It's The End of the World as We Know It (and I Feel Fine)

Lembrando um texto recente da chafarica, notícias fresquinhas apontam cada vez com mais segurança que o Higgs possa ser uma simples miragem. De momento resta a gama de 114-141 GeV para o encontrar (a gama entre 141 e 476 GeV já foi esquadrinhada). Lá para Dezembro já haverá notícias da análise dos resultados entratanto acumulados.

Quanto aos neutrinos superluminais, o grupo responsável pela experiência não só rebateu as objecções colocadas até ao momento por vários físicos bem como outro grupo pertencente aos laboratórios envolvidos repetiram a experiência e obtiveram mais um conjunto de 20 eventos (o que não é muito), com a diferença que os pulsos de protões usados para gerar os neutrinos diminuiram para uns insignificantes 3 nanosegundos (em vez dos 10,5 microsegundos da experiência inicial) por forma a reduzir a incerteza no intervalos de tempo medidos, eliminando as dúvidas na correspondência do evento gerador associado ao neutrino detectado. Ainda assim, o grupo reproduziu a diferença de 60 nanosegundos relativa à velocidade das partículas de luz. Se bem que neste caso o cepticismo continue, não se prevê que o assunto fique resolvido, como no caso do Higgs, até Dezembro, mas antes somente daqui a uns dois ou três anos.

Finalmente, muitos físicos e filósofos da ciência vêm debatendo desde o princípio do século XX o significado a famosa função de onda (é uma realidade física? É uma probabilidade?). M. F. Pusey, J. Barrett, e T. Rudolph publicaram um artigo (The quantum state cannot be interpreted statistically) com um teorema que relança não só a questão, como parece indicar que o dita função de onda das partículas elementares tem mesmo um significado físico real. Pese embora o seu carácter abstracto e teórico, as implicações do resultado são muito profundas por voltarem a reequacionar a interpretação da realidade quântica, para todos os efeitos, uma realidade sem correspondência com absolutamente nada que vivenciamos no dia a dia.

Agradece-se aos R.E.M. o empréstimo do título.

E o Nobel da Física vai para...

…a expansão acelerada do Universo. Os premiados são os físicos Saul Perlmutter do Lawrence Berkley National Laboratory e University of California at Berkley, Brian P. Schmidt da Australian National University e Adam G. Riess da John Hopkins University. E o tema é também muito especial a este blogue, dado que no seu espírito inscreve-se a divulgação científica, e este tema agora laureado com o Nobel da Física, foi objecto de um dos primeiros textos sobre ciência [1 e 2] que aqui foram publicados. A história empolgante que envolveu esta descoberta extraordinária, e que levou a revista Science a elegê-la em 1999 como a descoberta científica do ano, vem muitíssimo bem descrita no livro The Extravagant Universe, também ele uma das primeiras “críticas literárias” aqui do tasco.

Saul Perlmutter, Brian P. Schmidt e Adam G. Riess

Sciencequake

De tempos a tempos há descobertas científicas que têm um impacto extraordinário na sociedade. Desde ontem que uma notícia percorre os meios de comunicação dando conta que cientistas italianos, em conjunto com o CERN, estiveram 3 anos a medir neutrinos emitidos no CERN em Genebra (partículas de massa quase quase nula, e que podem atravessar o interior do planeta de um lado ao outro sem qualquer problema, já que interagem muito pouco com a matéria normal), e chegaram à conclusão que fizeram a distância que separa o emissor de neutrinos do detector (situado no laboratório de Gran Sasso em Abruzzo, na Itália), em menos 60 nanosegundos (com um erro de 10 ns) do que deveriam se se deslocassem à velocidade da luz. Isso significa que o postulado base da Teoria da Relatividade Restrita de Einstein, de que nada se desloca a uma velocidade superior à de uma partícula de luz, que se designa por fotão, está incompleto. Em primeiro lugar, este resultado não invalida a teoria de Einstein, eventualmente torna-la-á menos completa e generalizável do que se julga. Em segundo lugar, este resultado é por demais surpreendente, de tal maneira que mesmo os cientistas que efectuaram a experiência são, porventura, dos mais cépticos. Mas o impacto de uma descoberta deste calibre é de tal maneira grande, ou não fossem as teorias de Einstein um dos pilares base do edifício científico humano, que conforme é comum nestes meios dizer-se: “extraordinary claims require extraordinary evidence”. E assim o mais certo é ficarmos uns anos em banho-maria à espera de uma replicação da experiência para verificar, efectivamente, se os resultados se confirmam ou não. É assim que isto funciona. A outra descoberta do momento, ou melhor, a falta dela, é que no LHC (Large Hadron Collider) já foram esquadrinhados os níveis de energia entre 145 e 466 GeV (Giga electrão-volt) e nem sinal do bosão de Higgs. Ou seja, procurou-se basicamente onde o dito bosão poderia estar e... nem vê-lo! Mas neste caso, tal como no da notícia de ontem, é preciso tempo para reconfirmar os dados. No caso do Higgs, actualmente a banda de confiança de que o bosão não estará lá é de 95%, o que significa que ainda há uma probabilidade de 5% de ter escapado aos cientistas. Mas à medida que os dados acumulam, essa banda vai diminuindo até um ponto que só quase por crença é que ainda se acredita que possa existir. Qualquer destes casos trarão implicações extraordinárias para as duas principais teorias da actualidade: a Teoria da Relatividade e a Teoria Quântica. Se se confirmarem os resultados, um mundo excitante de novos modelos e ideias irá mais uma vez mudar um pouco mais a nossa concepção do Mundo.

E Pur Si Muove

Era noite, e estávamos no dia 7 de Janeiro de 1610. Galileo Galilei registava a presença de 3 estrelas fixas, totalmente invisíveis a olho nú devido à sua pequena dimensão, próximas de Júpiter e alinhando-se com este segundo uma linha recta.

Faz hoje precisamente 400 anos que Galileo Galilei apontou o seu telescópio a Júpiter que o levou a descobrir as luas que em seu torno gravitam. Esta observação não foi inocente, pois a polémica do heliocentrismo versus geocentrismo havia sido novamente levantada por Nicolau Copernico, com este a defender a primeira hipótese para o Sistema Solar na sua obra, De Revolutionibus Orbium Coelestium, de 1543. No entanto, haveria de ser uma outra observação, ainda por Galileo, que foi determinante na sua confiança inabalável de que era a Terra a girar em torno do Sol e não o contrário. Foi a observação das fases de Venus, pois entravam em contradição com a hipótese geocêntrica defendida pela Igreja.

Há quem defenda que a ciência nasceu neste dia, há 400 anos, tal como na Conferência de hoje na Fundação Calouste Gulbenkian pelo Prof. João Caraça. Talvez não tenha nascido propriamente a ciência, mas mais uma certa forma de fazer ciência que cortou radicalmente com a praxis vigente até então: realizar observações e fazer experiências. Galileo foi o grande responsável pelo desenvolvimento do método científico. O que até aí constituia um acumular do saber livresco, muito metido à reflexão filosófica sobre a Natureza, herdeiro da cultura grega, acabaria por colapsar gradualmente face às sucessivas demonstrações sobre como a Natureza funciona realmente. Uma revolução que ateou rapidamente pela Europa Central e do Norte, mas que poupou algumas regiões periféricas, como em Portugal. Seria com a reforma educativa do Marquês de Pombal em 1759 que na Universidade Portuguesa se deixaria de ensinar a física Aristotélica em favor da física Newtoniana cuja obra maior, Principia, havia sido publicada já em 1687.

Ciência nos Limites

A abertura recente do LHC (Large Hadron Colider) no CERN pretende disponibilizar a fabulosa energia de 7 TeV (Tera electrões-volt) na colisão entre partículas sub-atómicas numa tentativa de testar o Modelo Padrão (Standard Model) a um nível que não foi até agora atingido. Pois bem, o Modelo Padrão é o modelo correntemente mais aceite sobre a matéria à escala das partículas elementares e que unifica 3 das 4 forças fundamentais da natureza: electro-magnetismo, nuclear fraca (decaimento radioactivo) e nuclear forte (a força que mantém o núcleo coeso). No entanto existem diversos problemas com esta teoria, nomeadamente a existência de muitos parâmetros que são estabelecidos de forma ad-hoc e também o facto de, até ao momento, a força da gravidade resistir de forma feroz à integração na teoria. Até parece que o espírito de Einstein, que se opunha frontalmente à descrição da mecânica quântica e a considerava profundamente incompleta, se encontra presente para amaldiçoar de forma permanente qualquer tentativa de casamento com as restantes forças da natureza, pelo menos, desta forma. Para isso foram propostas aproximações alternativas, a mais mediática das quais a teoria das cordas (string theory) e que até agora não passam disso mesmo, simples propostas alternativas. Se o Modelo Padrão tem problemas, a teoria das cordas parece enovelada nos objectos com que pretende descrever o mundo sub-atómico a ponto de constituir um autêntico nó cego. As ferramentas matemáticas desenvolvidas na teoria das cordas são de tal forma complexas, que muitos físicos passam mais tempo a tratar da matemática do que do fenómeno físico propriamente dito. Para ilustrar este estado de coisas houve até alguém que já sugeriu que a Teoria das Cordas é uma teoria do século XXI acidentalmente descoberta no século XX (arrancou de forma definitiva no final dos anos 70).


Voltando ao LHC. Desta prodigiosa máquina, que entretanto teve problemas técnicos algo graves com os magnetos supercondutores e que a obrigam a estar parada até meados de 2009, espera-se que vá gerar um manancial de partículas com massas cada vez mais pesadas (lembrem-se que, segundo Einstein, energia e massa são equivalentes), uma das quais (e é o troféu máximo desta partida de caça singular) é o bosão de Higgs, assim designada em honra do físico irlandês, Peter Higgs, que postulou a sua existência. Se for descoberta, será seguramente o avanço mais significativo desta fabulosa experiência colocando o Modelo Padrão num nível onde será muito mais difícil de destronar permitindo também, de uma só penada, explicar a massa de todas as partículas sub-atómicas (dependentes dos tais parâmetros ad-hoc). Claro que muito mais se espera deste empreendimento, que incluem aquelas formas estranhas de energia e matéria que andam pelo Universo e que muito recentemente atormentam o espírito dos astrofísicos com uma persistência avassaladora. Finalmente, teremos muito provavelmente chegado ao limite dos grandes aceleradores de partículas, não por incapacidade técnica mas pelo prodigioso investimento financeiro destas experiências. Em alternativa há quem proponha, há mutio, que as observações astronómicas nos põem em contacto com fenómenos energéticos que colocam a energia do LHC ao nível da usada por uma simples lâmpada caseira. Será preciso mudar o paradigma, e qualquer que seja o resultado destas experiências, essa mudança é inevitável.

O Nobel da Física 2008

Não é que tencione dar uma notícia que já muita gente sabe, nem explicar grandemente a razão do Prémio Nobel da Física em 2008, coisa que aliás nem sequer consigo fazer como deve de ser. Acontece que este ano os laureados, Makoto Kobayashi, Toshihide Maskawa e Yoichiro Nambu descobriram o fenómeno de quebra espontânea da simetria no mundo das partículas subatómicas bem como a origem dessa quebra de simetria a qual permitui prever a existência de pelo menos 3 famílias de quarks. Ora, caros leitores, estão a ver a razão do nosso contentamento. Um Nobel que celebra a existência do nosso alter-ego que aqui se dá ao trabalho de vir rabiscar umas palavritas sobre assuntos vários que ora deambulam pela ciência, ora pela música, ora pela boa disposição, ora pela política e opinião, é algo para comemorar.

Não foi na altura em que estes ilustres cientistas descobriram esta quebra de simetria que o termo quark nasceu. Esse baptismo veio do trabalho de outro físico que formulou um esquema de classificação para os hadrões de que resulta o modelo dos quarks, trabalho que conjuntamente com a matemática que confere ao modelo um carácter predictivo lhe valeu o Prémio Nobel da Física em 1969, Murray Gell-Mann. Para o efeito, Gell-Mann queria uma palavra que imitasse o som dos patos (digam lá que os cientistas não têm espírito e capacidade para bricarem com o que estudam...) até que se deparou com a palavra quark no poema Finnegans Wake de James Joyce, o qual reza assim (isto vem repetido vezes sem conta em inúmeros livros de divulgação):

Three quarks for Muster Mark!
Sure he has not got much of a bark
And sure any he has it's all beside the mark.

E assim, caros leitores, ficam a conhecer um pouco sobre a origem do meu misterioso nome... A estranheza é mesmo um “sabor” quântico.

Transportados Para Outra Dimensão

O mês de Abril assistiu à perca de dois vultos científicos do século XX: John Archibald Wheeler a 13 de Abril e Edward Norton Lorenz a 16 de Abril.


John Wheeler (1911-2008) era físico e colaborou com as duas figuras de proa de cada uma das forças motrizes da física no século XX: Niels Bohr (mecânica quântica) e Albert Einstein (teoria da relatividade). Deixou contribuições importantes na formulação da Mecânica Quântica e para o conhecimento da fissão nuclear que lhe valeu a participação no Projecto Manhatan durante a II Guerra Mundial. No entanto, é essencialmente lembrado por ter introduzido os termos “buraco negro” e “wormhole” (buracos de verme, que são uma espécie de atalho entre dois pontos no espaço-tempo quadri-dimensional) resultado do seu estudo das equações de campo da relatividade geral. Foi ainda o orientador científico de nomes como Richard Feynman (1918-1988) e Kip Thorne (hoje Professor no Caltech da cátedra de Física Teórica com o nome de Feynman e um dos grandes mentores de projectos na procura da evidência experimental de ondas gravitacionais).


Edward Lorenz (1917-2008) era matemático, mas foi na meteorologia que deu um dos mais importantes e inesperados contributos para a ciência revitalizando de uma forma sem precedentes a Teoria do Caos, fruto de um trabalho que já aqui se deu conta. O conjunto das 3 equações diferenciais com o seu nome dão origem a uma bela figura em forma de boboleta no espaço de fases, conhecida como Atractor de Lorenz. Depois de Lorenz, passou-se a compreender a verdadeira razão pela qual as previsões atmosféricas têm prazo de validade curto. Foi distinguido em 1983 com o Prémio Crafoord da Real Academia de Ciências Sueca no domínio das Geociências. Para que se saiba, a Academia Sueca decidiu criar este prémio, com carácter anual e distinguindo alternadamente três áreas disciplinares complementares às do Prémio Nobel e que são: Astronomia e Matemática, Geociências e Biociências (especialmente Ecologia).

A Coisa Aqui Está Preta!

Uma pequena digressão por assuntos científicos, que já me dão algumas saudades, numa tentativa de os encaixar no escasso tempo disponível para os escrever. No entanto, o assunto que aqui venho abordar tem um espaço especial neste estabelecimento, até pelo facto de ter sido o primeiro a ser abordado, agora novamente por razões equivalentes: polémica! E esse assunto é o da Matéria Negra e da Energia Negra.

Comecemos pela primeira parte, a Matéria Negra. Os métodos para a detecção de um tipo de matéria que ninguém ainda sabe bem o que é, baseiam-se na gravidade, ou seja, os halos de matéria negra detectam-se pela deformação que induzem nas imagens das galáxias distantes, tudo pelo facto de a luz seguir o percurso mais curto entre pontos no espaço-tempo e este se encontrar deformado pela presença de matéria (seja ela negra ou não). Acontece que nas observações de clusters (agrupamentos) de galáxias que se fundem entre si, os gases são arrastados para o centro de gravidade comum dos clusters. Observações recentes do “Bullet Cluster” revelam isso mesmo e mais, que os halos gigantescos de matéria negra coincidem com as galáxias do cluster e não com os gases no seu centro de gravidade. Estas observações vão precisamente no sentido da opinião corrente sobre este assunto, ou seja, que a matéria negra é uma matéria que não interage consigo própria e as zonas onde a sua densidade é maior são precisamente aquelas onde se concentra a matéria normal com que convivemos no dia-a-dia. Mas agora eis que um novo cluster, na constelação de Orion a 2,4 mil milhões de anos-luz de distância, designado Abell 520 vem estragar a festa. Tal como no caso anterior corresponde à fusão de dois clusters mas onde, surpreendentemente, a quantidade enorme de matéria negra do cluster se encontra, não nas zonas onde estão as galáxias, mas precisamente onde está o gás no centro de gravidade do cluster. A equipa responsável por esta descoberta, liderada por Andisheh Mahdavi e Henk Hoekstra, da Universidade de Victoria na British Columbia, escreveu na revista Astrophysical Journal que esta dissociação entre galáxias e matéria negra não pode ser facilmente explicada pelo paradigma corrente sobre a matéria negra. Agora, os físicos estão outra vez “aflitos”, à espera que outras observações independentes e cuidadas venham a confirmar esta observação. E à espera estão já dos dados do Telescópio Espacial Hubble, para virem a saber se afinal a matéria negra até interage consigo mesma através de uma força da natureza (candidata a ser a quinta, depois da gravidade, electro-magnética, fraca e nuclear forte) por agora completamente desconhecida. Constitui também a hipótese para que a Dinâmica Newtoniana Modificada (Modified Newtonian Dynamics, MOND) seja considerada para descrever essa “nova” força. Esta teoria, inventada em princípios de 80 por Mordehai Milgrom do Instituto de Ciência de Weizmann em Rehovot, Israel, pode ser uma das respostas possíveis.

Agora, para não deixar as águas deste Universo demasiado calmas, eis que Subir Sarkar, físico teórico da Universidade de Oxford, no Reino Unido, escreveu um tratado onde sugere que a energia negra, uma estranha força que parece obrigar o Universo a expandir, pode na realidade ser apenas o efeito de uma bolha enorme de espaço vazio em torno da nossa Galáxia. O artigo que escreveu está disponível no arquivo electrónico ArXiv. Acontece que estas bolhas são conhecidas e podem explicar as observações sobre as supernova que levaram à conclusão que a expansão do Universo está a acelerar. Mais um aviso à navegação: é preciso continuar com observações cuidadas e verificar se os dados obtidos confirmam ou não as conclusões.

Definitivamente, como diria Chico Buarque: A coisa aqui está preta!...

O Universo Extravagante

Dado que o assunto sobre a Energia e Matéria Negras no Universo suscitou interesse que baste, aqui deixo uma sugestão de leitura aos interessados neste assunto. O livro em causa chama-se “The Extravagant Universe” e foi escrito por Robert P. Kirshner, professor de Astrofísica na Universidade de Harvard, e líder de um dos dois projectos que analisaram as Supernova Tipo Ia mais distantes, ou seja, com elevados desvios para o vermelho (redshift). O outro grupo era liderado por Carl Pennypacker e Saul Perlmutter, do Lawrence Berkley Laboratory, na California. O livro não tem tradução em português (pelo menos ainda), mas conseguem-se boas edições paperback em língua inglesa a preços aceitáveis.

O livro de Robert Kirshner começa por dar um enquadramento do problema, percorrendo as raízes históricas das ideias que acabaram por formar o percurso desta aventura até à descoberta surpreendente, em 1998, que a expansão do Universo está a acelerar. Revisitamos não só Einstein e Hubble, mas um conjunto de outros astrofísicos cujos nomes não são conhecidos do grande público, um dos quais o truculento Fritz Zwicky, de origem suiça, cuja definição de “spherical bastard” se encontra nos anais da ciência: “a bastard any way you look at it”. Este astrofísico é responsável pela designação de “supernova” (na altura, anos 30, um novo tipo de estrelas explosivas, bastante mais catastróficas e violentas) e pela hipótese da “matéria negra”, descoberta nos aglomerados de galáxias. O livro é de leitura fácil e contém uma parte relativa aos processos observacionais dedicados ao estudo das estrelas supernova que conduziram à descoberta da expansão acelerada do Universo. O livro contém igualmente uma releitura dos modelos do Universo à luz das novas descobertas, nomeadamente a energia negra. Demonstra também a forma como os dados são sempre escrupulosamente escrutinados em ciência antes de serem publicados e apresentados à comunidade científica. Um cuidado que, por vezes, tende a ser esquecido neste cada vez mais competitivo e stressante mundo científico, onde o futuro da carreira profissional e as hipóteses de angariar novos projectos é função directa do número de publicações científicas produzidas, muitas sem interesse nenhum. Mais raro, embora tenham acontecido dois casos mediáticos nos últimos anos, é haver pura desonestidade e completa falsificação de resultados. Após a publicação dos resultados das Supernova Ia, a revista Science elegeu a expansão acelerada do Universo a descoberta científica do ano. Vale seguramente a pena tentar saber porquê.

The Extravagant Universe
Robert P. Kirshner
Princeton University Press, 2002

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.

O Lado Negro do Universo (I)

Enquanto não tenho outras coisas prontas para ir servindo, sempre me vou socorrendo de alguns temas que vou revisitando nas minhas leituras de aprofundamento da cultura científica. E assim não poderia desperdiçar a deixa no último post sobre a Matéria Negra para voltar a este tema que tem tanto de interessante como de estranho. Como foi referido nesse assunto, parece que existimos num Universo que está longe de revelar tudo o que tem, tal como se olhássemos para uma mulher com uma burka. Quanto muito vislumbramos os olhos... Por isso mesmo vamos espreitar um pouco mais a face negra do Universo: a Energia Negra.

Primeiro, precisamos de contextualizar o problema. Einstein (sempre ele!) tinha acabado de publicar a sua Teoria da Relatividade Geral (1917) quando se deu conta (ele e não só...) que as suas equações implicavam um Universo dinâmico. Por estranho que isto pareça, nessa altura a concepção vigente do Universo via-o como uma entidade estática e Einstein, apesar do seu visionarismo não o concebia de forma diferente, pelo que acabou por introduzir um termo nas suas equações (o famoso lambda maiúsculo, conhecido como Constante Cosmológica) que garantia a imutabilidade do Universo. Todos temos a experiência (desde Newton pelo menos) que a força da gravidade é atractiva. Tudo o que se aproxima da Terra acaba por se esmagar contra a sua superfície (que o digam os dinossáurios há 65 milhões de anos). Então, a função da Constante Cosmológica é precisamente contrapor o efeito da Constante Gravítica, ou seja, funciona como uma “força repulsiva”. Para azar de Einstein (mesmo os génios têm os seus momentos menos bons), Edwin Hubble, nos EUA, acabava de colectar um conjunto de observações que demonstravam, afinal, que o Universo estava em expansão. O que se segue é um episódio que alguns especialistas contestam se de facto Einstein disse algo do género, em que este admite que a introdução da Constante Cosmológica foi o seu “maior erro” (“My greatest mistake” ou “My biggest blunder” conforme as fontes. Até à data, este estabelecimento não recebeu nenhum desmentido do autor visado).

(continua amanhã, que as regras ditam que não haja muito texto para ler)

Continuar para o artigo seguinte

Um Esquiço da Matéria Negra

Foi recentemente anunciado no site da revista Nature, e será objecto de publicação nessa revista esta semana, que um grupo liderado por cientistas do Caltech (California Institute of Technology) produziu, pela primeira vez, um mapa da matéria negra no Universo. Conforme mostra a figura (retirada do site da Nature) o que se observa são linhas de contorno que indicam o local onde essa matéria negra se acumula e que, surpreendentemente, não coincidem sempre com zonas de acumulação da matéria “normal” (isto é, visível) e que aí está representada pelas zonas coloridas no fundo negro. Porque é que este resultado é, à primeira vista, surpreendente?

Para isso é melhor começarmos por dizer o que é a matéria negra. Na realidade, ninguém sabe, e não tem nada a ver com uma qualquer vertente obscura da vida. Digamos que é uma inferência resultante das nossas observações do Universo e dos modelos existentes para o descrever, que não são mais que produtos da Teoria da Relatividade Geral de Einstein a qual tem sido sempre testada com sucesso nas mais diversas ocasiões. As estimativas actuais apontam para que o Universo seja constituído por 30% de matéria negra e 60% da energia negra (outro assunto bem interessante), restando uns míseros 10% para a matéria comum, ou seja, não fazemos a mínima ideia sobre o que constitui 90% do nosso Universo. Lembremo-nos que Einstein estabeleceu a relacção entre matéria e energia como duas faces da mesma moeda.

Como se desconfiou da existência de uma matéria negra, e porque é que a designamos por “negra”? A resposta à segunda parte da questão é simples, e tem a ver com o facto de esta só poder ser uma matéria que actualmente não interage com a radiação electromagnética (de que a luz visível faz parte). Quanto à primeira parte, verificou-se que para compreender e simular a formação das galáxias e dos agrupamentos de galáxias teriam que haver desequilíbrios na distribuição da matéria, e que esta, na sua totalidade, sería numa quantidade tal que ultrapassa grandemente o que se consegue “ver”. Por outro lado, se a massa das galáxias corresponde apenas à matéria visível, então é de esperar que a velocidade orbital das estrelas vá diminuindo à medida que estas se encontram mais afastadas do centro da galáxia. Ora, acontece que não é nada disto que se observa. Na realidade, a velocidade orbital é basicamente constante. Esta observação é compatível com a existência de um halo contendo 10 vezes mais matéria (que ninguém vê), ou seja, a galáxia como um todo está essencialmente no centro desse halo, assim se justificando a inexistência de diferenças significativas nas velocidades orbitais.

Em suma, as teorias correntes apontam para que a matéria negra seja indispensável para a formação das galáxias e das grandes estruturas no nosso Universo, daí que ambas, a matéria comum e a matéria negra, estejam (ou pelo menos devam estar) sempre juntas. E aqui voltamos ao ponto inicial e percebemos porque é que este resultado é surpreendente. Acontece que os cientistas, antes de ficarem preocupados, têm de obter garantias muito fortes acerca do que medem, e os métodos para inferir os resultados que a figura mostra encerram muitas incertezas e, consequentemente, muitos erros. Por isso, ainda nada estará perdido para o status quo e para a concepção vigente do Universo, e muitos acreditam, quase piamente, que estas discrepâncias se devem a esses erros. Um exemplo disso é Carlos Frenk, da Universidade de Durham, que no site da Nature afirma “We know too much about the Universe”. Em muitas ocasiões a Natureza demonstrou que devemos ser humildes na presunção do que sabemos, e relembrar Sócrates (não confundir com o actual primeiro-ministro) talvez não faça mal a alguns cientistas.