::: O UNIVERSO NA TELINHA DO COMPUTADOR :::
Virgo Consortium
Frames do Projeto Millennium, simulação computacional da evolução do Universo
cujos links estão no final deste post
Cientistas do Virgo Consortium, que conta com pesquisadores dos Estados Unidos, Inglaterra, Alemanha e Canadá, trabalham pesado na tentativa de entender a evolução do Universo, desde o seu momento inicial até os dias de hoje.
Usando o COSMA - Cosmology Machine, um supercomputador com capacidade de executar 1 trilhão de operações matemáticas por segundo, os cosmólogos rodam programas que simulam como o Universo nasceu e como vem evoluindo desde então.
O estudo mais recente do Virgo, chamado de Millennium Project, parece dar conta de recriar a distribuição hierárquica das estruturas de matéria em larga escala e constitui uma grande contribuição para entendermos como o Universo evolui.
::: Um pouco da história da Cosmologia
Em 1929 o astrônomo americano Edwin Powell Hubble (1889-1953), analisando a luz proveniente de galáxias, detectou o efeito de red shift (ou desvio para o vermelho). Assim como o som do motor de um automóvel que se afasta do observador parece ficar mais grave para o observador, ou seja, soa com freqüência aparente menor que a real emitida, a "cor" de um objeto que se afasta do observador tende para o vermelho, que é a radiação de menor freqüência observável. Este fenômeno, conhecido na Física como Efeito Doppler, levou Hubble a concluir que o nosso Universo está em expansão pois desvio para o vermelho em todas as direções significa galáxias se afastando de nós em todas as direções.
É como se o Universo fosse uma "bolha" que aumenta de raio na medida em que o tempo passa. Mas, se esta bolha está crescendo, um dia, no passado, já foi um ponto. Isso levou os cientistas a acreditarem que o Universo surgiu de um único ponto, uma singularidade, que por algum motivo se desestabilizou e "explodiu", dando origem ao Universo no fenômeno que ficou conhecido como grande explosão (big bang, em inglês), que é idéia-base da Teoria do Big Bang.
Logo os cientistas perceberam que, se fosse realmente verdade que Universo começou com uma grande explosão, até hoje deveríamos ter "ecos" deste fenômeno violento impregnados no Universo na forma de uma radiação eletromagnética que, pela previsão dos cálculos, deveria estar na faixa dos microondas.
Esta radiação, no entanto, nunca havia sido detectada até 1964, quando Arno Allam Penzias e Robert Woodrow Wilson, engenheiros dos Laboratórios Bell, nos EUA, tentando instalar um sistema de antenas para telescomunicações e que operavam na faixa dos microondas, perceberam um ruído estranho no equipamento. O que parecia ser um defeito era na verdade um golpe de sorte, a radiação cósmica de fundo dando sinais da sua existência.
A radiação cósmica de fundo está para um cósmologo assim como um fóssil está para um paleontólogo: é uma prova da existência de algo no passado. Sua detecção é uma forte evidência experimental de que houve um início turbulento, praticamente explosivo, no nosso Universo. E esta idéia, somada à expansão cósmica detectada por Hubble, são a base da Teoria do Big Bang.
Duas grandes perguntas surgiram a partir deste modelo cosmológico:
1) O Universo vai expandir para sempre?
2) A expansão do Universo é constante?
A resposta para a primeira questão não é nada trivial pois depende da massa total do Universo, ainda desconhecida. E, para complicar ainda mais a situação, desde 1937, a partir do trabalho do astrônomo suíço Fritz Zwicky (1898-1974), sabe-se que existe uma matéria extra no Universo que não ainda não pode ser detectada pelos métodos tradicionais. Não sabemos a sua origem e nem sua quantidade, mas sabemos que ela existe pois medimos seus efeitos gravitacionais na rotação de galáxias ao redor de si mesmas e na rotação das galáxias ao redor do centro de massa de grandes aglomerados. Essa matéria desconhecida, que não emite radiação e, por isso mesmo não vemos (ou detectamos de alguma forma), ficou conhecida como dark matter (ou matéria escura).
Tentando responder à segunda questão, chegamos à Lei de Hubble que prevê que a velocidade V de afastamento de uma galáxia é proporcional à distância d entre a galáxia e nós. A constante de proporcionalidade é H, chamada constante de Hubble, e nos permite escrever a Lei de Hubble como V = H.d. Em princípio, tudo indicava que o Universo expandia de forma mais ou menos bem comportada, seguindo esta lei. No entanto, medidas bem mais recentes e rigorosas do red shift dão conta de que a expansão do Universo parece acelerar. Em outras palavras, a constante de Hubble pode não ser constante! A responsável por esta aceleração na expansão do Universo seria uma energia extra, também desconhecida qualitativa e quantitativamente. Os cientistas passaram a se referir a ela como dark energy (ou energia escura).
Os dois maiores dilemas da cosmologia atual são entender e medir a matéria escura e a energia escura. Qualquer modelo cosmológico, pelo menos dentro da concepção atual de Universo, deve reproduzir bem estes dois efeitos.
::: As Façanhas do Millennium Project
As simulações do Virgo Consortium no Millennium Project reproduzem os efeitos da matéria escura e da energia escura e predizem bem como as estruturas do Universo crescem hierarquicamente com a instabilidade gravitacional.
Confrontando os resultados obtidos nesta simulação com as mais recentes observações nos VLT – Very Large Telescopes, os maiores telescópios da face da Terra, os astrofísicos pretendem dar uma passo decisivo para decifrar estes dois enigmas do Universo: a natureza da matéria escura e da energia escura.
Para saber mais
Já publicado aqui no Física na Veia!
Um grande abraço. E Física na Veia!
prof. Dulcidio Braz Júnior (às 18h53)
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