desenvolver modelos estruturais de “objetos estelares“…feitos de ‘matéria escura’, prevista em modelos cosmológicos, que inclui o kaon como parte de sua própria estrutura subatômica.

Descobertas preliminares indicam que kaons resultam da interação de partículas de luz, os fótons. Estes, entretanto…criam mais do que kaons… – Eles também produzem outras partículas conhecidas como lambda e sigma, com sua própria estrutura quark… Todas se originam de um mar de partículas virtuais…que não podem existir, senão sob ação de um golpe de energia como o fornecido pelo acelerador do laboratório… – Como explicou Pete Markowitz, porta-voz da equipe:

“Quando estas coisas forem produzidas, tentaremos entender como são feitas, e com o que se parecem. E então…obter um quadro detalhado de como os quarks vivem no interior do núcleo.”

O primeiro desafio que os pesquisadores se defrontaram foi com a produção em número suficiente para experiência, dessas raras, e fugazes partículas. A tarefa foi difícil, levando em conta que os kaons contêm um par matéria-antimatéria – um quark “positivo” e um anti-quark.

Os cientistas acreditam que os quarks sejam os ‘elementos básicos’ … com que a matéria é construída. – Assim que uma partícula de antimatéria colide com um partícula de matéria normal, ambas as partículas são instantaneamente convertidas em energia; num processo que não facilita a observação por parte dos cientistas.

Esta etapa da experiência já foi concluída. Os cientistas do Hall A conseguiram produzir kaons suficientes para analisar detalhes internos da partícula. Em essência, eles fizeram com que quarks constituintes do kaon surgissem…usando a energia do feixe de elétrons. Segundo Markowitz:

“Nós criamos um kaon essencialmente do nada, ao fornecer-lhe um golpe de energia. A partir de então nosso trabalho foi medir as propriedades dessa criação. Nós queríamos determinar quais partes do kaon são do tipo quark e identificar do que kaons são feitos. Qual descrição, teoricamente falando, é a mais apropriada.”

O próximo passo será a investigação do hyperon; outra partícula de matéria-estranha. Os trabalhos começarão em 2004. O estudo do hyperon será o primeiro na história onde os pesquisadores poderão ver o que está acontecendo… – em alta resolução. (texto base) ***********************************************************************************

ENERGIA e MATÉRIA…de onde veio?…                                                                         “Há, primeiro, o infinito, e dizer primeiro é ainda impróprio, porque o infinito produz, e produz infinitamente; e o infinito sabe que produz, e o que produz, assim como também sabe que se reproduz. Esse infinito…que produz (e se reproduz) infinitamente, se chama Deus, Substância, ou Natureza”…  (Baruch Espinosa: 1632-1677)

É preciso entender que o Universo não é feito de matéria e energia, mas sim, de matéria, radiação e campos. Energia é um atributo destas entidades constitutivas, como também, carga elétrica, massa, spin e outros…Inclusive, não é um atributo intrínseco, mas função   do movimento…e das interações que o sistema experimenta. – Portanto, a grandeza que mede tal atributo (também chamada energia) é relativa ao referencial…além de ser um valor de calibre – isto é, cujo referencial nulo é arbitrariamente escolhido.

Então, a pergunta a ser feita é: de onde vieram a matéria, a radiação, e os campos?

De pronto, pode-se dizer que matéria e radiação são quantizações de campos, de     modo que, fundamentalmente…a entidade constitutiva do Universo são os campos.       No ‘universo primordial’, o campo era indiferenciado… e continha tudo que existe – inclusive energia. — Com a expansão… as ‘quebras de simetria diferenciaram os campos, e possibilitaram as ‘quantizações‘… que passaram a ser os férmions… e bósons, que constituem a matéria, e a radiação.

A questão agora é…como se deu a passagem da inexistência para a existência,               desse “campo primordial” — seu conteúdo de energia — e… demais atributos?

Até o momento não se conhece a resposta desta pergunta. Isto, contudo, não significa     que não exista…ou, que não seja encontrada… no futuro. Quanto à ‘conservação da energia‘… e de outros atributos que possuam conservação… — tal não precisa se dar naquele evento (passagem da inexistência para a existência do Universo)… pois, esse comportamento é exibido enquanto existe o Universo.

Antes de seu surgimento…não existindo coisa alguma, nem conteúdo, nem espaço, nem tempo (logo, não havendo “antes”)…também não haviam leis físicas a serem obedecidas. Estas passaram a vigorar quando algo existiu.

E esses campos, o que são?…

De acordo com a teoria de Hawking/Turok o Big Bang se originou de uma semente de espaço/tempo/energia/gravidade, denominada “instanton“, que – por sua vez… seria resultado…segundo as teorias de Andrei Linde, de um tipo de “tunelamento” no caos quântico primordial.

P.S.  Para utilizarmos as 2 teorias como ‘complementares‘ (sem precisar recorrer a supérfluas dimensões adicionais) teríamos que considerar o Big Bang como o limite de potencial entrópico de um campo de universo flexível no tempo e espaço, e para isso, a ‘energia escura‘, ou ‘constante cosmológica‘, ou ‘energia do vácuo‘…seria uma resultante da ação do Big Bang sobre o universo… – como a onda de uma pedra jogada num lago. (Comunidade de Física – Orkut)

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Sobre Cesarious

estudei Astronomia na UFRJ no período 1973/1979... (s/ diploma)
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