5 de mar de 2014

Nova teoria cosmológica descarta Big Bang

Nova teoria cosmológica descarta ocorrência do Big Bang

Por mais incômodo que possa ser, os físicos nunca conseguiram se livrar de fato de um "momento da criação".[Imagem: Cortesia www.grandunificationtheory.com]

Adeus Big Bang?

Será que o universo começou com uma grande explosão - o Big Bang - ou será que ele lentamente vem se descongelando de um estado extremamente frio e quase estático? Embora a ideia de um Big Bang tenha sido ridicularizada e enfrentado grande ceticismo entre os físicos quando foi apresentada, a atual geração de cientistas cresceu sob esse arcabouço teórico. E, por mais incômodo que possa ser, os físicos ainda não conseguiram se livrar de fato de um "momento da criação".

Para a atual geração, o Big Bang parece tão natural que muitos se esquecem de que se trata de um modelo teórico, e se referem a ele como um "fato histórico inegável". O Dr. Christof Wetterich, um físico da Universidade de Heidelberg, na Alemanha, não comunga desse "paradigma". Wetterich acaba de detalhar em três artigos científicos um novo modelo teórico de expansão cósmica que consegue um feito inusitado: ao mesmo tempo que parece virar a cosmologia atual de pernas para o ar, seu modelo acomoda os dados observacionais obtidos nas últimas décadas.

Singularidade

Pela nova teoria, o Universo não nasceu em um Big Bang instantâneo ocorrido 13,8 bilhões anos atrás - em vez disso, o nascimento do Universo foi calmo e lento, estendendo-se para o passado infinito. A base dessa proposta é que as massas de todas as partículas elementares aumenta constantemente, embora muito lentamente, algo que já é acomodado pela física das partículas. No modelo atual, quanto mais nos dirigimos ao passado, aproximando-nos do momento do Big Bang, mais forte a geometria do espaço-tempo se curva, até chegar a uma singularidade, um termo que descreve condições nas quais as leis físicas não estão definidas. No cenário do Big Bang, conforme o tempo vai passando a curvatura do espaço-tempo vai aumentando, tornando-se infinitamente grande, até chegar ao "universo plano" atual.

Universo com idade infinita

O professor Wetterich, porém, acredita que é possível ver o quadro todo de um ângulo diferente. Se as massas de todas as partículas elementares aumentam ao longo do tempo e a força gravitacional diminui, então o Universo também pode ter tido um início lento e muito frio. Nesse ponto de vista, o Universo "sempre existiu" - estende-se temporalmente ao infinito - e sua "situação inicial" era praticamente estática. O cientista considera que os primeiros eventos que são indiretamente observáveis hoje não estão no bilionésimo de bilionésimo de bilionésimo de segundo após o Big Bang - eles se estendem a algo em torno de 50 trilhões de anos atrás. "Não existe mais uma singularidade neste novo quadro do cosmos," resume ele, singularidade que sempre foi um elemento incômodo porque nele as leis da física não funcionam, não há explicação do porquê da explosão e se mantém a insistente questão sobre o que existia antes.

Campo cósmon

O novo modelo teórico explica a energia escura e o "Universo inflacionário" primordial com um único campo escalar que muda com o tempo, com todas as massas aumentando com o valor desse campo. "É uma reminiscência do bóson de Higgs descoberto recentemente em Genebra. Esta partícula elementar confirmou a suposição dos físicos que as massas das partículas de fato dependem de valores de campo e, portanto, são variáveis," explica Wetterich. Nesta abordagem, todas as massas são proporcionais ao valor do chamado campo "cósmon", que aumenta no decurso da evolução cosmológica. A conclusão natural deste modelo é um quadro de um Universo que evoluiu muito lentamente a partir de um estado extremamente frio, encolhendo durante longos períodos de tempo, em vez de se expandir," explica Wetterich.

Mantendo a interpretação do Big Bang

Apesar disso, Wetterich salienta que isso de forma alguma torna a visão anterior do Big Bang inválida: "Os físicos estão acostumados a descrever os fenômenos observados usando imagens diferentes: a luz, por exemplo, pode ser representada na forma de partículas ou como uma onda." Nessa linha, entender o nascimento do Universo como uma explosão repentina ou como uma lenta inflação - uma "explosão" diluída no passado infinito - é algo muito menos radical. Isso é muito útil para muitas previsões concretas sobre as consequências que surgem a partir dessa nova abordagem teórica. Entretanto, descrever o 'nascimento' do Universo sem uma singularidade oferece uma série de vantagens," enfatiza ele. E, no novo modelo, o incômodo dilema de que deve ter havido algo antes do Big Bang já não é mais um problema," conclui Wetterich.
Fonte: Inovação Tecnológica

Nebulosa produz estrelas gigantescas

nebulosa NGC 7538
O observatório espacial Herschel capturou a imagem de uma nebulosa que funciona como berçário de estrelas massivas. Denominada NGC 7538, a nebulosa está localizada a aproximadamente 9 mil anos-luz da Terra, e é considerada uma das poucas regiões de formação de estrelas massivas relativamente próximas de nós, o que permite aos astrônomos observar esse demorado processo em grandes detalhes. Fábricas de estrelas como a NGC 7538 consistem principalmente de gás hidrogênio, mas também contêm pequenas quantidades de poeira cósmica.

Foi através desse componente menor, porém crucial, que o observatório Herschel conseguiu registrar imagens dessas regiões de formação estelar, isso porque a poeira brilha intensamente nos comprimentos de onda infravermelha utilizados pelos cientistas. Com massa total equivalente a 400 mil sóis, essa nebulosa é uma fábrica ativa a partir da qual estrelas ganham vida, especialmente aquelas gigantescas, com massa superior a oito vezes a do nosso Sol. Treze das estrelas em formação já contam com massas maiores do que 40 sóis, e são ainda extremamente frias, com temperaturas inferiores a –250ºC.

A equipe focalizou estrelas jovens do tipo OB através do Herschel, identificando 780 fontes densas e classificando 224 dessas. Foram isolados 13 aglomerados estelares com massas superiores a 40 M e temperaturas abaixo de 15 K. Eles variam em tamanho de 0,4 pc para 2,5 pc e têm densidades entre 3 × 103 cm–3 e 4 × 104 cm–3.  A NGC 7538 tem uma estrutura altamente filamentar, apresentando um grande anel devido a evacuação de material, que faz fronteira com muitas fontes frias.
Um artigo foi publicado no periódico The Astrophysical Journal.
Fonte: ESA

O mistério das galáxias mortas

A galáxia elíptica NGC 5044, mortinha da silva. Não nascem mais estrelas lá.
Nós vivemos numa galáxia vibrante, uma espiral cheia de berçários estelares, estrelas azuis e supernovas. Mas nem todas as galáxias são assim. Algumas — as maiores — são basicamente mortas. Nenhuma nova estrela nasce nessas galáxias, com sua característica forma elíptica, há incontáveis gerações. As que vemos lá ainda vivas são apenas as mais longevas — astros menores, como as anãs vermelhas –, além dos remanescentes de uma era de ouro da formação estelar, há muito encerrada — anãs brancas, estrelas de nêutrons e buracos negros.
A galáxia elíptica NGC 5044, mortinha da silva. Não nascem mais estrelas lá.

Agora, um estudo parece revelar o porquê desse cenário desolador. A responsabilidade parece recair sobre o buraco negro gigantesco que existe no interior dessas galáxias, conhecidas por seu porte imenso e sua forma elíptica. A revelação vem de uma equipe internacional que trabalhou com novos dados colhidos pelo Observatório Espacial Herschel, da ESA (Agência Espacial Europeia), e pelo Soar (observatório brasileiro e americano instalado no Chile), além de imagens de arquivo do Observatório Chandra de Raios X, da Nasa. Ao estudar oito galáxias elípticas relativamente próximas, eles fizeram uma descoberta surpreendente. Em seis delas, eles encontraram gás frio — a matéria-prima para a formação de estrelas. Ainda assim, elas estavam tão mortas quanto as outras duas, incapazes de produzir novas estrelas.  É uma descoberta que contraria as expectativas, pois os astrônomos imaginavam que somente a ausência de gás pudesse explicar a falta de novos objetos estelares. Ficamos encantados em descobrir que, contrariamente à expectativa prévia, seis das oito galáxias estão cheias de gás frio”, diz Norbert Werner, da Universidade Stanford, nos Estados Unidos. Ele é o primeiro autor do estudo, publicado no periódico “Monthly Notices of the Royal Astronomical Society”.


COMO ASSIM?

Se o gás está lá, porque ele não produz estrelas? Para isso, seria necessário ele seguir se resfriando, até se condensar o bastante para que a gravidade pudesse compactar cada vez mais essa nuvem, até a bolota que surgisse no meio começasse a fundir átomos de hidrogênio, produzindo energia — uma nova estrela. Aí é que entra o buraco negro supermassivo no centro da galáxia. Com massa equivalente a milhões ou bilhões de sóis, esses objetos geram uma atração gravitacional tão intensa que mantêm todos os objetos da galáxia girando em torno deles. Além disso, vez por outra gás e estrelas próximas são atraídas para lá e formam um disco de acreção em torno do buraco negro. (É possível que você tenha ouvido falar da proposta recente, feita por Stephen Hawking, de que buracos negros talvez não existam.

Mas isso não é relevante para nós, pois não estamos falando da constituição interna desses objetos, e sim do que acontece nos arredores dele, em razão da gravidade poderosa. Nesse quesito, nada mudou.) Esse disco de acreção, com matéria sendo acelerada numa espiral na direção do buraco negro até velocidades próximas à da luz, produz doses cavalares de radiação. Nas seis galáxias com gás observadas por Werner e seus colegas, nota-se que existe uma quantidade razoável de atividade no núcleo galáctico. Nada muito espetacular, mas ainda assim um núcleo ativo. Eles supõem que essa módica quantidade de radiação impede que o gás da galáxia se esfrie completamente, a ponto de gerar a condensação que produz estrelas. Ele vai se esfriando, mas a partir de um determinado ponto para. E aí, necas de novos objetos estelares. A galáxia permanece “morta”.

Um exemplo mais dramático desse processo é encontrado nas duas galáxias remanescentes da pesquisa, que não exibiram a presença de gás. Nelas, o buraco negro supermassivo do núcleo galáctico está superativo, destroçando vastas quantidades de matéria e disparando jatos poderosos de radiação para fora. A hipótese aqui é que a radiação seja tão nociva que simplesmente sopra o gás para fora da galáxia, deixando-a “nua”. E, de novo, necas de novos objetos estelares.
A galáxia elíptica NGC 1399 não tem gás. E é possível ver os poderosos jatos gerados pelo buraco negro supermassivo em seu núcleo
A galáxia elíptica NGC 1399 não tem gás. E é possível ver os poderosos jatos gerados pelo buraco negro supermassivo em seu núcleo
Imagina-se que as galáxias elípticas sejam o último estágio da evolução desses objetos que consistem na reunião de centenas de bilhões de estrelas. Elas seriam o que restou de um monte de galáxias espirais e irregulares que aos poucos foram colidindo até formar uma gigante elíptica. Esse pode muito bem ser o futuro distante da nossa Via Láctea, que já está em rota de colisão com Andrômeda, a espiral mais próxima de nós. Um dia, o nosso Sol, já há muito apagado e morto — uma pálida sombra de seus dias de glória como abrigo para a civilização humana — residirá em uma galáxia elíptica. E quem sabe astrônomos alienígenas, trabalhando em outras partes do Universo, não estarão olhando na direção dele e se perguntando por que diabos não há estrelas novas naquela galáxia imensa?
Fonte: Mensageiro Sideral

Encontrada água na atmosfera de um exoplaneta

ilustração do exoplaneta Tau Boötis b ao redor de sua estrela

Pesquisadores utilizando nova técnica detectaram água na atmosfera de um planeta fora do nosso Sistema Solar. A equipe de cientistas que fez a descoberta inclui astrônomos da CalTech, Penn State University, Naval Research Laboratory, University of Arizona, e Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. Os astrônomos detectaram a água na atmosfera de um planeta com a massa de Júpiter, que orbita a estrela próxima tau Boötis.

"Planetas como o tau Boötes b, que possuem a massa de Júpiter, mas muito mais quente, não existe em nosso Sistema Solar", diz Chad Bender, um pesquisador do Departamento de Astronomia e Astrofísica da Universidade Penn State. "Nossa descoberta de água na atmosfera de tau Boötes b é importante porque nos ajuda a entender como esses planetas exóticos evoluem e se formam. Ele também demonstra a eficácia da nossa nova técnica, que detecta a radiação infravermelha na atmosfera destes planetas."
  
Os cientistas já haviam detectado vapor de água em outros planetas, usando uma técnica que só funciona se um planeta tem uma órbita que passa na frente de sua estrela, quando vistos da Terra. Os cientistas também foram capazes de usar outra técnica de imagem que só funciona se o planeta está suficientemente longe da sua estrela hospedeira. No entanto, uma parte significativa da população de planetas extra-solares não se encaixam em qualquer um destes critérios, e não houve uma maneira de descobrir informações sobre as atmosferas desses planetas.

A equipe aplicou alta resolução espectroscópica na banda L para medir as variações de velocidade radial do exoplaneta tau Boötes b, encontrando uma velocidade de cerca de 111 (+5 ou -5) km/s, inferindo uma inclinação orbital planetária de 45 (+3 ou –4) graus e uma massa planetária igual a 5,90 (+0.35 ou -0.20) da massa de Júpiter.

Com a nova técnica de detecção e mais potentes telescópios no futuro, como o telescópio espacial James Webb e o Thirty Meter Telescope, os astrônomos esperam ser capazes de analisar as atmosferas de planetas que são muito mais frio e mais distantes de suas estrelas hospedeiras, onde água líquida é ainda mais provável de existir.
Fonte: Astro News
The Astrophysical Journal Letters

Uma estrela pequena, um planeta pequeno... Pelo menos!


Um grupo de astrônomos do Reino Unido e do Chile relata a descoberta de oito novos planetas pequenos orbitando anãs vermelhas próximas, três das quais podem ser habitáveis. A partir deste resultado, os cientistas, liderados por Mikko Tuomi da Universidade de Hertfordshire, estimam que uma grande fração das anãs vermelhas, que constituem pelo menos três-quartos das estrelas no Universo, têm planetas de baixa massa. O novo trabalho foi publicado na revista Monthly Notices da Sociedade Astronômica Real. Os pesquisadores descobriram os planetas através da análise de dados de arquivo de dois estudos planetários de alta precisão feitos com o instrumento UVES (Ultraviolet and Visual Echelle Spectrograph) e com o HARPS (High Accuracy Radial velocity Planet Searcher), ambos operados pelo Observatório Europeu do Sul no Chile. Os dois instrumentos são usados para medir quanto uma estrela é afetada pela gravidade de um planeta em órbita. À medida que um planeta invisível orbita uma estrela distante, a atração gravitacional entre os dois faz com que a estrela tenha um movimento oscilatório no espaço.

Esta oscilação periódica é detectada através do estudo da luz da estrela. Ao combinar dados do UVES e do HARPS, a equipe foi capaz de detectar sinais demasiado fracos para serem vistos nos dados de um só instrumento. Com esta técnica mais sensível, os astrônomos descobriram oito mundos, três dos quais encontram-se na chamada "zona habitável" das suas estrelas e são apenas um pouco mais maciços que a Terra. Os planetas nesta região, onde a temperatura é ideal para a existência de água líquida à sua superfície, são mais propensos a suportar vida. Todos os planetas recém-descobertos orbitam anãs vermelhas entre 15 e 80 anos-luz do Sol, tornando-os relativamente próximos do Sistema Solar.

Os oito planetas demoram entre duas semanas e nove anos a completar cada órbita, colocando-os a uma distância das suas estrelas entre 6 e 600 milhões de quilômetros (equivalente a entre 0,04 e 4 vezes a distância da Terra ao Sol). "Nós estávamos apenas estudando os dados do UVES, e notamos uma variabilidade que não podia ser explicada por um ruído aleatório. Ao combinar essas observações com dados do HARPS, conseguimos detectar este tesouro espectacular de candidatos a planeta," disse Mikko Tuomi. "Estamos claramente estudando uma população altamente abundante de planetas de baixa massa, e podemos esperar encontrar muitos mais no futuro próximo - mesmo em redor de estrelas muito mais próximas do Sol."

A equipe usou técnicas inovadoras de análise para espremer os sinais planetários nos dados. Em particular, aplicaram a regra de probabilidades condicionais de Bayes que permite responder à questão "Qual a probabilidade de uma determinada estrela ter planetas em órbita com base nos dados disponíveis?" Esta abordagem, em conjunto com uma técnica que permite aos pesquisadores filtrar ruído em excesso nas medições, tornou possível as detecções. Hugh Jones, também da Universidade de Hertfordshire, afirma: "este novo resultado é algo já esperado, no sentido de que estudos de anãs vermelhas distantes com a missão Kepler indicam uma população significativa de planetas com pequenos raios. Por isso, é agradável ser capaz de confirmar isso com uma amostra de estrelas que estão entre as mais brilhantes da sua classe." Estas descobertas acrescentam oito novos exoplanetas ao total anterior de 17 já conhecidos em torno de estrelas de baixa massa. A equipe também pretende acompanhar outros dez sinais mais fracos.
Fonte: Astronomia On-line
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