5 de mar de 2013

A velocidade da luz pode ser infinita?

No vácuo do universo, a luz viaja em uma velocidade de 300 mil quilômetros por segundo, o que já é um número incrível. Em outros meios, como água ou vidro, a velocidade da luz tende a diminuir. Mas será que a luz pode ultrapassar o seu limite de velocidade? De acordo com um novo experimento realizado pelo físico Albert Polman e Nader Engheta, da Universidade da Pensilvânia, a velocidade da luz pode aumentar. Mas não somente isso, ela pode ser infinita. O conceito de infinito nunca foi bem tratado pela física. Constantemente previstos em modelos teóricos e matemáticos, quando o infinito aparece em alguma equação física é sinal de que algo está errado. E o que dizer quando ela aparece em algum experimento prático?
 
Quando a luz viaja em meios que a tornam mais lenta, a variação de velocidade é denominada Índice de Refração. Então os pesquisadores criaram um nanodispositivo que apresenta um índice de refração cujo valor é zero. Nesse meio, luz ganha uma velocidade infinita. O nanodispositivo consiste em uma barra retangular com 85 nanômetros de espessura, e 2 mil nanômetros de comprimento. É composto de dióxido de silício e rodeada por uma tênue camada de prata, que não deixa a luz escapar. Dentro dessa pequena câmara, a luz não se comporta normalmente, e sim forma vários padrões distintos por causa dos campos magnéticos presentes no nanodispositivo. Os pesquisadores notaram que um comprimento de onda se torna visível por todo o nanodispositivo de modo instantâneo e sincronizado. Isso significa que a luz está viajando em uma velocidade infinita.
 
À essa altura você já deve estar se perguntando se isso não é uma violação da teoria da relatividade de Einstein. Segundo os pesquisadores, não. Isso porque a luz apresenta duas velocidades. Uma delas é de fase, que consiste na velocidade que as ondas de comprimento viajam. A segunda delas é a de grupo, que consiste no quão rápido a luz transmite energia e/ou informações. Então na verdade, somente a velocidade de fase no experimento ganhou uma velocidade infinita. A velocidade de grupo permanece sendo a mesma – finita. Ou seja, não temos uma violação da relatividade geral. O estudo pode ser útil para a criação de novos materiais, sobretudo em novos tipos de nanocircuitos ópticos e antenas. 

Ecos do Big Bang

Após seus atarefados três primeiros minutos, marcados pelo vaivém de partículas e pela criação dos primeiros elementos, o Universo estabilizou-se e entrou em um período de calmaria, que durou mais de 250 mil anos. Praticamente inalterados, os ingredientes do cosmo só se tornaram mais dispersos - à medida que o Universo continua a se expandir: O principal componente era a radiação, que, ao movimentar as partículas de matéria, formava um nevoeiro impenetrável e luminoso. Mas um dia, repentinamente, o nevoeiro se dissipou. Os ecos daquele grandioso evento ainda sobrevivem como uma radiação térmica que preenche o Universo. Esta é uma forte evidência de que o Big Bang realmente aconteceu.

O Universo fica Transparente:
Trezentos mil anos depois do Big Bang, o Universo repentinamente mudou: de uma bola de fogo opaca, transformou-se no cosmo claro e transparente em que vivemos hoje. O segredo da mudança foi o calor – ou melhor, a falta de calor num Universoem processo de expansão e resfriamento. Quando a temperatura caiu para 3.000 °c – mais ou menos a metade da temperatura da superfície do sol - , a matéria organizou-se em átomos que permitem que a radiação passe livremente.

Sob o Domínio da radiação:
Uma fatia do Universo primordial revel um nevoeiro de radiação uniforme. No início, ele existia principalmente na forma de raios gama energéticos, mas, à medida que o cosmo resfriou, transformou-se em raios X e, finalmente, em luz e calor ( radiação infravermelha). Como a radiação mantinha os elétrons separados dos prótons e dos núcleos de hélio, este período é conhecido como “era dominada pela radiação”. A matéria escura, na forma de WIMPs e/ou neutrinos, não foi afetada pela radiação, e começou a ser aglutina pela gravidade.

Um Universo Excessivamente Enevoado:
Visto em menor escala, o aquecimento Universo primordial era uma miscelânea de matéria escura, radiação, núcleos atômicos e elétrons. Elétrons e fótons, em especial, travavam uma constante batalha, mas só conseguiam defender-se uns dos outros e tudo permanecia inalterado. Mal desviavam de um elétron, os fótons colidiam com outro e mais outro. Como a luz é transportada por fótons, ela não podia deslocar-se em linha reta – por isso, o Universo era opaco.

Clareamento Repentino:
À medida que a temperatura do Universo diminuía, os elétrons moviam-se mais lentamente e já não conseguiam resistir á atração da carga elétrica positiva dos prótons e de outros núcleos. Quando a temperatura caiu para 3.000°C, eles foram atraídos para órbita dos núcleos, formando os primeiros átomos de hidrogênio, hélio e lítio. Encerrados nos átomos, os elétrons não mais podiam impedir a circulação dos fótons. A luz pôde deslocar-se livremente, e o espaço ficou transparente.

Em Busca da Radiação Residual:
Nos anos 60, os físicos Arno Penzias e Robert Wilson começaram a procurar sinais fracos de rádio (chamados microondas) provenientes dos arredores de nossa Galáxia. Para isso, utilizaram um radiotelescópio particularmente sensível: uma antena de 6 metros em Holmdel, New Jersey. No entanto, o equipamento parecia sofrer uma interferência – um sinal constante oriundo de todo o céu, correspondendo a radiação com uma temperatura de – 270°C (- 454 °F. ou 3 graus acima do zero absoluto). Eles chegaram a pensar que o sinal era causado por dejetos de pombos, mas seus companheiros concluíram que esse “fundo de microondas” era a radiação térmica de fundo remanescente do Big Bang, cuja temperatura diminuíra com a expansão do Universo. Era uma evidência muito favorável à tese de que o Universo começara com um Big Bang quente.

O Mesmo em Todas as Direções:
Seja qual for o nosso ponto de observação na Terra, temos o espaço à nossa frente, mas olhamos para o passado. Isso acontece porque toda radiação, inclusive a luz e a ondas de rádio, não chega até nós imediatamente. Se olhamos para o espaço a uma pequena distância, vemos ao nosso redor estrelas próximas, a poucos anos-luz. Um telescópio mais potente mostra-nos galáxias como elas eram há milhões de anos, ao passo que um dia mais potente nos permite alcançar quasares com bilhões de anos. A radiação mais distante detectável por telescópios provém da “ ultima superfície difusa” – a “ muralha” de onde escapa a radiação térmica proveniente do nevoeiro primordial. Para onde quer que apontamos o telescópio, ele capta essa “muralha” proveniente do passado muito remoto. Conseqüentemente, a radiação térmica chega até nós com a mesma intensidade, em todas as direções.
Fonte: livro Big Bang- A história do Universo, Escritores Heather Couper e Nigel Henbest

Maior telescópio espacial do mundo será aposentado em breve

O Herschel é um observatório espacial capaz de cobrir a faixa do infravermelho Foto: ESA - C. Carreau / Divulgação
 
O observatório espacial Herschel, da agência espacial europeia (ESA, na sigla em inglês), deve se "aposentar" neste mês. O telescópio deve esgotar em breve sua carga de hélio líquido, após mais de três anos estudando o universo. Com um espelho de 3,5 metros de diâmetro, o Herschel é o telescópio infravermelho mais poderoso já lançado no espaço, e a exaustão de seu suprimento já estava prevista para março de 2013. A sonda Herschel foi lançada em 14 de maio de 2009. Pioneira, a missão foi a primeira a cobrir do infravermelho à faixa do submilímetro do espectro eletromagnético, tornando possível o estudo de gélidas regiões de gás e poeira antes invisíveis no cosmo e permitindo novas percepções sobre a origem e evolução das estrelas e galáxias.
 
A fim de realizar observações infravermelhas tão sensíveis, os instrumentos - duas câmeras e um espetrômetro de altíssima resolução - têm de ser resfriados a -271ºC, próximo do zero absoluto. Esses equipamentos ficam localizados no topo de um tanque preenchido com hélio líquido superfluido, dentro de um criostato. Se os instrumentos não estiverem muito frios, o próprio calor deles pode interferir no estudo das fracas radiações infravermelhas dos corpos celestes. O hélio evapora com o tempo, eventualmente esvaziando o tanque e, assim, determinando a vida científica útil do Herschel. À época do lançamento, o criostato foi cheio até a borda com mais de 2,3 mil litros de hélio líquido, pesando 335 quilos, para os previstos 3 anos de meio de operações no espaço que devem se encerrar nas próximas semanas.
Fonte: Terra

Planeta Vênus é visto através de Saturno por sonda espacial da Nasa

Segundo planeta do Sistema Solar é considerado 'irmão gêmeo' da Terra.Imagens a milhares de km de Saturno foram tiradas de novembro a janeiro.
O planeta Vênus, considerado pelos astrônomos o "irmão gêmeo" da Terra – pelo tamanho, massa, composição e órbita dos dois –, pôde ser visto através dos anéis de Saturno pela sonda espacial Cassini, da Nasa. A imagem abaixo, feita em luz visível a 802 mil km de Saturno, foi captada em 10 de novembro de 2012 e divulgada esta semana. Ela revela as cores verdadeiras dos dois planetas
Vênus vira um ponto branco através dos anéis de Saturno (Foto: Nasa/JPL-Caltech/Space Science Institute)
 
Em outra foto, o segundo planeta do Sistema Solar aparece ao longe no espaço interplanetário, como um ponto branco na parte superior e direita do centro da imagem, acima da faixa branca do anel G de Saturno, o sexto planeta do nosso sistema. Mais abaixo, o ponto brilhante que aparece perto do anel E é uma estrela distante.
Segundo planeta do Sistema Solar é visto na parte superior (Foto: Nasa/JPL-Caltech/Space Science Institute)
 
A foto acima foi tirada com filtros de luz vermelho, verde e azul, que foram combinados para criar essa visão de cor natural. O registro foi feito no dia 4 de janeiro, a uma distância de 597 mil km de Saturno. Vênus é um planeta "nublado", coberto por espessas nuvens de ácido sulfúrico, o que o torna muito brilhante. Sua visibilidade máxima daqui da Terra é atingida algumas horas antes do nascer do Sol, razão pela qual é conhecido também como estrela da manhã ou estrela d'Alva. Junto com Mercúrio, Terra e Marte, Vênus é um dos planetas rochosos do Sistema Solar. Além disso, tem uma atmosfera formada por dióxido de carbono que atinge cerca de 500° C e uma pressão na superfície cem vezes maior que a da Terra. A missão Cassini-Huygens é um projeto cooperativo entre a Nasa, a Agência Espacial Europeia (ESA) e a Agência Espacial Italiana (ISA).
Fonte: G1

Estranha estrela giratória desafia astrônomos

Um novo pulsar, ou estrela pulsante, que está a 3.000 anos-luz de distância e recebeu o nome oficial de PSR B0943+10, fez a alegria dos astrofísicos por um motivo simples: as teorias atuais não explicam seu comportamento. À primeira vista, parece um pulsar comum. Com 5 milhões de anos, ele dá uma volta sobre seu eixo a cada 1,1 segundos, o que é considerado uma velocidade baixa para uma estrela do seu tipo. O problema são as alterações nos pulsos de rádio que a estrela emite, que se alteram muito rapidamente, chegando a uma vez por segundo. Além disso, o pulsar também lança um sinal de raio-X fraco conforme partículas carregadas irradiam além das linhas magnéticas e bombardeiam os polos magnéticos. Isto o coloca na categoria dos poucos que emitem raio-X.

A equipe do astrônomo Wim Hermsen, do Instituto Holandês de Pesquisa Espacial e da Universidade de Amsterdam se interessaram em saber se os raios-X, como os pulsos de rádio, variavam entre dois modos. Para tanto, usaram o telescópio espacial de raio-X XMM-Newton, da Agência Espacial Europeia, e combinaram estas observações com as feitas em telescópios na Holanda e Índia. A surpresa foi que o pulsar alternava entre fortes pulsos de rádio e fortes emissões de raio-X. As mudanças acontecem em períodos que variam entre meia hora a cinco ou seis horas. O coautor do estudo Ben Stappers, da Escola de Física e Astronomia da Universidade de Manchester, comenta que o comportamento deste pulsar é espantoso. “É como se ele tivesse duas personalidades distintas”, diz.

Segundo a pesquisa publicada no dia 25 de janeiro no periódico Science, a rápida mudança entre rádio e raio-X implica enormes alterações na magnetosfera do pulsar, mas o que causa estas alterações ainda não é conhecido. Alguns cientistas já haviam observado que mudanças na intensidade das emissões de rádio estavam ligadas à taxa de rotação do pulsar. Pesquisas mais antigas sugerem que as ondas de rádio variam com processos físicos a nível microscópico, mas esta descoberta parece contradizer os achados. A equipe de Hermsen planeja comparar o pulsar com objetos similares, numa tentativa de predizer o comportamento da emissão de raio-X. Para isto, pretendem examinar outro pulsar, PSR B1822-09, tanto em raio-X quanto rádio.
Fonte:Hypescience.com
(LiveScience/Space.com)
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