1 de dez de 2015

O LHC está colidindo matéria a trilhões de graus

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O maior acelerador de partículas do mundo, o Grande Colisor de Hádrons (LHC, na sigla em inglês), está embarcando em uma nova e emocionante fase: vai colidir íons de chumbo em um nível de energia que é o dobro de qualquer experimento feito anteriormente. A partir deste mês, os cientistas devem executar testes com íons de chumbo carregados positivamente, ou seja, despojados de seus elétrons. A colisão de íons de chumbo permite que os pesquisadores estudem um estado da matéria que existia logo após o Big Bang, atingindo uma temperatura de vários trilhões de graus.

Avanço significativo
Para estudar o estado da matéria logo após o Big Bang, é preciso recriar um momento no tempo quase infinitamente breve. O estado que está sendo quasi-simulado pelo LHC só existiu no nosso universo por alguns milionésimos de segundo, quando a matéria extremamente quente e densa era uma espécie de sopa primordial composta de partículas chamadas de quarks e glúons.

Ao aumentar a energia das colisões nas novas experiências com íons de chumbo, os cientistas vão aumentar o volume e temperatura do plasma de quark e glúon, permitindo uma análise mais detalhada e precisa de como a matéria se comportava nas condições fugazes imediatamente após o Big Bang. De acordo com John Jowett, que dirige o programa de íons pesados do CERN (Organização Europeia para a Pesquisa Nuclear, o laboratório na Suíça onde fica o LHC), devemos comemorar o rompimento de uma “nova barreira de energia simbólica”, pois, em sua opinião, vai levar um bom tempo antes de uma próxima fronteira como essa ser atravessada.

“A concentração de tanta energia em um pequeno volume nuclear é suficiente para estabelecer densidades verdadeiramente colossais e temperaturas cerca de um quarto de um milhão de vezes aquelas que estão no núcleo do sol”, disse. “Colisões de íons pesados recriam o plasma de quarks e glúons, o estado extremo de matéria que se acredita ter preenchido o universo quando ele tinha apenas microsegundos de idade”.
Fonte: ScienceAlert

As estrelas anciãs da Via Láctea

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Imagem de uma pequena porção do bojo da Via Láctea. Os astrônomos do estudo analisaram o tráfego galáctico para encontrar estrelas com pouco ferro. A imagem foi registrda com o Telescópio SkyMapper, na Austrália. Crédito: © ANU/SkyMapper

Numa busca conduzida nas regiões mais internas da Via Láctea, um grupo internacional de astrônomos encontrou algumas das estrelas mais antigas já observadas — fornecendo evidências de como ocorreu a evolução do Universo em seus primeiros milhões de anos. Estima-se que as primeiras estrelas tenham surgido entre 100 milhões e 200 milhões de anos após o Big Bang — o evento ocorrido 13,8 bilhões de anos atrás que marca o início da expansão cósmica, ainda em andamento até o momento. Essas estrelas tinham pouca variedade em sua composição, uma vez que o Big Bang em si só foi capaz de produzir hidrogênio, hélio e lítio. Todos os átomos mais pesados — como o carbono, o oxigênio e o ferro — tiveram de ser produzidos no coração desses astros primordiais e então dispersados em incríveis explosões, conhecidas como supernovas.

Existe uma expectativa de que, conforme sondemos as profundezas do Universo com equipamentos avançados, como o Telescópio Espacial James Webb, talvez possamos captar a luz provinda dessas primeiras explosões. É a ideia de que, quanto mais longe olhamos, mais antiga é a luz que chega até nós, de forma que se pode esperar detectar uma quantidade de raios luminosos que partiram dessas supernovas há 13,7 bilhões de anos apenas nos alcançaram atualmente — contanto que tenhamos instrumentos suficientemente sensíveis. Entretanto, a estratégia seguida pelo grupo liderado pela cientista Louise Howes, da Universidade Nacional da Austrália, e o doutor Andrew Casey, da Universidade de Cambridge, no Reino Unido, foi diferente. Ao estudar o bojo da nossa Via Láctea — sua região mais central — a premissa não era encontrar sinais dessa primeira geração de estrelas, que formou e se exigiu há bilhões de anos.

Em vez disso, a busca era pelas remanescentes de uma segunda geração estrelar, descendente direta das primordiais. Combinando telescópios SkyMapper, na Austrália, e o conjunto de telescópios de 6,5 metros de Magalhães, no Chile , a equipe científica começou com 14 mil estrelas promissoras na região do bojo galáctico, em seguida, a equipe utilizou o Telescópio Anglo-Australiano para descobrir que cerca de 500 dessas estrelas possuíam uma pouca quantidade de ferro e obtiveram, por fim, através da alta resolução dos Telescópios de Magalhães, 23 estrelas mais significativas — todas elas com baixo conteúdo de elementos pesados, indicando uma evidência de sua origem antiga.

Dessas, nove tinham tão pouco desses átomos que sua concentração estava entre um milésimo e um décimo de milésimo da encontrada no Sol. É a primeira vez que estrelas com uma metalicidade (objeto com matéria constituída de elementos químicos diferentes do hidrogênio e hélio), tão baixa são encontradas na região central da Via Láctea — que, segundo a teoria, teria se formado primeiro e, portanto, representa de forma mais fiel as populações mais antigas de estrelas. Curiosamente, várias estrelas similarmente pobres em metais já haviam sido observadas no halo galáctico, ou seja, na região mais externa da galáxia, mas é difícil assegurar que esses objetos celestes sejam mesmo de uma população muito antiga, uma vez que sua baixa metalicidade pode ser explicada também pelo fato de que o gás nas regiões mais exteriores da galáxia foi menos enriquecido por supernovas ao longo dos éons.

Contudo, com estrelas luminosas na região central — e os astrônomos conseguiram se certificar de que sete das nove menos enriquecidas estão mesmo em órbitas próximas ao redor do centro da galáxia e, portanto, estão de fato situadas no bojo da Via Láctea — só há uma explicação: são as estrelas anciãs de nossa galáxia. E o mais interessante é que as discrepâncias entre os diferentes elementos encontrados em sua composição revelam detalhes da primeira geração de estrelas — cujo desvaneceu-se há 13,7 bilhões de anos. A análise dos dados sugere que essas estrelas primordiais na verdade detonaram como hipernovas — explosões ainda mais violentas que a de uma supernova convencional, cerca de dez vezes mais energéticas.

O estudo desses astros antigos — e o que eles podem nos referir sobre as primeiras luzes do cosmos — auxiliará a compreender de forma mais detalhada como ocorreu a evolução química do Universo ao longo de bilhões de anos. O trabalho de Howes e seus colegas foi publicado em um artigo científico na revista Nature.

Marte poderá ter sistema de anel entre 20 e 40 milhões de anos

The Red Planet could gain a ring system in 20 - 40 million years when Phobos is torn to shreds by gravity. Phobos was discovered in August 1877. It orbits 3,721 miles (5,989 km) from the Martian surface and completes an orbit in just 7 hours and 39 minutes. Image credit: Tushar Mittal.


Entre 20 e 40 milhões de anos, Fobos, a maior lua de Marte, será destruída e irá criar um sistema de anéis ao redor de Marte, de acordo com os pesquisadores planetários Tushar Mittal e o Dr. Benjamin Black da Universidade da Califórnia. A órbita da lua marciana Fobos está gradativamente espiralando em direção a Marte e a lua está experimentando um aumento nas tensões de maré. De acordo com Mittal e o Dr. Black, Fobos, provavelmente será destruída antes de atingir a superfície de Marte, deixando um sistema de anéis que deve persistir por cerca de 100 milhões de anos. Num estudo publicado na revista Nature Geoscience, eles estimaram o quão coesiva é a pequena lua e concluíram que ela não suficiente para resistir às forças de maré. Nossas análises sugerem que boa parte de Fobos é composta de um material fraco e altamente danificado”, dizem os cientistas. Nós sugerimos que – com a contínua migração da lua – o material mais fraco irá se dispersar em 20 a 40 milhões de anos para formar um anel marciano. Qualquer fragmento grande de Fobos que é forte o suficiente para escapar da força de maré, irá se arrebentar e colidir com Marte com uma velocidade de impacto baixa e oblíqua”.

“Nós previmos que esse anel irá persistir de 1 a 100 milhões de anos e irá inicialmente ter uma densidade comparável à dos anéis de Saturno. Para estimar a resistência de Fobos, o Dr. Black e Mittal, observaram os dados de rochas fraturadas de forma similar na Terra e de meteoritos que atingiram nosso planeta e que tem uma densidade e uma composição similar à da lua marciana. Os cientistas também restringiram a resistência de Fobos com base nos resultados das simulações da massiva cratera Stickeney, que se formou no passado quando uma rocha atingiu Fobos e quase destruiu a lua.

“Não é claro se a poeira marciana e o anel de detritos será visível da Terra, já que a poeira não reflete muita luz do Sol, enquanto que o gelo presente nos anéis dos planetas externos, faz com que eles sejam visíveis”, disse Mittal. Mas o anel pode refletir luz suficiente para fazer Marte ficar um pouco mais brilhante quando visto da Terra, e através dos telescópios, as sombras dos anéis poderão ser vistas na superfície de Marte. “Estar na superfície de Marte, daqui a algumas dezenas de milhões de anos, fará com que você tenha uma visão espetacular”, disse o Dr. Black.
Fonte: http://www.sci-news.com

Uma estrela incomum circundada por prováveis fragmentos de exocometas

Esta ilustração apresenta KIC 8462852 atrás de um cometa despedaçado. Crédito: © NASA/JPL-Caltech

Novas observações feitas da estrela incomum e que a algumas semanas vem sendo notícia, a KIC 8462852, feitas com o Telescópio Espacial Spitzer da NASA sugerem que seu estranho sinal de luz provavelmente é causado por fragmentos de um cometa extrassolar. A KIC 8462852, também conhecida como TYC 3162-665-1, ou 2MASS J20061546+4427248, é uma estrela da sequência principal, localizada na constelação de Cygnus, a cerca de 1480 anos-luz de distância da Terra. O Telescópio Espacial Kepler da NASA tem monitorado a estrela por alguns anos, observando incidentes incomuns em 2011 e 2013, quando a luz da estrela diminuiu de uma maneira nunca antes observada. A estrela apresentou quedas no brilho de cerca de 22%. Seu brilho também mudou irregularmente, algumas vezes por dias, e até mesmo meses.

Alguma coisa passou na frente da KIC 8462852 e bloqueou sua luz, mas o que?

Foi uma Esfera de Dyson, construída por uma civilização alienígena avançada para coletar energia da estrela? Foi uma colisão ocorrida no cinturão de asteroide da KIC 8462852? Foi uma nuvem empoeirada de rochas e detritos? Foi um impacto gigante que destruiu um exoplaneta próximo da estrela? Ou foi uma família de exocmetas que se colapsou ao passar perto da estrela?

Em Setembro de 2015, a Dra. Tabetha Boyajian da Universidade de Yale e seus co-autores sugeriram que uma família de cometas seria a explicação mais provável. Um novo estudo usando os dados do Telescópio Espacial Spitzer da NASA focou no mistério da KIC 8462852, descobrindo mais evidências para o cenário envolvendo exocometas. O cenário no qual a diminuição no brilho da luz da KIC 8462852 foi causado pela destruição de uma família de cometas permanece sendo a melhor explicação”, disse o Dr. Massimo Marengo, da Universidade do Estado de Iowa, líder do estudo, que foi publicado na edição de 19 de Novembro de 2015 do Astrophysical Journal Letters.

O Dr. Marengo, e seus colegas, o Dr. Alan Hulsebus do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics e a Dra. Sarah Willis do MIT Lincoln Laboratory, estudaram a estrela com os dados infravermelhos do Spitzer da NASA. Os astrônomos observaram dois comprimentos de onda diferentes do infravermelho: um mais curto foi consistente com uma estrela típica e um mais longo mostrou algumas emissões de infravermelho, mas não o suficiente para alcançar o limite de detecção.
Eles concluíram que não existe excesso de emissões de infravermelho e assim, não existe um sinal de uma colisão no cinturão de asteroide da estrela, não existe um impacto gigante ou um exoplaneta, ou uma nuvem empoeirada de detritos e rochas.

“Assim, a destruição de uma família de cometas perto da estrela é a explicação mais provável, para o misterioso apagamento da estrela”, disse o Dr. Marengo. Os fragmentos do cometa viajam rapidamente numa órbita bem inclinada e elíptica que poderia criar uma grande nuvem de detritos que poderia apagar o brilho da estrela. Quando a nuvem passasse, o brilho da estrela voltaria ao normal e não deixaria traços de excesso na luz infravermelha. De acordo com a equipe, mais observações são necessárias para ajudar a entender definitivamente o que acontece com a KIC 8462852.
Fonte: http://www.sci-news.com

Novo tipo de energia pode escapar de buraco negro

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Esta ilustração mostra um buraco negro devorando uma estrela. Um buraco negro devora tudo em sua atração gravitacional. O físico Stephen Hawking, porém, propôs que alguma energia pode escapar. Novos dados sugerem como isso poderia ocorrer.

Cientistas têm observado que a luz não pode escapar da atração de um buraco negro. Porém, algo pode. Isso seria um tipo de energia chamada de radiação Hawking. Até o momento, ninguém jamais testemunhou a radiação Hawking. Mas um cientista diz que tem evidências que levam a isso: energia escapando de um tipo experimental de buraco negro em laboratório. Se outros cientistas conseguirem repetir suas descobertas, eles também teriam evidências de que a radiação Hawking realmente existe.Daniele Faccio chama a nova experiência de “um trabalho inovador, incrível.” O físico da Heriot-Watt University, em Edimburgo, na Escócia, não participou da pesquisa. Ele diz que o novo trabalho, “demonstra algo que todo mundo achava que era impossível.

”O buraco negro é um lugar no espaço onde uma grande quantidade de massa é embalado em um pequeno volume. Um buraco negro supermassivo tem uma tão intensa gravidade (devido à sua grande massa) que a sua força atrativa poderia desempenhar um grande papel na realização de uma galáxia inteira. Os cientistas costumavam acreditar que nada – nem mesmo a luz – poderia escapar de um buraco negro. Mas na década de 1970, o físico Stephen Hawking, da Universidade de Cambridge, na Inglaterra, introduziu uma nova ideia. Ele sugeriu que algumas partículas podem, de fato, escapar. Sua ideia veio do mundo da física quântica. Suas regras governam o movimento e comportamento das partículas que são menores do que os átomos.

De acordo com físicos quânticos, os pares de partícula estão sempre surgindo. Mas uma vez que elas colidem, desaparecem novamente.O que aconteceria se essas partículas se fossem formadas na borda de um buraco negro e apenas um fosse atraído? Perguntou-se Hawking. Uma outra partícula poderá escapar, concluiu. E o que seria parecido com essa partícula estava vindo do buraco negro. Ao longo do tempo, com partículas sobreviventes suficientes – eventualmente chamadas radiação Hawking – poderiam fazer todo um buraco negro evaporar.Durante décadas, os cientistas têm procurado a radiação Hawking, obtendo provas experimentais, no entanto, tem sido algo complicado para eles. Afinal, ele só iria aparecer em buracos negros, e os físicos não têm acesso a eles. (O mais próximo está à milhares de anos-luz de distância.) A radiação Hawking também seria tão fraca que até mesmo os telescópios não poderiam pegá-la.

Buraco negro analógico

Jeff Steinhauer é um físico da Technion-Israel Institute of Technology, em Haifa. Para sua nova experiência, Steinhauer não construiu um buraco negro real. Em vez disso, ele construiu um analógico, um dispositivo que imita algumas propriedades do real buraco negro. Em vez de luz e matéria, seu buraco negro foi construído para aprisionar som.Muito semelhante a luz, o som se propaga como uma onda. Para entender como o buraco negro de Steinhauer funciona, imagine um jato voando mais rápido do que a velocidade do som. Agora imagine que o jato faz um barulho. Apesar do piloto bater na janela do cockpit. Devido ao jato estar voando tão rápido, as ondas de som daquela batida não conseguem sair adiante do jato.

Todas ficam para trás.– O experimento de Steinhauer criou uma situação bastante similar. Ele acelerou um fluxo de átomos ultrafrios em velocidades super rápidas. O ponto onde os átomos estavam se movendo era mais rápido do que o som que se tornou em uma espécie de ponto negativo. Isso o tornaria similar ao horizonte de eventos de um buraco negro. Ponto em que não há luz e nem matéria que poderão escapar. Qualquer onda de som criada atrás do horizonte de eventos do laboratório deve ser atraída de forma semelhante.No entanto, algumas ondas sonoras escaparam, diz Steinhauer. Ele conclui que esta é uma evidência de radiação Hawking.

Ele descreveu suas descobertas em 12 de Outubro na Nature Physics.O físico William Unruh, da University of British Columbia, em Vancouver, no Canadá, passou décadas estudando sobre buracos negros e radiação Hawking. A nova experiência é “provavelmente o mais próximo que alguém já chegou de encontrar evidências de radiação Hawking”, disse ele à Science News. Ao mesmo tempo, ele diz que as ondas sonoras em fuga podem estar vindo de outro lugar. Então, por enquanto, ele argumenta, que são necessários mais experimentos: “Eu não diria que o caso esteja comprovado.”Um buraco negro sônico é diferente de outro no espaço. Encontrar radiação em um buraco negro analógico construído em laboratório “não prova que pode ocorrer em buracos negros reais”, disse Unruh à Science News. “Porém, aumenta a minha confiança sobre o assunto.”
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