Como se fundem os buracos negros

No ano passado, cientistas anunciaram que finalmente haviam observado ondas gravitacionais, as esquivas e muito procuradas ondulações no tecido do espaço-tempo que foram propostas pela primeira vez por Albert Einstein. As ondas detectadas por eles vieram de um evento catastrófico – a colisão de dois buracos negros localizados a cerca de 1,3 bilhões de anos-luz de distância da Terra – e a energia liberada ondulou através do universo, assim como ondulações em uma lagoa.

A detecção feita no espaço atualizado do Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferômetro Laser (Advanced LIGO), juntamente com duas descobertas de ondas gravitacionais subsequentes, confirmou uma previsão importante da teoria geral da relatividade de Einstein de 1915. A data também marcou o início de uma nova era na física, permitindo aos cientistas estudar o universo de uma nova maneira, usando a gravidade ao invés da luz.

Mas uma questão fundamental permanece sem resposta: como e por que os buracos negros colidem e se fundem?

Para que buracos negros se fundam, eles devem estar muito próximos um dos outro de acordo com padrões astronômicos; não mais do que cerca de um quinto da distância entre a Terra e o Sol. Mas só estrelas com massas muito grandes podem se tornar buracos negros e, durante o curso de suas vidas, essas estrelas se expandem, ficando ainda maiores.

COMPAS - Um novo estudo publicado na revista “Nature Communications” usa um modelo chamado COMPAS (do inglês Compact Object Mergers: Population Astrophysics and Statistics, que, em tradução literal, significa Fusões de Objetos Compactos: Astrofísica Populacional e Estatística) para tentar responder como grandes estrelas binárias que acabariam se tornando buracos negros cabem em uma órbita muito pequena. O COMPAS permite que os pesquisadores busquem uma espécie de “paleontologia” das ondas gravitacionais.

Um paleontólogo, que nunca viu um dinossauro vivo, pode descobrir como o dinossauro era e vivia com base nos restos de seus esqueletos”, explica em um comunicado à imprensa Ilya Mandel, professor da Universidade de Birmingham, no Reino Unido, autor sênior do artigo. “De forma semelhante, podemos analisar as fusões de buracos negros e usar essas observações para descobrir como essas estrelas interagiram durante suas vidas breves, mas intensas”.

O que eles descobriram foi que mesmo duas estrelas “progenitoras” largamente separadas podem interagir quando expandem, passando por vários episódios de transferência de massa.

Interação estelar - Os pesquisadores começaram analisando os três eventos de ondas gravitacionais que foram detectados pelo LIGO e tentaram ver se as três colisões de buracos negros evoluíram da mesma maneira – que chamam de “evolução binária clássica isolada através de uma fase de envelope comum”.

Este fenômeno começa com duas estrelas progenitoras maciças bastante distantes. À medida que as estrelas se expandem, chegam tão perto que não conseguem escapar da gravidade uma da outra e começam a interagir, passando pelos episódios de transferência de massa. Isto resulta num evento muito rápido, dinamicamente instável, que envolve ambos os núcleos estelares numa nuvem densa de hidrogênio gasoso.

“Ejetar esse gás do sistema leva energia para longe da órbita”, disse a equipe. “Isso aproxima as duas estrelas o suficiente para que a emissão de ondas gravitacionais seja eficiente bem no momento em que elas são pequenas o suficiente para que tal proximidade não as coloque em contato”.

São necessários alguns milhões de anos que estas estas estrelas se transformem em dois buracos negros, com um possível retardamento posterior de bilhões de anos antes que os buracos negros se fundam e formem um único buraco negro maior. Mas o evento de fusão, em si, pode ser rápido e violento.

Compreensão detalhada - Os pesquisadores disseram que as simulações com o COMPAS também ajudaram a equipe a entender as propriedades típicas das estrelas binárias que podem chegar a formar essas fusões de buracos negros e os ambientes onde isso pode acontecer.

Por exemplo, a equipe descobriu que uma fusão de dois buracos negros com massas significativamente desiguais seria uma forte indicação de que as estrelas que os formaram eram quase inteiramente compostas de hidrogênio e hélio – as chamadas estrelas de baixa metalicidade – com outros elementos contribuindo com menos de 0,1% da matéria estelar. Para comparação, esta fração é de cerca de 2% em nosso Sol.

A equipe conseguiu determinar que os três eventos detectados pelo LIGO podem ter se formado em ambientes de baixa metalicidade. “A beleza do COMPAS é que nos permite combinar todas as nossas observações e começar a juntar o quebra-cabeças de como esses buracos negros se fundem, enviando essas ondulações no espaço-tempo que pudemos observar no LIGO”, explica Simon Stevenson, pesquisador da Universidade de Birmingham e principal autor do artigo.

A equipe continuará a usar o COMPAS para entender melhor como os buracos negros binários descobertos pelo LIGO poderiam ter se formado e como futuras observações poderiam nos dizer ainda mais sobre os eventos mais catastróficos do universo.

Uma inédita fotografia de buraco negro pode ter sido feita.

Uma equipe internacional de astrônomos constrói um telescópio do tamanho do planeta Terra para fotografar pela primeira vez o buraco negro supermassivo no centro de nossa galáxia.

Poderia muito bem ser o argumento de um ótimo filme de ficção científica, ou então o devaneio de uma criança apaixonada por ciência, ou ainda um projeto vago na cabeça de algum cientista sonhador. Mas é apenas a realidade.

Após duas décadas de muito esforço científico e político, pesquisadores do mundo todo conseguiram a façanha de forjar um observatório com essas dimensões. É claro que não se trata de nenhum mega-Hubble: o projeto consiste em conectar de um jeito muito engenhoso oito radiotelescópios potentes espalhados pelo planeta em uma única rede, de modo que, na prática, funcionam como um único instrumento de abertura gigantesca.

Foi assim que nasceu o Event Horizon Telescope (EHT), ou Telescópio do Horizonte de Eventos. E ele pode ter acabado de obter a primeira imagem de um buraco negro da história.

Pesquisadores envolvidos estão otimistas de que a coleta de dados mais recente, realizada durante cinco noites entre 5 e 14 de abril, tenha alcançado a sensibilidade extrema necessária para se obter a tão buscada fotografia.

O projeto emprega tecnologias de ponta impensáveis há uma década com o propósito de fotografar o buraco negro com 4 milhões de vezes a massa do Sol que fica no centro da Via Láctea, o Sagittarius A* (Sgr A* — o asterisco é pronunciado “estrela”), e outro a 50 milhões de anos-luz daqui, no coração da galáxia M87.

Uma moeda na Lua
“A ideia de combinar observatórios de micro-ondas pelo mundo e aplicar isso aos buracos negros é bastante inovadora”, afirma Thiago Signorini, astrônomo e professor do Observatório do Valongo, no Rio de Janeiro. Signorini explica que, quanto mais distantes estiverem as antenas de rádio envolvidas e quanto menor for o comprimento de onda que elas captam, mais nítidas se tornam as imagens.

Normalmente, os radioastrônomos trabalham com comprimentos na ordem dos 21 centímetros. Já o EHT opera na faixa de 1,3 milímetro.

Isso resulta em uma capacidade inigualável de explorar objetos distantes nos mínimos detalhes. “A resolução é capaz de revelar um objeto do tamanho de uma moeda na superfície da Lua”, diz o astrônomo. Tamanha sensibilidade é necessária pois o projeto não quer só uma foto que mostre o brilhante disco de acreção, feito de enormes quantidades de matéria incandescente em órbita ao redor do buraco negro, atraída por sua monstruosa gravidade.

O foco do EHT é enxergar o horizonte de eventos, região escura que fica no centro do disco e marca o “fim da linha” do qual nada, nem mesmo a luz, consegue escapar. No caso do Sgr A*, o diâmetro dessa área, estimado em 44 milhões de quilômetros, equivale a cerca de 30 vezes o tamanho do Sol. “Pode parecer grande, mas a uma distância de dezenas de milhares de anos-luz, acaba se tornando uma coisa muito pequenina no céu”, afirma Signorini.

Some isso ao fato de que entre nós e o horizonte de eventos existem nuvens extremamente densas de gás e poeira: não fica difícil de entender por que enxergá-lo é tão complicado. Na verdade, na faixa visível do espectro da luz, é impossível obter uma fotografia como essa.

As boas expectativas se devem principalmente à adição do radiotelescópio mais sensível do mundo ao EHT — o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). Localizado no deserto do Atacama, suas 66 antenas multiplicaram em dez vezes a capacidade da rede.

Outra conquista recente foi um instrumento que fica no desolado Polo Sul.

Cada uma das instalações participantes teve de ser equipada com parafernalha eletrônica especial, incluindo relógios atômicos para que a sincronização fosse a mais precisa possível. Os dados coletados giram na casa dos petabytes e não poderiam ser transmitidos via internet: eles são armazenados em HDs que ao todo somariam a capacidade de armazenamento de 10 mil laptops.

Todo esse volume será processado ao longo dos próximos meses por supercomputadores do MIT e do Instituto Max Planck, na Alemanha. É preciso paciência: pode levar até um ano para que a foto esteja pronta e possamos contemplá-la. Mas o que importa é que, graças ao empenho da equipe em aumentar a potência do sistema, as perspectivas de alcançar o impossível vão se tornando cada vez mais palpáveis.

Coração das trevas:

Os astrônomos estão muito ansiosos pela imagem em alta resolução do horizonte de eventos. Além de ser uma segunda evidência direta da existência dos buracos negros (a primeira foi as ondas gravitacionais, detectadas em 2016), também é um prato cheio para testar a relatividade geral de Eistein — e descartar uma porção de teorias alternativas da gravidade.

“Chegamos em uma encruzilhada no que concerne a física perto dos buracos negros, onde temos mais avanços teóricos do que observações”, afirma Rodrigo Nemmen, especialista nesses objetos astronômicos e professor do Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas (IAG) da USP.

Nemmen argumenta que a falta de evidências concretas sobre a natureza do horizonte de eventos, que ele chama de “coração das trevas”, dá liberdade aos físicos teóricos para que formulem teorias mirabolantes que não correspondem à realidade. “Ao observar o horizonte de eventos e confirmar — espero que confirmem — a teoria de Einstein, o EHT vai nocautear várias dessas teorias que estão aí.”

Para confirmar mais uma vez a relatividade geral, essa bisavó centenária que não se cansa de colecionar êxitos, basta que a imagem do coração das trevas revele uma estrutura circular. Segundo o astrônomo, se a forma geométrica for muito diferente de um círculo, algo como uma bola de futebol americano, por exemplo, será um indício de que algo está errado.

E então, simples assim, os cientistas terão de reformular os alicerces da física. “A natureza não é aquilo que queremos que ela seja: temos de adaptar nossas teorias para explicar aquilo que observamos”, resume Nemmen. Ele não descarta a chance de que as observações do EHT provoquem tais revoluções, mas acha improvável. “Se acontecer, vou perder noites de sono”, diz. Ele não seria o único astrofísico a ostentar olheiras de um roxo profundo.

Careca ou cabeludo?
Além de fornecer novas ferramentas para testar conceitos da física teórica, a imagem também terá impactos diretos em nossa compreensão dos próprios buracos negros. Segundo Nemmen, uma das possíveis ideias comprovadas é aquela que diz que os buracos negros não têm cabelos. É o que ele chama de “teorema do careca”.

“A metáfora diz que descrevê-los é muito simples, são necessários apenas três números: massa, giro (momento angular) e carga elétrica”, explica. Evidências apontam que o último fator é irrelevante, ou seja, os buracos negros são eletricamente descarregados.

Então, na prática, eles teriam menos cabelos que o Cebolinha — apenas dois. Momento angular e massa. “Há quem diga que os buracos negros têm mais cabelos, mas espero que a imagem destrua essas teorias mais complicadas que o teorema do careca”, comenta Nemmen.

Outra área de extrema importância que se beneficiará da foto do horizonte de eventos é o estudo da interação entre os buracos negros e suas galáxias hospedeiras — isso porque os cientistas acreditam que no centro de toda galáxia existe um buraco negro supermassivo. Apesar de avanços teóricos recentes terem delineado cenários bastante promissores, ainda se sabe muito pouco a respeito dos detalhes envolvidos no processo.

Bullying cósmico
“A ideia básica é que quando um buraco negro girando ao redor do próprio eixo engole gás eletricamente carregado e com campos magnéticos, essa combinação gera um tipo de tornado magnético”, explica o astrofísico. Boa parte do gás que supostamente cairia no horizonte de eventos acaba sendo expulso antes de chegar lá — e é arremessado para fora em feixes de partículas que os cientistas chamam de jatos relativísticos.

“São como os feixes de água das mangueiras dos bombeiros, mas em velocidades próximas à da luz.” Só que, ao contrário dos jatos d’água, a temperatura dessas rajadas atingem milhões de graus Celsius e elas são lançadas a distâncias que podem superar em dez vezes o tamanho da própria galáxia.

Segundo Rodrigo Nemmen, se esses jatos encontrarem o ambiente mais frio da galáxia ao redor, causam um verdadeiro bullying cósmico."Eles barram o crescimento das galáxias, interrompendo a formação estelar dentro dos berçários de estrelas.”

Segundo alvo do EHT, o buraco negro no centro da galáxia M87 tem massa estimada em 6 bilhões de vezes a do Sol e é mil vezes mais massivo que o Sgr A*. O primeiro é um voraz produtor de jatos, enquanto nosso "vizinho" é bem mais tímido e não produz nada — as imagens também ajudarão os pesquisadores a entender o porquê.

Só que, infelizmente, tem um porém: nem um telescópio do tamanho do planeta Terra é capaz de revelar os segredos escondidos no interior do buraco negro. Eles são inacessíveis e talvez se mantenham para sempre ocultos.

"E é justamente ali onde estão os maiores mistérios da fisica, a singularidade central guarda o segredo para descobrir a teoria da gravitação quântica", diz Nemmen. "É interessante e paradoxal." Muitos acreditam que essa seria a chave para se chegar a uma Teoria de Tudo. Ainda estamos longe de unificar a física, mas não se engane — fotografar um horizonte de eventos é uma enorme conquista. E isso é só o começo para o EHT.

Stephen Hawking e Mark Zuckerberg enviarão sondas para Alpha Centauri

Nessa terça-feira (12), o cosmólogo Stephen Hawking anunciou que, em parceria com os empresários Mark Zuckerberg, criador do Facebook, e Yuri Milner, que é responsável por grupos de investimentos, enviará sondas para o sistema de Alpha Centauri.

A ideia faz parte do projeto Breakthrough Starshot, que desenvolverá sondas minúsculas e as enviará para o espaço usando raios de luz, impulsionando-as a 20% da velocidade da luz.

O sistema de Alpha Centauri fica a 4,367 anos-luz de distância da Terra. Uma missão normal levaria cerca de 30 mil anos para chegar lá - mas a Breakthrough Starshort quer chegar em apenas 20. "Se for bem-sucedida, a missão pode chegar em Alpha Centauri cerca de 20 anos após seu lançamento, e enviar para Terra imagens de planetas descobertos no sistema", afirmou Hawking em sua página do Facebook.

Essas fotos são importantes porque, como aponto o jornal The Independent, muitos cientistas acreditam na possibilidade de o sistema de Alpha Centauri ter um planeta semelhante à Terra e que nele existirem zonas habitáveis.

O primeiro passo do projeto consiste em desenvolver a estrutura necessária tanto para as sondas quanto para o lançamento delas. As sondas em miniatura contarão com versões (bem) diminuídas de câmeras, carregadores e equipamentos de navegação; enquanto isso, a base de lançamento precisa de um propulsor de raio de luz potente o suficiente para lançá-las.

"Certa vez, Albert Einstein imaginou como seria pegar carona em um raio de luz, e esse pensamento me levou a experimentar com a teoria especial da relatividade. Pouco mais de um século depois, nós temos a chance de alcançar uma fração significativa dessa velocidade", afirmou Hawking. "É empolgante estar envolvido com um projeto tão ambicioso, ultrapassando barreiras da engenhosidade e da engenharia."

Os diferentes níveis de universos paralelos

Nebulosa Ômega

Por muito tempo, falar sobre universos paralelos foi tabu entre a comunidade científica.Mas os multiversos estão cada vez mais populares entre especialistas, basicamente porque muitas das teorias vigentes prevêem a existência deles.

Esse é um conceito-chave: universos paralelos não são teorias em si, e sim previsões de certas teorias. Várias teorias amplamente aceitas prevêem a existência de fenômenos impossíveis de serem observados.

A relatividade geral, por exemplo, prevê o interior de buracos negros, lugares que nunca poderemos acessar, mas que, apesar de não poderem ser estudados diretamente, não são opcionais na teoria da relatividade geral, eles fazem parte do pacote.

A mesma coisa acontece com os universos paralelos em teorias como a inflação infinita, e talvez até a mecânica quântica.

Cientistas renomados, como Neil deGrasse Tyson e Stephen Hawking defendem a possibilidade da existência dos multiversos.

O problema é que há muita confusão quando se fala no assunto, porque ninguém sabe de qual tipo de universo paralelo se está falando, e isso só aumenta a dificuldade de aprofundar discussões.

Para facilitar a comunicação entre especialistas, e, logo, estimular discussões amigáveis, no livro Our Mathematical Universe, o cosmólogo Max Tegmark separou os universos paralelos em quatro níveis diferentes, fazendo com que todo mundo se entenda melhor. 

Vamos a elas:

Multiverso de Nível 1

Também conhecido como Quilted, o Multiverso de Nível 1 é simplesmente todo o espaço que está tão longe que a luz conhecida do Universo ainda não teve tempo de alcançar, durante esses 13.7 bilhões de anos desde o Big Bang.

O nosso Universo observável é uma esfera de 49 bilhões de anos-luz de diâmetro com a Terra bem no centro, então tudo para fora desse espaço, conhecido como Esfera Hubble (ou Volume Hubble), já pode ser considerado um outro universo.

Partindo do pressuposto de que o universo é um objeto euclidiano e infinito, que é o que parece até agora, é provável que existam infinitos espaços do tamanho do nosso Universo, mas para fora da Esfera Hubble.

O Multiverso de Nível 1 fica mais interessante quando paramos para pensar que existem apenas finitas maneiras de rearranjar as partículas do nosso Universo observável. Isso significa que se você pudesse caminhar (flutuar?) por tempo suficiente – a cerca de 10 elevado a 10 elevado a 29 metros – você iria eventualmente encontrar uma cópia idêntica de você mesmo. Isso porque com tempo e espaço suficientes é provável que as partículas se rearrangem de todas as maneiras possíveis, inclusive exatamente a mesma que existe agora mesmo no seu corpo.

O Multiverso de Nível 1 obedece todas as leis da física e constantes cosmológicas daqui, e em teoria pode ser acessado por nós – apesar de ser extremamente improvável –, se desenvolvessemos tecnologia para isso.

Nebulosa de Orion

Multiverso de Nível 2

Para entender o Multiverso de Nível 2 é preciso compreender a teoria da Inflação Cósmica, que é a hipótese para a criação do Universo mais bem aceita hoje entre os cientistas.

Segundo esta ideia, existiu um momento de inflação imensa e quase instantânea, que aconteceu logo depois do Big Bang e que deu origem a todo o nosso Universo. Os cientistas que estudam a hipótese acreditam que nosso Universo é diferente de uma bolha de sabão, por exemplo, que ocupa espaço do ambiente externo.

Em vez disso, o universo inteiro existe dentro de um espaço finito e pode criar massa e espaço a partir de quase nada. Isso é possível porque quando se aplica energia para expandir algo, parte dessa energia é transformada em massa — quando esticamos uma tira de borracha, ela se torna levemente mais pesada, por exemplo.

Mas da onde vem tanta força pra vencer toda a pressão que existe “fora” desse universo-bebê? Isso é outra coisa linda prevista na relatividade geral: pressão negativa gera gravidade repulsiva. Tegmark explica que “uma substância em estado de inflação cósmica, produz uma antigravidade que a explode, e a energia que essa antigravidade usa para expandir a substância, cria massa suficiente para que a substância cresça de tamanho e continue igualmente densa.

Esse processo é sustentável e a substância continua a duplicar seu tamanho de novo e de novo. E assim a inflação cósmica pode criar todo um universo a partir de quase nada. Ou seja, cria-se um universo inteiro sem tomar lugar de qualquer outra coisa. Logo, segundo a Inflação Cósmica, algo pode expandir infinitamente e ainda assim não aumentar o espaço que ocupa quando visto “de fora”. Por isso, diversos espaços infinitos poderiam existir dentro de um espaço finito.

Um desdobramento da teoria da Inflação Cósmica, chamado Inflação Eterna, defende que nosso universo não é, de forma alguma, único ou especial, e sim que existem outras Inflações Cósmicas acontecendo agora mesmo, dando origem a inúmeros novos universos.

E assim entramos no domínio do Multiverso de Nível 2: que são inúmeros universos em diferentes “bolhas inflacionárias”, cada uma com suas constantes cosmológicas e leis da física.

O Multiverso de Nível 2 é a melhor hipótese que temos para resolver um dos problemas mais misteriosos do nosso próprio Universo: o da “afinação” ou fine-tuning.

Existe um grande mistério sobre porque as constantes cósmicas do nosso universo têm os valores que têm. O que há de especial nesses números aparentemente tão feios, mas ao mesmo tempo tão absolutamente essenciais para que tudo exista como conhecemos?

Se fossem só um pouquinho diferentes todo nosso Universo não poderia existir. Mas ninguém consegue ver qualquer coisa de especial exatamente nessas quantidades ou descobrir a sonhada Teoria de Tudo que poderia explicá-las.

O físico Alan Wightman explica em seu livro The Accidental Universe que “se a quantidade de energia escura do nosso Universo fosse só um pouquinho diferente do que realmente é, então a vida nunca poderia ter surgido.

"Dentre todas as quantidades possíveis de energia escura que nosso universo poderia ter, a quantidade atual reside em uma minúscula fatia que permite a vida. Não existe discussão sobre isso. (…) Você pode se sentir compelido a perguntar: por que tanta sintonia existe? E a resposta que muitos físicos agora acreditam: o multiverso. Um vasto número de universos pode existir, com muitos valores diferentes de energia escura. (…) Nós somos um acidente. Na loteria cósmica que contém milhões de universos, nós estamos em um que permite a vida.”

Nossas constantes fundamentais são compostas por números feios que parecem completamente aleatórios. E segundo a Inflação Cósmica eles são mesmo. Assim como existe um universo exatamente com esses valores, existem inúmeros outros, cada um com seus valores específicos. Dessa forma, não precisamos encontrar algum sentido escondido e apenas aceitar que esse é nosso endereço cósmico.

Então, o Multiverso de Nível 2 seria um conjunto de universos em princípio para sempre incomunicáveis, porque cada um deles é infinito, apesar de ocupar um espaço finito se visto de fora.

Apesar de provavelmente não poderem ser provados, os Universos Paralelos de Nível 2 fazem parte da teoria da Inflação Eterna, e não são opcionais. Logo, a aceitação desse nível de multiverso depende da aceitação geral da própria teoria da Inflação Eterna. Isso parece estar cada vez mais próximo de acontecer, porque essa teoria sugere boas soluções para vários outros problemas misteriosos.

Nebulosa Coração e Alma

Multiverso de Nível 3

O Multiverso de Nível 3 é bem diferente dos outros dois. É também o mais querido das obras de ficção científica e do imaginário popular — ela está presente no filme Coherence, por exemplo. Para entrarmos nele, primeiro, precisamos de uma breve introdução à mecânica quântica.

Até agora a Interpretação de Copenhage, proposta por Niels Bohr e Werner Heisenberg, é a mais conhecida quando se fala em mecânica quântica. Segundo essa interpretação, antes de ser observada, cada partícula se comporta também como onda e está em um estado de sobreposição quântica, ou seja, está em vários locais ao mesmo tempo.

Quando observamos essa partícula/onda, porém, ela colapsa, e ‘escolhe’ um único local para se mostrar como partícula. Mas antes de observá-la, só podemos estimar uma determinada probabilidade da partícula estar em cada um desses lugares. Então, seria como se o ato de observar obrigasse a partícula a escolher um único local para estar, mas quando não observada ela pudesse seguir sem localização determinada.

Mas existe uma teoria alternativa que está ganhando cada vez mais atenção. É a chamada Interpretação dos Muitos Mundos, proposta por Hugh Everett, em 1957.

Segundo Everett, a onda nunca entra em colapso, todas as possibilidades de localização da partícula seriam igualmente verdadeiras, criando, assim, a cada instante, uma infinidade de bifurcações quânticas, cada uma dando origem a um universo paralelo, onde tudo que pode acontecer, de fato, acontece (em algum lugar).

Ou seja – existem milhões de versões de você mesmo, cada uma vivendo em um universo levemente ou completamente diferente, e a cada momento que você toma uma decisão, existe algum outro “você” que tomou a decisão oposta, e que está por aí, em algum universo paralelo. Esse “lugar”, essa soma de todos esses universos paralelos quânticos, é conhecido como Espaço Hilbert, ou Multiverso de Nível 3.

No famoso experimento do gato de Schrödinger, por exemplo, temos um gato dentro de uma caixa totalmente fechada e incomunicável, e um único átomo decide se o gato vai morrer envenenado ou continuar vivo. Segundo a interpretação de Copenhague, o gato está em um estado de sobreposição quântica, ao mesmo tempo vivo e morto, e seu futuro só será decidido no momento em que a caixa for aberta, obrigando o átomo a decidir se decai ou não.

Na interpretação de Everett, no entanto, o universo se separa em dois, em um dos universos o gato está vivo, e no outro, ele está morto. E você também se divide em dois, cada uma das suas realidades fica para sempre conectada com um dos estados do átomo e só participa de um dos universos. Uma vez separados, cada universo continua seu próprio caminho e nunca mais interage com os outros.

Sim, a ideia de que milhões de universos paralelos existem aqui mesmo parece absurda e contraintuitiva, mas se analisarmos a proposta não é mais incoerente do que a ideia de que uma partícula pode também se comportar como onda e estar em vários locais ao mesmo tempo, e observá-la faz com que ela mude completamente de estado e “escolha” arbitrariamente de forma completamente randômica um local para habitar.

Ou seja, até agora tudo que observamos é esquisito e confuso, e Richard Feynman continua tendo razão quando fala que ninguém realmente compreende a mecânica quântica.

Os cientistas avessos à Interpretação dos Muitos Mundos se apoiam na ideia de que a proposta mais simples tende a ser a verdadeira, e que seria muito complexo ter que adicionar infinitos universos paralelos para justificar esse aqui.

Mas o interessante é que a Interpretação dos Muitos Mundos é só uma maneira diferente de olhar para exatamente os mesmos dados e os mesmos resultados. As equações que permitiriam que todos esses universos existissem já existem.

Não é necessário incluir nada aos resultados que observamos. A única diferença é os cientistas que estudam a ideia dos Muitos Mundos acreditam que o observador fique entrelaçado com um dos estados da partícula assim que interage com ela, para nunca mais se separar.

O cosmólogo Sean Carroll, outro defensor da Teoria dos Muitos Mundos, faz uma explicação eficiente em seu blog: “É claro que nós não conseguimos ver outros mundos diretamente, mas esses outros mundos não são adicionados à teoria. Eles vêm automaticamente se você acredita em mecânica quântica.”

Assim, no Multiverso de Nível 3 tudo o que pode acontecer de fato acontece, a partícula quântica nunca entra em colapso, e, em vez disso, ocupa todos os lugares dando origem á infinitas realidades diferentes a cada segundo, que existem em um Espaço Hilbert.

Sean Carroll continua: “O formalismo prevê que há muitos mundos, portanto, escolhemos aceitar isso. Isto significa que a parte da realidade que experienciamos é uma fatia indescritivelmente fina de tudo, mas que assim seja. O nosso trabalho como cientista é formular a melhor descrição possível do mundo como ele é, não forçar o mundo a se adequar os nossos pré-conceitos”.

Nebulosa Hélix - Olho de Deus

Multiverso de Nível 4

Existe ainda o Multiverso de Nível 4. Nela, Tegmark defende que todos os multiversos de níveis anteriores fazem parte de uma única estrutura matemática infinitamente e inconcebivelmente complexa. Um objeto geométrico de (no mímino) quatro dimensões – 3 dimensões espaciais + tempo. E que além dessa estrutura existem outros universos, formados por outras geometrias.

Para aceitar cada uma dessas novas hipóteses sobre a maneira como a realidade se comporta, precisamos lutar contra nosso instinto mais fundamental: o de que de somos o centro do universo.

Em um primeiro momento, é normal que sejamos avessos às ideias que contradizem nossa impressão mais imediata da realidade. No seu discurso, “Isto é água” David Foster Wallace lembra que temos sempre que evitar essa impressão mais intuitiva:

“Uma grande porcentagem das coisas sobre as quais eu costumo automaticamente ter certeza é, na verdade, totalmente errada ou ilusória.(…) Aqui vai um exemplo de algo completamente errado que eu costumo automaticamente ter certeza: tudo na minha experiência apóia minha crença profunda de que eu sou o centro absoluto do universo, a pessoa mais real, vívida e importante que existe. Nós raramente falamos sobre esse tipo de egocentrismo natural e básico, porque ele é tão socialmente repulsivo, mas é basicamente o mesmo para todos nós, no fundo. É a nossa configuração padrão, impressa nos nossos circuitos desde o nascimento. Pense nisso: você nunca teve uma experiência da qual você não foi o centro absoluto.”

Depois de nos tirarmos do centro absoluto do universo, tiramos o planeta inteiro, quando descobrimos que o Sol tem problemas mais importantes com os quais se preocupar, e não gira em torno de nós.

Provavelmente o que incomoda tanto em todos esses níveis de multiversos é que eles colocam a existência de cada um de nós num lugar totalmente insignificante. E é muito difícil aceitarmos que nada sobre nós mesmos ou até sobre nosso universo inteiro é essencialmente especial.

Via Galileu

Hubble captura imagens auroras em Urano

O telescópio espacial Hubble, da NASA, conseguiu captar imagens raras da aurora em Urano. Para chegar ao impressionante resultado final, elas foram registradas através de raios ultravioleta e logo depois sobrepostas a uma fotografia já existente do planeta, tirada pela espaçonave Voyager 2 em 1986.

Uma equipe liderada pelo Observatório de Paris conseguiu rastrear duas rajadas de ventos solares que viajaram do Sol até Urano entre os anos de 2012 e 2014. Assim que essas rajadas atingiram o planeta, eles utilizaram o telescópio para monitorar sua atmosfera e observar a aurora.

Segundo os pesquisadores, ficou evidente que o fênomeno, além de ser o mais intenso já visto por eles, acompanha a rotação do planeta. Justamente por isso, a equipe conseguiu redeterminar os polos magnéticos de Urano — uma informação há muito tempo perdida pelos astrônomos.

Já havia registros em 2011 de auroras na superfície do gigante gasoso, mas nada como essas. Como na Terra, o efeito ocorre quando partículas carregadas de energia são capturadas pelo campo magnético. Quando isso acontece, elas se dividem em dois polos e começam a reagir com partículas de gases como oxigênio e nitrogênio, o que libera várias explosões de luz.

O telescópio também captou fotos do anel de Urano, que circula o eixo horizontal da esfera, mas também se move de cima a baixo através dele. Pouco se sabe ainda sobre Urano, mas há planos de que uma viagem à sua órbita seja lançada no futuro. Até lá, ficamos com apenas com as belas imagens de sua atmosfera luminosa.

Via Galileu

O ultimo voo da donda Cassini

A sonda Cassini, lançada pela NASA em 1997, partiu no sábado, dia 22 de abril, rumo ao seu último voô pelo satélite Titã — um dos lugares com maior probabilidade de abrigar condições para a vida no Sistema Solar (depois da Terra, claro).

Agora, a sonda parte em direção à órbita de Saturnopara, por fim, desintegrar-se na atmosfera do senhor dos anéis gasoso — a ideia é que a sonda não contamine sem querer os satélites rochosos com material do nosso planeta. 

Uma das últimas imagens registradas pela nave foi a Terra e a Lua vistas de Saturno, a uma distância de 1,4 bilhões de quilômetros (acima).

É a última chance de ver de perto o maior satélite do planeta, um dos únicos a ter um ciclo hidrológico conhecido. Titã possui mares, lagos e rios feitos não de água, mas de metano.

A sonda passou perto dos dois maiores oceanos da lua, Kraken e Ligeia, localizados no pólo norte. Mesmo com uma atmosfera densa, o que dificulta a visão das câmeras, a sonda possui radares capazes de medir a profundidade dos corpos.

A última missão do satélite é chamada de Grand Finale e está programada para o dia 15 de setembro. Depois de fazer seu último sobrevoô por Titã, o aparelho tem sua rota alterada pela gravidade do satélite.

Diferente dos últimos anos, Cassini irá orbitar Saturno pelo vão entre sua superfície e seus anéis. A trajetória será repetida 22 vezes até sua última passagem, quando entrará na atmosfera do planeta até tornar-se um meteoro e desintegrar-se.

Antes do fim, porém, a sonda irá coletar o máximo possível de dados, fonte importante para o conhecimento desse misterioso planeta. "O que aprendermos a partir das destemidas órbitas finais da Cassini vai aprofundar ainda mais nossa compreensão de como planetas gigantes e sistemas planetários em todo lugar se formam e evoluem. São verdadeiras ações de descoberta até o fim", explica Thomas Zurbuchen, vice-administrador da Nasa.

Via Galileu

Descoberto novo planeta com chances de existir vida

Muitos planetas são encontrados fora do Sistema Solar, mas nem todos são como o LHS 1140b, a mais recente descoberta do grupo de pesquisadores liderado por Jason Dittmann, do Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian. O exoplaneta é um pouco maior que a Terra e está situado a cerca de 40 anos-luz daqui.

O que mais empolgou os cientistas foi o fato de que o LHS 1140b orbita uma zona habitável em relação a sua estrela, a LHS 1140, uma anã vermelha situada na constelação Cetus.

O planeta está 10 vezes mais próximo da LHS 1140 que a Terra está do Sol, mas como a anã vermelha é bem mais fria e escura, o LHS 1140b não esquenta muito — na verdade, ele só recebe metade da luz que recebemos do Sol.

“As condições da anã vermelha são particularmente favoráveis”, afirma o astrônomo Nicola Astudillo-Defru, do Observatório de Genova, na Suíça. O membro da equipe de pesquisa falou também que a estrela gira mais devagar e emite menos radiação que outros astros do tipo. Isso significa que a pressão e a temperatura provenientes da LHS 1140 não impedem a existência de água líquida — que é essencial para a vida como conhecemos.

Os astrofísicos têm esperança de que o planeta tenha retido ou recuperado uma atmosfera, aprisionando o vapor gerado pelos mares de magma que talvez tenham uma vez existido no LHS 1140b. Para verificar essa hipótese os pesquisadores contarão com a ajuda do telescópio Hubble e de um novo instrumento que está sendo desenvolvido pelo ESO.

“Não podíamos esperar por um alvo melhor para responder uma das maiores questões da ciência: a busca de vida fora da Terra”, afirmou Jason Dittmann.

Os pesquisadores detectaram o exoplaneta graças aos instrumentos do Observatório Europeu do Sul (ESO), na Observatório de La Silla, no Chile.

Via Galileu