2 de ago de 2012

Quanto pesa a matéria escura

Foi medindo a massa da Galáxia que se descobriu a matéria escura. Essa medida é calculada pela velocidade de rotação dos corpos no disco e no halo. O halo é uma região esférica que envolve todo o disco, que é plano. É no halo, onde se enxergam poucas estrelas visíveis, que deve estar a maior parte da matéria invisível da Galáxia. Segundo o astrofísico José Antonio de Freitas Pacheco, é muito difícil tirar as medidas exatas da Via Láctea. Mas as massas aproximadas do disco e do halo são as seguintes, indicadas nas duas balanças. (Os valores são calculados em massas solares, sendo que 1 massa solar é aproximadente 2 x 10 30kg)

Neutrinos – Partículas subatômicas da mesma família dos elétrons, que interagem muito pouco com a matéria comum. Principais candidatos do grupo dos WIMPs, ainda não se comprovou se os neutrinos têm massa.

Gravitinos – Pela chamada teoria da supersimetria, são uma espécie de alter ego das partículas que transmitem a energia gravitacional, os grávitons. Produto de uma teoria matemática altamente especulativa, ainda não se sabe se essas partículas realmente existem.

Fotinos – Espécie de irmãos gêmeos das partículas subatômicas que conduzem a energia luminosa, os fótons. Como os gravitinos, por enquanto os fotinos também só existem na moderna teoria da supersimetria

Buracos negros – Os corpos mais densos do Cosmo, de cujo campo gravitacional nenhuma forma de energia consegue escapar — nem a luz.Resultado da morte de estrelas de massa muito elevada, que são raras, eles não devem existir em número suficiente para justificar toda a massa perdida da Galáxia

Pulsares – Estrelas com massa próxima à do Sol e diâmetro de cerca de 10 km, que emitem impulsos de rádio com grande regularidade.A Galáxia é muito nova para conter a quantidade de pulsares necessária para explicar toda a massa da matéria escura

Anãs brancas – Estrelas mortas, com diâmetro próximo ao da Terra e, no máximo 1,4 massa solar, de brilho fraco. Elas precisariam ter surgido em grande número no início da Galáxia e se resfriado mais rapidamente do que prevêem as teorias hoje mais aceitas.
Fonte: Super.abril.com.br

Buracos negros obesos

Galáxias NGC 4342, à esquerda, e NGC 4291: buracos negros com massa maior que o esperado
Um estudo divulgado em junho está fazendo os astrônomos reverem o que sabiam sobre a evolução dos buracos negros, corpos com densidade tão elevada que nada escapa de sua atração gravitacional, nem a luz. Imagens feitas pelo telescópio espacial Chandra, da Nasa, mostraram que os buracos negros que ocupam o centro de duas galáxias relativamente próximas à Via Láctea estão ganhando massa mais rápido do que deveriam. A massa desses buracos negros em geral é centenas de milhões a bilhões de vezes maior que a do Sol e equivalente a 0,2% da massa total do bojo, a região mais central e luminosa da galáxia. Nas galáxias NGC 4342 e NGC 4291, porém, o Chandra detectou buracos negros com massa de 10 a 35 vezes maior do que o esperado. O halo de matéria escura que envolve essas galáxias também é muito maior que o normal. Esses dados sugerem que a evolução dos buracos de massa muito elevada está ligada à massa dos halos de matéria escura, e não à do bojo das galáxias. “Esse trabalho nos dá mais evidências da ligação entre dois dos mais misteriosos fenômenos da astrofísica, os buracos negros e a matéria escura”, disse Akos Bogdan, do Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian, coordenador do estudo, apresentado na reunião anual da Sociedade Astronômica Americana. Ele acredita que esses buracos negros ganharam massa rapidamente e consumiram o gás que poderia ter originado mais estrelas.
Fonte:  http://revistapesquisa.fapesp.br

20 Astrônomos brilhantes que mudaram nossa visão do universo - Parte 1

Pense nisso: se não fossem por grandes cientistas, astrônomos que muitas vezes dominam vários campos da ciência, nós acreditaríamos em muito mais coisas sobrenaturais do que hoje. Alienígenas seriam uma explicação ainda mais comum para qualquer fenômeno que agora já entendemos bem. Por terem iluminado nosso conhecimento e nos mostrado o mundo como ele realmente é, aqui fica nossa homenagem a grandes mentes que passaram pela Terra:
 
1 – Eratóstenes
Numa época em que a maioria das pessoas pensava que o mundo era plano, o matemático, astrônomo e geógrafo grego Eratóstenes (276 aC -195 aC) usou o sol (na verdade, as sombras que ele causa) para medir o tamanho da Terra e concluir que ela era redonda. Sua medida (39.690 km) estava apenas 340 km errada em relação à verdadeira medição.

2 – Ptolomeu
O antigo astrônomo e matemático grego Cláudio Ptolomeu (90 dC – 168 dc) criou um modelo do sistema solar em que o sol, as estrelas e outros planetas giravam em torno da Terra. Conhecido como o sistema de Ptolomeu, foi reconhecido como o correto por centenas de anos, embora estivesse errado. Ainda assim, esse grande cientista foi considerado o primeiro “cientista celeste” e tem colaborações em matemática, astrologia, astronomia, geografia, cartografia, óptica e teoria musical. Sua obra mais conhecida é o Almagesto (que significa “O grande tratado”), um tratado de astronomia que reúne os trabalhos e observações de Aristóteles, Hiparco, Posidônio e outros, com tabelas de observações de estrelas e planetas e com um grande modelo geométrico do sistema solar, baseado na cosmologia aristotélica.

3 – Abd al-Rahman al-Sufi 
O astrônomo persa Abd al-Rahman al-Sufi (903 dc – 986 dc), ou Azophi para os ocidentais, fez a primeira observação conhecida de um grupo de estrelas fora da Via Láctea, a galáxia de Andrômeda. Sua obra o “Livro das Estrelas Fixas” permitiu à astronomia moderna fazer comparações úteis na pesquisa das variações do brilho das estrelas.

4 – Copérnico
No século 16, na Polônia, o astrônomo Nicolau Copérnico (1473 – 1543) propôs um modelo do sistema solar em que a Terra girava ao redor do sol. O modelo não era totalmente correto, já que os astrônomos da época ainda tinham dificuldade em determinar a órbita de Marte, mas acabou mudando completamente a nossa visão do sistema solar. O pai da astronomia moderna revolucionou o pensamento ocidental ao tirar o homem do centro do universo (antropocentrismo), e por isso foi considerado um herege pela Igreja.

5 – Kepler
Usando medições detalhadas do caminho dos planetas feitas pelo astrônomo dinamarquês Tycho Brahe, Johannes Kepler (1571 – 1630) determinou que os planetas viajavam ao redor do sol em elipses, não círculos. Para chegar a essa descoberta, ele calculou três leis que envolvem os movimentos dos planetas, que os astrônomos usam em seus próprios cálculos até hoje. Kepler agora é o nome de uma sonda, um observatório espacial projetado pela NASA que procura planetas extrassolares.

6 – Galileu
Nascido na Itália, Galileu Galilei (1564 – 1642) é muitas vezes creditado com a criação do telescópio óptico, embora na verdade ele tenha apenas melhorado modelos existentes. O astrônomo, físico, matemático e filósofo usou a nova ferramenta de observação para descobrir as quatro luas principais de Júpiter (hoje conhecidas como luas de Galileu), bem como os anéis de Saturno. E, apesar de um modelo da Terra girando em volta do sol ter sido primeiramente proposto por Copérnico, levou algum tempo para a teoria ser amplamente aceita, e Galileu é mais conhecido por defendê-la. Galileu acabou sob prisão domiciliar no final de sua vida por causa disso.

7 – Christiaan Huygens
O físico e astrônomo holandês Christiaan Huygens (1629 – 1695) propôs a primeira teoria sobre a natureza da luz, um fenômeno que intriga cientistas há centenas de anos. Suas melhorias no telescópio lhe permitiram fazer as primeiras observações dos anéis de Saturno e descobrir sua lua Titã. Huygens também criou a teoria sobre o estudo da luz e cores descobrindo que, por meio da luz, seria possível a ocorrência de fenômenos de propagação como refração e reflexão.

8 – Newton
Com base no trabalho de quem veio antes dele, o astrônomo inglês Sir Isaac Newton (1643 – 1727) é mais famoso por seu trabalho sobre forças, especificamente a gravidade (quem lembra da história da maçã?). Ele calculou três leis que descrevem o movimento das forças entre objetos, conhecidas hoje como leis de Newton.

9 – Einstein
No início do século 20, o físico alemão Albert Einstein (1879 – 1955) tornou-se de um dos mais famosos cientistas do mundo, depois de propor uma nova maneira de olhar para o universo além da compreensão atual. Einstein sugeriu que as leis da física são as mesmas em todo o universo, que a velocidade da luz no vácuo é constante, e que o espaço e o tempo estão ligados em uma entidade conhecida como espaço-tempo, que é distorcida pela gravidade.

10 – Hubble
O astrônomo americano Edwin Hubble (1899 – 1953) calculou que uma bolha pequena no céu existia fora da Via Láctea. Antes de suas observações, a discussão sobre o tamanho do universo era dividida quanto à possibilidade ou não de existir apenas uma galáxia. Hubble determinou também que o universo estava se expandindo, um cálculo que mais tarde ficou conhecido como lei de Hubble. Suas observações de várias galáxias levaram a criação de um sistema padrão de classificação usado até hoje. Um dos telescópios espaciais mais famosos do mundo leva seu nome, o Telescópio Espacial Hubble, apontado para o céu com o objetivo de estudar o universo.
Fonte: hypescience.com

20 Astrônomos brilhantes que mudaram nossa visão do universo - Parte 2

11 – Hawking
Stephen Hawking (nascido em 1942) fez muitas descobertas significativas no campo da cosmologia. Ele propôs que, como o universo tem um começo, provavelmente também terá um fim. Hawking acredita que o mundo não tem nenhum limite ou fronteira. Apesar de ser visto como uma das mentes mais brilhantes desde Einstein, muitos dos livros de Hawking são adaptados e direcionados para o público em geral, já que ele procura educar as pessoas sobre o universo.

12 – Cassini
O astrônomo italiano Giovanni Cassini (1625 – 1712) mediu o tempo que leva para os planetas Júpiter e Marte girarem, além de descobrir quatro luas de Saturno e as diferenças nos anéis do planeta. Quando a NASA lançou um satélite para orbitar Saturno e suas luas em 1997, ele foi apropriadamente chamado de Cassini.

13 – Halley
Edmond Halley (1656 – 1742) foi o cientista britânico que analisou os avistamentos de cometas históricos e propôs que o cometa que apareceu em 1456, 1531, 1607 e 1682 era o mesmo, e que voltaria em 1758. Apesar de ter morrido antes de poder dizer “eu estava certo!”, ele estava mesmo certo, e o cometa foi nomeado em sua honra.

14 – Messier
O astrônomo francês Charles Messier (1730 – 1817) compôs uma base de dados de objetos celestes conhecidos na época como “nebulosas”, que incluía 103 objetos em sua publicação final, embora outros tivessem sido adicionados com base em suas anotações pessoais. Muitos desses objetos são frequentemente listados com o nome do catálogo de Messier, como a Galáxia de Andrômeda, conhecida como M31 (M de Messier, 31 porque é o 31º objeto catalogado). O astrônomo também descobriu 13 cometas ao longo de sua vida.

15 – Herschel


O astrônomo britânico William Herschel (1738 – 1822) catalogou mais de 2.500 objetos do céu profundo. Ele também descobriu Urano e suas duas luas mais brilhantes, duas das luas de Saturno e as calotas polares marcianas. William treinou sua irmã, Caroline Herschel (1750 – 1848), em astronomia, e ela se tornou a primeira mulher a descobrir um cometa, identificando vários outros ao longo de sua vida. A Agência Espacial Europeia criou um observatório com seu nome, o Observatório Espacial Herschel.

16 – Henrietta Leavitt Swann
Henrietta Leavitt Swann (1868 – 1921) foi uma das várias mulheres que trabalharam como um “computador humano” na Universidade de Harvard (EUA), identificando imagens de estrelas variáveis em placas fotográficas. Ela descobriu que o brilho de uma estrela piscando estava relacionado com a frequência com que pulsava. Esta relação permitiu aos astrônomos calcularem as distâncias de estrelas e galáxias, o tamanho da Via Láctea e a expansão do universo. Ela descobriu mais de 1.200 estrelas variáveis em sua vida.

17 – Shapley
O astrônomo americano Harlow Shapley (1885 – 1972) calculou o tamanho da galáxia Via Láctea e sua localização geral do seu centro. Ele argumentou que os objetos conhecidos como “nebulosas” estavam dentro da galáxia, ao invés de fora dela. Porém, seu nome é um pouco manchado por ele ter discordado incorretamente das observações de Hubble de que o universo tinha outras galáxias além da Via Láctea.

18 – Drake
Frank Drake (nascido em 1930) é um dos pioneiros na busca de inteligência extraterrestre. Ele foi um dos fundadores da Busca por Inteligência Extraterrestre (SETI, na sigla em inglês) e idealizador da equação de Drake, uma equação matemática usada para estimar o número de civilizações extraterrestres na Via Láctea capazes de serem detectadas.

19 – Hartmann
O astrônomo americano William K. Hartmann (nascido em 1939) estendeu a teoria mais aceita sobre a formação da lua em 1975. Ele propôs que, após uma colisão com um grande corpo, os detritos que saíram da Terra se uniram para formar a lua.

20 – Carl Sagan
O astrônomo americano Carl Sagan (1934 – 1996) pode não ter sido um grande cientista em comparação com outros dessa lista, mas é um dos mais famosos astrônomos por ter feito importantes estudos científicos nas áreas de ciência planetária, e principalmente por ter popularizado a astronomia mais do que qualquer outro indivíduo. Seus programas de TV e derivados atraíam muitos telespectadores interessados.



Bônus: Rodney Gomes

A astronomia tem crescido bastante no Brasil. Somos capacitados a construir instrumentos de classe mundial, somos o único país em desenvolvimento que tem acesso a telescópios de 8 e 4 metros, e um dos poucos países no mundo com acesso a esse tamanho de telescópios em ambos os Hemisférios. Também somos o único país não europeu a fazer parte do Observatório Europeu do Sul, uma organização intergovernamental de pesquisa em astronomia, composta e financiada por quinze países. Não podemos citar grandes cientistas brasileiros que mudaram completamente a visão do universo, mas muitos merecem uma menção honrosa. Recentemente, um astrônomo brasileiro, Rodney Gomes, mudou o rumo da busca por evidências de um planeta no limite de nosso sistema solar. No Observatório Nacional do Brasil, no Rio de Janeiro, ele descobriu que as órbitas irregulares de pequenos corpos gelados além de Netuno implicam que um planeta quatro vezes maior que a Terra está girando em volta do nosso sol nas bordas do sistema solar.
Fonte: hypescience.com
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Aterragem do Rover Marciano segue grande tradição dramática com 40 anos

Esta impressão de artista mostra o rover Curiosity, um robot móvel que vai investigar a capacidade, passada ou presente, de Marte albergar vida microbiana. Crédito: NASA/JPL-Caltech

Quando o rover Curiosity da NASA tentar aterrar em Marte na próxima semana, irá juntar-se a uma longa lista de missões com o intuito de tocar o Planeta Vermelho, um legado que remonta a mais de 40 anos. O rover de 2,5 mil milhões de dólares, também conhecido como MSL (Mars Science Laboratory), tem aterragem prevista em Marte para as 06:31 (hora portuguesa) de 6 de Agosto. O Curiosity é demasiado grande e pesado para usar airbags durante a aterragem. Ao invés, o rover - com aproximadamente 1 tonelada, irá pesar cerca de 345 kg sob a gravidade marciana - vai descer até à superfície marciana usando um complexo sistema de guindaste aéreo a jacto, o que necessita de mecânicas e "timings" precisos. Uma vez em Marte, o Curiosity irá procurar sinais de que o planeta já tenha sido hospitaleiro à vida. E embora a antecipação da aterragem seja desesperante, o Curiosity não é a primeira nave a tentar o difícil feito de aterrar no Planeta Vermelho.
Leia completo em: http://www.ccvalg.pt/astronomia/noticias/2012/07/31_marte_cronologia_landers.htm

Bóson de Higgs é detectado fora do LHC

O bóson de Higgs, representado pela esfera vermelha, é descrito por uma oscilação de potencial em um sistema bidimensional. [Imagem: MPQ/Quantum Many-Body Division]

Escalas diferentes - Esqueça um pouco o LHC e a festa feita há poucos dias para anunciar a descoberta de um bóson do tipo Higgs. Agora, uma equipe de físicos da Alemanha e dos Estados Unidos acaba de anunciar uma descoberta similar - um bóson do tipo Higgs. Se o achado é similar, contudo, as técnicas utilizadas são radicalmente diferentes. O LHC, que é maior experimento científico da história, com um túnel de 27 km na fronteira entre a Suíça e França, custou US$8 bilhões e foi projetado para operar a até 14 tera-elétron volts (TeV) - por problemas técnicos, hoje ele funciona a apenas 8 TeV. Manuel Endres e seus colegas do Instituto Max Planck, por outro lado, encontraram as excitações do tipo Higgs na transição entre diferentes fases da matéria, em um sistema de átomos ultrafrios, próximos ao zero absoluto, em um equipamento do tamanho de uma mesa. De fato, o que realmente separa os dois experimentos é a escala - não apenas a dimensão, mas principalmente a escala de energia. Enquanto as experiências do LHC são executadas nas energias mais altas que se pode alcançar, o novo experimento foi realizado nas menores faixas de energia possíveis. Pondo em números, os experimentos do LHC são realizados em energias 12 ordens de grandeza maiores do que as energias típicas à temperatura ambiente; o novo experimento foi realizado em uma magnitude 11 ordens de grandeza menores do que as energias típicas à temperatura ambiente.

Em contraste com o túnel de 27 km do LHC, o novo experimento foi realizado com uma óptica complexa, mas que cabe sobre uma mesa. [Imagem: MPQ/Quantum Many-Body Division]


Campo de Higgs - No novo experimento, um material magnético foi resfriado abaixo da temperatura Curie, desenvolvendo uma "ordem global", a seguir excitada para produzir uma oscilação coletiva, na qual todas as partículas se movem de forma coordenada. Se o comportamento coletivo das partículas segue as regras da relatividade, pode-se desenvolver um tipo especial de oscilação, a chamada excitação de Higgs. Esse campo é fundamental para o modelo padrão das partículas elementares, onde ele é chamado de bóson de Higgs. Em tese, sistemas sólidos também podem apresentar excitações de Higgs, desde que o movimento coletivo das suas partículas sigam regras similares às da teoria da relatividade. O experimento começou com o resfriamento de átomos de rubídio até temperaturas próximas ao zero absoluto. Eles foram a seguir injetados em uma rede óptica bidimensional, parecida com um tabuleiro de damas, onde os quadros claros e escuros são produzidos por feixes de laser interferindo uns com os outros. Nessas redes, os átomos ultrafrios podem assumir diversos estados da matéria. E foi nessas transições que os cientistas detectaram o bóson de Higgs.

Teoria de campo relativística efetiva

Em redes ópticas muito intensas - o que significa um contraste muito forte entre os espaços escuros e as áreas brilhantes -, desenvolve-se um estado altamente ordenado, chamado isolante de Mott. Neste estado, cada quadro da rede é ocupado por exatamente um átomo, que fica fixo no lugar. Se a intensidade da rede for diminuída continuamente, ocorre uma transição de fase para um superfluido. Em um superfluido, todos os átomos são parte de um único campo, que se estende ao longo de toda a rede, com o movimento coletivo do sistema sendo descrito por uma onda quântica estendida. A dinâmica desse campo quântico segue as leis da chamada "teoria de campo relativística efetiva", na qual a velocidade da luz é substituída pela velocidade do som. Finalmente, quando o sistema é forçado para fora do seu equilíbrio, são geradas oscilações coletivas na forma de excitações de Higgs. A existência de excitações de Higgs em sistemas desse tipo tem sido alvo de intensos debates entre os físicos teóricos. Nós detectamos um fenômeno que, atualmente, não pode ser calculado precisamente. Isto torna nossa observação experimental ainda mais importante," conclui Manuel Endres, principal idealizador do experimento.
 
A principal distinção entre os dois experimentos é a escala de energia utilizada. [Imagem: Manuel Endres]

Como comparar o bóson de Higgs do LHC com o "novo" bóson de Higgs?


É muito difícil comparar os dois resultados, a partícula tipo Higgs encontrada pelo LHC, e a excitação de campo tipo Higgs encontrada na transição de fases do sistema ultrafrio. É uma situação, de resto muito comum na física, onde o mesmo conceito teórico é usado para descrever diferentes sistemas físicos. Pense, por exemplo, no conceito de onda. O movimento coletivo de partículas é descrito por "equações de onda" em situações físicas muito diferentes, que podem ser as ondas na água, ondas de som no ar ou em sólidos, ou ondas eletromagnéticas. Na descrição teórica desses sistemas, as "ondas" aparecem como um conceito comum. No entanto, os sistemas são muito diferentes e a descrição teórica de cada um pode ter diferentes níveis de complexidade - ondas eletromagnéticas são muito mais complicadas do que ondas de som. Da mesma forma que pode haver ondas em todos esses sistemas, bósons de Higgs podem aparecer em situações muito diferentes. O experimento agora realizado na Alemanha é o mais simples que permite o surgimento de uma excitação do tipo Higgs. Ele pode, portanto, ser considerado como um sistema modelo. A descrição da física que está sendo feita no LHC é muito mais complexa. Um aspecto importante é que o Higgs do LHC e o Higgs do sistema ultrafrio aparecem em escalas de energia muito diferentes. No entanto, em ambos os casos, a descrição teórica é semelhante. Assim, é como comparar as ondas gigantescas no oceano com ondas que você consegue fazer em um copo d'água. A física é semelhante, mas as escalas de energia são totalmente diferentes.
Fonte: Inovação Tecnologica

Os Rastros Estelares no Polo Sul da Terra

Crédito de imagem e direitos autorais: Robert Schwarz (Estação Pólo Sul)
Nenhuma estrela mergulha abaixo do horizonte e o Sol nunca fica acima dele nessa impressionante imagem feita com uma longa exposição de 24 horas mostrando o rastro completo das estrelas. Para que os rastros estelares apareçam como círculos completos iguais são mostrados nessa imagem, só se pode fazer uma foto desse tipo em dois lugares da Terra. Esse exemplo foi fotografado no dia 1 de Maio de 2012, com a câmera colocada numa caixa no telhado do MAPO, o Martin A. Pomerantz Observatory no Polo Sul. Diretamente sobre a câmera na apagada constelação de Octans está a projeção do eixo de rotação da Terra, ou seja, o Polo Sul Celeste, localizado no centro de todos os rastros estelares. Não tão bem posicionada como a estrela Polaris e o Polo Celeste Norte, a estrela que deixa um pequeno, mas ainda brilhante círculo ao redor do Polo Celeste Sul é a Beta Hydri. Na imagem acima ainda é possível observar a aparição de uma aurora austral bem registrada graças à exposição de 24 horas.
Fonte: http://apod.nasa.gov/apod/ap120802.html
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