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A Propulsão de Alcubierre (ou Dobra Espacial) é um modelo matemático teórico para uma forma de viagem espacial mais rápida que a luz, utilizada na série de ficção científica Jornada nas Estrelas.

Em 1994, o físico mexicano Miguel Alcubierre propôs um método de alongamento do espaço em uma onda que, em teoria, poderia fazer com que o tecido do espaço à frente de uma nave espacial se contraia, enquanto que o tecido que está atrás da nave se expanda.^[1] A nave se deslocaria surfando esta onda dentro de uma região conhecida como bolha de dobra, onde as características normais do tecido espaço-tempo se manteriam inalteradas. Uma vez que a nave não estaria se movendo dentro desta bolha, mas transportada junto com ela, os efeitos de dilatação do tempo previstos pela Teoria da Relatividade Especial não se aplicariam à nave, mesmo com a altíssima velocidade de deslocamento em relação ao espaço normal em volta da nave. Além disso, esse método de viagem não implica realmente em se deslocar mais rápido que a luz, uma vez que no interior da bolha, a luz continuaria a ser mais rápida que a nave.

Assim, a Propulsão Alcubierre não contradiz a alegação tradicional da relatividade que proíbe que um objeto com massa seja mais rápido que a luz. No entanto, não se conhecem métodos para criar uma bolha de dobra em uma região do espaço, ou de deixar a bolha, uma vez lá dentro, de modo a Propulsão Alcubierre continua a ser um conceito teórico

Medida Alcubierre

A Medida Alcubierre define a chamada propulsão de dobra espacial. Esta é um tubo de Lorentzian que, se interpretada no contexto da relatividade geral, apresenta características parecidas com a dobra espacial de Jornada nas Estrelas: uma bolha de dobra aparece no anteriormente plano tecido do espaço-tempo e se move a velocidade superluminal de forma efetiva. Os habitantes da bolha não sentem efeitos inerciais. Os objetos dentro da bolha não viajam (localmente) mais rápida do que a luz, em vez disso, o espaço à sua volta se move para que os objetos cheguem ao seu destino mais rápido do a luz viajaria, caso a viagem se fizesse em espaço normal.

Alcubierre escolheu uma forma específica para a função f, mas outras formas podem exibir de forma mais clara e simples os efeitos da Propulsão de Dobra.

 Matemática por trás da Propulsão Alcubierre

Utilizando o formalismo 3+1 da relatividade geral, o espaço-tempo é descrito por uma foliação de uma hipersuperfície com coordenada de tempo t constante. A forma geral da Medida de Alcubierre é:

onde α é a função que dá o intervalo de tempo adequado entre hipersuperfícies próximas, βⁱ é o vetor que relaciona o deslocamento espacial em diferentes sistemas de coordenadas e hipersuperfícies e γ_ij é uma métrica positiva definida em cada uma das hipersuperfícies. A forma particular do estudo de Alcubierre é definida da seguinte forma:

onde

e

com R > 0 e σ > 0 são parametros arbritários. Dessa forma, o formato específico da medida de Alcubierre pode ser escrita da seguinte forma:

Com esta forma particular da medida, é possível provar que a densidade energética medida por observadores cuja velocidade é a normal à das hipersuperfícies é dada por

onde g é o determinante para a medida tensor. Assim, como a densidade de energia necessária é negativa, é necessário um tipo de matéria exótica para que a viagem mais rápida que a luz possa ser alcançada. A existência de matéria exótica não é teoricamente excluída, o efeito Casimir e a aceleração do Universo são indícios que apoiam a existência de tal tipo de matéria.

De qualquer forma, tudo indica que a geração e a sustentação da quantidade necessária de matéria exótica para esse tipo de viagem mais rápido que a luz é impraticável.

Alguns tem argumentado que, no contexto da relatividade geral, seria impossível construir um motor de dobra espacial sem que seja utilizada alguma matéria exótica.Geralmente acredita-se que uma teoria quântica da gravidade poderá resolver esse problema.

 Física da Propulsão Alcubierre

Para aqueles familiarizados com os efeitos da relatividade especial, tal como a dilatação do tempo, a métrica Alcubierre aparentemente tem alguns aspectos peculiares. Em particular, Alcubierre demonstrou que, mesmo quando a nave espacial está acelerando, ela viaja em queda livre. Em outras palavras, uma nave usando a dobra para acelerar e desacelerar estará sempre em queda livre, e a tripulação não teria nenhuma sensação de aceleração. Enormes forças gravitacionais estarão presentes junto à fronteira da bolha de dobra, devido à grande curvatura do espaço lá, mas de acordo com a especificação da medida, estas seriam muito pequenas dentro do volume ocupado pela nave.

A forma original da teoria de dobra, e as variações mais simples dela, foram escritas com o formalismo de Arnowitt, Deser e Misner, que é frequentemente utilizado em discutir a forma inicial da relatividade geral. Isto pode explicar o equívoco generalizado de que este espaço-tempo é uma solução da equação de campo relatividade geral. Métricas escritas dentro do formalismo ADM são adaptadas a uma determinada família de observadores inerciais, mas os observadores não são fisicamente distinguíveis das outras famílias. Alcubierre interpretou esta "bolha de dobra" em termos de contração do espaço à frente da bolha e expansão atrás. Mas essa interpretação pode ser ilusória, uma vez que a contração e expansão atualmente se referem ao movimento relativo próximo de observadores do tipo da família ADM.

Na relatividade geral, primeiramente se especifica uma distribuição de matéria e energia de forma plausível, e em seguida se verifica a geometria do espaço-tempo associado. Mas também é possível solucionar as equaçõs de campo de Einstein na outra direção: primeiro especificando uma medida e, em seguida, encontrando um tensor associado a ela. Foi isso que Alcubierre fez. Esta forma significa que a solução pode violar diversas condições de energia e requerer matéria exótica. A necessidade de matéria exótica leva à questão de se é realmente possível encontrar uma forma de ditribuir a matéria em um espaço-tempo inicial onde não exista uma "bolha de dobra", de forma a criar essa bolha posteriormente. Mas ainda existe outro problema, de acordo com Serguei Krasnikov,^[pode ser impossível criar a bolha sem que se force a matéria exótica a se mover mais rápido que a luz, o que implicaria na existência de táquions. Alguns métodos têm sido sugeridos para evitar o problema da movimento taquiônico, mas provavelmente iriam gerar uma singularidade nua na frente da bolha

 Dificuldades

 Construindo o caminho

Krasnikov propôs que, se a matéria taquiônica não puder ser encontrada ou usada, então uma solução poderia ser a disponibilizar grandes massas ao longo do trajeto da nave a ser posta em movimento de forma que o campo requerido seja produzido. Mas neste caso, a nave com propulsão Alcubierre não seria capaz de se deslocar à vontade pela galáxia. Ele só seria capaz de percorrer caminhos que, como uma estrada de ferro, teriam sido construídos com as infra-estruturas necessárias.

O piloto dentro da bolha é desconectado de suas paredes e não pode realizar qualquer ação fora da bolha. No entanto, seria necessário colocar os dispositivos ao longo da rota com antecedência e, uma vez que o piloto não pode fazer isso ao mesmo tempo em que viaja, as bolhas não podem ser utilizados para a primeira viagem a uma estrela distante. Em outras palavras, para viajar para a estrela Vega (que dista 26 anos-luz da Terra) primeiramente tem-se de organizar tudo para que se possa utilizar uma bolha que se desloque com velocidade superluminal. A primeira viagem levaria mais de 26 anos.

É preciso um para construir uma

Coule tem argumentado que esquemas como o proposto por Alcubierre não são viáveis, pois a metéria a ser colocada na estrada tem de ser previamente colocados à velocidade superluminal. Assim, de acordo com Coule, uma propulsão Alcubierre é necessária a fim de construir uma propulsão Alcubierre. Uma vez que já é provado que não existe nenhum, então a propulsão é impossível de construir, mesmo que a medida seja fisicamente significativa. Coule argumenta que uma objeção análoga será aplicável a qualquer proposta de método de construção de uma unidade Alcubierre.^[

Universo pode acabar em 3,7 bilhões de anos, revelam astrofísicos

O Universo poderá desaparecer em cerca de 3,7 bilhões de anos, revelam astrofísicos americanos e japoneses que questionam a teoria sobre a expansão permanente espaço-tempo.

"É improvável que o Universo acabe durante nossa vida, mas há 50% de possibilidade de que o tempo tenha um final em cerca de 3,7 bilhões de anos", assinalaram os cientistas.

Na opinião deste grupo de cientistas, certos métodos e hipóteses utilizados há muito tempo pelos astrofísicos, e seu recurso a um limite arbitrário para o tempo com o qual calculam as probabilidades de um universo de expansão infinita, levam de fato à conclusão de que o tempo terá um fim.

"Em outras palavras, este limite de tempo, considerado unicamente como ferramenta de cálculo estatístico, se comporta de fato como um evento físico real", explica Raphael Bousso, astrofísico da Universidade da Califórnia, em Berkeley (EUA), um dos autores do estudo, publicado no site arXiv.org.

"Se esta conclusão não é correta, significa que uma das hipóteses do modelo matemático é errada, o que seria extremamente interessante para os astrofísicos, que durante tanto tempo a consideraram muito razoável."

"É muito importante compreender que não afirmamos nossa certeza sobre esta conclusão de que o tempo terá um fim, mas não podemos excluir a possibilidade de que isto ocorra", destacou Bousso.

Segundo a teoria amplamente aceita, o Universo nasceu do Big Bang, há cerca de 13,7 bilhões de anos, e se expande a uma velocidade que se acelera exponencialmente e até o infinito.
 

NOTÍCIAS - 20 de outubro de 2010 - 08:08

Descoberto misterioso ponto quente em exoplaneta

O gigante gasoso upsilon Andromedae b mantém uma face perpetuamente voltada para sua estrela, upsilon Andromedae, a 44 anos-luz da Terra. A despeito disso, no entanto, o ponto mais quente de sua atmosfera não está diretamente sob a face da estrela, mas a 80º de latitude de lá, de acordo com observações realizadas pelo Telescópio Espacial Spitzer. 
 

Fonte: Estadão

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teoria quantica

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É como uma janela invisível aberta para o Sol. A chamada região da Anomalia Magnética do Hemisfério Sul (AMHS) abrange o continente sul-americano e parte dos oceanos Atlântico e Pacífico. É exatamente por causa dessa ligação direta entre a atmosfera terrestre e o cosmos que estão sendo detectados nessa região processos que podem estar influenciado diretamente o clima no Brasil.

“Vários parâmetros mostram claramente uma redução na quantidade total de nuvens no Pacífico tropical”, disse o pesquisador Luis Eduardo Vieira. Ele, ao lado de Ligia da Silva, do Inpe - Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais, acaba de publicar um artigo sobre o assunto na Geophysical Research Letters.

Os pesquisadores defendem a tese de que a dinâmica da circulação atmosférica na região da AMHS é fortemente influenciada pelos processos magnéticos e ionosféricos resultantes do acoplamento energético existente entre as atmosferas da Terra e do Sol. “Os resultados indicam, por exemplo, que os fenômenos El Niño e La Niña resultam exatamente dessa interação”, afirma Vieira, que desenvolveu o trabalho durante seu pós-doutorado no Inpe, encerrado em abril. Entre maio e julho, ele trabalhou no Max Planck Institute for Solar System Research, como pesquisador visitante.

Como uma diminuição na intensidade do campo magnético terrestre ocorre bem no centro da região da anomalia, o fluxo de raios cósmicos é maior. “O aspecto mais importante detectado agora é justamente o aumento da correlação entre o fluxo de radiação de ondas longas e o fluxo de raios cósmicos na região interna da anomalia”, disse o pesquisador do Inpe. Isso ajuda a explicar também a redução da temperatura na superfície do mar na mesma área.

As fortes atividades convectivas, que geram turbulências térmicas na atmosfera, estão situadas bem nas bordas da anomalia. Essas atividades, responsáveis, por exemplo, pela quantidade de chuvas em uma área territorial extensa, estão sendo afetadas também pelo aumento de fluxo cósmico desvendado agora.

Segundo Vieira, essa correlação com os raios que chegam do espaço não está sendo necessariamente influenciada de forma direta pelo aumento do fluxo. “Nessa região ocorre constantemente precipitação de partículas energéticas aprisionadas nos cinturões de radiação, que também são fortemente moduladas pela atividade solar”, explicou.

Dentro desse grande e complicado quebra-cabeça atmosférico a irradiação solar entra como peça-chave. “É difícil entender o que exatamente está ocorrendo na região, mas os resultados são interessantes e mostram como a quantidade de radiação é importante”, disse Vieira. A partir de gráficos gerados nos laboratórios do Inpe, fica claro perceber a variação sazonal que ocorre, por causa da irradiação, na chamada Zona de Convergência do Pacífico Sul.

“Essa zona se estende para o sul, seguindo as linhas do campo geomagnético, do inverno para o verão. A velocidade vertical do vento também mostra as alterações ao longo dos meses e a importância da radiação solar nesses processos”, disse o pesquisador.

Interferência no clima - Além de poder caminhar para pesquisas que, do ponto de vista prático, poderão ajudar na previsão climatológica para o Brasil, os resultados do trabalho feito no Inpe apontam para uma segunda direção em que, mais uma vez, o ozônio entra no jogo.

“Um dos mecanismos que precisam ser investigados é o da redução do ozônio na baixa mesosfera e na alta estratosfera, devido à interação das partículas altamente energéticas com os constituintes atmosféricos. A redução na abundância do ozônio, mesmo pequena, pode alterar os padrões climáticos”, aponta Vieira.

Segundo o cientista, alterações na quantidade do ozônio devido a variações nas emissões de raios ultravioletas, caso sejam confirmadas, podem se tornar uma prova concreta do acoplamento da atividade solar e do clima da terra.

Simulações iniciais, feita no Inpe, mostraram que as ondas geradas também pela modulação geomagnética, na borda da zona da anomalia magnética, propagam-se com a mesma orientação das frentes frias. E ambas vão interferir intensamente sobre o clima sul-americano.

“Outra região onde ocorre uma forte interferência do mesmo tipo de ondas é o Caribe, área com alta intensidade de furacões”, disse Vieira. (Agência Fapesp/ Estadão Online)