Novembro 2022

 

                                                                         
                                                                              

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Ciência Na Frente

Do Infinitamente Pequeno ao Infinitamente Grande

Novembro de 2022

A busca dos vestígios de um universo anterior

Segundo a teoria da cosmologia cíclica conforme proposta por Roger Penrose, o Universo tem conhecido uma sucessão potencialmente infinita de períodos chamados de «éons».

     Há mais de um século que germina a ideia de que os universos se poderão suceder de forma cíclica, alternando fases de expansão e de contração do cosmos. Uma dessas teorias demarca-se das outras, a do prémio Nobel da Física de 2020, Roger Penrose. Segundo ele, os Big Bang encadeiam-se uns nos outros e o universo precedente deixa vestígios que ainda não descobrimos.

     Num futuro extremamente afastado, o Universo ter-se-á estendido e arrefecido de tal forma, que já não será capaz de formar galáxias nem novas estrelas. Entrará numa lenta agonia marcada pelo deslocamento das superestruturas e a decadência das últimas estrelas, engolidas por gigantescos buracos negros. Enquanto o cosmos continuará a expandir-se para sempre, provocando cada vez mais um maior isolamento de vazio e escuridão, a sua temperatura tenderá, inexoravelmente, para o zero absoluto (-273,15ºC), a mais baixa possível. Esta será a «morte térmica» do Universo. Este cenário é hoje o mais aceite pela maioria dos astrofísicos e que poderá acontecer em 10100 anos (10 elevado a 100). Assim, será que é o fim de tudo, num mundo preso no silêncio e num «aborrecimento» eternos?

     Laureado em 2020 com o Nobel da Física, o britânico Roger Penrose defende desde há uma dúzia de anos uma hipótese totalmente diferente. Ele supõe, de uma forma tanto provocadora como paradoxal, que o cosmos regressará, num futuro muito distante, à sua situação original: isto é, um estado extremamente condensado e quente, que engendrará então um novo ciclo de formação de estrelas. De forma análoga, o início do Universo resultaria de uma evolução anterior... e, portanto, num antes do Big Bang! Roger Penrose está mesmo convencido de ter identificado as provas disso: fenómenos astrofísicos que poderão de alguma maneira atravessar o Big Bang, passando assim de um universo para o outro, detetados acidentalmente por vários telescópios. «Não há consenso e as suas conceções permanecem muito minoritárias, chama a atenção Jean-Pierre Luminet, diretor de investigação no Laboratório de Astrofísica de Marselha. No entanto, elas permanecem extremamente sedutoras, quer pela sua criatividade, quer pelos vislumbres físicos e filosóficos que elas nos poderão transmitir.»

     A ideia de uma cosmologia cíclica não é certamente nova. Existem mesmo várias centenas de modelos: muito variados nos seus pressupostos e todos especulativos, mas partilhando a ideia que o Universo, por assim dizer, conheceu várias «vidas». Tal como a maior parte dos adeptos desta hipótese, Roger Penrose não se satisfaz com uma singularidade primordial, onde as equações da relatividade geral divergem e onde as densidades de energia tendem literalmente para o infinito. Ele também rejeita a teoria da inflação, essa fase de inchamento exponencial que teria sofrido o Universo, uma fração de segundo após o Big Bang. Isto porque, para o cientista britânico, «um dos cientistas mais poderosos e originais que alguma vez encontrei», sublinha Jean-Pierre Luminet, esta teoria reveste-se de um caráter demasiado arbitrário e não resolve, em nada, o enigma do estado inicial do Universo, nem o nível de organização que aí reinava, em particular.

     Mas ao contrário das outras cosmologias oscilatórias, a de Roger Penrose não descreve uma alternância entre fases de expansão e de contração do cosmos, passando em cada uma dessas fases por «estrangulamentos». Em vez disso, ela pressupõe que o Universo apenas sofre fases de expansão e que os seus estádios de expansão última - ou seja de quase morte térmica - os levaria inelutavelmente para estados extraordinariamente densos e quentes, isto é, novos Big Bang. Como é que isto será possível? Roger Penrose explora um certo tipo de operações matemáticas chamadas «transformações compatíveis». «Elas modificam as distâncias - e, portanto, o tamanho dos objetos - mas conservando os ângulos, explica François Béguin, do Laboratório Análise, Geometria e Aplicações, da universidade Sorbonne, Paris Norte. É através deste tipo de transformações, por exemplo, que o globo terrestre é representado nos mapas de navegação marítima: as distâncias são contraídas ou dilatadas na vizinhança de cada ponto, mas as direções permanecem as mesmas.» Ora, ao combinar este tipo de operações com as equações da relatividade geral, o britânico estabelece uma equivalência entre um estádio de expansão infinita do Universo e um estado primordial infinitamente contraído. Assim, a métrica do espaço-tempo prolonga-se de uma ponta do universo até à outra. «E estes conectam-se dois a dois, sem passarem por uma singularidade, maravilha-se François Béguin. É na verdade uma visão puramente matemática da realidade, mas todas as teorias físicas podem ser consideradas como tal.»

     Para que esta «cosmologia cíclica compatível» - retenham o acrónimo CCC - tenha um sentido físico e funcione, há uma condição que pelo menos tem de ser respeitada: todas as partículas devem possuir uma massa nula, como os fotões, no início e no fim de cada universo - Roger Penrose fala de «éon», referindo-se à divindade grega da eternidade. Sem esta condição a simetria compatível seria perdida. Para o estado inicial, abaixo dos 10-32 (10 elevado a menos 32) do segundo, a teoria não se depara com grandes dificuldades. Isto porque, o famoso bosão de Higgs ainda não conferiu a massa às diferentes partículas (protões, eletrões, etc,). E as temperaturas eram de qualquer forma tão elevadas, que a energia cinética das partículas - e não aquela ligada à sua massa - tinha baixado enormemente. A situação é mais problemática no outro fim do tempo. Nada atesta, com efeito, que um universo extremamente idoso não contenha senão partículas sem massa. Roger Penrose apoia-se, no entanto, em diversos fenómenos plausíveis. Tais como a desintegração dos protões, nunca observada em laboratório, mas que se pode produzir nos próximos 1029 (10 elevado a 29) anos. Nessa altura a evaporação quântica dos buracos negros, que, no fim de 10100 (10 elevado a 100) anos, libertaram toda a energia que eles guardam sob a forma de fotões. Ora, a noção de espaço-tempo perde toda a pertinência num universo sem partículas maciças. «Tudo se passaria como se a geometria não se lembrasse nem das distâncias, nem do tempo que flui», constata Jean-Pierre Luminet. Só subsistiria a sua estrutura compatível, suscitando uma espécie de esmagamento e fazendo corresponder o fim ao início.

     Mas as especulações deste matemático genial não ficam por aqui. Já que, segundo os seus cálculos, os últimos acontecimentos do éon anterior deverão deixar vestígios no nosso próprio universo! Em 2010, com o cosmólogo arménio Vahe Gurzadyan, ele previu que o fundo difuso cosmológico, isto é, o primeiro brilho do cosmos emitido 380 000 anos depois do Big Bang e que banha ainda todo o espaço, guardaria tais cicatrizes. Elas resultariam dos últimos buracos negros do éon precedente, que, após se terem atraído e fundido, terão gerado vagas de ondas gravitacionais. Então, estas oscilações da trama do espaço-tempo terão deixado uma marca no fundo difuso cosmológico, na forma de pequenos excessos de energia, desenhando círculos concêntricos. Para os dois investigadores, as informações do observatório da NASA WMAP, contêm tais estruturas. Tal como as medições do telescópio europeu Planck, mais precisas, também as vieram sustentar em 2016. Mas os seus argumentos nem todos convencem. Os especialistas do fundo difuso cosmológico chamam à atenção que «em mapas tão complexos, podemos encontrar todos os motivos imagináveis sem que isso signifique o que quer que seja, lembra Jean-Pierre Luminet. Uma equipa canadiana até se divertiu a procurar triângulos equiláteros concêntricos... e encontrou-os.»

Estes círculos concêntricos seriam uma das assinaturas da cosmologia cíclica compatível. Resultariam da colisão dos últimos buracos negros e do éon precedente, que deixaria um vestígio nos mapas do fundo difuso cosmológico.

     Em nada desencorajados, Roger Penrose e os seus colaboradores procuraram outras assinaturas. Entre elas, as radiações emitidas aquando da evaporação dos últimos buracos negros do éon precedente. Estes deixariam também um traço no fundo difuso cosmológico, criando uma espécie de pontos mais luminosos batizados «pontos de Hawking». Novamente, as observações dos satélites Planck e WMAP deram provas disso. Numa primeira vez em 2018, depois de forma mais detalhada em 2020. «As nossas conclusões recaem sobre jogos de dados totalmente diferentes destes dois telescópios e, contudo, elas coincidem», reafirmou Vahe Gurzadyan. Quer para os círculos concêntricos, quer para os pontos de Hawking.

     Em junho, físicos americanos dirigidos por Eve Bodnia da universidade da Califórnia, em Santa Bárbara, debruçaram-se sobre estes novos resultados e reproduziram-nos num primeiro momento. Mas os investigadores descobriram também que os mapas do fundo difuso cosmológico possuem pixels mais brilhantes do que os outros: «São uma espécie de anomalias que podem vir de enxames de estrelas ou então de problemas de medição», precisa Eve Bodnia. Contudo, sem estes artefactos, os círculos concêntricos já não aparecem! Com a ajuda de um algoritmo de aprendizagem automática e de uma super calculadora, a equipa americana analisou até agora 50 milhões de padrões nos mapas do satélite Planck. Resultado: a existência dos pontos de Hawking não podem ser estatisticamente demonstrados. «Se os nossos trabalhos não invalidam a cosmologia cíclica compatível de Roger Penrose - que pessoalmente acho fascinante -, eles mostram que esta teoria não é corroborada pelos dados atuais do fundo difuso cosmológico», assinala Eve Bodnia. Para continuar as investigações, acrescenta a física, é necessário fazerem-se medições mais precisas do fundo difuso cosmológico, ou outras predições teóricas - como por exemplo, sobre a distribuição ou a formação das galáxias. «Atualmente estamos a considerar outras assinaturas possíveis da CCC», anuncia, e sem mais explicações, Vahe Gurzadyan. Mas mesmo que estes trabalhos estejam destinados a falharem, «eles fazem com que os partidários da cosmologia standard reforcem os seus argumentos», chama a atenção Jean-Pierre Luminet e ilustram a importância de pensar fora da caixa para se fazerem novas descobertas. «Porque as teorias são como a pesca, conclui o astrofísico. Apenas aquele que lança o isco é capaz de apanhar alguma coisa.»

Fonte: Sciences et Avenir - La Recherche  - novembro 2022, n.º 909, p. 42-47

Franck Daninos 

(adaptado)

A missão Dart desviou o asteroide Dimorfos

A colisão entre a sonda Dart e o asteroide Dimorfos, ocorrida no passado dia 27 de setembro, foi filmada pelo nano-satélite LICIACube da Agência Espacial Italiana.

     O teste de defesa planetária da NASA conseguiu modificar a trajetória do corpo celeste graças a uma sonda kamikaze.

      Foi um sucesso completo para a missão Dart («dardo» em inglês), da agência espacial americana. Após uma viagem de dez meses no espaço, a 27 de setembro, a uma distância de 11 milhões de quilómetros do nosso planeta, a sonda kamikaze lançada a 23 000 Km/h esmagou-se contra o seu alvo: o pequeno asteroide Dimorfos (com 85 metros de diâmetro) que gravita o mais imponente Dídimos (com 390 metros de diâmetro). Quinze dias mais tarde, a NASA pôde confirmar que o impacto modificou a órbita de Dimorfos à volta do Dídimos em 32 minutos, passando de 11h 55 min, para 11h 23 min. Um afastamento muito acima do limiar mínimo de sucesso que estava fixado em 73 segundos! «Tudo se desenrolou maravilhosamente e obtivemos numerosas observações», regozijou-se Naomi Murdoch, planetóloga no Instituto Superior de Aeronáutica e do Espaço de Toulouse, que colaborou nesta missão.

     Dezenas de observatórios terrestres estiveram focados no asteroide e puderam gravar esplendidas imagens do feixe de poeiras produzidas pela colisão, estendendo-se como uma cauda de um cometa sobre mais de 10 000 quilómetros. A partir do espaço, os telescópios Hubble e James-Webb fizeram "zoom" sobre a nuvem de detritos, um no comprimento de onda da luz visível e o outro em infravermelhos. O Hubble imortalizou assim o movimento da matéria arrancada ao asteroide, o qual triplicou a sua luminosidade até se estabilizar oito horas depois após a colisão. O James-Webb, pelo seu lado, visualizou as plumas de ejeção, semelhantes a filamentos em expansão a partir da zona de colisão.

     «É agora importante verificar se a modificação permanece constante, já que há fenómenos dinâmicos complexos que podem aí intervir», chama a atenção Naomi Murdoch. Mas para reconstituir a força do impacto e extrair dele todas as lições deste primeiro teste de defesa planetária, será necessário esperar por 2024 e pelo lançamento da sonda Hera até Dimorfos, carregada de um questionário completo. Graças a uma bateria de sensores, ela determinará todos os parâmetros úteis, tais como a massa e a estrutura interna do asteroide, bem como as dimensões da cratera formada pelo impacto.

Fonte: Sciences et Avenir - La Recherche - novembro 2022, n.º 909, p. 12

F. D.

(adaptado)

0 vício escondido do hamburger

Ao matarem bactérias e células imunitárias no intestino, os açucares facilitam a absorção dos lípidos alimentares.

 O açúcar associado às gorduras interfere no bom funcionamento da microbiota intestinal.

     Se os hamburgers, em particular, devem ser consumidos com moderação, é devido ao facto de o açúcar associado às gorduras atacar um tipo de bactérias essenciais ao bom funcionamento intestinal. Esta é a descoberta anunciada por uma equipa da universidade de Columbia (EUA), na revista Cell, dando uma nova visão para a inflamação crónica do intestino induzida pelos alimentos gordos e açucarados.

     Segundo o estudo efetuado na microbiota do rato, demasiado açúcar leva ao desaparecimento de bactérias filamentosas segmentadas e, com elas, as células imunitárias chamadas linfócitos Th17. Ora a ausência destas últimas, torna o intestino muito mais permeável aos lípidos alimentares. Se isto se confirmar no ser humano, o cenário do papel deletério do açúcar na absorção excessiva das gorduras alimentares seria o seguinte: ao desequilibrar as populações bacterianas do intestino, ele perturba o desenvolvimento normal do sistema imunitário local, que controla a passagem das gorduras através da mucosa intestinal. Isto também é válido para as batatas fritas banhadas em ketchup.     

Fonte: Sciences et Avenir - La Recherche - novembro 2022, n.º 909, p. 26

P. K.

(adaptado)

O que posso observar no céu de novembro?

 

1 - Lua a 4ºS de Saturno - 21:00

4 - Lua a 2ºS de Júpiter - 20:00

14 - Lua no apogeu a 404 921 Km da Terra - 06:40

17 - Pico de chuva de meteoros das Leónidas

26 - Lua no perigeu a 362 827 Km da Terra - 01:31

29 - Lua a 4ºS de Saturno - 05:00

 

Fases da Lua em novembro

           

                23 - às 22h 57 min - nova

                30 - às 14h 36min - crescente

                08 - às 11h 02min - cheia

                16 - às 13h 27min - minguante

                

                

Planetas visíveis a olho nu em novembro

MERCÚRIO - Será visível de tarde, por volta do instante do fim do crepúsculo civil, a partir do dia 25 de novembro

VÉNUS - Durante este mês não é visível por estar muito próximo do Sol. 

MARTE - Pode ser visto durante a noite e é facilmente reconhecível pela sua cor avermelhada.

JÚPITER - Pode ser visto durante toda a noite na constelação de Peixes.

SATURNO - Pode ser visto no céu noturno na constelação de Capricórnio.

 

Fonte: Observatório Astronómico de Lisboa 

Visibilidade da Estação Espacial Internacional

(para localizações aproximadas de 41.1756ºN, 8.5493ºW)

    

Data	Magnitude	Início			Ponto mais alto			Fim			Tipo da passagem
	(mag)	Hora	Alt.	Az.	Hora	Alt.	Az.	Hora	Alt.	Az.
27-11	-1,5	18:26:47	10°	NNO	18:28:33	14°	N	18:29:13	13°	NNE	visível
28-11	-1,5	17:37:44	10°	NO	17:39:38	14°	N	17:41:31	10°	NNE	visível
28-11	-1,0	19:15:03	10°	NNO	19:15:24	12°	NNO	19:15:24	12°	NNO	visível
29-11	-1,7	18:26:25	10°	NNO	18:28:26	15°	N	18:28:41	15°	NNE	visível
30-11	-1,6	17:37:39	10°	NNO	17:39:29	14°	N	17:41:17	10°	NE	visível
30-11	-1,2	19:14:08	10°	NO	19:14:54	15°	NNO	19:14:54	15°	NNO	visível
1-12	-2,2	18:25:33	10°	NNO	18:28:09	20°	NNE	18:28:17	20°	NNE	visível
2-12	-1,9	17:36:55	10°	NNO	17:39:11	17°	NNE	17:41:27	10°	ENE	visível
2-12	-1,8	19:13:09	10°	NO	19:14:38	23°	NO	19:14:38	23°	NO	visível
3-12	-3,1	18:24:30	10°	NO	18:27:36	36°	NNE	18:28:13	33°	NE	visível
4-12	-2,5	17:35:49	10°	NO	17:38:41	25°	NNE	17:41:31	10°	E	visível
4-12	-2,6	19:12:19	10°	ONO	19:14:53	42°	O	19:14:53	42°	O	visível
5-12	-3,9	18:23:26	10°	NO	18:26:46	87°	NNE	18:28:52	21°	SE	visível
6-12	-3,6	17:34:38	10°	NO	17:37:54	51°	NNE	17:41:08	10°	ESE	visível
6-12	-1,1	19:11:58	10°	O	19:14:21	18°	SO	19:16:11	13°	S	visível

    
     

Como usar esta grelha:

Coluna Data - data da passagem da Estação;

Coluna Brilho/Luminosidade (magnitude) - Luminosidade da Estação (quanto mais negativo for o número maior é o brilho);

Coluna Hora - hora de início, do ponto mais alto e do fim da passagem;

Coluna Altitude - altitude medida em graus tendo o horizonte como ponto de partida 0º;
Coluna Azimute - a direção da Estação tendo o Norte geográfico como ponto de partida.

Fonte: http://www.heavens-above.com/

Vídeo do Mês

A matemática é uma descoberta ou uma invenção? 

(Quando necessário, para ativar as legendas automáticas proceder do seguinte modo: no canto inferior direito clicar no símbolo "roda dentada"; abrem-se as Definições; clicar aí e escolher Legendas; depois clicar em Traduzir Automaticamente; finalmente escolher Português na lista.)

Imagem do Mês

As nuvens à volta da galáxia Andrómeda

     O que são aquelas nuvens vermelhas à volta da galáxia de Andrómeda? Esta galáxia, M31, é frequentemente captada pelos astrónomos a partir do nosso planeta. Sendo a maior galáxia espiral mais próxima, é uma visão familiar com as suas faixas de poeira escura, núcleo amarelado brilhante e braços em espiral marcados por nuvens de estrelas azuis brilhantes. Esta imagem da nossa galáxia vizinha oferece características surpreendentes e surgem no mesmo campo de visão as nuvens avermelhadas brilhantes de gás de hidrogénio ionizado. A maioria das nuvens de hidrogénio ionizadas que vemos na imagem encontram-se já dentro da nossa galáxia, a Via Láctea. Provavelmente, estão associadas com as nuvens de cirros interestelares espalhadas centenas de anos-luz, acima do nosso próprio plano galáctico. Contudo, algumas destas nuvens ocorrem muito próximo da galáxia de Andrómeda, e algumas na M110, a pequena galáxia logo abaixo.

Fonte: www.nasa.gov

Livro do Mês

Sinopse

    Com uma clareza verdadeiramente admirável, o autor escreve uma obra fascinante sobre o comportamento animal, baseando-se na teoria darwiana da seleção natural. Não faltarão, neste texto simples, divertido e acessível, as críticas às teorias existentes, a análise dos conceitos de comportamento altruísta e egoísta, a definição genética de interesse próprio, a evolução do comportamento agressivo, a teoria da proporção entre os sexos e muitos outros temas que foram negligenciados ou tratados ilegitimamente por muito tempo e que são aqui, pela primeira vez, apresentados de uma forma popular, mas rigorosa. 

Sobre o autor:

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    Clinton Richard Dawkins é um etólogo, biólogo evolutivo e escritor britânico. É fellow emérito do New College da Universidade de Oxford e foi professor para a Compreensão Pública da Ciência, na mesma universidade, entre 1995 e 2008.