Novas descobertas sugerem leis da natureza “absolutamente estranhas” e não tão constantes quanto pensávamos

Por , em 27.04.2020

Astrofísicos continuam descobrindo evidências de que uma das constantes cosmológicas não é tão constante assim.

Um novo estudo da Universidade de Nova Gales do Sul (em Sydney, na Austrália) realizou quatro novas medições da luz emitida por um quasar a 13 bilhões de anos-luz de distância, encontrando pequenas variações na constante de estrutura fina.

A constante de estrutura fina é uma constante física que caracteriza a magnitude da força eletromagnética. E ela parece irritantemente inconstante nas bordas do cosmos – ela é diferente em certas áreas, dando uma espécie de “direcionalidade” ao universo, o que é absolutamente estranho.

A constante inconstante

Segundo um dos autores do estudo, John Webb, a constante de estrutura fina é uma proporção entre a velocidade da luz, a constante de Planck e a carga de elétrons, bem como o número que os físicos usam para medir a força do eletromagnetismo.

A força eletromagnética é o que mantém os elétrons zunindo em torno de um núcleo em cada átomo do universo. Sem ela, a matéria não se manteria unida. Até recentemente, acreditava-se que esta era uma força imutável através do tempo e do espaço.

Infelizmente, nas duas últimas décadas, cientistas como Webb têm notado anomalias na constante de estrutura fina, nas quais a força eletromagnética parece um pouco diferente quando medida em uma direção particular do universo.

“Descobrimos que o número da constante de estrutura fina é diferente em certas regiões do universo. Não apenas em função do tempo, mas também em função da direção do universo, o que é muito estranho se estiver correto”, esclareceu Webb ao portal Phys.org.

Metodologia do novo estudo

Inicialmente, quando os pesquisadores se depararam com medidas ligeiramente mais fortes ou mais fracas da força eletromagnética em regiões diferentes do cosmos, pensaram que podia se tratar de uma falha nos equipamentos que realizaram as medições ou mesmo nos seus cálculos.

As dúvidas foram se dissipando quando eles utilizaram os telescópios mais poderosos do mundo para observar quasares, objetos distantes massivos e poderosamente energéticos, com núcleos galácticos ativos maiores que o de uma estrela, porém menores do que o mínimo para serem considerados galáxias.

Particularmente, eles observaram um quasar nas bordas do universo, a cerca de 12 a 13 bilhões de anos-luz de distância de nós.

“Se você pode estudar a luz em detalhes de quasares distantes, você pode estudar as propriedades do universo como ele era quando jovem, com apenas um bilhão de anos. O universo era muito, muito diferente. Nenhuma galáxia existia, as primeiras estrelas estavam se formando, não havia planetas”, disse Webb.

Webb e sua equipe fizeram quatro medidas da constante de estrutura fina nesse quasar longínquo que, individualmente, não ofereceram evidências conclusivas sobre mudanças perceptíveis na forca eletromagnética. No entanto, quando combinaram esses dados com medições independentes feitas por outros estudos, as diferenças na constante se tornaram evidentes.

A inconstância explicada

Segundo Webb, os dados, em conjunto, parecem apoiar uma ideia bizarra de que poderia haver uma direcionalidade no universo.

“O universo pode não ser isotrópico em suas leis da física – um universo que é o mesmo, estatisticamente, em todas as direções. De fato, poderia haver alguma direcionalidade ou direção preferida no universo onde as leis da física mudam, mas não perpendicularmente. Ou seja, o universo, em certo sentido, possui uma estrutura dipolar”, explica o pesquisador.

Em outras palavras, ao olhar para trás 12 bilhões de anos e medir o eletromagnetismo quando o universo era muito jovem, os pesquisadores descobriram que, em uma direção específica, ele parece aumentar gradualmente, enquanto na direção oposta diminui gradualmente. Para aumentar a “bagunça”, em outras direções não tão distantes no cosmos, a constante de estrutura fina permanece de fato constante.

Ou seja, é como se o universo de repente parecesse ter o equivalente a um norte e a um sul.

Mais estudos

Enquanto os dados não parecem ser erros aleatórios, Webb disse que ainda existe uma chance de que as medidas, feitas em diferentes estágios por diferentes tecnologias em diferentes localidades da Terra, possam ser uma gigantesca coincidência. Logo, precisamos de mais evidências dessa estranheza.

Dito isto, uma equipe americana já está realizando um estudo completamente independente do conduzido por Webb com observações de raios-X, e até agora seus resultados parecem se alinhar com a ideia de que o universo possui alguma direcionalidade.

“Eu não sabia nada sobre este artigo até ele aparecer na literatura [científica]. E esses cientistas não estão testando as leis da física, estão testando as propriedades, as propriedades dos raios-X das galáxias e os aglomerados de galáxias e as distâncias cosmológicas da Terra. Eles também descobriram que as propriedades do universo nesse sentido não são isotrópicas e há uma direção preferida. E eis que a direção deles coincide com a nossa”, contou Webb.

Se o universo tiver uma direcionalidade…

Se confirmada, essa hipótese pode transformar a maneira como pensamos o cosmos.

Durante muito tempo, os cientistas consideraram que as leis da natureza eram perfeitamente ajustadas para definir as condições em que a vida podia florescer. A força eletromagnética é uma dessas condições. Se fosse apenas 1% diferente do valor que medimos na Terra, a evolução química do universo poderia ser completamente diferente, e a vida sequer ter existido ou continuado.

Mas será que essa situação “ideal”, em que quantidades físicas fundamentais como a constante de estrutura fina são “perfeitas” para favorecer nossa existência, se aplica a todo o universo?

Se existe uma direcionalidade nele, e se o eletromagnetismo se mostra ligeiramente diferente em certas regiões do cosmos, os conceitos mais fundamentais que sustentam grande parte da física moderna precisarão de uma revisão.

“Nosso modelo padrão de cosmologia é baseado em um universo isotrópico, que é o mesmo, estatisticamente, em todas as direções. Esse modelo padrão é construído sobre a teoria da gravidade de Einstein, que assume explicitamente a constância das leis da natureza. Se tais princípios fundamentais se tornarem apenas ‘aproximações’ [ao invés de constantes], as portas estarão abertas para novas ideias emocionantes”, argumenta Webb.

No futuro

Os pesquisadores creem que novos instrumentos telescópicos e tecnologias como métodos de análise de inteligência artificial podem fornecer dados de maior qualidade para explorarmos melhor a ideia de múltiplas direções do universo no futuro.

Um artigo sobre o estudo foi publicado na revista científica Science Advances. [Phys]

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6 comentários

  • RebeloFernandes:

    Cesar Grossmann:
    Sim sou Engenheiro, opção de estruturas. Falo na opção de estruturas pela valorização que esta tem ao nível de todas as formações em engenharia. Engenharia é física.
    No meu quinto ano de curso desenvolvi o que penso ter sido o primeiro programa de cálculo estrutural 3D, pelo menos em Portugal .
    Quanto à formação, estaria eu mal se o que sei em engenharia fosse obtido no curso que tirei ou nas aulas que dei, como professor convidado, na Universidade de Aveiro.
    O saber vem da capacidade de pensar e de estudar o que realmente nos interessa vem do interesse e curiosidade que temos em compreender o que nos rodei, seja qual for a matéria.
    A primeira vez que estudei relatividade foi em 1983 e foi nessa altura que percebi que mais tarde ou mais cedo teria que abordar as dúvidas e os pensamentos que me assaltaram o espírito. Foi na margem dessaa páginas que comentei o que acabara de ler….
    Física teórica propriamente dita comecei a sério em 2005 após a visita a uma exposição sobre os 100 anos da teoria da relatividade de Einstein em Coimbra. Foi aí que pensei poder contribuir com um novo pensamento para a Física. Fiz as primeiras publicações no ano seguinte e foi nessa altura que criei as bases do meu pensamento atual.
    Já lá vão portanto mais de 15 anos de trabalho empolgado e de muito estudo. Uma licenciatura com mestrado serão 5 anos? e um doutoramento +2 anos, provavelmente ministrados por professores desinteressantes, agarrados a pensamentos com os tais 100 anos como se fossem a sua religião.
    Os primeiros artigos que me foram aprovados para publicação, em diferentes revistas, são datados de 2012 e 2013 na área da mecânica quântica. Na época preferi adiar a sua publicação. Atualmente estou de novo a pensar publicá-los.
    Também tenho uma patente na área da engenharia, com fim industrial.
    De momento estou a desenvolver um projeto novo na área da produção de energia solar, com fim industrial.
    Quanto a querer ser levado a sério, fundamentalmente tenho que ser sério comigo próprio e preocupar-me com a qualidade das teorias que expus e defendo.
    Todos os artigos que foram aceites para publicação foram analisados e criticados por doutorados na área, às cegas, os quais não conheço nem sequer eles me conhecem.
    Não sei se tem conhecimento na área, mas se tem está à altura de fazer a sua crítica e eu terei todo o gosto em esclarecer.
    Aqui ficam os meus artigos publicados.
    Aconselho que caso os queira ler o faça do mais antigo para o mais recente para poder compreender o raciocínio.

    http://www.sciepub.com/portal/search.aspx?q=jos%c3%a9+lu%c3%ads+pereira+rebelo+fernandes&sd=&ed=&sub=&journals=&article_types=&sort_by=Most-Views&pg=

    Entretanto propus à revista publicar um resumo do que escrevi até agora em inglês e na nossa língua materna.

    Um último conselho. Lei-a e vai ver como é divertido acompanhar um pensamento novo, como o mundo que nos rodeia é realmente interessante.

    Cada época tem a sua Caverna de Platão.

    • Cesar Grossmann:

      Não tenho conhecimento na área, não mais que o do vulgo interessado.

  • Abrahan Nipah:

    Como eu supunha…

    • Cesar Grossmann:

      Publique seu paper, mostre teus dados, vai lá receber o Nobel…

  • JoseLuis Pereira Rebelo Fernandes:

    Tal como a Constante gravítica é Variável, aumenta com a expansão do universo, pois com menor densidade de energia potencial universal no local, mais facilmente se dá a radiação gravítica, fazendo aumentar o seu valor na proporção da expansão.
    A Permeabilidade magnética do vácuo também irá variar na proporção da expansão do universo.
    Vai assim originar átomos mais pequenos fazendo também com que as estrelas e os planetas encolham. Proximamente vai sair um artigo meu sobre esse assunto.
    Sobre a variável gravítica podem ver em:

    José Luís Pereira Rebelo Fernandes. The Universal Gravitational Variable. International Journal of Physics. 2020; 8(1):35-38. doi: 10.12691/ijp-8-1-6

    (link editado)

    • Cesar Grossmann:

      José, se eu li certo, você é um engenheiro por formação. Eu acho que se você quer ser levado a sério deve fazer um curso de física e uma pós graduação em cosmologia. Minha opinião.

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