Relatividade geral e criação cósmica passam por mais um teste - parte 1
 |
| Einstein celebrando a validação da Relatividade (Imagem gerada por IA em Google Whisk) |
por Hugh Ross
9 de setembro de 2019
9 de setembro de 2019
Pode ser surpreendente saber que uma estrela orbitando o buraco negro da Via Láctea forneceu evidências para uma das teorias científicas mais testadas e repletas de implicações — a relatividade geral —, mas foi exatamente isso que aconteceu. Uma equipe internacional de astrônomos, equipada com sofisticados instrumentos de medição, analisou dados coletados em medições recentes da órbita da estrela e apresentou evidências que corroboram a ideia de um início cósmico e, portanto, de um agente causal. Explicarei as descobertas neste post e discutirei as implicações filosóficas na publicação da semana que vem.
Implicações de um Início
A teoria da relatividade geral de Albert Einstein deu aos astrônomos a primeira indicação de que o universo teve um início, implicando um Iniciador cósmico. Como demonstrei em meu primeiro livro completo, The Fingerprint of God (A impressão digital de Deus), uma solução direta das equações da relatividade geral demonstrou que o universo estava em expansão. [1] Os astrônomos do início do século XX reconheceram que essa expansão cósmica implicava um início cósmico, com consequentes inferências filosóficas. [2] A mais fundamental dessas inferências era que um início cósmico implica que algo ou Alguém o causou.
No final do século XX e início do século XXI, astrônomos e físicos deduziram teoremas poderosos sobre o espaço-tempo a partir da relatividade geral. Esses teoremas estabelecem que até mesmo o espaço e o tempo são entidades criadas, o que implica que um Agente Causal além do espaço e do tempo criou nosso universo. Portanto, as crescentes evidências da veracidade, confiabilidade e generalidade (aplicabilidade ubíqua) da relatividade geral (incluindo testes de campos gravitacionais fracos, fortes e extremamente fortes) também fornecem evidências crescentes do Deus da Bíblia e de um modelo bíblico de criação cósmica.
Verificações da Relatividade Geral em Campos Gravitacionais Fracos e Fortes
Como documentei em meu livro The Creator and the Cosmos (O Criador e o cosmos), 4ª edição, a relatividade geral passou com louvor em todos os testes concebíveis de campos gravitacionais fracos. [4] Em dois posts recentes do blog Today's New Reason to Believe, descrevi como as observações de ondas gravitacionais emitidas como resultado da fusão de duas estrelas de nêutrons para produzir um buraco negro e da fusão de dois buracos negros com massas iguais a 29 e 36 vezes a massa do Sol para formar um buraco negro com massa 62 vezes a massa do Sol estabeleceram a validade da relatividade geral para campos gravitacionais fortes. Você pode assistir a uma animação computadorizada de um evento de fusão de estrelas de nêutrons aqui.
Testes da Relatividade Geral em Campos Gravitacionais Extremamente Fortes
No entanto, até muito recentemente, faltavam testes da relatividade geral nas proximidades de campos gravitacionais extremamente fortes. A órbita da estrela S0-2 (também conhecida como S2) ao redor do buraco negro supermassivo no centro da nossa galáxia fornece um teste desse tipo.
As estrelas S são estrelas com combustão nuclear e massas maiores que a do Sol, que se formaram em aglomerados estelares próximos ao centro galáctico, escaparam de seus aglomerados e migraram para órbitas próximas ao redor do buraco negro supermassivo da nossa galáxia, Sagitário A* (Sgr A*). A Figura 1 mostra as estrelas S que orbitam mais de perto o buraco negro supermassivo.
De todas as estrelas do tipo S, a S0-2 possui a órbita mais próxima de Sgr A*, com um período orbital de apenas 16 anos. Além disso, com 13,6 vezes a massa do Sol, é a mais massiva das estrelas do tipo S. Portanto, é de longe a melhor estrela para os astrônomos utilizarem em testes de validade da relatividade geral em um campo gravitacional extremamente forte.
No final do século XX e início do século XXI, astrônomos e físicos deduziram teoremas poderosos sobre o espaço-tempo a partir da relatividade geral. Esses teoremas estabelecem que até mesmo o espaço e o tempo são entidades criadas, o que implica que um Agente Causal além do espaço e do tempo criou nosso universo. Portanto, as crescentes evidências da veracidade, confiabilidade e generalidade (aplicabilidade ubíqua) da relatividade geral (incluindo testes de campos gravitacionais fracos, fortes e extremamente fortes) também fornecem evidências crescentes do Deus da Bíblia e de um modelo bíblico de criação cósmica.
Verificações da Relatividade Geral em Campos Gravitacionais Fracos e Fortes
Como documentei em meu livro The Creator and the Cosmos (O Criador e o cosmos), 4ª edição, a relatividade geral passou com louvor em todos os testes concebíveis de campos gravitacionais fracos. [4] Em dois posts recentes do blog Today's New Reason to Believe, descrevi como as observações de ondas gravitacionais emitidas como resultado da fusão de duas estrelas de nêutrons para produzir um buraco negro e da fusão de dois buracos negros com massas iguais a 29 e 36 vezes a massa do Sol para formar um buraco negro com massa 62 vezes a massa do Sol estabeleceram a validade da relatividade geral para campos gravitacionais fortes. Você pode assistir a uma animação computadorizada de um evento de fusão de estrelas de nêutrons aqui.
Testes da Relatividade Geral em Campos Gravitacionais Extremamente Fortes
No entanto, até muito recentemente, faltavam testes da relatividade geral nas proximidades de campos gravitacionais extremamente fortes. A órbita da estrela S0-2 (também conhecida como S2) ao redor do buraco negro supermassivo no centro da nossa galáxia fornece um teste desse tipo.
As estrelas S são estrelas com combustão nuclear e massas maiores que a do Sol, que se formaram em aglomerados estelares próximos ao centro galáctico, escaparam de seus aglomerados e migraram para órbitas próximas ao redor do buraco negro supermassivo da nossa galáxia, Sagitário A* (Sgr A*). A Figura 1 mostra as estrelas S que orbitam mais de perto o buraco negro supermassivo.
De todas as estrelas do tipo S, a S0-2 possui a órbita mais próxima de Sgr A*, com um período orbital de apenas 16 anos. Além disso, com 13,6 vezes a massa do Sol, é a mais massiva das estrelas do tipo S. Portanto, é de longe a melhor estrela para os astrônomos utilizarem em testes de validade da relatividade geral em um campo gravitacional extremamente forte.
 |
| Figura 1: Estrelas do tipo S na vizinhança de Sagitário A* (SgrA*), o buraco negro supermassivo no centro da nossa galáxia. A cruz logo abaixo e à esquerda da estrela S2 marca a posição do buraco negro supermassivo da Via Láctea. (Imagem de M. Habibi et al., Astrophysical Journal 847, id. 120 via Reasons to Believe) |
Em maio de 2018, o S0-2 atingiu o ponto de maior aproximação em sua órbita ao redor de Sgr A*, a uma distância 120 vezes maior do que a distância da Terra ao Sol. Naquele momento, sua velocidade orbital era de 2,7% da velocidade da luz, ou 29 milhões de quilômetros por hora! Em março e setembro de 2018, o S0-2 passou por suas velocidades máxima e mínima, respectivamente, ao longo da linha de visão com a Terra. Uma equipe internacional de 29 astrônomos observou esses três eventos de velocidade com três instrumentos espectroscópicos de alta precisão diferentes, acoplados a três telescópios diferentes (o Telescópio WM Keck, o Telescópio Gemini Norte e o Telescópio Subaru). [5] Todos os três instrumentos e todos os três telescópios foram usados para os três eventos. Suas observações, combinadas com medições ligeiramente menos precisas da órbita de S0-2 entre 1995 e 2017 (relatei essas medições anteriores em uma postagem de blog, em 2 de abril de 2018), produziram um teste de campo gravitacional extremamente forte e sem precedentes da relatividade geral.
Resultados Inovadores do Teste
Este teste foi inédito não apenas em sua precisão, mas também na eliminação de incertezas sistemáticas (incertezas devido a desvios instrumentais ou da técnica de medição). A equipe, em seus conjuntos de medições atuais e anteriores, utilizou quatro telescópios de imagem diferentes e nove instrumentos espectroscópicos distintos. Além disso, eles conseguiram determinar as incertezas sistemáticas máximas possíveis por meio de observações de estrelas padrão brilhantes com alta velocidade radial (velocidade ao longo da linha de visão com a Terra) do mesmo tipo espectral que S0-2.
A equipe constatou que a combinação do erro sistemático máximo e do erro aleatório máximo em suas medições de velocidade radial era de 20 quilômetros por segundo. Como a faixa de velocidades radiais observada pela equipe para S0-2, de março de 2018 a setembro de 2018, foi de 6.000 quilômetros por segundo, a equipe realizou um excelente teste da relatividade geral.
As medições resultantes do teste estabeleceram que o parâmetro de desvio para o vermelho, γ = 0,88 ± 0,17, é consistente com a relatividade geral (γ = 1,0) e exclui os modelos newtonianos (γ = 0,0). Ou seja, a relatividade geral, em contraste com os modelos newtonianos, foi confirmada com uma significância estatística de cinco desvios padrão. Em outras palavras, a relatividade geral “é 43.000 vezes mais provável do que o modelo newtoniano para explicar as observações”. [6]
As medições da equipe também restringiram outras duas características importantes da Via Láctea. Primeiro, eles estabeleceram que o buraco negro supermassivo da Via Láctea tem uma massa de 3,964 ± 0,047 ± 0,026 milhões de vezes a massa do Sol, onde 0,047 é o erro aleatório provável e 0,026 o erro sistemático calculado. [7] Segundo, eles determinaram que a distância da Terra ao centro galáctico é de 7.946 ± 50 ± 32 parsecs (25.916 ± 163 ± 98 anos-luz), onde 50 parsecs é o erro provável e 32 parsecs é o erro sistemático calculado. [8]
A melhor estimativa anterior da massa do buraco negro supermassivo da Via Láctea era de 4,02 ± 0,16 milhões de massas solares. [9] A melhor estimativa anterior da distância ao centro galáctico, baseada na média de diferentes métodos de medição e na comparação de diferentes técnicas estatísticas, era de 8.122 parsecs (26.490 anos-luz). [10]
Embora esses detalhes técnicos possam parecer supérfluos para leigos, eles demonstram o rigor e a abrangência do trabalho que entusiasma os pesquisadores. Graças às medições e análises da órbita de S0-2 ao redor do buraco negro supermassivo da nossa galáxia, a validade e a confiabilidade da relatividade geral foram estabelecidas para toda a gama de intensidades de campo gravitacional. Essa verificação abrangente fortalece ainda mais a hipótese de um início cósmico — e de um Agente Causal além do espaço e do tempo que criou o nosso universo.
Explicarei na postagem da próxima semana como podem existir possíveis brechas para escapar das implicações de um início cósmico e como a extensa pesquisa da equipe as aborda. Também explicarei como a pesquisa da equipe, combinada com um novo conjunto de medições, resolveu em grande parte a discrepância recentemente alegada na taxa de expansão cósmica e eliminou as dúvidas consequentes em certos modelos de criação do Big Bang. Por fim, abordarei as implicações de um buraco negro supermassivo ligeiramente menor no núcleo da nossa galáxia.
Notas de Fim
Resultados Inovadores do Teste
Este teste foi inédito não apenas em sua precisão, mas também na eliminação de incertezas sistemáticas (incertezas devido a desvios instrumentais ou da técnica de medição). A equipe, em seus conjuntos de medições atuais e anteriores, utilizou quatro telescópios de imagem diferentes e nove instrumentos espectroscópicos distintos. Além disso, eles conseguiram determinar as incertezas sistemáticas máximas possíveis por meio de observações de estrelas padrão brilhantes com alta velocidade radial (velocidade ao longo da linha de visão com a Terra) do mesmo tipo espectral que S0-2.
A equipe constatou que a combinação do erro sistemático máximo e do erro aleatório máximo em suas medições de velocidade radial era de 20 quilômetros por segundo. Como a faixa de velocidades radiais observada pela equipe para S0-2, de março de 2018 a setembro de 2018, foi de 6.000 quilômetros por segundo, a equipe realizou um excelente teste da relatividade geral.
As medições resultantes do teste estabeleceram que o parâmetro de desvio para o vermelho, γ = 0,88 ± 0,17, é consistente com a relatividade geral (γ = 1,0) e exclui os modelos newtonianos (γ = 0,0). Ou seja, a relatividade geral, em contraste com os modelos newtonianos, foi confirmada com uma significância estatística de cinco desvios padrão. Em outras palavras, a relatividade geral “é 43.000 vezes mais provável do que o modelo newtoniano para explicar as observações”. [6]
As medições da equipe também restringiram outras duas características importantes da Via Láctea. Primeiro, eles estabeleceram que o buraco negro supermassivo da Via Láctea tem uma massa de 3,964 ± 0,047 ± 0,026 milhões de vezes a massa do Sol, onde 0,047 é o erro aleatório provável e 0,026 o erro sistemático calculado. [7] Segundo, eles determinaram que a distância da Terra ao centro galáctico é de 7.946 ± 50 ± 32 parsecs (25.916 ± 163 ± 98 anos-luz), onde 50 parsecs é o erro provável e 32 parsecs é o erro sistemático calculado. [8]
A melhor estimativa anterior da massa do buraco negro supermassivo da Via Láctea era de 4,02 ± 0,16 milhões de massas solares. [9] A melhor estimativa anterior da distância ao centro galáctico, baseada na média de diferentes métodos de medição e na comparação de diferentes técnicas estatísticas, era de 8.122 parsecs (26.490 anos-luz). [10]
Embora esses detalhes técnicos possam parecer supérfluos para leigos, eles demonstram o rigor e a abrangência do trabalho que entusiasma os pesquisadores. Graças às medições e análises da órbita de S0-2 ao redor do buraco negro supermassivo da nossa galáxia, a validade e a confiabilidade da relatividade geral foram estabelecidas para toda a gama de intensidades de campo gravitacional. Essa verificação abrangente fortalece ainda mais a hipótese de um início cósmico — e de um Agente Causal além do espaço e do tempo que criou o nosso universo.
Explicarei na postagem da próxima semana como podem existir possíveis brechas para escapar das implicações de um início cósmico e como a extensa pesquisa da equipe as aborda. Também explicarei como a pesquisa da equipe, combinada com um novo conjunto de medições, resolveu em grande parte a discrepância recentemente alegada na taxa de expansão cósmica e eliminou as dúvidas consequentes em certos modelos de criação do Big Bang. Por fim, abordarei as implicações de um buraco negro supermassivo ligeiramente menor no núcleo da nossa galáxia.
Notas de Fim
- Hugh Ross, The Fingerprint of God, commemorative edition (Covina, CA: RTB Press, 2010), 34–38, https://support.reasons.org/purchase/fingerprint-of-god-commemorative-edition. {Ou veja aqui.}
- Ross, The Fingerprint of God, 39–48.
- Stephen William Hawking e Roger Penrose, “The Singularities of Gravitational Collapse and Cosmology”, Proceedings of the Royal Society of London 314, Series A, n.º 1519 (27 de janeiro de 1970): 529–48, doi:10.1098/rspa.1970.0021; Arvind Borde, Alan H. Guth e Alexander Vilenkin, “Inflationary Spacetimes Are Incomplete in Past Directions”, Physical Review Letters 90, n.º 15 (18 de abril de 2003): id. 151031, doi:10.1103/PhysRevLett.90.151301; Aron C. Wall, “The Generalized Second Law Implies a Quantum Singularity Theorem”, Classical and Quantum Gravity 30, n.º 16 (agosto de 2013): id. 165003, doi:10.1088/0264-9381/30/16/165003; Aron C. Wall, “The Generalized Second Law Implies a Quantum Singularity Theorem”, (6 de dezembro de 2016), https://arxiv.org/abs/1010.5513v5.
- Hugh Ross, The Creator and the Cosmos, 4th edition (Covina, CA: RTB Press, 2018), 114–20, https://support.reasons.org/purchase/the-creator-and-the-cosmos-fourth-edition. {Ou veja aqui}.
- Tuan Do et al., “Relativistic Redshift of the Star S0-2 Orbiting the Galactic Center Supermassive Black Hole”, Science 365, n.º 6454 (16 de agosto de 2019): 664–68, doi:10.1126/science.aav8137.
- Do et al., 667.
- Do et al., 667.
- Do et al., 667.
- A. Boehle et al., “An Improved Distance and Mass Estimate for Sgr A* from a Multistar Orbit Analysis”, Astrophysical Journal 830, n.º 1 (10 de outubro de 2016): id. 17, doi:10.3847/0004-637X/830/1/17.
- Zinovy Malkin, “The Current Best Estimate of the Galactocentric Distance of the Sun Based on Comparison of Different Statistical Techniques”, (28 de fevereiro de 2012), https://arxiv.org/abs/1202.6128v1; “Galactic Center”, Wikipedia, última modificação em 12 de maio de 2019, 01:09, https://pt.wikipedia.org/wiki/Centro_Galáctico.
________________________
Traduzido de General Relativity and Cosmic Creation Pass Another Test, Part 1 (RTB)
Etiquetas:
origem do universo - cosmologia - astrofísica - astronomia
Comentários
Postar um comentário
Escreva aqui seu comentário sobre esta postagem. Caso queira fazer um comentário sobre o blog em geral ou quiser se comunicar pessoalmente comigo, use o formulário de contato que se encontra na coluna lateral do blog.