9 de mai de 2014

Será que encontraremos vida em exoluas?

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No universo de Star Wars, os aliens peludos preferidos de todos, os famosos Ewoks, viviam na “lua florestal de Endor”. Em termos científicos, o mundo de origem dos Ewok seria chamado de exolua, que é simplesmente uma lua que orbita um exoplaneta, que por sua vez é qualquer planeta que orbita uma estrela que não o nosso sol. Apesar de mais de mil exoplanetas terem sido descobertos desde que o primeiro foi encontrado, em 1995, acredita-se que apenas alguns deles possam ser habitáveis, pelo menos pela vida como a conhecemos. Porém, uma nova pesquisa da Universidade de Cornell (EUA) mostra que as exoluas também poderiam proporcionar ambientes habitáveis. Embora ainda não tenhamos conseguido encontrar exoluas (com um alto grau de certeza), temos boas razões para acreditar que deve haver muitas por aí.

A zona Cachinhos Dourados

Talvez o planeta mais habitável encontrado até o momento seja Kepler-186F. Este é um dos cinco exoplanetas descobertos pelo satélite Kepler, da NASA, todos orbitando uma pequena e fraca estrela anã vermelha, a 500 anos-luz de distância, na constelação de Cygnus. O Kepler-186F é um planeta do tamanho da Terra que orbita a sua estrela em apenas 130 dias. Ele fica a uma distância dela parecida com a de Mercúrio ao sol. Mas, como a anã vermelha é muito mais fraca do que o sol, Kepler-186F recebe apenas aproximadamente um terço da energia que a Terra recebe. Como resultado, o exoplaneta está na borda externa da “zona habitável” de sua estrela – a região hipotética do espaço em torno de uma estrela em que a água líquida poderia existir sobre a superfície de qualquer exoplaneta.

Em nosso próprio sistema solar, Vênus se encontra muito perto do sol e é muito quente. Marte está muito longe e é muito frio. Mas a Terra, é claro, se situa dentro da crítica “zona Cachinhos Dourados”, onde a temperatura é ideal – assim como o mingau escolhido pela garotinha no conto infantil. Estar na zona habitável, porém, não é garantia alguma de que um exoplaneta tenha oceanos de água. O clima de um planeta é muito mais complicado do que podemos captar com um simples cálculo baseado apenas na distância de sua estrela. Sabemos que Marte provavelmente tinha água corrente em sua superfície no passado, mas agora é um deserto congelado.

A Terra, por sua vez, pode ter estado completamente congelada, como uma enorme bola de neve, há cerca de 650 mil anos. Mesmo abstraindo questões de clima, nem todos os exoplanetas têm uma superfície na qual pode existir água líquida. Muitos dos que foram encontrados nos últimos 20 anos são planetas enormes, do tamanho de Júpiter. Isto não é surpreendente, já que planetas maiores são mais fáceis de encontrar (mesmo que não sejam as mais numerosas).

Entretanto, é improvável que um exoplaneta do tamanho de Júpiter na zona habitável de uma estrela tenha água líquida, muito menos seja adequado para a vida como a conhecemos. Mas, se um exoplaneta semelhante a Júpiter orbitar a zona habitável de uma estrela, surge uma nova questão: será que este planeta teria luas habitáveis, como a casa dos Ewok? Júpiter tem Europa, que suspeita-se ter água em estado líquido enterrada sob uma crosta de gelo, e Saturno tem Enceladus, que definitivamente tem água escondida debaixo de sua cobertura gelada. Então exoluas semelhantes à Terra certamente não estão fora de questão.

Encontrando a temperatura certa

Uma pesquisa recente de Duncan Forgan e Vergil Yotov, da Universidade de Edimburgo (Escócia), destaca os vários fatores que podem fazer uma exolua mais ou menos habitável. Eles pesquisaram como o clima de uma exolua será afetado por tensões de maré, que fornecem uma fonte de aquecimento interno à medida que o satélite é deformado pela força gravitacional de seu planeta. Eles também investigaram como a luz refletida a partir do exoplaneta e eclipses do exoplaneta podem alterar sutilmente o clima da exolua.

Os pesquisadores fixaram as exoluas teóricas em algumas classificações: “habitável”, “quente”, “bola de neve” ou “transitória”. Aquelas na primeira classe têm mais do que 10% da sua superfície a uma temperatura entre os pontos de congelação e de ebulição da água, com apenas uma pequena variação em torno do valor médio da temperatura. Aquelas na segunda classe têm temperaturas médias acima de 100° C em todos os momentos, enquanto que na terceira classe são permanentemente congeladas – em ambos os casos, menos de 10% da superfície é habitável. Exoluas no quarta classe são, em média, habitáveis, mas a quantidade de área de superfície habitável varia muito com o tempo. No geral, esta pesquisa mostra que os climas das exoluas são bem mais complexos do que pesquisas anteriores propuseram.

Uma técnica proposta para encontrar exoluas seria estudar os efeitos que elas têm sobre o exoplaneta que orbitam – sua ligação gravitacional significa que haverá um movimento de puxar para frente e para trás entre eles. Isso causará variações nos momentos em que o planeta transita em frente à sua estrela e nas durações desses trânsitos, o que somos capazes de medir. Estas variações de tempo serão de apenas alguns segundos, no máximo, de modo que devem ser feitas medições muito precisas dos trânsitos a fim de revelar a presença da exolua. Se forem detectadas variações então, em princípio, tanto a massa quanto a órbita da exolua podem ser calculadas.
Fonte: Hypescience.com

Nova Teoria : Matéria escura poderia está atirando meteoros em nós

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Cientistas de Universidade de Harvard (EUA) estão afirmando que a matéria escura poderia atirar meteoros letais na Terra causando extinção em massa, como o desastre que pôs fim à Era dos Dinossauros. Os físicos acreditam que esta substância misteriosa e invisível chamada matéria escura compõe cinco sextos de toda a matéria no universo. Ela foi detectada pela primeira vez pela força de sua atração gravitacional, que aparentemente ajuda a evitar que a Via Láctea e as outras galáxias se “despedacem”, dada a velocidade em que elas giram. Os cientistas têm sugerido recentemente que um fino e denso disco de matéria escura de cerca de 35 anos-luz fica ao longo do plano central da Via Láctea, cortando o disco de estrelas da galáxia. O sol viaja em um movimento ondulado para cima e para baixo através deste plano ao orbitar o centro da galáxia.

Pesquisadores sugerem que este disco de nuvens feito de matéria escura pode perturbar as órbitas de cometas no sistema solar exterior, lançando-os para dentro. Isto pode levar a impactos de asteroides catastróficos na Terra, do tipo que provavelmente acabou com a Era dos Dinossauros, afirmam os físicos teóricos Lisa Randall e Matthew Reece, da Universidade de Harvard. Pesquisas anteriores sugerem que o bombardeio de meteoros na Terra aumenta e diminui em um ciclo de cerca de 35 milhões de anos. No passado, os cientistas propuseram um gatilho cósmico para este ciclo, uma potencial companheira estelar do sol com o dramático nome de “Nemesis”.

Em vez de culpar uma “estrela da morte” para estas catástrofes, Randall e Reese salientam que este ciclo de destruição se aproxima conforme o sol chega mais perto do plano central da Via Láctea. Isto sugere que o “disco escuro” da galáxia pode ser o culpado. Os pesquisadores analisaram ​​crateras de mais de 20 km de largura criadas nos últimos 250 milhões de anos e compararam seu padrão com o ciclo de 35 milhões de anos. Eles descobriram que era três vezes mais provável que as crateras combinassem com o ciclo da matéria escura do que elas ocorrerem de forma aleatória. Este ciclo pode ter matado os dinossauros cerca de 67 milhões de anos atrás. “O ciclo foge um pouco desta extinção em massa, mas nós temos um conjunto de dados incompletos sobre crateras de impacto, então talvez com mais informações o ciclo poderia se encaixar com o que sabemos”, afirma Randall. 

Os cientistas observam que a missão Gaia da Agência Espacial Europeia poderia revelar a existência ou não de um disco de matéria escura. Lançada em 2013, esta missão irá criar um mapa 3D preciso de estrelas ao longo da Via Láctea, potencialmente confirmando ou negando a existência de um disco escuro que influencia gravitacionalmente movimentos estelares. “Mesmo que seja uma possibilidade remota de que a matéria escura possa afetar o meio ambiente local de forma que tenha consequências perceptíveis durante longos períodos de tempo, isso ainda é incrivelmente interessante”, anima-se Randall.
Fonte:  [Space]

Observatório Chandra tem novas informações sobre formação de exames

Astrónomos estudaram dois enxames (NGC 2024 e o da Nebulosa da Orionte) para recolher mais informação de como os enxames de estrelas como o nosso Sol se formam. Descobriram que as estrelas na periferia destes aglomerados são mais velhas que aquelas no centro, diferente do que do que a ideia mais simples de formação estelar prevê. Crédito: Raios-X: NASA/CXC/PSU/K. Getman, E. Feigelson & equipa MYStIX; Infravermelho: NASA/JPL-Caltech

Usando dados do Observatório de Raios-X Chandra e de telescópios infravermelhos, astrónomos fizeram um avanço importante na compreensão de como os enxames estelares se formam. Os dados mostram que as primeiras noções de como estes aglomerados se formam não podem estar correctas. A ideia mais simples é que as estrelas formam-se em enxames quando uma nuvem gigante de gás e poeira condensa. O centro da nuvem puxa o material dos arredores até que se torna densa o suficiente para despoletar a formação estelar. Este processo ocorre inicialmente no centro da nuvem, o que implica que as estrelas no meio do enxame formam-se primeiro e, portanto, são as mais antigas.

No entanto, os dados mais recentes do Chandra sugerem que acontece algo diferente. Os cientistas estudaram dois enxames onde estrelas como o Sol estão actualmente formando-se - NGC 2024, localizado no centro da Nebulosa da Chama, e o enxame da Nebulosa de Orionte. A partir deste estudo, descobriram que as estrelas na periferia dos aglomerados são na verdade as mais antigas. "Os nossos resultados são contra-intuitivos," afirma Konstantin Getman da Universidade Penn State, que liderou o estudo. "Isto significa que precisamos de pensar mais e obter mais ideias de como as estrelas como o nosso Sol se formam."

Getman e colegas desenvolveram uma nova abordagem de dois passos que levou a esta descoberta. Primeiro, usaram dados do Chandra sobre o brilho das estrelas em raios-X para determinar as suas massas. Em seguida, determinaram quão brilhantes estas estrelas são no infravermelho usando telescópios terrestres e dados do Telescópio Espacial Spitzer da NASA. Combinando estas informações com modelos teóricos, estimaram as idades das estrelas nos dois enxames. Os resultados foram contrários ao que o modelo básico previu. No centro de NGC 2024, as estrelas têm cerca de 200.000 anos, enquanto na periferia têm cerca de 1,5 milhões de anos.

Na Nebulosa de Orionte, as idades das estrelas variam entre 1,2 milhões de anos no centro do enxame e quase 2 milhões de anos perto dos limites. Uma conclusão importante do nosso estudo é que podemos rejeitar o modelo básico onde os enxames se formam de dentro para fora," afirma o co-autor Eric Feigelson, também da mesma universidade. "Por isso precisamos de ter em conta modelos mais complexos que estão agora emergindo dos estudos de formação estelar. As explicações para as novas descobertas podem ser agrupadas em três noções gerais.

A primeira é que a formação estelar continua a ocorrer nas regiões interiores porque o gás nas regiões interiores de uma nuvem de formação estelar é mais denso - contém mais material para a construção de estrelas - do que as regiões exteriores mais difusas. Ao longo do tempo, se a densidade for inferior a um limite onde já não pode entrar em colapso para formar estrelas, a formação estelar cessa nas regiões exteriores, enquanto continua a formar estrelas nas regiões interiores, o que conduz a uma concentração de estrelas mais jovens.

Outra ideia é que estrelas velhas tiveram mais tempo para afastar-se do centro do enxame, ou para serem expelidas para fora por interacções com outras estrelas. Uma noção final é que as observações podem ser explicadas se as estrelas jovens se formam em filamentos massivos de gás que caem para o centro do enxame. Estudos anteriores do enxame da Nebulosa de Orionte revelaram indícios desta propagação revertida de idade, mas estes esforços foram baseados em amostras limitadas ou tendenciosas. Esta pesquisa mais recente fornece a primeira evidência de tais diferenças na Nebulosa da Chama.

"O próximo passo é saber se somos capazes de encontrar esta mesma faixa etária em outros enxames jovens," afirma o estudante de pós-graduação Michael Kuhn, também de Penn State, que trabalhou no estudo. Estes resultados serão publicados em dois artigos científicos separados no The Astrophysical Journal e estão disponíveis online. Fazem parte do projecto MYStIX (Massive Young Star-Forming Complex Study in Infrared and X-ray) liderado por astrónomos de Penn State.
Fonte: Astronomia On-Line

E se o espaço-tempo for um líquido?

Cosmic Light Show

A Teoria Geral da Relatividade de Einstein é incompatível com a mecânica quântica, o conjunto de leis bizarras que governa o comportamento de partículas minúsculas (como fótons e elétrons) que compõem o universo. Muitos cientistas já tentaram unir esses grandes conceitos da física, sem sucesso. Agora, físicos teóricos que trabalham com gravidade quântica abordam uma questão que poderia conciliar a gravidade e a mecânica quântica: e se o espaço-tempo for uma espécie de fluido?

E se?
A mecânica quântica é capaz de explicar de forma eficaz três das quatro forças fundamentais do universo (eletromagnetismo, interação fraca e interação forte). Mas não explica a gravidade, que atualmente só é compreendida pela relatividade geral, uma teoria desenvolvida no campo da física clássica. Alguns modelos preveem que o espaço-tempo na escala de Planck (10-33 centímetros) já não é contínuo (como sugere a física clássica), mas discreto na natureza, assim como os sólidos ou líquidos com os quais entramos em contato todo dia, que podem ser vistos (por serem compostos de átomos e moléculas), quando observados com uma resolução suficiente. Uma estrutura deste tipo implica, geralmente, energias muito altas e violações da teoria da relatividade de Einstein. Neste enquadramento teórico, tem sido sugerido que o espaço-tempo deve ser tratado como um fluido.

 Neste sentido, a relatividade geral seria análoga à hidrodinâmica de fluidos, que descreve o comportamento de líquidos em um nível macroscópico, mas não nos diz nada sobre os átomos e moléculas que os compõem. Stefano Liberati, professor na Escola Internacional de Estudos Avançados (SISSA, na sigla em italiano), em Trieste (Itália), e Luca Maccione, cientista da Universidade Ludwig-Maximilian em Munique (Alemanha), criaram formas inovadoras de utilizar a física de partículas elementares e a astrofísica de alta energia para descrever os efeitos que devem ser observados se o espaço-tempo for um fluido. Liberati e Maccione também propuseram os primeiros testes observacionais desses fenômenos. O artigo foi publicado na revista Physical Review Letters. Nenhum dos muitos modelos propostos até agora tinha sido passível de investigação empírica. A ideia de Liberati e Maccione fornece novos instrumentos para avaliar o valor de possíveis cenários para a gravidade quântica.

A diferença
Identificar um modelo plausível de gravidade quântica (isto é, uma descrição da gravidade dentro de uma estrutura física quântica) é um dos grandes desafios da física hoje. No passado, os modelos que consideraram o espaço-tempo como um fluido assumiram e estudaram efeitos que implicam mudanças na propagação de fótons, que viajam em velocidades diferentes dependendo da sua energia. Mas há mais coisas acontecendo. “Se seguirmos a analogia com fluidos, não faz sentido esperar apenas estes tipos de alterações”, explica Liberati. “Se o espaço-tempo for um tipo de fluido, então também precisamos levar em conta a sua viscosidade e outros efeitos dissipativos, que nunca tinham sido considerados em detalhe”.

Liberati e Maccione catalogaram esses efeitos e demonstraram que a viscosidade tende a dissipar rapidamente fótons e outras partículas ao longo de seu caminho. “Se o espaço-tempo é um fluido, em seguida, de acordo com os nossos cálculos, deve ser necessariamente um superfluido. Isso significa que sua viscosidade é extremamente baixa, próxima de zero”, diz Liberati. A dupla também previu outros efeitos dissipativos mais fracos, que pode ser capaz de provar com futuras observações astrofísicas. Caso isto aconteça, teríamos uma pista forte para apoiar os modelos emergentes de espaço-tempo. “Com a tecnologia astrofísica moderna, chegou o momento de trazer a gravidade quântica de um ponto de vista meramente especulativo para um mais fenomenológico”, conclui Liberati.
Fonte: Hypescience
[Phys]

Astronomos criam primeiro universo virtual e realista

Astrônomos criam primeira simulação realística do Universo

Esta imagem está centrada no maior aglomerado de galáxias que se conhece hoje, mostrando os filamentos de matéria escura (azul e roxo). As bolhas em vermelho, laranja e branco mostram gás sendo ejetado de supernovas ou jatos emitidos por buracos negros. [Imagem: Illustris Collaboration


Astrónomos criaram o primeiro universo virtual realista usando uma simulação de computador chamada "Illustris". Illustris consegue recrear 13 mil milhões de anos de evolução cósmica num cubo com 350 milhões de anos-luz de aresta e com uma resolução sem precedentes. "Até agora, nenhuma simulação tinha sido capaz de reproduzir o Universo em pequenas e grandes escalas simultaneamente," diz o autor Mark Vogelsberger (MIT/Centro Harvard-Smithsonian para Astrofísica), que conduziu o trabalho em colaboração com investigadores de várias instituições, incluindo o Instituto Heidelberg para Estudos Teóricos na Alemanha.

Estes resultados foram publicados na edição de 8 de Maio da revista Nature. As tentativas anteriores para simular o Universo foram prejudicadas pela falta de poder de computação e pelas complexidades da física subjacente. Como resultado, esses programas ou estavam limitados em resolução, ou viram-se forçados a concentrar-se numa pequena parte do Universo. As simulações anteriores também tiveram problemas na modelagem de feedback complexo derivado da formação estelar, explosões de supernova e buracos negros supermassivos.

O projecto Illustris utiliza um programa de computador sofisticado para recriar a evolução do Universo em alta-fidelidade. Inclui tanto a matéria normal como a matéria escura e usa 12 mil milhões de "pixéis" 3D, ou elementos de resolução. A equipa dedicou cinco anos ao desenvolvimento do programa Illustris. Os cálculos reais demoraram 3 meses de "tempo de execução", usando um total de 8000 CPUs correndo em paralelo. Se tivessem usado um computador de mesa normal, os cálculos teriam levado mais de 2000 anos.
Estas imagens no visível comparam uma fotografia real do céu (à esquerda) obtida com o Telescópio Espacial Hubble, com uma imagem simulada (direita) gerada pelo Illustris. A simulação reproduz com precisão os tamanhos, tipos e cores de galáxias no Universo. Crédito: NASA/Colaboração Illustris

A simulação de computador começou uns meros 12 milhões de anos após o Big Bang. Quando chegou ao presente, os astrónomos contaram mais de 41.000 galáxias num cubo de espaço simulado. É importante salientar que o Illustris produziu uma mistura realista de galáxias espirais como a Via Láctea e de galáxias elípticas em forma de bola de rugby. Também simulou estruturas em larga escala como enxames galácticos e as bolhas e vazios da teia cósmica. Em pequena escala, recriou com precisão as químicas de galáxias individuais.

Como a luz viaja a uma velocidade fixa, quanto mais longe os astrónomos observaram, mais para trás no tempo podiam ver. Uma galáxia a mil milhões de anos-luz é vista como era há mil milhões de anos atrás. Os telescópios como o Hubble podem dar-nos vistas do Universo jovem ao observar grandes distâncias. No entanto, os astrónomos não podem usar o Hubble para seguir a evolução de uma única galáxia ao longo do tempo.

"O Illustris é como uma máquina do tempo. Nós podemos ir para a frente e para trás no tempo. Podemos pausar a simulação e fazer zoom numa única galáxia ou enxame galáctico para ver o que está realmente a acontecer," afirma Genel Shy, co-autor do estudo, do CfA. A equipa lançou um vídeo de alta-definição que mostra os diferentes componentes da simulação para destacar várias camadas (por exemplo: densidade de matéria escura, temperatura do gás ou qímica). O website do projecto também tem outros vídeos e imagens associadas.
Fonte: Astronomia On-Line

Cientistas descobrem que dia em exoplaneta dura só 8 horas

Com informações, pesquisadores concluem que relação entre massa e velocidade de rotação também pode ser estudada em planetas fora do Sistema Solar
Ilustração registra artisticamente como seria o planeta Beta Pictoris b Foto: Nasa / Reprodução

Um grupo de cientistas que pesquisa corpos celestes descobriu, nesta semana, qual é a duração de um dia em um exoplaneta, um planeta que não pertence ao Sistema Solar. A descoberta só foi possível devido ao Very Large Telescope do ESO (VLT), o telescópio adequado para esse tipo de pesquisa. As informações são do European Southern Observatory. Segundo o observatório, um dia no Beta Pictoris b dura apenas 8 horas, um valor muito menor que o observado em qualquer planeta no Sistema Solar. Com o uso do VLT, também foi possível concluir que o equador do exoplaneta desloca-se a quase 100 mil quilômetros por hora. 

Com essas informações, os cientistas podem estender aos exoplanetas a relação entre massa e rotação que é observada no Sistema Solar. Planetas de maior massa tendem a ter uma velocidade rotacional maior que os demais. O Beta Pictoris b é mais de 16 vezes maior que a Terra e possui 3000 vezes mais massa que o nosso planeta, no entanto um dia neste exoplaneta dura apenas 8 horas, um terço do tempo levado na Terra. Portanto, é possível concluir que a mesma lei seguida no Sistema Solar deve ser seguida também nos exoplanetas.
Fonte: TERRA
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