17 de out de 2012

Como Procurar Buracos Negros no Céu

Artigo do astrônomo Ronaldo Rogério de Freitas Mourão, em que conta como pode-se registrar a interação do buraco negro com a matéria interestrelar que o envolve.
Representação artistica de um buraco negro 
O principal problema nas pesquisas sobre buracos negros é saber se eles realmente existem, pois para muitos autores eles ainda são apenas frutos de elucubrações teóricas. Como retêm a própria luz que emitem, é praticamente impossível observá-los por meios normais. Os físicos teóricos, no entanto, propuseram duas vias para contornar o problema. Primeiro, pode-se tentar registrar a interação do buraco negro com a matéria interestelar que o envolve: intensamente comprimidos pela queda em um buraco negro, os gases interestelares se aqueceriam e emitiriam radiações detectáveis. Um problema é que a densidade de matéria interestelar e baixa e não produz radiação muito intensa. O segundo método é a utilização das denominadas “lentes gravitacionais” propiciadas pela massa muito elevada dos buracos negros: esta deformaria o espaço a seu redor e assim desviaria a trajetória de raios luminosos vindos de objetos afastados. Para um observador terrestre, a imagem de uma galáxia afastada, por exemplo, apareceria muito brilhante e mesmo deformada. O efeito de focalização dessa “lente gravitacional” será tanto mais importante quanto mais afastada estiver a galáxia do buraco negro.

A grande dificuldade desse processo: é muito raro ocorrer um alinhamento entre uma galáxia, um buraco negro e a Terra. As possibilidades de registro serão muito maiores no caso de um buraco negro que faça parte de um sistema duplo, por exemplo se ele orbitar uma estrela. Como membro do sistema binário, o buraco negro deverá perturbar o movimento de seu companheiro e isso permitiria deduzir a massa do astro invisível. No caso de um par muito cerrado – muito próximo -, o forte campo gravitacional do buraco negro poderá arrancar matérias das camadas externas da estrela, e arrastar essa matéria para si numa fina espiral pelo espaço. Mas ela não chega lá: satelitizados em volta do buraco negro, os gases provenientes da estrela formam um anel que se denomina disco de acreção. Aí se aquecem muito rapidamente, pois sofrem compressão intensa devido ao campo gravitacional. Além disso, as camadas internas do disco, mais próximas do buraco negro, giram mais depressa que as externas, e a fricção resultante contribui ainda mais para elevar a temperatura, que chega ao patamar de milhões de grau. Outro aspecto do fenômeno é que enorme quantidade de gases – mais de 40% - destaca-se do disco e cai em espiral rumo ao buraco negro, dando origem a emissões de raios X captáveis da Terra. Foi o que fez o satélite norte-americano Uhuru, a partir de seu lançamento em dezembro de 1970. Seus detectores registraram cerca de 160 fontes de raios X, a maior parte em nossa Galáxia e algumas nas Nuvens de Magalhães. O primeiro buraco negro descoberto foi o Cygnus X-1. Tal designação significa que esta foi a primeira fonte de raios X descoberta na constelação de Cygnus, ou Cisne. Em 1971, a emissão dessa fonte na faixa das ondas de rádio permitiu identificá-lo como associada à supergigante MDE 226868.

Tal estrela constitui uma binária espectroscópica, ou seja, uma estrela dupla só separável através da análise de seu espectrograma. Variações na velocidade radial dessa estrela, além disso, levaram à conclusão de que a massa de Cygnus X-1 correspondia a algo entre 6 e 10 massas solares. Um objeto com tal massa só pode ser um buraco negro. Já o segundo buraco negro foi descoberto pelo estudo das fontes de raios X na Pequena Nuvem de Magalhães. Esta nuvem é na realidade uma galáxia de tipo irregular, satélite da Via Láctea à distância de 150 000 anos-luz e situa-se na constelação de Tucano. É facilmente visível próximo ao pólo celeste sul. Uma de suas fontes de raios X recebeu o nome de LCM-X3, cuja massa foi estimada, a partir de sua velocidade, em seis ou mais massas solares.

Créditos: Ronaldo Rogério de Freitas Mourão 
Astrônomo e membro da União Astronômica Internacional

Astrônomos estudam filamento de matéria escura em 3D pela 1ª vez

A imagem, feita pelo Hubble, mostra o aglomerado de galáxias massivas MACS J0717. Estudando os efeitos de distorção da gravidade sobre a luz das galáxias de fundo, os cientistas descobriram a presença de um filamento de matéria escura que se estende do centro do aglomerado.Foto: Nasa/ESA/Divulgação

Usando o telescópio espacial Hubble, astrônomos puderam estudar um filamento gigante de matéria escura em três dimensões pela primeira vez. Estendido 60 milhões de anos-luz do centro de um dos aglomerados de galáxias mais massivos conhecidos, o filamento é parte da teia cósmica que constitui em larga escala a estrutura do universo, e é uma sobra de os primeiros momentos depois do Big Bang. Se a alta massa medida nos filamentos representa o resto do universo, essas estruturas podem conter mais da metade de toda a massa universal. A teoria do Big Bang prevê que a variação na densidade da matéria nos primeiros momentos do universo levou a maior parte da matéria no cosmos a se condensar em uma teia de filamentos emaranhados. Essa visão é apoiada por simulações da evolução cósmica em computador, que sugerem que o universo é estruturado como uma teia, com longos filamentos que se conectam em locais de aglomerados de galáxias massivas. Estes filamentos, apesar de vastos, são feitos principalmente de matéria escura, o que os torna difíceis de observar.

A primeira identificação convincente de uma seção destes filamentos foi feita no início do ano. Agora, com o estudo em 3D, é possível eliminar muitas das armadilhas que surgem ao estudar a imagem plana de uma estrutura assim. "Filamentos da teia cósmica são extremamente estendidos e difusos, o que faz com que sejam difíceis de detectar", diz Mathilde Jauzac, do Laboratório de Astrofísica de Marselha (LAM), na França, e da Universidade de KwaZulu-Natal, na África do Sul, líder da pesquisa. A equipe combinou imagens de alta resolução da região ao redor do aglomerado de galáxias MACS J0717, tiradas usando o Hubble, o Subaru, e o Telescópio Canadá-França-Havaí, com dados espectroscópicos sobre as galáxias dentro dele a partir dos observatórios WM Keck e Gemini. Analisar essas observações conjuntamente dá uma visão completa da forma dos filamentos e de como se estendem para fora do aglomerado até quase nossa linha de visão.

As teorias da evolução cósmica sugerem que aglomerados de galáxias se formam onde filamentos da teia cósmica se encontram, com os filamentos lentamente afunilando matérias no aglomerado. "Do nosso trabalho anterior na MACS J0717 já sabíamos que este aglomerado está crescendo ativamente e, portanto, seria um alvo privilegiado para um estudo detalhado da rede cósmica", explica Harald Ebeling, da Universidade do Havaí em Manoa, coautor do estudo. Além desse "guia", a equipe contou com técnicas avançadas de lentes gravitacionais. A famosa teoria de Einstein da relatividade geral diz que o caminho da luz é desviado quando passa próximo a objetos com uma grande massa. Filamentos da teia cósmica são, em grande parte, compostos de matéria escura, que não pode ser vista diretamente, mas tem massa o suficiente para desviar a luz e distorcer as imagens das galáxias ao fundo, em um processo chamado de lente gravitacional. A equipe desenvolveu ferramentas para converter as distorções de imagem em um mapa de massa.

As imagens em alta resolução também auxiliaram a equipe. A lente gravitacional é um fenômeno sutil, e estudá-lo implica em ter imagens detalhadas. As observações do Hubble permitiram que a equipe estudasse a deformação precisa nas formas das galáxias com esse fenômeno. Isso, por sua vez, revela onde o filamento de matéria escura escondido está localizado. "O desafio era encontrar um modelo da forma da aglomeração que tivesse todas as características de lente gravitacional que nós observamos", explica Jean-Paul Kneib, do LAM, coautor na pesquisa. Outro ingrediente na pesquisa foram as medições de distâncias e movimentos. Observar a forma dos filamentos nos aglomerados requerem observações em 3D mais precisas do que as feitas em duas dimensões. Imagens coloridas e velocidades de galáxias medidas com espectrômetros, usando os dados de outros telescópios, permitiram que a equipe localizasse milhares de galáxias dentro do filamento e detectassem movimentos de várias delas.

Um modelo que combinou informações de posição e velocidade para todas estas galáxias foi construído, o que revelou a forma em 3D e a orientação da estrutura filamentar. Isso permitiu que os pesquisadores medissem as propriedades reais dessa estrutura sem as incertezas que vêm ao projetar a imagem em duas dimensões.

Os resultados obtidos empurram os limites das previsões feitas pelos trabalhos teóricos e simulações numéricas da teia cósmica. Com um comprimento de ao menos 60 milhões de anos-luz, o filamento da MACS J0717 é extremo mesmo em escalas astronômicas. E se a massa medida pela equipe pode ser tomada como representativa de filamentos próximos a aglomerados gigantes, então estas ligações difusas entre os nós da rede cósmica podem conter ainda mais massa (na forma de matéria escura) do que os teóricos previram, tanto que mais da metade da massa do universo pode estar escondida nessas estruturas. O telescópio especial James Webb, da Nasa, ESA e CSA, que deve ser lançado em 2018 pode ser uma ferramenta importante para detectar filamentos na teia cósmica, devido a sua maior sensibilidade.
Fonte:Terra

O melhor momento para assistir a chuva de meteoros do cometa Halley

Para quem gosta de fazer pedidos para estrelas cadentes, aqui vai uma dica quente: na madrugada de domingo, vai dar para fazer uns 60 pedidos por hora, uma média de um por minuto. Estamos em plena época da chuvas de meteoros conhecida como orionídas, por que seu radiante está na direção aproximada da constelação de Órion. As chuvas de meteoros orionídas são criadas pelos detritos do cometa Halley, e acontecem na metade do mês de outubro. Desde o ano 2006, a chuva de meteoros orionídas tem proporcionado belos espetáculos, com 60 ou mais meteoros por hora.

Nada menos é esperado para este ano. Para quem quiser assistir o espetáculo, é preciso procurar um lugar longe da poluição luminosa das cidades (poluição luminosa é como os astrônomos chamam o excesso de luz das cidades, que ao iluminar a poeira suspensa na atmosfera, cria um halo luminoso que dificulta a observação das estrelas mais fracas).

Como equipamento adicional, eu acrescentaria uma cadeira confortável, um chimarrão (ou uma térmica de café) e um cobertor por causa do frio da madrugada. Cuidado para não ficar muito confortável e acabar dormindo…Como o radiante está próximo da constelação de Órion, o melhor é olhar naquela direção, a partir da uma hora da madrugada. Se você não sabe qual é a constelação de Órion, procure pelas “Três Marias”, que devem se elevar a leste, perto da meia-noite. O espetáculo vai até o céu clarear.

Chuvas de meteoros, ou, enquanto o cometa não vem…

Os cometas são descritos apropriadamente como bolas de gelo sujo. Quando esta bola de gelo se aproxima do sol, começa a criar jatos de vapor. Estes jatos de vapor arrastam consigo partículas do cometa que, apesar de se afastarem do mesmo, continuam essencialmente a fazer uma órbita em torno do sol, bastante parecida com a do cometa de onde saíram. Estas partículas sólidas são geralmente menores que um grão de areia, e queimam ao entrar em alta velocidade na nossa atmosfera, desaparecendo antes de tocar o chão.

Outra forma pela qual são produzidas as chuvas de meteoros parece estar associada à destruição ou ruptura do cometa. Como estas partículas seguem a mesma órbita do cometa original, a chuva de meteoros acontece sempre que a Terra atravessa a sua órbita original. Outra consequência de terem a mesma órbita do cometa do qual saíram é que todos os meteoros parecem vir do mesmo ponto do céu, chamado de “radiante”. Esta é a maneira de diferenciar um meteoro que pertencente a uma chuva de meteoros de um meteoro comum.
Fonte: Hypescience.com
[Gizomodo, PhysOrg]

Cientistas tentam evitar destruição de sonda a caminho de Plutão

Ilustração mostra Plutão no centro e as órbitas de suas luas e onde a sonda New Horizons deveria chegar
Foto: Nasa/Divulgação
Pesquisadores da Nasa - a agência espacial americana - estão preocupados com a possibilidade de a sonda New Horizons colidir com algum objeto no seu caminho para Plutão. O planeta-anão teve recentemente descoberta sua quinta lua e esses satélites naturais podem deixar rochas e outros materiais pelo caminho da nave - que viaja a 48 mil km/h.
 
"Nós descobrimos mais e mais luas orbitando próximo de Plutão - a conta agora está em cinco", diz Alan Stern, do Instituto de Pesquisa do Sudoeste dos Estados Unidos e principal cientista da missão. "E nós temos que avaliar que estas luas, assim como aquelas ainda não descobertas, agem como geradores de detritos que povoam o sistema de Plutão com restos de colisões entre essas luas e pequenos objetos do Cinturão de Kuiper.  Porque a nossa espaçonave está viajando tão rápido, uma colisão com um simples seixo ou até um grão milimétrico pode danificar ou destruir a New Horizons", diz Hal Weaver, membro da missão e pesquisador da Universidade Johns Hopkins.

A sonda já passou por sete dos seus nove anos e meio de viagem até o planeta-anão, que fica no Cinturão de Kuiper, e os cientistas tentam agora usar cada ferramenta disponível - de gigantescos telescópios no solo e o Hubble a simulações em supercomputadores - para encontrar objetos na órbita de Plutão. Ao mesmo tempo, eles estudam rotas alternativas, mas que sejam mais seguras para a nave. Há a possibilidade, inclusive, de a nave passar por uma distância maior de Plutão do que o planejado, mas que permitiria à missão ainda atingir seus objetivos principais de estudo.
Fonte: Terra

Cientistas acham planeta com a massa da Terra em sistema 'vizinho'

Corpo celeste fica a 4,3 anos-luz de nós, mas em região não habitável. Técnicas de observação podem ajudar a buscar mais planetas parecidos.
Sistema Alpha Centauri é o mais próximo do Sistema Solar, a 4,3 anos-luz da Terra (Foto: ESO/Divulgação)
Astrônomos europeus descobriram um planeta com cerca da mesma massa que a Terra, em órbita de uma estrela do sistema de Alfa Centauri - o mais próximo da Terra. É também o exoplaneta mais leve encontrado em torno de uma estrela como o Sol. O planeta foi detectado com a ajuda do instrumento HARPS, montado no telescópio de 3,6 metros, instalado no Observatório de La Silla, no Chile. Os resultados sairão online na revista Nature, em 17 de outubro de 2012. A Alfa Centauri é uma das estrelas mais brilhantes do céu austral e é o sistema estelar mais próximo do nosso Sistema Solar - encontrando-se a apenas 4,3 anos-luz de distância. Trata-se, na realidade, de uma estrela tripla - um sistema constituído por duas estrelas semelhantes ao Sol em órbita muito próxima uma da outra, chamadas Alfa Centauri A e B, e depois uma outra estrela vermelha, mais distante e tênue, conhecida como Proxima Centauri. Desde o século XIX que os astrônomos especulam sobre a existência de planetas em órbita destes corpos, os mais próximos de nós, que poderiam abrigar vida além do Sistema Solar. No entanto, as buscas cada vez mais precisas nunca revelaram nada. Até agora.

"As nossas observações, que se estendem ao longo de mais de quatro anos, obtidas com o instrumento HARPS, revelaram um sinal, minúsculo mas real, de um planeta que orbita Alfa Centauri B, cada 3,2 dias," diz Xavier Dumusque (Observatório de Genebra, Suíça e Centro de Astrofísica da Universidade do Porto, Portugal), autor principal do artigo científico que descreve estes resultados. "É uma descoberta extraordinária, a qual levou a nossa técnica ao limite! A equipe europeia descobriu o planeta ao detectar pequenos desvios no movimento da estrela Alfa Centauri B, criados pela atração gravitacional do planeta em órbita. O efeito é minúsculo - faz com que a estrela se desloque para a frente e para trás a não mais que 51 centímetros por segundo (1,8 km/hora), o que corresponde à velocidade de um bebê engatinhando. Esta é a precisão mais elevada já conseguida com este método.

Alfa Centuri B é muito semelhante ao Sol, embora seja ligeiramente menor e menos brilhante. O planeta recentemente descoberto, com uma massa um pouco maior que a da Terra, orbita a cerca de seis milhões de quilômetros de distância da estrela, muito mais perto do que Mercúrio se encontra do Sol no nosso Sistema Solar. A órbita da outra componente brilhante da estrela dupla, Alfa Centauri A, faz com que esta se mantenha centenas de vezes mais afastada, mas ainda assim esta estrela seria um objeto muito brilhante no céu do planeta. O primeiro exoplaneta em órbita de uma estrela do tipo solar foi encontrado pela mesma equipe em 1995, e desde essa altura houve já mais de 800 descobertas confirmadas. No entanto, a maioria dos planetas são maiores que a Terra e muitos são tão grandes como Júpiter. O desafio atual dos astrônomos é detectar e caracterizar um planeta com massa comparável à da Terra que orbite na zona habitável de uma outra estrela. O primeiro passo foi agora dado.

"Este é o primeiro planeta com massa semelhante à Terra encontrado em torno de uma estrela como o Sol. A sua órbita encontra-se muito próxima da estrela e por isso o planeta deve ser demasiado quente para poder ter vida tal como a conhecemos," acrescenta Stéphane Udry (Observatório de Genebra), um dos co-autores do artigo e membro da equipe, "no entanto, este pode muito bem ser um planeta num sistema de vários. Tanto os nossos outros resultados HARPS, como as novas descobertas do Kepler, mostram que a maioria dos planetas de pequena massa são encontrados em tais sistemas."
Fonte: ESO
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