11 de fev de 2014

Estrelas de Planck que surgem de buracos negros



Novo tipo de estrela emerge de buracos negros
Um novo estudo publicado no arXiv introduz a ideia de uma estrela de Planck resultante de um buraco negro. Esses objetos hipotéticos não são uma estrela no sentido tradicional, mas sim a massa emitida quando um buraco negro morre nas mãos da radiação Hawking. O artigo não foi revisado por pares, mas apresenta uma ideia interessante e um possível teste de observação. Quando uma grande estrela chega ao fim da sua vida, ela explode como uma supernova, o que pode fazer com que seu núcleo colapse e se transforme em um buraco negro. No modelo tradicional de um buraco negro, o material cai em um volume infinitesimal conhecido como singularidade. Claro que isso não leva em conta a teoria quântica.

Embora não tenhamos uma teoria completa da gravidade quântica, sabemos algumas coisas. Uma delas é que os buracos negros não devem durar para sempre. Por causa de flutuações quânticas perto do horizonte de eventos de um buraco negro, um buraco negro emite a chamada radiação de Hawking. Como resultado, um buraco negro irá gradualmente perder massa, uma vez que a irradia. A quantidade de radiação Hawking que ele emite é inversamente proporcional ao seu tamanho, até desaparecer por completo. Os buracos negros não duram para sempre, o que levou Stephen Hawking a propor que os buracos negros não têm um horizonte de eventos, mas sim um horizonte aparente. Isso significaria que o material dentro de um buraco negro não entraria em colapso em uma singularidade, e é nesse ponto que o novo estudo entra em cena.

Os autores propõem que, em vez de desmoronar em uma singularidade, a matéria dentro de um buraco negro vai entrar em colapso até  ficar com um trilionésimo de um metro de tamanho. Nesse ponto, a sua densidade estaria na ordem da densidade de Planck. Quando o buraco negro terminar a sua vida, uma “estrela de Planck” seria revelada. Uma vez que esta “estrela” estaria na densidade de Planck, ela iria irradiar um comprimento de onda específico de raios gama. Então, se elas existem, um telescópio de raios gama deve ser capaz de observá-la. Só para ficar claro, isso ainda é muito especulativo. Até agora não há nenhuma evidência observacional de que tal estrela de Planck existe. É, no entanto, uma solução interessante para o lado paradoxal de buracos negros.

Telescópio Espacial James Webb passa por importante revisão


Impressão de artista do telescópio espacial James Webb. Crédito de imagem: Northrop Grumman

O Telescópio Espacial James Webb, da NASA, acaba de passar seu primeiro e significante marco para 2014 – uma Revisão de Projeto Crítica da Espaçonave (SCDR em inglês) que examinou a fonte de energia, as comunicações e os sistemas de controle de direcionamento. “Esta é a última revisão de projeto para os elementos principais do programa”, disse Richard Lynch, Diretor do Negócio de Espaçonave para o Telescópio Espacial James Webb da NASA. “Isto significa que todos os projetos estão completos para o Webb e não há nenhum projeto principal pendente”.

Durante o SCDR, os detalhes, projetos, construção, planos de teste e os procedimentos operacionais foram sujeitos a revisão rigorosa por um painel independente de especialistas. A revisão que durou uma semana envolveu extensas discussões sobre todos os aspectos da espaçonave para assegurar que os planos para finalizar a construção resultem em um veículo que possibilite que o poderoso telescópio possam vir a desempenhar sua única e valiosa visão do universo.

Enquanto a espaçonave que carrega a carga para o Webb pode não ser tão glamorosa como o telescópio, ela é o coração que permite toda a missão”, disse Eric Smith, diretor responsável e cientista do programa para o Telescópio Webb no quartel general da NASA, em Washington. “Por prover muitos serviços, inclusive o sistema de direcionamento (que guia para onde o telescópio aponta) e pela comunicação com a Terra, a espaçonave é nosso instrumento de infraestrutura de alta tecnologia que tornará possível as descobertas científicas”.

O Centro de Voo Espacial Goddard da NASA gerencia a missão.  A Northrop Grumman em Redondo Beach, na Califórnia, lidera os esforços de projeto e desenvolvimento. Nosso time da Northrop Grumman trabalhou de modo excepcional para atender este marco crítico em um programa acelerado, seguindo o replanejamento”, disse Scott Willoughby, vice-presidente da Northrop e gerente do programa do telescópio em Redondo Beach. “Este é um enorme passo adiante em nosso progresso em direção à conclusão do telescópio Webb”.

 Telescópio Espacial James Webb, sucessor do Telescópio Espacial  Hubble. da NASA, vai ser o telescópio espacial mais poderoso já construído. Ele vai observar os objetos mais distantes do universo, prover as imagens das primeiras galáxias formadas e ver planetas inexplorados em órbita de estrelas distantes. O telescópio Webb é um projeto conjunto da NASA, da Agência Especial Europeia (ESA) e da Agência Espacial Canadense.

O projeto

O Telescópio Espacial James Webb (JWST, da sigla em inglês) será um grande telescópio de infravermelho com um espelho primário de 6,5 m. Será o principal observatório da próxima década, servindo milhares de astrônomos em todo o mundo. Vai estudar cada fase da história do nosso universo, cobrindo uma gama dos primeiros brilhos luminosos após o Big Bang, até a formação dos sistemas solares capazes de suportar vida em planetas como a Terra. Inicialmente chamado de “Telescópio Espacial de Nova Geração”, foi rebatizado em setembro de 2002 em homenagem ao antigo administrador da NASA, James Webb.

Muitas tecnologias inovadoras foram desenvolvidas para o Webb, como um espelho primário segmentado, ajustado para o perfil após o lançamento; sistemas ópticos ultra leves de berílio; detectores aptos a registrar sinais extremamente fracos, micro-obturadores que permitem a seleção programável de objetos ao espectrógrafo; e um resfriador para manter os detectores à 7 graus Kelvin (-273 ºC). O orçamento do projeto gira em torno de U$S 8 Bilhões, e já passou por sérios atrasos e estouros de planejamento de gastos que quase causaram seu cancelamento.
Fonte: www.nasa.gov

Água em poeira cósmica sugere que vida é universal

Água em poeira cósmica sugere que vida é universal

Semeando vida

Jogar um punhado de poeira de estrelas sobre um planeta pode ter um efeito tão mágico quanto parece. O efeito, por exemplo, de semear a vida no planeta. Isso porque os grãos de poeira que flutuam através do nosso sistema solar contêm minúsculas bolsas de água, formadas quando os grãos de poeira são atingidos por rajadas de vento solar, que é carregado eletricamente. A reação química que faz isso acontecer já tinha sido replicada em laboratório, mas esta é a primeira vez que foi encontrada água presa dentro de poeira estelar real. Combinados com achados anteriores de compostos orgânicos em asteroides e em poeira interplanetária, os resultados sugerem estes grãos podem conter os ingredientes básicos necessários para o surgimento da vida.

Como grãos de poeira semelhantes devem existir em todos os sistemas planetários pelo universo, este é um bom indício da existência de vida em todo o cosmos. De fato, os sistemas planetários estão cheios de poeira, resultante de muitos processos, incluindo o esfacelamento de cometas. As implicações são potencialmente enormes," disse Hope Ishii, da Universidade do Havaí, participante do estudo.

"É uma possibilidade particularmente emocionante que este afluxo de poeira sobre as superfícies dos corpos dos sistemas planetários tenha funcionado como uma chuva contínua de pequenos reatores contendo tanto a água quanto os compostos orgânicos necessários para a eventual origem da vida." A pesquisadora se baseia também em outros estudos de laboratório, que mostram que minúsculas gotas de água são reatores muito mais propícios às reações químicas do que a água em grandes quantidades, em lagos e rios, por exemplo.

Como água surge na poeira interestelar

O grupo de pesquisadores encontrou a água inspecionando a camada externa de partículas de poeira interplanetária coletadas na estratosfera da Terra. Microscópios de última geração permitiram analisar grãos de poeira de 5 a 25 micrômetros de diâmetro, o que revelou inclusões fluidas, minúsculas bolsas de água presa logo abaixo da superfície da poeira interestelar. O processo pelo qual a água pode se formar no interior desses grânulos minúsculos, por sua vez, parece ser bem compreendido. A poeira é composta principalmente de silicatos, que contêm oxigênio. Conforme viaja através do espaço, ela recebe o impacto do vento solar, uma corrente de partículas carregadas eletricamente - incluindo íons de hidrogênio de alta energia - que é ejetada da atmosfera do Sol.

Quando os dois se chocam, hidrogênio e oxigênio combinam-se para formar água. Como a poeira interplanetária deve "chover" sobre a Terra desde os seus primórdios, é possível que o material tenha trazido água para o nosso planeta, embora seja difícil conceber como esse processo poderia explicar os milhões de quilômetros cúbicos de água que cobrem a Terra hoje. "De forma nenhuma sugerimos que isso tenha sido suficiente para formar oceanos," reconhece Ishii, bem mais realista do que colegas seus, que já falaram em "oceanos de água" em disco planetário. De qualquer forma, pode ser uma bela irrigação de vida em um planeta com precondições propícias para a vida.
Fonte: Inovação Tecnológica

Quando estrelas se alinham

Passagem inédita de Proxima revelará sua massa e provavelmente seus planetas
Passagem estelar: Proxima Centauri (estrela vermelha brilhante à esquerda) passará na frente de duas estrelas em outubro de 2014 e fevereiro de 2016. As ondulações anuais na rora aparente de Proxima (verde) resultam de movimento da Terra em torno do Sol.

Entre as centenas de bilhões de estrelas que formam a Via Láctea, apenas uma está mais próxima do Sol: uma pequena anã vermelha chamada Proxima Centauri; uma estrela tão fraca que era desconhecida há um século. Agora, esse vizinho estelar está prestes a expor alguns de seus segredos, porque, em outubro deste ano, passará na frente de outra estrela. À medida que a luz da distante estrela passar por Proxima, a gravidade do corpo celeste vermelho dobrará seu feixe de luz, divulgando a massa, e talvez até os planetas, de nosso vizinho. Uma deflexão gravitacional por uma estrela “nunca foi vista fora do Sistema Solar”, observa o astrônomo Kailash Sahu do Space Telescope Science Institute, que descobriu o raro alinhamento futuro.

Durante um eclipse solar, em 1919, observadores verificaram como a gravidade do Sol alterou as posições aparentes de estrelas de uma forma que confirmou a então nova teoria geral da relatividade de Albert Einstein. A teoria de gravidade de Isaac Newton também previa uma deflexão (um desvio), mas só a metade da que foi vista. Desde então, astrônomos descobriram casos em que a gravidade de uma galáxia divide a luz de um quasar distante em várias imagens; e observadores viram como estrelas invisíveis fizeram com que estrelas de fundo se iluminassem ao passar diante delas, magnificando suas luzes; um fenômeno conhecido como microlente gravitacional. Mas ninguém jamais viu uma estrela próxima do Sistema Solar transitar na frente de uma estrela muito mais distante.

Para descobrir se esses tipos de alinhamentos ocorreriam, Sahu examinou as rotas de 5 mil estrelas próximas, quando “ganhou na loteria” com Proxima Centauri. “Só ao observar a deflexão da estrela distante você saberá exatamente o quanto Proxima é massiva”, explica Sahu, que pretende acompanhar o evento com o Telescópio Espacial Hubble. “Estrelas de menor massa são as mais comuns no universo, mas há muita incerteza em medir a sua massa”. A massa é um parâmetro estelar fundamental, porque determina como uma estrela envelhece e quanto tempo ela vive.

Até para os padrões de anãs vermelhas a Proxima Centauri é débil. Na época em que foi descoberta, em 1915, ela era a estrela menos luminosa conhecida. O astrônomo sul-africano, de origem escocesa, Robert Innes detectou a estrela viajando a 2,2º de Alpha Centauri A e B, um par de estrelas brilhantes da constelação de Centauro, que, em conjunto, brilham como a terceira estrela mais luminosa do céu noturno do hemisfério sul. Infelizmente, elas ficam tão ao sul que a maioria dos americanos não pode vê-las. Alpha Centauri A, uma estrela amarela como o Sol, e Alpha Centauri B, uma estrela alaranjada, um pouco mais fraca, estão a 4,37 anos-luz de nós. Proxima Centauri as orbita a aproximadamente cada milhão de anos. Ela dista 4,24 anos-luz da Terra, tornando-a um pouco mais próxima, o que justifica seu nome.

Alpha Centauri A e B exemplificam como os astrônomos normalmente medem massas estelares. À medida que as duas estrelas se orbitam a cada 80 anos, uma puxa a outra, revelando que, em relação ao Sol, a estrela mais brilhante é 10% mais massiva, enquanto a outra é 8% menos massiva. No entanto, Proxima Centauri está 13 mil vezes mais distante de suas companheiras mais brilhantes que a Terra está do Sol. Consequentemente, a gravidade da pequena estrela vermelha mal perturba suas parceiras, impossibilitando uma mensuração de massa — ou pelo menos é isso que pareceu até a descoberta de Sahu. De acordo com que sua equipe reportará em uma edição futura da publicação científica Astrophysical Journal, as observações do Hubble em outubro, e novamente em fevereiro de 2016, quando a estrela passará ainda mais perto de outra estrela, deve revelar a massa de Proxima com uma precisão de 5%. Astrônomos já “mediram” a estrela: seu diâmetro é igual a 15% do do Sol — portanto, a medição de massa fornecerá a densidade de Proxima.

“Essa é a primeira vez que um evento desses foi identificado”, frisa Andrew Gould, astrônomo da The Ohio State University, não envolvida com os pesquisadores. “Ela está abrindo um novo domínio que as pessoas têm considerado há 50 anos”. Em 1964, o astrônomo norueguês Sjur Refsdal publicou cálculos descrevendo como a gravidade de uma estrela desvia a luz de uma estrela de fundo.

A passagem de Proxima Centauri promete mais. “Essa é definitivamente uma chance para detectar planetas em torno de Proxima”, observa Sahu. Em 2012, astrônomos relataram uma estrela Alpha Centauri B, com massa terrestre, circundando o mundo, a estrela laranja, mas Proxima Centauri não tem planetas conhecidos. Quanto mais massivo um planeta, mais a sua gravidade alterará a luz de estrelas distantes, fenômeno que torna o planeta massivo mais fácil de discernir. Infelizmente, o Hubble provavelmente não procurará planetas, porque isso exigiria demais de seu tempo; em vez disso, observatórios terrestres assumirão essa busca. De acordo com Sahu, as perspectivas de encontrar planetas de Proxima são baixas: ele coloca as chances dos dois alinhamentos em apenas entre 6% e 10%; mas as passagens podem revelar um dos mundos extrassolares mais empolgantes já vistos: um planeta circundando a estrela mais próxima do Sol.
Fonte: Scientific American

Primeiro mapa meteorológico de uma anã castanha

O Very Large Telescope do ESO foi utilizado para criar o primeiro mapa meteorológico da superfície da anã castanha mais próxima da Terra. Uma equipa internacional fez um mapa das zonas claras e escuras da WISE J104915.57-531906.1B, também conhecida pelo nome informal Luhman 16B e uma das duas anãs castanhas recentemente descobertas que formam um par a apenas seis anos-luz de distância. Os novos resultados serão publicados a 30 de janeiro de 2014 na revista Nature. As anãs castanhas preenchem a lacuna entre os planetas gigantes gasosos e as estrelas frias ténues. Não possuem massa suficiente para dar início à fusão nuclear nos seus centros e apenas conseguem brilhar fracamente nos comprimentos de onda do infravermelho. A primeira anã castanha confirmada foi apenas descoberta há cerca de vinte anos e só se conhecem algumas centenas destes objetos tão evasivos.

As anãs castanhas que se encontram mais próximo do Sistema Solar formam um par chamado Luhman 16AB e situam-se a apenas seis anos-luz de distância, na constelação  da Vela. Este par é o terceiro sistema mais próximo da Terra, depois de Alfa Centauri e da Estrela de Barnard, mas só foi descoberto no início de 2013. Foi descoberto que a componente menos brilhante, Luhman 16B, variava ligeiramente em brilho a cada poucas horas, à medida que rodava - um indício de que poderia ter à superfície zonas bem demarcadas. Os astrónomos usaram agora o poder do Very Large Telescope do ESO (VLT) para, não apenas fotografar estas anãs castanhas, mas também mapear zonas escuras e claras na superfície de Luhman 16B. 

Ian Crossfield (Instituto Max Planck de Astronomia, Heidelberg, Alemanha), autor principal do novo artigo científico que descreve este trabalho, sumaria os resultados: “Observações anteriores sugeriam que as anãs castanhas poderiam ter superfícies sarapintadas, mas agora podemos de facto mapeá-las. Dentro de pouco tempo, poderemos ver padrões de nuvens a formar-se, evoluir e dissipar-se nesta anã castanha - eventualmente os exometeorologistas poderão prever se um visitante de Luhman 16B poderá contar com céus limpos ou nublados.”

Para mapear a superfície da anã castanha os astrónomos usaram uma técnica inteligente. Observaram as anãs castanhas com o
instrumento CRIRES montado no VLT, o que lhes permitiu não somente ver o brilho variável à medida que Luhman 16B roda, mas também observar se as zonas escuras e claras se estavam a mover em direção ao observador ou afastando-se dele. Combinando toda esta informação conseguiram recriar um mapa das zonas escuras e claras situadas à superfície.

As atmosferas das anãs castanhas são muito semelhantes às dos exoplanetas gigantes gasosos quentes, por isso ao estudar comparativamente anãs castanhas fáceis de observar, os astrónomos podem também aprender mais sobre as atmosferas dos planetas gasosos jovens - muitos dos quais serão descobertos num futuro próximo pelo novo instrumento
SPHERE, que será instalado no VLT ainda este ano. Crossfield termina com uma nota pessoal: “A nossa anã castanha ajuda-nos a aproximarmo-nos do nosso objetivo de compreender padrões de clima noutros sistemas solares. Desde tenra idade que fui educado para apreciar a beleza e utilidade dos mapas. É muito excitante começarmos a mapear objetos para além do nosso Sistema Solar!”
Fonte:ESO

Localizada uma das galáxias mais jovens do Universo

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© Hubble/IAC (galáxia distante no alomerado Abell 2744)

Uma equipe internacional liderada por astrônomos do Instituto de Astrofísica das Canárias (IAC) e da Universidade La Laguna (ULL) acaba de lançar a primeira análise das observações do aglomerado de galáxias Abell 2744, um programa coordenado com os  telescópios espaciais Hubble e Spitzer. Além do Instituto de Astrofísica das Canárias (IAC) e da Universidade La Laguna (ULL), a equipe é composta de pesquisadores da França (Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie e Centre de Recherche Astrophysique de Lyon), Suíça (Universidade de Genebra e Ecole Polytechnique Federal de Lausanne) e Estados Unidos (Universidade do Arizona).

Eles descobriram uma das galáxias mais distantes conhecidas até à data, que mostra claramente o potencial do projeto Frontier Fields. O projeto utiliza um fenômeno chamado "lente gravitacional", onde seletos aglomerados de galáxias em primeiro plano amplificam a luz fraca dos objetos de fundo mais distantes. Ao combinar os dados do Hubble e do Spitzer, os astrofísicos têm determinado as propriedades desta jovem galáxia com uma precisão melhor do que estudos anteriores de outras amostras em épocas cósmicas semelhantes. Esta galáxia, denominada Abell 2744_Y1, é cerca de 30 vezes menor do que a Via Láctea, mas está produzindo pelo menos 10 vezes mais estrelas.

 Da Terra, esta galáxia é vista como ela foi a 650 milhões de anos após o Big Bang. É uma das galáxias mais brilhantes descobertas em um momento tão retrospectivo, dizem os pesquisadores. Este estudo fornece novas restrições sobre a densidade e as propriedades das galáxias no início do Universo. Ismael Pérez-Fournon, professor da Universidade de La Laguna e chefe do grupo IAC, aponta que no ano passado o grupo contribuiu para a descoberta de uma fábrica excepcional de estrelas no Universo primitivo, chamado HFLS3, com o observatório espacial Herschel. "HFLS3 tem propriedades extremas no infravermelho distante, observadas a 880 milhões anos após o Big-Bang.

O Abell2744_Y1 é uma galáxia menor, menos massiva, mas mais distante e muito mais representativa do início do Universo. Ambos os tipos de galáxias são igualmente importantes para entender como as galáxias se formaram e evoluíram. Um legado científico sem precedentes para estudos futuros com os atuais grandes telescópios como o Gran Telescopio Canarias (GTC), e os futuros extremamente grandes telescópios como o E-ELT e Telescópio Espacial James Webb são esperados. Estes resultados foram aceitos para publicação na revista científica Astronomy and Astrophysics Letters.
Fonte: HubbleSite
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