O que é espaço e subespaço? Em sentido amplo!

Ilustração de um buraco negro errante movendo-se rapidamente através de uma nuvem densa de gás. O gás é arrastado pela gravidade do buraco negro formando uma corrente estreita. Crédito: Keio University. Clique na imagem para acessar o artigo completo da Science.

Espaço e subespaço é a demarcação do conhecimento verdadeiro e justificado, não é possível existir algo que esteja fora de algum espaço ou subespaço, isso inclui a fenomenologia da mecânica quântica. Em matemática espaços são definidos em termos primitivos. Em física e cosmologia espaços são projeções vetoriais e escalares em múltiplas dimensões.

Eu defino espaços e subespaços como: possibilidades existenciais seja no sentido: matemático, físico, filosófico ou conceitual.

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Em nosso universo, para que algo (qualquer coisa) exista é necessário que deva estar em algum local ou não local; isto é, precisaria residir em algum espaço ou subespaço.

Espaço físico

Por espaço físico, quero dizer o espaço revelado a nós por artefatos de medição como réguas, antenas e aparelhos avançados de medição: radiotelescópios, satélites de GPS, microscópios eletrônicos, telescópios em terra ou em órbita, etc. O espaço físico é definido de forma objetiva; isto é, as propriedades do espaço físico são amplamente independentes do observador.

Galáxia de Andrômeda M31 – Créditos: Adam Evans – the Andromeda Galaxy (now with h-alpha) Wikipedia. Clique na imagem para vê-la em alta resolução.

Espaço visual

O espaço visual é definido de forma subjetiva; isto é, as propriedades do espaço visual podem depender criticamente de certos aspectos do observador, como localização no espaço físico, condições experimentais e a capacidade cognitiva perceptiva do observador (vieses e deficiências visuais). Por exemplo: é comum aos pilotos de aviões virem OVNIs (objetos voadores não identificados), isso não significa que sejam naves extraterrestres (até o momento inexistentes).

Espaço-tempo

Na física, espaço-tempo é o sistema de coordenadas utilizado como base para o estudo da relatividade restrita e relatividade geral. O tempo e o espaço tridimensional são concebidos, em conjunto, como uma única variedade de quatro dimensões a que se dá o nome de espaço-tempo. Um ponto, no espaço-tempo, pode ser designado como um “acontecimento”. Cada acontecimento tem quatro coordenadas (t, x, y, z); ou, em coordenadas angulares, t, r, θ, e φ quer dizem o local e a hora em que ele ocorreu, ocorre ou ocorrerá.

Simulação de espaço-tempo extremo (SXS) – fusão de dois buracos negros – Crédito: Projet www.black-holes.org – Caltech

A medição de um pulsar detecta arrasto de quadro

Concepção artística do arrasto de quadro onde duas estrelas giram e torcem espaço e tempo. Crédito: Mark Myers, OzGrav ARC Centre of Excellence

O arrasto de quadro é um fenômeno previsto na relatividade geral, pelo qual uma massa em rotação arrasta o espaço-tempo circundante com ela. O físico em radioastronomia Venkatraman Krishnan do Instituto Max Planck, analisou observações temporais do pulsar PSR J1141-6545, um jovem pulsar em uma órbita binária com uma anã branca. A modelagem dos tempos de chegada dos pulsos de rádio mostrou um desvio de longo prazo nos parâmetros orbitais. Depois de considerar as possíveis contribuições para essa deriva, eles concluíram que ela é dominada pelo arrastamento de quadros (o efeito Lense-Thirring) da anã branca que gira rapidamente. Essas observações verificam uma previsão da relatividade geral e fornecem restrições sobre a história evolutiva do sistema binário.

Espaço Virtual

É a infraestrutura cibernética que conhecemos pelo nome de Internet.

Espaço Matemático

Na Matemática os espaços/subespaços são os elementos que determinam as relações, funções, conjuntos, grupos e toda a abstração necessária para que exista coerência no uso da matemática. Exemplo:

Espaço Vetorial

Adição vetorial e multiplicação por escalar: um vetor v (azul) é adicionado a outro vetor w (vermelho, ilustração superior). Na imagem inferior, w está esticado por um fator de 2, acarretando a soma v + 2w.

Um espaço vetorial (também chamado de espaço linear) é uma coleção de objetos chamados vetores, que podem ser somados uns aos outros e multiplicados “escalonados” por números, denominados escalares.

Espaço da Mecânica e Física Quântica

São os mais complexos espaços e subespaços que conhecemos, correspondem ao tratamento da física de partículas. Todas as partículas subatômicas: bosons de higgs, fótons, neutrinos, elétrons, quarks, etc., residem nos subespaços quânticos cujos efeitos podem ser tratados e estudados com a utilização da matemática avançada da mecânica quântica.

Exemplo: Esfera de Block

Esfera de Bloch representando um qubit Wikipedia.

Na mecânica quântica e computação, a esfera de Bloch é uma representação geométrica do espaço de estado puro de um sistema mecânico quântico de dois níveis (qubit), em homenagem ao físico Felix Bloch. Portanto, Um bit quântico, ou qubit é uma unidade de informação quântica. A mecânica quântica é matematicamente formulada no espaço de Hilbert ou no espaço de Hilbert projetivo. Os estados puros de um sistema quântico correspondem aos subespaços unidimensionais do espaço de Hilbert correspondente (ou os “pontos” do espaço de Hilbert projetivo). Para um espaço de Hilbert bidimensional, o espaço de todos esses estados é a linha projetiva complexa ℂℙ1.

Qual a precisão das medidas espaciais e subespaciais hoje?

Essas medidas hoje possuem a máxima precisão possível dentro das perspectivas de medição utilizadas pela ciência. As réguas de luz utilizadas pelos laboratórios LIGO, conseguem uma precisão subespacial da ordem de 1/10.000 do núcleo atômico.

Ilustração de um átomo de hélio, na qual está representado o núcleo (em rosa) e a distribuição da nuvem de elétrons (em preto). O núcleo (canto sup. dir.) no hélio-4 é simétrico e assemelha-se muito à nuvem de elétrons, embora em núcleos mais complexos isto nem sempre se verifique. A escala gráfica corresponde a um ångström (10−10 m ou 100 picômetros ou ainda 1/1000.000.000.000 do metro).

Todos os nossos sistemas de medição hoje são subespaciais

Nesta imagem podemos ver a representação das 7 unidades fundamentais do sistema internacional de unidades – todas elas são subespaciais. Clique na imagem para baixar o manual explicativo sobre o novo SI – Sistema Internacional de Unidades. Em vigor desde 20 de maio de 2019. Assista ao vídeo explicativo abaixo.

A nova medida do Metro (1 dividido pelo segundo luz)

Hoje 1 metro vale = 1/SL (uma unidade subespacial do segundo luz). Corresponde ao espaço linear percorrido pela luz no vácuo durante um intervalo de tempo correspondente a 1/299 792 458 de segundo (299 792 458 m/s-1, e que continua sendo o metro padrão na perspectiva dos avanços científicos atuais.

Segundo-luz é uma subunidade de comprimento utilizada em astronomia e corresponde à distância percorrida pela luz no vácuo em um segundo. Seu plural é segundos-luz. Para se calcular o valor de 1 segundo-luz em quilômetros é necessário saber que a velocidade da luz no vácuo é de 299.792.458 metros por segundo (m/s) e que o tempo utilizado na definição é o segundo. Assim temos que o segundo-luz vale 299.792.458 metros (aproximadamente 300 mil quilômetros); ou ainda 0,002 UA (Unidades Astronômicas).

Obs: quando a constante de medição contiver um expoente negativo, significa unidade subespacial.

Os benefícios para humanidade com a detecção das Ondas Gravitacionais

Na física, as ondas gravitacionais são ondulações na curvatura do espaço-tempo que se propagam como ondas, viajando para o exterior a partir da fonte. Elas são incrivelmente rápidas, viajam à velocidade da luz (299 792 458 quilômetros por segundo) e espremem e esticam qualquer coisa em seu caminho ao passarem. O Observatório de Onda Gravitacional de Interferômetro de Laser (LIGO), conta com ajuda de mais de 1 000 cientistas colaboradores, a construção de ambos observatórios um em Washington e o outro na Louisiana custaram cerca de US$ 1 bilhão e foram financiados pela National Science Foundation. Um novo ramo da ciência nasceu com esta descoberta, a Astronomia de Ondas Gravitacionais.

Os benefícios para a humanidade são ilimitados, agora sabemos com extrema precisão, como funcionam os espaços e subespaços e principalmente, validamos o último legado de Albert Einstein, sua teoria da relatividade geral se tornou completa. {RC}.

Referências bibliográficas

20 Anos de Exoplanetas – Space Today TV Nº 97

Há vinte e cinco anos nenhum planeta fora do Sistema Solar (Exoplaneta) tinha sido detectado. Mas, curiosamente, agora sabemos de milhares e temos estudado muitos com detalhes surpreendentes. Observatórios do ESO no Chile têm estado na vanguarda desta expansão enorme no conhecimento. E seus avançados instrumentos continuam a descobrir e estudar a extraordinária diversidade de exoplanetas.

Olhando para o céu à noite, as pessoas ao longo da história se perguntam se há planetas – E, especialmente, os planetas que ostentam vida – além do Sistema Solar. Os astrônomos também têm feito estas perguntas e muitas mais. São planetas comuns? Ou muito raros? Será que eles se assemelham a planetas do Sistema Solar, ou são totalmente diferentes?
Frustrantemente, até muito recentemente, técnicas de observação não foram avançadas o suficiente para serem capazes de responder a qualquer uma destas perguntas. Mas em 1995, isso mudou totalmente.

O primeiro exoplaneta orbitando uma estrela semelhante ao Sol foi detectado. A descoberta monumental foi feita pelos astrônomos baseados em Genebra Michel Mayor e Didier Queloz em torno da estrela 51 Pegasi. O exoplaneta, chamado 51 Pegasi b, tem cerca de metade da massa de Júpiter e viaja em torno da sua estrela-mãe em pouco mais de quatro dias terrestres. Mas isso foi só o começo.

O gotejamento inicial de descobertas tornou-se uma inundação. Milhares de exoplanetas já foram detectados dentro de uma enorme variedade de tamanhos e órbitas. Muitas dessas descobertas têm sido feitas por observatórios do ESO, no Chile. Mas a busca por exoplanetas é um desafio. Esses mundos alienígenas escondem se nas sombras, apresentando pouca ou nenhuma luz própria. Qualquer luz que eles emitam é ofuscada pelo brilho esmagador de sua estrela-mãe.

No entanto, métodos observacionais avançados podem ser usados para detectar esses exoplanetas indescritíveis. A atração gravitacional fraca de um exoplaneta em órbita faz com que a sua estrela-mãe balance para frente e para trás.

Este minúsculo movimento faz com que ocorrá uma pequena mudança no espectro da estrela, a qual espectrógrafos extremamente sensíveis, como o HARPS do ESO possa detectar através de rastreamento da velocidade radial. o HARPS, está instalado no telescópio de 3,6 metros da ESO no Observatório de La Silla, é caçador de exoplanetas mais importante do mundo. É o descobridor de exoplanetas de pouca massa mais bem sucedido até agora. Em 2010, o instrumento já descobriu o mais rico sistema planetário.

O sistema, está localizado a mais de 120 anos-luz de distância em torno da estrela HD 10180 semelhante ao Sol, contém pelo menos cinco exoplanetas. Também há evidência tentadora de que mais dois planetas podem estar presentes neste sistema, um dos quais teria a menor massa jamais encontrado.

Trânsitos planetários também podem ser utilizados pelos astrônomos para detectar indiretamente mundos distantes. Quando um exoplaneta passa em frente da sua estrela-mãe – como visto a partir da Terra – ele bloqueia uma pequena fração da luz da estrela do nosso ponto de vista. Isto cria uma diminuição no brilho da estrela que pode ser medido.

Além de determinar o tamanho de um exoplaneta, trânsitos planetários podem revelar a composição da atmosfera de um exoplaneta. A atmosfera em torno de um exoplaneta super-Terra foi analisada pela primeira vez por astrônomos usando o Very Large Telescope. O planeta, que é conhecido como GJ 1214b, foi estudado quando ele passou na frente de sua estrela-mãe, a luz da estrela passou através da atmosfera do planeta.

Essa luz estelar revelou que a atmosfera do planeta é principalmente água na forma de vapor, ou é denominada por nuvens espessas ou névoas. Observar diretamente um exoplaneta é um feito monumental, mas o primeiro foi feito pela ESO. O Very Large Telescope obteve a primeira imagem de um planeta fora do Sistema Solar. O 2M1207b é cinco vezes mais massivo do que Júpiter. Ele orbita uma estrela fracassada – uma anã marrom – a uma distância 55 vezes maior que a da Terra ao Sol
Telescópios do ESO estão equipados com instrumentos avançados, mas para manter-se na vanguarda da pesquisa de exoplaneta, ESO recentemente encomendou dois novos instrumentos para o VLT. SPHERE é capaz de encontrar e estudar planetas fracos mascarados pelo brilho de suas estrelas hospedeiras.

Ao longo dos últimos 20 anos, o nosso conhecimento de exoplanets tem avançado de forma dramática. Mas a busca por planetas como a Terra e os que abrigam vida continua a ser uma das grandes fronteiras da astronomia. Estamos sozinhos? Nós não sabemos, mas a resposta está quase ao nosso alcance.

Créditos: Sérgio Sacani

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Chuva coronal do Sol gravada em 2012 via SDO’s (Solar Dynamics Observatory’s) Full HD

Os eventos da erupção solar podem ser totalmente diferentes. Alguns ocorrem apenas como uma labareda solar, alguns como uma ejeção adicional de material solar chamado de ejeção de massa coronal (EMC), e alguns como estruturas móveis complexas, em associação com as mudanças nas linhas do campo magnético que se volta para a atmosfera do Sol, a coroa.

Em 19 de julho de 2012 uma erupção ocorreu no sol que produziu todos os três eventos. Uma explosão solar moderada ocorreu na parte inferior direita do Sol, com envio de luz e radiação. Em seguida, veio a EMC, que disparou para fora no espaço. Então o Sol proporcionou aos expectadores uma de suas telas magnéticas deslumbrantes – um fenômeno conhecido como chuva coronal.

Ao longo do dia seguinte, o plasma quente na coroa arrefecido e condensado, juntamente com campos magnéticos fortes na região. Os campos magnéticos, eles próprios são invisíveis, mas o plasma carregado é forçado a mover-se ao longo das linhas, mostrando-se muito brilhante no comprimento de onda ultravioleta extremo de 304 Angstroms, o que evidencia o material a uma temperatura de cerca de 50.000 Kelvins (ºC = Temperatura em K – 273, isso corresponde a 49.727 graus Cº). Este plasma funciona como um guia ajudando os cientistas a observar a dança de campos magnéticos no Sol, descrevendo os campos, uma vez que lentamente cai de volta para a superfície solar.

As imagens deste vídeo foram coletadas por instrumentos da AIA Solar Dynamics Observatory – SDO (Observatório dinâmico solar), recolhidas um quadro a cada 12 segundos, e o filme foi reproduzido em 30 quadros por segundo, cada segundo neste vídeo corresponde a 6 minutos em tempo real. O vídeo foi feito em 19 de julho de 2012.

O que é o plasma?

Em física e em química, o plasma é um dos estados físicos da matéria (também chamado de o quarto estado da matéria), similar ao gás, no qual certa porção das partículas é ionizada. A premissa básica é que o aquecimento de um gás provoca a dissociação das suas ligações moleculares, convertendo-o em seus átomos constituintes. Além disso, esse aquecimento adicional pode levar à ionização (ganho ou perda de elétrons) dessas moléculas e dos átomos do gás, transformando-o em plasma contendo partículas carregadas (elétrons e íons positivos).

Para saber mais detalhes leia: Física da Heliosfera

Créditos: NASA SDO

Créditos: Wikipédia

Música: “Thunderbolt”, de Lars Leonhard, cortesia do artista.

As sete idades da luz estelar – BBC 2012 – Full HD

Essa é a história épica das estrelas, e de como descobrir sua história transformou nossa compreensão sobre o universo. Certa vez, acreditávamos que o sol e as estrelas eram deuses e gigantes. Agora sabemos que, de certo modo, nossos instintos estavam certos. Todas as estrelas têm suas próprias características, histórias e papel no cosmos. Mais do que isso, elas desempenharam uma parte vital ao nos criar. Há estrelas antigas – as gigantes vermelhas, capazes de devorar planetas em suas órbitas; mortes explosivas – supernovas – que criam os blocos de construção da vida; e buracos negros, as mais misteriosas construções estelares. E, é claro, estrelas em seu ápice, como o nosso sol.

Créditos: Bruno Cruz

Google Chrome ganha mapa de 100.000 estrelas

Projeto 100.000 stars (estrelas) mostra informações detalhadas dessas estrelas via o navegador Google Chrome.

Trata-se do projeto 100.000 Stars. Parte de um experimento do Chrome Workshop, o serviço permite ao usuário navegar pelo espaço, como faz no Google Maps, e interagir com cerca de 100 mil estrelas.

Ao clicar em uma delas, o serviço mostra a localização da estrela no céu e a distância que ela está do planeta Terra. Além disso, mostra uma pequena história do nome da estrela, como foi sua localização e, ainda, dados científicos em algumas delas, como a temperatura, quanto tempo irá durar, entre outras coisas. Os textos estão em inglês.

O conteúdo e as imagens do serviço foram fornecidos pela Nasa (Agência Espacial Norte-Americana) e a ESA (Agência Espacial Europeia). As duas entidades mantêm pesquisas para entender o funcionamento desses astros. Por isso, as informações do 100.000 Stars podem ser usadas até em trabalho escolares, devido à qualidade técnica.

O Google criou a página para testar o poder de renderização gráfica do navegador Chrome. O 100.000 Stars abusa das novas tecnologias feitas com a linguagem HTML5.

Clique aqui e curta em seu Navegador Google Chrome as 100.000 estrelas

Fonte: Exame Abril