6 de dez de 2011

Por que as pesquisas de galáxias longínquas deixam de detectar 90% de seus alvos?

Esta é a imagem composta do campo GOODS-do-Sul, alvo da pesquisa do ESO, para entender porque 90% das galáxias distantes escapam da detecção nas pesquisas. Note, na foto, a presença das galáxias avermelhadas.
Os astrônomos têm notado há algum tempo que em muitas pesquisas sobre objetos do Universo longínquo uma grande fração da radiação intrínseca total não tem sido capturada. Agora, graças a um rastreamento profundo executado com dois dos quatro telescópios gigantes (8,2 metros cada) do sistema Very Large Telescope do ESO (VLT), usando um filtro de alta qualidade, os astrônomos determinaram as razões porque uma enorme fração das galáxias, cuja luz demorou 10 bilhões de anos para chegar até nós, não foi descoberta. Esta nova pesquisa ajudou a encontrar algumas das galáxias menos luminosas já vistas nos confins do Universo. Os astrônomos freqüentemente utilizam a impressão digital forte característica da radiação emitida pelo hidrogênio, conhecida como linha espectral de Lyman-α (Lyman-alfa ou Ly α), para investigar o número de estrelas formadas no Universo longínquo. No entanto, suspeita-se desde há muito tempo que inúmeras galáxias tem permanecido fora destes rastreamentos. Um novo rastreamento obtido com o VLT demonstra, pela primeira vez, que é exatamente isso que se passa. A maior parte da emissão de Lyman-α fica retida dentro da galáxia que a emite e por isso 90% das galáxias não aparecem nos rastreamentos baseados nesta radiação.  “Os astrônomos sempre souberam que estavam a perder certa fração de galáxias nos rastreamentos de Lyman-α,” explicou Matthew Hayes, autor principal do artigo publicado na revista Nature, “mas agora e pela primeira vez conseguimos quantificar esta fração. O número de galáxias perdido tem sido substancial.”  Para determinarem que fração da radiação total se esteja evadindo a detecção, Hayes e a sua equipe utilizaram a câmara FORS montada no VLT e um filtro de banda estreita para medir a radiação de Lyman-α, seguindo o procedimento standard dos rastreamentos de Lyman-α. Seguidamente, usando a nova câmara HAWK-I montada noutro dos telescópios que compõem o VLT, fizeram, na mesma zona do espaço, o mapeamento da linha espectral de Hα (ou H-alfa), radiação emitida de um comprimento de onda diferente, também por hidrogênio brilhante. Procuraram especificamente galáxias cuja luz tivesse viajado durante 10 bilhões de anos (deslocamento para o vermelho de z=~2,2, em uma zona do céu bem conhecida, o campo GOODS-South.

Rastreamos uma região bem conhecida do céu

“Observamos uma zona do céu profundamente, verificando a radiação emitida pelo hidrogênio nestes dois comprimentos de onda específicos, o que provou ser crucial,” disse Göran Östlin . A varrida foi extremamente profunda e por isso mesmo descobriu algumas das galáxias menos luminosas conhecidas nesta fase inicial da vida do Universo. Os astrônomos puderem assim concluir que os rastreamentos tradicionais baseados na linha espectral de Lyman-α vêem apenas uma pequena parte da radiação que é emitida, já que a maioria dos fótons Lyman-α é destruída por interação com as nuvens interestelares de gás e poeira. Este efeito é dramaticamente mais significativo no caso da radiação Lyman-α do que no caso da radiação Hα. Como resultado, muitas galáxias, numa proporção tão alta como 90%, não foram detectadas nestes rastreamentos, ou seja, se observamos dez galáxias, poderiam lá haver cem”, declarou Hayes.  Diferentes métodos observacionais, tendo como alvo a radiação emitida em diferentes comprimentos de onda, levarão em geral a uma visão parcial do Universo. Os resultados deste rastreamento alertam isso de uma maneira clara aos cosmologistas, uma vez que a assinatura de Lyman-α é cada vez mais levada em conta quando se trata de examinar as primeiras galáxias que se formaram nos primórdios do Universo. “Agora que sabemos quanta radiação estamos deixando de fora, poderemos começar a criar representações do Cosmos muito mais confiáveis, entendendo melhor a velocidade da formação estelar em diferentes épocas da história do Universo,” disse o co-autor Miguel Mas-Hesse.

A câmera HAWK-I

Esta pesquisa tornou-se viável graças à câmera utilizada, a HAWK-I, que iniciou sua operação em 2007. O dispositivo HAWK-I é um instrumento de última geração. “Existem apenas algumas câmaras com um campo de visão maior do que o da HAWK-I, mas encontram-se montadas em telescópios com menos de metade da potência do VLT. Por isso, apenas a VLT/HAWK-I é capaz de encontrar de forma eficaz galáxias tão pouco luminosas a estas distâncias”, afirmou Daniel Schaerer.

Novo planeta é tão quente que derrete até ferro

Astrônomos encontraram um planeta não muito maior do que a Terra, mas tão absurdamente quente que a vida como a conhecemos não tem chance nenhuma por lá. O exoplaneta, chamado de Kepler-21b, é apenas 1,6 vezes maior do que o nosso, sendo conhecido como “super Terra”. Mas ele orbita tão próximo de sua estrela mãe que os especialistas estimam que a temperatura em sua superfície seja de 1.627 graus Celsius – o suficiente para derreter ferro. Ele foi encontrado através do telescópio espacial Kepler, da NASA, que procura planetas alienígenas usando o método de trânsito – a baixa na luminosidade de uma estrela causada por um planeta que circula em sua frente, bloqueando um pouco de sua luz. O planeta foi posteriormente confirmado com a ajuda do telescópio do Observatório Nacional Kitt Peak, no Arizona. O Kepler-21b está localizado há 352 anos-luz da Terra. Sua massa é 10 vezes maior que a da Terra, mas ele está a apenas seis milhões de quilômetros de sua estrela mãe, levando 2,8 dias para completar sua órbita. A Terra, em comparação, gira em torno do sol a uma distância de 150 milhões de quilômetros. A estrela mãe de Kepler-21b é a HD 129070, 1,3 vezes maior do que o nosso sol. É também um pouco mais quente e brilhante, e até mais jovem. Os astrônomos estimam que ela tenha 2,84 bilhões de anos, enquanto o sol tem 4,6 bilhões. Os pesquisadores afirmam que, apesar de não poder ser observado a olho nu, um pequeno telescópio consegue encontrá-lo. Desde seu lançamento, em março de 2009, Kepler já identificou milhares de candidatos a planetas alienígenas. O Kepler-21b é o 26° a ser confirmado por observações posteriores. Mas os cientistas responsáveis pelo aparato estimam que pelo menos 80% dos achados serão confirmados. Se esse for o caso, as descobertas do Kepler vão ultrapassar o dobro do número de planetas conhecidos, atualmente perto dos 700. Astrônomos pensam que nossa Via Láctea abriga bilhões de planetas, mas a maioria está tão distante que é muito difícil de ser detectada.
Fonte: http://hypescience.com
[LiveScience]

Sonda Voyager 1 atinge limite do Sistema Solar e pode sair da heliosfera

De acordo com a Nasa, ela deverá chegar ao espaço interestelar desconhecido em alguns meses
A Voyager 1 já percorreu quase 18 bilhões de quilômetros no espaço
A sonda espacial Voyager 1, construção humana que se encontra mais afastada da Terra neste momento, entrou na fronteira de nosso Sistema Solar e pode chegar ao desconhecido espaço interestelar em questão de meses, informou na noite desta última segunda-feira, 5, a agência espacial americana Nasa. Os cientistas esperam conhecer novos dados emitidos da Voyager 1 para confirmar o momento no qual a sonda, lançada em 1977, sairá da heliosfera, região aonde chegam as partículas energéticas emitidas pelo Sol e que protege os planetas das radiações do espaço exterior. A Voyager já percorreu quase 18 bilhões de quilômetros e, segundo o comunicado da Nasa, poderia superar a barreira da heliosfera e a influência de seu campo magnético em "alguns poucos meses ou anos".  "Descobrimos que o vento solar é lento nesta região e sopra de forma errática. Pela primeira vez, até se movimenta para trás. Estamos viajando por um território completamente novo", disse Rob Decker, um dos responsáveis dos instrumentos de medição da sonda.  Não deveríamos esperar muito para investigar como de verdade é o espaço entre as estrelas", indicou Ed Stone, cientista do projeto Voyager no Instituto Tecnológico de Pasadena (estado da Califórnia, EUA). Os dados que indicam sua situação provêm dos sensores da sonda, que detectaram um aumento da intensidade do campo magnético, já que se encontra à beira da heliosfera, onde as radiações do espaço interestelar comprimem os limites da zona de influência do sol. A Voyager 1, que também transporta uma mensagem sobre o homem e sua situação no universo, mede as radiações para determinar sua passagem pelas fronteiras do Sistema Solar. Desde meados de 2010, a sonda detectou uma redução das partículas energéticas emitidas do Sol, que agora são duas vezes menos abundantes que nos cinco anos anteriores, enquanto detectou um fluxo 100 vezes maior de elétrons do espaço interestelar.
Fonte: ESTADÃO

Via Láctea pode ter várias Super Terras feitas de diamantes

Planetas, que teriam alta taxa de carbono em sua composição, são possíveis mas inabitáveis
Ilustração mostra como seria um planeta com o manto e núcleo feito de um gigantesco diamante Reprodução
Imagine um planeta que é como um gigantesco diamante. Por mais tentador que isso possa parecer, ele não será um bom lugar para se viver, mas a nossa galáxia, a Via Láctea, pode estar povoada destes estranhos objetos. É o que indica estudo da Universidade Estadual de Ohio, nos EUA, que provou que eles são possíveis e consequência natural na formação de planetas do tipo “super-terra” e ricos em carbono. Os pesquisadores recriaram em laboratório as temperaturas e pressões encontradas no interior da Terra para tentar entender o que acontece com o carbono dentro do nosso e de outros planetas. Além disso, eles queriam saber se objetos formados em outros sistemas solares mais ricos em carbono do que o nosso seriam feitos basicamente de diamante.  É possível que planetas com cerca de 15 vezes a massa da Terra sejam metade diamante – diz Cayman Unterborn, estudante de doutorado da universidade que apresentou seu estudo nesta terça-feira durante a reunião de outono da Sociedade Americana de Geofísica. Os cientistas lembram que o núcleo da Terra é composto basicamente de ferro, enquanto o manto é rico em minerais a base de silício, resultado da composição da nuvem de poeira que acredita-se ter formado o nosso Sistema Solar. Já planetas que se formam em ambientes ricos em carbono podem ter uma diferente “receita” química, com impacto direto na possibilidade de abrigarem vida. O interior da Terra gera calor, ajudando a tornar nosso planeta habitável. Já os diamantes transferem calor tão rápido que o carbono no interior destas “super-terras” rapidamente congelaria. Isso significa que elas não teriam fontes geotermais, placas tectônicas ou mesmo campos magnéticos e atmosfera protetores.  Acreditamos que um planeta de diamante deve ser um lugar muito frio e escuro – avalia Wendy Panero, professora da universidade e outra autora do estudo. Unterborn destaca que até o momento já são conhecidos centenas de planetas fora do nosso Sistema Solar, inclusive alguns que podem ser parecidos com a Terra, mas ainda muito pouco se sabe sobre suas composições internas.  Estamos vendo como elementos voláteis como hidrogênio e carbono reagem no interior da Terra, pois quando eles se unem ao oxigênio temos atmosfera e oceanos, temos vida – acrescenta Panero. - Nosso objetivo último é compilar um conjunto de condições que são necessárias para que um oceano se forme em um planeta. Os planetas de diamante previstos pelos cientistas da universidade de Ohio, no entanto, são diferentes de um outro astro do tipo cuja descoberta foi publicada em agosto na revista “Science”. Neste caso, o objeto é o que restou do que um dia foi uma estrela maciça que teve a maior parte de seu material capturado por um pulsar vizinho em um sistema binário.
Fonte: http://oglobo.globo.com

Físicos do CERN terminam ano em busca da 'partícula divina'

Os cientistas do Centro Europeu para Pesquisas Nucleares (CERN) terminaram as últimas semanas do ano analisando com entusiasmo uma enorme quantidade de dados obtidos pelo Grande Colisor de Hádrons, e com isso esperam encontrar a partícula "divina" que até hoje nunca foi vista. Os pesquisadores acreditam que em breve terão os primeiros resultados das investigações. "A análise dos dados anda bem. Estamos verificando as fontes que poderiam ocasionar erros sistêmicos", explicou à Agência Efe Javier Cuevas, professor de Física Atômica da Universidade de Oviedo e pesquisador do CERN encarregado de descobrir a partícula Bóson de Higgs.

O entendimento deste elemento explicaria as interações entre as partículas e as forças que atuam entre elas, o que possibilitaria entender a origem da massa. Só há um pequeno problema: nenhum cientista até hoje viu esta partícula, cuja existência foi descoberta por Peter Higgs em 1964. Para tentar observá-la e chegar o mais próximo da matéria, o CERN construiu o Grande Colisor de Hádrons, mais conhecido por sua sigla, LHC, um equipamento de 27 km de circunferência dotado de quatro gigantescos detectores de dados enterrados entre 50 e 150 m, em um túnel construído nos anos 80 para o acelerador anterior. Entre os aparatos de análise de dados, o CMS e o ATLAS têm a missão de descobrir qualquer partícula nova, ou seja, buscam essencialmente o Bosón de Higgs.

 Ambos os detectores trabalham entre eles para observar primeiro a partícula, e se um deles fizer isso, o outro serve para comparar o resultado. O sucesso do LHC tornaria possível determinar, por exemplo, do que é composta a matéria escura, que os físicos calculam que representa 20% do Universo. A matéria que podemos ver, como estrelas, galáxias e outros planetas, não representa 4,5% da matéria, explica Cuevas. Uma maior compreensão desses mistérios possibilitaria aos cientistas entender do que são feitos os buracos negros. Acredita-se que a "partícula divina" ainda não foi encontrada "pois a energia necessária para torná-la visível não foi produzida", segundo María Chamizo, responsável pela coleta de dados do CMS.

Em 2011, energia parecida foi atingida no LHC, ao se acelerarem feixes de prótons em sentidos opostos a 99,9% da velocidade da luz. Os choques entre eles geraram uma enorme quantidade de outras partículas, nas quais os físicos esperam encontrar a descoberta de Peter Higgs. No dia 7 de dezembro, o LHC será desligado para manutenção técnica e só voltará a funcionar em março de 2012. "Temos uma quantidade de dados cinco vezes maior do que esperávamos no começo do ano. O acelerador e os detectores funcionaram muito bem. Muitas vezes achamos que descobrimos uma partícula nova, mas isso ainda não foi concretizado. E em 2012, poderemos ter entre três e quatro vezes mais dados", comemorou María.
Fonte: TERRA

Planck Revela O Grande Arco Vermelho

Imagens obtidas pelo observatório espacial Planck da Agência Espacial Europeia revelaram as forças que guiam a formação das estrelas e deram aos astrônomos uma maneira de entender a complexa física que molda o gás e a poeira na nossa galáxia. Onde telescópios terrestres ópticos observam somente um espaço escuro, os olhos sensíveis às micro ondas do Planck revelam uma miríade de estruturas brilhantes de poeira e gás.
© Planck (Laço de Barnard em torno de Órion)
Os astrônomos usaram essa capacidade do Planck para pesquisar a região de Orion, uma região rica em formação de estrelas, localizada a aproximadamente 1500 anos-luz de distância da Terra. A imagem cobre uma grande parte da constelação de Orion. A nebulosa é o ponto brilhante abaixo do centro da imagem. O ponto brilhante à direita do centro é a região ao redor da famosa Nebulosa da Cabeça do Cavalo, assim chamada pois seus grandes pilares de poeira lembram a forma de uma cabeça de cavalo. O gigantesco arco vermelho do Laço de Barnard é pensado como sendo a onda de choque de uma estrela que explodiu dentro da região a aproximadamente dois milhões de anos atrás. A bolha criada durante essa explosão tem aproximadamente 300 anos-luz de diâmetro. Em contraste com a região de Orion, a região de Perseus é menos vigorosa em termos de formação de estrelas, como mostra o Planck na imagem abaixo, mas mesmo assim ainda se pode ver uma quantidade razoável dessas regiões. Ambas as imagens mostram três processos físicos que estão acontecendo no meio interestelar repleto de poeira e gás. O Planck pode nos mostrar cada um desses processos de forma separada. Nas frequências mais baixas, o Planck mapeia as emissões causadas pelos elétrons de alta velocidade interagindo com os campos magnéticos da galáxia. Um componente difuso adicional surge da rotação das partículas de poeira que emitem radiação nessas frequências.
© Planck (região de Perseus)
Em comprimentos de onda intermediários, de alguns milímetros, a emissão é causada pelo gás aquecido das jovens estrelas quentes que se formaram. Ainda nas altas frequências, o Planck mapeia o calor emitido pela poeira extremamente fria. Isso pode revelar os núcleos mais frios nas nuvens, que estão se aproximando do estado final de colapso, antes que eles renasçam em novas estrelas. As estrelas então dispersam as nuvens ao redor. O delicado equilíbrio entre a nuvem colapsada e a nuvem dispersada regula o número de estrelas que a galáxia gera. O Planck irá avançar nosso entendimento sobre todo o processo, pois pela primeira vez, ele está nos fornecendo dados sobre os maiores mecanismos de emissão que estão em curso.

Cientistas delimitam massa da matéria escura

Físicos definiram o limite mais preciso até agora para a massa da matéria escura, o misterioso recheio do universo que deve formar 98% de toda a matéria do mundo. Os pesquisadores usaram dados do Telescópio Fermi, da NASA, para definir parâmetros da massa das partículas de matéria escura. Eles calcularam a média com que elas colidem com suas parceiras de antimatéria e se aniquilam, em galáxias que orbitam nossa Via Láctea. Savvas Koushiappas, professor assistente de física na Universidade Brown, e o físico Alex Gereinger-Sameth, descobriram que as partículas de matéria escura devem ter uma massa maior do que 40 giga-elétrons volts (GeV) – aproximadamente 42 vezes a massa de um próton. “O que descobrimos é que se a massa é menor do que 40 GeV, então não pode ser uma partícula de matéria escura”, afirma Koushiappas. Os resultados colocam dúvidas em achados recentes, de experimentos alternativos, que afirmavam ter conseguido detectar a matéria escura. Eles alardearam terem encontrado partículas de matéria escura com massas entre 7 e 12 GeV, o que é uma diferença significante para o novo estudo. A matéria escura é invisível, e os cientistas vêm tentando há muito tempo detectar as misteriosas partículas. Mas já que ela tem massa, sua presença é inferida pela força gravitacional que exerce na matéria comum. Mas é muito complicado. Nos anos 20, o astrônomo Edwin Hubble descobriu que o universo não é estático, mas expansivo. Mais de 70 anos depois, observações do Telescópio Hubble (que recebeu o nome da personalidade) mostram que o universo está expandindo muito mais rápido do que antes. Cosmologistas pensam que uma misteriosa força chamada energia escura ou negra está por trás dessa aceleração. Até hoje isso não foi comprovado, mas a velocidade cada vez maior do cosmos talvez ocorra por isso. “Se, pelo bem da argumentação, uma partícula de matéria escura tem menos do que 40 GeV, isso significa que a quantidade de matéria desse tipo no universo, hoje, seria tanta que ele não estaria expandindo nessa velocidade”, comenta Koushiappas. Pensa-se que a energia escura é responsável por 73% da massa e energia do universo. Matéria escura estaria com 23%, o que deixa apenas 4% para a matéria regular, ou seja, as estrelas, planetas, galáxias e nós, humanos. Mas como a matéria e a energia escuras não foram diretamente detectadas, isso continua no campo dos conceitos. Em pelo menos um aspecto, a matéria escura se comporta como a normal: quando uma partícula de matéria escura encontra sua parceira de antimatéria, elas devem se destruir. Antimatéria é a irmã da matéria normal. Em tese, existe uma de cada, em número igual no universo e com a mesma massa, mas com carga oposta. Cientistas suspeitam que a matéria escura seja feita de partículas chamadas WINP (do inglês: partícula massiva que interage fracamente). Quando uma WINP e sua antipartícula colidem, elas deveriam aniquilar uma a outra. Para examinar a massa da matéria escura, Koushiappas e Geringer-Sameth reverteram o processo de aniquilação. Eles observaram sete galáxias anãs que seriam repletas desse tipo de matéria, já que o movimento das estrelas internas não pode ser completamente explicado apenas pela massa delas.  Já que essas galáxias também contêm muito gás hidrogênio e matéria comum, elas ajudam a entender a matéria escura e seus efeitos. Os físicos trabalharam com dados coletados pelo Telescópio Fermi nos últimos três anos, que observa o universo através de raios gama de alta intensidade. Ao mensurar o número de partículas de luz – os fótons – nas galáxias, os cientistas conseguiram calcular a frequência de produção das partículas quarks, produzidas no processo de aniquilamento.  Isso permite que os pesquisadores estabeleçam limites para a massa das partículas escuras e a frequência com que são destruídas.  “Isso é muito excitante para o estudo da matéria escura, já que muitos experimentos estão finalmente se relacionando com teorias antigas”, afirma Geringer-Sameth. “Estamos começando a por essas teorias em teste”.
Fonte: http://hypescience.com/
[LiveScience]

Ástronomas portuguesas detetam galáxias raras

Uma equipa de investigadores, maioritariamente do Centro de Astrofísica da Universidade do Porto (CAUP), detetaram um tipo raro de galáxias ativas (AGNs), simultaneamente com características de AGNs jovens e de antigas. Julga-se que esta aparente discrepância será devida ao reacendimento da atividade do buraco negro central. A equipa, composta essencialmente por astrónomas portuguesas, partiu de um catálogo de mais de 13 mil enxames de galáxias na banda rádio, à procura da ligação entre galáxias ativas e os respetivos enxames de galáxias. A astrónoma do CAUP e investigadora principal do projeto, Mercedes Filho, comentou o acaso da descoberta:
 
“O nosso projeto inicial era estudar rádio galáxias em enxames. Por sorte, encontramos oito fontes rádio com estruturas extensas (com jatos e lóbulos visíveis na banda rádio) que não apareciam na banda do visível, o que estranhamos. Decidimos por isso largar o projeto inicial e seguir o rasto destas estranhas rádio galáxias.”  Para obter mais detalhes sobre as galáxias, estes oito objetos foram observados na banda do infravermelho pelo observatório VLT (ESO). Isto permitiu à equipe detetar as “galáxias-mãe”, isto é, as galáxias que deram origem às extensas estruturas observadas no rádio. Ao comparar os espectros destes objetos com modelos conhecidos de galáxias, a equipa concluiu que estes são objetos muito raros – galáxias com características tanto de AGNs ativas (ainda a emitir jatos de matéria) como de AGNs inativas (onde essa emissão já terminou).

Esta aparente discrepância pode ser explicada com uma reativação (relativamente) recente da AGN, devido a uma maior disponibilidade de material para alimentar o buraco negro central. Em geral, quando um buraco negro está ativo, produz um jato ao longo do eixo de rotação da galáxia. Este jato pode viajar grandes distâncias, produzindo lóbulos visíveis na banda rádio. Quando o buraco negro não está ativo, o jato é desligado, mas os lóbulos podem persistir durante muito tempo. A emissão original terá sido interrompida em algum ponto no passado, e o material emitido foi-se dissipando, dando origem aos lóbulos que emitem na banda rádio.

Só que, segundo Mercedes Filho, “os nossos objetos mostram lóbulos no rádio, sinal de um ciclo de atividade no passado, mas o espectro diz-nos que o buraco negro e os jatos foram recentemente reativados.”  Mais recentemente o buraco negro terá ficado com novo material à sua disposição (por exemplo proveniente de instabilidades próprias do disco de matéria que o circunda, ou da interação com outras galáxias), dando origem a nova emissão, que começou antes dos lóbulos iniciais se desvanecerem. A equipa vai agora efetuar novas observações, na banda dos raios gama e em rádio, procurando indícios diretos da presença de um jato jovem e do reacendimento recente do buraco negro central.
Créditos: http://astropt.org/blog/2011/12/05/astronomas-portuguesas-detetam-galaxias-raras/
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