No final do século XIX, parecia que, no geral, tudo já estava claro tanto com a estrutura da natureza quanto com suas leis. Restava lidar com pequenos detalhes e problemas irritantes, como um elétron aberto por algum motivo e pequenas discrepâncias entre as órbitas reais e calculadas de Mercúrio. Ninguém imaginava que uma revolução científica estava chegando e que a teoria da relatividade, a mecânica quântica e a física atômica apareceriam. No início do século 21, a história parece se repetir.
Nos últimos 10 anos, a ciência já acumulou um número suficiente de enigmas, cuja solução pode levar a outra revolução científica. Os fenômenos descobertos pela astronomia, física e ciências da terra, bem como alguns que ainda não foram encontrados (como um monopolo), portanto, não se enquadram nas ideias modernas sobre a natureza que, se não encontrarem qualquer explicação aceitável dentro do quadro das teorias existentes, exigirão mudanças nessas teorias.
“Chaskor” decidiu começar por escolher sete fenômenos, cuja busca por uma explicação poderia se tornar fatal para as ciências do Universo - astrofísica e cosmologia.
1. Eixo do mal
Em meados do século passado, cosmologistas (um dos primeiros a ter essa ideia foi Georgy Gamow) sugeriram que após o Big Bang, que deu origem ao nosso Universo, uma fraca radiação residual deveria permanecer. Foi ele quem foi descoberto em 1965 pelos cientistas americanos Penzias e Wilson (e em 1978 eles receberam o Prêmio Nobel de Física por isso). E, em geral, não houve problemas especiais com a radiação dessa relíquia, até que a precisão dos instrumentos atingiu um certo limite, além do qual em 2005 os astrofísicos britânicos descobriram um fenômeno surpreendente. O padrão da distribuição CMB, em vez da distribuição aleatória esperada de regiões um pouco mais e um pouco menos "quentes" espalhadas em uma ordem arbitrária pelo Universo, acabou sendo ordenado em uma determinada direção. Esta imagem recebeu o apelido retumbante de "eixo do mal", embora, é claro,se causou algum problema, foi apenas o princípio fundamental da isotropia do espaço, ou, mais simplesmente, a ideia de que o Universo é, em essência, o mesmo, em qualquer direção que você olhe para ele. Se a radiação cósmica tem alguma orientação, então junto com este princípio será necessário se livrar das idéias sobre a história do Universo que a cosmologia moderna possui.
Talvez não seja tão ruim assim. É possível que algum aglomerado de galáxias, não muito longe de nós, esteja interferindo na homogeneidade da radiação. No final, podemos observar o Universo até agora exclusivamente das proximidades do Sistema Solar, ou seja, de dentro de nossa própria Galáxia. Talvez os dados que os astrofísicos receberão até o final de 2012 dos instrumentos do satélite Planck lançado pela NASA tragam clareza à imagem da radiação de fundo.
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2. Bolhas galácticas
Mesmo em nossa galáxia, existem muitas coisas mais interessantes e incompreensíveis. Os dados mais recentes de outro satélite da NASA, Fermi, intrigaram profundamente os astrônomos. O telescópio de raios-X descobriu duas formações esféricas gigantes (não, não, - GIGANTE) adjacentes ao centro de nossa galáxia. Seu diâmetro é de cerca de 25 mil anos-luz, ou seja, seus dois diâmetros são aproximadamente iguais a metade ou um terço do diâmetro da Via Láctea. Ambas essas "bolhas" emitem ativamente na faixa de radiação gama dura. Se pudéssemos ver nesta faixa, as “bolhas” ocupariam metade do céu. A energia de radiação de cada uma das "bolhas" é aproximadamente igual à explosão de 100 mil supernovas de uma vez.
De onde vêm essas "bolhas", os astrofísicos não sabem dizer, assumindo cautelosamente até agora que foram formadas como resultado de emissões superpoderosas de um enorme buraco negro localizado no centro da Galáxia. É verdade que os astrônomos nunca viram nada assim antes. E imaginar que tipo de cataclismo poderia deixar para trás consequências tão vívidas, eles ainda não conseguem.
3. Fluxo escuro
Se formos capazes de detectar algumas bolhas estranhas em nossa própria galáxia, o que podemos esperar desses lugares no Universo que ainda não vemos e nos próximos bilhões de anos não veremos - simplesmente porque eles estão localizados muito longe de nós? Se confiarmos no mesmo princípio de isotropia, nada muito surpreendente parece ser esperado. Mas você tem que.
Em 2008, um grupo de pesquisadores liderados por Alexander Kashlinsky trabalhava no Centro de Pesquisa da NASA. Goddard, descobriu que vários aglomerados de galáxias estão se movendo a uma velocidade excepcionalmente alta (cerca de 1000 km / s) em direção a uma pequena área do céu estrelado entre as constelações Centaurus e Parus. Este fluxo galáctico Kashlinsky chamou de "escuro", em homenagem à misteriosa matéria escura e energia escura.
O que é incomum nesse movimento é que não há nada na região indicada do espaço que possa atrair esses aglomerados gigantes de estrelas. Ou não visível. É possível que o que os atrai esteja localizado além do horizonte do universo visível. Mas o que? Obviamente, algo muito grande. O único problema é que esse "algo muito grande" tem que ser MUITO GRANDE. Tão grande que deveria exceder em tamanho tudo o que a astronomia moderna foi capaz de discernir no espaço até agora.
Mas mesmo que ainda não se saiba o que é, a cosmologia já tem um problema. Se tal Leviatã cósmico existe em algum lugar lá fora, então esses Leviatãs devem se encontrar em outro lugar. Mas não consigo vê-los.
Havia até mesmo suspeitas de que talvez esse algo incrível não seja de nosso universo. Talvez esta seja a confirmação de uma das teorias cosmológicas alternativas, segundo a qual o nosso Universo não está sozinho, mas ao lado dele (embora não seja muito claro em que sentido - ao lado dele) existem outras, e algum tipo de vizinho atrai milhares metagalaxia?
4. Constante variável
Aparentemente, realmente não sabemos algo sobre a natureza. A confirmação indireta de que o universo não está uniformemente ordenado são os dados mais recentes obtidos por astrofísicos australianos, que tiveram a ideia de comparar dados de análise espectral obtidos por telescópios que observam diferentes regiões do espaço. Se seus cálculos estiverem corretos (e nos 10 anos que se passaram desde a primeira publicação, ninguém foi capaz de refutar suas conclusões), então uma das constantes físicas fundamentais - a constante de estrutura fina responsável por um dos três principais tipos de interação da matéria (eletrofraca) - não é é constante e a relação entre a carga elétrica e a velocidade da luz muda dependendo do lugar no Universo. Além disso, o mapa da localização do "eixo" de mudanças na constante indica aproximadamente a mesma direção das metagaláxias no "fluxo escuro" de Kashlinsky.
Os astrofísicos já exigem esclarecimentos sobre os cálculos dos australianos, e os físicos estão indignados, pois concordar com a variabilidade das constantes é como forçar a inventar de novo a física moderna. E ao mesmo tempo, admitir que a humanidade realmente apareceu em algum lugar estranho do Universo (ou em algum Universo estranho), onde existiam as condições mais adequadas para isso.
5. Gravidade assimétrica
Para as anomalias das constantes, entretanto, também não é necessário viajar até o fim do mundo (porém, nem tudo fica claro com a luz, mas mais sobre isso abaixo). Vários anos atrás, funcionários da mesma NASA americana chamaram a atenção para o fato de que suas espaçonaves não voavam no sistema solar exatamente como planejado.
Os engenheiros que planejam lançar espaçonaves para planetas distantes há muito perceberam que é possível ajudar seus motores a funcionar se aproveitarem a atração dos planetas próximos ou do Sol: voar por eles ao longo da trajetória correta pode dar à espaçonave aceleração adicional e reduzir significativamente a duração das expedições espaciais e economizar combustível.
Uma comparação precisa das trajetórias calculadas e reais, entretanto, mostrou que os veículos podem receber acelerações não planejadas. Em dezembro de 1990, a espaçonave Galileo usou a própria Terra para acelerar antes de ir para Júpiter. E, com isso, recebeu uma aceleração adicional, não prevista pelo cronograma, que era de 3,9 mm / s. Outro dispositivo, enviado em 1998 ao cometa Shoemaker, recebeu uma aceleração ainda maior - 13,5 mm / s.
Esses desvios são pequenos e, felizmente, não afetaram os resultados das expedições, mas os pesquisadores ainda não conseguem explicá-los, pelo menos do ponto de vista da física comum. Explicações alternativas, entretanto, são suficientes - desde a possível assimetria do campo gravitacional e a influência da matéria escura até a necessidade de emendar a teoria da relatividade ou mesmo mudar o ponto de vista sobre a constância da velocidade da luz.
6. Luz lenta
Em 2005, astrônomos trabalhando com o telescópio de raios-X MAGIC no Observatório nas Ilhas Canárias e observando uma explosão de raios-X do centro da galáxia Markarian 501, localizada a 500 milhões de anos-luz de distância, chamaram a atenção para uma anomalia incompreensível. Quanta gama de alta energia foram detectados pelo telescópio 4 minutos depois do que quanta de baixa energia. Nesse caso, esses fótons apareceram simultaneamente.
Se seguirmos a teoria da relatividade especial, então não pode ser. Porque a radiação eletromagnética deve se propagar no vácuo na mesma velocidade - a velocidade da luz. Independentemente da energia dessa radiação. Se você acredita nos resultados das observações, então a velocidade da luz não é uma constante e depende da energia dos fótons da luz.
As observações da Terra também confirmaram os dados do telescópio de raios-X Fermi, que registrou um atraso de 20 minutos dos raios gama duros, que foram emitidos simultaneamente com fótons de energia mais baixa como resultado de algum tipo de cataclismo cósmico que ocorreu a uma distância de 12 bilhões de anos-luz.
Acima de tudo, os desenvolvedores da teoria da gravidade quântica ficaram maravilhados com esses resultados, que, ao contrário da teoria geral da relatividade de Einstein, prevê tais mudanças. No entanto, talvez, novamente, não fosse sem energia escura. Ou sem holografia.
7. Ruído gravitacional
Uma das consequências da teoria geral da relatividade (também é a moderna teoria da gravidade) é a presença de ondas gravitacionais, que devem dobrar o continuum espaço-tempo, por exemplo, como resultado da colisão de alguns objetos espaciais grandes (ok, MUITO GRANDES), por exemplo preto massivo buracos.
Até agora, porém, ninguém registrou essas ondas. Talvez tenha falhado: afinal, os detectores dessas ondas devem ser simplesmente muito grandes. Um desses detectores - GEO600 - foi construído há vários anos para experimentos conjuntos por cientistas da Grã-Bretanha e Alemanha perto de Hanover. Este detector também ainda não detectou ondas gravitacionais. Mas, é possível que ele acidentalmente tenha recebido uma prova de outra teoria da gravidade.
Em 2008, o físico Craig Hogan do Laboratório Nacional. Fermi (EUA) formulou o conceito de que nossa realidade física é o resultado da projeção das fronteiras do universo. Ele o chamou de princípio holográfico. A informação que se concentra nas fronteiras do Universo não é continuamente distribuída sobre ele, mas consiste em "bits", cujos tamanhos correspondem aos chamados quanta de espaço. Hogan não parou nos desenvolvimentos teóricos, mas tentou prever como sua teoria pode ser confirmada por experimentos: os detectores de ondas gravitacionais deveriam registrar o "ruído" do espaço-tempo. E ele mandou esses cálculos para a equipe GEO600.
Por coincidência (ou nem tanto), uma equipe de cientistas em Hanover estava apenas tentando lidar com o ruído que o detector registrava constantemente. Surpreendentemente, os parâmetros desse ruído corresponderam aos previstos por Hogan. Será possível verificar se o ruído no detector é realmente causado pelo próprio espaço-tempo, ou se sua causa é um pouco mais prosaica, isso só será possível após a finalização do ajuste fino do equipamento, que deve ser concluído em 2011. Nesse ínterim, o ruído não foi a lugar nenhum e os cientistas não têm uma explicação inteligível - além do princípio holográfico.
PS: Se você prestou atenção, os enigmas de escalas grandes costumam estar associados aos fenômenos das escalas menores - o nível das partículas elementares. Sobre o que a física de partículas elementares moderna está tentando descobrir no próximo artigo.
Autor: Vladimir Kharitonov
