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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Sábado, 18 de Abril de 2009

Citius, Altius, Fortis

 

 

 

A composite image of the Crab Nebula showing the X-ray (blue), and optical (red) images superimposed. The size of the X-ray image is smaller because the higher energy X-ray emitting electrons radiate away their energy more quickly than the lower energy optically emitting electrons as they move. (NASA e ESA)

 

 

 

Hummm.... antes de vermos as bolhas crescerem talvez seja bom termos uma ideia da enorme viagem que a matéria tem de fazer para chegar ao arranjo actual e das coisas que a matéria constrói... como já vimos, a densidade média da matéria no Universo é muito baixa...”

 

Sim, já referiste Jorge, uma molécula de hidrogénio por cada 10 m3... ou seja, um protão por 5 m3... o que dá ...”

 

Não te canses Mário hehe. É cerca de 4x10–28 Kg/m3; calcula lá agora quantos m3 de espaço foi necessário «varrer» para juntar a matéria necessária ao corpito da Ana... deves pesar uns 50 quilitos, não é Ana!”

 

49!”

 

Para 40 quilos até eu sei fazer de cabeça!” dispara a Luísa. “É muito fácil: 1029 m3!”

 

E isso é muito ou pouco?”

 

Ora em km3 são... 1020 km3... parece-me muito... quanto é o volume da Terra?”

 

Da ordem dos 1012 km3...”

 

Livra... então é o volume de... 100 milhões de Terras! Ana, já viste o que o Universo investiu em ti? Todo o conteúdo material de uma porção do espaço igual a 100 milhões de Terras!!!!”

 

Tu não saberás Luísa, mas não é só o conteúdo material desse espaço todo que em mim se condensa...” a Ana falou com voz profunda e um estranho olhar. Reagimos com um riso nervoso, que mais podemos fazer? Optei por continuar a conversa:

 

Então imagina agora o volume de espaço que é preciso esvaziar para juntar a matéria da nossa galáxia, que será cerca de 1040 vezes a massa da Ana.”

 

Sei lá imaginar isso... dá-me um número!”

 

O número é... uma esfera com um raio de uns 1020 km, ou seja, uns 10 milhões de anos-luz.”

 

Então, se os vazios têm raios médios de 50 a 100 milhões de anos-luz, a matéria que existia em cada um deles forma agora... até umas 1000 galáxias como a nossa...

 

Pois é Luísa, embora as estimativas da massa das galáxias não sejam de grande confiança, mas será mais ou menos isso.”

 

E os quasares, o que são?”

 

Os quasares são objectos de aparência compacta, daí o nome, que significa «quase estelar», quase uma estrela, mas emite mais luz do que uma galáxia inteira, imagina! O quasar que recebemos com mais luminosidade emite 100 vezes mais luz do que a nossa galáxia, ou seja, 2x1012 vezes o que o Sol emite! Se estivesse a 33 anos-luz de nós, o que é quase 10 vezes a distância à Alfa de Centauro, iluminar-nos-ia como o Sol. Mas há quasares mais antigos, logo distantes, que emitem muito mais luz do que este. O único processo imaginável que poderia libertar tais quantidades de luz em objectos compactos é a queda gravitacional num buraco negro.”

 

E têm outras particularidades, de que saliento duas: parecem distribuir-se uniformemente no espaço e existem numa faixa de redshift entre 0,06 e 6,5, sendo mais frequentes para redshifts entre 1,5 e 2. Ou seja, não há nenhum recente, no Universo actual já não existem quasares, todos os que se formaram desapareceram e já não se formam mais.”

 

Desapareceram? Como é possível?”

 

Ora, isso é fácil de perceber: um quasar não pode durar mais que poucos milhões de anos, pois consumirá a matéria de umas 10 Terras por minuto, ou perto de 1000 estrelas como o Sol por ano – repara, o Sol levará da ordem da dezena de milhar de milhões de anos para se consumir, mas um quasar pode consumir um «sol» a cada 3 ou 4 dias. Como os quasares mais próximos conhecidos estão a uns mil milhões de anos-luz, já se consumiram há muito. O que intriga é como se formaram tantos no passado – conhece-se actualmente cerca de 200 000 – e a sua formação ter cessado completamente há perto de mil milhões de anos.”

 

Os quasares são muito especiais também porque os mais antigos serão anteriores às primeiras estrelas, serão a primeira fonte importante de radiação que existiu no Universo, o primeiro astro, a primeira Luz.”

 

Então o «faça-se Luz» é... «faça-se os Quasares»!

 

Eheh, podes dizê-lo Luísa.O Universo ainda guarda muitos mistérios para nós; além dos quasares existem outras fontes de rádio compactas, no núcleo das galáxias, que se pensa serem impulsionadas por buracos negros; e existem ainda os extraordinários pulsares, que são objectos que têm períodos de rotação que, imaginem, podem ser da ordem do milissegundo, ou seja, chegam quase às mil rotações por segundo. E são tão precisos que podem suplantar os melhores relógios atómicos.”

 

Mil rotações por segundo? Por segundo? Um corpo estelar pode girar a uma velocidade dessas? Não se desfaz? Como é possível??”

 

Perguntas bem. Giram a essas velocidades espantosas e têm de ser astros importantes, doutra forma a sua radiação não poderia ser detectada por nós. Pensa-se que são estrelas de neutrões mas a teoria ainda não está concluída, além de que parece que existem diferentes tipos de pulsares, emitindo em bandas diferentes.”

 

Estou siderada; dantes, a minha referência mais imensa era a galáxia; agora falam-me de vazios bordejados por milhares de galáxias, de estrelas que sozinhas emitem mais de cem vezes a luz da galáxia, de outras que rodam dez vezes mais depressa que um motor de automóvel...”

 

O Universo é muito mais rápido, maior e mais forte do que poderíamos imaginar hehe... Citius, Altius, Fortis, como o lema dos jogos olímpicos.”

 

 E Inteligente também, pensei.“Vamos agora ver o que acontece às bolhas quando crescem?”

 

publicado por alf às 02:28
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