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Albert Einstein certo mais uma vez? É o que indica artigos publicados pela colaboração DESI esse mês com maior levantamento de galáxias distantes.
Artigo analisando resultados do DESI provou mais uma vez que Einstein está certo mesmo em escalas cosmológicas.
Compreender a gravidade tem sido um desafio para os físicos durante séculos. Os primeiros passos na compreensão dessa interação fundamental começou com Isaac Newton e foi aprofundada por Albert Einstein séculos depois. A Relatividade Geral de Albert Einstein é a teoria por trás da melhor explicação da natureza da gravidade. Com ela, Einstein descreve a gravidade como curvatura do espaço-tempo causada pela presença de massa e energia.
Apesar do sucesso da Relatividade Geral para escalas menores, ainda há a questão se essa teoria pode descrever escalas cosmológicas. Principalmente, os conceitos de energia escura e matéria escura que juntas compõem 95% do Universo. A natureza das duas ainda é desconhecida e alguns astrofísicos questionam se o problema estaria nos modelos atuais que descrevem o Universo, incluindo a Relatividade Geral.
Uma das questões principais é se a Relatividade Geral funciona em escalas cosmológicas e diversos projetos tem objetivo de responder a questão. Recentemente, os novos resultados do instrumento DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument) foram divulgados. Dois resultados importantes se destacam sendo um deles a confirmação das previsões da Relatividade Geral em grandes escalas e um limite na massa de neutrinos.
O que é gravidade?
A gravidade é uma das quatro interações fundamentais da natureza. Essa interação tem um comportamento atrativo onde é responsável por atrair objetos com massa uns em direção aos outros. É a interação mais dominante em escalas galácticas e é responsável por manter nós presos à superfície terrestre. O Sistema Solar também é dominado pela gravidade e os planetas orbitam o Sol devido à interação.
Hoje, a descrição mais geral da gravidade é a Teoria da Relatividade Geral, proposta por Albert Einstein. Por Einstein, a gravidade tem uma natureza geométrica com corpos massivos deformando o espaço-tempo. No entanto, a gravidade ainda permanece com questões em aberto, principalmente no que tange à união com outras interações. Além disso, a gravidade parece ser a única interação com ausência de uma partícula mediadora.
Relatividade Geral
A Relatividade Geral foi proposta por Albert Einstein em 1915 e foi uma continuação do seu trabalho de 1908 onde ele introduziu a Relatividade Restrita. Enquanto a Relatividade Restrita se preocupava com espaço-tempo plano, a Geral expandia para situações onde o espaço-tempo estaria curvado. Einstein mostrou que a distribuiçao de massa em energia em uma dada região é responsável por curvar o espaço-tempo.
Essa curvatura seria o fenômeno que conhecemos como gravidade, ou seja, estamos presos à superfície terrestre porque a massa da Terra distorce o espaço-tempo. A teoria de Einstein foi confirmada 4 anos depois com as observações de um eclipse. Além disso, a Relatividade Geral possibilitou a descoberta de objetos como buracos negros e também uma descrição cosmológica do tecido do Universo.
Mistérios do Universo
A matéria escura e a energia escura são consideradas alguns dos maiores mistŕios do Universo. Apesar do nome parecido, são conceitos diferentes com comportamentos completamente diferentes. A matéria escura é uma formade matéria aida desconhecida que não interage de forma alguma, exceto gravitacionalmente. Já a energia escura seria a causa da aceleração da expansão do universo agindo de forma contrárioa à gravidade.
Apesar da Relatividade Geral descrever como a gravidade age em grandes escalas, ela não explica completamente a natureza da matéria escura e da energia escura. Algumas teorias alternativas, como a gravidade modificada, tentam explicar a matéria escura e a energia escura. Até hoje, no entanto, nenhum modelo foi totalmente bem sucedido nessa busca mas recentemente a Relatividade Geral ganhou mais um ponto ao explicar Universo em grandes escalas.
DESI
O DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument) é um projeto criado para mapear a estrutura do universo em três dimensões e responder perguntas sobre a energia escura. Ele foi instalado no telescópio Mayall, no Observatório Nacional de Kitt Peak localizado nos EUA. O DESI possui 5.000 fibras ópticas que permitem a observação simultânea de diferentes objetos como galáxias e quasares.
A Física por trás do DESI é baseada no efeito chamado redshift onde o alongamento do comprimento de onda da luz, proveniente de objetos distantes, indica sua velocidade e distância em relação à Terra. Ao medir o redshift de milhões de galáxias, o DESI consegue mapear a distribuição 3D do universo e identificar alguns agrupamentos. Ao estudar essas observações, é possível compreender como a matéria escura age nos agrupamentos e como a energia escura age na expansão do Universo.
Resultados do DESI
Com cerca de 6 milhões de galáxias e quasares observados, foi possível estudar a evolução do Universo desde cerca de 3 bilhões de anos após o Big Bang. Essas observações concordaram com previsões feitas pela Relatividade Geral mesmo para escalas cosmológicas. A taxa de formação e distribuição de galáxias concorda com as previsões feitas por modelo que inclui a Relatividade Geral.
Além disso, os resultados atualizados do DESI também incluem um estudo sobre partículas chamadas neutrinos que são conhecidas como "partículas fantasmas". Os neutrinos são partículas bem leves que por um tempo alguns pensavam que não possuíam massa. No entanto, experimentos encontraram a massa do neutrino e um limite inferior. O DESI encontrou uma estimativa para um limite superior para a massa de neutrinos.
Referência da notícia
Fonte: Tempo.com / Roberta Duarte / Publicação 23/01/2025
https://www.tempo.com/noticias/actualidade/o-que-e-a-gravidade-novo-estudo-do-universo-mostrou-que-einstein-estava-certo.html
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Web Science Academy; Hélio R.M.Cabral (Economista, Escritor e Divulgador de conteúdos de Economia, Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia Climatologia).
Participou do curso (EAD) de Astrofísica, concluído em 2020, pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC).
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