Ben Moore

A primeira estrutura que surgiu no Universo: "Halos de neutra-
linos" (em destaque), formados por Matéria Escura, segundo 
modelo computacional do professor Ben Moore

No Universo observável pelos cientistas há uma falta de massa. Explico. A massa "visível", ou seja, detectável por instrumentos, não dá conta de todos os fenômenos gravitacionais que medimos.

A rotação das galáxias, por exemplo, é mais rápida do que o valor teórico esperado usando a matéria observável ou matéria "convencional". Em outras palavras,  o Universo deve ter mais massa do que se pode medir, pelo menos com a tecnologia de hoje.

A matéria "não convencionall" e que não podemos "ver" é chamada de Matéria Escura (Dark Matter, em inglês).

Importantes questões da Cosmologia moderna estão ligadas à Matéria Escura. Sabemos, por exemplo, que o Universo está expandindo-se. Mas a grande pergunta é: vai continuar expandindo-se para sempre ou pode parar de inflar e contrair-se? A resposta, infelizmente, ainda fica em aberto. Isso porque o futuro do Universo depende da quantidade total de matéria, incluindo a Matéria Escura ainda não medida ou estimada teoricamente.

Cálculos preliminares, usando os efeitos gravitacionais observáveis, mostraram que a Matéria Escura deve prevalecer sobre a matéria "convencional" . Estima-se que somente algo entre 10% e 20% da matéria total do Universo seja detectável. O resto, de Matéria Escura, que é "resto" mas não é pouco, ficaria entre 80% e 90% da matéria total.

Um passo importante para começarmos a entender o que é de fato esta tal de Matéria Escura talvez tenha sido dado muito recentemente pelo cosmólogo Ben Moore, do Departamento de Cosmologia e Astrofísica do Instituto de Física Teórica da Unversity of Zurich.

Usando um modelo rodando no zBox, um supercomputador com 300 processadores Athlon conectados em rede, Moore e sua equipe conseguiram recriar a evolução do Universo, desde a sua criação (momento conhecido como Big Bang), até os dias de hoje.

Este trabalho, publicado na última edição da revista britânica Nature, estabelece que os primeiros objetos formados no Universo foram halos com o tamanho do Sistema Solar e mais ou menos a massa da Terra formadas por neutralinos, partículas teóricas ainda não detectadas experimentalmente e que, supostamente, foram criadas no Big Bang. Os neutralinos, apesar de mais massa que os neutrinos, seriam semelhantes a estes por interagirem muito pouco com a matéria convencional e, por isso mesmo, serem de difícil detecção.

O modelo de Moore fica em aberto, agurdando os próximos experimentos com Física de partículas que vão nos dizer se existe ou não o neutralino e, consequentemente, se Moore está ou não próximo da realidade.

Não posso deixar de dizer como acho impressionante o fato de que a Física do muito pequeno (as partículas subatômicas) está sendo cada vez mais relevante para entendermos o muito grande (o Universo). E vale mais uma vez ratificar o quanto os cálculos computacionais são importantes para a Física de ponta. 

Para saber mais

• Site oficial do professor Ben Moore: http://krone.physik.unizh.ch/~moore
• Press release do trabalho do professor Ben Moore (PDF, em inglês): http://krone.physik.unizh.ch/~moore/press-release.pdf
• Filmes das simulações obtidas por cálculos computacionais: http://krone.physik.unizh.ch/~moore/movies.html (Se não se contentar em ver as fotos, sugiro que faça download e rode o mpg depois, direto do HD. Mas aviso aos navegantes: os arquivos são gigantescos! Entre 37 a 104 Mb! Só para quem tem banda larga e muita disposição!)
• site do zBox, a "engenhoca" que rodou a simulação do professor Ben Moore: http://krone.physik.unizh.ch/~stadel/zBox
• Site da revista Nature: http://www.nature.com (Somente resumo. Matéria completa apenas para assinantes)

Você abandonaria o volante do seu carro em pleno movimento e sairia pela janela, ficando preso a ele pelo lado de fora? Creio que ninguém é suficientemente maluco (ou viciado em adrenalina) para chegar a a tanto, não é mesmo?

Mas o americano Leroy Chiao e o russo Salizhan Sharipov, astronautas que estão na ISS (Estação Espacial Internacional), em órbita ao redor da Terra, fizeram algo parecido com isso nesta quarta-feira, dia 26 de janeiro, ao deixarem a ISS para fazer inspeções externas e instalar novos equipamentos. No interior da ISS não ficou ninguém!

É claro que a atração gravitacional da Terra faz praticamente todo serviço, mantendo a ISS numa órbita estável. E as funções "vitais" da nave são controladas por computadores. Mas que ninguém ficou ao "volante", isso é verdade! Num automóvel convencional, com a tecnologia atual, não haveria como. A presença do motorista na direção, ligado em todos os detalhes, é crucial para a estabilidade e segurança do veículo.

Mesmo com toda a tecnologia e a segurança que os conhecimentos de Física nos trazem, você concorda que deve ter sido uma enorme dose de adrenalina para os dois astronautas saírem para passear fora da ISS e deixá-la vazia "flutuando" no espaço? Isso é que é esporte radical!

Para saber mais

• Site oficial da ISS: http://spaceflight.nasa.gov
• Siga a ISS. Programa em Java, do tipo Orbit Tracking, que roda on line, direto no seu navegador, e permiite seguir a Estação Espacial Internacional determinando sobre que ponto da superfície da Terra ela está naquele momento. Clique aqui para rodar o programa em outra janela.

Tem sim. Embora muita gente use os dois termos como sinônimos, de fato não são.

Devemos distinguir três coisas diferentes:

• Meteoróide
  Fragmento sólido, de rocha ou de metal, que se desloca pelo espaço interplanetário e que possui tamanho que varia entre 1 micron(**) e uma dezena de metros. Se entrar na atmosfera da Terra, pode dar origem a um meteoro.
  
• Meteoro
  Rasto luminoso, rápido e brilhante, facilmente observável no céu noturno. É causado por um meteoróide que entra na atmosfera da Terra e queima completamente, por causa do atrito com as moléculas. Popularmente é conhecido como Estrela Cadente (em inglês "Shooting Star"), embora não tenham nenhuma relação com estrelas de fato. A maioria dos meteoros são destruídos antes de atingirem a superfície da Terra.
  
• Meteorito
  Rochas de origem extra-terrestre encontrada na superfície da Terra e que constitui uma parte residual de um meteoróide. Em outras palavras, meteorito é um fragmento de rocha, proveniente do espaço, que sobreviveu à sua queda sobre a Terra. Em geral, recebe o nome do local onde caiu. O meteorito da foto acima é o Bendegó, que tem 5360 kg e foi encontrado em 1784, próximo ao riacho de Bendegó, na cidade de Monte Santo, no sertão da Bahia.

Entendeu a diferença? Resumindo: o corpo sólido que entra na atmosfera é um meteoróide que, ao queimar, produz o fenômeno luminoso (meteoro). Se sobrar resíduo e cair um pedaço na Terra, é meteorito. Simples!

Reuters

Meteorito que caiu no Camboja

Recente notícia diz que um meteorito de 4,5 kg (foto acima) caiu no nororeste do Camboja, provocando um enorme estrondo^(*), como o de uma bomba, e causando um incêndio^(**) em uma plantação de arroz.

Entre os moradores da região, as reações foram diversas. Houve quem pensasse que era o início de um bombardeio e fugiu, para se proteger. Outros, mais "pé-no-chão" (ou seria mão-no-bolso?), ficaram muito bravos com os prejuízos nas áreas de plantio. Mas, acredite se quiser, em pleno século XXI, algumas pessoas queriam que a rocha ali ficasse e o local fosse transformado em área sagrada, alegando que a queda da pedra escura era um "presságio dos céus"!

Não há nada de estranho e muito menos de sagrado na queda de uma rocha que veio do espaço. Este já é um fenômeno bastante conhecido pelos astrônomos e que a Física explica sem nenhuma dificuldade teórica. Ao entrar na atmosfera terrestre em alta velocidade, a rocha atrita com as moléculas de ar.  Vale lembrar que a velocidade destas rochas espaciais geralmente é grande e a atração gravitacional da Terra acelera-as ainda mais. O atrito aerodinâmico depende do quadrado da velocidade e, portanto, será grande o suficiente para provocar superaquecimento da rocha até que os diferentes materiais que a compõem cheguem ao ponto de fusão e volatilizem. Por conta disso, haverá uma perda de massa durante a queda. Este meteorito do Camboja, que chegou à superfície com 4,5 kg, devia ter bem mais massa quando entrou na atmosfera pois, inevitavelmente, perdeu matéria na queda.

Por conta desta perda de massa, a maioria das rochas que vêm do espaço não chega a tocar o chão. Queimam integralmente durante a queda e, literalmente, evaporam. Podemos dizer que a atmosfera é uma barreira natural que nos protege deste pequenos corpos que poderiam causar estragos se caíssem sobre nossas cabeças o tempo todo. Para ter uma noção da importância deste escudo natural, a Lua, que não tem atmosfera, é toda furada e cheia de crateras de impacto, não é mesmo?

Ao longo de um dia a Terra é bombardeada por inúmeras rochas espaciais, de variados tamanhos. Para um observador noturno, a entrada de uma rocha espacial na atmosfera é um belo fenômeno conhecido como Estrela Cadente. O material volatizado costuma deixar um rastro brilhante e bastante visível no céu, mesmo a olho nú. E, quando a Terra passa por certas posições específicas da sua órbita, próxima a regiões onde já passaram cometas que deixaram restos pelo caminho, a incidência deste fenômeno é maior e aí acontece o que chamamos de Chuva de Meteoros (veja o post "Cometas: Perguntas e Respostas", do dia 14 de janeiro).

O aquecimento de uma rocha espacial quando cai na Terra é o mesmo efeito que sofrem as naves espaciais na reentrada na atmosfera depois de uma viagem. O Space Shuttle, ou ônibus espacial da NASA (Agência Espacial Americana), para se proteger deste aquecimento e garantir a integridade dos astronautas a bordo, é recoberto com uma camada de placas de sílica. Foi exatamente uma destas placas que soltou-se durante o lançamento na última e trágica viagem do Columbia, em 2003. Na reentrada na atmosfera, o furo na blindagem térmica provocou aquecimento anormal da nave que explodiu, matando os sete astronautas. Por conta deste acidente,  os vôos com ônibus espaciais foram suspensos até que engenheiros da NASA possam fazer modificações em algumas partes estruturais do ônibus espaciais e que garantam maior segurança em futuras viagens.

Um pouco mais de Física

(*) O estrondo na queda do meteorito deve-se ao fato de que o bólido, por ter massa (m) e velocidade (V), carrega energia cinética (E_C = mV²/2). Ao colidir com a superfície do planeta, parte desta energia dissipa-se na forma de calor, provocando aquecimento e dilatação do ar, exatamente como na explosão de uma bomba. 
Imagine só o estrago se um asteróide cai na terra. Com "m" e "V" muito maiores, a explosão pode ter potência gigantesca e devastar uma área muito maior da Terra, com conseqüências até mesmo em escala planetária.

(**)  A explosão, tal como uma bomba (já abordada acima), liberando calor, também justifica o incêndio. Mas a rocha quente, incadescente, em contato com palha de arroz, por exemplo, já seria suficiente para dar início a um incêndio na lavoura de arroz.

Acontece no Rio de Janeiro, entre 24 e 28 de janeiro, o XVI SNEF (Simpósio Nacional de Ensino de Física).

Durante o evento, que marca o início das comemorações do Ano Mundial da Física no Brasil, acontecem cursos, palestras e oficinas que têm a função de capacitar professores e graduandos de Física de todo o país.

Maiores informações podem ser obtidas no site oficial do evento.

Em 2002 publiquei o livro Tópicos de Física Moderna pela Editora Companhiada Escola.

O lançamento oficial aconteceu na EDUCAR (Feira Internacional da Educação), em São Paulo.

Foi a concretização de um sonho de começar a ver a Física do Século XX (também chamada de Física Moderna) ser ensinada para jovens estudantes do Ensino Médio no Brasil.

Tradicionalmente, o que se ensina nesta etapa escolar é o que classificamos como Física Clássica, que começa com Isaac Newton e vem até o final do século XIX.

Toda a Física de Einstein, assim como os conceitos quânticos e a Cosmologia têm ficado de fora. Mas a curiosidade dos alunos é óbvia e natural pois estamos cercados de idéias de Física Moderna por todos os lados, além de sermos bombardeados por notícias diárias de novas descobertas no campo da Astrofísica, da Cosmologia, da Quântica, da Nanotecnologia e assim por diante.  

Ver a Unicamp e a Fuvest cobrando Física Moderna no vestibular (veja post anterior) foi uma grata surpresa e, usando a linguagem do meu público-alvo, só posso dizer "demorô".

 Observação: embora o público-alvo original do livro sejam os jovens estudantes do Ensino Médio, ele também tem servido como introdução à Relatividade, Quântica e Cosmologia para alunos de anos iniciais de cursos de graduação em exatas, além de cursos de pós-graduação na área de capacitação de professores de Física. 

Quer saber mais detalhes sobre o livro Tópicos de Física Moderna?

• Clique aqui para mais detalhes do livro Tópicos de Física Moderna.
• Clique aqui para uma entrevista que dei para o jornal eletrônico Zoom em 2002, quando lancei o livro.
• Clique aqui para falar comigo por e-mail.