Expansão do universo mais rápida do que a luz – II

20 de fevereiro, 2018 às 22:23 | Postado em Astronomia, Cosmologia, Relatividade

Bom dia, professor,
gostei da sua explanação em  Expansão do Universo mais rápida do que a luz. Esse é um assunto que me interessa, e tenho muitas dúvidas. Por exemplo, no caso em apreço, o “modelo” do atilho, há uma ligação entre os pontos no atilho e o atilho, propriamente dito. Uma ligação física, quero dizer. agora, entre o espaço e um galáxia (ou qq outro corpo celeste)… não consigo ver isso. Por ex., suponhamos que o espaço entre a Terra e a lua se expanda: por que a lua (ou a Terra, ou ambas) seriam “arrastadas” por ele? Qual a “ligação” (física) entre o espaço e os corpos celestes? Se hovesse tal ligação, como a Terra orbitaria em volta do sol (à distância média constante)? E se o espaço entre o sol e a terra se expandisse, por que ambos se afastariam? Espero ter sido claro. Muito obrigado!

Poderias dar uma resposta? Não há pressa.

Caro aluno: lembre que de início falei no “valor heurístico” do exemplo do atilho (O que significa heurístico?  Estratégias heurísticas são aquelas  empregadas em processos cognitivos que ignoram parte da informação com o objetivo de tornar a compreensão do fenômeno mais fácil e rápida. Adaptado da https://pt.wikipedia.org/wiki/Heurística).

Não procure fazer uma identificação total da analogia entre um atilho, ou um balão que se infla, com o Universo. Na resposta à pergunta inicial, ele serviu tão só para entender a lei de Hubble e ver como não viola o postulado da Teoria Especial da Relatividade o  fato de que os pontos do meu horizonte se movimentem com a velocidade da luz em relação a mim.

No Universo real eu observo a expansão de Hubble através do efeito Doppler. Também observo os movimentos locais produzidos pela interação entre os corpos, no sistema solar, nos aglomerados estelares, nas galáxias, nos aglomerados de galáxias, etc. Estes movimento são devidos à força de gravitação entre os corpos. Mas, este não é o único efeito da Gravitação Universal. Segundo a teoria da Relatividade Geral, a distribuição de matéria também determina a estrutura do próprio espaço-tempo e pela sua vez esta estrutura determina como as partículas se movem no espaço-tempo. Esta é a ligação física entre a matéria e o espaço-tempo embutidas nas equações da Relatividade Geral de Einstein.

Não existe uma “arena” onde se desenvolve a dança dos corpos celestes, a estrutura desta própria arena é determinada pela densidade e distribuição desta matéria cósmica. A presença de matéria  muda localmente a curvatura global e pode superar, localmente, a expansão de Hubble, como no caso do Sol e os planetas, de forma muito mais sutil e menos dramática que o dos Buracos Negros.

Um exemplo recente muito noticiado foi o da primeira detecção de Ondas Gravitacionais, produzidas pela fusão de dois Buracos Negros. Estas fizeram oscilar a forma (deformaram) da Terra quando por aqui passaram. Claro que são efeitos ultra microscópicos que só podem ser detetados no atual estágio de desenvolvimento da civilização, por causa dos avanços tecnológicos embutidos no detectores do LIGO. Sobre a detecção das ondas gravitacionais: OG1 e OG2.

Agora, voltando ao exemplo do atilho, há um par de coisas que você não analisou em profundidade.

Embora as partículas do atilho pareçam quietas, na verdade elas estão oscilando em torno de posições, isto porque o atilho está a temperatura ambiente. Se você esfria o atilho a temperaturas muito baixas (o freezer da geladeira não é suficiente), ele quebrará quando tentar esticá-lo. Essa flexibilidade da borracha do atilho deve-se à existência de forças de atração de origem elétrica entre as partículas do atilho, semelhante às que existem dentro de qualquer sólido, só que menos intensas, por isso existe a elasticidade no atilho, maior que num pedaço de aço sólido e menor que num líquido. Quando eu estico o atilho, estou impondo uma força externa (seria o equivalente à expansão do Universo) e as forças entre as partículas do atilho vão resistir, como resiste a gravitação à expansão do Universo, só que no Universo não há matéria suficiente para frear a expansão. Uma experiência interessante seria congelar a borracha a medida que esta está-se expandindo, ela ficaria mais rígida, porque a força entre as partículas iria aumentando, até o ponto que quebraria o atilho, ou eu não mais tivesse força para expandi-lo.

Esta pequena digressão só pretendeu mostrar que os fenômenos envolvem aspectos mais amplos do que a nossa imaginação percebe. Espero que ajude a ampliar o horizonte da sua curiosidade e  lhe motive a procurar material mais e mais avançado e naturalmente a estudar Física. Deve ter paciência, porque os temas são complicados e alheios ao nosso cotidiano, por tanto fora da nossa intuição. Por isso requerem  muito estudo, dedicação e fundamentalmente imaginação para chegar à sua compreensão.