univers gêmeos
| 2 |
|---|
A estrutura em grande escala do universo.
...Se o segundo universo tiver sua expansão contrariada pelo nosso, retardada, sua densidade r* se manterá em um valor mais alto, assim como sua temperatura. Então decide-se estudar a instabilidade gravitacional em um sistema composto por duas populações, autoatraentes, mas que se repelem mutuamente.
...Segundo a teoria, é a mais densa que reage mais rapidamente e de maneira mais intensa. É ela que, por instabilidade gravitacional, dará origem a aglomerados de matéria fantasma.
...O que é a instabilidade gravitacional, estudada pela primeira vez por Sir James Jeans, já citado.
...Considere um meio que possui uma densidade r e cujos elementos estão animados de uma certa velocidade de agitação térmica Vth, e proponha-se estudar o crescimento ou a dissolução de possíveis perturbações de densidade. Supõe-se que, em algum lugar, tenha se formado uma sobredensidade de diâmetro f.
...A agitação térmica tenderá naturalmente a dissipar essa perturbação. Em quanto tempo? Em um tempo da ordem de
...É o tempo que um átomo leva para percorrer a distância f, portanto também é o tempo que levará esse grumos para dobrar seu diâmetro.
...Imagine que a velocidade de agitação seja nula. Esses átomos se atraem. Esse grumos terá tendência a cair sobre si mesmo. Sabe-se calcular o tempo necessário para que ele se contrata. Na verdade, uma "nuvem de poeira" que colapsa sobre si mesma se assemelha ao Big Bang, de trás para frente:
...Compara-se então esses dois tempos.
...Haverá condensação de uma perturbação se o tempo de acreção for inferior ao tempo de auto-dissipação, sob a ação da agitação térmica.
...As perturbações com diâmetro superior a um comprimento característico, chamado comprimento de Jeans Lj, se amplificarão e darão origem a condensados, aglomerados de matéria (clumps).
...Quando esse "grumos" de matéria se forma, a matéria é comprimida, aquecida. As forças de pressão aumentam e acabam por interromper o processo.
...Isso é chamado instabilidade gravitacional ou instabilidade de Jeans.
No que diz respeito ao modelo padrão, poderíamos pensar:
- Muito bem. Após o Big Bang, o universo, em expansão, vai se resfriar, e a implementação da instabilidade gravitacional me permitirá elaborar um cenário para o nascimento de galáxias e estrelas.
...Se fosse tão simples, já teria sido feito. Na verdade, não temos nenhum modelo para o nascimento de galáxias. Alguns "acreditam" que os aglomerados de estrelas se formaram primeiro, depois as galáxias, depois as estrelas. Outros defendem a opinião oposta.
...Além disso, tudo isso ocorre em um universo ainda em expansão intensa. A detecção de galáxias com grande desvio para o vermelho mostra que se trata de objetos muito antigos (confirmado pela idade das estrelas mais velhas da galáxia). Não sabemos lidar com tudo isso teoricamente.
Mas sabemos duas coisas:
1: Essa instabilidade gravitacional não pode desempenhar seu papel enquanto o gás de matéria permanecer fortemente ligado ao "gás de fótons", enquanto o universo permanecer ionizado. De fato, os fótons interagem mais fortemente com os elétrons livres (que escaparam dos átomos) do que com os elétrons orbitando ao redor dos núcleos. Os fótons, de sua maneira, formam "um gás". Durante a expansão, esse gás se expande, como a matéria e possui sua própria pressão, chamada pressão de radiação. Quando matéria e fótons estão fortemente acoplados, quando uma massa de gás ionizado tende a se contrair, ela arrasta consigo esse gás de fótons.
- Mas os fótons viajam à velocidade da luz! Como uma massa de gás de dimensão finita pode "aprisionar fótons"?
...Aprisionar, entenda-se. Nessa massa de gás, os fótons são constantemente absorvidos e reemitidos. No ritmo dessas absorções e reemissões, os fótons têm muita dificuldade para sair dessa massa gasosa. É nesse sentido que eles são mantidos presos (e é a mesma coisa para os fótons emitidos no centro do Sol, que transitam com muita dificuldade e lentidão até sua superfície).
...Quando o universo tem menos de 500.000 anos, não apenas a radiação está presa nas massas de gás ionizadas que teriam vontade de formar grumos, mas a pressão de radiação ainda é muito alta para permitir essas condensações.
Conclusão: homogeneidade do universo, ou quase homogeneidade até t = 500.000 anos, segundo o modelo padrão. Se algo acontece, é depois disso.
2: Existem estrelas, reunidas em galáxias, que por sua vez formam uma estrutura em grande escala. Algumas galáxias se agrupam em aglomerados (aglomerado de Coma, aglomerado de Virgem) com milhares de indivíduos. No início, acreditou-se que isso se estenderia a uma escala superior e se lançou a ideia de superaglomerados, aglomerados de aglomerados.
...A observação revelou algo totalmente diferente. Na verdade, as galáxias se distribuem formando o que poderíamos chamar de "bolhas de sabão conectadas". Os aglomerados de galáxias são apenas os "nós" dessa distribuição. Abaixo, o resultado da análise das observações (1977).
...Assim, as galáxias se distribuem em grande escala (Very Large Structure) ao redor de grandes bolhas de vácuo cujo diâmetro característico é da ordem de centenas de milhões de anos-luz.
...Seguindo outra abordagem, pesquisadores tentaram reconstruir tais estruturas, partindo de uma distribuição uniforme de matéria (em um único universo, evidentemente). A teoria inicial era a do crescimento de perturbações planas, em camadas (os "panquecas" de Zel'dovich). Mas os resultados se mostraram decepcionantes. As simulações em computador davam algumas células, mas essas se dissipavam rapidamente, por agitação térmica. Atualmente, não existe uma teoria convincente para a formação dessas estruturas. Pelo menos, consegue-se garantir sua permanência, ainda que relativa, ao "consolidá-las" com "matéria escura fria".
...Existe uma forma geométrica de interpretar essa distribuição de pontos-massa: matéria ordinária repelida por aglomerados de matéria fantasma, desenho já apresentado anteriormente.
...Considera-se uma superfície que corresponderia a uma rede colocada sobre estacas de barraca, com pontas arredondadas. Observe-se que quanto mais arredondadas forem as pontas das nossas estacas, mais estendido será o grumos de matéria fantasma. Situação oposta se as estacas forem mais pontiagudas. No limite de estacas infinitamente pontiagudas corresponderiam a regiões positivamente curvadas: a pontos de curvatura positiva concentrada.
...Dê-se aqui outro modelo, que corresponderá à seção seguinte.
../../bons_commande/bon_global.htm
Número de consultas desta página desde 13 de junho de 2005 :
