Nosso universo é canhoto?
Se as galáxias espirais têm uma direção preferida, pode ser.
Desde o início da física, as considerações de simetria nos forneceram uma ferramenta extremamente poderosa e útil em nosso esforço para entender a natureza. Gradualmente, eles se tornaram a espinha dorsal de nossa formulação teórica das leis físicas. – Tsung Dao Lee
Mas nem tudo no Universo físico obedece às mesmas leis simétricas. Por exemplo, tome uma das partículas fundamentais do nosso Universo: o múon. Os múons são partículas carregadas semelhantes aos elétrons, exceto cerca de 207 vezes mais pesadas. Após 2,2 microssegundos, em média, um múon decairá em um elétron, um neutrino e um antineutrino.
O engraçado disso é que os múons rodar , e dependendo da direção em que o múon gira, isso determina em que direção o elétron sai. Pegue sua mão direita, enrole os dedos e aponte o polegar. Se o múon girar no sentido anti-horário (na direção dos dedos), o elétron será ejetado ao longo do eixo do polegar.
Crédito da imagem: autor durbarsquare de http://readingpenrose.com/2014/05/07/on-cpt-symmetry-and-time-reversal-i/ .
Você poderia esperar que as leis da física fossem simétricas na imagem do espelho, e que se tivéssemos um múon girando no sentido anti-horário que decai para cima, poderíamos facilmente ter o reflexo do espelho disso: um múon girando no sentido horário que também decai para cima. Isso seria análogo a curvar os dedos da mão direita e apontar o polegar para cima, olhar no espelho e ver a mão esquerda do seu reflexo.
Mas isso não acontece! 99,9% dos múons que existem decaem dessa maneira destra e, em vez de funcionar como o exemplo (a) acima, o mundo real quase sempre funciona como o exemplo (b). Portanto, existem algumas forças e interações fundamentais que têm preferência pela lateralidade, ou uma direção preferida. As galáxias poderiam ser uma delas?
Crédito da imagem: Tony Hallas do Astrophoto.com, via http://apod.nasa.gov/apod/ap070719.html .
Teoricamente, não deveriam ser. Até onde sabemos, o Universo nasceu – datado do Big Bang – relativamente uniforme, com apenas pequenas subdensidades e superdensidades em várias regiões. Vemos evidências consistentes com isso na forma como a estrutura se formou no Universo, com as melhores evidências provenientes do fundo cósmico de microondas, nosso instantâneo de coisas que datam de quando o Universo tinha apenas 380.000 anos!
Crédito da imagem: ESA e a Colaboração Planck.
Mas o que você não vê neste mapa é que enquanto isso acontecia, essas flutuações não estavam apenas ali, elas eram feitas de partículas e radiação, fervilhando em velocidades incríveis. Eles constantemente colidiam um com o outro e - entre outras coisas - experimentavam turbulência , balançando e trocando momento angular, ou uma quantidade intrínseca de rotação.
Os padrões que você teria visto no universo muito jovem não seriam tão diferentes do que você vê em um túnel de vento onde o fluxo de ar é interrompido.
Crédito da imagem: 2014 New Zealand eScience Infrastructure, via https://www.nesi.org.nz/case-studies/advancing-computational-fluid-dynamics .
Pense em como o movimento rotacional funciona em algo como um patinador artístico. Quando eles puxam seus braços e pernas para dentro, eles giram mais rápido; quando eles os estendem, eles giram mais lentamente.
Crédito da imagem: transmissão de vídeo de Nancy Kerrigan durante as Olimpíadas de 1994; via Popsugar.
Bem, isso ocorre porque a rotação é baseada tanto na quantidade de massa em um sistema quanto na como essa massa é distribuída . À medida que o tempo passa e o Universo se expande, essa massa fica muito mais estendida e gira extremamente lentamente.
Mas com o tempo, a gravidade causará colapso em aglomerados e galáxias, e esse momento angular não apenas permanece, mas várias massas interagem umas com as outras, produzindo torques iguais e opostos.
Com o tempo, estamos prontos para formar galáxias – até onde sabemos – as que formam espirais devem formar espirais no sentido horário e anti-horário em números aproximadamente iguais. Pelo menos, é o que esperávamos. O que nós não faria esperar é que todas as galáxias girem na mesma direção.
Crédito da imagem: Michael J. Longo, 2011, via http://arxiv.org/abs/1104.2815 .
Além disso, não esperamos algum região do céu para conter uma preponderância estatisticamente significativa de uma lateralidade da galáxia sobre a outra.
Ainda há alguns anos, Michael Longo foi procurar exatamente esse efeito em uma amostra de galáxias do Sloan Digital Sky Survey, e descobriu que foi uma maior abundância de galáxias canhotas em uma direção... e uma maior abundância de galáxias destras na outra. Isso, aliás, é exatamente o que você esperaria ver se houvesse um excesso de um tipo de galáxias intrinsecamente entregues sobre as outras no Universo.
Crédito da imagem: Michael J. Longo, 2011, via http://arxiv.org/abs/1104.2815 .
Mesmo que a diferença seja de apenas 7%, é um número muito significativo, e as chances de que isso seja uma ocorrência aleatória em nossa localização no Universo é algo como 0,00002%, ou muito improvável!
No entanto, quase ninguém acredita que isso seja um preconceito real para o Universo e, em vez disso, acredita-se que seja um preconceito em nós mesmos. Como é isso?
Crédito das imagens: SDSS.
Como se vê, é muito fácil identificar a lateralidade de algumas galáxias grandes e brilhantes próximas, como as acima. Mas maioria das identificadas, mesmo aquelas que foram identificadas como tendo a mesma direção por um grande número de pessoas, podem ser identificadas dessa forma por causa de uma viés sistemático em como o olho humano processa a lateralidade. Mesmo um viés que afeta apenas 3% das galáxias, por exemplo, seria suficiente para explicar a totalidade desse efeito.
O que também é interessante é que a assimetria que Longo vê só estende-se a pouco mais de um bilhão de anos-luz de nós. Mas quando um estudo realizado por Kate Land e outros foi mais longe, para cerca de 3,5 bilhões de anos-luz, o significado desse efeito praticamente desapareceu. Juntamente com os fatos que:
- Qualquer mecanismo que criasse tal efeito intrinsecamente exigiria nova física,
- A região do espaço pesquisada fornece apenas cobertura parcial do céu (~ 20%) e
- A amostra depende das observações registradas por humanos não especialistas,
isso é geralmente não considerado robusto.
Crédito da imagem: NASA, ESA, F. Summers e Z. Levay (STScI), via http://www.spacetelescope.org/images/opo0416b/ .
O que ainda é interessante, porque significa que há muito mais para aprender sobre o que estamos vendo e por quê! O universo poderia ainda temos uma lateralidade, e se virmos essa preferência de lateralidade em todos os lugares, isso significaria que o Universo nasceu com uma grande rotação geral. Mas será preciso muito mais (e muito melhor) evidências para ser convincente. Ainda assim, olhamos, porque a possibilidade de que haja uma nova física por aí que explique isso é tentadora demais para ser ignorada!
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