3 de dez de 2012

Nova teoria explica o que havia antes do Big Bang

Cientistas da Universidade de Penn State (EUA) desenvolveram um novo paradigma para compreender as primeiras eras da história do universo. Usando técnicas de uma área da física moderna desenvolvida na Universidade e conhecida como cosmologia quântica, os cientistas fizeram análises extensas que incluem a física quântica na história do universo desde o seu princípio. O novo paradigma mostra, pela primeira vez, que as estruturas de grande escala que agora vemos no universo podem ter evoluído de flutuações fundamentais da natureza quântica essencial do “espaço-tempo” que existiam no início do universo, mais de 14 bilhões de anos atrás. “Nós sempre quisemos entender mais sobre a origem e evolução do nosso universo. Por isso, é um momento emocionante para nosso grupo começar a usar o nosso novo paradigma para compreender, com mais detalhes, a dinâmica entre a matéria e a geometria durante as primeiras eras do universo, incluindo seu início”, disse o principal autor do estudo, Abhay Ashtekar.

O novo paradigma
O novo paradigma fornece um quadro conceitual e matemático para descrever a exótica “geometria da mecânica quântica do espaço-tempo” no início do universo. O paradigma mostra que, durante esta época, o universo era tão inimaginavelmente denso que o seu comportamento era governado não pela física clássica da teoria da relatividade geral de Einstein, mas por uma teoria ainda mais fundamental que também incorpora a dinâmica estranha da mecânica quântica. A densidade da matéria era de 1094 (o número 10 seguido de 94 zeros) gramas por centímetro cúbico, em comparação com a densidade de um núcleo atômico hoje, de apenas 1014 gramas. Neste ambiente bizarro da mecânica quântica, no qual se pode falar apenas em probabilidades de eventos, e não certezas, as propriedades físicas eram naturalmente muito diferentes das que vivemos hoje. Entre essas diferenças está o conceito de “tempo”, bem como a mudança dinâmica de vários sistemas ao longo do tempo, à medida que experimentavam a própria geometria quântica.

Muito tempo atrás
Observatórios espaciais não conseguem detectar eventos ocorridos há muito tempo e muito longe, como as épocas iniciais do universo descritas pelo novo paradigma. Mas alguns observatórios já chegaram perto. A radiação cósmica de fundo foi detectada. Ela foi emitida na era em que o universo tinha apenas 380 mil anos de idade. Nesse tempo, depois de um período de rápida expansão chamada “inflação”, o universo explodiu em uma versão muito diluída de sua versão hipercomprimida. No começo da inflação, a densidade do universo já era um trilhão de vezes menor do que durante sua infância. Observações da radiação de fundo cósmico mostram que o universo teve uma consistência predominantemente uniforme após a inflação, com exceção de algumas regiões que eram mais densas e outras que eram menos densas.

Mas o paradigma padrão inflacionário para descrever o universo primordial, que utiliza as equações da física clássica de Einstein, trata do espaço-tempo como contínuo. O paradigma inflacionário goza de notável sucesso em explicar as características observadas da radiação cósmica de fundo. Entretanto, este modelo está incompleto. Ele mantém a ideia de que o universo explodiu do nada em um Big Bang, o que naturalmente resulta da incapacidade da física da relatividade geral de descrever situações extremas de mecânica quântica”, disse Ivan Agullo, coautor do estudo.  É preciso uma teoria quântica da gravidade, como a cosmologia quântica, para ir além de Einstein, a fim de capturar a verdadeira física da origem do universo”.

Os pesquisadores já tinham trabalhado anteriormente em uma “atualização” do conceito do Big Bang para o conceito intrigante de “Big Bounce”, que teoriza sobre a possibilidade de que o nosso universo não tenha surgido “do nada”, mas sim a partir de uma massa supercomprimida de matéria que anteriormente pode ter tido uma história própria. Mesmo que as condições de mecânica quântica no início do universo fossem muito diferentes das condições físicas clássicas após a inflação, a nova conquista dos físicos da Penn State revela uma conexão surpreendente entre os dois paradigmas. No passado, quando cientistas usaram o paradigma da inflação, juntamente com as equações de Einstein para modelar a evolução das áreas mais ou menos densas espalhadas pela radiação cósmica de fundo, eles descobriram que essas irregularidades serviram como “sementes” que evoluíram ao longo do tempo para os aglomerados de galáxias e outras grandes estruturas que vemos no universo hoje.

Já quando os cientistas da Penn State usaram o seu novo paradigma quântico com suas equações quânticas, descobriram que as flutuações fundamentais na natureza do espaço no momento do “Big Bounce” evoluíram para se tornar as estruturas de “sementes” vistas na radiação cósmica de fundo. Segundo o novo trabalho, as condições iniciais no início do universo naturalmente levaram a estrutura em larga escala do universo que observamos hoje. Além disso, o novo paradigma “empurra” para trás a gênese da estrutura cósmica do universo da época inflacionária até o “Big Bounce”, cobrindo cerca de 11 ordens de magnitude na densidade da matéria e curvatura do espaço-tempo. Os pesquisadores reduziram para certos parâmetros as condições iniciais que poderiam existir no início do universo e descobriram que a evolução dessas condições iniciais concorda com as observações da radiação cósmica de fundo.
Fonte: ScienceDaily

Os anéis de Saturno podem duplicar-se como uma fábrica de luas

Um novo modelo sugere que muitas luas podem ter surgido em anéis em volta de planetas como Saturno, Urano, Netuno e até da Terra, em algum momento no passado. Tradicionalmente, acredita-se que as luas surgem quando discos gasosos se fundem em volta de um planeta. É um modelo ainda aplicado a luas como as de Júpiter. No caso de Saturno, os satélites seguem um padrão curioso. As órbitas delas estão próximas das bordas dos anéis, e as luas crescem e se espalham mais conforme ficam mais longe. Os anéis do planeta marcam o limite Roche. Até este limite, as luas seriam atraídas e fundidas aos anéis. Fora do limite, elas conseguem sobreviver, pois as forças gravitacionais são mais fracas. Aliás, esta é a origem dos anéis do planeta, segundo os astrônomos.

Mas os anéis não são estáticos. Enquanto fragmentos mais próximos do planeta trocam momentos angulares com os fragmentos mais distantes, perdendo energia e entrando em rota de colisão com o planeta, os pedaços maiores ganham energia e se afastam de Saturno. Aurélien Crida, do Observatório da Costa Azul em Nice, França, e Sébastien Charnoz, da Universidade Denis Diderot em Paris simularam este efeito, e observaram que o material que deixa as bordas exteriores do anel se agrupava em uma pequena lua, que então se afasta do planeta. Quando há material o suficiente nos anéis, uma segunda lua pode crescer no mesmo local da primeira, e depois se afastar, dando lugar a uma terceira lua, e assim por diante. As primeiras luas provavelmente seriam maiores, não só porque tinham um anel maior de onde tirar material, mas porque tinham mais tempo para colidir e se fundir, formando luas maiores.

Prova do crime”
A distribuição das luas de Netuno e Urano é tão similar à das luas de Saturno que é possível afirmar que, no passado, esses planetas tinham um sistema de anéis bem maior do que hoje. “Nós achamos que é a “prova do crime”, a evidência conclusiva desse processo”, diz Aurélien ao NewScientist. Contudo, serão necessários mais estudos sobre a formação de anéis para entendê-la melhor e determinar como eram os anéis de Urano e Netuno no passado. A teoria permite cogitar que até a Terra já teve um anel em algum momento. A nossa Lua provavelmente surgiu quando um corpo celeste grande se chocou com a jovem Terra e fez com que grandes quantidades de material se espalhassem no espaço. O processo por meio do qual este material eventualmente formaria a Lua não foi investigado em detalhes até agora. Se o material tiver se fixado em um anel grande, ele pode ter se espalhado e congelado em uma única Lua em apenas um mês”, diz Aurélien.
Fonte: Jornal Ciência

Pesquisa indica que vulcões de Vênus estão em atividade

Estudo analisou volume de dióxido de enxofre na atmosfera do planeta. Dados geológicos já apontavam para este hipótese.
Concepção artística de um vulcão em atividade em Vênus (Foto: ESA/AOES)  
Um estudo publicado neste domingo (2) aponta que Vênus possa ter vulcões ativos em sua superfície. Já se sabia que o planeta tinha vulcões, mas a conclusão de que eles estão ativos vem da análise de dados sobre a atmosfera do planeta, especialmente em relação à concentração de dióxido de enxofre na atmosfera.  Na Terra, praticamente todo o dióxido de enxofre presente na atmosfera provém das erupções vulcânicas. A atmosfera de Vênus tem um volume deste gás mais de um milhão de vezes acima do que é encontrado na Terra. A sonda Venus Express, da Agência Espacial Europeia (ESA, na sigla em inglês), registrou, desde sua chegada à órbita do planeta, em 2006, grandes variações na quantidade desse gás.

A variação seria explicada pelas erupções, que não acontecem em volume constante. Quando o dióxido de enxofre chega ao topo da atmosfera, após passar por densas nuvens, é destruído pela luz do Sol. Portanto, o gás encontrado no local seria proveniente de erupções ocorridas nos últimos dias. Além disso, a sonda europeia encontrou evidências geológicas da atividade vulcânica. Foram encontradas rochas de formação geologicamente recente – menos de um milhão de anos –, que indicam a influência da lava na superfície. A pesquisa foi liderada por Emmanuel Marcq, da Universidade de Versalhes-Saint Quentin, na França, e publicada pela revista "Nature Geoscience".
Fonte: G1

O Objeto Herbig Haro (HH) 47 – Um Jato Estelar em Vela

Crédito da imagem: J. Morse / STScI, ea NASA / ESA
O objeto Herbig Haro, HH 47 é um jato estelar bipolar, com 4.83 trilhões de quilômetros de comprimento e uma largura 10 vezes maior que a do Sistema Solar, e localiza-se na borda da Nebulosa Gum, a aproximadamente 1140 anos-luz de distância da Terra na constelação de Vela. Os objetos Herbig-Haro (HH), que receberam esse nome em homenagem aos astrônomos George Herbig e Guillermo Haro, são jatos estreitos de gás e matéria que são ejetados por jovens estrelas a velocidades de 100 a 1000 quilômetros por segundo e que colidem com nuvens de gás e poeira próximas.

Eles são uma ótima região para a formação de estrelas, e alguns deles são vistos ao redor de uma única estrela, alinhado ao longo de seu eixo de rotação. Os jatos estelares parecem se formar à medida que a nuvem de poeira e gás começa a fazer o movimento de redemoinho e novas estrelas escapam. Esses objetos são fenômenos transientes, durando não mais do que alguns milhares de anos. Eles podem se desenvolver visivelmente em uma escala de tempo curta, enquanto se movem rapidamente para longe de sua estrela pai, nas nuvens de gás do espaço interestelar.

A protoestrela central de pouca massa do HH 47, que contém água e gelo de dióxido de carbono, bem como moléculas orgânicas, está ejetando esse jato e criando um fluxo bipolar, além de se localizar dentro de um glóbulo Bok, ou seja, uma nebulosa escura que contém estrelas muito jovens. Essa imagem claramente revela o padrão extremamente complicado do jato que indica que a estrela (escondida dentro da nuvem de poeira perto da borda leste da imagem) possa estar agitada, agitação essa possivelmente gerada pela força gravitacional de uma estrela companheira.

 O jato tem cavado uma cavidade através da densa nuvem de gás e agora viaja a uma alta velocidade pelo espaço interestelar. Ondas de choque se formam quando o jato colide com o gás interestelar, fazendo com que o jato brilhe. Os filamentos brancos na parte inferior esquerda refletem a luz de uma estrela recém nascida e obscurecida. Essa imagem, foi feita com a Wide Field Planetary Camera 2, a bordo do Telescópio Espacial Hubble, e foi criada a partir de dados registrados em 1994, 1999 e 2008.
Fonte: http://annesastronomynews.com

Big Bang não precisou de Deus

No eterno debate sobre a existência de Deus, há quem argumente que, sem um Criador, o próprio Big Bang não teria existido. Para o astrofísico Alex Filippenko, da Universidade da Califórnia (EUA), porém, não é bem por aí. “O Big Bang pode ter ocorrido simplesmente graças às leis da Física”, disse recentemente durante a SETICon 2 (sigla em inglês para “2ª Conferência da Busca de Inteligência Extraterrestre”). No bizarro mundo da Física Quântica – que opera em escala sub-atômica –, matéria e energia aparecem e somem de repente, sem qualquer explicação. E isso, sugerem alguns pesquisadores, pode estar por trás da origem do universo.

“Se aqui nesta sala você ‘torcesse’ o tempo e o espaço da maneira certa, poderia muito bem criar um novo universo. Talvez não conseguisse entrar nele, mas iria criá-lo”, sugeriu o astrônomo Seth Shostak, do Instituto SETI, durante a conferência. Antes que os ateus possam levantar e dizer “ahá!”, Filippenko ressaltou que há uma grande distância entre mostrar que Deus não foi necessário para o Big Bang e provar que ele não existe de fato. “Não acho que você possa usar a ciência para provar a existência ou não existência de Deus”, opinou. Além disso, se o universo surgiu simplesmente a partir das Leis da Física, de onde surgiram as próprias Leis? Se Deus as criou, de onde Ele veio? E o debate continua....
Fonte: http://hypescience.com

Os maiores mistérios de Urano

Junto com Netuno, Urano é considerado um “gigante de gelo”, uma classe de planetas distinta dos maiores Júpiter e Saturno, que são gigantes gasosos. Embora o hidrogênio e o hélio formem grande parte de Urano, além da significativa quantidade de água, o metano e a amônia congelados dão ao planeta uma cor diferente. O tamanho de Urano também impressiona. O raio do planeta é quatro vezes maior do que o da Terra, e quase 16 Terras caberiam dentro da gigante esfera de gelo. A humanidade não conhecia muito sobre Urano até a sonda Voyager 2 observar mais atentamente o planeta em 1986. Por enquanto, nenhuma outra missão de retorno é esperada. Até voltarmos ao planeta gelado, alguns grandes mistérios ainda continuarão sem respostas concretas. Confira abaixo:

Rotação incomum
Os planetas e o sol têm uma rotação parecida, já que todos eles giram sobre um eixo mais ou menos no mesmo plano. Mas Urano é uma exceção. Ele tem uma inclinação axial de 98 graus, o que significa que os pólos “norte” e “sul” do planeta são encontrados onde seria o equador da Terra. Parece que Urano foi simplesmente derrubado para os lados. Os cientistas acreditam que a rotação do planeta gelado é assim porque um corpo do tamanho da Terra colidiu com Urano no início do sistema solar e “derrubou” o mundo. Treze anéis de Urano e duas dúzias de luas têm uma rotação de lado também, orbitando o planeta como círculos em nossa perspectiva, o que dá credibilidade a essa teoria. Aprender mais sobre o interior de Urano, que ao contrário de outros planetas não se adapta a qualquer modelo simples, e comparar ele com Netuno poderia ajudar a desvendar esse mistério. Isso porque pode haver indícios ou evidências da composição estrutural interior de Urano que comprovem que o planeta realmente sofreu um impacto gigante no passado.

Frio do interior até a superfície
Intrigantemente, Urano irradia pouco ou nenhum calor para o espaço, outra coisa que o torna único entre os planetas do sistema solar. Os planetas normalmente têm sobras de calor dentro deles, derivadas de seu processo de formação. O interior da Terra, por exemplo, permanece quente e derretido. O mesmo impacto planetário que mudou o eixo de rotação de Urano pode também explicar sua aparente falta de calor interno. Se um corpo gigante realmente atingiu Urano, esse impacto pode ter despertado o interior do planeta. Isso teria levado o material quente para perto da superfície, tornando o planeta frio mais rapidamente. A segunda hipótese é que o fluxo de calor normal do interior quente para a superfície mais fria, chamada de convecção, não esteja funcionando corretamente. Se esse for o caso, os cientistas ainda não conhecem a estrutura interior de Urano o suficiente para saber em que região a convecção estaria sendo inibida.

Onde Urano se formou?
Não muito tempo depois que o sistema solar se formou, as interações gravitacionais cumulativas de pequenos planetesimais começaram a mover Saturno, Urano e Netuno para cada vez mais longe. A estimativa é que esses planetas tenham dobrado ou triplicado as suas distâncias do sol. Por sua vez, essa mudança de massa do sistema solar limpou a maior parte dos detritos remanescentes da gênese do sistema solar. Um grande número de corpos gelados provavelmente foi arremessado em direção à Terra durante o “intenso bombardeio tardio”, que começou 4,1 bilhões de anos atrás. A partir dele, água e material orgânico foi depositado em nosso planeta – criando o cenário perfeito para o desenvolvimento da vida. Descobrir a história de Urano e como ele influenciou nosso planeta também é desvendar a possibilidade de vida em outros sistemas solares. De acordo com dados da sonda Kepler da NASA, os gigantes de gelo podem ser o tipo mais comum de planeta na galáxia.

Miranda, a mais curiosa lua de Urano
Os 27 satélites de Urano são pouco exóticos em comparação com a variedade de luas orbitando Júpiter e Saturno. Mas uma lua chamada Miranda se destaca por possuir uma das superfícies mais rugosas e irregulares do que qualquer outro corpo astronômico conhecido. Essa pequena lua tem cânions profundos, camadas em terraços e um penhasco de 20 quilômetros de profundidade – o mais profundo conhecido no sistema solar. Uma teoria por trás da confusão geológica de Miranda sugere que gelo é fluido do interior da lua e talvez seja aquecido pela gravitação de Urano e outras luas, que empurram o gelo através da superfície. Outra teoria sustenta que a lua foi quebrada várias vezes e depois se reuniu novamente, criando suas características irregulares e manchas.
Fonte: http://hypescience.com
 Life'sLittleMysteries

Por quê não existem estrelas verdes?

A cor de uma estrela é a combinação de dois fenômenos. O primeiro é sua temperatura, que determina o comprimento de onda (frequência) no qual o pico de sua radiação eletromagnética vai emergir no espectro. Um objeto frio, como uma barra de ferro aquecida a 3.000 graus (frio em termos cosmológicos), vai emitir a maior parte de seu comprimento de onda próximo a 9.000 Angstrons (a parte mais ao vermelho do espectro visível). Um objeto à temperatura de 30.000 graus vai emitir sua luz próximo ao comprimento de onda de 900 Angstrons (no extremo do ultravioleta do espectro visível). A quantidade de energia emitida em outros comprimentos de onda é determinado de forma precisa pela temperatura do corpo e pela lei de radiação dos corpos negros de Planck. No gráfico abaixo, disponível nas aulas online da Universidade de Washington, vemos três curvas, correspondendo ao espectro de três corpos a três temperaturas diferentes:
Basicamente, o gráfico mostra o brilho em cada comprimento de onda. Quando a temperatura é de 7.500K, o brilho máximo está na faixa do violeta. Com 6.000K, no verde, e com 4.500K, no vermelho. Bastaria então, a gente encontrar uma estrela com a temperatura de 6.000K, que teríamos encontrado uma estrela verde, certo? Não é bem assim. De fato, existem várias estrelas com esta temperatura. O sol é uma delas. A temperatura superficial dele faz com que seu pico de luminosidade ocorra no limite verde-azul. Mas o sol não parece verde-azulado para nós. O problema está na maneira com que percebemos as cores. Primeiro, olhe o gráfico e veja que na temperatura de 6.000K, o pico de luminosidade é no verde-azulado, mas é emitida luz em todo o espectro luminoso, do infravermelho ao ultravioleta. Os cones da nossa retina, que são as células que percebem cores, existem em três tipos: os que captam o verde, os que captam o azul, e os que captam o vermelho.

O cérebro capta as cores combinando as informações dos três tipos de cones. Se ele percebe atividade nos cones verde, azul e vermelho, ele produz uma imagem laranja. Se os cones verdes e vermelhos estiverem ativos e o azul não, a cor é o amarelo, e assim por diante. Só vemos uma coisa “verde” se ela só emite ou reflete luz verde, ou seja, se só os cones do verde forem excitados. Se misturar um pouco de azul ou um pouco de vermelho, já muda tudo. Já que a temperatura indica um pico no verde, mas a luz é emitida em todas as faixas de cores, os cones azul e vermelho também são excitados. Por isto, vemos estas estrelas na cor branca. Então, não existem estrelas verdes por que as estrelas com a temperatura esperada emitem sua luz em uma forma que nossos olhos percebem como branco. Para ver as estrelas na cor verde, elas teriam que emitir luz apenas nesta faixa de cor. Outro fator que trabalha contra a cor verde é que vemos as cores no céu usando as células que percebem preto e branco, os bastões, e não os cones sensíveis a cores. Isto significa que somente as estrelas bastante brilhantes tem alguma cor, geralmente vermelho, laranja, amarelo e azul.
Fonte: http://hypescience.com

A Galáxia Hooked e a Sua Companheira em Libra

Crédito da imagem e direitos autorais: Adam Block / Mount Lemmon SkyCenter / Universidade do Arizona

A Galáxia Hooked (pode ser galáxia do gancho), também conhecida como MCG-01-39-003 é uma galáxia espiral peculiar que está interagindo com sua vizinha, a galáxia espiral NGC 5917, também conhecida como Arp 254, ou MCG-01-39-002, ambas se localizam a aproximadamente 87 milhões de anos-luz de distância da Terra, na constelação de Libra. Elas estão se afastando de nós a mais de 1900 quilômetros por segundo. A NGC 5917, que aparece na parte superior, está a aproximadamente 40000 anos-luz além. Ela possui um grande e apagado halo e aparece um pouco corrompida. A Galáxia Hooked (na parte inferior direita), possui duas caudas, a que fica do lado mais perto da NGC 5917 é um feixe de maré de estrelas em forma de um gancho, que provavelmente inclui regiões de formação de estrelas, formação essa, disparada pelo contato imediato com a NGC 5917. De fato, melhorias na imagem revelam que a matéria está sendo puxada da MCG-01-39-003 pela NGC 5917.

Em 2005, uma estrela explodiu na vizinhança do gancho. A supernova, chamada de SN 2005cf apareceu projetada no topo de uma ponte de matéria conectando a Galáxia Hooked com a NGC 5917. Análises posteriores mostraram que essa foi uma supernova do Tipo Ia e que o material foi ejetado com velocidades superiores a 15000 quilômetros por segundo, impressionantes 54 milhões de quilômetros por hora. Uma supernova do Tipo Ia é o resultado de uma violenta explosão de uma estrela do tipo anã branca, uma estrela compacta que encerrou o processo de fusão em seu núcleo. A anã branca aumenta a sua massa além de um limite crítico capturando matéria de uma estrela companheira. Uma explosão nuclear então ocorre e faz com que a estrela, momentaneamente, brilhe como um galáxia, antes de gradativamente se apagar.

Explosões de supernovas enriquecem o gás intergaláctico com elementos como oxigênio, o ferro, a sílica, que serão depois incorporados nas novas gerações de estrelas e planetas. Existem alguns indicativos para saber se uma determinada galáxia se encontra em um fenômeno que pode produzir um aumento na formação de estrelas. Como uma consequência disso, o número de supernovas nesse tipo de sistema, espera-se que seja maior em comparação com o que acontece nas galáxias isoladas. Não obstante, a descoberta de supernovas em caudas de maré conectando galáxias em interação não deixa de ser um evento excepcional. Curiosamente, a SN2005cf apareceu fora da cauda de maré. O sistema progenitor foi provavelmente arrancado de uma das duas galáxias e explodiu longe do lugar onde ele nasceu.

A supernova foi acompanhada durante toda a sua evolução, entre dez dias antes de atingir o seu pico de luminosidade até mais ou menos um ano depois da explosão. Um ano depois da explosão, o objeto era aproximadamente 700 vezes mais apagado do que quando atingiu seu máximo. Os últimos estágios da supernova são muito importantes de serem pesquisados, pois fornecem aos astrônomos pistas sobre as partes internas do material ejetado. Conhecer esse material é importante para que se possa entender da melhor forma possível o mecanismo de explosão e os elementos que foram produzidos durante essa explosão. Na imagem acima, nós podemos também ver uma bela galáxia espiral barrada sem nome, além de outras “ilhas do universo”, dançando no plano de fundo cósmico dessa bela imagem.
Fonte: http://annesastronomynews.com
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