A Hipótese do Campo Primordial (‘Gravitomagnético’)

“Em 1951, Dirac ressuscitou o ‘éter relativístico’…defendendo que a Teoria Quântica permitia a existência desse ‘invariante meio cósmico lorentziano‘…para o qual todas velocidades de arrasto, em determinado ponto do ‘espaço-tempo’, seriam igualmente prováveis”. (‘Dirac’…Bassalo & Caruso)

Pode parecer que com a confirmação da descoberta do ‘Bóson de Higgs‘,  todos problemas (físicos) acabaram, mas não é bem assim… A gravidade, nossa conhecida ‘força de atração’… não faz parte do…”modelo padrão“.

Para ter esse reconhecimento, e com ele…a unificação das 4 forças…neste mundo de ‘4 dimensões’… — ainda é preciso que as ondas gravitacionais’  bem como o gráviton (sua teórica partícula interagente) também sejam confirmados experimentalmente. Mas, uma outra questão em aberto, não mencionada em tal modelo, e envolvendo direta (e, unicamente)   a gravidade é a da ‘matéria escura‘. E uma das diversas explicações para tal intrigante questão, envolve a possibilidade de um “campo gravitomagnético“… envolvendo as galáxias, e seus aglomerados. 

“Gravitomagnetismo” é o estudo dos efeitos produzidos pela ‘indução gravitacional‘ causada pelo movimento do corpo gerador de um ‘campo gravitacional‘. Assim como na relatividade existe uma equivalência entre massa e energia, a gravidade que é produzida por essa massa também deve gerar energia. Com efeito, a ‘energia cinética (1/2.m.v²) contém massa e – portanto… gravidade. Por esta razão a Terra…como consequência de seu “movimento de rotação”…produz “força gravitomagnética” em corpos próximos.

Contudo, seus efeitos são muito fracos, já que sua constante característica é G/c²…onde   G é a constante gravitacional, e c… velocidade da luz no vácuo. Por isso é tão difícil criar experimentos para detetar o gravitomagnetismo. Nós não o sentimos no nosso dia-a-dia, mas segundo a ‘relatividade geral‘ ele é real. Quando um planeta (estrela ou buraco negro, etc.) gira…arrasta o espaço-tempo à sua volta, torcendo sua estrutura como um turbilhãoComo Einstein nos diz que todas forças gravitacionais correspondem à uma curvatura espaçotemporal, deduz-se então que a torção é o gravitomagnetismo.

Obs… Há um efeito similar ao gravitomagnetismo, chamado gravitoeletricidadeuma ‘indução gravitacional’ também, mas que atua nos corpos – quer em movimento ou não. 

linhas de força de um campo magnético geradas por uma corrente elétrica

linhas de força de um campo magnético geradas por uma corrente elétrica

Campo gravitomagnético  

Cientistas da Agência Espacial Europeia acreditam ter medido pela 1ª vez  —  em laboratórioo equivalente gravitacional de um campo magnético… — Sob certas circunstâncias o efeito é muito maior do que o previsto pela ‘Relatividade Geral,  podendo ser um ‘bom sinal’, rumo à tão sonhada “teoria quântica da gravidade”.

Da mesma forma que uma carga elétrica em movimento cria um campo magnético, uma movimentação de massa gera um campo gravitacional.

De acordo com a ‘Relatividade Geral’ de Einstein… o efeito seria virtualmente desprezível, porém, os cientistas Martin Tajmar e Clovis de Matos acreditam ter medido o efeito em laboratório (…experiência feita num anel supercondutor girando a 6.500 rotações p/min.)  A nova experiência testa a hipótese que explica a diferença entre as medições de massa de  pares de Cooper (portadores de cargas nos supercondutores) e seus valores, previstos na teoria quântica… como um “campo gravitomagnético no supercondutor em rotação.

Supercondutores“…são materiais especiais… – que perdem toda sua resistência elétrica quando resfriados abaixo de certas temperaturas.    Fazê-los girar produziria um fraco campo magnético (efeito London).

Pequenos sensores de aceleração colocados em diferentes posições nas proximidades do supercondutor (acelerado para que o efeito fosse detetável) registraram um “campo de aceleração” no exterior do supercondutor, que seria gerado por ‘gravitomagnetismoEste experimento, análogo gravitacional do experimento de indução eletromagnética de Faraday, feito em 1831, demonstra que um “giroscópio supercondutor é capaz de gerar forte “campo gravitomagnéticoo equivalente gravitacional de uma bobina magnética.

Ainda dependendo de confirmações posteriores, este efeito poderá estabelecer as bases para um novo domínio tecnológico – que deverá ter inúmeras aplicações na exploração espacial, e em outros setores. Segundo MatosEmbora apenas 100 milionésimos da aceleração sejam do ‘campo gravitacional terrestre’ – o campo medido é 100 milhões     de trilhões de vezes maior do que o previsto pela ‘Relatividade Geral‘…de Einstein”.

Indução gravitomagnética de campos gravitacionais

indução gravitomagnética

Tajmar e Matos propuseram também     um ‘modelo teórico mais refinado do ‘gravitomagnetismo, com base na  “supercondutividade.

As “propriedades eletromagnéticas” dos ‘supercondutores‘ se explicam por meio da ‘teoria quântica’, como um ‘ganho de massa’ pelas partículas de força (fótons).

Permitindo que partículas de força gravitacional – grávitons – se tornem pesadas, eles descobriram, casualmente, que uma grande ‘força gravitomagnética’ pode ser modelada.  E, assim concluiu Tajmar… “Se isto se confirmar…com a teoria criando um novo modo de se investigar a relatividade geral e suas consequências quânticas, será um avanço incrível”.

Fundo de Ondas Gravitacionais (FOG)

No ‘Modelo Padrão da Cosmologia’… o Universo – em seus primórdios… passou por uma fantástica expansão. Esta fase ‘inflacionária‘, após um trilionésimo de segundo, acabou em uma violenta conversão de energia…em matéria quente…e radiação… – Este processo de “reaquecimento resultou em uma ‘inundação de ondas gravitacionais‘, de tal forma… que alguns cosmólogos até o identificam como o… — “princípio dos tempos.

BANGComparando este — Fundo de Ondas Gravitacionais’ (FOG) com o Fundo Cósmico de Microondas…(CMB‘)… (cosmic microwave background), o FOG  data de 1 trilionésimo de segundo … já o CMB foi estabelecido… cerca de 300 mil anos mais tarde – quando, os primeiros “átomos” se formaram — representando uma única ‘avalanche de fótons‘, que naquela época remota…se encontravam em equilíbrio com o “meio gasoso”, antes de sofrerem desvio para frequências mais baixas  devido à expansão do universo — que resultou no “fundo de microondas” que vemos hoje.

Como ‘ondas de ultravioleta’…foram subitamente liberadas para viajar através do espaço, sendo, atualmente… observadas na temperatura uniforme de 2,7ºK… – O mapa geral em  microondas no céu também mostra marcas da inomogeneidade da matéria … que já existia desde então. Mas, o que seria o FOG?…Ele se origina de 3 processos de produção, em funcionamento durante a ‘Era Inflacionária’: 1) ondas originárias da expansão inicial do próprio universo; 2) ondas provenientes da colisão de ‘bolhas’ de matéria requentada,  pós inflação… 3) ondas resultantes da ‘turbulência fluida’ das “fontes primordiais” de matéria e radiação… – antes de se chegar ao equilíbrio entre elas (Era da Termalização).

É de se notar que ‘ondas gravitacionais‘ nunca entrariam em equilíbrio com a matéria – pois a gravidade é uma força tão fraca que não há tempo suficiente para se misturar adequadamente. – Em consequência, para um observador qualquer, o FOG não exibirá uma mesma temperatura média.

http://www2.uol.com.br/sciam/noticias/ondas_gravitacionais_primordiais_permitem_testar_as_teorias_cosmologicas.html

LISA – A Antena Espacial de Interferômetro a Laser deteta diretamente ondas gravitacionais pelas leves perturbações do espaço (NASA/ESA)

Juan Garcia-Bellido e Daniel Figueroa,    pesquisadores daUniversidade de Madrid, explicam em novo trabalho, como poderiam    ser detetados e diferenciados esses distintos processos, por modernos instrumentos, tais  como o ‘LISA’  –  projetado para ‘ver‘ ondas gravitacionais… A princípio…o FOG estaria desviado para o vermelho, tal como o CMB. Contudo, devido à sua origem anterior… tal desvio seria ainda mais acentuado…energia    e…frequência de ondas, estariam defasadas  da ordem de 24 magnitudes. Além disso, as ondas do FOG seriam diferentes das ondas gravitacionais de “fontes pontuais” — como colisão de 2 buracos negros, pois tal colisão emitiria ondas com um sinal espectral mais bem definido… — Já o FOG… originário do reaquecimento após a inflação, ao contrário, teria um espectro muito mais largo; centrado em torno de 1 Hz… — até 1 GHz… — dependendo da “escala inflacionária” então aplicada.

Garcia-Bellido sugere que, se um tal detector pudesse desemaranhar os sinais do FOG, em relação ao inflacionário. Tal sinal poderia ser usado como uma ‘sonda da inflação‘, e auxiliar na exploração de algumas questões fundamentais — tais como, assimetria entre matéria e antimatéria… produção de ‘defeitos topológicos’ — como   ‘cordas cósmicas’, ‘campos magnéticos primordiais’…e até, quiçá… ‘matéria escura’.

Campo Magnético Primordial (dez/2009)                                                                            Nesta investigação é abordado o estudo do ‘campo magnético primordial’,                  ou seja, o campo magnético que se originou durante o Big-Bang, e desde então,              tem influenciado na formação das estruturas…que resultam no universo atual.

Pesquisadores do grupo de Astrofísica Galática da Universidade de Granada — Espanha  desenvolveram estudo para identificar a existência de um ‘campo magnético primordial’ no Universo. — O projeto está integrado à ambiciosa missão Planck‘… cujo objetivo é definir variáveis fundamentais do Universo. Sob a coordenação de Eduardo Battaner López, e em colaboração com o ‘Instituto de Astrofísica de Canárias’ os cientistas estão medindo o campo magnético de nossa galáxia, a Via Láctea…Trata-se de uma iniciativa inovadora na astrofísica…pois envolve uma teoria sobre a existência no universo de um campo magnético primordial, o qual, até pouco tempo atrás, não era sequer aceito.

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A existência do campo magnético é uma propriedade da matéria derivada diretamente do fato de que partículas apresentam carga… Existem “campos magnéticos” – como o gerado por um imã…outros como o que possui nosso planeta Terra…ou, o que se apresenta    no Sol. Seja qual escala for…possuem      a capacidade de afetar objetos que se deslocam à uma certa velocidade – e, reorientar seu movimento.

Para determinados setores teóricos em astrofísica, ainda não se reconhece a ideia de que possa existir esse ‘campo magnético primitivo do universo. Entre outros motivos, porque nunca se conseguiu a sua medição, o que é uma tarefa bem difícil. A possibilidade de sua confirmação revolucionará o conhecimento atual sobre os ‘fenômenos do cosmos’, ao se refazer estas questões, com mais variáveis, como a derivada do campo magnético’.

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O campo magnético galático

O estudo de campos magnéticos engloba uma abordagem a nível       de planeta… estrela… e, galáxia.  Assim sendo… – é razoável que, antes de se medir o… – campo primordial do universose identifique os efeitos do campo magnético gerado na Via Láctea.

Os dados estudados neste projeto foram obtidos pelo satélite WMAP, enviado ao espaço em 2001, para coletar informação sobre a radiação cósmica de fundo‘…a diferentes temperaturas… E, explica Beatriz Ruiz, pesquisadora do grupo… “Este satélite fornece informações necessárias para se conhecer a origem… e posterior evolução do universo. Nesse estudo foi utilizada a informação do ‘WMAP’ em sua frequência mais baixa (22 GHz) correspondente à radiação síncrotron causada por elétrons girando em torno de um campo magnético”.

Com esta radiação se obtém, de forma indireta, informação sobre o campo magnético da Via Láctea… A coleta… análise, e tratamento de toda essa informação gerada pelo satélite permitirá traçar um modelo que explique a existência e distribuição do campo magnético galático – que é o 1º passo… — A partir do nosso sistema solar…os satélites recebem…em 1º lugar…a radiação do ‘campo magnético da Via Láctea’ (ocultando a radiação do campo magnético primordial)… Desse modo, definido e subtraído o “campo magnético galático”, será possível estudar a “radiação exterior”..Já foram obtidos resultados nesta 1ª fase do projeto… com os quais se propõe que o campo magnético da Via Láctea é “axissimétrico” (simétrico em relação a um eixo) com forma espiral. Os ‘braços espirais magnéticos’ não coincidem com os “braços espirais de matéria”… que definem a Via Láctea como galáxia.

Este modelo para o ‘campo magnético’ contrasta com outros métodos de observação de campos magnéticos, distintos aos da ‘radiação síncrotron’ — como a medida da rotação   dos pulsares, ou a distribuição de campos de raios cósmicos. Depois da validação deste modelo… poderemos – então… abordar o estudo do “campo magnético universal“.

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Segundo a teoria geral da relatividade, o Big Bang e a expansão do universo teriam gerado ondas gravitacionais que viajam pelo espaço até hoje. (imagem: Universidade de Ontario)

A partir do Big Bang

O ‘campo magnético primordial’ é explicado – teoricamente … como tendo surgido, no exato momento em que ocorreu o Big Bang. Neste estudo da radiação emitida em tal campo magnético serão utilizados dados do ‘satélite Planck em sua 3ª fase, coletando idênticos dados que o ‘WMAP‘…mas em espectro de frequência mais alto, com mais informações da radiação de fundo.

A nível observacional, já limpos da poluição nas informações do campo magnético galático… os gráficos de energia obtida do universo serão avaliados pela técnica de    rotação de FaradayPor este método se pode medir, de forma indireta, os ‘campos magnéticos externos’. O que não é uma tarefa simples, já que além de identificar a radiação relacionada com o campo magnético, é necessário um estudo abrangente          para limpar, ao máximo… aquela energia que coincide com campos magnéticos de      outras galáxias, ou aglomerados delas que possam interferir na recepção de dados.

Desse modo, será assegurado que a radiação remanescente               recebida corresponda à do “campo magnético primordial”.

textos: Indução Gravitomagnética#Fundo de Ondas Gravitacionais#‘En Busca del Campo Magnetico Primordial’##‘Ondas Gravitacionais Primordiais testam Teorias Cosmológicas’  ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^

Polarização de Quasares“… e Alinhamento da estrutura em larga escala”  Quasares são as regiões compactas dos núcleos das galáxias onde existem buracos negros supermassivos muito ativos. Estes buracos negros, encontram-se rodeados          por discos de matéria extremamente quente que quando ejetada na direção de seu        eixo de rotação – podem fazê-los brilhar mais que todas estrelas de suas galáxias.

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Esta concepção artística mostra esquematicamente os misteriosos alinhamentos entre os eixos de rotação de quasares e as estruturas em larga escala onde residem. A estrutura em larga escala está desenhada em azul e os quasares encontram-se assinalados em branco com os eixos de rotação dos seus buracos negros indicados através de uma linha. [Imagem: ESO/M. Kornmesser]

Recentes observações realizadas no Chile com o telescópio VLT, revelaram alinhamentos nas maiores estruturas cósmicas descobertas até hoje… – Numa amostra de quasares, os eixos de rotação dos BNs centrais supermassivos se encontram paralelamente alinhados, ao longo de bilhões de anos-luz…bem como os ‘eixos rotacionais‘ dos quasares tendem a   se alinhar com as enormes estruturas da rede cósmica onde residem. Além de seus eixos de rotação se alinharem uns com os outros… — apesar de se encontrarem separados por  bilhões de anos-luz, estes corpos celestes não se encontram uniformemente distribuídos, formando uma rede cósmica de filamentos, com ‘nós‘ em torno de enormes vazios, onde galáxias são mais escassas.

Os resultados do VLT indicam que os eixos de rotação dos quasares tendem a posicionar-se paralelamente às estruturas de larga escala nas quais se encontram; ou seja, se estes se encontram em um longo filamento… a rotação dos seus BNs centrais apontará na direção do filamento… A probabilidade destes alinhamentos serem apenas resultado aleatório foi  estimada como menor que 1%…Como explicou Dominique Sluse (Universidade de Liège):

“A correlação entre a orientação dos quasares e sua estrutura… é previsão importante dos modelos quantitativos de evolução cósmica… – Tais dados nos fornecem a 1ª confirmação observacional deste efeito em larga escala”.

Não se conseguiu observar…de forma direta, os eixos de rotação, ou os jatos dos quasares. Em vez disso, foi medida a polarização da radiação emitida por cada quasar – e…  para 19 deles, achou-se um sinal polarizado significativo. A direção desta polarização foi usada na dedução do ângulo do disco de acreção, e por consequência, da direção do eixo de rotação do quasar. ‘texto base’ (2014) consulta ‘Misterioso alinhamento de buracos negros’ (2016) ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^

O que é“Gravitomagnetismo 

‘Gravitomagnetismo‘ é um efeito pouco conhecido — que se refere, ao “campo” que seria “criado” por um corpo massivo girando rapidamente; uma consequência teórica… prevista na “relatividade geral” – da qual foi derivada em 1918…A princípio é uma força que emerge da ‘gravidade‘ (não do ‘magnetismo’), sendo assim chamada pela analogia matemática entre as ‘equações eletromagnéticas’…e a criação de um “campo magnético”.

Sua existência foi experimentalmente comprovada…com base em dados das sondas ‘Lageos’ I e II, em meados dos anos 90 … o efeito medido foi 10% do previsto…pela “relatividade geral.

Já em 2004…físicos da Universidade Stanford lançaram ‘Gravity-Probe-B‘,  sonda espacial – com ‘ultra-sensível’  giroscópio, capaz de fazer a medição dogravitomagnetismono espaço… com uma precisão muitíssimo maior.

O efeito previsto é que, quando um satélite orbita a Terra, no que deveria ser um “círculo perfeito”…ele termina em um lugar um pouco distante de onde iniciou… – devido ao ligeiro ‘vórtice‘ criado pela rotação da Terra.

Explicações teóricas  

Após Einstein apresentar sua teoria da relatividade geral, passaram-se décadas até virem à tona todas consequências previstas. A mais famosa delas é a “equivalência fundamental” entre matéria e energia. Outra, verificada experimentalmente…a contração de Lorentz, representa o aumento da massa, diminuição do comprimento, e dilatação do tempo…visto pelo observador externo, olhando um objeto em movimento… a ‘velocidades relativísticas’.

O efeito do tempo passar mais lentamente…é observado em relógios atômicos que orbitam a Terra… Da mesma forma, a criação de um “campo magnético“… ao girar de um objeto carregado já faz parte das teorias…mas a formação de um “campo gravitomagnético pela rotação de um corpo massivo… – ainda é uma “previsão teórica” da física…não obstante a funcionalidade matemática semelhante — utilizada na descrição dos 2 últimos fenômenos.

frame-dragging

Representação do pequeno arrasto, ou deslocamento, provocado no espaçotempo pela rotação da Terra.

Gravity Probe B…com seus sensores super-sensíveis… e um giroscópio com núcleo de esfericidade da ordem de 40 diâmetros atômicos, e “distribuição de densidade”…praticamente homogênea, foi projetado com a finalidade básica… de captar sinais de gravitomagnetismo, na linha de arrasto resultante do efeito previsto da ‘torção‘ no espaço-tempo, devido à massa da Terra … em rotação.

A rotação de um “giroscópio” no vácuo deve se dar com “uniformidade” quase ‘perfeita’, sendo prevista uma pequena perturbação gravitomagnética…A forma mais simples de visualizar este efeito é imaginar uma bola girando sobre uma rede alongada – produzindo uma ligeira torção na rede … ao mesmo tempo em que gera uma depressão em sua superfície. — A dificuldade em medir o gravitomagnetismo todavia…é que a protuberância equatorial da Terra cria discrepâncias no comportamento do sistema satélite/giroscópio… tais que – para se medir a magnitude da verdadeira “linha de arrasto“… — devem ser subtraídas dos outros dados coletados.

gravitomagnetismo.

Um campo gravitomagnético muito poderoso, também é previsto de ser observado… em torno de ‘buracos negros supermassivos‘, girando a grandes “velocidades rotacionais”.

Tais buracos negros podem ter uma massa milhões de vezes maior que o sol, localizados em centros galáticos. No “sistema solar”…porém…o efeito gravitomagnético reduzido… faz sua deteção – algo extremamente difícil.

Buracos negros são envolvidos por “discos de acreção” de matéria em queda…tão quentes,  que brilham na região dos raios-X do espectro electromagnético… Há evidência crescente, recolhida por telescópios de raios-X como o Chandra X-ray Observatory da NASA, de que estes discos oscilam, tal como se espera que os giroscópios da “Gravity Probe B”…o façam. (texto base) (‘original’) consulta: Nanopartículas, magnetismo, nanoestruturas complexas  ************************************************************************************

Em plena “planitude” da estabilidade gravitacional                                                      “Ao dissolver o espaço e o tempo absolutos de Newton…os transformando                          numa ‘rede de relacionamentos’ … a relatividade geral se afasta da noção                        (metafísica) da coerência do mundo se encontrar fora dele.”  (Lee Smolin) 

Os “modelos cosmológicos” atualmente aceitos – de acordo com a gravitação de Newton … estabelecem que uma galáxia como a nossa – Via Láctea – deveria ter centenas de diminutas ‘galáxias satélite’ com alguns poucos milhares de estrelas orbitando ao seu redor. – Entretanto, o grupo de Pavel Kroupa — Universidade    de Bonn afirma que além de não existir    o número esperado de ‘galáxias satélite’ orbitando a Via Láctea… as pouco mais  de 30… até agora localizadas, não estão onde a teoria diz — que deveriam estar.

“Há algo estranho na sua distribuição. Elas deveriam estar dispostas de maneira uniforme ao redor da Via Láctea, mas não foi isto o que nossas observações mostraram… – indicando talvez, a necessidade de um nova teoria gravitacional, mais abrangente que a newtoniana”, disse Kroupa.

O grupo de astrônomos e astrofísicos descobriu que as 7 galáxias anãs mais brilhantes estão…aproximadamente…no mesmo plano – numa formação semelhante a um disco;       e que giram todas na mesma direção ao redor da Via Láctea – da mesma forma que os planetas do Sistema Solar giram ao redor do Sol. – Os cientistas acreditam que isto só pode ser explicado se elas tiverem se formado por…colisões entre jovens galáxias… Os fragmentos dessas colisões poderiam explicar a existência, e o comportamento de tais galáxias satélites. Essa explicação porém, introduz um paradoxo, como relata Manuel Metz, outro pesquisador do grupo:

“Os cálculos sugerem que, “galáxias satélites anãs” não poderiam conter “matéria escura”, se elas tiverem sido criadas desta forma. Mas, isto contradiz diretamente           outra evidência…A menos que a matéria escura esteja presente, as estrelas dessas galáxias estão se movendo muito mais rapidamente do que o previsto, pela teoria             padrão da gravitação de NewtonA única solução pois seria modificá-la. – Desse              modo, nossas observações se explicariam… sem a necessidade de matéria escura”.

Sem a matéria escura, as velocidades das estrelas deveriam decrescer com a distância a taxas diferentes para os dois tipos de galáxias. Mas as velocidades são notavelmente constantes. [Imagem: M. Cappellari/Sloan Digital Sky Survey]

Sem matéria escura, as velocidades das estrelas decresceriam com a distância ao centro, a taxas diferentes para os 2 tipos galáticos. Mas, são constantes. [Sloan Digital Sky Survey]

Dinâmica Newtoniana Modificada (III)

Embora a rejeição da teoria gravitacional de Newton possa parecer algo surpreendente – se essas ideias estiverem corretas não será a 1ª vez que a ‘teoria gravitacional de Newton’ será modificada. – Isso aconteceu no século passado … quando Einstein introduziu suas teorias relativísticas…e novamente, quando     a mecânica quântica surgiu — para explicar     a física… nas escalas atômica e subatômica.  Ainda é cedo, para afirmar se o estudo está correto em sua interpretação…e sobretudo, para se vislumbrar o que poderia ser…esse novo ‘modelo explicativo’. – Mas os físicos sabem que, mais cedo ou mais tarde, terão que enfrentar a “complexa tarefa” de criar teorias … para explicar o “funcionamento”     da natureza — em largas escalas cósmicas.

(texto base – 2009) consulta: ‘MOND confirmada por galáxias gasosas’ (mar/2011)  # “Órbita de galáxias contradiz cosmologia” (jul/2014) “Novos dados dispensam Matéria Escura” (out/2016) # “FERMI não encontra matéria escura” (dez/2016) #  ***********************(Comentário do Blog)*********************************

Esse “comportamento anormal” da distribuição das galáxias satélites da Via-Láctea, semelhante ao comportamento dos planetas do sistema solar… que ‘limpando’ suas    órbitas tendem a se alinhar ao plano eclíptico, pode ser um comportamento padrão,         ao pressupormos a “planitude“…como uma característica intrínseca à distribuição inercial de massas em larga escala, ao ‘espalhamento’ da energia escura com efeitos intrínsecos de homogeneidade e isotropia… – Em um “sistema binário”…no qual as massas são compatíveis, 2 corpos giram em torno de seu centro de massa… mas um sistema binário, por si só, não caracteriza toda forma de distribuição. Considerando            3 ou mais estrelas com massas compatíveis… — a distribuição delas estaria longe de        um sistema plano, mas sim um sistema fechado esférico…tipo aglomerado globular;    partindo-se do raciocínio lógico de que… a atração gravitacional mútua compensa o espalhamento da energia escura… – Por outro lado… num sistema em que uma das massas predomine sobre as demais (como no sistema solar) … a rotação original da      proto-estrela, em seu disco de acreção, dispõe os corpos satélites ao redor da massa central, e a “planitudeda gravidade, agindo como ‘matéria escura’, se encarrega          de tender essa distribuição à familiar configuração orbital de um… “plano inercial”.     ****************************(texto complementar)*****************************

Testando teorias alternativas                                                                                                  Um dos resultados questiona os argumentos da hipótese gravidade f(R).                    Outro estudo, mostra que a teoria de Einstein funciona…para uma vasta                      gama de tempos e distâncias, em todo cosmos”. 

chandra-einstein

A região estudada cobre uma área do céu de 29 minutos de arco (cerca de 5 milhões de anos-luz).

2 novos estudos independentes puseram a Teoria da Relatividade Geral de Einstein à prova, como nunca fora feito antes… – Os experimentos… realizados com a ajuda do Telescópio Espacial Chandra / NASA, que observa o Universo na frequência ‘raios X’ mostraram… talvez sem muita surpresa – que a teoria de Einstein, ainda é a melhor ‘ferramenta disponível – para entender o Universo…em larga escala.

As 2 equipes utilizaram observações, de aglomerados galáticos…os maiores objetos cósmicos unidos pela gravidade.

Gravidade f(R)

Na teoria f(R), a aceleração cósmica não vem de uma forma exótica de energia, mas de uma variação da “força gravitacional”. Tal força modificada também afeta a taxa na qual pequenos aglomerados de matéria podem crescer ao longo do tempo… para se tornarem grandes “aglomerados de galáxias”… – abrindo a possibilidade de um teste para a teoria.

Fabian Schmidt, do Instituto de Tecnologia da Califórnia, e colegas, usaram estimativas   de massa de 49 aglomerados galáticos no ‘Universo local’… – a partir de observações no ‘Chandra’, e as compararam com previsões do modelo teórico; com estudos da ‘radiação cósmica de fundo’…e ainda com a distribuição de supernovas, e galáxias em larga escala.  Nenhuma evidência foi encontrada de que a ‘gravidade‘ seja diferente do previsto pela Relatividade Geral a escalas maiores que 130 milhões de anos-luz. Tal limite representa uma melhoria de 100 vezes sobre limites do alcance da “força gravitacional modificada”, estabelecidos sem uso dos dados de aglomerados galáticos… – De acordo com Schmidt:

“Esta é a mais forte restrição já feita sobre uma teoria alternativa para a Relatividade Geral nessas grandes escalas de distância… – Os resultados mostram que podemos sondar…rigorosamente…a gravidade, em escalas cosmológicas… – por meio da observação desses aglomerados galáticos.”

A razão para esse ganho dramático em precisão é a forte atuação da gravidade sobre   aglomerados galácticos – em contraste com a expansão universal de fundo. A técnica também… promete ser um bom teste para outros cenários modificados da gravidade.

Relatividade Geral em escala cósmica

O segundo estudo, sem ligação com o primeiro, também reforça o poder explicativo da Relatividade Geral, ao testá-la, diretamente, através de distâncias e tempos cosmológicos. Até agora a Relatividade Geral tinha sido testada somente através de experimentos de laboratório para as escalas do Sistema Solar, deixando a porta aberta…à possibilidade de que a Relatividade Geral não funcionasse em escalas muito maiores. Então, um grupo de pesquisadores da Universidade de Stanford comparou as observações do “Chandra”… de quão rapidamente os aglomerados de galáxias têm crescido ao longo do tempo – com as previsões da Relatividade Geral. – O resultado é uma concordância quase perfeita, entre observação e teoria… Como assim explicou o pesquisador David Rapetti…lider do grupo:

“A teoria de Einstein teve sucesso de novo, desta vez no cálculo de quantos superaglomerados se formaram pela atração gravitacional, ao longo dos últimos 5 bilhões de anos. — Nossos resultados representam o mais eficaz teste da “Relatividade Geral” já realizado… em escalas cosmológicas.”

Imagem do aglomerado de galáxias Abell 1689, com a distribuição de massa da matéria escura sobreposta na área central do gigantesco aglomerado (em roxo) http://actividadesonline.blogspot.com.br/2013/09/descoberta-maior-populacao-conhecida-de.html

Imagem do aglomerado de galáxias Abell 1689, com a distribuição de massa da matéria escura sobreposta (em roxo) na área central do gigantesco aglomerado.

‘Aglomerados galáticos’ são importantes na busca… por uma maior compreensão do Universo… Por serem as observações de suas massas diretamente sensíveis às propriedades da gravidade… – estas nos dão ‘informações cósmicas cruciais.

Outras técnicas, como as observações de supernovas ou, distribuição das galáxias ao longo de distâncias cósmicas, apenas dependem da taxa da expansão cósmica.

Já a técnica utilizada por Rapetti mede, também … a taxa de crescimento da estrutura cósmica…mas, pela gravidade. Para Adam Mantz – do Centro Espacial  Goddard, NASA… e, coautor do estudo:

“A ‘aceleração cósmica’ representa, para nossa compreensão física, um enorme desafio. Medições da aceleração mostram o quão pouco sabemos sobre a gravidade, em escalas cósmicas – porém, agora… – começamos a empurrar nossa ignorância para um pouco mais longe”. ## (Texto base – abril/2010) ## p/consulta: “Interações Dinâmicas” ##

SISTEMAS AUTO-ORGANIZADOS PELA GRAVIDADE                                                Há muitas coisas na natureza que não têm tamanho definido…mas, cuja formação não parece estar associada a transições de fase. Parecem formar-se espontaneamente, sem     que a temperatura precise ser sintonizada com um valor preciso… Podemos perguntar então, como sistemas críticos como esses conseguem se formar… E…uma coisa é certa, isso não pode acontecer a qualquer sistema em “equilíbrio termodinâmico”pois nada acontece de interessante em sistemas desse tipo… – a não ser… ‘transições de fase‘.

materia-escura

modelo computacional da formação do universo primordial (matéria escura e bariônica)

A formação de estruturas em uma vasta gama de escalas – além  da mudança de fase é algo que pode acontecer somente em sistemas críticos longe do equilíbrio termodinâmicoos chamados “sistemas críticos auto-organizados”  básicos ao entendimento da ‘auto-organização‘,  e da própria vida…Apesar de estudados há muito tempo, só a pouco, através do físico teórico Per Bak que se percebeu a importância das estruturas geradas… não possuírem um tamanho específico.

Em contraste com as transições de fase, que não podem acontecer a menos que certas condições sejam precisamente observadas, um ‘sistema crítico auto-organizado’ pode ocorrer espontaneamente. – Tudo o que é necessário é um sistema que não esteja em equilíbrio, para que haja um “fluxo de energia” – ou de materiais…que o atravesse.  Uma razão para que tais sistemas auto-organizados sejam frequentemente ‘sistemas críticos’…é que o processo de auto-organização é hierárquico. Isso acontece porque o processo pelo qual os componentes de um sistema se tornam inter-relacionados…na formação de ciclos…uma vez iniciado, pode repetir-se em uma escala cada vez maior.

Neste caso — existem mecanismos gerais que formam                         ‘estruturas‘ ao longo de uma vasta gama de escalas.

Num sistema suficientemente complexo, encontramos muitas camadas de organização, cada uma das quais, unida por ciclos e inter-relações… que caracterizam sistemas auto-organizados estáveis… – Considerando sua aplicabilidade universal (biosfera, sistemas sociais, etc.) é muito tentador considerar que a auto-organização de um sistema crítico seja a ‘chave’ na formação de estruturas no universo. A razão é que, sistemas mantidos pela gravidade têm a tendência de se organizar com o tempo (como “auto-organização”      de sistemas críticos).

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Nosso universo – na verdade, é um ‘sistema crítico’ – com uma estrutura distribuída em várias escalas. Nesse sentido… alguns físicos questionam se isso seria resultado de uma “transição de fase”… Poderiam, por exemplo, os incríveis “padrões galáticos” terem se formado — através de um longo processo (“fractal“),  justamente análogo àquele em  que se formam flocos de neve?

Acredita-se que o universo esfriou a partir de temperaturas extraordinariamente altas…à medida que se expandiu. Então, parece possível que esse “sistema crítico” tenha passado por uma ou mais mudanças de fase… que levaram à consequente formação de estruturas, sem escalas muito bem definidas… – distribuídas num padrão, semelhante ao “fractal“.

Fractais são definidos como padrões, que repetem suas características gerais, em uma gama muito ampla de escalas. Costumam ser produzidos por sistemas críticos, exibindo transição de fase por um rearranjo da posição e movimento de seus componentes, mais suscetíveis às variações de pressão, temperatura, etc…(Lee Smolin, ‘A Vida do Cosmos’)

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Sobre Cesarious

estudei Astronomia na UFRJ no período 1973/1979.
Esse post foi publicado em cosmologia, física e marcado , . Guardar link permanente.

3 respostas para A Hipótese do Campo Primordial (‘Gravitomagnético’)

  1. JMFC disse:

    De facto toda a investigação científica sobre a hipotética variação da gravidade às grandes escalas cósmicas tem demonstrado que tal não acontece. E, felizmente, a teoria da relatividade geral de Einstein permanece incólume. Digo felizmente porque sempre é melhor ter algo nos vá dando (alguma) segurança científica do que não ter nada, andarmos com a casa às avessas!
    Como bem assinalou, aqui na nossa casa, a Via Láctea, as galáxias anãs que a orbitam são em menor número que o previsto no modelo padrão e as suas trajetórias diferentes do estimado.
    Ontem mesmo, Domingo, ouvi na TV portuguesa, um comentário sobre o tema por um académico credenciado em que ele sugeriu que talvez a melhor justificação ainda seja a mais primitiva, isto é, que tal possa ter origem na colisão, muito antiga, da nossa galáxia com uma outra de que resultou este rearranjo observado nas satélites. E a pequenez do número? E isso não passa de uma hipótese sem qualquer dado científico por trás para o sustentar. A dinâmica newtoniana modificada? Não estaremos a incorrer na mesma situação como aquela da variação da gravidade às grandes distâncias cósmicas? A polémica está instalada!

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    • Cesarious disse:

      A relatividade geral consegue se virar (c/ a constante cosmológica) no caso da energia escura; mas quanto à matéria escura, alguma coisa nova precisa ser feita…(quem sabe, o gravitomagnetismo!?)

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