quarta-feira, 24 de agosto de 2016

Encontrado planeta na zona de habitabilidade da estrela mais próxima

A campanha Pálido Ponto Vermelho revela um mundo com a massa da Terra em órbita da Proxima Centauri
Esta impressão artística mostra uma vista da superfície do planeta Proxima b, o qual orbita a estrela anã vermelha Proxima Centauri, a estrela mais próxima do Sistema Solar. A estrela dupla Alfa Centauri AB também pode ser vista na imagem. Proxima b é um pouco mais massivo que a Terra e orbita na zona de habitabilidade da Proxima Centauri, zona onde a temperatura permite a existência de água líquida à superfície do planeta.Créditos:ESO/M. Kornmesser

Com o auxílio dos telescópios do ESO e doutras infraestruturas, os astrónomos encontraram evidências claras de um planeta em órbita da estrela mais próxima da Terra, a Proxima Centauri. Este mundo, há muito procurado, designado por Proxima b, orbita a sua estrela progenitora, vermelha e fria, a cada 11 dias, possuindo uma temperatura que permite a existência de água líquida à sua superfície. Este mundo rochoso é um pouco mais massivo que a Terra e trata-se do exoplaneta mais próximo de nós — podendo também ser o mais próximo a albergar vida fora do Sistema Solar. Um artigo científico descrevendo esta descoberta marcante será publicado na revista Nature a 25 de agosto de 2016.

A estrela anã vermelha chamada Proxima Centauri situa-se a apenas cerca de 4 anos-luz de distância do Sistema Solar, sendo por isso a estrela mais próxima da Terra, com excepção do Sol. Esta estrela fria, localizada na constelação do Centauro, é demasiado ténue para poder ser vista a olho nu, situando-se perto do par de estrelas muito mais brilhante conhecido por Alfa Centauri AB.

Durante a primeira metade de 2016, a Proxima Centauri foi regularmente observada com o
espectrógrafo HARPS, montado no telescópio de 3,6 metros do ESO, instalado em La Silla, no Chile, e simultaneamente monitorizada por outros telescópios em todo o mundo. Tratou-se da campanha Pálido Ponto Vermelho, durante a qual uma equipa de astrónomos liderada por Guillem Anglada, do Queen Mary University of London, procurou uma oscilação minúscula da estrela, que seria causada pela atração gravitacional de um possível planeta que a orbitasse.

Uma vez que este é um tópico que gera muito interesse entre o público, de meados de janeiro a abril de 2016 o progresso da campanha foi partilhado publicamente no website do
Pálido Ponto Vermelho e nas redes sociais. Relatórios regulares foram acompanhados por diversos artigos de divulgação escritos por especialistas de todo o mundo.

Guillem Anglada-Escudé contextualiza esta busca única:
Os primeiros indícios da existência de um possível planeta em torno da Proxima Centauri foram observados em 2013, no entanto a detecção não foi convincente. Desde essa altura que temos trabalhado arduamente de modo a obter mais observações a partir do solo com a ajuda do ESO e doutras instituições. Estivemos a preparar a recente campanha Pálido Ponto Vermelho cerca de dois anos.

Os dados do Pálido Ponto Vermelho, quando combinados com observações anteriores obtidas nos observatórios do ESO e noutros lados, revelaram o sinal claro de um resultado verdadeiramente excitante. Há alturas em que a Proxima Centauri se aproxima da Terra com uma velocidade de cerca de 5 km/hora — a velocidade normal de andamento de um ser humano — e outras alturas em que se afasta à mesma velocidade. Este padrão regular de variação nas velocidades radiais repete-se com um período de 11,2 dias. Uma análise cuidada dos minúsculos
desvios de Doppler resultantes mostrou que estes desvios indicam a presença de um planeta com uma massa de pelo menos 1,3 vezes a massa da Terra, orbitando a cerca de 7 milhões de km da Proxima Centauri — apenas 5% da distância Terra-Sol.

Guillem Anglada-Escudé comenta a excitação dos últimos meses:
Verifiquei a consistência do sinal todos os dias durante as 60 noites da campanha Pálido Ponto Vermelho. Os primeiros 10 eram muito promissores, os primeiros 20 eram consistentes com as expectativas e a partir de 30 dias o resultado era praticamente definitivo, por isso começámos a escrever um artigo!
As anãs vermelhas como a Proxima Centauri são estrelas ativas, podendo por isso apresentar variações que reproduzem a presença de um planeta. Para excluir esta possibilidade, a equipa monitorizou também de forma cuidada a variação do brilho da estrela durante a campanha, com o auxílio do telescópio ASH2, instalado no
Observatório de Explorações Celestes de San Pedro de Atacama, no Chile, e da rede de telescópios do Observatório Las Cumbres. Os dados de velocidade radial obtidos na altura em que a estrela sofria erupções foram excluídos da análise final.

Embora o planeta Proxima b orbite muito mais próximo da sua estrela do que Mercúrio o faz do Sol no nosso Sistema Solar, a estrela propriamente dita é muito mais ténue que o Sol, o que faz com que Proxima b se situe bem dentro da
zona de habitabilidade da estrela, tendo uma temperatura de superfície estimada que permite a presença de água líquida. Apesar da órbita temperada de Proxima b, as condições à superfície podem ser fortemente afectadas pelas erupções de raios ultravioleta e de raios X da estrela — que são muito mais intensas que as sentidas na Terra vindas do Sol.

Dois artigos separados debatem a habitabilidade de Proxima b e o seu clima possível. Pensa-se que água líquida possa existir à superfície do planeta apenas nas regiões mais ensolaradas, tanto numa zona situada do hemisfério do planeta que se encontra virado para a estrela (rotação síncrona) ou num cinturão tropical (rotação de ressonância 3:2). A rotação de Proxima b, a forte radiação emitida pela sua estrela e a história de formação do planeta fazem com que o clima seja muito diferente do da Terra, sendo improvável que Proxima b tenha estações.

Esta descoberta marca o início de observações extensas subsequentes, tanto obtidas com os instrumentos atuais,  como com a nova geração de telescópios gigantes tais como o European Extremely Large Telescope (E-ELT). Proxima b será o alvo principal para se procurar evidências de vida noutros locais do Universo. Aliás, o sistema de Alfa Centauri é também o alvo da primeira tentativa da humanidade de viajar para outro sistema estelar, o projeto StarShot.

Guillem Anglada-Escudé conclui: “Descobriram-se já muitos exoplanetas e irão descobrir-se muitos mais, no entanto a procura do mais próximo potencial planeta análogo à Terra e a sua subsequente descoberta constituíram na realidade uma experiência para toda a vida para toda a equipa. A história e esforços de muitas pessoas convergiram nesta descoberta. Este resultado é por isso também um tributo a todos eles. A procura de vida em Proxima b é o passo seguinte...
Fonte: ESO

terça-feira, 23 de agosto de 2016

Interestelar estava certo: cair em um buraco negro não é o fim, diz Hawking

Interstellar estava certo. Se você cair em um buraco negro, isso não será o seu fim, afirmou o professor Stephen Hawking. Embora os físicos tenham assumido que toda a matéria deve ser destruída pelas enormes forças gravitacionais de um buraco negro, Hawking disse em um pronunciamento na Suécia que há uma possibilidade de escapar e até viajar para outra dimensão. A teoria resolve o "paradoxo da informação" que tem intrigado cientistas há décadas. Embora a mecânica quântica diz que nada pode ser destruído, a relatividade geral diz que deve ser.

No entanto, sob a nova teoria de Hawking, tudo o que é sugado para um buraco negro é efetivamente preso no horizonte de eventos - a esfera em torno do buraco de onde se pensava que nada pudesse escapar. E ele afirma que qualquer coisa que cair em um BN poderia reemergir em nosso universo, ou um paralelo, por meio de radiação Hawking - prótons que conseguem escapar do buraco negro por causa de flutuações quânticas.

"Se você sente que você está em um buraco negro, não desista, há uma maneira de sair", disse Hawking em uma audiência realizada no Royal Institute of Technology KTH em Estocolmo. No filme Interstellar, Cooper, interpretado por Matthew McConaughey, mergulha no buraco negro Gargantua. Como o nave de Cooper se quebra na força, ele evacua e acaba em um Tesseract - um cubo de quatro dimensões. Ele finalmente consegue sair do buraco negro.

O buraco blac Gargantua do filme InterstellarO buraco negro Gargantua do filme Interstellar

Os buracos negros são estrelas que entraram em colapso sob sua própria gravidade, produzindo forças extremas que nem a luz pode escapar. Mas Hawking afirma que a informação nunca desaparece dentro do buraco negro a princípio, em vez disso, ela é 'traduzida' em uma espécie de holograma que fica no horizonte de eventos. Proponho que a informação não é armazenada no interior do buraco negro como se poderia esperar, mas na sua fronteira, o horizonte de eventos", disse Hawking. A idéia é que as super traduções são um holograma das partículas", disse ele. "Assim, eles contêm todas as informações que de outra forma seriam perdidas. Hawking também acredita que a radiação que deixa o buraco negro pode pegar algumas das informações armazenadas no horizonte de eventos e levá-la de volta para fora. No entanto, é pouco provável que seja no mesmo estado em que entrou.

"A informação sobre as partículas é devolvida, mas de uma forma caótica e inútil", disse ele. "Este é o paradoxo informações. Para todos os efeitos práticos, a informação é perdida.

A mensagem desta palestra é que os buracos negros não são tão negros assim. Eles não são as prisões eternas na qual se pensava que fossem. As coisas tanto podem chegar do outro lado como, possivelmente, sair em outro universo. Agora, espera-se que Hawking e seus colegas publiquem um artigo sobre o trabalho no próximo mês.
Fonte: Mistérios do Universo





Astrônomos flagram antes e depois de explosão de estrela

Nova: O antes e o depois da explosão de uma estrela
 O antes e o depois da explosão foi estelar foram flagrados porque os astrônomos estavam fazendo um estudo de longo prazo sobre a matéria escura. [Imagem: J. Skowron/Warsaw University Observatory]

NOVA
Imagens raras capturadas por astrônomos revelam em detalhes os momentos antes, durante e depois da explosão nuclear de uma estrela. Esse tipo de explosão nuclear é conhecida como "nova clássica" e acontece quando uma anã branca (estrela menor e menos brilhante que as comuns) suga o gás de um objeto celeste próximo - esse processo leva de 10 mil a 1 milhão de anos. O fenômeno desse tipo mais conhecido é a "supernova", que, como seu nome indica, é uma explosão maior, gerada por uma estrela de maior massa.

Agora, uma equipe polonesa capturou uma nova a partir de um telescópio no Chile enquanto faziam uma pesquisa de longo prazo que inicialmente visava detectar matéria escura no Universo. O fluxo de imagens consistentes registrado nesse projeto, batizado de Experimento de Lentes Ópticas  Gravitacionais, permitiu que os pesquisadores vissem como o sistema de estrelas parecia antes da explosão, ocorrida em 2009. Mesmo a uma distância de 20 mil anos-luz, com um ponto de luz fraco e pouco visível entre as estrelas mais brilhantes, as imagens ampliadas proporcionaram uma rara oportunidade para estudar o antes e depois de uma clássica explosão "nova".

"Graças às nossas observações de longo prazo, observou-se a nova alguns anos antes e alguns anos depois da explosão. Isso é muito incomum, porque geralmente essas explosões só costumam atrair a atenção quando são muito brilhantes e estão em erupção", explicou Przemek Mróz, o primeiro autor do estudo, do Observatório Astronômico da Universidade de Varsóvia.

HIPERNAÇÃO ESTELAR
Nova: O antes e o depois da explosão de uma estrela
Considerados eventos violentos, essas explosões ainda são pouco compreendidas. Elas acontecem quando uma anã branca, algo como um remanescente morto de uma estrela média como o nosso Sol, está travada em uma órbita estreita com uma estrela ativa regular - a órbita é tão estreita a ponto de serem necessárias apenas cinco horas para uma anã branca roubar o gás de sua companheira. Essa matéria extra acumula-se na superfície da anã branca até que se inicie uma reação nuclear explosiva. Normalmente, essa explosão arranca apenas o material extra, deixando para trás a anã branca. Mróz e seus colegas argumentam que seus resultados evidenciam um modelo de "hibernação" para uma explosão clássica "nova". Isso significa que, durante os intervalos entre as explosões, o sistema fica completamente escuro e a anã branca para completamente de "roubar" gás. Esse modelo prevê uma transferência lenta e pulverizada da matéria entre as estrelas antes da explosão, e uma transferência relativamente rápida e brilhante depois - que é precisamente o que os pesquisadores poloneses acreditam ter capturado em imagens.


ESPERAR PARA VER MELHOR
Outros astrônomos estão menos convencidos das evidências que os pesquisadores alegam ter registrado, apesar de ressaltarem a importância dos dados. "A coisa ainda está quente, não é algo consolidado. Ainda não sabemos o que o brilho de longo prazo vai ser após a explosão. Ainda estamos vendo o fim da explosão", comentou Christian Knigge, da Universidade de Southampton. Knigge diz ainda que é possível medir o brilho e as condições antes da explosão e usar esses dados para elaborar um modelo de erupção: "Temos uma boa medida de quanto tempo demora a diminuir o brilho e vamos continuar acompanhando. O professor, contudo, não acredita que esses dados vão transformar a teoria da explosão clássica nova: "Na minha opinião, é muito cedo para afirmar que este é um caso claro de um sistema de hibernação que agora entrou em erupção."
Fonte: Inovação Tecnológica

Exoplaneta parecido com Vénus poderá ter atmosfera de oxigénio

Impressão de artista de GJ 1132b, um exoplaneta rochoso muito parecido com a Terra no que toca ao tamanho e massa, que orbita uma anã vermelha. Crédito: Dana Berry


O distante planeta GJ 1132b intrigou os astrónomos quando foi descoberto no ano passado. Localizado a apenas 39 anos-luz da Terra, poderá ter uma atmosfera apesar de ser cozido a uma temperatura de aproximadamente 230º C. Mas será que a atmosfera é espessa ou fina? Uma nova investigação sugere que o segundo cenário é muito mais provável. A astrónoma Laura Schaefer, do Centro Harvard-Smithsonian para Astrofísica, e colegas examinaram a questão do que aconteceria a GJ 1132b ao longo do tempo caso começasse com uma atmosfera abafada e rica e em água.

Orbitando tão perto da sua estrela, a uma distância de apenas 2,3 milhões de quilómetros, o planeta é inundado com radiação UV. A luz ultravioleta quebra as moléculas de água em hidrogénio e oxigénio, as quais, em seguida, são perdidas para o espaço. No entanto, dado que o hidrogénio é mais leve, escapa mais facilmente, enquanto o oxigénio persiste atrás. "Em planetas mais frios, o oxigénio pode ser um sinal de vida extraterrestre e habitabilidade. Mas num planeta quente como GJ 1132b, é um sinal exatamente do oposto - um planeta que está a ser cozido e esterilizado," comenta Schaefer.

Dado que o vapor de água é um gás de efeito estufa, o planeta teria um forte efeito estufa, ampliando o já intenso calor da estrela. Como resultado, a sua superfície pode ficar derretida durante milhões de anos. Um "oceano de magma" iria interagir com a atmosfera, absorvendo algum desse oxigénio, mas quanto? De acordo com o modelo criado por Schaefer e colegas, apenas cerca de um-décimo. A maioria dos restantes 90% flui para o espaço. No entanto, algum pode persistir. "Esta poderá ser a primeira vez que detetamos oxigénio num planeta rochoso para lá do Sistema Solar," afirma Robin Wordsworth (Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas John A. Paulson de Harvard).

Se algum desse oxigénio ainda se apega a GJ 1132b, a próxima geração de telescópios como o GMT (Giant Magellan Telescope) ou o Telescópio Espacial James Webb poderá ser capaz de o detetar e analisar. O modelo de oceano-atmosfera de magma pode ajudar os cientistas a resolver o puzzle de como Vénus evoluiu ao longo do tempo. Vénus provavelmente começou com quantidades de água semelhantes às da Terra, que teriam sido quebradas pela luz solar. No entanto, mostra poucos sinais de oxigénio persistente. O problema da falta de oxigénio continua a confundir os astrónomos.

Schaefer prevê que o seu modelo também possa fornecer informações sobre outros exoplanetas parecidos. Por exemplo, o sistema TRAPPIST-1 contém três planetas que podem estar na zona habitável. Uma vez que são mais frios do que GJ 1132b, têm mais hipóteses de reter uma atmosfera. Este trabalho foi aceite para publicação na revista The Astrophysical Journal e está disponível online.
Fonte: Astronomia Online
 

Um laboratório estelar no Sagitário


O pequeno punhado de estrelas azuis brilhantes situado em cima à esquerda nesta imagem enorme do ESO, com 615 milhões de pixels, é o laboratório cósmico perfeito para estudar a vida e a morte das estrelas. Conhecido por Messier 18, este enxame estelar contém estrelas que se formaram ao mesmo tempo a partir da mesma nuvem massiva de gás e poeira. Esta imagem, que também mostra nuvens vermelhas de hidrogénio brilhante e filamentos escuros de poeira, foi capturada pelo VLT Survey Telescope (VST, o Telescópio de Rastreio do VLT), situado no Observatório do Paranal do ESO, no Chile.

O Messier 18 foi descoberto e catalogado em 1764 por Charles Messier — que dá o seu nome aos Objetos Messier — durante uma busca de objetos do tipo de cometas.  Situa-se no seio da Via Láctea, a cerca de 4600 anos-luz de distância na constelação do Sagitário, e é constituído por muitas estrelas "irmãs" ligeiramente ligadas gravitacionalmente no que se chama um enxame aberto. Existem mais de 1000 enxames estelares abertos na Via Láctea, cobrindo uma enorme variedade de propriedades, tais como tamanho e idade, e que fornecem aos astrónomos pistas de como as estrelas se formam, evoluem e morrem.

A principal vantagem de estudar estes enxames é que, para cada um deles, todas as estrelas nascem ao mesmo tempo a partir do mesmo material. No Messier 18 as cores azuis e brancas da população estelar indicam que as estrelas do enxame são muito jovens, provavelmente com apenas cerca de 30 milhões de anos. O facto de serem “irmãs” significa que quaisquer diferenças entre as estrelas será apenas devida à sua massa e não à sua distância à Terra ou à composição do material que lhes deu origem. Este facto faz com que os enxames sejam muito úteis para afinar teorias de formação e evolução estelar.

Os astrónomos sabem que a maioria das estrelas se formam em grupo, forjadas a partir da mesma nuvem de gás que colapsa sobre si mesma devido à força da gravidade. A nuvem de gás e poeira que resta após a formação estelar — a nuvem molecular — e que envolve as estrelas recém formadas, é muitas vezes “soprada” para longe pelos fortes ventos estelares, enfraquecendo assim as correntes gravitacionais que unem as estrelas. Com o tempo, as estrelas irmãs pouco ligadas, como as da imagem, seguem caminhos separados à medida que interacções com outras estrelas vizinhas e nuvens massivas de gás as empurram ou puxam, separando-as. A nossa estrela, o Sol, fez outrora muito provavelmente parte de um enxame parecido ao Messier 18, até que as suas companheiras se foram gradualmente distribuindo pela Via Láctea.

As faixas escuras que serpenteiam ao longo da imagem são filamentos de poeira cósmica que bloqueiam a radiação emitida por estrelas distantes.  As ténues nuvens avermelhadas contrastantes que permeiam a imagem por entre as estrelas são compostas por hidrogénio gasoso ionizado. O gás brilha porque estrelas jovens extremamente quentes como estas emitem radiação ultravioleta intensa, a qual arranca os electrões ao gás circundante, fazendo com que este emita o ténue brilho que observamos na imagem. Sujeito a condições adequadas, este material poderá um dia colapsar sobre si mesmo, dando à Via Láctea mais uma “ninhada” de estrelas — num processo de formação estelar que pode continuar indefinidamente.

Esta enorme imagem de 30 577 por 20 108 pixels foi capturada pela câmara
OmegaCAM, montada no Telescópio de Rastreio do VLT (VST), no Observatório do Paranal, no Chile.
Fonte: ESO

segunda-feira, 22 de agosto de 2016

Estrela sai da hibernação de forma explosiva

Impressão de artista da explosão de uma nova clássica. Crédito: Krzysztof Ulaczyk/Observatório Astronómico da Universidde de Varsóvia


Astrónomos do Observatório Astronómico da Universidade de Varsóvia, baseados no levantamento a longo termo e em grande escala do OGLE (Optical Gravitational Lensing Experiment) anunciaram a descoberta de uma extraordinária explosão estelar. Observações a longo prazo da nova clássica V1213 Centauri, entre os anos 2003 e 2016, forneceram novas informações sobre a evolução e mecanismos destas espetaculares explosões cósmicas. O artigo que descreve a descoberta foi publicado na revista científica "Nature".

"As erupções de novas clássicas estão entre as maiores explosões estelares observadas no Universo. Em poucas horas, as novas aumentam de brilho por um factor de vários milhares, tornando-se nos objetos mais brilhantes na Via Láctea," explica Przemek Mróz, o autor principal e estudante de pós-doutoramento no Observatório Astronómico da Universidade de Varsóvia. As novas clássicas são sistemas binários íntimos que consistem de uma anã branca que rouba matéria de uma companheira estelar de baixa massa.

A matéria rica em hidrogénio acumula-se à superfície da anã branca e assim que a sua massa atinge um valor crítico, é despoletada uma reação termonuclear, provocando uma grande explosão - a erupção de uma nova clássica. Os astrónomos pensam que em cada sistema deste género, as erupções repetem-se em escalas de tempo de milhares a milhões de anos, o que torna impossível traçar o comportamento do sistema durante esse tempo. Uma das hipóteses, conhecida como cenário de hibernação, prevê que várias décadas após a erupção o sistema caia num estado de baixa atividade (conhecido como "hibernação"), quando a transferência de massa virtualmente para. A hipótese de hibernação ganhou algum apoio graças à descoberta de antigas conchas de novas em redor de dois sistemas com uma transferência de baixa massa.

No entanto, ainda não foram encontradas evidências diretas de alterações consideráveis na transferência de massa antes, durante e após as novas. Os autores do artigo da "Nature" apresentam observações da nova clássica V1213 Centauri (Nova Centauri 2009), que explodiu no dia 8 de maio de 2009. A estrela está localizada na direção da constelação de Centauro a uma distância de 23 mil anos-luz da Terra. Os astrónomos analisaram as observações recolhidas com um telescópio de 1,3 metros localizado no Observatório Las Campanas, no Chile. "As nossas observações estão de acordo com as previsões do cenário de hibernação. Este é o primeiro caso em que a evolução de uma nova clássica pode ser investigada com tanta precisão," comenta Przemek Mróz.

Antes da erupção de 2009, o sistema mostrava novas anãs (aumentos pequenos e periódicos de brilho), sugerindo uma instável transferência de pouca massa entre as duas estrelas. Atualmente, o sistema está significativamente mais brilhante do que antes da explosão, sugerindo que a transferência de massa aumentou como resultado da nova. Isto está de acordo com as previsões fundamentais da hipótese de hibernação. Durante as próximas décadas a taxa de transferência de massa deverá diminuir gradualmente e a estrela também diminuir, gradualmente, de brilho. A estrela voltará a transformar-se numa nova anã e possivelmente cair em hibernação durante milhares de anos, até que desperte novamente e expluda como uma nova clássica.

V1213 Centauri, com o seu bem conhecido comportamento pré e pós-erupção, poderá torna-se uma "Pedra de Rosetta" para os estudos da evolução das novas. As continuadas e detalhadas observações de acompanhamento, durante as próximas décadas, irão permitir novos testes da evolução a longo prazo da nova. A nossa descoberta é outro caso de quando as observações a longo termo do OGLE são cruciais para os estudos deste fenómeno único e extremamente raro," afirma o professor Andrzej Udalski, diretor do Observatório da Universidade de Varsóvia e membro da equipa OGLE.

 "Há alguns anos, observámos um processo de fusão entre duas estrelas, o que levou a uma outra explosão estelar, conhecida como nova vermelha," realça Udalski. Um dos primeiros objetivos do levantamento OGLE foi o de descobrir matéria escura usando a técnica de microlente gravitacional. Atualmente, os seus estudos cobrem uma grande variedade de tópicos - procura por exoplanetas, estudos da estrutura e evolução da Via Láctea e de galáxias vizinhas, estrelas variáveis, quasares e transientes.
Fonte: Astronomia Online

quarta-feira, 17 de agosto de 2016

Físicos confirmam descoberta de possível 5ª força da natureza

Galáxias como esta espiral, conhecida como NGC 6814, são mantidas juntas por uma misteriosa matéria escura

Galáxias como esta espiral, conhecida como NGC 6814, são mantidas juntas por uma misteriosa matéria escura


Existem quatro forças fundamentais da natureza: gravidade, eletromagnetismo e as forças nucleares forte e fraca. Agora, descobertas recentes feitas por físicos teóricos da Universidade da Califórnia, em Irvine, nos EUA, indicam a possível descoberta de uma partícula subatômica previamente desconhecida, que pode ser a evidência de uma quinta força da natureza. Seu estudo foi publicado em um artigo da revista Physical Review Letters.  Se for verdade, é revolucionário”, disse Jonathan Feng, professor de física e astronomia, ao portal Phys.org. “A descoberta de uma possível quinta força iria mudar completamente a nossa compreensão do universo, com consequências para a unificação das forças e matéria escura”.

Anomalia
Os pesquisadores tiraram suas conclusões a partir de um estudo feito por físicos nucleares experimentais da Academia de Ciências da Hungria, em 2015, que originalmente estavam à procura de “fótons escuros”, partículas que significariam a matéria escura invisível que provavelmente compõe cerca de 85% da massa do universo. O trabalho dos húngaros descobriu uma anomalia, um decaimento radioativo, que apontava para a existência de uma partícula de luz 30 vezes mais pesada do que um elétron. No entanto, eles não foram capazes de afirmar que essa era uma nova força. Não estava claro se a anomalia era uma partícula de matéria ou uma partícula que transmite força. Recentemente, o grupo da Universidade da Califórnia estudou os dados dos pesquisadores húngaros, bem como todas as outras experiências anteriores nesta área, e mostrou que a evidência desfavorece fortemente a ideia de que seja uma partícula de matéria ou fótons escuros. Assim, eles propuseram uma nova teoria que sintetiza todos os dados existentes e determina que a anomalia pode indicar uma quinta força fundamental.

Bóson protofóbico x
O novo estudo demonstra que, em vez de ser um fóton escuro, a partícula pode ser um “bóson protofóbico x. Enquanto a força elétrica normal age sobre elétrons e prótons, esse bóson interage apenas com elétrons e nêutrons, e em uma gama extremamente limitada. Existe a possibilidade dessa potencial quinta força ser ligada às forças eletromagnética e nuclear forte e fraca, como “manifestações de uma força maior e mais fundamental”, de acordo com Feng. No entanto, ele observa que novas experiências são cruciais para confirmar os resultados. “A partícula não é muito pesada, e os laboratórios têm as energias necessárias para produzi-la desde os anos 50 e 60. A razão pela qual tem sido difícil de encontrá-la é que suas interações são muito débeis. Dito isto, porque a nova partícula é tão leve, existem muitos grupos experimentais que trabalham em pequenos laboratórios ao redor do mundo que podem seguir as indicações, agora que sabem onde procurar”.

Matéria e força escuras
Como muitos avanços científicos, este abre inteiramente novos campos de investigação para os físicos. Citando o modelo padrão de partículas, Feng especula que pode haver um setor escuro separado, com sua própria matéria e forças.  É possível que estes dois setores conversem um com o outro e interajam um com o outro. Este setor escuro pode se manifestar como esta força protofóbica que estamos vendo como resultado da experiência húngara. Num sentido mais amplo, se encaixa com a nossa pesquisa original para compreender a natureza da matéria escura”, sugere Feng.
Fonte: HYPESCIENCE.COM
 [Phys, Space]



As estrelas mais velhas do universo encontradas no centro da Via Láctea



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As estrelas mais velhas conhecidas, datam de antes da formação da Via Láctea, quando o universo tinha somente 300 milhões de anos de vida. As estrelas, encontradas perto do centro da Via Láctea, são surpreendentemente puras mas contém material de uma estrela ainda mais antiga, estrela essa que morreu através de uma enorme explosão chamada de hipernova. A descoberta e a análise de nove estrelas puras desafiam as teorias atuais sobre o ambiente do universo primordial onde essas estrelas se formaram. Essas estrelas primordiais estão entre as estrelas mais antigas do universo, e certamente são as estrelas mais velhas que nós já observamos”, disse Louise Howes do The Australian National University (ANU), parte da equipe que fez a descoberta. “Essas estrelas se formaram antes da Via Láctea, e a galáxia então se formou ao redor delas”.
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“As estrelas possuem um nível extremamente baixo de carbono, ferro e outros elementos pesados, o que sugere que as primeiras estrelas não explodiram como supernovas normais”, disse Howes. “Talvez elas terminaram suas vidas como hipernovas, explosões ainda pouco entendidas de estrelas com rotação muito rápida produzindo 10 vezes mais energia do que as supernovas normais. O professor Martin Asplund também do ANU e líder do grupo de pesquisa disse que essas raras estrelas entre as bilhões de estrelas no centro da Via Láctea, foi o mesmo que encontrar uma agulha num palheiro.
Fonte: SPACE TODAY


Nebulosa M1-67 feita pelo Telescópio Espacial Hubble


Essa dramática explosão de cores, mostra um objeto cósmico com uma história igualmente dramática. Envelopada dentro de nuvens de gás e poeira que formam uma nebulosa conhecida como M1-67, está a brilhante estrela denominada de Hen 2-247, outrora conhecida como WR 124. Essa estrela é tão intensa como a cena ao seu redor. Ela é uma estrela do tipo Wolf-Rayet, um tipo raro de estrela conhecida por ter uma alta temperatura na superfície, cerca de 25000 graus Celsius (só por comparação a temperatura na superfície do Sol é de 5500 graus Celsius), e uma enorme massa que varia de 5 a 20 vezes a massa do Sol. Essas estrelas estão constantemente perdendo grande quantidade de massa através de ventos que continuamente sopram de sua superfície para o espaço. A Hen 2-247 é responsável por criar toda a cena mostrada aqui e que foi registrada pelo Telescópio Espacial Hubble.

 A estrela, acredita-se ser uma estrela massiva nos últimos estágios de sua evolução, e que expeliu o material que forma a M1-67 a cerca de 10 milhões de anos atrás, talvez através de múltiplas ejeções para formar o anel de expansão. Desde então, a estrela tem continuamente inundado a nebulosa com massivas concentrações de gás e com uma intensa radiação ionizante, através de violentos ventos estelares, dando forma e esculpindo a sua evolução. A M1-67, tem a forma aproximada de um anel, mas perde uma estrutura clara, ela é essencialmente uma coleção de grandes e massivos nós de gás super aquecidos aglomerados ao redor de uma estrela central. A Hen 2-247 e a M1-67, localizam-se a cerca de 15000 anos-luz de distância da Terra, na direção da constelação de Sagitta. Essa imagem foi adquirida com a Wide Field Camera 2 do Hubble, usando dados da luz visível, e foi lançada originalmente no ano de 2015.
Fonte: ESA

Fronteira turbulenta




Fronteira turbulenta
Estas imagens mostram o limite da vasta nuvem molecular que se situa por trás da Nebulosa de Orion, a 1400 anos-luz de distância da Terra. A imagem da esquerda mostra uma vista de grande angular da região, obtida pelo instrumento HAWK-I, instalado no Very Large Telescope do ESO. Nesta imagem encontra-se destacada com um rectângulo branco uma pequena região, região esta que mostramos precisamente na imagem da direita com grande detalhe e que observada pelo Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). Além de nos fornecerem imagens bonitas, as nuvens moleculares são de grande interesse para os astrônomos. Tratam-se de maternidades estelares e nas suas periferias os átomos reagem e formam moléculas por processos astroquímicos fundamentais.

Com as observações do ALMA, os astrônomos conseguiram resolver a transição de gás atômico a gás molecular nas fronteiras da nuvem molecular de Orion. Esta é a região de formação estelar massiva mais próxima da Terra, o que a torna no alvo ideal para melhor compreendermos estes processos astroquímicos, oferecendo também a possibilidade de estudar em detalhe as interações de estrelas recém formadas com o meio que as envolve. Ambas as observações mostram que esta transição astroquímica de gás atómico a molecular ocorre num meio altamente dinâmico. A imagem ALMA da nebulosa faz lembrar as nuvens escuras de uma tempestade a formar-se na atmosfera terrestre.

Missão do FERMI expande a procura por matéria escura

Topo: os raios-gama (linhas magenta) oriundos de uma fonte brilhante como NGC 1275 no Enxame Galáctico de Perseu deverão formar um tipo particular de espectro (direita). Em baixo: os raios-gama convertidos em hipóteticas partículas tipo-axião (pontos verdes) e vice-versa quando encontram campos magnéticos (curvas cinzentas). O resultante espectro de raios-gama (curva à direita) deveria mostrar falhas e "escadas" não vistas nos dados do Fermi, o que significa que uma gama destas partículas não poderá constituir parte da matéria escura. Crédito: Laboratório do Acelerador Nacional SLAC/Chris Smith

A matéria escura, a misteriosa substância que constitui a maior parte do material do Universo, permanece tão evasiva como sempre. Embora experiências terrestres e espaciais tenham ainda de encontrar traços da matéria escura, os resultados estão a ajudar os cientistas a descartar algumas das muitas possibilidades teóricas. Três estudos publicados no início deste ano, usando seis ou mais anos de dados do Telescópio Espacial de Raios-gama Fermi da NASA, ampliaram a missão de caçar matéria escura usando algumas abordagens novas. Nós olhámos para os suspeitos do costume, nos locais habituais, e não encontrámos sinais sólidos, de modo que começámos a procurar algumas novas maneiras criativas," afirma Julie McEnery, cientista do projeto Fermi no Centro de Voo Espacial Goddard da NASA em Greenbelt, no estado americano do Arizona.

"Com estes resultados, o Fermi excluiu mais candidatos, mostrou que a matéria escura pode contribuir para apenas uma pequena parte do fundo de raios-gama para lá da nossa Galáxia, a Via Láctea, e produziu limites fortes para as partículas de matéria escura na segunda maior galáxia que a orbita. A matéria escura não emite nem absorve luz, interage principalmente com o resto do Universo através da gravidade e, ainda assim, corresponde a cerca de 80% da matéria no Universo. Os astrónomos vêm os seus efeitos em todo o cosmos - e na rotação das galáxias, na distorção da luz que passa através de enxames galácticos e em simulações do Universo jovem, que até exige a presença da matéria escura para a formação de galáxias.

Os principais candidatos para a matéria escura são classes diferentes de partículas hipotéticas. Os cientistas pensam que os raios-gama, a forma mais energética de luz, pode ajudar a revelar a presença de alguns tipos de partículas propostas da matéria escura. Anteriormente, o Fermi procurou sinais de raios-gama associados com a matéria escura no centro da nossa Galáxia e em pequenas galáxias anãs que a orbitam. Embora sem a descoberta de sinais convincentes, estes resultados eliminaram candidatos dentro de uma gama de massas e taxas de interação, limitando ainda mais as possíveis características das partículas de matéria escura.
A Pequena Nuvem de Magalhães, no centro, é a segunda maior galáxia satélite da Via Láctea. Esta imagem sobrepõe uma fotografia da galáxia com uma metade de um modelo da sua matéria escura (direita do centro). As cores mais claras indicam uma maior densidade e mostra uma forte concentração no centro da galáxia. 95% da matéria escura está contida dentro de um círculo que traça o limite exterior do modelo aqui visto. Em seis anos de dados, o Fermi não descobriu nenhuma indicação de raios-gama oriundos da matéria escura da Pequena Nuvem de Magalhães. Crédito: matéria escura - R. Caputo et al., 2016; fundo - Axel Mellinger, Universidade do Michigan Central

Entre os novos estudos, o cenário mais exótico investigado foi a possibilidade de a matéria escura consistir de partículas hipotéticas chamadas axiões ou outras partículas com propriedades semelhantes. Um aspeto interessante das partículas tipo-axião é a capacidade de conversão em raios-gama e vice-versa quando interagem com campos magnéticos fortes. Estas conversões deixariam para trás traços característicos, como falhas e "escadas" no espetro de uma fonte de raios-gama brilhante. Manuel Meyer da Universidade de Estocolmo liderou um estudo para procurar estes efeitos nos raios-gama de NGC 1275, a galáxia central do Enxame Galáctico de Perseu, localizado a aproximadamente 240 milhões de anos-luz de distância. Pensa-se que as emissões altamente energéticas de NGC 1275 estejam associadas com um buraco negro supermassivo no seu centro. Tal como em todos os aglomerados de galáxias, o Enxame de Perseu tem gás quente envolvido com campos magnéticos, que permitem a transição entre raios-gama e partículas tipo-axião. Isto significa que alguns dos raios-gama provenientes de NGC 1275 podem converter-se em axiões - e potencialmente de volta - enquanto viajam até nós.

A equipa de Meyer recolheu observações com o instrumento LAT (Large Area Telescope) do Fermi e procurou distorções previstas no sinal de raios-gama. Os achados, publicados no dia 20 de abril na revista Physical Review Letters, exclui uma pequena gama de partículas tipo-axião que poderiam ter constituído cerca de 4% da matéria escura. Apesar de não sabermos ainda o que é a matéria escura, os nossos resultados mostram que podemos examinar modelos tipo-axião e fornecer as restrições mais fortes, até à data, para certas massas," comenta Meyer. "Notavelmente, atingimos uma sensibilidade que pensávamos só ser possível numa experiência laboratorial dedicada, o que é uma prova da incrível capacidade do Fermi.

Outra classe ampla de candidatos da matéria escura são os chamados WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles). Em algumas versões, os WIMPs que colidem ou se aniquilam mutuamente ou produzem uma partícula intermédia e de rápida decomposição. Ambos os cenários resultam em raios-gama que podem ser detetados pelo LAT. Regina Caputo da Universidade da Califórnia, em Santa Cruz, procurou estes sinais na Pequena Nuvem de Magalhães, localizada a cerca de 200.000 anos-luz de distância, a segunda maior galáxia que orbita a Via Láctea. Parte do encanto da Pequena Nuvem de Magalhães no que toca a uma investigação de matéria escura é que está relativamente perto de nós e a sua emissão de raios-gama, que vem de fontes convencionais como formação estelar e pulsares, é bem compreendida.

Esta animação alterna entre duas imagens do céu em raios-gama, visto pelo instrumento LAT (Large Area Telescope) do Fermi, uma usando os primeiros três meses de dados do LAT, a outra que mostra uma exposição acumulada de sete anos. A cor azul, que representa a menor quantidade de raios-gama, inclui o Fundo Extragaláctico de Raios-gama (FER). Os blazares constituem a maior parte das fontes brilhantes aqui vistas (de vermelho a branco). Com uma exposição maior, o Fermi revela mais. Um novo estudo mostra que os blazares são praticamente os únicos responsáveis pelo brilho de fundo. Crédito: NASA/DOE/Colaboração LAT do Fermi

Mais importante ainda, os astrónomos têm medições de alta precisão da curva de rotação da Pequena Nuvem de Magalhães, que mostra como a sua velocidade de rotação muda com a distância ao centro e indica a quantidade de matéria escura presente. Num artigo publicado no dia 22 de março na revista Physical Review D, Caputo e colegas modelaram o teor de matéria escura da Pequena Nuvem de Magalhães, mostrando que possuía o suficiente para produzir sinais detetáveis de dois tipos de WIMPs. "O LAT definitivamente vê raios-gama da Pequena Nuvem de Magalhães, mas podemos explicá-los todos através de fontes convencionais," realça Caputo. "Nenhum sinal da aniquilação de matéria escura foi considerado estatisticamente significativo."

No terceiro estudo, investigadores liderados por Marco Ajello da Universidade de Clemson na Carolina do Sul, EUA, e por Mattia Di Mauro do Laboratório do Acelerador Nacional do SLAC na Califórnia, levaram a investigação numa direção diferente. Em vez de olhar para alvos astronómicos específicos, a equipa usou mais de 6,5 anos de dados do LAT para analisar o fundo de raios-gama visto em todo o céu. A natureza desta radiação, chamada Fundo Extragaláctico de Raios-gama (FER), tem sido debatida desde que foi medida pela primeira vez pelo SAS-2 (Small Astronomy Satellite 2) da NASA na década de 1970. O Fermi mostrou que grande parte desta radiação tem origem em fontes não resolvidas de raios-gama, particularmente galáxias chamadas blazares, galáxias alimentadas por material que cai em direção a buracos negros gigantescos.

Os blazares constituem mais de metade do total das fontes de raios-gama observadas pelo Fermi e compõem uma percentagem ainda maior num novo catálogo LAT dos raios-gama mais energéticos. Alguns modelos preveem que os raios-gama do FER possam surgir de distantes interações com partículas de matéria escura, como a aniquilação ou decaimento dos WIMPs. Numa análise detalhada dos raios-gama altamente energéticos do FER, publicada no dia 14 de abril na revista Physical Review Letters, Ajello e sua equipa mostram que os blazares e outras fontes discretas podem ser responsáveis pela quase totalidade desta emissão.

"Há muito pouco espaço para sinais de fontes exóticas no Fundo Extragaláctico de Raios-gama, o que por sua vez significa que qualquer contribuição destas fontes deverá ser também muito pequena," comenta Ajello. "Esta informação pode ajudar a colocar limites na frequência da colisão ou decaimento das partículas WIMPs. Apesar destes estudos mais recentes terem ficado de mãos vazias, a busca para encontrar matéria escura continua tanto no espaço como em experiências terrestres. Ao Fermi junta-se o instrumento AMS da NASA, um detetor de partículas a bordo da Estação Espacial Internacional.
Fonte: NASA

Kepler observa dançarinas estelares no exame das Plêiades



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Tal como bailarinas cósmicas, as estrelas do enxame das Plêiades giram. Mas estas dançarinas celestes giram a velocidades diferentes. Os astrónomos há muito que querem saber o que determina as rotações destas estrelas.

Esta imagem mostra o enxame estelar das Plêiades através dos olhos do WISE da NASA. Crédito: NASA/JPL-Caltech/UCLA

Ao observar estas dançarinas estelares, o Telescópio Espacial Kepler da NASA, durante a sua missão K2, ajudou a recolher o mais completo catálogo de períodos de rotação de estrelas num enxame. Esta informação pode ajudar os astrónomos a ter uma visão sobre onde e como os planetas se formam em torno destas estrelas e como essas estrelas evoluem. Esperamos que, ao compararmos os nossos resultados com os de outros enxames, possamos aprender mais sobre a relação entre a massa de uma estrela, a sua idade e até mesmo sobre a história do seu sistema solar," afirma Luisa Rebull, investigadora no IPAC (Infrared Processing and Analysis Center) do Caltech em Pasadena, no estado americano da Califórnia. Ela é a autora principal de dois novos artigos e coautora de um terceiro sobre estes resultados, todos publicados pela revista Astronomical Journal.

O enxame aberto das Plêiades (M45) é um dos mais próximos e mais facilmente observáveis, situado, em média, a apenas 445 anos-luz da Terra. Com mais ou menos 125 milhões de anos, estas estrelas já podem ser consideradas jovens adultas. Nesta fase das suas vidas, as estrelas provavelmente giram mais rápido que nunca. À medida que uma típica estrela atravessa a idade adulta, perde alguma rotação devido à emissão abundante de partículas carregadas conhecida como vento estelar (no nosso Sistema Solar, chamamos a este fenómeno vento solar). As partículas carregadas são transportadas ao longo dos campos magnéticos da estrela que, no geral, exerce um efeito de travagem sobre a velocidade rotação da estrela.

Rebull e colegas procuraram aprofundar estas dinâmicas da rotação estelar com o Kepler. Tendo em conta o seu campo de visão no céu, o Kepler observou aproximadamente 1000 membros estelares das Plêiades ao longo de 72 dias. O telescópio mediu as velocidades de rotação de mais de 750 estrelas nas Plêiades, incluindo cerca de 500 das mais leves, pequenas e ténues do enxame, cujas rotações não podiam ser detetadas anteriormente com instrumentos terrestres. As medições da luz estelar pelo Kepler inferem a velocidade de rotação de uma estrela captando pequenas mudanças na sua luminosidade. Estas alterações resultam de "manchas estelares" que, tal como as mais conhecidas manchas solares do nosso Sol, formam-se quando as concentrações do campo magnético impedem a libertação normal de energia à superfície de uma estrela.

As regiões afetadas tornam-se mais frias do que os arredores e, por isso, aparecem escuras em comparação. À medida que as estrelas giram, as suas manchas estelares entram e saem do ponto de vista do Kepler, fornecendo uma maneira de determinar a velocidade de rotação. Ao contrário das minúsculas manchas que o nosso Sol, de meia-idade, por vezes apresenta, as manchas estelares podem ser gigantescas em estrelas jovens como as das Plêiades porque a juventude estelar está associada a uma maior turbulência e atividade magnética. Estas manchas estelares desencadeiam maiores quedas no brilho e tornam mais fáceis de obter as necessárias medições da rotação.

Durante as suas observações das Plêiades, emergiu um padrão claro nos dados: as estrelas mais massivas tendem a girar mais lentamente, enquanto as estrelas menos massivas tendem a girar mais rapidamente. Os períodos de rotação das estrelas grandes e lentas variam entre 1 e 11 dias terrestres. Muitas estrelas de pequena massa, no entanto, levam menos de um dia a completar uma pirueta (em comparação, o nosso calmo Sol completa uma rotação a cada 26 dias). A população de estrelas em rotação lenta varia de estrelas um pouco maiores, mais quentes e massivas que o Sol, até outras estrelas mais pequenas, frias e leves. No outro extremo, as estrelas velozes e de menor massa possuem, no mínimo, um-décimo da massa do Sol.

"No 'ballet' das Plêiades, vemos que as estrelas cuja rotação é lenta tendem a ser mais massivas, enquanto as mais rápidas tendem a ser muito leves," realça Rebull. Rebull e colegas sugerem que a principal fonte destas diferentes rotações é a estrutura interna das estrelas. As estrelas maiores têm um enorme núcleo envolto numa camada fina de material estelar que atravessa um processo chamado convecção, parecido com o movimento circular da água a ferver. As estrelas pequenas, por outro lado, consistem quase no seu todo de regiões convectivas. À medida que as estrelas envelhecem, o mecanismo de travagem dos campos magnéticos diminui mais facilmente a rotação da camada fina e mais externa das grandes estrelas do que a camada comparativamente espessa e turbulenta das estrelas pequenas.

Graças à proximidade das Plêiades, os investigadores pensam que deverá ser possível desembaraçar as complexas relações entre as velocidades de rotação e outras propriedades estelares. Essas propriedades estelares, por sua vez, podem influenciar os climas e a habitabilidade de exoplanetas aí presentes. Por exemplo, à medida que a rotação diminui, o mesmo acontece com a produção das manchas estelares e suas tempestades associadas. Uma menor quantidade de tempestades estelares significa uma menos intensa e prejudicial radiação libertada para o espaço, irradiando planetas próximos e suas biosferas potencialmente emergentes.

"O enxame das Plêiades fornece uma âncora para os modelos teóricos da rotação estelar em ambas as direções, jovens e velhas," afirma Rebull. "Ainda temos muito que aprender no que toca ao como, quando e porquê de as estrelas diminuírem os seus períodos de rotação. Rebull e colegas estão agora a analisar dados da missão K2 pertencentes a outro enxame estelar mais velho, o Presépio (M44), a fim de explorar este fenómeno da estrutura e evolução estelar.

"Estamos muito contentes com a missão K2 no que toca aos dados de enxames estelares, como as Plêiades, pois forneceu aos astrónomos novas informações e ajudou a aumentar o nosso conhecimento de como as estrelas giram ao longo das suas vidas," comenta Steve Howell, cientista da missão K2 no Centro de Pesquisa Ames da NASA em Moffett Field, Califórnia, EUA. A missão K2, em termos de estudos estelares, usa a capacidade do Kepler em observar com precisão as mudanças minúsculas na luz emitida. A missão principal do Kepler terminou em 2013, mas no ano seguinte começou a missão K2, que continua a fazer observações exoplanetárias e astrofísicas.
Fonte:NASA