Palavras-chave de busca
- cosmologia não me convence
- o que não sabemos sobre buracos negros
- o que sabemos sobre buracos negros
- o que as ondas gravitacionais observam
- interior da Terra não dá para observar diretamente
- matéria escura energia escura sem solução
- ciência observação direta observação indireta previsão teórica
- força, NASA
1. Por que justamente a cosmologia é a que não me convence?
A lógica comum e a física do dia a dia fazem sentido para mim, na maior parte.
Se você solta algo, cai. Se empurra, se mexe. Se encosta em algo quente, queima. Debaixo d'água, a pressão aumenta. No centro da Terra, as direções da gravidade se cancelam, mas a pressão é brutal de todos os lados.
Nesses casos, a intuição e a teoria se conectam razoavelmente bem.
Mas quando o assunto vira o espaço, de repente fica difícil de engolir.
Buracos negros. Ondas gravitacionais. Curvatura do espaço-tempo. Matéria escura. Energia escura. Expansão do universo. Singularidades.
Chegando aqui, dá vontade de perguntar: "Peraí, eles sabem isso mesmo?".
Acho que é um jeito bem saudável de duvidar.
A cosmologia não é um produto acabado em que tudo está limpinho e entendido.
Tem partes entendidas com muita solidez e partes que ainda não se entendem, tudo misturado.
Por isso, o importante não é tratar a ciência do espaço no "acredito ou não acredito" grosseiro.
O que foi observado diretamente. O que se deduz com muita força a partir de evidências indiretas. O que a teoria prevê que deve acontecer. O que ainda não sabemos.
O importante é separar essas quatro coisas.
Se você não separa e diz "a gente sabe tudo", vira uma "ciência de macaco" bem malfeita (uma pseudociência de quem fala com pose, sem base).
2. O nome "buraco negro" já confunde de cara
O nome "buraco negro" induz bastante ao erro.
Faz a gente imaginar um espaço vazio aberto em alguma coisa, como o furo de um donut ou uma narina.
Mas a NASA descreve o buraco negro como algo que não é um buraco no sentido verdadeiro, e sim uma quantidade enorme de matéria comprimida num espaço muito pequeno. Dentro do horizonte de eventos (a fronteira sem volta), a gravidade é tão forte que nem a luz consegue escapar.
Ou seja, mais do que "um buraco aberto no universo", um buraco negro se parece com
uma região onde a gravidade é tão forte que não existe mais caminho de volta para fora.
Se quisermos comparar com Dragon Ball (um mangá e anime japonês super popular), o ponto de partida de "o planeta do Senhor Kaioh, onde a gravidade é muito forte" até que é bom.
Mas o buraco negro não é só uma versão turbinada do planeta do Senhor Kaioh; é um nível a mais de perigo.
- Planeta do Senhor Kaioh: a gravidade é forte, mas com esforço dá para se mover e ir embora
- Buraco negro: depois de cruzar a fronteira, nem a luz volta
- Planeta do Senhor Kaioh: um lugar de treino
- Buraco negro: uma prisão cósmica em que a saída simplesmente deixou de existir
Então um buraco negro está menos para "buraco" e mais para um estado em que, pelas leis da física, o caminho de volta desapareceu.
3. A "espaguetificação" nunca foi observada diretamente em uma pessoa
Dizem que, se você cair num buraco negro, vai ser esticado como espaguete.
Mas aqui também é melhor não fingir que sabemos demais.
Ninguém filmou uma pessoa caindo num buraco negro e esticando como macarrão.
Claro que ainda não foi observado.
A base da espaguetificação é principalmente a teoria das forças de maré, mais observações que podem ser interpretadas como uma estrela sendo despedaçada ao se aproximar de um buraco negro.
A força de maré é a força que surge porque a gravidade é diferente no lado próximo e no lado distante de um objeto.
Por exemplo, se você cai de pés, seus pés estão mais perto do buraco negro. Então os pés são puxados com mais força. A cabeça é puxada com um pouco menos.
Essa diferença estica você no sentido do comprimento. Ao mesmo tempo, você é comprimido para os lados.
Essa é a imagem básica da espaguetificação.
Ainda assim, é preciso separar bem o que é o quê.
- Objetos sendo esticados por diferenças de gravidade: teoricamente bem sólido
- Estrelas que parecem ter sido despedaçadas perto de buracos negros: observado
- Imagens de uma pessoa realmente espaguetificada: nunca observado diretamente
- O que acontece de fato dentro do horizonte de eventos: há partes que ainda não entendemos
A NASA também explica que o que acontece com a matéria depois que ela cruza o horizonte de eventos ainda não é conhecido com exatidão.
Misturar tudo isso e dizer "a gente sabe tudo" é meio desleixado.
Acho que o jeito mais honesto de dizer é este.
Perto de um buraco negro, prevê-se que as forças de maré esticam os objetos, e há observações que podem ser interpretadas como uma estrela realmente despedaçada. Mas ninguém observou diretamente a espaguetificação de um corpo do tamanho de uma pessoa, e o interior dos buracos negros ainda tem partes sem solução.
Esse nível de afirmação parece o certo.
4. No centro da Terra, a gravidade se cancela, mas a pressão é das mais altas
Quando se fala de gravidade, surge naturalmente uma dúvida.
Na Terra, os objetos são puxados em direção ao centro do planeta. Então, o que aconteceria se você estivesse no centro?
A resposta: num modelo quase esférico e simétrico, a aceleração da gravidade no centro da Terra é praticamente zero.
Isso porque há matéria da Terra em todas as direções ao seu redor.
Puxa pela direita. Puxa pela esquerda. Puxa por cima e por baixo.
Se for perfeitamente simétrico, essas puxadas se cancelam.
Mas o ponto importante aqui é que
gravidade quase zero não quer dizer seguro.
No centro da Terra, a pressão é absurda vindo de todas as direções.
Mesmo que as direções da gravidade se cancelem, a pressão do peso de todo o material acima de você vai se acumulando.
Então o centro da Terra fica assim:
- Aceleração da gravidade: perto de zero no centro
- Pressão: entre as mais altas que existem
- Temperatura: altíssima
- Uma pessoa: morte instantânea
Dá para dizer que é "parece gravidade zero, mas na verdade é um inferno em que você é esmagado de todos os lados pelo peso de um planeta inteiro".
5. O interior da Terra também não foi visto diretamente
Isso também é importante.
A humanidade nunca foi ao centro da Terra para olhar lá dentro.
O que sabemos sobre o interior vem principalmente de combinar ondas sísmicas, gravidade, campo magnético, fluxo de calor, experimentos com rochas e o movimento da Terra.
O USGS (o Serviço Geológico dos Estados Unidos) também explica que as informações atuais sobre o interior da Terra vêm dos trajetos e das características das ondas sísmicas, de experimentos com rochas e minerais em alta temperatura e pressão, e da gravidade, do campo magnético e do fluxo de calor da Terra.
Ou seja, sobre o interior da Terra também,
não vimos diretamente. Mas várias evidências indiretas concordam muito fortemente.
É esse o estado das coisas.
Não dá para dizer "se não viram diretamente, é tudo mentira".
Mas falar como se tivéssemos visto diretamente também não está certo.
Aqui também é preciso separar observação direta, observação indireta e dedução teórica.
6. Se as ondas gravitacionais mostram o espaço, por que não dá para fazer uma tomografia do interior da Terra?
Se com as ondas gravitacionais dá para ver o universo, não daria para ver a gravidade dentro da Terra também?
É uma dúvida muito natural.
Mas as ondas gravitacionais e o campo gravitacional da Terra são coisas de tipos diferentes.
Ondas gravitacionais são ondulações do espaço-tempo produzidas por fenômenos violentos, como a fusão de buracos negros.
O LIGO (um observatório de ondas gravitacionais dos Estados Unidos) anunciou que, em 14 de setembro de 2015, detectou diretamente pela primeira vez ondas gravitacionais vindas da fusão de dois buracos negros.
Isso é algo como "o espaço-tempo tremeu num lugar distante do universo e esse tremor chegou até a Terra".
Já a gravidade dentro da Terra é, basicamente, um campo gravitacional estático.
Não é algo que chega em forma de onda.
Claro que o campo gravitacional da Terra é medido.
O GRACE-FO, da NASA/JPL, é uma missão que mede as mudanças no campo gravitacional da Terra para acompanhar o movimento da água e as variações de massa na superfície.
Mas isso não permite fazer uma tomografia limpinha do interior da Terra.
Só com a gravidade, a informação se mistura.
Mesmo que, da superfície ou de um satélite, se perceba que "aqui a gravidade é um pouco mais forte", é difícil determinar só com dados de gravidade se isso vem de uma diferença de densidade numa camada rasa, de uma estrutura profunda, de água subterrânea, de gelo ou do manto.
Por isso, para ver o interior da Terra, é preciso combinar a gravidade com ondas sísmicas, campo magnético, experimentos com rochas, modelos numéricos e mais.
Ou seja:
Ver o espaço com ondas gravitacionais → Detecta-se um tremor violento do espaço-tempo.
Olhar a gravidade dentro da Terra → Mede-se a irregularidade de um campo gravitacional tranquilo criado pela distribuição de massa.
Obter uma imagem completa do interior da Terra → Ainda não é possível. A informação se mistura e é preciso combinar com ondas sísmicas e outros dados.
7. No universo, "o que acerta" e "o que ainda não sabemos" estão misturados
Provavelmente é por isso que a cosmologia é tão difícil de aceitar.
A ciência do espaço acerta bastante.
Ondas gravitacionais foram detectadas. A sombra de um buraco negro foi fotografada. A relatividade geral resistiu a uma enorme quantidade de observações. O interior da Terra foi deduzido com bastante solidez a partir de ondas sísmicas e outras evidências.
Por outro lado, o que não sabemos também é enorme.
Do que é feita a matéria escura? O que é a energia escura? O que acontece dentro de um buraco negro? Uma singularidade existe de verdade, fisicamente? Como unir gravidade e mecânica quântica? Como tratar o começo do próprio universo?
A ESA (a Agência Espacial Europeia) explica que a matéria comum é só uma pequena parte do universo e que mais de 95% da massa e da energia do universo é formada por matéria escura e energia escura. E sobre a matéria escura, diz que ainda não se sabe do que ela é feita.
Isso é muita coisa.
Ou seja, a cosmologia moderna está num estado em que
acerta bastante. Mas não é a resposta final. E a humanidade ainda desconhece a maior parte do universo.
Então sentir que "só a explicação do espaço não me convence" não tem nada de estranho.
Pelo contrário, acho natural estranhar quando alguém age como se entendesse até as partes sem solução.
8. A ciência se enxerga por classificação, não por fé
Perguntar se você "acredita ou não na ciência" é meio grosseiro.
O que importa é classificar de que nível é aquilo que você está ouvindo.
| Nível | O que significa | Exemplos |
|---|---|---|
| Observação direta | Foi realmente detectado, fotografado ou medido | Detecção de ondas gravitacionais, foto da sombra ao redor de um buraco negro |
| Observação indireta | Deduzido com força a partir de resultados | Estrutura interna da Terra, comportamento da matéria ao redor de buracos negros |
| Previsão teórica | As equações preveem que seja assim | Espaguetificação, cancelamento da gravidade no centro |
| Sem solução | Ainda não se sabe | Interior dos buracos negros, natureza da matéria escura, gravidade quântica |
Ter essa tabela na cabeça deixa muito mais leve ouvir conversa sobre o espaço.
"Isso foi visto diretamente?" "É observação indireta?" "É previsão teórica?" "Ou ainda não se sabe?"
Basta separar assim.
Não precisa duvidar de tudo. Mas também não precisa acreditar em tudo.
O que se sabe, se sabe. O que não se sabe, não se sabe.
Está bom assim.
9. Conclusão: o universo não convence não porque o mundo está com bug, mas porque a explicação da humanidade ainda está no meio do caminho
O universo não parece um dispositivo construído com um propósito.
Os buracos negros também não parecem estar ali por algum motivo; parecem um fenômeno que surge quando as regras da gravidade, da massa e do espaço-tempo são levadas ao limite.
Por isso, se você perguntar "para que eles existem?", provavelmente vai dar tilt.
O universo é um mundo de explicações por condições, não por propósitos.
Quando as condições se reúnem, nascem estrelas. Quando as condições se reúnem, as estrelas colapsam. Quando as condições se reúnem, surge um buraco negro. Quando as condições se reúnem, ondas gravitacionais são emitidas. Quando as condições se reúnem, podemos observar.
Mas as leis fundamentais por trás dessas condições ainda não são totalmente conhecidas.
Por isso, acho que esta é a melhor atitude diante da cosmologia.
Reconhecer direitinho o que se sabe. Dizer "não sabemos" sobre o que não se sabe. Não falar do que não foi observado como se tivesse sido. Não transformar previsões teóricas em fé. Mas também não negar de forma descuidada as partes em que observação e cálculo coincidem.
Acho que é um jeito bem honesto de conviver com o universo.
O universo: não entendo nada.
Mas justamente por não entender, é divertido.
Força, NASA ❤
Referências / Sources
- NASA Science, “Black Holes”
- NASA Science, “Black Hole Anatomy”
- NASA Science, “What Happens When Something Gets ‘Too Close’ to a Black Hole?”
- NASA JPL, “How Scientists Captured the First Image of a Black Hole”
- LIGO Caltech, “Gravitational Waves Detected 100 Years After Einstein’s Prediction”
- ESA, “The dark Universe”
- USGS, “The Interior of the Earth”
- NASA JPL, “GRACE-FO”
