Tuesday, 30 January 2007

O Lado Negro do Universo (II)

Continuação do post anterior...

O Universo em corrida acelerada

O que seguidamente se vai descrever, leva-nos a observações levadas a cabo nos anos 90 e que culminaram em 1998 com a estranha (para dizer o mínimo) conclusão, que o Universo não só está em expansão, como essa expansão está a acelerar!

Para isso voltamos novamente a Hubble e ao método que utilizou para chegar a uma das conclusões mais extraordinárias da ciência no século XX. O método recorre à análise do espectro da luz visível das galáxias, e designa-se por “desvio para o vermelho” (redshift). O efeito é afim do previsto por Doppler para as ondas (por exemplo, sonoras), e com o qual nós estamos perfeitamente familiarizados no dia-a-dia: quando vamos na rua e passa uma ambulância com as sirenes activas, constatamos que o som é mais agudo (menor comprimento de onda) quando se aproxima de nós, e que se torna mais grave (maior comprimento de onda) quando se afasta. Com a luz é a mesma coisa mas às cores, desde o vermelho (como os sons graves) ao azul (como os sons agudos). Hubble verificou que o espectro visível da esmagadora maioria das galáxias tinha um desvio sistemático para o vermelho, ou seja, só podiam estar a afastar-se. Hubble também estabeleceu uma relacção muito importante entre a velocidade de recessão das galáxias e a sua distância, ligadas entre si por uma constante (constante de Hubble) que estabelece a proporcionalidade entre o aumento da distância e o da velocidade de recessão, ou seja, quanto mais afastadas estiverem as galáxias, mais depressa se afastam entre si. Isto implica que temos de ser capazes de medir distâncias no Universo, o que no tempo de Hubble era mesmo muito complicado. No entanto, se soubermos qual a potência de emissão de uma fonte luminosa, facilmente deduzimos a distância a que esta se encontra de nós em função da quantidade de luz que conseguimos medir. O problema é que as estrelas não têm todas a mesma potência de emissão e poderemos deduzir (mal) que uma estrela que emite menos luz está mais afastada que uma que emita mais luz, ainda que se encontrem à mesma distância.

Os astrónomos resolveram esse problema arranjando estrelas-padrão, as mais promissoras das quais são as supernova do tipo 1a. Supernova é uma estrela que explode de uma forma extraordinariamente violenta, e as do tipo 1a têm um padrão de evolução constante. O problema reside em encontrá-las uma vez que só são visíveis (enquanto supernovas, note-se) durante esse processo. O facto interessante na análise destas estrelas nos anos 90, em particular as que apresentavam um maior redshift (e por isso mais distantes e antigas, já que há que contar com o tempo necessário para a sua luz chegar até nós), é o de, a partir de certa altura, se projectarem acima da recta que estabelece a correlacção (supostamente linear) entre velocidade de afastamento e distância, conforme se verifica na figura anexa ((C) Institute of Physics). A conclusão é que a expansão do Universo está a acelerar. Esta conclusão não pode ser mais estranha e contra-intuitiva. O que sabemos é que a Gravidade é rainha no Universo, e enquanto força atractiva tende a aglomerar a massa que está espalhada no Universo. A nossa experiência diz-nos que se atirarmos uma pedra ao ar, esta acaba por cair novamente no solo. O que esta observação implica é algo mesmo muito estranho, já que se repetíssemos a experiência da pedra, era como se esta, de repente, largasse a acelerar por aí acima e desaparecesse da órbita terrestre! Existe algo no Universo que, de facto, tem um efeito contrário ao da Gravidade, e age como uma “força repulsiva”. Na realidade os astrofísicos designam esta entidade como Energia Negra e interpretam-na como a energia do vácuo, atribuindo-lhe o famoso papel do lambda maiúsculo nas equações de Einstein (outros, mais esotéricos, dirão que é resultado de um campo quântico que designam como Quintessência). Afinal, ao fim destas voltas todas os físicos tiveram de “engolir” a Constante mais Irritante da Cosmologia, com a qual sempre sentiram um desconforto enorme. Pior ainda, a ideia que fazem desta “Energia” é tão negra quanto o nome que ela encerra.

6 comments:

LisbonGirl said...

Eu só reclamo a propósito da ortografia, o resto...fico muito caladinha a ler!...Bons posts!

strange quark said...

E as tuas reclamações são sempre bem vindas... obrigado mais uma vez.

O Puto said...

Essa teoria da matéria/energia negra é fascinante. A ideia que tinha era a de um universo em expansão mas em desaceleração, que eventualmente se contrairia caso a sua densidade fosse inferior à chamada densidade crítica. É por estas e por outras que a astrofísica é um ramo interessantíssimo, bem como a física em geral.

strange quark said...

De facto, a nossa noção do Universo mudou muito nos últimos anos, e os livros rapidamente ficaram desactualizados. Prometo ir compondo mais alguns posts sobre estes assuntos.

Obrigado pela renovada visita.

Extravaganza said...

Estou fascinada. E muito desactualizada!!

A minha ideia da expansão do Universo era igual à do Puto (talvez por termos lido os mesmo livros na mesa altura) e lembro-me que já se falava de matéria negra. E pouco mais se sabia!

Muito bom, mesmo. Obrigado por estas preciosidades...

冰雪 said...

Happy new year to you.