9 de nov de 2012

A Via Láctea só estabilizou na época que o sol e a Terra estavam em formação

A formação das estruturas das galáxias sempre foi um dos problemas da astrofísica moderna, e os modelos atuais partiam da suposição que as galáxias, como a nossa Via Láctea, tivessem estabilizado sua forma a cerca de 8 bilhões de anos atrás. Para confirmar esta hipótese, a astrônoma Susan Kassin, do Centro de Voo Espacial Goddard, da Nasa, fez um censo de centenas de galáxias usando os telescópios Keck, no Havaí (EUA), e Hubble (HST). Ela contou as galáxias que estavam estabilizadas, e as separou por idade e por massa, chegando a uma conclusão interessante: as galáxias não se estabilizaram 8 bilhões de anos atrás, mas continuaram em processo de estabilização até bem pouco tempo atrás.

Atualmente, as galáxias que ainda têm processos de formação de estrelas têm formas estáveis de disco, como a galáxia de Andrômeda, ou a Via Láctea, onde a rotação em torno do centro domina os outros movimentos. Mas com as galáxias azuis mais distantes, a situação é outra: suas partes apresentam movimentos desordenados em múltiplas direções. Lentamente, elas vão se organizando, à medida que o movimento desorganizado dá lugar a uma rotação cada vez mais rápida. Dentre as galáxias azuis, as galáxias maiores apresentam um nível maior de organização, e estão gradualmente se transformando em discos girantes galácticos como a nossa galáxia.

E por que a hipótese anterior estava errada? Benjamin Weiner, astrônomo da Universidade do Arizona em Tucson (EUA) e coautor do trabalho, aponta que os estudos anteriores excluíam as galáxias mais irregulares, e por isto a impressão que havia era que as galáxias em disco se estabilizavam rapidamente e permaneciam inalteradas durante muito tempo. O estudo usou uma amostra de 544 galáxias azuis do Deep Extragalactic Evolutionary Probe 2 (DEEP2 – Sonda de Evolução Extragaláctica Profunda) Redshift Survey (amostragem de redshift), um projeto que envolve o Hubble e os telescópios gêmeos de 10 metros do Observatório W. M. Keck, no Havaí. As galáxias selecionadas encontram-se entre 2 e 8 bilhões de anos-luz de distância, com massas variando entre 0,3% a 100% da massa da Via Láctea.

Evolução da Via Láctea
Os astrônomos acreditam que a Via Láctea também sofreu o mesmo tipo de processo evolutivo, e estabilizou-se gradualmente no seu estado atual, na mesma época que o sol e o sistema solar foram formados. Durante os últimos 8 bilhões de anos, o número de fusões de galáxias diminuiu bastante, bem como a taxa de formação de estrelas e explosões de supernovas. A partir dos dados observados, as simulações de computador da evolução das galáxias pode ser ajustada até que os modelos repliquem os dados observados. Com os modelos afinados, os cientistas poderão investigar os processos físicos envolvidos.
Fonte: Hypescience.com
[The Astrophysics Journal]

Como a morte de uma partícula pode desencadear o fim do universo

Até hoje, ninguém conseguiu observar um próton decaindo, o que pode ser um desapontamento profissional para os físicos, mas uma boa notícia para o universo. Por que, se o decaimento de prótons for possível, quando isso acontecer, será o fim de tudo. Mas como é que um próton pode decair? Um próton não é uma partícula elementar; ele é feito de quarks. Os quarks são, junto com os léptons, as partículas mais básicas que conhecemos. Os quarks estão sujeitos à força nuclear forte, que mantém seu núcleo unido. Cada quark tem um número bariônico de 1/3. Os bárions mais famosos são os prótons e os nêutrons, que tem três quarks cada um, resultando em um número bariônico total igual a 1 (antiprótons tem um número bariônico negativo).

Como as cargas dos quarks dos prótons e dos nêutrons é um pouco diferente, as partículas têm carga diferente, e têm também massa diferente. O nêutron tem um pouco mais de massa, o que significa que ele pode estar envolvido em outra parte fundamental da matéria no universo. Léptons são diferentes dos quarks, e aparecem na forma de elétrons, neutrinos, antineutrinos e antielétrons. Nenhum deles é afetado pela força forte: eles têm números leptônicos e suas antipartículas têm número leptônico negativo. Os números leptônico e bariônico parecem não ter nenhuma importância, até que você se dá conta que não se sabe de nenhuma reação no universo que mude o número bariônico total ou o número leptônico total de uma partícula.

Em outras palavras, há uma lei da conservação do número bariônico e número leptônico, semelhante à lei da conservação da massa e energia. Uma mudança súbita no número leptônico seria o equivalente a uma maçã desaparecendo no nada, ou um disparo de energia vindo de lugar nenhum. Essa lei da conservação do número leptônico e bariônico fez com que um fenômeno deixasse os cientistas confusos: o decaimento do nêutron. Quando um nêutron decai, ele se torna um próton e emite um elétron. Como um próton é positivo e o elétron é negativo, a carga se conserva, mas o número leptônico muda completamente.

Mais tarde, os cientistas perceberam que este decaimento envolvia a emissão de um antineutrino, ou, mais especificamente, um neutrino antielétron, que é um neutrino associado às interações que envolvem elétrons. O elétron tem um número leptônico +1, e o neutrino antielétron, -1, então o número leptônico era conservado, e também a massa e a carga. Este decaimento envolvia apenas a força fraca, o que significa que a força nuclear forte não estava interagindo com os léptons, e tudo estava bem e certo na física novamente. Os prótons, por sua vez, são bárions mais leves, e não podem emitir nada, a menos que seus quarks se dissolvam em partículas menores. Porém, isso iria diminuir bárions e acrescentar léptons do nada. A conclusão dos físicos era que tal coisa não poderia acontecer.

Então surgiu a Grande Teoria Unificada: uma teoria ainda incompleta que diz que todas as forças podem chegar a um certo nível de equivalência, que pode ser explicada com uma ideia unificante e quantificável. O problema é que se a força forte e a fraca são equivalentes, então léptons e bárions são equivalentes também. Seria como a descoberta de Einstein que E=mc², que massa e energia são equivalentes, e uma pode ser derivada da outra. Repentinamente, uma maçã pode desaparecer, e disparos súbitos de energia podem aparecer do nada. Na Grande Teoria Unificada, bárions podem ser convertidos em léptons, e o número bariônico e o número leptônico não são mais conservados.

Isto também significa que os prótons podem decair em pósitrons e píons.
A partir dessa suposição, os cientistas calcularam a vida dos prótons até todos decaiam, de 10^25 (1,0 × 10 elevado a 25) a 10^33 (1,0 x 10 elevado a 33) anos. Em 10^30 anos, as estrelas do universo já terão se afastado para longe das vistas uma da outra, e queimado até ficarem escuras. A energia é o que organiza os átomos – energia gravitacional que une as partículas e forma estrelas e planetas, energia solar que aquece os planetas e lhes dá uma chance.

Mas a energia que se verá nestes dias serão os disparos intensos de energia resultantes de porções de matéria sendo devoradas por buracos negros. Nessa época, essa pode ser a única forma de obter energia no nosso universo. Só que não vai funcionar, por que a própria matéria vai simplesmente se dissolver. Uma vez que os bárions sejam reduzidos a léptons, não há jeito de fazer o caminho inverso, pelo menos não sem usar montanhas de energia. Como não teremos essa energia, o decaimento dos prótons significa que qualquer civilização que conseguir durar até lá vai literalmente se dissolver, já que até o hidrogênio vai se dissolver em partículas menores.
Fonte: Hypescience.com
[io9]

Não, o Cosmo não vai parar de crescer

Uma das grandes questões da Cosmologia é saber se o Universo vai se expandir para sempre (como vem se expandindo desde o Big Bang, há cerca de 15 bilhões de anos-luz) ou se um dia vai se encolher de novo até virar um ponto ínfimo. A resposta depende fundamentalmente da concentração de matéria que existe no Cosmo. Só com uma alta concentração a atração da gravidade puxaria os corpos de volta. Dois times de astrônomos americanos, da Universidade da Califórnia e do Instituto Harvard-Smithsonian, acham que a primeira hipótese vai prevalecer. Eles analisaram o brilho de supernovas (estrelas explodindo, no fim da vida) muito longe da Terra. A mais distante (e antiga) delas está a 7,5 bilhões de anos-luz, a meio caminho entre o Big Bang e os dias atuais. E verificaram que o ritmo de expansão do Universo não mudou praticamente nada de lá para cá. Ou seja, tudo indica que o Cosmo vai se inflar ainda mais.
Fonte: Super Interessante

A maior busca da astronomia moderna

Não é o planeta do filme "Avatar", mas ele gira em torno de Alpha Centauri, a nossa estrela vizinha. Esta terra queimada é a nova atração dos mundos distantes, cuja busca se tornou uma questão importante na astrofísica. Os suíços são pioneiros no assunto.
Visão artística de Alpha Centauri B e seu planeta. (Reuters)
Segundo o Instituto de Astronomia da Universidade de Cambridge, “a ciência dos exoplanetas, atualmente, é o campo da astronomia que cresce mais rápido”. A universidade onde Isaac Newton ensinou acaba de engajar o astrônomo suíço Didier Quéloz, que há 17 anos foi um dos descobridores de 51 Peg b, o primeiro planeta identificado girando em torno de uma estrela que não o nosso sol. Em outubro de 1995, enquanto trabalhava em seu doutorado em astrofísica na Universidade de Genebra, Quéloz anunciava, junto com seu então professor Michel Mayor, o que poderia ser a descoberta mais importante desde a revolução copernicana. Agora, nós sabemos que o céu está cheio não só de estrelas, mas também de planetas.

“Universalis”
“É mais do que um boom. A ciência dos exoplanetas está passando por uma verdadeira revolução”, diz, orgulhoso, Didier Quéloz. “Porque percebemos que a disciplina vai além da astrofísica. Ela vai interessar geólogos, biólogos, físicos de atmosferas. Estamos trazendo um novo tema de pesquisa importante que vai continuar crescendo”, garante. Aos 46 anos, o professor deixa assim a Suíça para a Inglaterra a fim de “ampliar seu campo na Europa, onde a pesquisa vem se desenvolvendo de maneira fenomenal”. Didier Quéloz continuará, no entanto, ensinando em Genebra com um posto de 25%. Para o cientista, é “lógico criar uma ligação orgânica entre uma das principais instituições do gênero no mundo e uma universidade que pretende se desenvolver nesta área”.

“Isso se encaixa bem no espírito da universidade, universalis. Não raciocinamos em uma bolha, mas tentamos construir pontes para ter uma dinâmica estimulante, uma troca de alunos, de ideias, de programas conjuntos. A ciência sempre ignorou as fronteiras e os pequenos bloqueios nacionais”, diz Didier Quéloz. Enquanto espera conseguir formar em Cambridge um grande grupo de pesquisa sobre os exoplanetas, Didier Quéloz participa em um artigo publicado na revista Nature, de 17 de outubro, anunciando a última descoberta da equipa de Genebra. Michel Mayor, Francesco Pepe, pai dos espectrógrafos HARPS, e Willy Benz, da Universidade de Berna, responsável do futuro telescópio espacial CHEOPS. Mas o principal autor do artigo é Xavier Dumusque, doutorando como Didier Quéloz em 1995. A sucessão em Genebra parece assegurada.

Inferno de lava
Com os colegas, o jovem pesquisador descreve o menor e mais próximo dos exoplanetas descobertos até hoje. Alpha Centauri Bb é um pouco mais maciço que a Terra. O planeta leva apenas 3,2 dias para girar em torno de sua estrela, distante apenas de seis milhões de quilômetros, dez vezes mais próximo que Mercúrio está do sol. A estas temperaturas, este mundo é um inferno de lava derretida. Mas pode haver outros. Agora sabemos que os planetas nascem geralmente em famílias em torno de uma estrela. Por conseguinte, é possível que Alpha Centauri B tenha um sistema planetário. Francesco Pepe, “bastante confiante no fato de que possa existir vida em outro lugar”. (swissinfo)

Tecnologia suíça
Mas a descoberta desses novos planetas esbarra aqui nos limites dos instrumentos existentes. Com o HARPS, os suíços dotaram a comunidade científica com o melhor espectrógrafo existente. Instalado desde 2003 no telescópio europeu localizado em La Silla, no Chile, esta máquina é capaz de ver uma estrela se aproximar e se distanciar de nós de forma mais lenta do que um homem a pé! E nesta primavera, um gêmeo do HARPS foi posto em serviço nas Ilhas Canárias, para fazer a varredura do céu no hemisfério Norte.

Mas este método por espectrografia, chamado de velocidade radial, não nos diz com que tipo de planeta estamos lidando. Para fazer isso, é preciso ainda observar o seu trânsito diante da estrela. E será precisamente a missão de CHEOPS (CHaracterizing ExOPlanet Satellite), o primeiro telescópio espacial suíço. Em 19 de outubro, a Agência Espacial Europeia escolheu o telescópio CHEOPS entre 26 projetos apresentados para suas novas “missõezinhas” que devem ser implementadas rapidamente e por menos de 150 milhões de euros. Previsto para 2017, o telescópio espacial suíço deve examinar 500 estrelas que possuem pequenos planetas em sua órbita para melhor caracterizá-las.

Vida extraterrestre
O que motiva os pesquisadores a monitorar todos esses planetas tão distantes que nenhum deles jamais colocarão os pés, ou nem sequer o olhar, em um deles? Para Francesco Pepe o que conta é o “fascínio pela beleza do céu noturno, a ideia das estrelas, de outros mundos…”.  E a vida? O astrofísico se considera “bastante confiante no fato de que ela possa existir em outro lugar. Se imaginarmos que existem 100 bilhões de galáxias, cada uma com 100 bilhões de estrelas, sabendo que quase todas as estrelas têm planetas, acho que é difícil de acreditar que não exista um mundo semelhante ao nosso.

E mesmo se não for completamente igual, não vejo por que a vida não possa se desenvolver em outras condições. Muitas vezes falamos como se as formas de vida que conhecemos na Terra fossem as únicas possíveis. Mas, felizmente, a natureza tem mais imaginação do que nós”. “A vida aparece necessariamente quando as condições são satisfeitas, ou é algo que só apareceu uma vez no universo? Neste caso, a questão do porquê é também muito interessante”, diz, por sua vez,Willy Benz.
Fonte: http://www.swissinfo.ch/por/index.html 

Fim do mundo: Seria possível desviar um asteroide catastrófico usando tinta?

Como você desvia um asteroide destruidor de civilizações em rota de colisão com a Terra?
Atire nele com uma arma de paintball. Pode parecer um exercício de futilidade, mas se os cálculos de Sung Wook Paek estiverem corretos, então o esporte de correr pelas florestas atirando manchas de tinta nas pessoas aos fins de semana pode ganhar muito mais respeito. Sung, um estudante universitário do Departamento de Aeronáutica e Astronáutica do Instituto de Tecnologia de Massachusetts, foi campeão do Concurso de Estudos Técnicos “Mova um Asteróide” de 2012, patrocinado pelo Conselho Consultivo de Geração do Espaço da ONU. O objetivo da competição era encontrar ideias para desviar um asteroide ou outros objetos próximos a Terra e o projeto de Sung entra para a crescente lista de soluções antiasteroides que vão de ogivas nucleares a tratores gravitacionais.

Desviar asteroides antes que eles atinjam a Terra é mais do que um enredo para filmes de ficção. É uma ameaça bastante real que pode ter causado a extinção dos dinossauros há 65 milhões de anos e os astrônomos rastreiam regularmente asteroides que possam nos atingir. Um deles é o Apophis – um naco de pedra com 451 metros de diâmetro e 20 milhões de toneladas. Está previsto para passar perto da Terra em 2029 quando haverá uma chance bem pequena de que ele passe por uma “fenda de ressonância gravitacional”. Isto é, um ponto com cerca de meia-milha de largura onde forças gravitacionais o colocariam em rota de colisão com a Terra quando ele retornasse em 2036. Apophis é o asteroide que Sung usou em seus cálculos.

A ideia é notoriamente simples. Sung propõe que enviemos espaçonaves para Apophis. Uma vez estacionadas, eles atirariam duas rajadas de tiros de paintball no asteroide, pesando cinco toneladas no total. A primeira rajada atingiria a frente de Apophis e conforme o asteroide girasse, a segunda rajada iria atingir a parte traseira. Ser atingido por cinco toneladas de “tinta” deslocaria o Apophis levemente, mas esse não é o objetivo. Isso porque os tiros de paintball iriam revestir o asteroide com uma camada de cinco micrômetros de espessura de pó de tinta, o que duplicaria seu albedo ou refletividade. Isso transformaria o asteroide em uma vela solar gigante.

Velas solares são uma forma de propulsão que são exatamente o que seus nomes dizem. São velas que usam o Sol em vez do vento para tomar impulso. A luz do sol que incide em uma espaçonave não parece exercer muita pressão, mas no vácuo espacial sem atrito ele pode ser incrivelmente poderoso. Sabe-se que ele move satélites geoestacionários e a sonda espacial Messenger usa velas solares como parte de seu controle de altitude.

Geralmente, designs de velas solares envolvem velas feitas com filme PET espalhadas por uma gigantesca área. A ideia de Sung é fazer o asteroide refletivo o suficiente para que sua superfície faça o trabalho de empurrá-lo usando a pressão da radiação solar. Para um observador, o efeito seria imperceptível, mas num período de vinte anos a radiação solar tiraria o Apophis de sua trajetória. É uma abordagem original e bastante simples com a vantagem de não ter que assistir o Bruce Willis detonar uma explosão atômica.
Fonte: Jornal Ciência
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