Estrelas de Nêutrons

Estrelas de nêutrons são astros que surgem após a explosão de uma supernova, onde a estrela remanescente, com massa superior ao limite de Chandrasekhar (1,4 massas solares), se contrai até que seus elétrons se fundem aos prótons gerando nêutrons e emitindo neutrinos.

Esses corpos foram previstos por Fritz Zwick e Walter Baade e detectados por Jocelyn Bell e Anthony Hewish em objetos chamados pulsares, que emitiam sinais de radiação por um período muito regular. 

Isso ocorre porque os pulsares, ou estrelas de nêutrons, têm um campo magnético intenso e giram muito rápido e, assim, há uma emissão de partículas carregadas eletricamente nos polos que, devido a sua rotação, são recebidas como pulsos.

O vídeo abaixo reproduz o ruído da radiação gerada pelo Pulsar da Vela:

Referências Bibliográficas:

LOPES, D. F. Evolução Estelar, Módulo 4, As Estrelas de Nêutrons, Observatório Nacional, 2011

ZABOT, A. M. Astrofísica Geral, Módulo 3, Tema 12: A Morte das Estrelas, Universidade Federal de Santa Catarina, 2018

STEINER, J. E. Astronomia: Uma Visão Geral I, Pgm 28 - Estrelas Mortas: Estrelas de Nêutrons, Universidade de São Paulo, 2014

Viagem no Tempo

Uma questão que sempre intrigou a mente humana, é sobre a possibilidade de viajar no tempo.

Viajar para o futuro é possível? A resposta é sim, pois estamos fazendo isso neste exato momento, afinal, os segundos estão se passando. Mas o problema real, é se é possível pegar atalhos.

Pela teoria da relatividade, poderíamos fazer isso através da dilatação temporal, que diz que quanto mais rápido um corpo se move, mais lento é o ritmo de passagem do tempo. Assim, um indivíduo que se moveu a uma velocidade próxima à da luz irá atingir o futuro, pois o tempo passado para observadores em velocidades comuns será maior.

Viagens ao passado só seriam possíveis em curvas do tipo-tempo fechadas.

Os buracos de minhoca seriam um exemplo, pois além de conectarem diferentes pontos do espaço, também conectariam diferentes pontos do tempo, permitindo viajar tanto para o passado como para o futuro.

Outro exemplo, seriam os modelos de Universo cíclico como o Big Bounce, em que há a especulação sobre a possibilidade de haver inversão de causalidade quando a expansão do Universo for seguida de contração, fazendo os efeitos precederem as causas.

Mas, na prática, esse tipo de viagem é bastante difícil de se fazer. Como diria Stephen Hawking:

"A prova de que no futuro não existirão viagens no tempo, é que não estamos sendo visitados pelos viajantes do futuro."

Referências Bibliográficas:

https://super.abril.com.br/ciencia/viagem-no-tempo-3/

NOVELLO, M. Máquina do Tempo: Um Olhar Científico, 2ª Edição, Rio de Janeiro, Jorge Zahar Editor, 2005

Buracos Brancos

Buracos brancos seriam uma região do espaço-tempo onde nada poderia entrar e estariam conectados por um buraco de minhoca a um buraco negro.

Hipoteticamente falando, toda matéria e radiação absorvida por um buraco negro seria expelida por um buraco branco.

Alguns teóricos conjecturam que o próprio Big Bang poderia ter sido um desses objetos. 

Mas, apesar de serem matematicamente possíveis, sua existência física é duvidosa.

Referências Bibliográficas:

VON RÜCKERT, E. Colapso Gravitacional - Buracos Negros. Rio de Janeiro, Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas, 1980

https://arxiv.org/abs/1105.2776

Big Bounce

A teoria do Big Bang é considerada o "modelo cosmológico padrão", ou seja, a explicação mais aceita pela comunidade científica para a evolução do Universo. 

Mas, na Ciência, não há lugar para verdades absolutas. Por isso, várias outras teorias alternativas foram propostas em contraposição. Uma delas é o modelo do Big Bounce.

Existem alguns problemas com a teoria do Big Bang, como a suposição de que, no início, o Universo estaria concentrado em um estado de densidade infinita (singularidade) e o fato de não explicar o que havia antes. As equações da teoria da Gravitação Quântica em Loop podem fornecer soluções para esses problemas. 

Pelo Big Bounce, a expansão do Universo conhecido teria começado com uma densidade extremamente alta, mas não infinita. Além disso, propõe-se que a atual fase de expansão teria sido causada por uma fase anterior de colapso. Dessa forma, o Universo seria eterno e alternaria entre infinitos estágios de expansão e colapso.

A proposição de explicações alternativas na Ciência é de extrema importância, pois assim o conhecimento científico se aprimora e evolui.

Referências Bibliográficas:

NOVELLO, M. Do Big Bang ao Universo Eterno, 2ª Edição, Rio de Janeiro, Jorge Zahar Editor, 2010

ROVELLI, C. A Realidade não é o que Parece, 1ª Edição, São Paulo, Companhia das Letras, 2014

Gravitação Quântica em Loop

Gravitação Quântica é um ramo da Física que tem por objetivo elaborar teorias que unifiquem a Mecânica Quântica com a Relatividade Geral. Explanarei neste texto sobre uma de suas propostas, que é a Gravitação Quântica em Loop.

O ponto de partida dessa teoria é a equação de Wheeler-DeWitt, que pode ser escrita da seguinte forma:

Ĥ(x)ǀᴪ› = 0 
Onde Ĥ(x) é o hamiltoniano restrito numa Relatividade Geral quantizada e ǀᴪ› é a função de onda do Universo

A ideia da Gravitação Quântica em Loop é que o espaço-tempo seria quantizado por "nós", interligados por "links", formando diagramas chamados "grafos" que representariam redes de spins que, juntas, dariam origem a uma grande espuma de spins chamada espaço-tempo.

Ao lado da Teoria das Cordas a Gravitação Quântica em Loop é uma das principais propostas de Teorias de Tudo.

Referências Bibliográficas:

ROVELLI, C. A Realidade não é o que Parece, 1ª Edição, São Paulo, Companhia das Letras, 2014

BAKER, J. 50 Ideias de Física Quântica Que Você Precisa Conhecer, 1ª Edição, São Paulo, Editora Planeta, 2015

Teoria do Caos

A teoria do caos é um ramo da Física e da Matemática que analisa o comportamento de sistemas dinâmicos que possuem sensibilidade às condições iniciais.

Uma consequência dessa sensibilidade é o chamado efeito borboleta, que descreve como uma pequena mudança nas condições iniciais pode gerar grandes diferenças posteriores como, por exemplo, o bater de asas de uma borboleta no Brasil causando um furacão no Texas.

Uma outra ideia básica desta teoria são os atratores, que se tratam de gráficos abstratos que determinam se um sistema é previsível ou caótico.

Atrator Estranho de Lorenz

Fonte da imagem: Wikimedia Commons

Também pode-se citar como base da teoria os fractais, que são figuras da geometria não-euclidiana que descrevem sistemas altamente complexos e imprevisíveis.

Fractal

Fonte da imagem: Wikimedia Commons 

Referências Bibliográficas:

GLEICK, J. Caos: A Criação de Uma Nova Ciência, 16ª Edição, Rio de Janeiro, Editora Elsevier, 1989

Do Universo Geocêntrico ao Universo sem Centro

Nos primórdios das civilizações acreditava-se no modelo geocêntrico por parecer, por senso comum, que a Terra é o centro do Universo.

Posteriormente, numa revolução científica, demonstrou-se o heliocentrismo: modelo segundo o qual o Sol é o centro.

Mas a revolução não parou por aí. Hoje consideramos que o Universo não tem centro (a não ser que se esteja referindo ao Universo observável, neste caso o centro seria exatamente onde nós estamos). Fazemos essa inferência a partir do princípio cosmológico, que diz respeito à homogeneidade e isotropia do Cosmos.

Referências Bibliográficas:

GLEISER, M. Poeira das Estrelas, 1ª Edição, São Paulo, Editora Globo, 2006

http://www.astro.iag.usp.br/~jane/aga215/apostila/cap18.pdf

Dobra Espacial

Uma dobra espacial, assim como um buraco de minhoca, seria uma forma de criar um atalho no tecido do espaço-tempo.

Sabemos que, pela teoria da relatividade, a massa e a energia deformam esse tecido. A ideia é que, com uma grande quantidade de energia numa nave, poderia-se criar uma bolha protetora ao redor fazendo o espaço se esticar atrás e se contrair à frente.

Isso talvez nos permitiria que viajássemos mais rápido do que a luz. Em tese, não haveria violação da teoria de Einstein, pois seria o próprio espaço que estaria se movendo.

Isso continua sendo uma hipótese, mas essa ideia é muito utilizada em ficção-científica (como em Star Trek, por exemplo).

Vejam também o vídeo abaixo:

 

Referências Bibliográficas:

https://io9.gizmodo.com/how-nasa-might-build-its-very-first-warp-drive-5963263

https://www.sciencealert.com/warp-speed-travel-is-theoretically-possible-according-to-top-astrophysicist

Ondas Gravitacionais

As ondas gravitacionais foram previstas por Einstein em sua teoria da relatividade geral, que diz que a massa e a energia deformam o tecido do espaço-tempo.

A ideia é que, da mesma forma que uma pedra ao ser jogada num lago gera ondas que se propagam, ondas gravitacionais também são geradas quando há movimento brusco de matéria (como, por exemplo, em sistemas binários compostos por anãs brancas, estrelas de nêutrons e buracos negros).

Ao contrário das ondas mais comuns, que se propagam através do espaço, as gravitacionais são o próprio espaço se ondulando.

Inicialmente isso era apenas uma hipótese mas, a partir de 2015, essas ondas foram detectadas e em 2017 os cientistas responsáveis foram laureados com o Prêmio Nobel de Física.

Assistam também o vídeo abaixo:

Referências Bibliográficas:

GREENE, B. R. O Tecido do Cosmo: O Espaço, O Tempo e a Textura da Realidade, 2ª Edição, São Paulo, Companhia das Letras, 2010

Táquions

Quando a teoria de cordas estava em estágio inicial de desenvolvimento, ela incluía apenas cordas bosônicas (transmissoras de força) e não fermiônicas (constituintes de matéria).

Assim, verificou-se que havia um padrão vibratório na teoria de cordas bosônicas cuja massa ao quadrado era negativa: o táquion. Isso gerou diversas incoerências nas teorias até o desenvolvimento da supersimetria.

Devido à sua massa, os táquions viajariam a velocidades superiores à da luz. Mas, no momento, são apenas hipotéticos e sua existência só poderá ser demonstrada por meio de testes empíricos.

Referências Bibliográficas:

GREENE, B. R. O Universo Elegante: Supercordas, Dimensões Ocultas e a Busca da Teoria Definitiva, 1ª Edição, São Paulo, Companhia das Letras, 2001