4 de nov de 2013

Por que o Universo está se desintegrando?

© Hubble Ultra Deep Field (imagem do céu profundo)
 
Por que o Universo está se desintegrando? Essa é uma pergunta que assombra astrônomos desde a descoberta, nos anos 90, que a expansão do Universo está acelerando. A complexidade cresce com novas observações de explosões estelares distantes que lançam dúvidas sobre a principal explicação, chamada de constante cosmológica.  O que quer que esteja provocando a aceleração do Universo foi batizado de energia escura, mas suas origens continuam misteriosas. No passado, quando Albert Einstein estava formulando sua teoria geral da relatividade, ele adicionou uma força repulsiva nas suas equações, chamada de constante cosmológica, que devia, na época, fazer com que a teoria previsse um Universo estático.
 
 Sem ela, seus cálculos mostravam que a gravidade não resultaria em um Universo estável, mas que ele colapsaria sobre si mesmo. Quando, mais tarde, descobriu-se que o Universo não era estático, mas que estava em expansão, Einstein abandonou a constante, que qualificou como seu maior erro. Décadas depois, porém, quando foi revelado que o Universo não estava simplesmente se expandindo, mas que sua dilatação estava acelerando, cientistas recuperaram a constante descartada e a adicionaram de volta às equações da teoria da relatividade para prever um Universo que está se desintegrando cada vez mais rápido. Atualmente, a constante cosmológica é a principal ideia para explicar a energia escura, mas ela só funciona se o que é conhecido como parâmetro da equação de estado da energia escura (relacionando pressão e densidade), chamado de w, for igual a -1.    
 
Não foi isso, porém, que o Pan-STARRS (Telescópio de Pesquisa Panorâmica e Sistema de Resposta Rápida, literalmente), descobriu.     Com base na combinação de medidas cosmológicas de diversos projetos com registros do Pan-STARRS de um tipo especial de explosão estelar chamada de supernova do tipo Ia usada como régua cósmica para medir distâncias astronômicas, pesquisadores calcularam o valor de w em -1,186. “Esse valor para w significa que o modelo mais simples para explicar a energia escura não é verdadeiro”, declara Armin Rest do Instituto de Ciências do Telescópio Espacial (STScI) em Baltimore, principal autor de um artigo relatando os resultados.

Entretanto, é preciso levar em conta que os resultados são preliminares, não devendo colocar a constante cosmológica seriamente em dúvida. “No momento, não podemos dizer que realmente encontramos uma discrepância. Nós ainda temos que verificar se isso se deve a algum problema com algum desses projetos”.  O cálculo é baseado em observações de aproximadamente 150 supernovas do tipo Ia feitas entre 2009 e 2011 pelo telescópio PS1 do Pan-STARRS, no Havaí. Essa classe de supernova ocorre quando um tipo específico de estrela, chamado de anã branca, atinge seu limite máximo de massa, que é do mesmo tipo para todas as anãs brancas, e explode com um brilho padrão.
 
Ao comparar o brilho aparente de uma supernova com seu brilho intrínseco conhecido, astrônomos podem deduzir sua distância. Observações espectroscópicas da supernova, que dividem a luz em suas cores constituintes, revelam quanto o comprimento de onda da luz foi esticado pela expansão do Universo.     Com esses parâmetros em mãos, os pesquisadores do Pan-STARRS combinaram seus dados com as descobertas de outras sondas de energia escura, como as observações da radiação cósmica de fundo em micro-ondas feitas pelo satélite europeu Planck, para calcular o parâmetro de estado da equação da energia escura.

O quanto se concluir dos cálculos depende de seu nível de incerteza, e de saber se erros sistemáticos associados ao telescópio e à análise alteraram o resultado. “Sabemos que a calibragem de telescópios, a física de supernovas e as propriedades de galáxias são grandes fontes de incertezas, então todo mundo está tentando descobrir isso de maneiras diferentes”, observa Daniel Scolnic da Johns Hopkins University, que publicou um artigo com estimavas de incertezas dos dados.

 “Dan fez um excelente trabalho caracterizando as sistemáticas”, elogia Alexander Conley da University of Colorado em Boulder, envolvido em tipo diferente de estudo de supernova chamado de Supernova Legacy Survey que obteve resultados semelhantes. No entanto, outro pesquisador do projeto, Julien Guy da Universidade Pierre e Marie Curie em Paris, aponta que a equipe pode ter subestimado seu erro sistemático ao ignorar uma fonte adicional de incerteza dos modelos de curva luminosa de supernovas. Ele está em contato com os pesquisadores do Pan-STARRS, que estão analisando esse fator. No fim das contas, a maioria dos especialistas declara que os novos resultados são impressionantes, mas que não provam a existência de uma nova física.
 
 “O artigo do Pan-STARRS apresenta uma análise muito profunda e cuidadosa, e um resultado sólido, mas não muda qualitativamente nossa visão dos parâmetros cosmológicos”, declara Joshua Frieman, astrofísico do Fermilab em Batavia, no estado de Illinois, não envolvido na pesquisa. O fato de vários experimentos cosmológicos estarem produzindo valores de w diferentes de -1, porém, está chamando a atenção de muitos. “Essa já é a terceira pesquisa de supernovas distantes que chega a essa conclusão”, observa o astrônomo do STScI Adam Riess, membro da equipe do Pan-STARRS que recebeu o Prêmio Nobel de Física de 2011 pela descoberta da energia escura.
 
“Nós não podemos simplesmente dizer que essa ou aquela pesquisa estão erradas. Isso pode ser algo fundamental de uma dessas medidas. Ou talvez a energia escura seja mais intrigante do que o esperado”. Ainda que a constante cosmológica explique a energia escura matematicamente, ela não elucida os motivos de essa força existir. Um valor alternativo de w pode indicar que a energia escura não é constante no tempo, mas variável, uma ideia chamada de quintessência. De qualquer forma, o Pan-STARRS e de outras pesquisas produzirão novos dados em breve, seja para apoiar ou refutar o valor mais recente de w. “Acredito que dentro de um ou dois anos, isso provavelmente se tornará definitivo, ou desaparecerá”, conclui Riess.
Fonte: Astro News
Scientific American

Uma estimativa de estrelas pobres em metal

Como a química afeta a evolução estelar? Essa é uma importante questão, já que a abundância química do início do universo era muito diferente (e muito mais simples) do que é agora. O jovem universo, e as estrelas que se formaram nesse período, onde a maior parte era composta de hidrogênio e hélio, enquanto as estrelas na época presente, como um todo, contêm pequenas porém quantidades significantes de elementos mais complexos (conhecidos pelos astrônomos como “metais”). Estimar a quantidade de emissão de raios-X de estrelas jovens e pobres em metais é uma maneira pela qual os astrônomos tentam acessar os efeitos da metalicidade nas propriedades de jovens estrelas. A emissão de raios-X age como um traçador da atividade estelar e ajuda a identificar estrelas jovens e ativas.
 
Felizmente, nós temos um laboratório relativamente próximo, a Pequena Nuvem de Magalhães (uma galáxia companheira da nossa Via Láctea) onde as estrelas têm menos abundância de elementos mais pesados do que o hélio. A bela imagem composta acima, de uma região de estrelas jovens na Pequena Nuvem de Magalhães, conhecida como NGC 602, combina, imagens ópticas, em infravermelho e em raios-X, para revelar as propriedades das atividades estelares nessa jovem região. A imagem em raios-X, em particular, mostra um brilho difuso da NGC 602, que acredita-se surja da combinação da atividade de raios-X de muitas estrelas apagadas e jovens com massa semelhante à massa do Sol. Evidentemente, estrelas jovens do tipo solar com baixa metalicidade podem se comportar da mesma maneira que as suas primas ricas em metais.
Fonte: blog.cienctec.com.br
http://heasarc.gsfc.nasa.gov

Um buraco negro que você pode visitar (e sobreviver para contar a história)

Considerando que nem mesmo a luz consegue escapar deles, buracos negros não são lugares que uma pessoa sensata gostaria de visitar – afinal, seu corpo seria estraçalhado em uma fração de segundo, e só Deus sabe o que aconteceria depois. Se você não é uma pessoa sensata, porém, temos uma boa notícia: existem buracos negros que, teoricamente, podem ser visitados sem que ninguém morra no processo. Na década de 1960, o físico Roy Kerr descobriu que buracos negros giram. Embora não tenha sido uma revelação chocante (já que boa parte da matéria engolida por buracos negros gira em torno do próprio eixo), a descoberta feita por Kerr revelou uma possibilidade curiosa. 
 
Se você girar um copo d’água com força suficiente, o líquido pode ficar concentrado nas bordas e deixar uma região livre no centro; com certos buracos negros, acontece algo similar. Assim, um objeto (ou uma pessoa insensata) poderia atravessar o buraco sem ser devorada pelo campo gravitacional ao redor. Não se sabe o que haveria do outro lado, mas não faltam especulações: há quem acredite que seria possível viajar no tempo; outros dizem que essa passagem poderia levar a outro ponto do universo; já os mais ousados sugerem que essas regiões seriam passagens para outros universos. Você atravessaria esse buraco negro, se pudesse?
Fonte: hypescience.com
 [io9]

As gigantescas plumas de radiação da fonte 3C353

Os jatos gerados por buracos negros supermassivos localizados no centro de galáxias podem transportar enormes quantidades de energia através de grandes distâncias. A 3C353 é uma vasta fonte, constituída de duas estruturas em forma de lobos, onde a galáxia é o minúsculo ponto no centro e as gigantescas plumas de radiação podem ser vistas em raios-X captados pelo Chandra (apresentados aqui na cor roxa) e em dados de ondas de rádio obtidos pelo Very Large Array e apresentados acima na cor laranja.
Fonte: http://www.nasa.gov

O Sol eclipsado nasce sobre a cidade de Nova York

Créditos da Imagem:Chris Cook
Um nascer do Sol sobre a cidade de Nova York, raramente se parece com esse. Contudo, ontem, dia 3 de Novembro de 2013, o Sol nasceu parcialmente eclipsado pela Lua como pôde ser visto pela maioria dos moradores da parte leste da América do Norte e do Sul. Simultaneamente, boa parte da África, já no meio do dia, observou o eclipse do começo ao fim. O eclipse foi incomum pelo fato desse ter sido um eclipse híbrido – parte da Terra observou a Lua um pouco menor de modo que ela não cobria o Sol como um todo, e assim no máximo do eclipse nessas regiões pôde-se ver um anel de fogo ao redor do Sol, enquanto outras partes do planeta puderam ver a Lua cobrindo totalmente o Sol, num eclipse total. Leves mudanças no tamanho angular da Lua como vista da superfície da Terra são causadas pelo fato da Terra não ser plana e devido à elipsidade da órbita da Lua. A foto acima mostra o famoso Empire State Building na cidade de Nova York à esquerda do Sol parcialmente eclipsado, adornado por nuvens cênicas.

O Fantasma de Júpiter

Essa imagem fantasmagórica do telescópio espacial Spitzer da NASA mostra os restos mortais de uma estrela moribunda, chamada de nebulosa planetária. As nebulosas planetárias são consideradas como o último estágio da vida de uma estrela parecida com o Sol, quando suas camadas externas foram descartadas e iluminadas pela luz ultravioleta da estrela central. O Fantasma de Júpiter, também conhecido como NGC 3242, está localizado a aproximadamente 1.400 anos-luz de distância da Terra na direção da constelação de Hydra. A visão infravermelha do Spitzer mostra o halo externo mais frio da estrela moribunda, colorido aqui em vermelho. Também evidente são os anéis concêntricos ao redor do objeto, o resultado do material que está sendo periodicamente lançado pelos suspiros mortais finais da estrela. Nessa imagem, a luz infravermelha no comprimento de onda de 3,6 mícron é mostrada em azul, a luz de 4,5 mícron é mostrada em verde e a de 8,0 mícron em vermelho.
Fonte: NASA

O crescimento das galáxias

Os biólogos observam uma árvore crescer através da evolução dos seus anéis. Começando no núcleo denso do tronco de uma árvore e movendo-se para fora, a passagem do tempo é marcada por anéis concêntricos, revelando assim capítulos de sua história. As galáxias superam as árvores em bilhões de anos, fazendo seu crescimento ser algo impossível de se ver. Mas como os biólogos, os astrônomos podem ler os anéis no disco de uma galáxia para revelar seus passados. Usando dados do Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) e do Galaxy Evolution Explorer (GALEX), os cientistas têm obtido mais evidências para a teoria do crescimento das galáxias de dentro para fora, mostrando que explosões de formação de estrelas nas regiões centrais foram seguidas de um a dois bilhões de anos depois pelo nascimento nas franjas externas.
 
“Inicialmente, um rápido período de formação de estrelas formou a massa no centro dessas galáxias, seguido posteriormente de uma fase de formação de estrelas nas regiões externas. Eventualmente, as galáxias param de formar estrelas e tornam-se tranquilas”, disse Sara Petty, da Virginia Tech, em Blacksburg, principal autor da pesquisa. “Essa última fase de formação de estrelas poderia ter sido causada por fusões menores com vizinhas ricas em gás que fornecem o combustível para novas estrelas”.
 
A descoberta pode também resolver um mistério das galáxias idosas. As galáxias no estudo, conhecidas como vermelhas e mortas, devido à sua coloração avermelhadas e à falta de novos nascimentos de estrelas, têm uma quantidade surpreendente de luz ultravioleta emanada de suas regiões externas. Frequentemente a luz ultravioleta é gerada por estrelas jovens e quentes, mas essas galáxias foram consideradas muito velhas para abrigar esse tipo de população. A solução para esse quebra-cabeça é provavelmente estrelas velhas e quentes. Petty e seus colegas usaram uma nova abordagem em vários comprimentos de onda para mostrar que a luz ultravioleta sem explicação parece vir de uma fase final na vida das estrelas mais velhas, quando elas expelem suas camadas externas e se aquecem.
 
O GALEX e o WISE se tornaram a dupla ideal para o estudo. O GALEX era sensível à luz ultravioleta enquanto que o WISE observa a luz infravermelha vindo de estrelas mais velhas. O GALEX não está mais em operação, e o WISE recentemente foi reativado para caçar asteroides, num projeto denominado de NEOWISE. Ambos os telescópios têm grandes campos de visão, permitindo que eles facilmente capturem imagens de galáxias inteiras.
 
A sinergia entre o GALEX e o WISE produz medidas super sensíveis de onde as estrelas mais velhas e quentes residem nessas galáxias vermelhas e mortas”, disse Don Neill, do Instituto de Tecnologia da Califórnia, em Pasadena. “Isso nos permite mapear o progresso da formação de estrelas dentro de cada galáxia. Ned Wright da Universidade da Califórnia, em Los Angeles, um co-autor do estudo e principal pesquisador do WISE antes dele ter sido reativado, compara o intervalo dos vários comprimentos de onda dos dois telescópios a notas musicais, “o WISE por si só cobre o equivalente ao intervalo de três oitavas, enquanto que o WISE e o GALEX juntos cobrem um intervalo de sete oitavas”.
Um artigo foi publicado na edição de Outubro de 2013 do Astronomical Journal.
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