Ondas gravitacionais e a aceleração da expansão do universo

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Ondas gravitacionais e a aceleração da expansão do universo

Mensagempor pedro_silveira em Sábado Mar 06, 2010 4:31 am

Ondas gravitacionais podem ser responsáveis pela aceleração da expansão do universo?

Não sou especialista em astronomia/relatividade, o intuito deste tópico é justamente levantar questionamentos direcionados aqueles que possuem algum conhecimento mais profundo da área. Dessa forma quero levantar uma discussão com o intuito de aprender, demonstrando assim suposições em um tópico da física no qual não tenho acesso a informações conclusivas.

Minha suposição:

“Gerando uma onda gravitacional”
Tentando elaborar hipóteses para explicar a expansão acelerada do universo percebi que se apenas as galáxias se afastam umas das outras e seus corpos não, ou seja, os corpos pertencentes a uma determinada galáxia não se afastam uns do outros por efeito da expansão do universo, a aceleração da expansão do universo deveria ocorrer através de algum efeito sobre os centros de massa das galáxias (os núcleos das galáxias) de forma diferente de todos os seus corpos orbitantes, mas Como?(Obs: tenho conhecimento de que à determinadas distâncias o efeito da energia que acelera a expansão do universo se torna insignificante em relação a atração gravitacional)

A resposta me pareceu bem simples, isso deve estar ligado à enorme massa desses núcleos e a bem constante e colossal variação da mesma. Pude concluir que talvez essa enorme variação de massa que ocorre nesses núcleos que estão em movimento possa gerar um efeito relativístico que acarrete na geração de uma onda gravitacional, essa onda seria a chave para a explicação da aceleração.

Pude imaginar que quando há variação de massa em movimento, e dessa forma variação da deformação do espaço-tempo, o movimento de deformação do espaço-tempo poderia ter velocidades relativas diferentes em relação a um referencial inercial que não se movesse junto ao corpo, assim pude concluir, essa diferença de velocidade gera um a diferença de dilatação do tempo, daí a onda gravitacional, mas para provar que houve aceleração, devemos estudar o conceito de inércia da malha do espaço-tempo e comprovar que houve variação de energia, e dessa forma trabalho.

Primeiramente o que chamamos de onda gravitacional é uma onda que transmite energia por meio de deformações do espaço-tempo, ou seja, por campo gravitacional. Ela pode ser causada pela aceleração de um corpo massivo e deve ser transmitida na velocidade da luz. Sabendo que essas ondas são geradas pelas acelerações de corpos massivos podemos chegar à conclusão, pela lei da ação reação, que ondas gravitacionais também aceleram corpos massivos, podemos deduzir também que, se é possível transmitir energia através da deformação do espaço-tempo, o mesmo armazena energia na deformação e por isso possui inércia quando deformado, dessa forma sua energia potencial faz com que tenha massa, que é uma propriedade da matéria e da energia. Pelo fato de forças gravitacionais serem muito fracas as ondas gravitacionais são de dificílima detecção e por isso ainda não foram observadas, embora tenham sido determinadas matematicamente por Einstein.

Segundo minha suposição a variação de um campo gravitacional “em movimento” aceleraria a massa, para comprovarmos devemos calcular a variação de energia cinética de pontos da malha do espaço-tempo que possuam mesma inércia (centros de massa de regiões da malha com mesma inércia), ou seja, mesma energia potencial armazenada. Se houver variação do somatório das energias antes e depois da variação de massa é por que o corpo foi acelerado.

Quando variamos a massa de um corpo variamos a energia armazenada na deformação da malha e por isso uma região com mesmo potencial pode se tornar mais ou menos distante do centro de massa. Sabemos que regiões deformadas no espaço possuem inércia, se elas sofrem aceleração é por que houve energia, assim podemos somar as energias cinéticas dos pontos de mesmo potencial gravitacional antes, durante e depois da variação de massa e descobrir se o corpo foi acelerado.

Podemos concluir que quando um corpo varia de massa, ou seja, varia a dilatação
do espaço-tempo, as regiões que se deslocam a favor ou contra (considerando apenas a componente de mesma direção da velocidade inicial do corpo) possuem velocidades relativas diferentes durante a variação de deformação da malha. Agora devemos calcular se essa diferença de velocidade causa uma diferença de energia resultante.

Primeiro vamos calcular a relação entre a variação de massa de um corpo e o deslocamento do ponto do espaço tempo com mesmo potencial/energia, logo mesma massa. Considerando que o ponto com mesmo potencial deve exercer a mesma força gravitacional sobre um corpo com mesma massa:

Imagem
(Imagem 1)Variação de distância de um ponto com mesmo potencial após um aumento de massa.(Obs.: Para ver a imagem completa clique na imagem)

Igualando temos:

F1=F2

G=Constante gravitacional M1=Massa antes M2=Massa depois da variação de massa d=distância entre o ponto referido no espaço e o centro de massa do corpo
m= massa hipotética

F1=GM1m/d1^2 F2=GM2m/d2^2

Cortando os termos iguais:

M1/(d1)^2 = M2/(d2)^2

Se para F1=F2 a distância tenha que aumentar x vezes então:

M1/(d1)^2 = M2/(xd1)^2

Logo:

x^2= M2/M1

x=(M2/M1)^0.5

Logo o ponto no espaço no qual possui o mesmo potencial gravitacional deslocou-se para uma distância (M2/M1)^0.5 vezes maior (imagem 2).Isso significa que para o corpo de massa m sofrer uma força gravitacional de mesma intensidade,após a variação de massa M, ele deve se deslocar até uma distância d1x.

Imagem
(Imagem 2)

Agora considerando que E=ymc²

Se um corpo sofre aceleração(em sua velocidade escalar) ele deve receber energia de alguma forma.
Usando a relatividade podemos dizer que em um corpo em movimento no espaço temos pontos no espaço-tempo com potencial gravitacional igual, ou seja, à mesma distância do corpo, e com energia cinética igual, pois não se deslocam em relação ao centro de massa do corpo e por isso mantêm sempre a mesma velocidade em relação a qualquer referencial inercial.

Mas e se o corpo variar sua dilatação?Se sua massa ou energia mudar e ele estiver em movimento essa variação de dilatação vai fazer com que pontos na frente e atrás do corpo tenham energias cinéticas diferentes, isso ocorre por causa da variação da dilatação do tempo entre os pontos de potencial igual e de suas velocidades relativas(Imagem 3 e 4).

Imagem
(Imagem 3)

Imagem
(Imagem 4) Vf=velocidade final

Vamos demonstrar:

Se E=ymc²

y=1/(1-(v/c)^2)^0.5

Considerando a velocidade relativa (referencial inercial)(imagem 5)

Imagem
(Imagem 5)A imagem é meramente ilustrativa, foi moldada para facilitar a observação do fenômeno.Na imagem V é a velocidade antes da variação de massa, que [e apresentada abaixo como v0.As Vrs (velocidades resultantes) são as apresentadas abaixo como v1 e v2 (repare que o v é minúsculo).

Obs:O evento demonstrado acima representa a variação de dilatação do espaço-tempo causada pela variação de massa do corpo.

velocidade(v1) no ponto que se desloca contra o movimento do corpo será:

Sendo:

v0(velocidade do corpo antes da variação de massa)

x=(M2/M1)^0.5

Igual a:

v1= v0 – ((d1x-d1)/T)

E velocidade(v2) no ponto que se desloca a favor do movimento será igual a:

v2=v0+((d1x-d1)/T)

Sendo assim a energia de cada um dos pontos seria:

Sendo m a massa equivalente a energia armazenada na dilatação do ponto(que devem ser iguais, pois ambos os pontos sofrem a dilatação causada pela mesma massa e possuem o mesmo potencial/energia armazenado).

E1=(Tmc²)/(1-(v1/c)^2)^0.5
E2=(Tmc²)/(1-(v2/c)^2)^0.5

Podemos perceber que o ponto que se movimenta a favor do movimento tem velocidade maior e por isso tem uma maior dilatação do tempo e dessa forma uma contração maior do espaço que o ponto que se movimenta contra o movimento.
Já um corpo em movimento, mas sem variação de massa ou parado com variação de massa, tem a energia dos dois pontos igual, pois ambos têm a mesma velocidade.Logo a energia de cada ponto é:

E3=(Tmc²)/(1-(v0/c)^2)^0.5

Agora sabemos que para o corpo não sofra aceleração o somatório das energias respectivas aos pontos de mesmo potencial deve ser o mesmo antes e depois da variação de massa, pois se houver diferença haverá aceleração. Como as regiões consideradas têm mesma inércia devido à energia armazenada na deformação, qualquer variação de energia resultante significa a geração de uma onda gravitacional (que transmitirá a mesma).

Logo se:

E1+E2=2E3 o movimento do corpo mantém a mesma velocidade
Se E1+E2≠2E3 o movimento do corpo sofre aceleração

Resolvi fazer a analisar as proporções usando o winplot:
Obs:Na equação do winplot T=1 (não afeta a proporção)C=1(não afeta a proporção já que é constante) x=(dx-d)/T está entre 0 e 0.4 (velocidade de expansão) e v0=0.5.

Obs.:IMPORTANTE! A variação de massa esta sendo considerada constante!!!!!!!!!
O gráfico(imagem 6) é da seguinte equação: (E1+E2)-2E3
Sabemos que se ele se mantiver em zero não haverá aceleração, caso contrário haverá.

Imagem
(Imagem 6)Obs.:Como a função é muito grande não coube no espaço disponível para exibição, a função completa é: y=(1/(1-(0.5+x)^2)^0.5)+(1/(1-(0.5-x)^2)^0.5)-2(1/(1-(0.5)^2)^0.5)

Podemos observar que à medida que a variação de massa é maior, ou seja, v1 é menor e v2 maior, maior é a aceleração sofrida pelo corpo.
Como a dilatação do tempo é maior quanto mais rápido o corpo se move:
Dessa forma podemos concluir que essa diferença de dilatação do tempo, causada pela diferença das velocidades relativas, (e por conseqüência contração do espaço) gera uma onda gravitacional relativa e a mesma acelera o corpo. Essa diferença de dilatação faz com que um ponto onde o tempo seja menos dilatado se torne contraído em relação ao outro. Dessa forma:

Imagem
(Imagem 7)Essa onda desenhada é meramente ilustrativa

Contraído e expandido(mudar para dilatando) são referentes ao tempo.Lembrando que quando o tempo se dilata o espaço se contrai e quando o tempo se contrai o espaço se dilata.
Olha a onda gravitacional ai(imagem 6),só pela existência da mesma já saberíamos que o corpo sofrerá aceleração.

Onde tal efeito se aplicaria?

O efeito ocorreria onde a variação de massa ou/e energia, em movimento, é muito grande no universo, podemos supor que tal efeito poderia acelerar a expansão do universo, que deveria estar desacelerando devido à atração gravitacional.

Os locais do universo onde ocorrem maiores variações de massa são os núcleos das galáxias, onde geralmente se encontra um corpo super-massivo que aglutina mais e mais massa a si mesmo, dessa forma, como as galáxias giram em torno desse corpo e o mesmo esta em movimento, poderíamos explicar porque as galáxias se afastam aceleradamente e os demais corpos orbitando as galáxias não se afastam uns dos outros, como os corpos celestes do sistema solar que não se afastam uns dos outros. Esse evento só seria significativo em corpos onde a variação de massa é muito grande pois as forças gravitacionais são muito fracas.

Quando os corpos se afastarem tanto a ponto de não ocorrer mais variação de massa, ou seja, toda matéria se aglutinar em diversos núcleos muito distantes, a expansão deveria desacelerar até que começasse uma contração devido à força gravitacional, unindo esses núcleos que se tornariam cada vez mais próximos, acelerando cada vez mais e mais a contração, até que ocorreria o big crunch, e em seguida, um outro big bang.

Tal hipótese não necessitaria da energia escura, e mais, como as galáxias como um todo sofreriam aceleração seus corpos orbitantes gerariam ondas gravitacionais também, tais ondas poderiam colidir ou até mesmo interferir na velocidade de orbita de outros corpos, principalmente aqueles mais próximos de centros super massivos. Por exemplo as ondas gravitacionais geradas no centro interfeririam as ondas geradas pelos corpos mais próximos ao centro e seus campos gravitacionais desacelerando-os, o que poderia eliminar a hipótese da matéria escura.

Tal fenômeno seria de difícil observação, pois esses núcleos supermassivos das galáxias são buracos negros, não deixando escapar nada, nem mesmo a luz que serviria para a observação do fenômeno, mas seria de relativamente fácil simulação, só precisamos fazer um campo gravitacional em movimento variar sua intensidade.Tal experimento poderia funcionar variando a energia(e dessa forma a dilatação do espaço-tempo) em um determinado ponto em movimento no espaço.

Centros de massa, reais e virtuais:

O efeito só age em centros de massa reais e não nos virtuais.
Centro de massa real seria o centro de massa de um corpo (massivo) e o centro de massa virtual seria o centro de massa de um sistema de corpos.O centro de massa virtual é uma interpretação da atuação de vários centros de massa real, transformando-o para um ponto de massa único.
O centro de massa do universo não se altera(massa) , pois sua massa é sempre a mesma, sempre se conserva, mas o centro de massa local de um corpo nem sempre, como é o caso de corpos que sofrem grande alteração, como os corpos super massivos dos centros das galáxias.
Centros de massa virtuais são uma interpretação, não são pontos onde a massa deforma o espaço realmente, mas sim resultado da interpretação de várias deformações.
Só pontos com massa(propriedade da matéria ou energia) real sofrem o efeito, pois eles realmente afetam a malha do espaço-tempo ao seu redor, que é a responsável pelo efeito.

A imprecisão da lei de Hubble:

Como pude ver em diversos gráficos(imagens 8,9 e 10), a lei de Hubble é uma aproximação, existem muitas aberrações. Um numero considerável de análises fogem da regra, isso acontece porque as galáxias não se afastam sofrendo a mesma aceleração, mas cada uma com uma diferente, o que de fato concorda com minha teoria.Cada galáxia, ou grupos de galáxias se afastam de forma diferente,o que acontece é que galáxias normais sofrem efeitos parecidos(intensidade) em seus núcleos e por isso possuem acelerações próximas.

Imagem
Imagem 8. Fonte: UFRJ

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Imagem 9. Fonte: NASA

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Imagem 10. Fonte: WIKIPEDIA

Invariabilidade do efeito:

Não importa se a massa aumenta ou diminui, sempre há aumento de velocidade, como pode ser observado nas equações apresentadas nos parágrafos a acima, os efeitos das velocidades relativas podem ocorrer ao contrário, mas o resultado é o mesmo, sempre haverá parte da malha se “expandindo ou contraindo” a favor e parte contra.

Há conservação de energia.

Parece estranho a variação de energia, mas ela pode ser explicada.A questão é que ela esta armazenada na malha do espaço-tempo ao redor do corpo.O corpo que sofre redução de massa recebe a energia do espaço deformado a sua volta, que contrai-se, diminuindo sua energia armazenada, o que resulta na onda que o acelera.Já o corpo que aumenta sua massa tem a malha do espaço-tempo a sua volta mais deformada, ele sofre aceleração por que esse fornecimento de energia para a malha se deformar gera uma onda gravitacional, devido a inércia da malha, que deve dissipar a energia.

Expansão acêntrica (sem centro):

Como o meu modelo admite uma expansão acêntrica?(Que é a observada)
Simples, vou demonstrar:

Sabemos que o efeito ocorrido nos centros das galáxias acelera as galáxias, sabemos também que as galáxias se organizam em aglomerados, esses aglomerados em superaglomerados e os superaglomerados nas chamadas muralhas.
As galáxias nesses aglomerados orbitam entorno do centro de massa do mesmo, e os centros de massa desses aglomerados orbitam os centros de massa dos superaglomerados do qual pertencem, que orbitam os centros de massa das muralhas, que orbitam o centro de massa do universo(Imagem 11).

Imagem
Imagem 11.

Na medida que o vetor velocidade da galáxia é sempre tangente a trajetória entorno do centro de massa do aglomerado, assim como o do aglomerado entorno do superaglomerado e assim por diante, quando se aumenta a velocidade, o corpo (ex.:galáxia) tende a escapar de sua orbita, se afastando assim do centro de massa do qual orbitava, mas levando em consideração que galáxias orbitam aglomerados, logo elas se afastariam do centro do aglomerado, mas além, como o efeito é relativo e vale para qualquer referencial(obedecendo a relatividade geral), essas mesmas galáxias orbitam ao mesmo tempo o superaglomerado, logo tendem a se afastar do centro de massa do mesmo, e ao mesmo tempo a muralha e o centro de massa do universo, logo se afastam de tudo ao mesmo tempo, por isso a expansão é acêntrica.



Eu preciso de ajuda na parte da matemática, principalmente por que meus cálculos consideram a deformação como algo instantâneo(como aplicar na equação o tempo de resposta da deformação:dx-d/c? ), enquanto que na verdade ela ocorre na velocidade da luz.Alguém poderia tirar uma prova se o quociente entre a energia antes e depois de todos os pontos de mesmo potencial tendendo a uma distância infinita é sempre igual se a variação de massa for igual e a velocidade a mesma?Alguém ajuda?

E ai gente o que vocês pensam?


Exponham suas idéias e conhecimentos.


Obs.:
Os pontos de mesmo potencial seriam os centros de massa de regiões de mesma massa do espaço tempo.


E outros tipos de campo?

Seria possivel esse efeito ocorrer em outros tipos de campo?

_____________________________________________________________

Possível ou impossível ?

Desculpem-me pelo meu português abrasileirado, talvez eu tenha colocado alguma expressão confusa, qualquer duvida é só perguntar.

Aqui está o meu post no fórum da uff:
http://forum.if.uff.br/viewtopic.php?t=1433

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Re: Ondas gravitacionais e a aceleração da expansão do universo

Mensagempor pedro_silveira em Sábado Mar 06, 2010 4:33 am

Ta meio grandinho o post, mas eu realmente preciso de uma ajudinha.
Help!
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Re: Ondas gravitacionais e a aceleração da expansão do universo

Mensagempor pedro_silveira em Quinta Mar 11, 2010 9:28 pm

Tem alguém ai?
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Re: Ondas gravitacionais e a aceleração da expansão do universo

Mensagempor jap em Quinta Mar 11, 2010 11:40 pm

Hum, vou ver se algum colegado DF que trabalhe neste assunto pode dar um comentário... :roll:

Curiosamente tivemos por cá um especialista de ondas gravitacionais no ano passado... 8)
José António Paixão
Departamento de Física da FCTUC
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Re: Ondas gravitacionais e a aceleração da expansão do universo

Mensagempor pedro_silveira em Terça Mar 16, 2010 8:40 pm

Já falou com alguém do DF?
E esse especialista falou com ele?
Aguardo sua ajuda.
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Re: Ondas gravitacionais e a aceleração da expansão do universo

Mensagempor pedro_silveira em Quarta Mar 17, 2010 10:31 pm

Este vídeo é interessante:

http://tv.ufrj.br/canalif/slide.php?lis ... o=ioav.ram

Ele mostra alguns fenômenos comportamentais do universo.
Ele fala sobre energia e matéria escura, e o melhor, é em PT-BR (Português Brasileiro)!
É do site da UFRJ(Universidade Federal do Rio de Janeiro), a faculdade que eu passei no vestibular!
Achei que eram muito úteis esses dados, justamente para confrontar eles com minha hipótese e estabelecer falhas.

Em um próximo post colocarei as possíveis falhas...

Vale também dar uma olhada na wikipedia:

http://pt.wikipedia.org/wiki/Expans%C3% ... spa%C3%A7o

Ela tem um "resuminho" legal

Até a próxima...
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Re: Ondas gravitacionais e a aceleração da expansão do universo

Mensagempor pedro_silveira em Domingo Mar 21, 2010 10:57 pm

Não esqueça de habilitar os slides!!!
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