Fenômenos inexplicáveis ​​sugerem que o universo não é o que pensávamos

Artigo originalmente publicado por Vice Estados Unidos.

Aqui na Terra, estamos acostumados com as leis que mudam de acordo com a alfândega e solicitações exclusivas de várias regiões. Por exemplo, ao dirigir, na maioria dos lugares, você pode virar à direita se a luz vermelha estiver acesa, mas isso não se aplica a Nova York, onde os padrões de trânsito são mais rigorosos para manter a ordem em suas estradas altamente frequentadas.

Propaganda

As leis físicas do universo, pelo contrário, não estão sujeitas a nenhuma variação localizada desse tipo, ou que diz nossa melhor teoria. Os cientistas operam assumindo que existem leis universais da física que afetam o assunto da mesma maneira, de nosso próprio distrito solar a galáxias a bilhões de anos -luz. Em Otras Palabras, aunque Obviemente Hay Variaciones em Densidad Y la Distribión de la Materia em El Espacio, Los Científicos suponen que El Universo Estadisticamento homogeneo à Grande Escalas de Cientos de Millões de Años Luz, Porquelos Min -los Mecanos Mecanos de Millões de Millonos.

Essa noção de leis universais, conhecida como princípio cosmológico, produziu séculos de teoria e até agora havia sido confirmado por todas as observações astronômicas. O modelo de um universo isotrópico ajuda a explicar fenômenos cruciais, como a homogeneidade do microondas cósmico, a luz mais antiga do universo, bem como a aparente expansão do universo a uma velocidade uniforme.

“Em termos mais tangíveis, o princípio cosmológico aumenta: o universo está apenas conosco?” Explico por telefone Robert Caldwell, professor de física e astronomia no Dartmouth College. “As leis da física são iguais em todos os lugares? Ou há um local mais preferido no universo?”

Propaganda

Embora a maioria das evidências sugira que o universo esteja certo, também existem muitos caracteres genéricos cósmicos que parecem contradizer o princípio cosmológico. Nos últimos meses, por exemplo, duas equipes de físicos publicaram observações completamente diferentes de anomalias no universo que sugerem possíveis variações em leis e forças fundamentais.

Há algo estranho, esta nova pesquisa fortalece as descobertas de estudos anteriores que descrevem uma “direcionalidade” nessas variações. Em outras palavras, eles evocam um possível modelo do universo, onde as leis físicas mudam em certas direções como se estivessem em um misterioso gradiente cósmico. Esses resultados não coincidem com outros testes de isotropia ou homogeneidade do universo, o que sugere que no universo não existe uma direção mais favorecida.

Esses tipos de resultados contraditórios não significam que devemos rejeitar o princípio cosmológico, porque uma enorme quantidade de evidências é necessária para decompor os princípios físicos estabelecidos. Mas os novos estudos documentam os fenômenos, tanto em escalas “locais” quanto extremamente distantes, que atualmente não têm explicação e que questionam nossas expectativas fundamentais sobre o comportamento do universo.

A constante inconsistente

Existem quatro forças fundamentais conhecidas pela natureza: gravitação, eletromagnetismo e interações nucleares fracas e fortes. O princípio cosmológico sugere que essas forças também afetam a matéria em todo o universo, e é por isso que objetos visíveis, como estrelas e galáxias, são geralmente vistos e se comportam da mesma maneira em qualquer lugar em N ‘Nenhuma parte do céu que você olha.

Propaganda

Mas se você parece um pouco mais próximo, as peculiaridades podem ocorrer em constantes físicas. Por exemplo, a força de interação eletromagnética é calculada com um valor conhecido como uma estrutura fina constante. Essa constante é matematicamente configurada de valores imutáveis, como a constante de Planck e a velocidade da luz. Se o universo é realmente isotrópico, a estrutura fina constante (como todas as constantes) nunca deve mudar nela.

Mas na última década, os cientistas mediram essa constante em diferentes cantos do universo e encontraram provas de que ele pode flutuar. Essa tendência desconcertante atingiu um novo nível com “as medidas diretas mais distantes da estrutura fina constante feita até o momento”, a partir de uma antiga galáxia “Quasar” em 13 bilhões de anos -luz, que foi publicado em abril de abril de um estudo da revista Avances científicas da ciência.

Embora os cientistas usem a luz de objetos cósmicos para testar a estrutura fina constante por anos, o novo estudo estende o escopo da experiência à infância do universo, um bilhão de anos após o Big Bang.

“Fomos além do que nunca”, disse o co-autor John Webb, cosmologista da Universidade de Nueva Gales del Sur, em Sydney. “Em termos de escopo retrospectivo no tempo, abordamos a força eletromagnética mais do que nunca”.

Propaganda

A equipe conseguiu alcançar esse feito com um espectrógrafo especializado chamado X-Shooter no Sistema de Telescópio do Telescópio (VLT) no Chile. A acuidade do instrumento por parte do espectro infravermelho próximo permitiu que Webb e seus colegas observem objetos com “as viagens mais altas ao vermelho”, o que significa que eles estão à distância mais distantes e mais distantes, o que faz com que sua luz Torne -se avermelhado.

“Pode haver um tipo de relação entre essas coisas que ainda não entendemos, e é interessante notar essa coincidência”

Usando o shooter x, a equipe estudou a luz de um quasar de 13 bilhões de anos – um tipo de núcleo galáctico super luminoso chamado J1120 + 0641. No caminho para a terra, essa velha luz divulgou através de quatro nuvens de gás com vermelho inferior Viagens ao longo da linha de visão de J1120 + 0641. Webb e seus colegas usaram os modelos espectrais de luz, quando passou pelas nuvens, para calcular o valor da constante da estrutura fina.

Essas observações não revelaram variações na constante no tempo. Mas quando os pesquisadores compararam seu estudo com a grande rede de dados coletados de outros pontos de pesquisas anteriores, descobriram que coincidiu com as indicações anteriores de possíveis variações em um eixo espacial: as medidas mais fortes vieram da gestão que aponta para o galáctico no centro da Via Láctea, e as medidas mais fracas foram encontradas na direção oposta. Isso evoca um modelo de universo “DiPolo”, que poderia ter algo semelhante a um pólo norte e sul.

Propaganda

“Circunstâncias científicas fascinantes são que existem todos esses efeitos estranhos, indicações de anisotropia e gerenciamento no universo, e muitos deles coincidem no céu”, disse Webb. “Pode haver um tipo de relação entre essas coisas que ainda não entendemos, e é interessante notar essa coincidência”.

Embora as observações sejam certamente fascinantes, mais pesquisas serão necessárias para determinar o que essas flutuações aparentes causam. Eles poderiam acabar sendo o resultado de mais problemas banais, como talvez os instrumentos que ainda não tenhamos precisão o suficiente para evitar grandes margens de erro ao realizar medições.

“Se é apenas um conjunto de coincidências cósmicas ou se é algo significativo na física fundamental, a origem e a evolução do universo devem realmente ser vistas”, disse Webb. “No momento, estamos simplesmente pesquisando da melhor maneira possível, fazendo as melhores medidas possíveis e, em particular, entendendo as incertezas nas medições da melhor maneira possível”.

“É aqui que colocamos nosso maior esforço: tentando garantir que não seja confundido com alguma coisa e continuar publicando os resultados e ver o que está acontecendo no final”, declara ele.

Anomalias do rafle x

A estrutura fina constante está longe de ser a única migalha de pão cósmico que poderia levar a um modelo onde as leis e constantes variam em todo o universo. Outro estudo publicado em abril, desta vez na revista Astronomy & Astrophysics, também relatou anomalias estranhas na luz de raios-X emitida pelo grupo de galáxias.

Propaganda

Segundo o estudo, os físicos liderados por Konstantinos Migckas, pesquisadores da Universidade de Bonn na Alemanha, desenvolveram uma nova técnica para “estudar o comportamento direcional” dos trens X emitidos pelo gás quente em torno do grupo de galáxias. Seus resultados coincidem com alguns dos resultados obtidos por outras equipes de pesquisa, o que enfatiza que existem mais contradições possíveis do princípio cosmológico.

“O grupo de galáxias nunca foi usado antes para esse tipo de estudo”, disse Micckas durante uma ligação telefônica, tornando -o “uma nova ferramenta útil para estudar esse princípio cosmológico”.

“Encontramos essa idéia, um método completamente independente, para testar o que os outros estão testando há muito tempo”, continuou ele. “E o resultado dessas observações foi muito surpreendente, com evidências muito sólidas”.

O grupo de galáxias é a maior estrutura gravitacional do universo e contém centenas, até milhares de galáxias individuais. Enquanto a luz desse cluster chega à Terra, ela se estende devido à expansão do universo, de modo que a luz dos cachos mais distantes se move em direção à cor vermelha.

Os meskas e seus colegas calcularam a lacuna dos raios X do gás no agrupamento de galáxias usando dois métodos: uma temperatura estimada do gás, um valor que não é afetado pela expansão do universo e outro método que isso implica o Índice de expansão do universo. De maneira fascinante, os resultados desses dois testes nem sempre coincidiam: o agrupamento de galáxias em uma direção específica era sistematicamente mais fraca do que o esperado, e o agrupamento de galáxias em outra direção foi sistematicamente mais brilhante do que o esperado.

Propaganda

A coisa mais estranha sobre tudo isso é que os endereços dessas luminosidades X -ray coincidem aproximadamente com os modelos identificados por outra equipe de pesquisadores que buscaram possíveis anisotropias cósmicas, esses modelos foram publicados na revista Astronomy & Astrofysics

Em 2019. No entanto, o grupo de galáxias não parece mais brilhante ou menor ao longo do eixo dipolo de 180 graus descrito pela equipe Webb: o ângulo parece estar mais próximo de 120 graus.

Dessa maneira, vários modelos de direcionalidade potencial ou anisotropia no universo, com base em dados de observação, se sobrepõem e se contatam, além de contradizer outros estudos que apóiam a isotropia cósmica do modelo em larga escala. Afinal, o universo é uma entidade extremamente complicada e os humanos estão constantemente desenvolvendo tecnologias que, quando se seguem, revelam novas camadas de estranhas complexidades universais.

Dado esse cenário, Mickas e seus colegas apresentaram várias explicações alternativas para seus estranhos resultados. Eles sugeriram que forças gravitacionais próximas à pilha de galáxias poderiam ser deformadas na luz, ou que a luz poderia ser distorcida por causa das nuvens de gás na nossa própria Via Láctea (ou que poderia ser

uma combinação desses fatores).

“A gerência mais brilhante é suspeita perto do Centro Galáctico”, disse Mes. “Se eu tivesse que apostar, diria que a região mais brilhante é o resultado de certos problemas que não conhecemos o X OARS porque ainda não os descobrimos em nossa galáxia”.

Propaganda

“A outra direção, onde a luz é mais baixa, de fato, corresponde à direção que outras pessoas encontraram no passado, usando métodos completamente independentes”, disse ele.

Matéria escura e novas leis da física.

Obviamente, também é possível que essas observações realmente representem “novas leis da física” que cancelam o princípio cosmológico. Uma explicação especulativa nesse sentido é que a energia escura, a força misteriosa que leva à expansão do universo, poderia aplicar sua força de maneira desigual em todo o espaço.

“A energia escura pode formar, por exemplo, aglomerados, como material normal ou matéria escura”, disse Mes. “Até agora, em nossas mentes, consideramos isso um campo de energia constante e uniforme, mas isso poderia muito bem ser um material que forma aglomeradas ou estruturas”.

“Uma distribuição desigual desse material em um lado do universo ou no outro causaria uma anisotropia”, acrescentou.

Enquanto a equipe Webb capturou possíveis anomalias que estão a grandes distâncias e horários no passado, as observações registradas pela Micckas e seus colegas vêm de grupos de galáxias a cerca de quatro bilhões de anos -luz da Terra. Ainda é uma distância enorme, sem dúvida, mas representa uma história cósmica mais moderna, na qual a energia escura teve mais impacto do que os primeiros anos do universo.

Propaganda

“Se isso acontecer principalmente por distâncias curtas, pode ter algo a ver com energia escura, porque a energia escura não desempenha um papel muito importante em distâncias mais distantes”, disse Micckas. “E não sabemos nada sobre energia escura, certo? Não conhecemos sua natureza ou comportamento, por isso apenas fazemos hipóteses sobre esse assunto. Se isso for cosmológico”.

Como no caso de outros resultados, este novo estudo que revela anisotropia estranha e um possível gerenciamento no universo devem ser avaliados à medida que mais dados são coletados.

“Vamos tentar focar em explicações alternativas antes de mudar o modelo cosmológico, e é o mais apropriado”

“As pessoas que sempre tentamos preservar o modelo padrão de tudo”, disse Micckas. “Embora mais e mais evidências estejam começando a surgir, tentaremos encontrar extensões para o nosso modelo atual. Somente se formos absolutamente necessários, mudaremos nosso modelo”.

“Vamos tentar nos concentrar em explicações alternativas antes de mudar o modelo cosmológico”, concluiu, “e é o mais apropriado”.

Esses dois novos estudos são apenas os mais recentes em uma longa tradição de testes de isotropia cósmica. Por exemplo, os cientistas coletaram índices cósmicos sobre direcionalidade e anisotropia no universo através do estudo de supernovas distantes ou a explosão de estrelas.

À medida que nossas ferramentas de observação estão se tornando cada vez mais sofisticadas, uma complexa série de evidências de várias fontes que suportam modelos de isotropia cósmica, anisotropia cósmica ou mesmo estranha no universo do universo.

“Temos um modelo padrão e estamos procurando pequenas rachaduras que, se insistirmos em encontrá -las, poderiam revelar uma estrutura mais rica ou uma teoria mais confiável”, disse Caldwell, que não participou de nenhum dos dois estudos.

fonte: https://www.vice.com/es/article/3azqq3/leyes-de-la-fisica-universo-no-funcionan-en-todo