Por que as estrelas e os planetas giram? Spin, um movimento onipresente no universo
Em nosso sistema solar, os planetas giram em torno do Sol e o resto das estrelas também giram, assim como os buracos negros e as galáxias. Tudo gira no universo? Porque?
Quando nos ensinaram sobre o sistema solar na escola, mostraram-nos como a Lua gira em torno da Terra, e por sua vez a Terra e o resto dos planetas giram em torno do Sol, e o sistema solar gira em nossa galáxia, e também que a Via Láctea gira.
E ao mesmo tempo, quando passamos da escala planetária para a subatômica, tudo também gira: na escola nos ensinaram o modelo planetário do átomo de Rutherford, e o modelo atômico de Bohr, onde os elétrons giram em torno do núcleo, embora isso, do ponto de vista da mecânica quântica não é válido.
O spin, então, pareceria ser o movimento governante do universo. À primeira vista, isso pode ser verdade, mas tem suas nuances e exclusões.
O modelo atômico e a escala subatômica
O modelo planetário do átomo é uma teoria que explica a estrutura do átomo comparando-a a um sistema solar de pequena escala, onde o núcleo do átomo é o sol e os elétrons são os planetas, que giram em torno do núcleo em movimentos concêntricos. órbitas. O modelo planetário foi proposto por Ernest Rutherford em 1911, após a descoberta do núcleo do átomo.
Em 1913, Niels Bohr aprimorou o modelo de Rutherford ao propor que os elétrons girassem em órbitas circulares concêntricas e a distâncias fixas do núcleo, em um modelo transacional por estar localizado entre a mecânica clássica e a quântica.
Em 1926, Erwin Schrödinger levou o modelo atômico de Bohr um passo adiante, estabelecendo um modelo que não define o caminho exato de um elétron, mas, em vez disso, prevê as probabilidades da localização do elétron. Esse modelo atômico é conhecido como modelo da mecânica quântica, e inicialmente não considerou uma propriedade das partículas chamada “spin” que, embora em inglês spin signifique girar ou girar, na realidade elas não giram, mas sim possuem um movimento semelhante. movimento.
Assim, embora em escala subatômica parecesse que o movimento giratório estava presente, não é assim.
Em escala planetária
É bem sabido que os planetas giram em torno de uma estrela, como acontece no nosso sistema solar, onde os planetas giram devido à força da gravidade do Sol e à inércia que foi gerada na formação do sistema solar.
Há cerca de 4,5 mil milhões de anos, o nosso sistema solar formou-se a partir de uma nuvem de gás e poeira interestelar que entrou em colapso. Essa nuvem contraiu-se, rodou e aumentou a sua temperatura e pressão. A gravidade da nuvem atraiu material para o seu centro, que se acumulou e formou um núcleo, onde átomos de hidrogênio se combinaram para formar hélio, liberando grande quantidade de energia e dando origem ao Sol.
O resto da matéria se acumulou em diferentes áreas e o disco de material começou a girar devido à inércia. A estrela, ao ser comprimida, também adquire esse sentido de rotação, assim como a matéria que, ao ser agrupada, formou os planetas e seus satélites.
A maioria dos planetas gira na mesma direção em torno do Sol, mas nem todos giram na mesma direção em torno de si mesmos. No caso de Vênus e Urano, eles giram no sentido horário, enquanto o resto dos planetas giram no sentido anti-horário.
A mesma coisa acontece no resto do universo, onde o spin é geralmente herdado da estrela-mãe. Mas existem certas estruturas, as maiores conhecidas pelo homem, chamadas filamentos galácticos, que não giram. O maior e mais massivo filamento galáctico conhecido no universo descoberto até agora, chamado Grande Muralha de Hércules-Corona Borealis, tem um tamanho impressionante de aproximadamente 10.000 milhões de anos-luz de comprimento e cerca de 7.200 milhões de anos-luz de largura, e representa cerca de 11% do diâmetro do universo observável. Ao contrário das galáxias, onde a matéria se aglomera num processo de rotação num plano, nos filamentos que formam a rede cósmica a matéria se aglomera ao longo de uma linha.
No caso de dois cometas, muitos possuem órbitas que não giram, mas possuem trajetórias abertas e, portanto, só se aproximarão do Sistema Solar uma vez durante toda a sua existência.
Pulsares e supernovas
Na maior escala imaginável, encontramos a radiação de fundo em micro-ondas, que também não gira porque se girasse significaria que o universo teria vorticidade, ou seja, se moveria como um ciclone e as observações nos dão grande confiança de que isso não acontece.
As supernovas são as maiores explosões do universo, fenômenos muito destrutivos e extremos que liberam uma imensa quantidade de energia, lançando material ao espaço a velocidades de 15 mil a 40 mil quilômetros por segundo. Elas ocorrem quando uma estrela massiva esgota seu combustível e seu núcleo se condensa e, ao fazer isso, sua velocidade de rotação aumenta, enquanto ela se torna uma estrela de nêutrons.
Um pulsar é uma estrela de nêutrons em rotação rápida que emite radiação eletromagnética na forma de pulsos. Entre eles estão aqueles conhecidos como pulsares de milissegundos, assim chamados porque seu período de rotação é de apenas alguns milissegundos, e são os objetos em rotação mais rápida do universo. O pulsar mais rápido observado até hoje, conhecido como PSR J1748-2446ad, completa cerca de 716 rotações por segundo. Alguns desses pulsares giram tão rápido que seu equador se move a 20% da velocidade da luz.
Resumindo, nem tudo gira no universo. E o que gira nem sempre o faz na mesma direção ou na mesma velocidade, mas se o faz é graças à gravidade, ao momento e à inércia.