Quarta-feira, 29 de Abril de 2009

Das Bolhas aos Filamentos

 

Isso mesmo, o que acontece às bolhas quando crescem, estou ansioso por ver o que vai daí sair” ri-se prazenteiro o Mário. O pior é que eu não sei bem como expor o assunto sem gráficos que podem ser confusos para quem não está habituado...
 
Vejamos o que acontece quando duas bolhas do mesmo tamanho entram em contacto; eu creio que tenho para aqui um boneco... sim, aqui está, este boneco representa o campo que resulta da intersecção de duas bolhas iguais. Conseguem perceber?”
 
 
 
 
 
 
Ena, tanta cor!”
 
Pois, eu explico: as cores representam a intensidade do campo. Este verdinho é o campo da bolha verde, que é nulo no centro dela e cresce para a periferia, com orientação centrípeta. O mesmo para o laranjinha. Na zona de intersecção, o campo é a soma dos dois, com uma orientação que também é centrípeta em relação ao centro da zona de intersecção, onde ele é nulo.”
 
Então a matéria da casca, na zona de intersecção, fica comprimida entre dois campos opostos?”
 
Bem observado Ana, mas não é exactamente assim; o campo no interior da zona de intersecção, na faixa central, é muito fraco, porque aí os campos de cada bolha são quase iguais e opostos. Portanto, a matéria da casca na zona central é empurrada para o plano de separação das bolhas. Fora da faixa central, as direcções dos campos das duas bolhas já não são opostas e a resultante é orientada para fora, a matéria é arrastada para o meio e para fora, em direcção ao anel de intersecção entre as duas esferas.”
 
É isso que estas setas aqui em cima representam?”
 
Essa é a situação no anel de intersecção; a azul está a soma dos campos das bolhas na parede interior das cascas, portanto a acção resultante, não é verdade Jorge?”
 
Exacto Mário! Agora vejamos o que vai resultar disto; as cascas das bolhas vão continuar a crescer normalmente fora da zona de intersecção; a matéria da intersecção vai ser empurrada para o centro e para fora; mas a matéria apanhada no anel de intersecção não vai ficar «para trás», cresce com ele. A situação que se vai gerar está representada neste esquema:”
 
 
 
  
Reparem: o anel de intersecção aparece em corte, são as duas bolinhas azuis onde as circunferências que representam as bolhas se intersectam; a matéria do anel de intersecção é a que corresponde ao volume de espaço dos dois cones representados pela cor azul. Como o espaço se enche de bolhas, cada uma sofre intersecções múltiplas, e em cada intersecção uma porção de casca vai concentrar-se num anel. Assim, através das intersecções, as cascas dão lugar a anéis de matéria.”
 
Então a matéria distribui-se no espaço em argolinhas redondas como os meus brincos?”
 
Ah ah, não é bem assim Luísa. Bolhas chocam com anéis, deformando-os, e anéis intersectam anéis. O que resulta é muito mais parecido com as linhas de intersecção das bolhas de uma sabonária do que com os teus brincos!”
 
Sim, mas apesar de tudo há algumas estruturas que são quase completamente circulares, já vi isso...”
 
Certo Mário, sobretudo no passado, quando a intersecção das bolhas ainda não era plena. No Universo actual as coisas são mais complexas, os campos de forças resultantes dos anéis, que já não são os campos das bolhas, determinam outros movimentos que correspondem a outra fase de evolução da estrutura, que não nos interessa para agora. Agora, tendo percebido como a matéria se arrumou em esferas e depois em filamentos, falta-nos ainda assistir ao nascimento das galáxias.”
 
Então e os quasares?”
 
Já lá vamos, impaciente Luísa, a esse acontecimento do passado, que gerou a primeira luz que varreu o Universo! Mas não queres perceber como se formaram os braços espirais da nossa galáxia? Como surge a misteriosa curva de velocidade das galáxias que os astrónomos dizem que só pode ser explicada pela matéria negra?”

 

publicado por alf às 01:45
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17 comentários:
De manuel gouveia a 29 de Abril de 2009 às 14:09
A intersecção das vontades é muito mais poderosa!
De Diogo a 30 de Abril de 2009 às 01:17
Eu quero perceber!
De alf a 30 de Abril de 2009 às 12:27
Boa Diogo! Eu também quero... mas não espere que eu explique tudo, há umas coisas que vou percebendo, outras ainda não... vou falar apenas dos bocadinhos que já percebi... nesno assim há algumas coisas interessantes para dizer.
De anonimodenome a 30 de Abril de 2009 às 02:02
vem aí a génese das espirais e dos discos das galáxias !
que a mim sempre me têm intrigado sobremaneira.
existirá um buraco negro no coração da Via Láctea ?
muito excitante é o descerrar de mistérios.

antónio:
a intersecçao de vontades é grande quando escolhemos o que 'não queremos', mas é ínfima quanto à direcção do que queremos.
ainda se houvesse modo de fazer uma 'união de vontades'.

com as bolhas vemos que cada uma empurra para seu lado, mas no fim estão ambas a empurrar para a resultante.
cada uma das vontades aniquilou-se e o resultado agradou às duas bolhas... e a nós mesmos.

De alf a 30 de Abril de 2009 às 12:34
António e anonimodenome

A vossa poesia dá outro brilho a este blogue, contruído nesta intersecção de vontades! O poder que a intersecção de vontades tem!!!

Existirá um buraco negro no coração das galáxias? Eu não faço ideia nenhuma... mas estou como o cientista francês (Lavoisier? Laplace? Descartes?) que respondeu ao Rei quando este lhe perguntou se existia Deus: eu não precisei desse parâmetro nas minhas equações!
De curioso a 30 de Abril de 2009 às 13:09
Boa Tarde...

Mais coisas inesperadas... Fantástico...
Só não consigo entender o que tem a formação das galáxias a ver com isto...
Estamos a falar de coisas com uma grandeza muito superior à das galáxias...
como passamos dos filamentos e das cascas à galáxias?
Por muitas voltas que dê ao miolo... só se tiver a ver com algum comportamento especial da matéria dentro destes filamentos...

S+o mais uma coisa... O Alf daria um professor fantástico... e acredite.. sei do que estou a falar...

Curioso.


Ps: Desta vez fui ler mais sobre a estrutura em larga escala (e como esperava) não é que estes anéis já foram obervados assim como as "cascas" (antes de serem galáxias) quando ainda eram só hidrogénio quente...
Fantástico ... este universo... sem matérias e energias escuras e outros parâmetros esquisitos).
De alf a 30 de Abril de 2009 às 18:28
Curioso, obrigado pelas suas palavras. Não sou eu que sou bom professor, para estar bem explicado isto precisaria de mais bonecos com a composição dos campos nas diferentes zonas; o Curioso é que é um excelente aluno.

No que se segue, eu não sei explicar os detalhes todos; há algumas coisas que entendo, outras que não. Digamos que tenho algumas peças do puzzle mas não tenho todas.

Nunca encontrei uma referência à observação de «cascas»! Ficaria grato que se dissesse onde descobriu isso.

Um abraço
De Curioso a 4 de Maio de 2009 às 15:28
Boa tarde

Eu não sei se encontrei a referência às cascas... eu sei que li qualquer coisa que me fez pensar que seriam as cascas... Os cientistas não andam especificamente à procura de bolhas ou coisas relativas à teoria do Alf... Simplesmente relatam as observações e tentam descrevê-las de uma foram que possam ser entendidas... Eu com o meu limitado conhecimento destas coisas ... pensei que pudessem ser o resto das bolhas do Alf...

Cá vai o que li:

"Em 1989, os astrofísicos Margaret Geller e John Huchra, analisando dados obtidos em um dos "redshift surveys", descobriram uma distribuição de galáxias com mais de 500 milhões de anos-luz de comprimento e 200 milhões de anos-luz de largura. Esta distribuição tinha a espessura de apenas 15 milhões de anos-luz. A estrutura descoberta por estes astrônomos, uma imensa "folha" de galáxias, passou a ser conhecida como a "Grande Parede" (Great Wall)."

Pensei que com estas dimensões poderia ser interpretado como o resto de uma enorme bolha... uma espessura muito fina quando comparada com as dimensões...

Realmente já tinha lido coisas sobre a " Grande parede" e na altura pensei que fosse um filamento... mas com esta descrição achei que poderia tratar-se do resto duma grande bolha...

Outra coisa que li:

"As "bolhas de Lyman alpha" (Lyman-alpha blob -LAB) são enormes concentrações de gás que emite a linha Lyman alpha. Os LABs são alguns das maiores objectos
individuais conhecidos em todo o Universo. Algumas dessas estruturas gasosas têm mais de 400000 anos-luz de diâmetro.
As mais famosas "bolhas de Lyman alpha" foram descobertas no ano 2000 pelo astrónomo Steidel. Astrónomos japoneses, usando o telescópio Subaru, descobriram mais de 30 novas LABs no mesmo campo estudado anteriormente por Steidel mas todas
de menor tamanho do que a original. Essas LABs formam uma estrutura que tem mais de 200 milhões de anos-luz de extensão.
Não se sabe como essas LABs estão conectadas com as galáxias circunvizinhas a elas.
Essas regiões são interpretadas como indicando a existência de enormes "folhas" finas de gás intergaláctico. O principal constituinte deste gás é o hidrogénio. Os astrónomos acreditam que estas "folhas" (ou "bolhas") estão associadas ao processo de formação de novas galáxias.

Esta última descrição é que me deixou menos dúvidas... pensei que tinha encontrado as "bolhas" do Alf... apesar de achar as dimensões demasiado pequenas... talvez todas juntas... Não sei...

Para terminar... só duas questões ...

A enorme variedade e formas de filamentos deve-se à intersecção de várias bolhas simultaneamente... certo?

Quando se intersectam 6 bolhas simultaneamente não se formam filamentos... a matéria fica retida entre as bolhas... Ora ... se as bolhas se formam de uma forma isotrópica elas não deveriam sempre encontrar-se de 6 a 6, ou seja, não se formariam os filamentos... confesso que estou confuso...

abraço

Curioso..


De alf a 4 de Maio de 2009 às 16:45
Essas LAB são muito interessantes! Não conhecia e a sua descoberta estava a fazer-me falta.

A matéria das cascas, a partir de certa concentração, tenderá a formar «grumos», mas creio que só nas linhas de intersecção se vão reunir as condições necessárias à formação de galáxias.

Se observar com atenção a última figura (click para ampliar) encontrará na zona central umas manchinhas de matéria das duas cascas; estes bocados de matéria que pertencem à superfície de separação das bolhas e não à linha de intersecção, deverão permanecer como bolas de hidrogénio pouco densas, dispondo-se em superfície - exactamente como as LAB!!!

A distribuição inicial de matéria é uniforme e isotrópica; mas a de velocidades iniciais é aleatória. Assim, as bolhas que se formam têm uma distribuição com distâncias que variarão segundo uma certa lei estatística, e não são todas da mesma dimensão no mesmo instante porque dependem do vazio inicial e o tamanho deste distribui-se estatisticamente. Assim, o padrão de intersecção é muito variável, o caso das 6 bolhas iguais é um pouco com atirar 10 vezes uma moeda ao ar e sair exactamente 5 vezes cara.

Portanto, se analisarmos a história de uma bolha em particular, a história mais frequente será encontrar outra bolha de um tamanho ligeiramente diferente, formar uma linha de intersecção, absorver duas ou 3 bolhas bem mais pequenas, encontrar uma outra bolha com um plano de intersecção que cruza a linha de intersecção já formada, que vai ficar deformada e achatada ao penetrar na nova bolha, e novas linhas de intersecção se vão formar com esta folha que intersectam a já existente, etc.

No fim, teremos estruturas torcidas, alargadas, intersectadas, com configurações muitíssimo variadas.

Quando se intersectam simultaneamente bolhas de tamanho aproximado, então forma-se algo de peculiar, os quasares. É uma situação de probabilidade relativa elevada, como o mostra o facto de se conhecerem mais de 200.000 quasares, mas não é a maioria das situações nem pouco mais ou menos. Como no caso das moedas: a situação mais provável é sair metade das vezes cara, mas não é isso que sucederá na maioria das vezes.

Se fizer uma sabonária, pode juntar umas gotinhas de glicerina para as bolhas durarem, e depois tirar umas fotos, e as analisar, talvez encontre algumas semelhanças com a observação do cosmos.

De curioso a 4 de Maio de 2009 às 19:29
Obrigado pelas respostas...

Só uma questão... se não for abusar...

Como se formam essas nuvens (LABs) entre as bolhas?

Curioso.
De alf a 4 de Maio de 2009 às 20:12
qd duas bolhas «chocam», as superfícies de contacto interpenetram-se, mantendo-se como superfícies que entram no campo da outra bolha numa primeria fase e depois são empurradas para a zona de separação das bolhas, formando um «parede» entre as duas bolhas.

O anel de intersecção surge qd a intersecção é mais profunda e a resultante do campo na linha de intersecção se superioriza à velocidade de crescimento da bolha, ou seja, qd o anel de intersecção corresponde a uma coroa de 60º.

Portanto, interiormente ao anel de intersecção existe uma superfície formada pela matéria das calotes das bolhas com um abertura inferior aos 60º, a partir daí a matéria vai para o anel.

é essa matéria que pode formar as LABs; e a matéria forma nuvens em vez de se distribuir continuamente por um processo que analizaremos no proximo post
De Diogo a 30 de Abril de 2009 às 23:42
Porque é que você faz sempre caixinha?

«esse acontecimento do passado, que gerou a primeira luz que varreu o Universo»

Então houve um princípio?
De alf a 1 de Maio de 2009 às 01:11
Há um princípio para a Matéria. E um fim também. E depois, tudo recomeça. Geração de Matéria após geração. Estamos no meio de uma geração de Matéria.

Mas a história do espaço é outra. Não sei se o espaço tem princípio. Mas imagino que a história do Universo seja um longo enredo, o espaço onde a matéria existe já é o resultado de episódios anteriores, ele mesmo já é uma construção complexa, com uma história comprida.. mas temos de começar a descobrir como são as coisas ao pé de nós e só depois poderemos ir mais longe.
De Peter15 a 4 de Maio de 2009 às 23:03
A MAIOR ESTRUTURA DO UNIVERSO

Uma enorme estrutura com 200 milhões de anos-luz de diâmetro, constituída por galáxias e grandes acumulações de gás, constitui o maior objecto conhecido do Universo, de acordo com a opinião dos cientistas. As galáxias e bolhas de gás chamadas bolsas Lyman alfa (Lyman alpha blobs) estão alinhadas ao longo de três filamentos curvos que se formaram cerca de dois mil milhões de anos depois do Big Bang. Os filamentos foram recentemente observados usando os telescópios Subaru e Keck localizados na ilha havaiana de Mauna Kea.

As galáxias que se encontram no interior da estrutura estão empacotadas a uma distância que é um quarto da distância média das galáxias do nosso Universo actual. Algumas das bolhas de gás têm cerca de 400.000 anos-luz de diâmetro, ou seja, cerca do dobro do diâmetro da nossa vizinha galáxia de Andrómeda. Os cientistas acreditam que se formaram quando estrelas massivas se terão formado no início da História do Universo e explodiram como supernovas provocando emanações do gás que as envolvia. Outra teoria pensa que as bolhas serão enormes casulos de gás que um dia originarão novas galáxias.

Esta descoberta dá aos cientistas uma nova visão sobre a estrutura de grande escala do Cosmos. "Qualquer coisa tão grande e densa terá sido rara no Universo primitivo," disse Ryosuke Yamauchi, da Universidade de Tóquio. "A estrutura que descobrimos e outras são provavelmente precursoras das maiores estruturas que hoje conhecemos e que contêm múltiplos enxames de galáxias," disse Yamauchi.

De alf a 6 de Maio de 2009 às 02:26

Galáxias e bolhas de gás que estão alinhadas ao longo de três filamentos curvos... Ora nós já sabemos como se formaram esses «filamentos curvos» não é verdade?

No próximo post vamos começar a ver como se formam as galáxias e as bolhas de gás...

esses cientistas devem estar um bocado baralhados para acharem que as nuvens de gás tanto podem ser percursoras de galáxias, com incontáveis estelas, como resultarem da explosão de uma única estrela, por gigante que seja. As coisas tornam-se simples quando descobrimos o cenário certo, impossíveis quando trabalhamos no cenário errado. Mas há que registar a fabulosa capacidade de observação do universo distante, nem imagino como terão conseguido atribuir uma dimensão às bolhas de gás.

A escola da Ciência produz observadores e matemáticos excelentes, mas fracos teóricos. E não é por acaso ou falha, é metodológico. Em certa medida, é inerente ao próprio conceito de «escola». Tem essa profunda limitação. Por isso é que o Einstein aconselhava os pais a tirarem os filhos da escola. Mas também não estava certo. Precisamos da «escola» e da «anti-escola». O problema é que o sistema científico está refém da «escola». A dificuldade é que, embora muitos tenham consciencia disso, ninguem sabe como fazer diferente.
De alf a 6 de Maio de 2009 às 17:02
Comentando o meu próprio comentário... Escola destina-se à transmissão do Conhecimento, a «anti-Escola» (inventei eu o conceito) ao desafio da Descoberta. Na «anti-escola» somos confrontados com problemas cuja solução não está em lado nenhum, problemas que temos de resolver descobrindo e não consultando.

A nossa formação tem de gerir as duas coisas de forma equilibrada e isso não acontece, como se percebe do relatado no post do «outramargem», "Um Burro carregado de livros"

De alf a 6 de Maio de 2009 às 16:54
Peter, agradeço-lhe este texto, muito útil para compararmos com o vamos obter da nossa análise da formação das galáxias. Não ando muito a par das últimas observações, o meu trabalho, nesta altura, é sobre a teoria

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