8 de mai de 2015

Leis de Newton podem dispensar matéria escura?




Leis de Newton podem dispensar matéria escura?
Sem a matéria escura, as velocidades das estrelas deveriam decrescer com a distância a taxas diferentes para os dois tipos de galáxias. Mas as velocidades são notavelmente constantes. [Imagem: M. Cappellari/Sloan Digital Sky Survey]


Velocidades constantes
Astrônomos mediram pela primeira vez com precisão a velocidade de estrelas em órbitas circulares em torno de galáxias espirais e de galáxias elípticas. Seguindo a hipótese da matéria escura, essas velocidades deveriam diminuir com a distância da galáxia, a taxas diferentes para os dois tipos de galáxias. Em vez disso, porém, os dados mostraram que as velocidades são praticamente as mesmas para as diversas localizações das estrelas nos dois tipos de galáxias.

Uma das descobertas mais marcantes do século 20 foi que as galáxias espirais, como a nossa Via Láctea, giram muito mais rapidamente do que o esperado. Os cientistas então levantaram a hipótese da "matéria escura", uma substância desconhecida e invisível que geraria a gravidade necessária para explicar porque essas galáxias não se esfacelam, arremessando suas estrelas para o espaço. Mas os dados deste estudo não se encaixaram naturalmente nessa ideia, e tentar forçá-los levou a uma esquisita proposta de "conspiração da matéria escura".


Conspiração da matéria escura
A equipe tentou ajustar seus dados ao modelo da matéria escura, o mais aceito pela comunidade científica atualmente. Depois de usar a Lei da Gravidade de Newton para traduzir as medições de velocidade em quantidades de matéria distribuídas dentro das galáxias, eles concluíram que existe uma espécie de "conspiração da matéria escura". Uma das descobertas surpreendentes deste estudo é que as galáxias espirais mantêm uma velocidade de rotação notavelmente constante ao longo de seus discos," disse Michele Cappellari, da Universidade de Oxford.

 "Isto significa que as estrelas e a matéria escura conspiram para se redistribuir para produzir este efeito, com as estrelas dominando as regiões do interior das galáxias, e uma mudança gradual nas regiões exteriores para um domínio da matéria escura." Em outras palavras, a massa das estrelas - e dos demais corpos celestes - na porção mais central das galáxias seria suficiente para explicar a gravidade, mas haveria uma ausência crescente de matéria comum conforme se caminha para a borda externa das galáxias, o que exigiria um gradiente de matéria escura no interior da galáxia, que teria uma densidade crescente conforme se caminha do interior para a borda das galáxias.


Falhas na teoria científica da conspiração
Mas mesmo esta "teoria científica da conspiração" da matéria escura não se ajusta perfeitamente aos dados e a esse hipotético gradiente de densidade. Por isso, alguns astrônomos estão sugerindo que, em vez de ser devido à matéria escura, o efeito medido pelas observações pode ser devido à Lei da Gravidade de Newton tornando-se progressivamente menos precisa a grandes distâncias. Notavelmente, décadas depois de ter sido proposta, essa teoria alternativa - que dispensa a matéria escura - ainda não pode ser conclusivamente excluída, ao mesmo tempo em que todas as tentativas para detectar a matéria escura falharam até agora.
Fonte: Inovação Tecnológica

Hubble encontra halo gigante ao redor da galáxia de Andrômeda

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Cientistas usando o Telescópio Espacial Hubble da NASA descobriram que o imenso halo de gás que envelopa a galáxia de Andrômeda, nossa vizinha galáctica massiva massiva, é cerca de seis vezes maior e 1000 vezes mais massivo do que se tinha medido anteriormente. O halo escuro, praticamente invisível, se espalha por cerca de milhões de anos-luz, desde a galáxia hospedeira, metade do caminho até a nossa galáxia. Essas descobertas devem dar aos astrônomos mais detalhes sobre a evolução e a estrutura das gigantescas galáxias espirais, um dos tipos mais comuns de galáxias no universo.

“Os halos são as atmosferas gasosas das galáxias. As propriedades desses halos gasosos controlam a taxa com a qual as estrelas se formam nas galáxias de acordo com os modelos de formação de galáxia”, explica o principal pesquisador Nicolas Lehner, da Universidade de Notre Dame, em Indiana. Estima-se que o halo tenha metade da massa das estrelas da própria galáxia de Andrômeda, na forma de um gás quente e difuso. Se ele pudesse ser visto a olho nu, o halo teria 100 vezes o diâmetro aparente da Lua no céu. Isso é equivalente a um pedaço do céu coberto por duas bolas de basquete projetadas com o seu braço esticado.

A galáxia de Andrômeda, também conhecida como M31, localiza-se a cerca de 2.5 milhões de anos-luz de distância, e tem cerca de 6 vezes o diâmetro aparente da Lua Cheia. Ela é considerada uma irmã quase gêmea da nossa galáxia, a Via Láctea. Devido ao fato do gás no halo de Andrômeda ser escuro, a equipe observou o fundo brilhante de objetos através do gás e observou assim como a luz mudava. É algo como se olhar uma luz brilhando no fundo de uma piscina a noite. A luzes ideais de fundo para esse tipo de estudo são os quasares, que são núcleos brilhantes de galáxias ativas muito distantes, energizados por buracos negros. A equipe usou 18 quasares residindo além de Andrômeda para pesquisar como o material é distribuído bem além do disco visível da galáxia. Essas descobertas serão publicadas na edição de 10 de Maio da revista, The Astrophysical Journal.

Pesquisa anterior feita com o Cosmic Origins Spectrograph Halos Program do Hubble, o COS, estudou 44 galáxias distantes e encontrou halos como os de Andrômeda mas nunca antes um halo assim tão massivo havia sido encontrado numa galáxia vizinha. Pelo fato das galáxias estudadas anteriormente estarem muito mais distantes, elas aparecem bem menores no céu. Somente um quasar poderia ser detectado atrás de cada uma das galáxias, fornecendo somente um ponto de luz de amarração para se mapear inteiramente a estrutura do halo. Com a sua proximidade da Terra e com a correspondente grande marca no céu, a galáxia de Andrômeda fornece uma amostragem mais extensa com uma grande quantidade de quasares.

“À medida que a luz dos quasares viaja em direção do Hubble, o gás do halo absorve parte da luz e faz com que o quasar apareça um pouco mais escuro em um intervalo de comprimento de onda pequeno”, explica o co-autor J. Christopher Howk, também de Notre Dame. “Medindo a queda no brilho nesse intervalo, nós podemos dizer quanto de gás no halo da M31 existe entre nós e o quasar”.
Os cientistas usaram a capacidade única do Hubble para estudar a luz ultravioleta dos quasares.

A luz ultravioleta é absorvida pela atmosfera da Terra, o que faz com que seja difícil observá-la com telescópios baseados no nosso planeta. A equipe vasculhou 5 anos de observações armazenadas nos arquivos de dados do Hubble para conduzir a pesquisa. Muitas campanhas anteriores do Hubble usaram os quasares para estudar gás muito mais distante do que aquele localizado no halo de Andrômeda, assim era sabido que esses dados existiam.

Mas, de onde vem o gigantesco halo? Simulações de grande escala das galáxias, sugerem que o halo se formou no mesmo tampo que o resto da galáxia de Andrômeda. A equipe também determinou que ela é enriquecida em elementos muito mais pesados do que o hidrogênio e o hélio, e a única maneira de se obter esses elementos, é de explosões estelares, chamadas de supernovas. As erupções de supernovas no disco repleto de estrelas de Andrômeda violentamente jogou esses elementos mais pesados longe no espaço.

Durante o período de vida de Andrômeda, cerca de metade de todos os elementos pesados feitos pelas suas estrelas foram expelidos para muito além do disco estelar da galáxia de 200 000 anos-luz de diâmetro. O que isso significa para a nossa própria galáxia? Pelo fato de nós vivermos dentro da via Láctea, os cientistas não podem determinar se existe ou não um halo de mesma extensão e mesma massa ao redor da nossa galáxia.

Esse é um caso de não se ser capaz de ver a floresta toda a partir das árvores. Se a Via Láctea possuir um halo grande parecido, os halos das duas galáxias se tocarão muito antes das duas galáxias começarem a processo de fusão. As observações do Hubble indicam que as galáxias de Andrômeda e da Via Láctea irão se fundir para formar uma gigantesca galáxia elíptica começando daqui a aproximadamente 4 bilhões de anos, a partir de agora.
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