13 de mar de 2013

O ALMA rescreve a história da formação estelar intensa no Universo

Captura recorde de galáxias distantes inclui a mais longínqua detecção de água publicada até à data
Imagens ALMA de galáxias distantes com formação estelar intensa amplificadas por efeito de lente gravitacional © ESO
 
Observações feitas com o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) mostram que a formação estelar mais intensa no cosmos ocorreu muito mais cedo do que o que se supunha anteriormente. Os resultados são publicados numa série de artigos científicos que sairão na revista Nature a 14 de março de 2013 e na revista da especialidade Astrophysical Journal. Este trabalho é o exemplo mais recente das descobertas que estão a ser feitas com o ALMA, o novo observatório internacional que é hoje inaugurado.

Pensa-se que os episódios de formação estelar mais intensos ocorreram no Universo primordial, em galáxias brilhantes de grande massa. Estas galáxias com formação estelar explosiva convertem enormes reservatórios de gás e poeira cósmica em novas estrelas a uma taxa impressionante - muitas centenas de vezes mais depressa do que a formação estelar que ocorre nas mais plácidas galáxias em espiral como a nossa Galáxia, a Via Láctea. Ao olhar para longe no espaço, para galáxias tão distantes que a sua luz demorou muitos milhares de milhões de anos a chegar até nós, os astrónomos conseguem observar esta fase bem atarefada do Universo jovem.

“Quanto mais distante estiver uma galáxia, mais longe no tempo a estamos a ver, por isso ao medir distâncias podemos reconstruir a linha cronológica de quão vigorosa é a formação estelar no Universo nas diferentes épocas da sua história de 13,7 mil milhões de anos,” disse Joaquin Vieira (California Institute of Technology, EUA), que liderou a equipa e é também o autor principal do artigo na revista Nature. A equipe internacional de investigadores descobriu inicialmente estas distantes e enigmáticas galáxias com formação estelar explosiva, utilizando o South Pole Telescope (SPT) de 10 metros, da Fundação Científica Nacional dos EU, e seguidamente o ALMA para observar as galáxias com mais pormenor e explorar a formação estelar no Universo primordial. Os cientistas ficaram surpreendidos ao descobrir que muitas destas galáxias longínquas e poeirentas que estão a formar estrelas, se encontram ainda mais longe do que o esperado, o que significa que, em média, os episódios de formação estelar intensa ocorreram há 12 mil milhões de anos atrás, quando o Universo tinha menos de 2 mil milhões de anos - mil milhões mais cedo do que o que se pensava anteriormente.

Duas destas galáxias são as mais distantes deste tipo de galáxias alguma vez observadas - estão tão distantes que a sua luz começou a sua viagem quando o Universo tinha apenas mil milhões de anos. Mais ainda, numa destas galáxias recorde, detectou-se água entre as moléculas observadas, o que marca as observações de água mais distantes no cosmos publicadas até à data. A equipa usou a sensibilidade sem precedentes do ALMA para capturar a radiação emitida por 26 destas galáxias no comprimento de onda dos três milímetros. Esta radiação a comprimentos de onda característicos é produzida por moléculas de gás nestas galáxias, sendo os comprimentos de onda esticados pela expansão do Universo ao longo dos milhares de milhões de anos que a luz demora a chegar até nós. Ao medir os comprimentos de onda esticados, os astrónomos podem calcular quanto tempo a luz demorou a chegar e assim colocar cada galáxia no lugar certo da história cósmica.

“A sensibilidade do ALMA e a observação em largos intervalos de comprimentos de onda que o telescópio permite, significam que podemos medir cada galáxia em apenas alguns minutos - cerca de cem vezes mais depressa do que antes,” disse Axel Weiss (Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bona, Alemanha), que liderou o trabalho da medição das distâncias às galáxias. “Anteriormente, uma medição como esta teria sido um laborioso processo de combinar dados, tanto de telescópios ópticos como de rádio telescópios.” Na maioria dos casos, as observações ALMA foram suficientes para determinar as distâncias, no entanto, para algumas das galáxias a equipa combinou os dados ALMA com medições obtidas com outros telescópios, incluindo o Atacama Pathfinder Experiment (APEX) e o Very Large Telescope do ESO.

Os astrónomos utilizaram apenas uma rede parcial com 16 das 66 antenas gigantes que fazem parte do ALMA, uma vez que o observatório na altura ainda estava a ser construído, a uma altitude de 5000 metros no remoto Planalto do Chajnantor, nos Andes chilenos. Quando estiver completo, o ALMA será ainda mais sensível e poderá detectar galáxias ainda mais ténues. Por ora, os astrónomos observaram as mais brilhantes e além disso tiveram uma ajuda da natureza: utilizaram lentes gravitacionais, um efeito previsto pela teoria da relatividade geral de Einstein, onde a radiação emitida por uma galáxia distante é distorcida pelo efeito gravitacional de uma galáxia mais próxima de nós, que actua como uma lente, fazendo com que a fonte longínqua pareça mais brilhante.

Para compreender precisamente de quanto é que a lente gravitacional tornava mais brilhante as galáxias de fundo, a equipa obteve imagens muito nítidas destas galáxias, utilizando observações ALMA no comprimento de onda dos 0,9 milímetros. Estas belas imagens obtidas com o ALMA mostram as galáxias de fundo distorcidas em arcos múltiplos de luz, conhecidos como anéis de Einstein, que rodeiam as galáxias mais próximas,” disse Yashar Hezaveh (McGill University, Montreal, Canadá), que liderou o estudo das lentes gravitacionais. “Estamos a usar a enorme quantidade de matéria escura que rodeia as galáxias a meio caminho como um telescópio cósmico, para fazer com que galáxias ainda mais distantes pareçam maiores e mais brilhantes.”

A análise da distorção revela que algumas das galáxias longínquas com formação estelar intensa apresentam um brilho equivalente a 40 bilhões de sóis, sendo que as lentes gravitacionais amplificaram até 22 vezes este valor. Apenas algumas galáxias com este efeito de lente gravitacional tinham sido descobertas anteriormente nos comprimentos de onda do submilímetro, mas agora o SPT e o ALMA descobriram dúzias delas,” disse Carlos de Breuck (ESO), um membro da equipa. “ Este tipo de ciência era feita anteriormente nos comprimentos de onda do visível com o Telescópio Espacial Hubble, mas os nossos resultados mostram que o ALMA é uma ferramenta muito mais poderosa neste campo de investigação.
Fonte: ESO

 

Criar miniburacos negros é mais fácil do que se pensava

Um novo estudo aponta que criar buracos negros microscópicos usando aceleradores de partículas exige menos energia do que se pensava anteriormente – mas ainda assim, será difícil fabricá-los com a tecnologia atual. Se os físicos conseguirem criar esses buracos negros na Terra, entretanto, poderiam provar a existência de dimensões extras no universo. E não se preocupe: eles não representarão qualquer risco para nós.
 

Miniburacos negros

Buracos negros possuem campos gravitacionais tão poderosos que nada pode escapar deles, nem mesmo a luz – daí seu nome. Eles se formam normalmente quando os restos de uma estrela morta colapsam sob sua própria gravidade, “apertando” toda sua massa junta. Por conta disso, são massivos – e destrutivos. Um buraco negro criado na Terra não seria massivo, entretanto. Os cientistas estão tentando criar “miniburacos negros”, de forma que eles simplesmente não teriam suficiente massa para causar qualquer dano.
 

LHC e buracos negros

Quando o acelerador de partículas mais poderoso do mundo, o Grande Colisor de Hádrons (LHC, na sigla em inglês), estava sendo produzido, cientistas se perguntaram se poderia se tornar uma “fábrica de buracos negros”, gerando um buraco negro tão frequentemente quanto a cada segundo. Isso porque partículas viajam em alta velocidade ao redor dos 27 km do acelerador antes de colidirem para criar energias explosivas. No seu máximo, cada feixe de partículas do LHC dispara tanta energia quanto um trem de 400 toneladas viajando a cerca de 195 km/h. Por mais assustador que possa parecer, se aceleradores de partículas na Terra pudessem gerar buracos negros, tais entidades infinitesimais não representariam risco para o planeta. O equívoco comum sobre um dos pequenos buracos negros que podem [teoricamente] se formar no LHC é que eles iriam engolir a Terra”, disse o pesquisador Frans Pretorius, físico teórico da Universidade de Princeton (EUA). “Com tanta confiança quanto podemos dizer qualquer coisa em ciência, isso é completamente impossível”.

Para começar, o físico teórico Stephen Hawking calcula que todos os buracos negros devem perder massa ao longo do tempo, por causa da chamada radiação Hawking. Minúsculos buracos negros devem encolher através da evaporação mais rápido do que crescem engolindo matéria, morrendo dentro de uma fração de segundo, com certeza antes de poderem engolir qualquer quantidade significativa de matéria. Mesmo se Hawking estiver errado e os buracos negros forem mais estáveis do que isso, os pequenos buracos negros não representariam qualquer perigo. Como são microscópicos e criados dentro de um acelerador de partículas, devem manter uma velocidade suficiente para escapar da gravidade da Terra. Mesmo se ficarem presos, são tão pequenos que seria preciso mais do que a idade atual do universo para que pudessem destruir sequer um miligrama de matéria do planeta. No entanto, até hoje, os pesquisadores não conseguiram detectar buracos negros no LHC. Ainda assim, o interesse teórico nessa possibilidade permanece vivo.
 

Menos energia, maior probabilidade (que ainda é baixa)

Agora, usando supercomputadores, cientistas simularam colisões entre partículas perto da velocidade da luz e mostraram que buracos negros podem se formar em energias mais baixas do que se pensava anteriormente. A nova descoberta está enraizada na teoria da relatividade geral de Einstein. Através de sua famosa equação E = mc2, Einstein revelou que massa e energia estão relacionadas. Isto significa que quanto maior for a energia de uma partícula (quanto mais rápido uma partícula é acelerada em um colisor), maior sua massa se torna. A teoria de Einstein também explica que a massa curva o tecido do espaço -tempo, gerando o fenômeno conhecido como gravidade. Conforme as partículas viajam ao longo do acelerador de partículas, elas dobram o espaço-tempo e podem focar energia, assim como lentes de vidro focam lentes. Quando duas partículas colidem, cada uma pode focar a energia da outra. Se usarmos modelos baseados na relatividade clássica, que excluem as noções de dimensões extras, pode-se esperar a formação de um buraco negro com menos de um terço da energia previamente pensada”, explica Pretorius.
 
Ou seja, é preciso 2,4 vezes menos energia do que o anteriormente teorizado para criar um buraco negro de uma colisão de partículas. Isso porque, quando duas partículas colidem entre si, sua atração gravitacional prende energia em dois pontos de cada lado do local da colisão. Se energia suficiente se concentrar nesses pontos, se colapsa em dois buracos negros gêmeos que rapidamente devoram um ao outro e se fundem em um. Mesmo com as novas estimativas de energia, as chances de fazer um buraco negro em um acelerador de partículas ainda são muito pequenas. A física convencional sugere que seria necessário um quatrilhão, ou um milhão de bilhões de vezes mais energia para formar um buraco negro microscópico do que o Grande Colisor de Hádrons é capaz – certamente além do alcance humano. Já cenários com base em dimensões extras poderiam formar buracos negros em uma energia mais baixa, “mas não fazem previsões concretas” sobre o que deveria acontecer, explica Pretorius.
 

Dimensões extras a favor das chances

A principal teoria sobre como micro buracos negros podem se formar em nosso universo é possível pela existência de dimensões extras. Uma série de teorias sobre o universo sugere a existência de dimensões extras de realidade – ou seja, mais dimensões do que as quatro que nós experimentamos, que são as três dimensões espaciais e uma dimensão temporal, que constituem espaço-tempo como descrito pela teoria da relatividade geral. Cada uma dessas dimensões extras pode ser dobrada em tamanhos que variam de tão minúsculas quanto um próton a tão grandes quanto uma fração de milímetro. A distâncias comparáveis com os tamanhos dessas dimensões adicionais, modelos sugerem que a gravidade pode tornar-se muito mais forte do que o normal. Sendo assim, aceleradores poderiam ter energia suficiente para gerar buracos negros. Se buracos negros minúsculos forem detectados no LHC, os cientistas acreditam que poderia provar a existência de tais dimensões extras.
Fonte: Hypescience.com
(LiveScience)

Modelo do Telescópio Espacial James Webb É Exposto em Festival no Texas

Crédito da imagem: NASA / Chris Gunn
Tão grande quanto uma quadra de tênis e tão alto quanto um prédio de quatro andares, um modelo em escala completa do Telescópio Espacial Kames Webb ficou a mostra de 8 a 10 de Março de 2013 no Festival Interativo South by Southwest em Austin no Texas. O Telescópio Espacial James Webb, é o sucessor do Hubble e o maior telescópio espacial já construído.
Fonte: www.nasa.gov

Curiosity da Nasa encontra evidências de que Marte pode ter abrigado vida

Em solo marciano, o robô analisou uma amostra de rocha, onde encontrou enxofre, nitrogênio, hidrogênio, oxigênio, fósforo e carbono

A foto mostra duas rochas analisadas pela Nasa em Marte: à esquerda, pelo robô Opportunity, em 2004, e à direita, pelo Curiosity, em 2013 (Foto: NASA/JPL-Caltech/Cornell/MSSS)

Uma rocha sedimentar encontrada pelo jipe-robô Curiosity em Marte contém seis elementos químicos necessários à existência de micróbios -enxofre, nitrogênio, hidrogênio, oxigênio, fósforo e carbono- e sugere que o planeta já foi habitável. A descoberta, anunciada ontem por cientistas do projeto no quartel-general da Nasa, em Washington, foi a conclusão da análise de um lamito -uma rocha que continha minerais de argila e sulfatos. Formados num local que tinha água, os elementos no mineral poderiam dar suporte a reações químicas do metabolismo de um ser vivo. Essa rocha é bem parecida com o tipo de coisa que achamos na Terra", disse John Grotzinger, chefe científico da missão do Curiosity. Encontramos um ambiente habitável tão benigno e amigável à vida que, se essa água ainda existisse e nós estivéssemos ali no planeta, poderíamos bebê-la. O jipe-robô ainda não encontrou substâncias orgânicas, que seriam um sinal inquestionável da existência de vida em Marte. Os cientistas, porém, afirmam que isso já não é mais necessário para dizer com segurança que o planeta era habitável, pois a maioria das bactérias da Terra metaboliza substâncias inorgânicas.

 
APARELHAGEM
 
A análise química da amostra de rocha foi feita por dois instrumentos do jipe. O primeiro, batizado de SAM, tem um espectrômetro de massa que identifica elementos químicos. O segundo, Chemin, identifica e quantifica minerais da amostra. O Curiosity encontrou a rocha sedimentar na baía de Yellowknife, na cratera Gale, perto do local onde pousou. Ainda não se sabe que tipo de paisagem aquática a região exibia. Poderia ser um lago sazonal ou um rio, por exemplo. As rachaduras que a gente vê na superfície parecem mesmo uma lama seca", diz Nilton Rennó, pesquisador brasileiro que trabalha na missão do Curiosity. Aquela água pode ter saído de uma fenda hidrotermal, formada por atividade vulcânica que derrete gelo subterrâneo e expele a água para a superfície.
 
Segundo os cientistas da missão, outro aspecto importante é o fato de o lamito achado na cratera conter tanto compostos oxidados (que dão às rochas aspecto avermelhado) quanto não oxidados (de cor acinzentada). Isso permitiria aos micróbios extrair energia do ambiente à sua volta da mesma forma como uma bateria elétrica extrai energia de um arranjo químico com diferentes componentes. Apesar do entusiasmo com a descoberta, cientistas estão céticos quanto à possibilidade de achar matéria orgânica em Marte. "Encontrar substância orgânicas em rochas muito antigas já é difícil aqui na Terra", diz Paul Mahaffy, chefe de operações do SAM. O Curiosity deve seguir viagem ainda neste ano para a base do monte Sharp, no meio da cratera Gale. Muitas questões sobre o passado geológico do local poderão ser investigadas lá, onde camadas do terreno estão expostas e acessíveis. "Mas o lugar onde estamos agora é tão interessante que não estamos com tanta pressa para andar", diz Rennó.
Fonte: Folha

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