17 de jun de 2013

A antimatéria cai para cima ou para baixo?

Será que os átomos de antimatéria pesam o mesmo que os átomos de matéria, ou será que existe um "peso negativo"?[Imagem: Chukman So]
 
Os átomos que compõem a matéria normal caem, puxados pela gravidade. Então, será que os átomos de antimatéria vão cair para cima? Será que eles sentem a gravidade da mesma forma que os átomos comuns, ou será que existe alguma coisa como uma antigravidade?  No caso improvável de que a antimatéria caia para cima, teríamos de rever fundamentalmente a nossa visão da física e repensar a forma como o Universo funciona," confessa Joel Fajans, do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley, nos Estados Unidos.
 
Fajans é um perito em antimatéria, fazendo parte do grupo que capturou antimatéria tempo suficiente para que os físicos começassem a estudá-la. O grande problema é mantê-la estável o suficiente para estudá-la a fundo. Até agora, todos os indícios de que a gravidade funcionaria do mesmo jeito para a matéria e para a antimatéria são indiretos - algumas equipes já se perguntam se a antimatéria pesa mais ou menos do que a matéria. Assim, Fajans e seu colega Jonathan Wurtele decidiram usar suas pesquisas com o anti-hidrogênio para enfrentar diretamente a questão.
 
Se a interação da gravidade com anti-átomos for muito forte, então a anomalia seria detectável nos dados coletados dos 434 anti-átomos observados no projeto ALPHA - a Colaboração ALPHA é um consórcio internacional de cientistas, contando inclusive com a participação de brasileiros. Contudo, os primeiros resultados, que mediram a proporção da massa gravitacional desconhecida do anti-hidrogênio em relação à sua massa inercial, que é conhecida, não resolveram a questão. Longe disso.
 
Se um átomo de anti-hidrogênio cai para baixo, sua massa gravitacional não pode ser mais do que 110 vezes maior do que a sua massa inercial. Se ele cair para cima, a sua massa gravitacional deverá ser de, no máximo, 65 vezes maior. O que os resultados mostraram é que é possível medir a gravidade da antimatéria, desde que se disponha de um aparato experimental com uma precisão muito maior do que se dispõe hoje.
 
Como medir a queda da antimatéria
O problema está em deixar o anti-átomo de hidrogênio cair. Quando os ímãs que prendem a antimatéria são desligados, os anti-átomos rapidamente tocam a matéria comum das paredes da armadilha e são aniquilados em flashes de energia. Em princípio, se os pesquisadores souberem a localização precisa de um anti-átomo e sua velocidade quando a armadilha é desligada, tudo o eles têm de fazer é medir o tempo que leva para que o anti-hidrogênio atinja a parede e produza o flash de luz.
 
O problema é que os campos magnéticos do experimento ALPHA não desligam imediatamente - eles levam cerca de 30 milésimos de segundo para atingir um valor próximo de zero. Enquanto isso, ocorrem flashes em todas as paredes da armadilha em momentos e pontos diferentes, sem que se consiga atribuir o efeito a um anti-átomo específico. Assim, a resposta à questão de como a antimatéria reage com a gravidade terá que esperar a construção de um aparelho mais preciso. Existe alguma coisa parecida com uma antigravidade? Com base nos testes de queda livre feitos até o momento, não se pode dizer que sim ou que não. Esta é a primeira palavra, no entanto, não será a última," relatou Fajans.
Fonte: Inovação Tecnologica!

Revelando os reservatórios de gás frio da Galáxia

Esta ilustração mostra um reservatório de combustível estelar recém descoberto pelo observatório espacial Herschel (vermelho). Crédito: ESA / NASA / JPL-Caltech

Estrelas recém formadas brilham intensamente, praticamente estão gritando, “Ei, olhem aqui para mim!” Mas nada na nossa Via Láctea é fácil de se ver. A grande quantidade de material existente entre as estrelas na galáxia – o gás hidrogênio frio de onde as estrelas se formam – é praticamente impossível de ser encontrado. Um novo estudo feito com o Observatório Espacial Herschel da Agência Espacial Europeia com importante contribuição da NASA, está iluminando essas piscinas escondidas de gás frio, revelando suas características e quantidades. Da mesma forma que os corantes são usados para visualizar movimentos de redemoinhos em fluidos transparentes, a equipe do Herschel tem usado um novo traçador para mapear o gás hidrogênio invisível.
 
A descoberta revela que o reservatório de matéria prima para fazer as estrelas tem sido subestimado – quase por um terço – e se estende muito além do centro da nossa galáxia do que se pensava anteriormente. “Existe um enorme reservatório adicional de material disponível para formar novas estrelas do que nós poderíamos identificar antes”, disse Jorge Pineda do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA em Pasadena, na Califórnia, principal autor de um artigo que publicou as descobertas na revista Astronomy and Astrophysics.
 
“Nós temos ido ao espaço para resolver esse mistério pois a nossa atmosfera absorve a radiação específica que queremos detectar”, disse William Langer, do JPL, e principal pesquisador do projeto do Herschel que mapeia o gás. “Nós também precisamos ver a luz do infravermelho distante para localizar o gás. Por ambas as razões o Herschel foi o único telescópio usado nos trabalhos”. As estrelas são criada a partir de nuvens de gás, feitas de moléculas de hidrogênio. O primeiro passo em fazer uma estrela é espremer o gás de modo aos seus átomos se fundirem em moléculas. O gás como esparso, mas por meio da força da gravidade e algumas vezes por meio de outras forças de constrição, ele se torna mais denso.
 
Quando o hidrogênio atinge uma certa densidade, a fusão nuclear se inicia e uma estrela nasce, brilhando de forma intensa. Os astrônomos que estudam as estrelas querem seguir essa jornada, desde o começo da vida estelar como uma nuvem de moléculas até se transformarem numa esfera completa e brilhante. Para fazer isso eles precisam mapear a distribuição do combustível de hidrogênio estelar através da galáxia. Infelizmente a maior parte das moléculas de hidrogênio no espaço são muito frias para emitir qualquer tipo de luz.
 
Desse modo se tornam invisíveis para a maior parte dos telescópios. Por décadas, os pesquisadores veem usando uma molécula traçadora, chamada monóxido de carbono, que anda de mãos dadas com as moléculas de hidrogênio, revelando assim sua localização. Mas esse método possui limitações. Em regiões onde o gás está apenas começando a se concentrar – o estágio mais inicial da formação da nuvem – não existe monóxido de carbono. “A luz ultravioleta destrói o monóxido de carbono”, diz Langer. “No espaço entre as estrelas, onde o gás é muito fino, não existe poeira suficiente para proteger as moléculas da destruição causada pela luz ultravioleta”.
 
Um diferente traçador – carbono ionizado – permanece, contudo, nesses grandes espaços relativamente vazios, e pode ser usado para apontar onde estão as moléculas de hidrogênio. Os pesquisadores já observaram o carbono ionizado do espaço antes, mas o Herschel, fez isso pela primeira vez, fornecendo uma melhora substancial no mapeamento geográfico e na abundância dele pela galáxia. Graças a incrível sensibilidade do Herschel, nós podemos separar o material se movendo em diferentes velocidades”, disse Paul Goldsmith, um coautor do artigo e o cientista do projeto Herschel da NASA no JPL. “Nós finalmente podemos ter uma imagem completa do material que está disponível para gerar novas estrelas na nossa galáxia”.
 
O Herschel é uma missão da Agência Espacial Europeia, com instrumentos científicos fornecidos via um consórcio de institutos europeus e com importante participação da NASA. O escritório do projeto Herschel da NASA fica baseado no Laboratório de Propulsão a Jato da NASA em Pasadena, na Califórnia. O JPL contribui para a missão fornecendo tecnologia para dois do três instrumentos do Herschel. O NASAHerschel Science Center é parte do Infrared Processing and Analysis Center do Instituto de Tecnologia da Califórnia em Pasadena. O Caltech gerncia o JPL para a NASA.
Fonte: http://www.jpl.nasa.gov  

Evidências de um exoplaneta em construção


Foram encontraradas evidências da formação de um planeta a 12 bilhões de quilômetros de distância de sua estrela, uma descoberta realizada com auxílio do telescópio espacial Hubble que pode desafiar as teorias atuais sobre a formação dos planetas. Dos quase 900 planetas já descobertos fora do nosso Sistema solar, que já foram confirmados até o momento, esse é o primeiro descoberto a essa distância próxima de sua estrela. O candidato a planeta está orbitando numa diminuta anã vermelha TW Hydrae, um popular alvo astronômico localizado a 176 anos-luz de distância da Terra na constelação de Hydra, a Serpente Marinha.
 
A visão acurada do Hubble detectou um misterioso vazio no vasto disco protoplanetário de gás e poeira girando ao redor da TW Hydrae. O vazio tem 3 bilhões de quilômetros de largura e o disco tem 65 bilhões de quilômetros de largura. A presença de vazios provavelmente foi causada por um planeta em crescimento invisível que está gravitacionalmente varrendo o material e esculpindo uma linha no disco.
 
Estima-se que o planeta seja relativamente pequeno, em torno de 6 a 28 vezes mais massivo que a Terra. Sua órbita vasta significa que ele está se movendo vagarosamente ao redor de sua estrela hospedeira. Se o suposto planeta estivesse orbitando o nosso Sistema Solar, ele estaria a uma distância equivalente ao dobro da distância de Plutão ao Sol. Acredita-se que os planetas levem dezenas de milhões de anos para se formarem. A geração é vagarosa, mas persistente, já que o planeta captura poeira, rochas e gás do disco protoplanetário. Um planeta localizado a 12 bilhões de quilômetros de sua estrela hospedeira deveria levar mais de 200 vezes o tempo para se formar do que Júpiter levou na distância que ele está localizado do Sol devido a sua velocidade orbital menor e à deficiência de material no disco.
 
Júpiter está localizado a 800 milhões de quilômetros do Sol e se formou em aproximadamente 10 milhões de anos. A TW Hydrae tem somente 55% da massa do Sol e apenas 8 milhões de anos, fazendo com que ela seja uma estrela improvável para abrigar um planeta de acordo com essa teoria. Não se teve tempo suficiente para que um planeta crescesse através da vagarosa acumulação de detritos menores.
 
“É muito intrigante ver um sistema como esse”, disse John Debes do Space Telescope Institute em Baltimore. Debes liderou uma equipe de pesquisa que identificou a falha no disco. “Essa é a estrela de menor massa onde nós já descobrimos uma falha dessas no disco”. Uma teoria alternativa de formação de planetas sugere que um pedaço do disco se torna gravitacionalmente instável e se colapsa. Nesse cenário, um planeta poderia se formar mais rapidamente, em apenas milhares de anos. “Se nós pudéssemos na verdade confirmar que existe um planeta ali, nós poderíamos conectar suas características para medir as propriedades do vazio no disco”, disse Debes. “Isso poderia ajudar as teorias de formação de planetas sobre como na verdade os planetas se formam”.
 
O disco da TW Hydrae também tem ausência de grandes grãos de poeira em suas regiões mais externas. Observações feitas com o Atacama Large Millimeter Array (ALMA) no Chile mostram que os grãos de poeira com o tamanho aproximado de um grão de areia não estão presentes além de aproximadamente 8,8 bilhões de quilômetros da estrela. “Tipicamente, você precisa de pedregulhos antes de você ter um planeta. Assim, se existe um planeta e não existem grãos de poeira maiores que um grão de areia, isso se estabelece como um grande desafio aos tradicionais modelos de formação de planetas”, disse Debes.
 
A equipe usou o Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer do Hubble, o NICMOS, para observar a estrela na luz do infravermelho próximo. Os pesquisadores então compararam as imagens do NICMOS com dados de arquivos do Hubble em observações ópticas e espectroscópicas feitas pelo Hubble’s Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS). Debes disse que os pesquisadores observaram o vazio no disco em todos os comprimentos de onda, o que indica que essa é uma característica estrutural e não uma ilusão causada por um instrumento ou pelo espalhamento da luz.
Fonte: NASA
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