Category Archives: Física Quântica

Cientistas encontram luz misteriosa no espaço e não sabem identificá-la

Cientistas encontram luz misteriosa no espaço e não sabem identificá-la

Irradiada de estrela de nêutrons, iluminação pode ser um disco de poeira ou a presença de um vento energético

Cientistas encontram luz misteriosa no espaço e não sabem identificá-la

Com o auxílio do Telescópio Espacial Hubble, da NASA, pesquisadores da Universidade Estadual da Pensilvânia, nos Estados Unidos, detectaram uma estranha luz infravermelha emergindo de uma região ao redor da estrela de nêutrons RX J0806.4-4123. Eles acreditam que isso pode indicar a existência de características nunca antes vistas.

“Essa estrela de nêutrons pertence a um grupo de sete pulsares de raios-X próximos, apelidados de ‘os Sete Magníficos’, que são mais quentes do que deveriam ser, se considerarmos suas idades e reservatórios de energia disponíveis, fornecidos pela perda de energia de rotação”, disse em comunicado Bettina Posselt, líder do estudo. “Observamos uma extensa área de emissão de infravermelho ao redor desta estrela, cujo tamanho total se traduz em cerca de 200 unidades astronômicas na distância presumida do pulsar”.

Em um artigo publicado no Astrophysical Journal, os astrônomos propõem duas explicações para a misteriosa emissão infravermelha. A primeira é que há um disco de material, possivelmente feito de poeira, cercando a estrela. “Pode haver o que é conhecido como um ‘disco de retorno’ de material que se aglutinou ao redor da estrela de nêutrons após a supernova”, explicou Posselt. “Tal disco seria composto de matéria da estrela maciça progenitora. Sua interação subsequente com a estrela de nêutrons poderia ter aquecido o pulsar e retardado sua rotação.”

Segundo a pesquisadora, se essa hipótese for confirmada, isso poderá mudar a compreensão da astronomia de como as estrelas de nêutrons evoluíram.

A segunda explicação é que há um vento energético soprando da estrela de nêutrons que interage com o gás no espaço interestelar, criando uma característica conhecida como “nebulosa do vento pulsar”. Ventos pulsares são gerados quando as partículas são aceleradas no campo elétrico que é produzido pela rápida rotação de estrelas de nêutrons com um forte campo magnético.

Estrelas de nêutrons são produzidas quando estrelas massivas chegam ao fim de suas vidas e passam por supernovas, que expelem as camadas externas de material. Se a massa da estrela que explode é insuficiente para produzir um buraco negro, a região central que sobrou entra em colapso sob a força da gravidade e é espremida a tal ponto que prótons e elétrons se combinam para formar nêutrons.

Devido à densidade extremamente alta, elas também possuem poderosos campos gravitacionais. O campo gravitacional na superfície de uma estrela de nêutrons é em torno de 200 bilhões de vezes o da Terra. As estrelas também podem girar rapidamente, até centenas de vezes por segundo. Algumas estrelas de nêutrons, como a RX J0806.4-4123, por exemplo, emitem raios intensos de radiação, parecidos com os faróis interestelares.

Esses feixes tendem a ser estudados no espectro de raios-X, raios gama e ondas de rádio, mas para as últimas pesquisas, a equipe usou a visão infravermelha do Hubble para observar RX J0806.4-4123 – que foi a primeira estrela de nêutrons na qual um sinal estendido foi visto apenas em luz infravermelha.

Cientistas revelam roteiro para implementar internet quântica

Cientistas revelam roteiro para implementar internet quântica

Cientistas revelam roteiro para implementar internet quântica

Atualmente, um dos tópicos que mais se ouve falar é a falha de segurança virtual. Essas brechas geralmente perpetuam o roubo de dados e desencadeiam muitas vezes em cibercrimes. Uma solução para este problema poderia ser a implementação de uma internet quântica, baseada nos mais recentes avanços da ciência de partículas subatômicas. E o assunto, aparentemente, está sendo cada vez mais levado a sério.

Na última semana, três cientistas do centro QuTech da Universidade de Tecnologia de Delft (TU Delft), localizada nos Países Baixos, revelaram um roteiro para o desenvolvimento da internet quântica; e, de carona neste plano, cientistas da Universidade de Chicago, nos Estados Unidos, anunciaram que pretendem aderir à expansão da internet quântica também.

A princípio, o plano dos cientistas da TU Delft é conectar quatro cidades através de um link quântico, algo que seria feito até 2020, oferecendo assim diretrizes para as pessoas que querem implementar esse tipo de rede no mundo real. Já os cientistas da Universidade de Chicago planejam estabelecer um link quântico ao longo de uma distância de 30 milhas.

Cientistas revelam roteiro para implementar internet quântica

“Internet quântica”, que pode ser a mais segura possível, está a um passo de ser criada!

Entendendo a internet quântica

A internet quântica não é exatamente um upgrade da internet normal, mas sim um “adendo” à ela. O roteiro dos cientistas da TU Delft afirma que o objetivo é “fornecer tecnologia de internet fundamentalmente nova, possibilitando a comunicação quântica entre quaisquer dois pontos da Terra”. Os usos para esta função, porém, não estão claros ainda.

Especula-se que a internet quântica poderia melhorar a segurança cibernética, ajudar a sincronizar melhor os relógios virtuais, melhorar as redes de telescópios (inclusive das que desejam visualizar o buraco negro central da Via Láctea), aprimorar a tecnologia de sensores ou, ainda, permitir acesso a um processador quântico por meio da nuvem.

Apesar de não parecer, todas essas funções diferem bastante a internet quântica de uma rede clássica, pois esta última transmite dados traduzidos em unidades fundamentais chamadas bits, sempre iguais a zero ou a um. A quântica, por outro lado, poderia transmitir qubits, que assumem uma superposição de zero e um. Isso significa que eles podem ter valores que são parcialmente zero e parcialmente um ao mesmo tempo.

Além disso, os qubits não podem ser copiados e qualquer tentativa disso seria detectada. A comunicação com esse tipo de dados também poderia permitir a realização de cálculos mais poderosos e ricos em uma nuvem quântica.

Passo a passo

O documento (considerado um “manifesto para a internet quântica”) dos cientistas da TU Delft ainda estabelece que, para a internet quântica ganhar vida, um link físico teria de ser instalado para conseguir transmitir os qubits, com repetidores quânticos em sua extensão que permitiriam dois qubits para grandes distâncias e, nas pontas, nós quânticos que mediriam os valores dos qubits ou processadores quânticos do computador em escala global.

Com os links estabelecidos, a rede repetidora receberia chaves de criptografia quântica (as quais não poderiam ser retransmitidas), e uma rede poderia enviar qubits entre um nó e outro. Por fim, haveria um entrelaçamento entre os nós, o que culminaria no armazenamento dos dados quânticos. Bastaria então ligar os processadores quânticos e deixar os cálculos acontecerem nos links.

Apesar de já existirem experimentos avançados atualmente com esta tecnologia, a maior limitação ainda é a grande quantidade de tempo que os qubits levam para gerar emaranhamento entre os links e nós.

De toda forma, a computação quântica parece estar, aos poucos, encontrando seu caminho. Além do projeto da TU Delft na Holanda, a China também tem um satélite usado para experimentos quânticos, o Micius (apesar de seus qubits não poderem ser armazenados ou manipulados). E há ainda a Universidade de Chicago, que está liderando um recém-anunciado plano financiado pelo Departamento de Energia dos Estados unidos, onde estão ocorrendo testes de entrelaçamento em uma distância de 30 milhas através de um link de fibra ótica que estava inativo.

David Awschalom, professor de informação quântica da Universidade de Chicago, disse ao Gizmondo que é preciso “treinar uma geração de estudantes que serão os futuros usuários dessa tecnologia” primeiro. Ele ainda acrescenta: “Uma coisa legal sobre a construção de uma plataforma quântica como a nossa é que ela fornecerá uma enorme plataforma educacional”.

 

https://canaltech.com.br/inovacao/cientistas-revelam-roteiro-para-implementar-internet-quantica-125702/

Agora temos uma prova de que computadores quânticos superam os tradicionais

Pesquisadores conseguiram provar, pela primeira vez, que sistemas quânticos oferecem vantagem computacional sobre os modelos clássicos

Pesquisadores conseguiram provar, pela primeira vez, que sistemas quânticos oferecem vantagem computacional sobre os modelos clássicos

Pesquisadores conseguiram provar, pela primeira vez, que sistemas quânticos oferecem vantagem computacional sobre os modelos clássicos

Uma equipe internacional de pesquisadores conseguiu provar, pela primeira vez, que os computadores quânticos, de fato, oferecem vantagem computacional em relação aos sistemas tradicionais. Tal conclusão foi detalhada em artigo publicado na revista Science. Nele, os pesquisadores descrevem o trabalho de um circuito quântico que foi capaz de resolver um problema matemático que seria impossível para um computador tradicional quando sujeito às mesmas restrições.

Em entrevista ao site Motherboard, Robert König, teórico na Universidade Técnica de Munique e principal autor do artigo, explicou que o grande trunfo do trabalho foi mostrar como os circuitos quânticos conseguem ser computacionalmente mais poderosos do que os clássicos da mesma estrutura. O problema colocado poderia ser resolvido da forma “clássica”, mas exigiria mais recursos.

A vantagem quântica aconteceu por causa da “não-localidade”, uma característica dos sistemas quânticos espacialmente isolados que permite que eles sejam considerados um só sistema: uma mudança em um sistema resulta – no mesmo momento – em uma mudança em outro.

Para entender melhor, qubits são o análogo quântico de bits (de um computador tradicional), exceto que sendo um ou um zero, os qubits podem apresentar uma “superposição” de ambos ao mesmo tempo.

Com a projeção de circuitos quânticos, há uma compensação entre o número de qubits interagindo no circuito e o número de operações que podem ser executadas nesses qubits – denominado de “profundidade” do circuito. Aumentar essa “profundidade” faz com que cresça, também, as habilidades de processamento de informações.

Agora temos uma prova de que computadores quânticos superam os tradicionais

Agora temos uma prova de que computadores quânticos superam os tradicionais

Por outro lado, esse aumento exige uma diminuição correspondente. Um circuito com um grande número de qubits é limitado a um pequeno número de operações (tem uma profundidade “superficial”), tornando difícil a vantagem sobre os computadores tradicionais.

O problema ocorre porque um circuito quântico que não incorpora a correção de erros é limitado em seu número de operações que podem ser executadas no qubits antes que elas acabem “quebrando”, perdendo seus dados. Ou seja, conforme mais qubits são lançados, há mais espaço para erros, causando um decréscimo no número de operações que podem ser executadas antes de serem desfeitas.

Para acabar com isso, a equipe de Kônig projetou um circuito quântico em que vários circuitos superficiais operam em paralelo, mas ainda podem ser considerados como um único sistema por causa da não-localidade. Os circuitos foram capazes de resolver um problema de álgebra usando um número fixo de operações (eles tinham uma “profundidade constante”), algo matematicamente impossível em um circuito clássico.

Vantagens como essa permitirão, em teoria, que futuros computadores quânticos façam cálculos muito mais rapidamente do que um computador clássico. O algoritmo de Shor, por exemplo, permite que os computadores quânticos descubram os fatores de primos e possam, eventualmente, permitir que os computadores quânticos com grande número de qubits quebrem as formas mais modernas de criptografia.

Os pesquisadores alemães veem seu trabalho como um dos fundamentos matemáticos para aplicações práticas e experimentais no futuro próximo. Com a simplificação dos circuitos, eles poderão estar ao alcance de computadores quânticos experimentais em não muito tempo.

O que é a ‘pasta nuclear’, material mais duro já descoberto no Universo

Material de estrutura única e considerado o mais forte até agora faz parte da composição das chamadas estrelas de neutrôns

Existe um material 10 bilhões de vezes mais resistente que o aço.

É o que aponta um estudo que calculou a dureza do material encontrado no interior da crosta das estrelas de nêutrons.

Material de estrutura única e considerado o mais forte até agora faz parte da composição das chamadas estrelas de neutrôns.

O que é a ‘pasta nuclear’, material mais duro já descoberto no Universo

Essas estrelas são aquelas que surgem quando as estrelas “convencionais” chegam a certa idade e então estouram e colapsam em uma massa de nêutrons.

O que os cientistas descobriram é que o material debaixo da superfície delas – batizado como pasta nuclear – é o mais forte do Universo.

‘Lasanha e espaguete’

O pesquisador Matthew Caplan, da Universidade McGill, no Canadá, e colegas da Universidade de Indiana e do Instituto de Tecnologia da Califórnia, nos Estados Unidos, realizaram juntos as mais importantes simulações de computador já feitas sobre as crostas de estrelas de nêutrons.

Ilustração da pasta nuclear com estrutura em formato semelhante ao do espaguete, waffle e lasanha

Ilustração da pasta nuclear com estrutura em formato semelhante ao do espaguete, waffle e lasanha

Material de estrutura única e considerado o mais forte até agora faz parte da composição das chamadas estrelas de neutrôns.

As estrelas de nêutrons nascem como resultado de uma implosão que comprime um objeto do tamanho do Sol para aproximadamente o tamanho da cidade de Montreal, tornado-o “10 bilhões de vezes mais denso do que qualquer coisa na Terra”, explica Caplan em um comunicado da Universidade McGill.

Esta alta densidade faz com que o material que forma uma estrela como essas – a pasta nuclear – tenha uma estrutura única.

Sob a crosta das estrelas, prótons e nêutrons se unem em formas semelhantes a tipos de massa, como lasanha ou espaguete. Daí o nome “pasta nuclear”.

As enormes densidades e formas estranhas tornam essa massa incrivelmente rígida.

E ela poderia ser útil para os seres humanos?

“A pasta nuclear só existe graças à enorme pressão proporcionada pela gravidade da estrela de nêutrons. Se você retirar essa pasta da estrela, ela se decompõe e explode como uma bomba nuclear. É por isso que os seres humanos provavelmente não podem construir nada a partir dela no curto prazo”, diz Caplan à BBC News Mundo, serviço em espanhol da BBC.

E qual é a cor ou textura deste material?

“Se você pudesse segurar um punhado de pasta nuclear em sua mão, não conseguiria ver as diferentes formas, pois elas são muito menores que um átomo. O material estaria tão quente que brilharia em tom de vermelho vivo como a superfície do Sol. Além disso, explodiria”, acrescenta o especialista.

Descoberta importante

Para descobrir a pasta nuclear, foram necessários dois milhões de horas de processamento em simulações de computador ou o equivalente a 250 anos em um laptop com uma única unidade de processamento gráfico (GPU, da sigla em inglês) – usada principalmente para gerenciar e melhorar o desempenho de vídeos e gráficos.

Com estas simulações, os cientistas conseguiram esticar e deformar o material encontrado nas profundezas da crosta das estrelas de nêutrons.

Caplan afirma que esses resultados “são valiosos para os astrônomos que estudam as estrelas de nêutrons”.

“Sua camada externa é a parte que geralmente observamos, por isso é fundamental conhecer o interior, para interpretar as observações astronômicas dessas estrelas.”

As descobertas também poderiam ajudar os astrofísicos a entenderem melhor as ondas gravitacionais, porque os novos resultados sugerem que estrelas de nêutrons solitárias poderiam gerar pequenas ondas gravitacionais.

Os matemáticos que ajudaram Einstein e sem os quais a Teoria da Relatividade não funcionaria.

Os matemáticos que ajudaram Einstein e sem os quais a Teoria da Relatividade não funcionaria.

     As ideias de matemáticos do século 19 deram a Einstein o que ele precisava para desenvolver a Teoria da Relatividade

Os matemáticos que ajudaram Einstein e sem os quais a Teoria da Relatividade não funcionaria.

As ideias de matemáticos do século 19 deram a Einstein o que ele precisava para desenvolver a Teoria da Relatividade

Sem as contribuições de János Bolyai, Nikolay Lobachevski e Bernhard Riemann, que descreveram o espaço curvo e as múltiplas dimensões, Albert Einstein teria enfrentado muitos obstáculos

O físico alemão Albert Einstein (1879-1955) é um gênio famoso. Sua imagem nos é familiar. Sua Teoria da Relatividade é célebre. Mas, sem as ideias de três matemáticos do século 19, essa que é a principal teoria de Einstein simplesmente não funcionaria.

A matemática é a chave para entender o universo físico. Como disse o filósofo italiano Galileu Galilei certa vez, sem o farol criado por essa ciência, estaríamos dando voltas em um labirinto escuro.

Matemáticos pioneiros deram a Einstein um mapa para navegar pelo labirinto mais escuro de todos: o tecido do Universo. János Bolyai, Nikolái Lobachevski e Bernhard Riemann criaram novas geometrias que nos levaram a mundos estranhos e flexíveis.

“Einstein era um bom matemático intuitivo e teve um pouco de problema com essas ideias, mas sabia o que queria. Quando viu o que Riemann havia feito, soube que era isso”, disse o físico teórico Roger Penrose à BBC.

Teorias de Euclides em xeque

Os matemáticos que ajudaram Einstein e sem os quais a Teoria da Relatividade não funcionaria.

Os matemáticos que ajudaram Einstein e sem os quais a Teoria da Relatividade não funcionaria.

Durante 2.000 anos, os axiomas consagrados no grande trabalho de geometria “Os elementos”, de Euclides, foram aceitos comoverdades matemáticas absolutas e inquestionáveis.

A geometria de Euclides nos ajudou a navegar pelo mundo, construir cidades e nações, dando ao ser humano o controle sobre seu entorno.

Mas, na Europa, em meados do século 19, surgiu uma crescente inquietação em relação a algumas ideias de Euclides. Os matemáticos começaram a questionar se poderia haver outro tipo de geometria que ele não havia descrito, geometrias nas quais os axiomas de Euclides podiam ser falsos.

É difícil dizer o quão radical era essa sugestão. Tanto que um dos primeiros matemáticos a contemplar essa ideia, o alemão Carl Frederick Gauss, relutava em falar sobre o tema, apesar de ser considerado, neste momento, um Deus no mundo matemático.

Tinha uma reputação impecável.

A geometria de Euclides nos ajudou a navegar pelo mundo, a construir cidades e nações.

Os matemáticos que ajudaram Einstein e sem os quais a Teoria da Relatividade não funcionaria.

Poderia ter dito qualquer coisa que a maioria dos matemáticos teria acreditado, mas se manteve em silêncio: não compartilhou com ninguém sua suspeita de que o espaço pudesse ser disforme.

‘Descobertas radicais’

Enquanto isso, na Hungria, Farkas Bolyai, outro matemático, também contemplava cenários em que a geometria de Euclides poderia ser falsa.

Bolyai havia estudado com Gauss na Universidade de Göttingen, na Alemanha, e voltado para sua casa na Transilvânia, na Romênia, onde havia passado anos lutando sem sucesso com a possibilidade de novas geometrias. Esse esforço o havia quase destruído.

“Viajei para além de todos os recifes desse infernal Mar Morto e sempre voltei com os mastros e velas danificados. Arrisquei sem pensar toda minha vida e felicidade.”

János Bolyai descobriu o que chamou de ‘mundos imaginários’

Os matemáticos que ajudaram Einstein e sem os quais a Teoria da Relatividade não funcionaria.

János Bolyai descobriu o que chamou de ‘mundos imaginários’.

Em 1823, recebeu uma carta do filho, também matemático, que estava com seu batalhão do Exército em Timisoara.

“Meu querido pai, tenho tantas coisas sobre as quais te escrever a respeito de minhas novas descobertas, que não posso fazer outra coisa que escrever essa carta, sem esperar sua resposta à minha carta anterior, e talvez não deveria fazê-lo, mas encontrei coisas lindas, que até a mim me surpreenderam, e seria uma pena perdê-las; meu querido pai verá e saberá, não posso dizer mais, apenas que do nada criei um mundo novo e estranho.”

O filho de Farkas Bolyai, János, havia descoberto o que chamou de “mundos imaginários”; mundos matemáticos que não satisfaziam os axiomas de Euclides, que pareciam ser completamente consistentes e sem contradições.

Bolyai escreveu imediatamente para o amigo Gauss contando as emocionantes descobertas que seu filho havia feito. Na sequência, Gauss enviou uma carta a um colega, elogiando o pensamento brilhante do jovem matemático.

“Recentemente, recebi da Hungria um pequeno artigo sobre a geometria não-euclidiana. O escritor é um jovem oficial austríaco, filho de um dos meus primeiros amigos. Considero o jovem geômetra J. Bolyai um gênio de primeira classe.”

Mas, na carta que escreveu a Bolyai, o tom foi bem diferente:

“Se começasse dizendo que não posso elogiar este trabalho, certamente ficaria surpreso por um momento. Mas não posso dizer o contrário. Elogiá-lo seria elogiar a mim mesmo. De fato, todo o conteúdo da obra, o caminho tomado por seu filho, os resultados aos quais se dirige, coincidem quase completamente com as minhas reflexões, que ocuparam parcialmente a minha mente nos últimos 30 ou 35 anos”.

Os matemáticos que ajudaram Einstein e sem os quais a Teoria da Relatividade não funcionaria.

Uma carta de Gauss sobre as ideias de János Bolyai deixou o jovem geômetra desconsolado.

Uma carta de Gauss sobre as ideias de János Bolyai deixou o jovem geômetra desconsolado

O jovem János ficou completamente inconsolável. Seu pai tentou confortá-lo: “Certas coisas têm sua época, quando se encontram em locais diferentes, como a primavera quando as violetas florescem em todas as partes”.

Apesar do incentivo do pai para publicar, János Bolyai não escreveu suas ideias até alguns anos depois. Foi tarde demais.

Ele descobriu pouco depois que o matemático russo Nikolái Lobachevski havia publicado ideias muito similares, dois anos antes dele.

Além das três dimensões

As geometrias radicais de Bolyai e Lobachevski estavam confinadas a nosso universo tridimensional.

Mas foi um aluno de Gauss, na Universidade de Göttingen, que levou essas novas geometrias para uma direção ainda mais exótica.

Bernhard Riemann era um matemático tímido e brilhante, que sofria de problemas de saúde bastante sérios. Um dos seus contemporâneos, Richard Dedekind, escreveu sobre ele:

“Riemann está muito infeliz. Sua vida solitária e seu sofrimento físico o tornaram extremamente hipocondríaco e desconfiado de outras pessoas e de si mesmo. Ele fez as coisas mais estranhas aqui só porque acredita que ninguém pode aguentá-lo”. Em sua solidão, Riemann estava explorando os contornos dos novos mundos que havia construído.

  Pressionado pela universidade, Riemann foi forçado a apresentar suas ideias radicais.

Os matemáticos que ajudaram Einstein e sem os quais a Teoria da Relatividade não funcionaria.

Pressionado pela universidade, Riemann foi forçado a apresentar suas ideias radicais

No verão de 1854, o introvertido Riemann enfrentou um grande obstáculo para poder se tornar professor na Universidade de Göttingen: teve que dar uma palestra pública na Faculdade de Filosofia. O departamento escolheu o tema: “Sobre as hipóteses que se encontram na base da geometria”.

Assim, ele se viu forçado a apresentar no dia 10 de junho as ideias radicais que havia formulado sobre a natureza da geometria. Na plateia, estava, entre outras pessoas, seu professor, Carl Frederick Gauss, campeão de matemática da época.

Ele mostrou aos matemáticos presentes como ver em quatro, cinco, seis ou mais dimensões, inclusive em N dimensões. Descreveu formas que só podiam ser vistas com as mentes dos matemáticos e as fez tão tangíveis para quem as escutava, como os objetos 3D são para a maioria das pessoas.

Se você não é matemático, há um lugar em que você pode experimentar algo próximo da quarta dimensão: o Grande Arco de La Défense, em Paris, criado pelo arquiteto Johan Otto von Spreckleson.

  O Grande Arco de La Défense, em Paris, criado pelo arquiteto Johan Otto von Spreckleson, representa a ideia da quarta dimensão..

O Grande Arco de La Défense, em Paris, criado pelo arquiteto Johan Otto von Spreckleson, representa a ideia da quarta dimensão..

O Grande Arco de La Défense, em Paris, criado pelo arquiteto Johan Otto von Spreckleson, representa a ideia da quarta dimensão

É um cubo de quatro dimensões no coração de uma Paris tridimensional, uma estrutura absolutamente impressionante pela qual poderiam passar as torres da Catedral de Notre Dame.

Mas mais surpreendente ainda é o poder da ideia que representa. Um supercubo no meio da capital francesa, com 16 esquinas, 32 bordas e 24 faces… extraordinário!

O arquiteto abriu para todos nós uma porta para outro mundo. Mas, para compreender realmente a vida além de três dimensões, se faz necessária a revolucionária matemática de Riemann.

Inspiração para Einstein

Cinco décadas após a célebre conferência de 1854, as ideias de Riemann viraram realidade.

Einstein estava tentando contemplar a estrutura do espaço quando se deparou com as teorias curvas do espaço N-dimensional desenvolvidas por Riemann.

“A princípio, ele não gostou. Pensou: ‘Os matemáticos complicam tanto a vida!'”, destaca o físico Roger Penrose.

 Segundo Einstein, os corpos têm um efeito de curvatura na estrutura do espaço-tempo ao seu redor.

Os matemáticos que ajudaram Einstein e sem os quais a Teoria da Relatividade não funcionaria.

Segundo Einstein, os corpos têm um efeito de curvatura na estrutura do espaço-tempo ao seu redor

“Mas ele logo soube que era o prisma certo, e era absolutamente crucial, porque essa geometria quadridimensional se enquadrava nas outras três dimensões, e Einstein se deu conta que poderia generalizá-lo da mesma maneira com que Reimann havia generalizado a geometria euclidiana ao torná-la curva.”

Usando a matemática de Riemann, Einstein promoveu um avanço extraordinário sobre a natureza do Universo: o tempo, ele descobriu, era a quarta dimensão.
A nova geometria de Riemann permitiu unificar espaço e tempo. E as estranhas geometrias curvas pensadas pela primeira vez por Gauss, descritas por Bolyai e Lobachevsky e generalizadas por Riemann, o ajudaram a resolver a relatividade.

Ao medir a distância entre dois pontos no espaço-tempo usando a geometria de Euclides, surgem diversos paradoxos preocupantes. Mas, quando se utiliza as geometrias não euclidianas de Bolyai e Lobachevsky, os paradoxos se dissolvem.

As geometrias destes matemáticos do século 19 foram a chave para a criação da Teoria da Relatividade. Essas ideias traçaram o mapa para navegar na estrutura do espaço e do tempo.

 

Nasa deve lançar nave que vai ‘tocar’ o Sol no dia 11

Nasa deve lançar nave que vai 'tocar' o Sol no dia 11

Nasa deve lançar nave que vai ‘tocar’ o Sol no dia 11

A Nasa, que há uma semana completou 60 anos de existência, está finalizando os preparativos para uma das missões espaciais mais audaciosas de sua história. Na madrugada do próximo sábado, um dos mais poderosos foguetes do mundo, o Delta IV Heavy, deverá iluminar os céus de Cabo Canaveral, na Flórida, levando em sua cápsula a nave Parker Solar Probe (PSP), que será o primeiro artefato humano a “tocar” o Sol.

Nasa deve lançar nave que vai 'tocar' o Sol no dia 11

Nasa deve lançar nave que vai ‘tocar’ o Sol no dia 11

No fim dessa aventura inédita, programada para durar sete anos, a PSP chegará a 6,3 milhões de quilômetros de distância da superfície do Sol, um sobrevoo muito próximo, considerando os mais de 150 milhões de quilômetros de distância que separam a Terra de sua estrela. Suportando temperaturas e níveis de radiação nunca enfrentados por outra espaçonave, a PSP tem o objetivo de desvendar uma série de mistérios científicos que intrigam astrofísicos há décadas.

Com custo de cerca de U$S 1,5 bilhão (aproximadamente R$ 5,5 bilhões), a missão deverá mudar radicalmente a compreensão sobre o Sol e sobre sua influência no clima espacial – incluindo as tempestades solares que afetam os sistemas de satélites e as redes de eletricidade na Terra, de acordo com Nicola Fox, do Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins (EUA), que desenvolveu a missão PSP para a Nasa.

“A missão responderá questões sobre a física solar que têm nos deixado confusos por mais de seis décadas. É uma espaçonave carregada com inovações tecnológicas que resolverão muitos dos principais mistérios sobre a nossa estrela. Um dos objetivos centrais é descobrir por que a corona (parte externa da atmosfera) do Sol é tão mais quente que a superfície solar”, disse Fox.

Formada por plasma ultra-aquecido a milhões de graus, a corona envolve todo o Sol e consiste na parte externa de sua atmosfera – e ninguém sabe até hoje como ela pode ser milhares de vezes mais quente que a superfície e o interior do Sol. A corona também é, segundo cientistas, a origem do vento solar – um fluxo supersônico de partículas que o astro lança em todas as direções e afeta todo o Sistema Solar.

“Não sabemos como o vento solar se acelera tão rapidamente na corona, chegando a milhões de quilômetros por hora”, diz o diretor da divisão de ciência heliofísica da Nasa, Alex Young.

Para observar a origem dos ventos solares, a PSP vai “mergulhar” na corona. A nave deverá trazer mais informações sobre a corona e os ventos solares do que qualquer outro recurso científico já utilizado.

“Estamos nesse ambiente incrivelmente dinâmico do Sol e somos atingidos pelos ventos solares, que podem afetar não apenas a saúde de astronautas que trabalham no espaço, mas também nossos satélites, as telecomunicações e, em casos extremos, pode derrubar os sistemas de energia na Terra”, disse Young.

Pesquisadores confirmam teoria da relatividade de Einstein ao estudar estrela orbitando em buraco negro

É a primeira vez que a teoria é confirmada na região perto de um buraco negro supermassivo. Medição foi feita por “super” telescópio no Chile.

Ilustração mostra trajetória da estrela nos últimos meses ao redor do buraco negro (Foto: M. KORNMESSER/ESO)

Ilustração mostra trajetória da estrela nos últimos meses ao redor do buraco negro (Foto: M. KORNMESSER/ESO)

ma única estrela, girando em torno do enorme buraco negro no centro da Via Láctea, forneceu aos astrônomos uma nova prova de que Albert Einstein estava certo sobre a gravidade.

Há mais de 100 anos, a teoria geral da relatividade de Einstein revelou que a gravidade é o resultado da curvatura espaço-tempo, criada pela presença de massa e energia. Agora, em um artigo publicado nesta quinta-feira (26) na “Astronomy & Astrophysics”, uma equipe de pesquisadores relata a observação de uma característica da relatividade geral conhecida como redshift gravitacional.

Observações feitas com o telescópio conhecido como “Very Large Telescope” (telescópio muito grande, em tradução livre), do Observatório do Sul Europeu (ESO), revelaram pela primeira vez os efeitos previstos pela relatividade geral de Einstein sobre o movimento de uma estrela que passa pelo campo gravitacional perto do buraco negro supermassivo no centro da Via Láctea. Este resultado representa o ponto alto de uma campanha de observação de 26 anos usando os telescópios do ESO no Chile.

Buraco negro

Obscurecido pelas densas nuvens de poeira absorvente, o buraco negro supermassivo mais próximo da Terra está a 26.000 anos-luz de distância, no centro da Via Láctea. Com uma massa de quatro milhões de vezes a do Sol, o buraco negro é cercado por um pequeno grupo de estrelas que orbitam em torno dele em alta velocidade.

Esse ambiente extremo – o campo gravitacional mais forte de nossa galáxia – o torna o local perfeito para explorar a física gravitacional e, particularmente, testar a teoria geral da relatividade de Einstein.

A medição é a primeira vez que a relatividade geral foi confirmada na região perto de um buraco negro supermassivo.

À medida que a luz escapa de uma região com um forte campo gravitacional, suas ondas são esticadas, tornando a luz mais vermelha, em um processo conhecido como redshift gravitacional. Os cientistas, uma equipe conhecida como a colaboração GRAVITY, usaram o Very Large Telescope, localizado no deserto de Atacama, no Chile, para demonstrar que a luz da estrela foi deslocada para o vermelho pela quantidade prevista pela relatividade geral.

Os cientistas já tinha observado o redshift gravitacional antes. Na verdade, os satélites de GPS não funcionariam corretamente se o redshift gravitacional não fosse levado em consideração. Mas tais efeitos nunca foram vistos nas proximidades de um buraco negro, onde a gravidade é mais forte.

“Isso é completamente novo, e acho que é isso que torna emocionante – fazer esses mesmos experimentos não na Terra ou no sistema solar, mas perto de um buraco negro”, diz o físico Clifford Will da Universidade da Flórida em Gainesville.
A estrela S2
No “coração” da Via Láctea, esconde-se um enorme buraco negro supermassivo, com uma massa de cerca de 4 milhões de vezes a do sol. Muitas estrelas giram em torno deste buraco negro. Os pesquisadores se concentraram em uma estrela, conhecida como S2, que completa uma órbita elíptica ao redor do buraco negro a cada 16 anos.

Órbita é uma trajetória fechada que um astro faz em torno de outro. Órbita elíptica é o tipo de órbita feita, e nesse caso, a elipse é como um círculo achatado (e não circular). A órbita de todos os planetas do Sistema Solar é elíptica.

É a primeira vez que a teoria é confirmada na região perto de um buraco negro supermassivo. Medição foi feita por "super" telescópio no Chile.

Pesquisadores confirmam teoria da relatividade de Einstein ao estudar estrela orbitando em buraco negro

Em maio de 2018, a estrela ficou mais próxima do buraco negro, atingindo 3% da velocidade da luz – extremamente rápida para uma estrela. Nesse ponto, a estrela estava a apenas 20 bilhões de quilômetros do buraco negro. O que pode parecer distante, mas é apenas quatro vezes a distância entre o sol e Netuno.

Físicos tentam comprovar existência de quinta dimensão

Os físicos continuam estudando e fazendo experimentos para tentar descobrir a existência de uma quinta dimensão

“Qual é a 5ª dimensão? Eu sei que a primeira é a altura, a segunda é a largura, a terceira é a profundidade e a quarta, o tempo. Mas ninguém parece saber o que é a quinta!”.

Os físicos continuam estudando e fazendo experimentos para tentar descobrir a existência de uma quinta dimensão.

Físicos tentam comprovar existência de quinta dimensão

Essa foi a pergunta que Lena Komaier-Peeters, uma menina de 12 anos, enviou para os investigadores da BBC, o geneticista Adam Rutherford e a matemática Hannah Fry, da série Os Casos Curiosos de Rutherford e Fry. Eles foram a Genebra, na Suíça, para responder essa questão.

Lá, eles visitaram o lugar onde se realiza aquele que é provavelmente o mais incrível experimento com tempo e espaço, o Cern (Centro Europeu de Pesquisa Nuclear), e pediram ajuda à física de partículas Rakhi Mahbubani nessa tarefa.

“Imagine um canal estreito e comprido, com barcos de diferentes tamanhos navegando nele. Se você tem um navio de cruzeiro enorme que ocupa quase toda a largura, você só pode se mover ao longo do canal, você não tem a possibilidade de se mover dos lados, na largura, então a partir da perspectiva daquele cruzeiro o canal tem apenas uma dimensão”, diz Mahbubani.

“Se o que você tem é um veleiro, você pode ziguezaguear. Do ponto de vista do veleiro, o canal tem duas dimensões. Já se você viajar em um submarino, você experimentaria tanto o comprimento quanto a largura e também a profundidade. A partir dessa perspectiva, o mesmo canal tem três dimensões.”

Por que cientistas insistem que existem outras dimensões?

“Uma razão muito convincente é que realmente não entendemos por que a força da gravidade é muito mais fraca do que as outras forças fundamentais que experimentamos. Se eu te der um ímã de geladeira e uma chave qualquer, o ímã levantará a chave com muita facilidade. A força magnética desse pequeno ímã supera a força da gravidade da Terra, que é enorme, que puxa a chave na direção oposta”, diz a física Mahbubani.

É verdade, mas por que isso implica que existem outras dimensões?

“A hipótese é que a gravidade, assim como o submarino no canal, pode experimentar dimensões adicionais, enquanto nós não temos essa capacidade. E ela se dissipa nessas outras dimensões e é por isso que sentimos que ela é muito fraca.”

Então, a força da gravidade seria diluída.

Um conceito com uma longa quarta dimensão

O conceito de dimensões adicionais pode parecer futurista, mas essa ideia existe há muito tempo. Se tornou popular no mundo da matemática quando o alemão Bernhardt Riemann demonstrou em 1854 que poderia haver mais de três dimensões na geometria.

Mais tarde, no mesmo século, o matemático britânico Charles Howard Hinton, um fanático por ficção científica, projetou um hipercubo de quatro dimensões chamado tesserato.

Físicos tentam comprovar existência de quinta dimensão

Um tesserato é um análogo de 4 dimensões de um cubo, assim como um cubo é um análogo tridimensional de um quadrado.

Um tesserato é um análogo de 4 dimensões de um cubo, assim como um cubo é um análogo tridimensional de um quadrado

Junto com a ciência veio a arte, e o conceito de dimensões adicionais apareceu em obras de Oscar Wilde, Marcel Proust e HG Wells (e o tesserato ganha papel de destaque nos quadrinhos da Marvel). Ele também inspirou artistas cubistas como Picasso, que tentou representar mais dimensões em suas pinturas.

No entanto, até agora, ninguém foi capaz de provar que essas dimensões realmente existem.

Este é o trabalho que os físicos agora tentam fazer no Cern, e, para testar teorias, é preciso experimentos.

Como descobrir a misteriosa quinta dimensão

Primeiro, você precisa de um objeto enorme para encontrar as menores partículas fundamentais do Universo.

O que está em uso no Cern é chamado Grande Colisor de Hádrons ou LHC (na sigla em inglês), um acelerador próton-próton de 27 km de circunferência. Com essa máquina, os feixes de partículas são disparados quase à velocidade da luz, de modo que, quando dois prótons colidem, eles criam todos os tipos de outras partículas.

Se as teorias atuais estiverem corretas, há a pequena probabilidade de que uma das partículas subatômicas nessa colisão seja a que foi batizada de gráviton.

A física quântica nos diz que cada força tem uma partícula relacionada que a transporta. Por exemplo, a luz é transportada por fótons. Então, a gravidade deveria teoricamente ser transportada por grávitons, só que a gente nunca os observou.

Mas eles podem ser a chave para desvendar dimensões ocultas.

É por isso que os cientistas do Cern não pararam de procurá-los durante 14 anos.

O Grande Colisor de Hádrons é um acelerador de prótons usado na busca por minipartículas fundamentais do Universo.

O Grande Colisor de Hádrons é um acelerador de prótons usado na busca por minipartículas fundamentais do Universo.

O Grande Colisor de Hádrons é um acelerador de prótons usado na busca por minipartículas fundamentais do Universo

E eles não perdem a esperança.

Mesmo assim, há outros físicos teóricos que não são tão otimistas, como Sean Carroll, do Caltech, o Instituto de Tecnologia da Califórnia.

“Temos certeza de que os grávitons existem, o que não temos certeza é que eles podem ser descobertos com o Grande Colisor de Hádrons. Na verdade, é o oposto: você tem que ser muito, muito, muito sortudo por poder encontrar grávitons nessa máquina”, diz Carroll. “Existem teorias e estamos testando-as, mas se os grávitons estivessem lá, poderíamos tê-los visto facilmente e não os vimos, então as probabilidades são mínimas.”

Mesmo assim, ele opina, vale a pena continuar a procurar por essas outras dimensões, porque se elas forem encontradas, “tudo o que pensarmos sobre as leis fundamentais da natureza mudará: seria uma descoberta transcendental”.

“Se nós não as vemos, isso não significa que elas não estão lá, mas que nossos experimentos ainda não são bons o suficiente. Se continuarmos tentando, vamos achar algum dia.”

E se algum chegarmos à conclusão que essas dimensões realmente existem? Como elas seriam?

Dimensões escondidas

Segundo o físico Carroll, elas existem e estão em todas as partes.

“Você precisa entrar na mentalidade dos físicos para entender a que eles se referem quando falam a palavra ‘dimensão’. Nós tendemos a acreditar que uma outra dimensão é um lugar aonde você vai e é possuído por criaturas estranhas”, fala.

“E uma dimensão é simplesmente uma direção no espaço. Neste momento, nós conhecemos três, que poderíamos chamar de ‘para cima-para baixo’, ‘para a esquerda e para a direita’ e ”para a frente e para trás’.

Segundo ele, não faz sentido algum dizer “Onde está a dimensão para cima-para baixo?”, porque ela “está em todo o lugar”, assim como as outras.

“O que sabemos com certeza é que elas estão escondidas de alguma forma, então podem ser muito, muito, muito pequenas, tanto que nunca as veremos – essa é a maneira mais fácil de se esconderem”, afirma.

Ou há outras duas possibilidades. “Uma é que são meio pequenas, com um milímetro ou um décimo de milímetro. E a outra é que as dimensões são infinitamente grandes, mas não podemos alcançá-las porque estamos presos em um subespaço da dimensão inferior do Universo.”

Carroll explica que isso é algo que os físicos chamam de Teoria de Branas (ou das Cordas). É uma maneira estranha de dizer membranas, como aquelas que limitam nosso Universo de quatro dimensões dentro de um espaço de dimensionalidade superior chamado ‘bulk’.

“Se isso for verdade, pode haver múltiplas branas, múltiplos subespaços de bi, tri, tetra e penta dimensionais paralelos. Nesse sentido, poderia haver mundos paralelos incorporados nessas outras dimensões”, diz ele.

Algo que parece ser verdade, afinal, é que os físicos provaram sem dúvida a existência de uma dimensão maravilhosa: a da imaginação, o ponto de partida de tantas grandes descobertas.

Astrônomos identificam origem de partícula que pode ajudar a contar a história do Universo

Equipe internacional de cientistas detecta fonte de neutrinos de alta energia; emissão das partículas subatômicas elementares encontradas no Polo Sul vem de um corpo celeste localizado a 3,7 bilhões de anos-luz da Terra, na Constelação de Órion.

Equipe internacional de cientistas detecta fonte de neutrinos de alta energia; emissão das partículas subatômicas elementares encontradas no Polo Sul vem de um corpo celeste localizado a 3,7 bilhões de anos-luz da Terra, na Constelação de Órion.

Astrônomos identificam origem de partícula que pode ajudar a contar a história do Universo

A cada segundo, cerca de 65 bilhões de neutrinos atravessam seu corpo e tudo o que está em volta na Terra sem deixar quase nenhum vestígio. Os cientistas já conheciam duas fontes dessa “partícula fantasma”: o Sol e as supernovas, que são as grandes explosões de estrelas gigantes. Agora, também foram detectados na Terra neutrinos vindos de um blazar –objeto celestial que concentra grande quantidade de energia e que está associado a um buraco negro.

Dois estudos publicados na revista Science nesta quinta-feira (12) trazem detalhes da descoberta. Os pesquisadores que participaram dos estudos analisaram dados coletados pelo observatório de neutrinos IceCube, localizado na Antártida.

Em 2013, o IceCube detectou um tipo de neutrino de alta energia. Os cientistas iniciaram então uma busca pela fonte dessa partícula. Em setembro de 2017, nova detecção revelou que a direção por onde chegavam os neutrinos na Terra é consistente com a posição do blazar TXS 0506+056. Esse objeto astronômico poderosamente energético produz um jato direcionado para a Terra enquanto seu material cai no buraco negro a ele associado.

Motivados por esta descoberta, os cientistas fizeram um levantamento de registros de neutrinos detectados pelo IceCube durante quase dez anos antes das recentes observações, encontrando diversos eventos vindos da direção onde está o blazar TXS 0506+056.

Partículas extremamente leves

Os neutrinos são partículas subatômicas muito mais leves que os elétrons e que interagem de maneira muito frágil com a matéria comum. Contudo, são abundantes no Universo. Além de se originarem no Sol, os neutrinos podem ser produzidos em reatores nucleares, em explosões atômicas e no decaimento de elementos radioativos.

No IceCube existem detectores de neutrinos enterrados em profundidades entre 1,5 km e 2,5 km. O estudo dos neutrinos é importante para que se possa entender questões fundamentais da composição do Universo, como sua massa, por exemplo.

Uma nova era de pesquisas especiais se inaugura nesta quinta-feira (12). Isso porque uma equipe internacional de astrônomos descobriu a fonte de neutrinos de alta energia encontrados no Polo Sul – e esta partícula misteriosa abre uma oportunidade para contar a história e esclarecer enigmas do próprio Universo.

A descoberta está na edição desta quinta da revista “Science” e foi divulgada em coletiva de imprensa na sede da National Science Foundation, em Alexandria, Virginia (EUA).

“Neutrinos de alta energia realmente nos fornecem uma nova janela para observar o Universo”, comenta o físico Darren Grant, da Universidade de Alberta, em entrevista à BBC News Brasil.

Astrônomos identificam origem de partícula que pode ajudar a contar a história do Universo

Cientistas acham fonte de “partículas fantasmas” que atravessam a Terra

Grant é um dos mais de 300 pesquisadores de 49 instituições que integram o grupo IceCube Collaboration – responsável pela descoberta. “As propriedades dos neutrinos fazem deles um mensageiro astrofísico quase ideal. Como eles viajam de seu ponto de produção praticamente desimpedidos, quando são detectados, podemos analisar que eles transportaram informações de sua origem.”

Os neutrinos são partículas subatômicas elementares, ou seja, não há qualquer indício de que possam ser divididas em partes menores. São emitidos por explosões estelares e se deslocam praticamente à velocidade da luz.

Instalado no Polo Sul e em operação desde 2010, o IceCube é considerado o maior telescópio do mundo – mede um quilômetro cúbico. Levou dez anos para ser construído e fica sob o gelo antártico.

O IceCube consiste em um conjunto de mais de 5 mil detectores de luz, dispostos em uma grade e enterrados no gelo. É um macete científico. Quando os neutrinos interagem com o gelo, produzem partículas que geram uma luz azul – e, então, o aparelho consegue detectá-los. Ao mesmo tempo, o gelo tem a propriedade de funcionar como uma espécie de rede, isolando os neutrinos, facilitando sua observação.

Partícula é segredo do Universo
Desde a concepção do projeto, os cientistas tinham a intenção de monitorar tais partículas justamente para descobrir sua origem. A ideia é que isso dê pistas sobre a origem do próprio Universo. E é justamente isso que eles acabam de conseguir.

Os pesquisadores já sabem que a origem de neutrinos observados na Antártica são um blazar, ou seja, um corpo celeste altamente energético associado a um buraco negro no centro de uma galáxia. Este corpo celeste está localizado a 3,7 bilhões de anos-luz da Terra, na Constelação de Órion.

“Eis a descoberta-chave”, explica Grant. “Trata-se das primeiras observações multimídia de neutrinos de alta energia coincidentes com uma fonte astrofísica, no caso, um blazar. Esta é a primeira evidência de uma fonte de neutrinos de alta energia. E fornece também a primeira evidência convincente de uma fonte identificada de raios cósmicos.”

Cientistas acham fonte de "partículas fantasmas" que atravessam a Terra

Astrônomos identificam origem de partícula que pode ajudar a contar a história do Universo

Conforme afirma o físico, a novidade é a introdução, no campo da astronomia, de uma nova habilidade para “ver” o universo. “Este é o primeiro passo real para sermos capazes de utilizar os neutrinos como uma ferramenta para visualizar os processos astrofísicos mais extremos do universo”, completa Grant.

“À medida que esse campo de pesquisa continua se desenvolvendo, também deveremos aprender sobre os mecanismos que impulsionam essa partículas. E, um dia, começaremos a estudar essa partícula fundamental da natureza em algumas das energias mais extremas imagináveis, muito além daquilo que podemos produzir na Terra.”

“Esta identificação lança um novo campo da astronomia de neutrinos de alta energia, e esperamos que traga avanços emocionantes em nossa compreensão do Universo e da física, incluindo como e onde essas partículas de energia ultra-alta são produzidas”, afirma o astrofísico Doug Cowen, da Universidade Penn State. “Por 20 anos, um dos nossos sonhos era identificar as fontes de neutrinos cósmicos de alta energia. Parece que finalmente conseguimos.”

Mapeando o desconhecido
Foram décadas em que astrônomos de todo o mundo procuraram detectar os chamados neutrinos cósmicos de alta energia, em tentativas frustradas de compreender onde e como essas partículas subatômicas são geradas com energias de milhares a milhões de vezes maiores do que as alcançadas no planeta Terra.

O IceCube conseguiu detectar pela primeira vez neutrinos do tipo em 2013. A partir de então, alertas eram disparados para a comunidade científica a cada nova descoberta. A partícula-chave, entretanto, só veio em 22 de setembro de 2017: o neutrino batizado de IceCube-170922A, com a impressionante energia de 300 trilhões de elétron-volts demonstrou aos cientistas uma trajetória.

“Apontando para um pequeno pedaço do céu na constelação de Órion”, relata a astrofísica Azadeh Keivani, da Universidade Penn State, coautora do artigo publicado pela Science. Tão logo a partícula foi identificada, de forma coordenada e automatizada, quatorze outros observatórios do mundo passaram a unir esforços para identificar sua origem, com telescópios de espectroscopia nuclear e observações de raio-X e ultravioleta.

Todos os dados gerados foram analisados pelo grupo internacional de cientistas até a conclusão de que a fonte era o buraco negro supermassivo a 3,7 bilhões de anos-luz da Terra.

Essa distância do planeta significa que as informações carregadas pelo neutrino são de 3,7 bilhões de anos atrás, supondo que o mesmo tenha viajado à velocidade da luz. Nesse ponto, compreender tais propriedades é como olhar para os confins do passado do Universo – atualmente, acredita-se que o Big Bang tenha ocorrido há 13,8 bilhões de anos.

Após concluir a origem do neutrino IceCube-170922A, os cientistas vasculharam os dados arquivados pelo detector de neutrinos e concluíram que outros 12 neutrinos identificados entre 2014 e 2015 também eram oriundos do mesmo blazar. Ou seja: há a possibilidade de comparar partículas com a mesma origem, aumentando assim a consistência da amostra.

De acordo com os cientistas do IceCube, essa detecção inaugura de forma incontestável a chamada “astronomia multimídia”, que combina a astronomia tradicional – em que os dados dependem da ação da luz – com novas ferramentas, como a análise dos neutrinos ou das ondas gravitacionais.

“É um campo novo, empolgante e veloz. Que proporciona aos pesquisadores novos insights sobre a maneira como o Universo funciona”, analisa o astrofísico Phil Evans, da Universidade de Leicester.

Seria a misteriosa matéria escura formada por buracos negros

Sabe tudo que existe? Você, sua mãe, o Sol, a constelação de Órion e os bons bilhões de galáxias que não são a Via Láctea? Pois é, essa porção de coisas – que em conjunto é chamada pelos físicos de “matéria bariônica” – corresponde a só 15% da massa do Universo. O resto é uma substância misteriosa chamada “matéria escura”. Ela não interage com a matéria normal. Não emite radiação detectável nem reflete a radiação que a atinge. Inclusive, pode ser que haja um pouquinho dela debaixo do seu nariz nesse exato momento. Tanto faz.

 A ideia de que um anel de buracos negros possa explicar o movimento das galáxias é improvável – mas não impossível

Seria a misteriosa matéria escura formada por buracos negros?

Só sabemos que ela está lá porque, se não fosse sua influência gravitacional, as galáxias simplesmente não poderiam girar da maneira como giram. A matéria escura existe para justificar um dos únicos descompassos entre as previsões teóricas da elegante Relatividade Geral de Einstein e o que acontece no espaço de verdade.

A maior parte dos especialistas concorda que, se a matéria escura existe mesmo, então ela é algo diferente dos prótons, nêutrons e elétrons que nos compõem. Algo que ainda está além do alcance da ciência. Mas um pequeno grupo de dissidentes acha que ela é composta de velhos conhecidos nossos: buracos negros. Montes deles.

Essa hipótese não é nova – afinal, astros tão pesados que engolem até a luz são bons candidatos a formar coisas invisíveis, capazes de influenciar a rotação de galáxias inteiras. Mas da década de 1970 pra cá, diversas observações, simulações de computador e modelos teóricos foram na contramão dessa hipótese. Ela só voltou a ser popular no mainstream científico em 2015, quando o observatório LIGO detectou pela primeira vez ondas gravitacionais oriundas de um choque entre dois buracos negros – cada um deles com dezenas de vezes a massa do Sol.

Não é que a colisão tenha invalidado tudo que se sabia sobre matéria escura até então: a teoria continua tão sólida quanto sempre foi. Mas a percepção de que há choques entre buracos negros ocorrendo com frequência a bilhões de anos-luz daqui reacendeu em alguns físicos cabeça aberta a esperança de que esses monstros cósmicos sejam mais comuns do que parece – de que sua população seja grande o suficiente para justificar uma teoria alternativa sobre o inexplicável equilíbrio gravitacional de aglomerados de estrelas como a Via Láctea.

Essa alternativa à matéria escura vai assim: para dar o empurrãozinho que corresponde às observações – que reconciliaria Einstein com o Universo real, como já explicado há alguns parágrafos –, todas as galáxias precisariam estar assentadas em uma espécie de cama (um halo) formada por milhares de buracos negros primordiais. Um buraco negro primordial não é um dos comuns, formado quando uma estrela de altíssima massa explode ao final de sua vida. Ele é uma singularidade que nasceu na juventude do Universo, provavelmente por causa do “desabamento” de enormes nuvens de gás hidrogênio – sem antes passar pelo estágio de estrela.

Esse halo de buracos primordiais teria densidade e outras características diferentes de um halo formado por partículas da misteriosa matéria escura, o que permitiria um desempate entre as duas ideias. Para ver se essas diferenças poderiam ser medidas por nós, daqui da Terra, a equipe do astrônomo Qirong Zhu, da Universidade Estadual da Pensilvânia, rodou uma simulação de computador para descobrir como, exatamente, galáxias anãs seriam afetadas pelo fenômeno. Galáxias anãs têm pouco brilho e os corpos que as compõem estão mais sujeitos a serem influenciados visivelmente pela presença de corpos invisíveis em seu entorno, o que as tornam bons laboratórios para especulações cósmicas.

Eles concluíram que sim, que buracos negros são uma alternativa viável à matéria escura, e que nós conseguiríamos notar as diferenças entre os dois. Basta que as singularidades tenham algo entre 2 e 14 vezes a massa do Sol, o que é bem aceitável. Mas isso não significa, é claro, que o mistério esteja resolvido: ainda estamos muito, muito longe de saber a identidade de 85% do Universo. Há mais coisas no vão entre uma galáxia e outra do que imagina nossa vã filosofia.