9 de nov de 2010

Físicos brasileiros sugerem que energia do vácuo pode destruir estrelas

Os físicos descobriram, na teoria, um efeito capaz de 'despertar' a energia do espaço vazio
  Seria a energia presente no vácuo capaz de controlar o destino de estrelas ou até mesmo do Universo inteiro? Uma nova linha de pesquisa conduzida por físicos brasileiros está mostrando que talvez isso seja possível. O assunto é o destaque da nova edição da revista Unesp Ciência, da Universidade Estadual Paulista. Os físicos descobriram, na teoria, um efeito capaz de transformar a energia do espaço vazio em protagonista de uma destruição “cataclísmica”, como definiu George Matsas, professor do Instituto de Física Teórica (IFT) da Unesp em São Paulo. O fenômeno é chamado de “despertar do vácuo”. Matsas coordena o Projeto Temático “Física em Espaços-Tempos Curvos”, apoiado pela Fapesp. A descoberta foi feita pelo professor Daniel Vanzella, do Instituto de Física de São Carlos da Universidade de São Paulo, e seu aluno William Couto Corrêa de Lima, que faz doutorado com Bolsa da Fapesp, e foi descrita em abril na revista Physical Review Letters. Vanzella e Lima esboçaram as situações em que o “despertar” poderia ocorrer. Junto com a dupla, Matsas assinou outro artigo na edição de 8 de outubro da mesma revista, no qual exploraram uma dessas situações em detalhe. Os cientistas mostraram como a gravidade de uma estrela de nêutrons em formação pode conceder ao vácuo o poder de destruir a própria estrela. Com base no que se conhece hoje do assunto, não há nenhum princípio geral que impeça o efeito gerador de catástrofes estelares de ocorrer. Mas somente com observações pode-se verificar se esse despertar do vácuo ocorre na prática ou não.

O Crescimento de Cavas na Calota Polar Sul de Marte

                                                   Crédito: JPL / NASA / Universidade do Arizona
Essa imagem aqui reproduzida mostra uma porção da calota polar permanente no pólo sul marciano, que é composta de dióxido de carbono congelado (gelo seco). Essa fatia de gelo seco possui alguns metros de espessura e é coberta de cavas quase que circulares.O gelo é muito volátil em comparação com a água congelada, ele sublima (evapora diretamente do estado sólido para o estado gasoso) formando o gás dióxido de carbono quando está exposto a uma iluminação solar suficiente. O gelo nessa calota polar persiste de uma para outro, ainda que observações feitas por outras sondas têm mostrado que as paredes das cavas nesta imagem estão retraindo aproximadamente 3 metros por ano, comendo a fatia de gelo seco. Essas paredes estão retraindo de forma rápida pois elas são bem inclinadas e absorvem muito mais luz solar do que a superfície adjacente plana (que não mostra mudanças).
Essa imagem é típica das superfícies na calota polar do pólo sul de Marte. O terreno dessas cavas tem um cobertura fina de gelo de dióxido de carbono mas os platôs planos adjacentes entre as cavas possuem uma espessura de alguns metro. A superfície superior desses platôs são cobertas por uma rede de cadeias onde as câmeras das sondas anteriores não podiam observar que poderia estar acumulando gelo fresco a cada ano. Essa paisagem muda rapidamente, e por isso imagina-se que seja geologicamente nova, as camadas visíveis nas paredes das cavas provavelmente registram as variações climáticas sofridas por Marte nas últimas décadas.

A tromba de Elefante na IC 1396

Telescópio capta imagens inéditas de explosões solares

Cientistas do Brasil e da Argentina, com apoio da FAPESP, obtêm primeiras imagens do Sol feitas com equipamentos que mostram atividade solar com grau de detalhamento sem precedentes.[Imagem: Casleo]
 
Observação do Sol
 
Um grupo de cientistas do Brasil e da Argentina acaba de anunciar a obtenção das primeiras imagens do Sol adquiridas com telescópio e filtro H-Alfa - um instrumento capaz de mostrar as regiões ativas da atmosfera solar com grau de detalhamento sem precedentes quando operado no mesmo local com dois outros telescópios solares no infravermelho e em ondas submilimétricas. As primeiras imagens foram obtidas no dia 20 de outubro, no observatório do Complexo Astronômico El Leoncito (Casleo), localizado em San Juan, na Argentina. A iniciativa faz parte de um convênio que envolve, há dez anos, cientistas do Casleo e do Centro de Radioastronomia e Astrofísica Mackenzie (Craam), da Escola de Engenharia da Universidade Presbiteriana Mackenzie.

De acordo com Pierre Kaufmann, professor do Craam, o projeto combina uma série de métodos e equipamentos de última geração a fim de observar o Sol com grau de detalhamento inédito. O objetivo é compreender a física por trás de fenômenos como manchas e explosões solares. "Conseguimos descrever bem processos como as explosões solares, mas a física que dá origem a eles ainda é um mistério. Se pudermos conhecê-la, isso permitirá fazer previsões sobre esses fenômenos, que têm grandes impactos no nosso planeta, provocando desde alterações no clima até interferências em satélites da constelação GPS", disse ele.
 

As espículas na superfície do Sol foram captadas em alta resolução pela primeira vez com um instrumento chamado IBIS. [Imagem: Fabio Cavallini/Kevin Reardon/INAF]
 
Explosões solares
 
Com a resolução das imagens que poderão ser obtidas a partir de agora, as análises sobre os processos físicos que ocorrem nas explosões solares terão um imenso aumento de precisão de diagnóstico. É a primeira vez que se analisam os dados da estrela com tamanha resolução e com tal diversidade de frequências. "O novo instrumento H-Alfa permite obtenção de elevadas taxas de repetição de imagens: 30 por segundo. Simultaneamente, estamos trabalhando com imagens obtidas por outro telescópio no infravermelho médio e por radiotelescópio em ondas submilimétricas - todos operando no mesmo local. Temos uma capacidade única para fazer diagnósticos inéditos de explosões solares com uma altíssima resolução temporal", disse Kaufmann. Atualmente, a comunidade científica está estarrecida com o fraco nível de atividade solar apresentado pelo Sol.

"Ainda assim, na primeira semana de observações com o conjunto de instrumentos foi possível observar duas explosões solares e visualizar, no Sol, regiões ativas com manchas e praias brilhantes, além de protuberâncias no limbo solar", contou. Kaufmann explica que, neste momento, o astro deveria apresentar atividade muito intensa, mas está apresentando um comportamento extremamente anômalo, de forma que as manchas - as regiões solares ativas - estão aparecendo com frequência e importância muito menores que nos ciclos anteriores. "O Sol tem ciclos de atividade de 11 anos e a previsão era de que o máximo da atividade solar deveria ocorrer em 2013. Já devíamos ter uma alta atividade, mas estamos bem longe disso. Estamos bastante perplexos com essa demora para a retomada do ciclo de atividade solar", disse.
 

Uma equipe de cientistas defende que, mantido o atual ritmo de eventos, as manchas solares poderão desaparecer a partir de 2016. [Imagem: William Livingston/NSO]

Mini era glacial
 
O físico solar Cornelis de Jager, da Organização de Pesquisa Espacial de Utrecht (Holanda), publicou recentemente na revista Journal of Cosmology um artigo no qual prevê que os próximos ciclos solares de 11 anos serão excepcionalmente fracos em termos de atividade. De acordo com o artigo do cientista holandês, esse momento de baixa atividade solar pode ser análogo à chamada "mini era glacial", um período de cerca de 100 anos que se concentrou no século 17, o chamado Mínimo de Maunder. "Não sabemos, ainda, detalhes sobre a física das explosões solares. Mas é certo que esses fenômenos têm forte impacto no clima terrestre", disse Kaufmann. O professor do Craam explica que as manchas solares confinam grande quantidade de material ionizado - ou plasmas - extremamente quente, onde subitamente ocorrem as explosões solares.

"Essas explosões liberam imensas quantidades de energia, interagindo com o espaço interplanetário e com a Terra. Se estivermos de fato diante da iminência de uma nova 'mini era glacial', esse período potencialmente poderá levar a um esfriamento do planeta", destacou. Embora os mecanismos físicos das explosões solares continuem inteiramente desconhecidos, existem evidências de que sua origem está relacionada à aceleração de partículas - em particular elétrons - a velocidades extremamente elevadas, muito superiores às que se imaginava anteriormente.
 
Uma verdadeira tsunami solar disparou um jato de plasma rumo à Terra há algumas semanas, mostrando que o impacto que o Sol tem sobre a Terra pode ser um tanto dramático. [Imagem: NASA/SDO]

Aceleradores de partículas naturais

 
Junto às manchas solares existem poderosos aceleradores de partículas naturais. "A tendência atual é fazer uma analogia entre o processo de aceleração de partículas em grandes aceleradores de laboratório e os que dão origem a explosões solares", disse o professor do Craam. Kaufmann explica que esses processos podem ser medidos em comprimentos de onda que se situam na faixa do infravermelho distante e próximo, fazendo uso de tecnologias que se situam entre micro-ondas curtas e o espectro visível. "Por isso, nosso grupo tem conseguido resultados inéditos mostrando essas evidências e agora partirá para fazê-lo em nível ainda mais avançado", afirmou. Em El Leoncito, a equipe de engenheiros do Casleo opera a instrumentação, enquanto a maior parte da análise e interpretação dos dados é feita pelo grupo do Craam.

"O observatório se situa em região desértica argentina, a uma altitude de 2,6 mil metros. As condições são muito boas, temos 330 dias por ano de céu aberto", disse. O projeto principal se estenderá até 2012. Há ainda seis projetos atrelados ao estudo, três dos quais de pós-doutorado. "Após a conclusão, pretendemos iniciar um outro projeto na mesma linha, cujas pesquisas deverão se estender pelo menos até o próximo máximo de atividade solar - se é que ele vai existir", disse o coordenador do Temático.

Por que o Sol não explode?

As reações de fusão nuclear que fazem brilhar o Sol são a demonstração mais eloquente da transformação de matéria em energia, prevista pelo físico alemão Albert Einstein (1879-1955) na sua Teoria da Relatividade.
"Na fase atual o Sol é uma estrela estável. E o que mais fascina, ela é uma estrela que controla a sua própria estabilidade", afirma o astrônomo Renan de Medeiros. A explicação parece algo complicado: O Sol só explodiria se a taxa de reações nucleares nas regiões centrais de seu corpo aumentasse drásticamente, o que provocaria um aumento dramático da temperatura e se não houvesse uma expanção da estrela. Porém, como consequência direta do aumento da temperatura, o Sol se expandiria. Porém, essa expanção, então, provocaria uma diminuição da temperatura, o que implica uma necessária redução das reações nucleares para os níveis originais. Resultado: volta à estabilidade, por isso que o Sol não explode.
Outra causa possível de explosão: Se as taxas de reações nucleares diminuissem abruptamente, nesse caso, as regiões centrais do Sol se contrairiam e como consequência, a temperatura aumentaria novamente. Isso elevaria as reações nucleares aos níveis iniciais. De novo o astro, controla suas próprias forças, evitando uma explosão. Conclusão: tanto em uma situação ou outra, o Sol busca o equilíbrio. Felizmente essa estabilidade deverá durar vários bilhões de anos.
Fonte:http://www.100pcastronomia.xpg.com.br

Astrônomos acham sistema planetário ao redor de estrela binária

Astrônomos dizem que as prováveis cores e tamanhos dos planetas e estrelas lembram um jogo de sinuca/Foto: Universidade de Sheffield/ Universidade de Warwick /Divulgação
Astrônomos das universidades de Warwick e de Sheffield, ambas no Reino Unido, afirmam ter descoberto um raro sistema planetário em uma estrela binária. A estrela binária NN Serpentis é formada por uma estrela anã vermelha e uma anã branca que orbitam uma a outra e estão muito próximas, o que diminui o tempo de órbita - se elas estivessem no lugar do nosso Sol, veríamos a anã vermelha, que é maior, eclipsar a branca a cada três horas e sete minutos. Já se acreditava que pelo menos um planeta orbitava NN Serpentis. Contudo, um estudo desses constantes eclipses registrou um padrão de pequenas, mas significantes irregularidades na órbita das estrelas e indicou a presença de dois planetas gigantes gasosos. Um deles com seis vezes a massa de Júpiter e com uma órbita de 15,5 anos ao redor da estrela binária. O outro, acreditam os astrônomos, tem 1,6 vezes a massa do nosso maior planeta e leva 7,75 anos para terminar sua órbita. Segundo os astrônomos, a descoberta de planetas já se tornou mais comum - são conhecidos pelos menos 490 fora do Sistema Solar. Contudo, poucos sistemas planetários são conhecidos em estrelas binárias.
"Se estes planetas nasceram com suas estrelas, eles devem ter sobrevivido a um evento dramático há milhões de anos: quando a estrela primária original inchou e se transformou em uma vermelha gigante, fazendo a estrela secundária "mergulhar" nesta estreita órbita atual, e assim lançando a maior parte da massa da primária", diz Vikram Dhillon, da Universidade de Sheffield. Outra possibilidade é que os planetas tenham se formado da massa ejetada pela estrela. "Mais da metade das estrelas são binárias, mas nós temos muito a aprender sobre os efeitos de planetas ao redor delas. Uma vez que estes planetas podem ser muito jovens, eles ainda pode ser muito brilhantes, o que significa que nós poderíamos olhar diretamente para a luz deles (observar diretamente os planetas). É uma possibilidade muito empolgante", diz Stuart Littlefair, também de Sheffield.

Uma Cratera de Impacto Que Está Se Apagando em Marte

Uma nova mancha negra apareceu em uma imagem analisada pelo CTX de Julho de 2008 que não tinha sido vista anteriormente quando a mesma região foi imageada pelo instrumento THEMIS VIS da sonda Mars Odyssey em Novembro de 2004. Imagem em alta resolução obtida pelo instrumento HiRISE em Novembro de 2008 (painel a esquerda na imagem abaixo) confirmou que essa mancha escura surgiu a partir de material ejetado de um aglomerado de crateras.
Três grandes crateras com diâmetro variando entre 3 e 5 metros e no mínimo 5 crateras menores fazem parte do aglomerado registrado pelas imagens. Uma cratera menor fora do aglomerado, com aproximadamente 2 metros de diâmetro, não aparece na imagem está localizada 300 metros distante na direção noroeste (canto inferior direito da imagem). Essas crateras foram provavelmente produzidas por um único objeto que ao entrar na atmosfera de Marte foi quebrado em vários pedaços que acabaram se chocando com a superfície produzindo esse aglomerado. O objeto, provavelmente se aproximou de noroeste, julgando-se a partir da forma do padrão do material ejetado e pela localização da pequena cratera fora do aglomerado. O impacto espalhou por toda a região um material escuro que foi retirado da subsuperfície da região durante os impactos. A feição formada recentemente fornece um local ideal para se monitorar os efeitos dos ventos que alteram a moderna superfície marciana. O local foi fotografado novamente, agora pelo instrumento HiRISE em Setembro de 2010 (painel direito da imagem abaixo), após a passagem de um ano marciano completo quando a iluminação do local era similar a outra vez que o instrumento HiRISE fotografou o local. Por sorte, o ângulo de incidência (o ângulo de posição do Sol) da última imagem tinha uma diferença de somente 0.2 graus da imagem anterior. Contudo o ângulo de fase, ou seja, o ângulo formado entre o Sol, a sonda e o alvo, era menor com uma diferença de 14 graus, pelo fato da sonda ter feito a aproximação do local pela direção oposta.
A nova imagem mostra que o padrão do material ejetado aparentemente se apagou em comparação com a imagem anterior. O contraste de outras feições na cena, como montanhas e rochas na parte inferior da imagem, é similar em ambas as imagens, já o material ejetado do aglomerado de crateras é notavelmente mais brilhante na imagem feita pelo HiRISE em 2010. Uma possibilidade é que o material escuro ejetado reflete a luz do Sol de forma diferente de como ela é refletida pelo terreno brilhante ao redor, tornando-se mais escura mais rapidamente à medida que o ângulo de fase aumenta. Outra possibilidade é que o padrão do material ejetado foi coberto por uma fina camada de poeira brilhante que foi transportada pela atmosfera durante o intervalo de 20 meses entre as duas imagens. Monitoramentos futuros do local pelo HiRISE ajudarão a escolher entre as duas hipóteses. Esse alvo em Marte ilustra bem como os vários instrumentos a bordo da sonda MRO trabalham de forma conjunta. A cobertura espacial do HiRISE é muito limitada para buscar por novas crateras de impacto ao redor do planeta Marte. Mas a sua ótima resolução espacial pode ser usada sim para estudar em detalhes alvos previamente selecionados pelo CTX. A utilização das capacidade complementares dos instrumentos a bordo da MRO fornecem um completo entendimento muito melhor do que se as suas imagens fossem analisadas de forma separada.

LHC cria mini Big Bangs e não destrói a Terra

Simulação do resultado de uma colisão de íons de chumbo. O experimento ALICE está registrando as colisões reais, provavelmente muito parecidas com esta. [Imagem: CERN]

O mundo não acabou, de novo
Eram 21h30 deste domingo, dia 07 de Novembro, e tudo aconteceu rápido demais. Tão rápido que não havia nem um só catastrofista de plantão. Primeiro, os cientistas arrancaram os elétrons de átomos de chumbo, transformando-os em íons. A seguir, aceleraram esses íons a velocidades altíssimas, e os fizeram colidir uns contra os outros. O resultado foi que o homem finalmente conseguiu criar mini Big Bangs, reproduções em escala reduzida daquilo que deve ter acontecido quando nosso Universo foi criado. Mas, ao contrário do que alguns poucos esperavam, o mundo não acabou.

Buracos negros do LHC
Tudo aconteceu dentro do LHC, que já foi chamado de Máquina do Fim do Mundo e de Máquina do Começo do Mundo. Alguns físicos ganharam notoriedade passageira ao apregoarem que tais choques de partículas poderiam criar buracos negros que destruiriam a Terra. Com tamanha controvérsia, talvez o grande destaque do feito inédito do LHC, ao menos nesse primeiro momento, devesse então ir para o que não aconteceu: os "buracos negros do LHC" não destruíram a Terra. Mas será que alguém esperava mesmo por isso - além dos proponentes da ideia, é claro? Na verdade, os físicos gostariam muito que essas colisões pudessem criar buracos negros microscópicos. Embora isso seja improvável - e esses micro buracos negros seriam pequenos demais para fazer qualquer estrago - seria uma descoberta muito interessante - veja Colisão de partículas pode de fato criar buracos negros.

Mini Big Bangs
O fato mais importante, contudo, é que as colisões de chumbo estão se dando como esperado e os detectores estão registrando os dados. Os cientistas levarão meses para analisar todos esses dados - e só então será possível conhecer a que conclusões eles levam - mas há motivos para muito entusiasmo.

Detlef Kuchler, físico do CERN, mostra um pedaço da fonte de chumbo usada para criar os íons pesados que se chocam dentro do LHC. [Imagem: M. Brice/CERN]

Ao serem acelerados ao longo dos 27 quilômetros do anel do LHC, os íons de chumbo alcançaram uma energia de 287 TeV (tera-elétron-Volts). Isto é muito mais alto do que a energia alcançada quando o LHC estava colidindo prótons porque os íons de chumbo contêm 82 prótons cada um. Isto permitirá que os cientistas estudem o que existia quando o Universo tinha apenas alguns milionésimos de segundo de idade - veja LHC vai começar a estudar o Big Bang. "Este processo ocorre em um ambiente seguro e controlado, gerando bolas de fogo incrivelmente quentes e densas, com temperaturas de mais de 10 trilhões de graus, um milhão de vezes mais quentes do que o centro do Sol," explica o Dr. David Evans, participante do experimento ALICE, especialmente projetado para estudar os mini Big Bangs. O choque dos íons cria um estado da matéria chamado de plasma de quark-glúon, alcançando temperaturas de 10 trilhões de graus Celsius, quando os núcleos de chumbo derretem e esfacelam-se em seus elementos constituintes. "Os físicos esperam aprender mais sobre a Força Forte, uma das quatro forças fundamentais da natureza. A Força Forte não apenas mantém coeso o núcleo dos átomos, mas é também responsável por 98% de sua massa," diz Evans. Esse é, na verdade, um dos grandes problemas da física atual que a comunidade científica espera que o LHC ajude a resolver: de onde vem essa massa - veja mais em Em busca da "Partícula de Deus". Para os que ficaram decepcionados com ao perder a oportunidade de encarar um buraco negro frente a frente, outros cientistas já propuseram uma receita para criar buracos negros em laboratório.

O que vai suceder o famoso LHC?

E volta à pauta de discussões o Projeto Big Bang, que criou um equipamento chamado LHC (sigla em inglês para Grande Colisor de Hádrons), um acelerador de partículas que custou 10 bilhões de dólares e pretende recriar, em pequena escala, o que foi o Big Bang, explosão que deu origem ao universo. O LHC, que está instalado no subterrâneo de uma região no interior da Suíça, deve ficar em funcionamento até 2030. Mas os cientistas já pensam sobre o que irá substituí-lo. Primeiro, vamos falar do futuro do LHC. Ele seguirá coletando informações sobre as colisões de prótons, sem interrupção, até 2012. Neste ano, haverá um desligamento para reparos, durante 15 meses, e funcionar sem paradas até 2015. Nova parada de 15 meses para atualização, e mais um período de funcionamento contínuo até 2020, quando então haverá uma melhora na capacidade, no aumento da taxa de colisão das partículas e no fornecimento de dados. Com essa reforma, ficará funcionando até 2030, quando enfim será desativado. Quando esse dia chegar, novas máquinas estarão em operação. Há duas grandes opções: O Colisor Linear Internacional (ILC, na sigla em inglês) e o Colisor Linear Compacto (CLIC, na sigla em inglês). A maioria das diferenças entre os dois são de ordem técnica, mas basicamente o que os separa é o seguinte: O ILC deverá ter um comprimento de 35 km, o que permitirá experimentos que, devido á falta de espaço, o LHC não pode fazer. O CLIC, por sua vez, não tem o mesmo tamanho do ILC, mas terá a capacidade de acelerar as partículas a energias maiores, o que também deverá levar a descobertas inéditas. Como ambos os projetos ainda estão em fase de testes, a decisão sobre qual será usado não será tomada agora. Os cientistas esperam ter dados suficientes para escolher uma das opções em 2012, para que em 2015 o acelerador escolhido possa entrar em operação.
Créditos: Rafael Alves - http://hypescience.com/o-que-vai-suceder-o-famoso-lhc/
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