Como as ondas gravitacionais ajudam a explicar a história do universo
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| Fusão de dois buracos negros (Imagem gerada por IA - Sassy Sheri em NightCafé Studio) |
por Hugh Ross
10 de março de 2016
Em 11 de fevereiro, a equipe de pesquisa do Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferômetro Laser (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, LIGO, em inglês) anunciou a descoberta de ondas gravitacionais. [1] Essa notável conquista do detector mais sensível do mundo (com uma linha de base a laser de 4 quilômetros, o LIGO pode detectar uma distorção no espaço-tempo tão pequena quanto um milésimo do diâmetro de um núcleo atômico) confirmou o que muitos físicos consideram a previsão mais significativa da teoria da relatividade geral de Einstein — ou seja, que as perturbações gravitacionais emanam ondas.
Essa Descoberta Confirma o Evento da Criação Cósmica?
A descoberta das ondas gravitacionais torna a teoria da relatividade geral de Einstein o princípio mais exaustivamente testado e comprovado da física. Como a relatividade geral é a base dos teoremas do espaço-tempo, a comprovação da relatividade geral implica que a conclusão decorrente desses teoremas — ou seja, que o espaço e o tempo são entidades criadas que surgiram no evento da criação cósmica — está correta.
Alexander Vilenkin, um dos autores dos mais recentes e importantes teoremas do espaço-tempo, escreveu em seu livro Many Worlds in One (Muitos mundos em um): “Com a prova agora estabelecida, os cosmólogos não podem mais se esconder atrás da possibilidade de um universo eterno no passado. Não há escapatória: eles precisam encarar o problema de um início cósmico.” [2]
Qual é o problema? Os teoremas do espaço-tempo implicam que um agente causal trouxe à existência o nosso universo de matéria, energia, espaço e tempo. De todos os possíveis candidatos para o papel de agente causal, o que melhor se encaixa, de longe, é o Deus da Bíblia.
Há mais. A descoberta das ondas gravitacionais reforça as evidências de que o universo passou por um evento de hiperinflação pouco menos de um bilionésimo de trilionésimo de trilionésimo de segundo após o evento de criação cósmica (o Big Bang). [3] Esse evento inflacionário deve ter sido extraordinariamente preciso para gerar um universo futuro no qual exista vida avançada. Quando combinado com todas as outras evidências conhecidas de ajuste fino cósmico, o ajuste fino da inflação implica que o agente causal que trouxe o universo à existência deve ser um Ser pessoal.
A importância, tanto científica quanto filosófica, da descoberta das ondas gravitacionais não deixa dúvidas de que a equipe do LIGO, ou alguma parte dela, será agraciada com o Prêmio Nobel.
A Massa Sem Precedentes dos Dois Buracos Negros em Fusão
O que torna essa descoberta ainda mais incrível é que as ondas gravitacionais resultaram da fusão de dois buracos negros com massas de 36 e 29 vezes a do Sol. Astrônomos já haviam detectado buracos negros com menos de 15 vezes a massa do Sol e buracos negros com milhares, milhões e até bilhões de vezes a massa solar. Até 11 de fevereiro, os astrônomos não haviam observado nenhum buraco negro com massa entre 15 e 1.000 vezes a do Sol. Muitas teorias sobre a história do universo previam que buracos negros nessa faixa de massa não poderiam existir.
Os buracos negros com milhares, milhões ou bilhões de vezes a massa do Sol existem nos núcleos de galáxias e aglomerados globulares, onde a densidade de estrelas é tão extrema que literalmente milhares, milhões ou bilhões de estrelas se fundem. Buracos negros com menos de 15 vezes a massa do Sol são o resultado da queima nuclear das estrelas mais massivas.
Estrelas que contêm quantidades ínfimas de elementos mais pesados que o hélio perdem tanta massa durante sua combustão nuclear que resta pouco para formar um buraco negro. Por exemplo, quando uma estrela de 40 massas solares termina sua combustão nuclear e começa a colapsar em um buraco negro, ela terá perdido tanta massa que seu peso será de apenas 10 massas solares. Na presença de elementos mais pesados que o hélio, a maior estrela que pode se formar tem cerca de 60 massas solares, o que explica o limite superior de 15 massas solares para os pequenos buracos negros detectados anteriormente pelos astrônomos.
Uma maneira de buracos negros atingirem cerca de 30 massas solares é as estrelas se formarem em um ponto inicial da história cósmica, quando o universo continha apenas hidrogênio e hélio. Nesse caso, os dois buracos negros detectados pelo LIGO teriam que ter se formado quando o universo tinha menos de um bilhão de anos. Essa data de formação levanta um problema. Os buracos negros do LIGO estão localizados a cerca de 1,3 bilhão de anos-luz da Terra. Se esses buracos negros forem, de fato, o resultado da formação das primeiras estrelas do universo, então eles teriam sobrevivido como um par binário por cerca de 12 bilhões de anos. Tal longevidade, embora não seja impossível, é altamente improvável.
Outra possibilidade é que os dois buracos negros tenham se formado em uma galáxia com uma abundância extremamente baixa de elementos mais pesados que o hélio. Por exemplo, astrônomos encontraram algumas galáxias anãs esferoidais que possuem uma concentração de elementos mais pesados que o hélio mil vezes menor que a concentração na Via Láctea. Alguns modelos de formação estelar preveem que estrelas grandes o suficiente para deixar para trás um buraco negro de 30 massas solares poderiam se formar em tal ambiente. O desafio aqui é que essas galáxias anãs não são apenas minúsculas, mas também apresentam uma taxa de formação estelar muito baixa. Consequentemente, a probabilidade de essas galáxias formarem estrelas que deixariam para trás um número substancial de buracos negros de 30 massas solares parece muito pequena.
As respostas para o enigma exigirão a descoberta de mais eventos de fusão de buracos negros pelo LIGO e vários outros telescópios de ondas gravitacionais, que em breve estarão totalmente operacionais. Assim que os astrônomos possuírem algumas pistas sobre a frequência e a localização desses tipos de eventos, eles poderão usar esses dados para construir uma compreensão muito mais detalhada das primeiras estrelas do universo e da história da formação estelar. [4] Essa compreensão, por sua vez, promete enfraquecer as dúvidas sobre a validade do modelo de criação do Big Bang previsto na Bíblia. [5]
Para refletir
Você acha importante que tenhamos uma compreensão melhor e mais precisa da origem do universo? Visite o TNRTB no WordPress* para comentar e deixar sua resposta.
10 de março de 2016
Em 11 de fevereiro, a equipe de pesquisa do Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferômetro Laser (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, LIGO, em inglês) anunciou a descoberta de ondas gravitacionais. [1] Essa notável conquista do detector mais sensível do mundo (com uma linha de base a laser de 4 quilômetros, o LIGO pode detectar uma distorção no espaço-tempo tão pequena quanto um milésimo do diâmetro de um núcleo atômico) confirmou o que muitos físicos consideram a previsão mais significativa da teoria da relatividade geral de Einstein — ou seja, que as perturbações gravitacionais emanam ondas.
Essa Descoberta Confirma o Evento da Criação Cósmica?
A descoberta das ondas gravitacionais torna a teoria da relatividade geral de Einstein o princípio mais exaustivamente testado e comprovado da física. Como a relatividade geral é a base dos teoremas do espaço-tempo, a comprovação da relatividade geral implica que a conclusão decorrente desses teoremas — ou seja, que o espaço e o tempo são entidades criadas que surgiram no evento da criação cósmica — está correta.
Alexander Vilenkin, um dos autores dos mais recentes e importantes teoremas do espaço-tempo, escreveu em seu livro Many Worlds in One (Muitos mundos em um): “Com a prova agora estabelecida, os cosmólogos não podem mais se esconder atrás da possibilidade de um universo eterno no passado. Não há escapatória: eles precisam encarar o problema de um início cósmico.” [2]
Qual é o problema? Os teoremas do espaço-tempo implicam que um agente causal trouxe à existência o nosso universo de matéria, energia, espaço e tempo. De todos os possíveis candidatos para o papel de agente causal, o que melhor se encaixa, de longe, é o Deus da Bíblia.
Há mais. A descoberta das ondas gravitacionais reforça as evidências de que o universo passou por um evento de hiperinflação pouco menos de um bilionésimo de trilionésimo de trilionésimo de segundo após o evento de criação cósmica (o Big Bang). [3] Esse evento inflacionário deve ter sido extraordinariamente preciso para gerar um universo futuro no qual exista vida avançada. Quando combinado com todas as outras evidências conhecidas de ajuste fino cósmico, o ajuste fino da inflação implica que o agente causal que trouxe o universo à existência deve ser um Ser pessoal.
A importância, tanto científica quanto filosófica, da descoberta das ondas gravitacionais não deixa dúvidas de que a equipe do LIGO, ou alguma parte dela, será agraciada com o Prêmio Nobel.
A Massa Sem Precedentes dos Dois Buracos Negros em Fusão
O que torna essa descoberta ainda mais incrível é que as ondas gravitacionais resultaram da fusão de dois buracos negros com massas de 36 e 29 vezes a do Sol. Astrônomos já haviam detectado buracos negros com menos de 15 vezes a massa do Sol e buracos negros com milhares, milhões e até bilhões de vezes a massa solar. Até 11 de fevereiro, os astrônomos não haviam observado nenhum buraco negro com massa entre 15 e 1.000 vezes a do Sol. Muitas teorias sobre a história do universo previam que buracos negros nessa faixa de massa não poderiam existir.
Os buracos negros com milhares, milhões ou bilhões de vezes a massa do Sol existem nos núcleos de galáxias e aglomerados globulares, onde a densidade de estrelas é tão extrema que literalmente milhares, milhões ou bilhões de estrelas se fundem. Buracos negros com menos de 15 vezes a massa do Sol são o resultado da queima nuclear das estrelas mais massivas.
Estrelas que contêm quantidades ínfimas de elementos mais pesados que o hélio perdem tanta massa durante sua combustão nuclear que resta pouco para formar um buraco negro. Por exemplo, quando uma estrela de 40 massas solares termina sua combustão nuclear e começa a colapsar em um buraco negro, ela terá perdido tanta massa que seu peso será de apenas 10 massas solares. Na presença de elementos mais pesados que o hélio, a maior estrela que pode se formar tem cerca de 60 massas solares, o que explica o limite superior de 15 massas solares para os pequenos buracos negros detectados anteriormente pelos astrônomos.
Uma maneira de buracos negros atingirem cerca de 30 massas solares é as estrelas se formarem em um ponto inicial da história cósmica, quando o universo continha apenas hidrogênio e hélio. Nesse caso, os dois buracos negros detectados pelo LIGO teriam que ter se formado quando o universo tinha menos de um bilhão de anos. Essa data de formação levanta um problema. Os buracos negros do LIGO estão localizados a cerca de 1,3 bilhão de anos-luz da Terra. Se esses buracos negros forem, de fato, o resultado da formação das primeiras estrelas do universo, então eles teriam sobrevivido como um par binário por cerca de 12 bilhões de anos. Tal longevidade, embora não seja impossível, é altamente improvável.
Outra possibilidade é que os dois buracos negros tenham se formado em uma galáxia com uma abundância extremamente baixa de elementos mais pesados que o hélio. Por exemplo, astrônomos encontraram algumas galáxias anãs esferoidais que possuem uma concentração de elementos mais pesados que o hélio mil vezes menor que a concentração na Via Láctea. Alguns modelos de formação estelar preveem que estrelas grandes o suficiente para deixar para trás um buraco negro de 30 massas solares poderiam se formar em tal ambiente. O desafio aqui é que essas galáxias anãs não são apenas minúsculas, mas também apresentam uma taxa de formação estelar muito baixa. Consequentemente, a probabilidade de essas galáxias formarem estrelas que deixariam para trás um número substancial de buracos negros de 30 massas solares parece muito pequena.
As respostas para o enigma exigirão a descoberta de mais eventos de fusão de buracos negros pelo LIGO e vários outros telescópios de ondas gravitacionais, que em breve estarão totalmente operacionais. Assim que os astrônomos possuírem algumas pistas sobre a frequência e a localização desses tipos de eventos, eles poderão usar esses dados para construir uma compreensão muito mais detalhada das primeiras estrelas do universo e da história da formação estelar. [4] Essa compreensão, por sua vez, promete enfraquecer as dúvidas sobre a validade do modelo de criação do Big Bang previsto na Bíblia. [5]
Para refletir
Você acha importante que tenhamos uma compreensão melhor e mais precisa da origem do universo? Visite o TNRTB no WordPress* para comentar e deixar sua resposta.
* N. do R. T.: Reasons to Believe já não atualiza esse blog desde 2016, pois, a partir dessa data, passaram a publicar coisas apenas em seu website oficial (https://reasons.org)
Notas de Fim
- LIGO Caltech, “Gravitational Waves Detected 100 Years After Einstein’s Prediction”, comunicado de imprensa, 11 de fevereiro de 2016, https://www.ligo.caltech.edu/news/ligo20160211.
- Arvind Borde, Alan H. Guth e Alexander Vilenkin, “Inflationary Spacetimes Are Incomplete in Past Directions”, Physical Review Letters 90 (abril de 2003): id. 151301, doi:10.1103/PhysRevLett.90.151301; Alexander Vilenkin, Many Worlds in One: The Search for Other Universes (New York: Hill and Wang, 2006), 176.
- Hugh Ross, “Cosmic Inflation: It Really Happened”, Today’s New Reason to Believe (blog), Reasons to Believe, 3 de agosto de 2015, https://www.reasons.org/articles/cosmic-inflation-it-really-happened. {Publicado aqui no blog sob o título Inflação cósmica: Aconteceu de verdade.}
- B. P. Abbott et al., “Astrophysical Implications of the Binary Black Hole Merger GW150914”, Astrophysical Journal Letters 818 (fevereiro de 2016): id. L22, doi:10.3847/2041-8205/818/2/L22.
- Hugh Ross, “Big Bang — The Bible Taught It First!”, Today’s New Reason to Believe (blog), Reasons to Believe, 1º de julho de 2000, https://reasons.org/explore/publications/rtb-101/big-bang-the-bible-taught-it-first {Publicado aqui no blog sob o título Big Bang — A Bíblia ensinou primeiro!}; Hugh Ross, A Matter of Days, 2ª ed. exp. (Covina, CA: RTB Press, 2015), 135–44.
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Traduzido de How Gravitational Waves Help Explain the Universe’s History (RTB)
Etiquetas:
cosmologia - astrofísica - astronomia - expansão do universo - início do espaço-tempo - teoria do Big Bang - história do universo
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