11 de set de 2014

Matéria escura poderia explicar a falta de galáxias satélites da Via Láctea

distribuição simulada de matéria escura
Os cientistas acreditam que eles encontraram uma maneira de explicar por que não existem tantas galáxias orbitando a Via Láctea como era esperado. Simulações computacionais da formação da nossa galáxia sugerem que deveriam existir muito mais galáxias ao redor da Via Láctea do que são observadas através dos telescópios. Isso lançou dúvidas sobre a teoria geralmente aceita da matéria escura fria, uma substância misteriosa e invisível que os cientistas preveem que deve permitir a formação de mais galáxias ao redor da Via Láctea do que se vê. Agora, os cosmologistas e os físicos de partículas no Institute for Computational Cosmology e do Institute for Particle Physics Phenomenology na Universidade de Durham, trabalharam com seus colegas no LAPTh College & University na França, acreditam que eles encontraram uma solução potencial para o problema. Escrevendo no Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, os cientistas sugerem que as partículas da matéria escura, bem como a força da gravidade, poderiam ter interagido com os fótons e com os neutrinos no universo jovem, fazendo com que a matéria escura se dispersasse.

Os cientistas acreditam que os aglomerados de matéria escura, ou halos, que emergem do universo inicial, prenderam o gás intergaláctico necessário para formar estrelas e galáxias. A dispersão das partículas da matéria escura apaga as estruturas que poderiam prender o gás, cessando assim a formação de mais galáxias ao redor da Via Láctea e reduzindo assim o número existente. A principal autora, Dra. Celine Boehm, no Institute for Particle Physics Phenomenology na Universidade de Durham, disse: “Nós não sabemos quão forte essas interações deviam ser, é aí que entram nossas simulações”. Ajustando a intensidade da dispersão das partículas, nós mudamos o número de pequenas galáxias, que nos fazem aprender mais sobre a física da matéria escura e como ela pode interagir com outras partículas no universo.

“Esse é um exemplo de como uma medida cosmológica, nesse caso, o número de galáxias orbitando a Via Láctea, é afetada pela escala microscópica da física de partículas. Existem algumas teorias sobre por que não existem mais galáxias orbitando a Via Láctea, que incluem a ideia que o calor das primeiras estrelas do universo esterelizaram o gás necessário para formar estrelas. Os pesquisadores dizem que suas descobertas atuais oferecem uma teoria alternativa e poderiam fornecer uma nova técnica para pesquisar as interações entre outras partículas e a matéria escura fria. O co-autor do trabalho, o Professor Carlton Baugh, disse: “Os astrônomos há muito tempo já chegaram à conclusão que a maior parte da matéria no universo consiste de partículas elementares conhecidas como matéria escura”.

“Esse modelo pode explicar como a maior parte do universo se parece, exceto no nosso quintal, onde ele falha miseravelmente”. “O modelo prediz que devem existir muito mais galáxias satélites pequenas ao redor da nossa Via Láctea do que nós podemos observar”. Contudo, usando simulações computacionais para permitir que a matéria escura torne-se um pouco mais interativa com o resto do material no universo, como os fótons, nós podemos dar para a nossa vizinhança uma pequena mudança e vemos uma notável redução no número de galáxias ao redor de nós se comparado com o que se pensava originalmente”.

Os cálculos foram realizados usando o supercomputador COSMA na Universidade Durham, que é parte do arcabouço de super computação DIRA do Reino Unido. O trabalho foi financiado pelo Science and Technology Facilities Council e pela União Europeia.

Este aglomerado estelar não é o que parece

Observações VLT do Messier 54 mostram que o problema do lítio também existe fora da nossa galáxia
Esta nova imagem obtida pelo VLT Survey Telescope, no Observatório do Paranal do ESO no norte do Chile, mostra uma vasta coleção de estrelas, o aglomerado globular Messier 54. Este aglomerado parece muito semelhante a muitos outros, no entanto tem um segredo. Messier 54 não pertence à Via Láctea, mas sim a uma pequena galáxia satélite, a galáxia anã do Sagitário. Este fato permitiu aos astrônomos usarem o Very Large Telescope (VLT) para testarem se, tal como na Via Láctea, existem inesperados níveis baixos do elemento lítio em estrelas fora da nossa Galáxia.  Encontram-se em órbita da Via Láctea mais de 150 aglomerados estelares globulares, esferas de centenas de milhares de estrelas velhas, que datam da formação da galáxia.

Um destes objetos, assim como vários outros na constelação do Sagitário, foi descoberto no final do século XVIII pelo caçador de cometas francês Charles Messier, que lhe deu a designação de Messier 54. Durante mais de duzentos anos depois da sua descoberta, pensou-se que o Messier 54 seria semelhante a outros aglomerados globulares da Via Láctea. No entanto, em 1994 descobriu-se que este objeto se encontrava efetivamente associado a uma galáxia distinta — a galáxia anã do Sagitário. Descobriu-se que o aglomerado se encontrava a uma distância de cerca de 90 000 anos-luz, ou seja, mais do que três vezes a distância da Terra ao centro galáctico.

Os astrônomos observaram agora o
Messier 54 com o VLT no intuito de tentar solucionar um dos mistérios da astronomia moderna — o problema do lítio. A maior parte do elemento químico lítio que se encontra atualmente no Universo foi produzido durante o Big Bang, assim como o hidrogênio e o hélio, se bem que em quantidades muito menores. Os astrônomos conseguem calcular de modo muito preciso quanto lítio é que se espera encontrar no Universo primordial e a partir desse valor podem calcular quanto lítio é que deve estar nas estrelas velhas. No entanto, os números não coincidem — há cerca de três vezes menos lítio nas estrelas do que o esperado. Este é um mistério que tem perdurado, apesar de várias décadas de trabalho.

Até recentemente apenas tinha sido possível medir a quantidade de lítio existente em estrelas da Via Láctea. Mas agora, uma equipe de astrônomos liderados por Alessio Mucciarelli (Universidade de Bolonha, Itália) usaram o VLT para calcular a quantidade de lítio existente numa seleção de estrelas do Messier 54. A equipe descobriu que os níveis de lítio encontrados são próximos dos que se observam em estrelas da Via Láctea. Por isso, qualquer que seja o fenômeno responsável pela perda de lítio, não é algo que aconteça apenas na Via Láctea. Esta nova imagem do aglomerado foi criada a partir de dados do
VLT Survey Telescope (VST), instalado no Observatório do Paranal. Além de mostrar o aglomerado propriamente dito, a imagem revela também a extraordinária “floresta densa” de estrelas pertencentes à Via Láctea que se encontram em primeiro plano.
Fonte: ESO

Planetas com dois sóis são comuns


O Universo é ainda mais interessante — e propício ao surgimento da vida — do que se supunha até agora. Um novo estudo feito por astrônomos americanos acaba de demonstrar que planetas que têm dois sóis são extremamente comuns, talvez até mais prevalentes do que os sistemas planetários em torno de estrelas solitárias, como o nosso Sol.  É uma surpresa, porque até bem poucos anos atrás imaginava-se que a presença de duas ou mais estrelas girando em torno de um centro de gravidade comum em geral inibisse o surgimento de sistemas planetários estáveis. O novo trabalho, produzido com dados do telescópio espacial Kepler combinados a observações feitas em terra, sugere outra coisa. Aparentemente, a chance de encontrar um planeta em torno de uma estrela solitária, como o Sol, é praticamente a mesma de achá-lo ao redor de um astro duplo. É interessante e empolgante que sistemas de exoplanetas com companheiros estelares sejam muito mais comuns do que se acreditava até uns poucos anos atrás”, afirmou Elliott Horch, da Universidade Estadual do Sul de Connecticut, nos Estados Unidos, primeiro autor do trabalho, aceito para publicação no “Astrophysical Journal”.

Como cerca de 40% a 50% de todas as estrelas na Via Láctea são binárias, o trabalho permite duas conclusões importantes: a primeira é a de que o Universo é na verdade muito mais amigável à formação de planetas estáveis — e, portanto, ao surgimento da vida — do que antes se imaginava.

A segunda, apenas aparentemente desanimadora, é a de que ainda temos que
comer muito arroz-com-feijão para compreender em detalhe os processos que levam à formação de sistemas planetários nas variadas arquiteturas observadas lá fora. Mas isso na verdade é razão para festa entre os astrônomos. Em ciência, o prazer do desafio está nas dúvidas, não nas certezas.  Afinal de contas, quem diria, alguns anos atrás, que um planeta com dois sóis, como o fictício Tatooine (lar de Anakin e Luke Skywalker na saga “Star Wars”), seria tão comum na Via Láctea quanto planetas como a Terra, orbitando um Sol solitário? É uma surpresa, e das boas.

A DESCOBERTA
O primeiro passo do trabalho americano foi escolher cerca de 600 estrelas observadas pelo Kepler que tinham algum sinal de planetas ao seu redor. O satélite detectava esses indícios na forma de uma pequena redução momentânea de brilho da estrela (como se um planeta estivesse passando à sua frente, bloqueando parte da luz). Nem todos são mesmo planetas, mas sabe-se que os falsos positivos equivalem a cerca de 10% do total.

É importante mencionar que o Kepler detecta apenas uma pequena fração de todos os planetas existentes na
região do céu para o qual ele está apontado, que por sua vez corresponde a apenas 0,25% de toda a abóbada celeste. Somente aqueles sistemas planetários que estão alinhados de modo que o planeta passe à frente da estrela em nossa linha de visada acabam identificados.

Pois bem, o grupo pegou essas 600 estrelas com potenciais planetas e as observou, usando para isso telescópios em solo, com uma técnica relativamente recente chamada de “speckle” (algo como “salpico”, em português). A ideia é registrar muito rapidamente a luz dessas estrelas, abrindo e fechando a captação em uma fração de segundo, de forma a coletar a menor quantidade possível de fótons (partículas luminosas). Por quê? Se você capta muita luz, as estrelas — brilhantes como são — “estouram” seu brilho na imagem e você não consegue enxergar se o astro é solitário ou tem algum companheiro estelar menos brilhante próximo. São obtidas várias imagens, que depois são combinadas e processadas numa só por um sofisticado programa de computador. Com o “speckle”, é possível identificar que estrelas são binárias.

Dos 600 objetos observados com essa técnica nos observatórios Gemini Norte, no Havaí, e WIYN, em Kitt Peak, no Arizona, os astrônomos conseguiram detectar 49 que muito provavelmente são estrelas duplas. Em paralelo, eles rodaram simulações para descobrir que percentual das estrelas duplas seriam detectadas pelo método (nem todas seriam, dependendo da
distância entre os astros ou da possibilidade de um estar à frente do outro na captação da imagem). Juntando as duas coisas, eles chegaram à conclusão de que tanto faz se a estrela é solitária ou dupla — a chance de haver planetas ao seu redor é aproximadamente a mesma.

NOVAS INCERTEZAS
O resultado também é um ótimo exemplo de como é complicado caracterizar os sistemas planetários com precisão, diante das poucas informações que temos.  O tamanho do planeta detectado, por exemplo, é estimado com base no quanto da luz da estrela é bloqueada — ou seja, da relação de proporção entre o diâmetro da estrela e do planeta. Contudo, se de repente descobrimos que o astro é duplo, e não simples, tem mais luz vindo na nossa direção do que antes imaginávamos. Com isso, o planeta tende a ser maior do que a estimativa original.  Outra coisa é que, se a estrela é dupla, fica difícil saber em torno de qual das duas estrelas — ou, se bobear, em torno de ambas — o planeta está girando.

Por isso a importância da complementaridade das diversas técnicas de detecção e estudo de exoplanetas. É como se, a cada sistema planetário, os cientistas estivessem montando um quebra-cabeças diferente. E por vezes ter só uma parte das peças não permite que a gente veja que figura ele vai formar.  Não é à toa que o Mensageiro Sideral considera esta uma época especial na história da humanidade. Estamos, devagar e com cuidado, começando a compreender toda a grandeza criativa do Universo. E a era das grandes descobertas está apenas começando. Os próximos anos serão de arrepiar
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Fonte: Mensageiro Sideral
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