29 de fev de 2016

Especial Matéria Escura: Do que a matéria escura é feita?

Especial Matéria Escura

O telescópio de raios X Chandra detectou uma partícula misteriosa no Aglomerado de Perseu em 2014, que está sendo chamada de bulbulon, que já entrou na fila de candidatos a partícula de matéria escura.[Imagem: NASA]

Átomos de matéria escura
Com a detecção das ondas gravitacionais, e a eventual confirmação da existência dos buracos negros, a atenção se volta agora para um dos dois enormes "vazios escuros" da teoria cosmológica atual: a matéria escura - a outra incógnita é a energia escura, mas ela está envolta em uma escuridão muito maior. Embora quase um século já tenha se passado desde que um astrônomo usou pela primeira vez o termo "matéria escura", na década de 1930, a substância ainda carece de explicações. Os físicos podem medir seus efeitos gravitacionais sobre os movimentos das galáxias e outros corpos celestes, mas o que a constitui permanece um mistério. Como seu efeito conhecido é unicamente gravitacional, o aprimoramento da detecção das ondas gravitacionais poderá ajudar nessa busca. De qualquer forma, ainda que os cientistas não saibam do que a matéria escura é feita, eles estão cheios de ideias.

Os físicos têm sugerido inúmeras possibilidades para os "átomos de matéria escura" ao longo dos anos, cada uma exigindo suas próprias técnicas e instrumentos de detecção. Você não sabe qual experimento no final irá revelá-la. E se você não considerar o experimento certo, então você pode não encontrá-la," diz Neal Weiner, professor de física da Universidade de Nova Iorque, nos EUA. Nesta série de reportagens, baseada em uma compilação feita pela pesquisadora Laura Dattaro, do Fermilab, nos EUA, serão discutidos os principais candidatos a átomos de matéria escura e as possibilidades de detecção de cada um.

WIMPs
O termo WIMP engloba várias partículas hipotéticas de matéria escura, algumas das quais serão apresentadas em nossa série. O termo é uma sigla para Weakly Interacting Massive Particles, partículas maciças fracamente interativas, englobando a ideia de que as partículas de matéria escura não interagem entre si. As WIMPs teriam entre 1 e 1000 vezes a massa de um próton e interagiriam umas com as outras apenas através da força fraca, a força responsável pelo decaimento radioativo. As WIMPs estão em primeiro lugar na lista de apostas dos físicos, mas uma recente onda de dados lançou dúvidas sobre sua existência, incluindo o experimento LUX, o observatório Xenon100 e o detector espacial AMS.

A caçada continua, no espaço e na terra, incluindo otimizações desses experimentos e ainda os enormes detectores do LHC. Mas, para se manterem no topo da lista de preferências, as WIMPs estão ficando sem tempo para se mostrar, à medida que esses mesmos experimentos ampliam as restrições sobre sua massa, força da interação e outras propriedades. Se as WIMPs não aparecerem logo, isto significará um impulso para novas soluções mais criativas e mais audaciosas. Se nós não as virmos, elas irão, pelo menos, acabar fechando o capítulo sobre um paradigma realmente dominante que tem sido o guia no campo por muitos e muitos anos," reconhece a professora Mariangela Lisanti, da Universidade de Princeton.
Fonte: Inovação Tecnológica

É possível construir uma máquina do tempo?

maquina do tempo

Todo mundo já pensou sobre viajar no tempo pelo menos uma vez na vida. Sim, no geral, a maioria dos nossos pensamentos permanece mais no campo da ficção científica do que da realidade, mas a viagem no tempo também pode ser simplesmente matemática. Ela é possível? Sim. Graças a muitas teorias, sabemos que ela é possível, embora existam diversas dificuldades.


Massa, gravidade, espaço… tempo
Nós já sabíamos desde o tempo de Isaac Newton que a massa está indissociavelmente ligada à gravidade. O incidente da maçã fez o físico pensar que a mesma força poderia ser responsável por fazer a lua cair em direção à Terra em sua órbita. Logo, ele mostrou que todos os corpos se atraem devido à gravidade. No início do século 20, Einstein foi mais longe com a sua teoria geral da relatividade e mostrou que a massa e gravidade estão ligadas ao tempo; foi mais um momento de unificação na ciência.

Até ele escrever um artigo sobre isso, ninguém tinha pensado muito sobre a velocidade da luz – era apenas mais uma constante universal que os físicos experimentais tentavam calcular cada vez com maior precisão. Não tínhamos nos dado conta de quão diferentes as ondas de luz eram em relação a ondas de água e som, por exemplo. Einstein, no entanto, nos mostrou que o tempo desacelera para alguém que está se movendo. Sua teoria diz que, se você quiser retardar o tempo – essencialmente, viajar no tempo – você precisa se mover rapidamente.


Que ano é?
Imagine sair em uma missão da Terra no ano de 2000, por exemplo. Você está programado para ficar afastado até 2032, mas estará viajando a 95% da velocidade da luz (cerca de 285.000 km por segundo). A coisa surpreendente é que, em seu retorno, o calendário iria dizer-lhe que é 2010, apesar de ser 2032 na Terra, e você seria 22 anos mais jovem do que qualquer um que deixou para trás. Essa é a dilatação do tempo e ela funciona em velocidades mais lentas, ainda que em um grau muito menos profundo.

Mas há um porém – 285.000 km por segundo é muito, muito rápido. O veículo terrestre mais rápido não pode nem mesmo chegar a um 1 km por segundo, e até a nossa atual melhor nave espacial viaja em lamentáveis 10 km por segundo. Mesmo se pudéssemos alcançar estas velocidades, é questionável se sobreviveríamos ao estresse que tal velocidade causaria em nossos corpos. Assim, a viagem para o futuro é possível, mas muito (MUITO) difícil. E para o passado?


Como construir uma máquina do tempo
Viajar para o passado é um pouco (SÓ UM POUCO) mais fácil. Para isso, você precisa construir uma máquina do tempo, é claro. Como? O Professor Frank Tipler ensina. Ele publicou um artigo sobre isso em 1974. Tal máquina lhe permitiria viajar de volta no tempo. Em primeiro lugar, você precisa de muito dinheiro para comprar um grande cilindro. Grande tipo 100 km de comprimento. O cilindro também precisa ter, pelo menos, a massa do sol, de forma adensada, é claro. Daí você precisa fazê-lo girar cada vez mais rápido até que comece a perturbar o tecido do Ah! Vale um aviso de cuidado: chegar perto de uma estrutura tão densa seria muito perigoso.

 Por exemplo, ela poderia arrastá-lo em direção a ela e te esmagar até que você pudesse passar por debaixo de uma porta. Se você puder contornar esse problema de esmagamento, no entanto, é só chegar perto o suficiente do cilindro rotativo para seguir seu giro e… Pronto! Seu caminho, que normalmente inextricavelmente se move para a frente, vai se deslocar de volta no tempo conforme você segue a rotação da estrutura. Quanto mais você seguir tal rotação, mais para trás no tempo irá. Para voltar ao normal, basta afastar-se do cilindro e ser devolvido para o presente – embora um presente no passado.
Fonte: Phys

Esta estrela gigante é linda. Pena que está condenada

estrela gigante

Eis a 31a WR, uma estrela maciça cercada por uma nuvem em rápida expansão de gás e poeira. Esta linda estrutura celestial surgiu apenas 20.000 anos atrás, e atualmente está crescendo a uma taxa de 220 mil quilômetros por hora. A WR 31a é uma estrela Wolf-Rayet (WR) localizada a cerca de 30.000 anos-luz da Terra. Essas estrelas são particularmente grandes, com massas normalmente atingindo 20 vezes o tamanho do nosso sol. A bolha azul característica em torno do objeto é uma nebulosa Wolf-Rayet composta de poeira, hidrogênio, hélio e outros gases. Esses objetos, que são frequentemente esféricos ou em forma de anel, aparecem quando os ventos estelares rápidos entram em contato com o hidrogênio expelido das estrelas WR.  Estrelas WR duram apenas algumas centenas de milhares anos, uma dolorosamente breve lasca de tempo em termos cosmológicos. Nosso sol, por exemplo, já tem 4,5 bilhões de anos e espera-se que viva outros 5 bilhões. Estrelas WR normalmente perdem cerca de metade da sua massa em menos de 100.000 anos. Eventualmente, esta estrela vai virar uma supernova, expulsando seu material estelar de volta para o cosmos, onde ele vai alimentar a próxima geração de estrelas e planetas.
Fonte: HYPESCIENCE.COM

26 de fev de 2016

Concluído o rastreio ATLASGAL da Via Láctea



Uma nova imagem espetacular da Via Láctea foi divulgada para marcar o término do rastreio ATLASGAL — APEX Telescope Large Area Survey of the Galaxy. O telescópio APEX, instalado no Chile, mapeou pela primeira vez no submilímetro — a região do espectro eletromagnético entre a radiação infravermelha e as ondas de rádio — a área total do plano galático visível a partir do hemisfério sul, com mais detalhes do que obtido em rastreios recentes feitos a partir do espaço. O telescópio pioneiro APEX de 12 metros permite aos astrônomos estudar o Universo frio: gás e poeira com temperaturas de apenas algumas dezenas de graus acima do zero absoluto.

O APEX, o telescópio Atacama Pathfinder EXperiment, situa-se a 5100 metros de altitude no planalto do Chajnantor, na região chilena do Atacama. O rastreio ATLASGAL tirou partido das características únicas neste telescópio para fornecer imagens detalhadas da distribuição de gás denso e frio situado no plano da Via Láctea. As novas imagens incluem a maior parte das regiões de formação estelar existentes na Via Láctea austral. Os novos mapas ATLASGAL cobrem uma área do céu de 140 graus de comprimentos por 3 de largura, quatro vezes maior que os primeiros mapas divulgados deste rastreio. Os novos mapas têm também uma qualidade superior, já que algumas áreas foram novamente observadas para se obter uma qualidade de dados mais uniforme em toda a área mapeada.

O rastreio ATLASGAL é o projeto do APEX com maior sucesso, com cerca de 70 artigos científicos associados já publicados. O seu legado irá expandir-se ainda mais agora que todos os dados foram reduzidos e colocados à disposição de toda a comunidade astronômica. No coração do APEX encontram-se os seus instrumentos muito sensíveis. Um deles, a câmera
LABOCA (LArge BOlometer Camera), foi usado no rastreio ATLASGAL. A LABOCA mede a radiação capturada registrando os minúsculos aumentos de temperatura que esta causa nos seus detectores, podendo assim detectar emissão das faixas escuras de poeira fria que obscurecem a radiação estelar.

Esta nova divulgação dos dados ATLASGAL vem complementar observações obtidas com o satélite
Planck da ESA. A combinação dos dados Planck e APEX permitiu aos astrônomos detectar radiação emitida ao longo de uma maior área do céu e estimar assim a fração de gás denso existente na Galáxia interna. Os dados ATLASGAL foram também utilizados para criar um censo completo de nuvens frias de grande massa, onde novas gerações de estrelas estão se formando.

O ATLASGAL dá importantes pistas sobre onde a próxima geração de estrelas de grande massa e aglomerados se formam. Ao combinar estas observações com os dados Planck, podemos agora obter uma conexão com as estruturas de larga escala de nuvens moleculares gigantes,” diz Timea Csengeri do Instituto Max Planck de Rádio Astronomia (MPIfR), Bonn, Alemanha, que liderou o trabalho de combinação dos dados APEX e Planck.

O telescópio APEX
celebrou recentemente dez anos de pesquisas bem sucedidas do Universo frio. Este telescópio desempenha um papel importante não só como desbravador de terreno mas também como infraestrutura complementar do ALMA, o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, que também se encontra situado no planalto do Chajnantor. O APEX baseia-se numa antena protótipo construída para o projeto ALMA e tem encontrado muitos objetos que o ALMA pode depois estudar com mais detalhe.

Leonardo Testi do ESO, membro da equipe ATLASGAL e Cientista de Projeto europeu do ALMA, conclui: “O ATLASGAL permitiu-nos obter um novo olhar sobre o meio interestelar denso da nossa própria galáxia, a Via Láctea. A divulgação do rastreio completo abre a possibilidade de trabalhar sobre esta incrível base de dados, esperando-se novas descobertas. Muitas equipes de cientistas já estão utilizando os dados ATLASGAL para planejar novas observações com o ALMA.”
Fonte: ESO

Procurando o planeta nove

Esta impressão de artista mostra o distante Planeta Nove. Pensa-se que o planeta seja gasoso, parecido com Úrano e Neptuno. Relâmpagos hipotéticos iluminam o lado noturno. Crédito: Caltech/R. Hurt (IPAC)

Usando observações da sonda Cassini, uma equipe de astrónomos do Observatório de Paris e do Observatório de la Côte d'Azur foi capaz de especificar as posições possíveis de um nono planeta no Sistema Solar. Este trabalho é objeto de uma publicação na revista Astronomy & Astrophysics de dia 22 de fevereiro de 2016. Os objetos da Cintura de Kuiper, corpos pequenos parecidos com Plutão para lá de Neptuno, têm uma distribuição especial que é difícil de explicar por puro acaso. Foi isto que levou Konstantin Batygin e Mike Brown (Caltech, nos EUA) a propor, num artigo publicado no dia 20 de janeiro de 2016 na revista The Astronomical Journal, a existência de um nono planeta com 10 vezes a massa da Terra cujas perturbações sobre os objetos da Cintura de Kuiper levaram à sua atual distribuição.

Por meio de simulações numéricas, determinaram a órbita possível deste planeta. Para ser capaz de reproduzir a distribuição observada dos objetos da Cintura de Kuiper, esta órbita, com um semieixo maior de 700 UA, deve ser muito excêntrica (e=0,6) e inclinada (30º em relação à eclíptica), mas o estudo de Batygin e Brown não propôs restrições sobre a atual posição do planeta. Isto não facilita a tarefa dos observadores que precisam procurar em todas as direções possíveis, em longitude, para tentar descobrir este planeta.

Desde 2003 que A. Fienga (astrónomo do Observatório de la Côte d'Azur), J. Laskar (astrónomo do Observatório de Paris e diretor de investigação do CNRS, Centre national de la recherche scientifique) e a sua equipa estão a desenvolver as efemérides planetárias INPOP, que calculam o movimento dos planetas no Sistema Solar com a maior precisão possível. Em particular, usando dados da sonda Cassini (NASA/ESA/ASI), conhece-se a distância entre a Terra e Saturno com uma incerteza de aproximadamente 100 metros. Os investigadores tiveram a ideia de usar o modelo INPOP para testar a possibilidade de acrescentar um nono planeta ao Sistema Solar, como proposto por Batygin e Brown.

No estudo publicado esta semana, a equipa francesa mostra que, dependendo da posição do planeta a partir do seu periélio, o nono planeta induz perturbações na órbita de Saturno que podem ser detetadas através da análise dos dados de rádio da sonda Cassini, que orbita Saturno desde 2004. Os cientistas foram capazes de calcular o efeito induzido pelo nono planeta e comparar a órbita perturbada com os dados da Cassini. Para ângulos periélicos inferiores a 85º ou superiores a -65º, as perturbações induzidas pelo nono planeta são inconsistentes com as distâncias observadas da Cassini.

O resultado é o mesmo para o sector de -130º a -100º (segunda figura). Este resultado permite excluir metade das direções em longitude, na qual o planeta poderá não ser encontrado (terceira figura). Por outro lado, verifica-se que, para algumas direções, a adição do nono planeta reduz as discrepâncias entre o modelo calculado pelos astrónomos e os dados observados, em comparação com o modelo que não inclui o nono planeta. Isto torna plausível, portanto, a presença do nono planeta para um ângulo periélico entre 108º e 129º, com uma probabilidade máxima para 117º (terceira figura). A existência de um nono planeta só poderá ser confirmada com observações diretas, mas ao restringir as possíveis direções para pesquisa, a equipa francesa faz aqui um contributo importante na sua procura.

Detectando movimento
A órbita sugerida do Planeta Nove coloca-o muito longe do Sol, tão longe que quase não reflete luz suficiente para ser detetado. Por isso, os astrónomos estão a usar truques. Em vez de observarem no visível, estão à procura de outros sinais improváveis que podem ajudar a diminuir a área de pesquisa. Nicolas Cowan da Universidade McGill em Montreal, Canadá, e colegas, calcularam que deverá emitir o seu próprio tipo de sinal detetável - ondas de rádio. O planeta proposto será grande o suficiente para ter retido uma pequena quantidade de calor aquando da sua formação. Usando Úrano e Neptuno como modelos, a equipa calculou que o planeta deverá ter uma temperatura poucas dezenas de graus acima do zero absoluto - o que significa que irradia fracas ondas milimétricas de rádio.

Existem vários telescópios que estudam os céus nestes outros comprimentos de onda, apesar dos astrónomos caçadores de planetas normalmente não os usarem. Ao invés, estes telescópios são usados, por exemplo, para estudar a radiação cósmica de fundo em micro-ondas, o remanescente da primeira luz deixada para trás pelo Big Bang, que está na mesma zona do espectro. Os cosmólogos usam telescópios como o BICEP2 e o Planck para mapear a radiação e aprender mais sobre o Universo. Normalmente não se preocupam com meros planetas. "Os cosmólogos nunca olham para alvos móveis," afirma Cowan. Mas o seu colega cosmólogo Gil Holder, que trabalha num gabinete vizinho, ouviu o mês passado a notícia do Planeta Nove, e perguntou a Cowan se poderia aparecer em telescópios usados para estudar a radiação cósmica de fundo.

"Aparentemente, Neptuno é tão brilhante que é usado como fonte de calibração," comenta Cowan. A observação de um único ponto brilhante nestes comprimentos de onda não é suficiente para detetar um planeta, uma vez que pode ser apenas parte da radiação de fundo. Mas o movimento de um planeta deverá ajudar a destacar-se do fundo. Trabalhando com Nathan Kaib da Universidade de Oklahoma, EUA, a equipa calculou que a velocidade do Planeta Nove através do céu deverá ser diferente das dos milhares de asteroides igualmente brilhantes, tornando-o mais fácil de detetar com apenas alguns meses de observações.

Muitos telescópios usados para estudar a radiação cósmica de fundo em micro-ondas estão situados no polo sul com um campo de visão estreito. Isto é ideal para a cosmologia, mas não tão bom para a caça planetária - podem não estar apontando na direção do Planeta Nove. Os telescópios futuros irão procurar zonas mais amplas do céu, aumentando as hipóteses de avistar o planeta. Mas é possível que as observações atuais "ganhem o jackpot". "É possível que o Planeta Nove já esteja na experiência de alguém," conclui Cowan.
Fonte: Astronomia Online


10 fatos sobre o Planeta Nove, o caçulinha do Sistema Solar


planeta nove

No começo de janeiro de 2016, a notícia da descoberta de um possível novo planeta no sistema solar, o Planeta Nove, deixou a comunidade cientifica em polvorosa. Ainda temos muito a aprender sobre esse novo integrante da nossa família de planetas, mas sabemos que ele é gigante – com massa pelo menos 10 vezes maior que a Terra. Tão grande que seu apelido é “Gorducho” entre os astrônomos que o encontraram. Confira abaixo 10 fatos curiosos sobre o nosso caçula:

10. Ele foi descoberto pelo mesmo cara que rebaixou Plutão
Você pode até não reconhecer o nome Mike Brown de cara, mas com certeza já ouviu falar nele. Em 2005, ele descobriu um objeto espacial chamado Eris, que foi brevemente um candidato à planeta. A descoberta causou uma discussão sobre o que de fato caracteriza um planeta, que resultou no rebaixamento de Plutão da posição de planeta para planeta anão. Ele até escreveu o livro “How I killed Pluto (and why it had it coming)”, ou “Como matei Plutão e porque ele mereceu”, em português. Agora, por ironia do destino, o homem que tirou um planeta do nosso sistema solar acaba de descobrir outro possível substituto.

9. Ele é um gigante de gelo
Ao contrário de Plutão e Eris, o Planeta Nove é provavelmente um planeta completo. Brown afirmou que ele seria “mais planeta que qualquer outra coisa no sistema solar”, já que o que a definição de um planeta é algo que consegue dominar gravitacionalmente seus vizinhos. Plutão deixou de ser planeta porque é dominado pela gravidade de Netuno. Brown e seu colega astrônomo Konstantin Batygin identificaram o novo planeta depois de observar que 13 objetos fora da órbita de Netuno tinham uma movimentação anormal. Isso foi uma forte evidência de que havia um enorme planeta agindo sobre esses objetos. O tamanho do planeta e de sua atmosfera dizem muito sobre a constituição dele. Quanto maior ele é, mais grossa é sua atmosfera. Gigantes de gelo têm atmosferas grossas e com a composição semelhante a dos gigantes gasosos como Júpiter ou Saturno, mas sem ser remotamente tão grande quanto. O Planeta Nove é maior que planetas rochosos como a Terra e Marte, mas muito menor que os gigantes gasosos.

8. Ele está muito, muito distante
Mesmo em níveis espaciais, o Planeta Nove está muito longe do sol. Sua distância é de 90 milhões de quilômetros, 20 vezes a distância entre o sol e Netuno. Só para você ter uma ideia, o a missão não tripulada da NASA, New Horizons, levou nove anos para chegar da Terra até Plutão. Para chegar até o Planeta Nove, levaria mais 54 anos. Isso, claro, tirando vantagem da órbita do planeta, quando ele estiver passando mais próximo da Terra. Se fossemos tentar alcançá-lo quando está mais longe, levaria 350 anos. Claro que essas são ideias que nem sequer aconteceriam, já que o New Horizons não tem combustível suficiente para nenhuma das duas alternativas. Essa distância explica porque ninguém notou o planeta até agora.

7. Ele leva um tempo ridiculamente longo para dar a volta no sol
O tempo exato de sua órbita completa ainda não foi descoberto, mas Brown e Batygin acreditam que seja de no mínimo 10 mil anos. Mas ele pode levar até 20 mil anos, já que tem uma órbita excêntrica.

6. Ele pode ser o “quinto gigante” desaparecido
Em 2011, cientistas começaram a questionar a ausência de um “quinto gigante” no nosso sistema solar, coisa que outros sistemas parecem ter. Uma explicação possível para isso é que o Planeta Nove é esse gigante desaparecido, provavelmente puxado para longe do sol pela enorme força gravitacional de Júpiter quando o sistema solar ainda era jovem.

5. Ele pode ajudar em viagens interestelares
O problema das possíveis viagens no espaço é que tudo é muito longe e além de gastar muito tempo para chegar a algum lugar, o combustível logo acabaria. Pegar uma carona na força da gravidade de corpos celestes, porém, é uma possibilidade. Futuros exploradores espaciais poderiam usar sua enorme força gravitacional para acelerar suas espaçonaves. Esse processo é chamado de gravidade assistida.

4. Teóricos da conspiração acreditam que esse pode ser o fim
Quem curte um apocalipse não perdeu tempo em dizer que esse vai ser o fim do nosso planeta Terra. Quase imediatamente depois do anúncio da descoberta, profetas da internet proclamaram que este é na verdade Nibiru, também conhecido como Planeta X ou planeta da morte. Alguns deles defendem que sua poderosa gravidade poderia provocar tsunamis e terremotos na Terra.

3. Existe uma pequena possibilidade que eles podem estar certos
Algumas das teorias apocalípticas dizem que a gravidade do Planeta Nove pode catapultar asteroides na direção da Terra, resultando em devastação para os seres humanos. Essa hipótese até pode acontecer: os efeitos gravitacionais do Planeta Nove já foram observados, já que ele só foi descoberto por conta de seu poder em outros objetos espaciais. Então é possível que um ou outro desses objetos “pegue uma carona” na força da gravidade do gigante e venha em direção à Terra. Mas isso é pouco provável, pelo menos num futuro próximo.

2. Ele pode nem sequer existir
Até o momento, ele não passa de uma explicação hipotética sobre o comportamento atípico dos objetos que estão além da órbita de Júpiter. Mike Brown diz que é totalmente possível que a aglomeração dos objetos pode ser apenas uma coincidência. O Planeta Nove ainda não foi observado e é possível que ele nem esteja lá.

1. Mas ele provavelmente existe
A probabilidade da uma aglomeração dos objetos espaciais ser apenas uma coincidência é de apenas 0,007%. Até onde sabemos, não há mais nada na região do espaço que justifique essa perturbação da órbita dos objetos da forma que acontece.
Fonte: HYPESCIENCE.COM



Buracos de minhoca poderiam enviar mensagens para o passado ou futuro

Buracos de minhoca futuro

Preparem-se, fãs de “De Volta Para o Futuro”. Como uma forma bizarra de fibra óptica, os longos e finos “buracos de minhoca” podem permitir que você envie mensagens através do tempo usando pulsos de luz. Previstos pela teoria geral da relatividade de Einstein, buracos de minhoca são túneis que ligam dois pontos no espaço-tempo. Se algo pudesse atravessar um, abriria possibilidades intrigantes, tais como a viagem e a comunicação instantânea através do tempo. Mas há um problema: os buracos de minhoca de Einstein são notoriamente instáveis e não ficam abertos tempo suficiente para qualquer coisa para passar. Em 1988, Kip Thorne e seus colegas do Instituto de Tecnologia da Califórnia (EUA) especularam que buracos de minhoca poderiam ser mantidos abertos usando uma forma de energia negativa chamada de “energia Casimir”.

A mecânica quântica nos diz que o vácuo do espaço-tempo está repleto de flutuações quânticas aleatórias, que criam ondas de energia. Agora imagine duas placas metálicas paralelas paradas neste vácuo. Algumas ondas de energia são demasiado grandes para caber entre as placas, de modo que a quantidade de energia entre elas será menor do que em torno delas. Em outras palavras, o espaço-tempo entre as placas tem energia negativa. Tentativas teóricas para usar essas placas para manter buracos de minhoca abertos até agora se mostraram insustentáveis. Recentemente, porém, Lucas Butcher, da Universidade de Cambridge (Inglaterra), pode ter encontrado uma solução. E se o próprio buraco de minhoca pudesse tomar o lugar das placas?”, questiona.

Em outras palavras, sob certas circunstâncias, a forma de tubo do próprio buraco de minhoca poderia gerar a energia Casimir. Seus cálculos mostram que, se a garganta do buraco de minhoca for, em ordens de magnitude, maior do que a largura de sua entrada, de fato, criaria energia Casimir em seu centro. Infelizmente, essa energia não é suficiente para manter o buraco de minhoca estável. Ele vai entrar em colapso”, conta o pesquisador. “Mas a existência de energia negativa permite que o buraco de minhoca entre em colapso muito lentamente”. Além disso, cálculos aproximados mostram que o centro do buraco de minhoca pode permanecer aberto por tempo suficiente para permitir que um pulso de luz passe.

Um buraco de minhoca é um atalho do tempo-espaço, por isso o envio de um pulso de luz através de um poderia permitir a comunicação mais rápida do que a luz. E, como as duas bocas de um buraco podem existir em diferentes pontos no tempo, em teoria, uma mensagem poderia ser enviada através do tempo. Butcher adverte que ainda é necessário muito mais trabalho para confirmar que outras partes do buraco de minhoca, além do centro, permaneceriam abertas tempo suficiente para a luz viajar todo o caminho. Ele também admite que precisa descobrir se um pulso grande o suficiente para transmitir informações significativas poderia passar pela garganta que estaria lentamente em colapso. E, claro, estamos muito longe traduzir as equações teóricas em um objeto físico.
Fonte: HYPESCIENCE.COM
[New Scientist]

Estudo crê que buracos negros jogam matéria nos vazios cósmicos

Imagem gerada pela simulação illustris. Ela mostra a distribuição da matéria escura, com uma largura e uma altura de 350 milhões de anos-luz
Imagem gerada pela simulação illustris. Ela mostra a distribuição da matéria escura, com uma largura e uma altura de 350 milhões de anos-luz

O nosso universo não é feito só de matéria visível (aquela que compõe as galáxias, estrelas, eu e você), mas é na realidade dominado por matéria invisível, como a matéria e a energia escuras. Olhando para a radiação cósmica de micro-ondas, observatórios modernos como o Cosmic Background Explorer (COBE) e o Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) têm gradualmente refinado nossa compreensão da composição do universo. As medições mais recentes sugerem que ele é composto de 4,9% de matéria “normal” (a visível), 26,8% de matéria escura e 68,3% de energia escura.  Agora, um grupo de astrônomos da Áustria, Alemanha e Estados Unidos estão afirmando que os buracos negros podem conter tanto quanto 20% da massa do cosmos e que as galáxias representam apenas 1/500 do volume do universo.

Onde está a massa do universo
Complementando estas missões, observatórios terrestres mapearam as posições de galáxias e, indiretamente, a matéria escura dentro delas, mostrando que ela está localizada em filamentos que compõem a “teia cósmica.  A equipe de pesquisadores, liderada pelo Dr. Markus Haider, do Instituto de Astrofísica de Partículas na Universidade de Innsbruck, na Áustria, decidiu investigar esses filamentos com mais detalhes usando dados do projeto Illustris, uma grande simulação de computador da evolução e da formação de galáxias. O Illustris imita um pedaço do universo em forma de cubo, medindo cerca de 350 milhões de anos-luz de cada lado, e mostra sua evolução desde quando tinha apenas 12 milhões de anos, uma pequena fração da idade atual do universo.

A simulação mostra como a gravidade e o fluxo de matéria mudaram a estrutura do cosmos até os dias atuais, incluindo a matéria normal e escura. Quando os cientistas analisaram os dados, eles descobriram que cerca de 50% da massa total do universo está nos locais onde galáxias residem, comprimida em um volume de 0,2% do universo visível. Mais de 44% dessa massa fica nos filamentos cósmicos envolvendo essas galáxias, e apenas 6% está localizada nos espaços vazios, que constituem 80% do volume do universo.

A matéria desaparecida
Os cientistas também descobriram que uma fração surpreendente da matéria normal – 20% – pode ter sido transportada aos vazios cósmicos pelos buracos negros supermassivos encontrados nos centros das galáxias. Um pouco da matéria que cai em direção aos buracos negros é convertida em energia. Esta energia é liberada ao gás circundante e leva a grandes jatos de matéria que se estendem por centenas de milhares de anos-luz, alcançando muito além da extensão de suas galáxias hospedeiras. Além de preencher os vazios com mais matéria do que se pensava, isso pode ajudar a explicar o problema da “matéria desaparecida” – os astrônomos não veem a quantidade de matéria normal prevista por seus modelos no universo. Esta simulação, uma das mais sofisticadas já executada, sugere que os buracos negros no centro de cada galáxia estão ajudando a enviar a matéria para os lugares mais solitários do universo. O que queremos fazer agora é refinar o nosso modelo e confirmar estes resultados iniciais”, diz o Dr. Haider. No entanto, será difícil observar a matéria nesses vazios, pois é provável que ela seja muito tênue e fria para emitir os raios-X que a tornariam detectável por satélites.
Fonte: HYPESCIENCE.COM
 [Phys]

Buracos negros gémeos do ligo podem ter nascido de uma única estrela

No dia 14 de setembro de 2015, o LIGO detetou ondas gravitacionais da fusão de dois buracos negros, vistos aqui nesta impressão de artista. O Telescópio Espacial Fermi detetou uma explosão de raios-gama 0,4 segundos mais tarde. Uma nova investigação sugere que a explosão ocorreu porque os dois buracos negros foram o resultado de uma única estrela massiva. Crédito: Swinburne Astronomy Productions

No dia 14 de setembro de 2015, o LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory) detetou ondas gravitacionais da fusão de dois buracos negros com 29 e 36 vezes a massa do Sol. Espera-se que tal evento seja escuro, mas o Telescópio Espacial Fermi detetou uma explosão de raios-gama apenas uma fração de segundo depois do sinal do LIGO. Uma nova pesquisa sugere que os dois buracos negros podem ser o resultado de uma única estrela massiva cuja morte gerou a explosão de raios-gama. É o equivalente cósmico de uma mãe grávida de gémeos," afirma o astrofísico Avi Loeb do Centro Harvard-Smithsonian para Astrofísica.

Normalmente, quando uma estrela gigante chega ao fim da vida, o seu núcleo colapsa num único buraco negro. Mas se a estrela girar muito depressa, o seu núcleo pode ser esticado para uma forma parecida com um haltere e fragmentar-se em dois bocados, cada um formando o seu próprio buraco negro. Uma estrela muito massiva, conforme é aqui necessário, forma-se muitas vezes da fusão de duas estrelas mais pequenas. E uma vez que as estrelas teriam que ter um período de translação (uma em torno da outra) cada vez mais pequeno à medida que espiralavam em conjunto, seria de esperar que a estrela resultante girasse também muito rapidamente.

Depois da formação do par de buracos negros, o invólucro exterior da estrela dirigiu-se rapidamente na sua direção. A fim de poder alimentar tanto o evento de onda gravitacional como a explosão de raios-gama, os buracos negros gémeos devem ter nascido muito próximos um do outro, com uma separação inicial na ordem do tamanho da Terra, e fundiram-se em poucos minutos. O buraco negro singular e recém-formado, daí resultante, alimentou-se de seguida da matéria em queda, consumindo o equivalente a uma massa solar cada segundo e sustentando jatos de matéria que foram expelidos para fora e que produziram a explosão.

O Fermi detetou a explosão apenas 0,4 segundos depois do LIGO ter detetado as ondas gravitacionais, e a partir da mesma área geral do céu. No entanto, o satélite europeu de raios-gama INTEGRAL não confirmou o sinal. Mesmo que a deteção do Fermi seja falso alarme, os eventos futuros do LIGO devem ser monitorizados para acompanhar radiação, independentemente se forem originários da fusão de buracos negros," explica Loeb.

Se forem detetadas mais explosões raios-gama a partir de eventos de ondas gravitacionais, estas poderão proporcionar um novo método promissor de medir distâncias cósmicas e a expansão do Universo. Ao avistar o brilho de uma explosão de raios-gama e medir o seu desvio para o vermelho e comparando-o, de seguida, com a medição independente da distância pelo LIGO, os astrónomos podem restringir com precisão os parâmetros cosmológicos. "Os buracos negros astrofísicos são muito mais simples do que outros indicadores de distância, como as supernovas, uma vez que são totalmente definidos apenas pela sua massa e rotação," comenta Loeb.

"Este é um artigo científico com uma agenda, estimular trabalhos vigorosos de acompanhamento, no período crucial após a descoberta inicial do LIGO, onde o desafio é compreender todas as suas implicações. Se a história nos serve de guia, a abordagem múltipla defendida por Loeb, usando tanto ondas gravitacionais como radiação eletromagnética, promete mais uma vez uma visão profunda sobre a natureza física da notável fonte do LIGO," afirma Volker Bromm da Universidade do Texas em Austin, comentando de forma independente.   A pesquisa foi aceite para publicação na revista The Astrophysical Journal Letters e está disponível online.
Fonte: Astronomia Online

23 de fev de 2016

Qual a diferença entre a singularidade do Big Bang e de um buraco negro?

singularidade

O universo é cheio de coincidências – como o tamanho da lua e do sol no céu, mesmo que eles sejam muito diferentes e distantes. Ou a forma da nebulosa Pac Man. Ou a natureza do próprio universo. Por exemplo, vamos considerar os buracos negros, regiões do espaço onde a matéria e energia são esmagadas tão densamente que a velocidade de escape gravitacional excede a velocidade da luz.  Nós não sabemos quão grandes os buracos negros são, mas é possível que eles tenham “engolido” uma região infinitamente densa, o que é conhecido como singularidade. Você já deve ter ouvido essa palavra antes, muito citada quando discutimos a formação do universo. 13,8 bilhões de anos atrás, tudo que existia foi esmagado em uma região de densidade infinita. Numa fracção de segundo, tudo se expandiu e o universo surgiu. Os astrônomos chamam essa região de densidade infinita de singularidade do Big Bang.

Duas singularidades diferentes
Será que a singularidade do Big Bang foi apenas a singularidade de um buraco negro muito grande? Um buraco negro com toda a massa do universo dentro dele? De acordo com o Dr. Paul Matt Sutter, astrofísico da Universidade Estadual de Ohio e do Observatório Astronômico de Trieste, não. “A singularidade é um lugar de densidade infinita, e isso não é realmente uma coisa. Significa apenas que a matemática que estamos usando para descrever as coisas é quebrada, uma vez que temos infinitos em nossas respostas quando tentamos calcular o que está acontecendo. Até onde sabemos, essa deturpação matemática só acontece em dois locais.

Um é no centro de um buraco negro, onde o material é tão comprimido que não podemos seguir a matemática mais, e o outro é no início do universo, quando o universo inteiro está esmagado em um pequeno volume de tão alta densidade que não podemos seguir a matemática mais. Então essa é a única coisa que eles têm em comum – que há uma singularidade, o que significa que não podemos fazer matemática mais”, Sutter explica a Fraser Cain, do Universe Today, conforme relata o site Phys.org. Mas a singularidade dessas duas coisas é diferente. O buraco negro é um ponto no espaço-tempo, um pedaço do universo que está embutido em um universo maior, enquanto que a singularidade do Big Bang é todo o universo.

Por que o início do universo não “caiu” dentro de um buraco negro?
A densidade no início do universo era extremamente elevada. Então por que o universo não se comportou como um buraco negro? Por que, ao invés disso, se expandiu? Comparar o início do universo a um buraco negro é uma coisa difícil. Em ambos os casos, estamos usando a relatividade geral, que governa as leis desses sistemas, para descrevê-los. Mas estamos usando o mesmo conjunto de equações em diferentes cenários, para descrever coisas diferentes. Um buraco negro é uma solução particular de equações da relatividade geral de Einstein, e a solução decorre de fazer a pergunta ‘Se eu pegar um monte de coisas e compactá-las em incrivelmente altas densidades, o que acontece?’. A resposta é que você começa uma singularidade cercada por um horizonte de eventos”, explica Sutter. No início do universo, temos uma solução diferente.

O buraco negro é estático – é fixo, é imutável com o tempo. Isso é uma suposição na matemática. No início do universo, as coisas estão mudando. É um conjunto diferente de questões que estamos tentando responder quando aplicamos a relatividade geral. “Se eu encher todo o universo uniformemente com um monte de coisas, o que todo o universo faz?”. Há apenas duas respostas. Ou as coisas no universo fazem com que o material entre em colapso e se contraia, ou as coisas no universo fazem com que o universo se expanda. E isso depende do que o universo é feito – e ele é feito do tipo de coisa que faz com que se expanda. É esse componente de evolução temporal que é importante, que define a diferença entre o que está acontecendo no início do universo e o que está acontecendo em um buraco negro.

Buracos negros poderiam ter se formado no início do universo?
Com densidades incrivelmente altas, será que um pedaço do universo comprimido não formou um buraco negro? Sutter crê que talvez nos primeiros microssegundos. E por que esse buraco negro não consumiu o resto do universo?  O que separa um buraco negro do resto das coisas é que ele é muito mais denso do que seus arredores. A fim de criar um, é necessário ter um pouco de material extra, como uma nuvem de gás ou uma estrela, com uma densidade pouco maior do que o normal. Em seguida, a gravidade pode trabalhar e começar a puxar mais e mais coisas, até chegar ao colapso gravitacional que leva a um buraco negro. No início do universo, tudo era uniforme. Não havia diferenças de gravidade. A densidade era alta, mas não se sentia qualquer força gravitacional em qualquer lugar porque tudo tinha a mesma densidade. Buracos negros só apareceram no universo muito mais tarde.

O universo está se expandindo, mas pode um dia entrar em colapso?
Vários astrofísicos e cosmólogos se preocupam com um cenário trágico para o fim do universo: o Big Cruch, o oposto do Big Bang. Se isso acontecesse, a expansão vista hoje iria desacelerar, parar e, em seguida, se reverter. No momento, não dá para saber bem o que será do universo. Por enquanto, a energia escura está aqui, e ela faz com que a expansão do universo acelere e não o contrário. Mas também podemos ver a hipótese do colapso com outros olhos. Se tomássemos a massa e energia do universo inteiro e as transformássemos em um buraco negro, isso teria quase a mesma densidade exata que o próprio universo, e um horizonte de eventos maior do que o universo observável. Ou seja, se estivéssemos vivendo dentro de um buraco negro, provavelmente não saberíamos.
Fonte: Hypedcience.com
[Phys]

Estrelas maciças em NGC 6357

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Crédito de imagem e direitos autorais: Gráfico 32 da equipe, processamento - Johannes Schedler

Na enorme lista de coisas bacanas que Agência Espacial Norte-Americana, a Nasa, fez pela humanidade, uma das mais acessíveis é o site Astronomy Picture of the Day. Aqui no HypeScience, nós somos grandes fãs, mas se alguém ainda não conhece o conceito, o portal consiste em postagens diárias de imagens relacionadas a astronomia. Elas podem ser de eventos observados no espaço, da Terra ou mesmo ilustrações de grandes descobertas científicas – como foi o caso das ondas gravitacionais observadas pelo LIGO. No início do mês, a agência divulgou mais uma destas fotografias que deixam todo mundo de queixo caído e morrendo de vontade de estudar astronomia. Registrada pela equipe do projeto espacial Chart32, a imagem mostra estrelas massivas dentro da NGC 6357, um complexo de nebulosa de emissão expansiva a cerca de 6.500 anos-luz de distância, na direção da cauda da constelação de Escorpião.

Na verdade, posicionado perto do centro neste close-up da NGC 6357 está o conjunto de estrelas Pismis 24, que inclui algumas das estrelas mais massivas conhecidas na galáxia, com cerca de 100 vezes a massa do sol. A região central e brilhante da nebulosa também contém pilares de poeira de gás molecular, provavelmente escondendo proto-estrelas maciças dos olhos curiosos de instrumentos ópticos. Formas intrincadas são esculpidas na nebulosa à medida que ventos interestelares e radiação energética de estrelas massivas jovens e recém-formadas limpam o gás e a poeira natais e alimentam o brilho nebular. Deixando a nebulosa com uma aparência ainda mais cavernosa, uma técnica de melhoramento foi incluída nesta imagem de cores compostas em um esquema de paleta do Hubble. Emissões de enxofre, hidrogênio e átomos de oxigênio aparecem em tons vermelho esverdeados e azuis. A visão telescópica se estende por cerca de 50 anos-luz de distância na NGC 6357.
Fonte: Nasa


Existe na Via Láctea algum planeta semelhante à Terra?



Telescopio James Webb
Engenheiro da Ball Aerospace inspeciona os seis espelhos primários do telescópio James Webb, nas dependências do Instituto Marshall, da NASA.

A pergunta é realmente difícil de ser respondida e apesar dos astrônomos já terem descobertos centenas de planetas extrassolares a dúvida principal é se existem outros planetas habitáveis, com atmosfera semelhante à nossa. Para tentar responder a essa e outras perguntas, cientistas das maiores universidades e centros de pesquisa de todo mundo estão de dedos cruzados à espera do lançamento do telescópio espacial James Webb, previsto para ir ao espaço em 2018. Devido ao seu grande espelho e localização privilegiada no espaço, o James Webb Space Telescope, JWST, oferecerá aos astrônomos uma real oportunidade de encontrar as respostas para questões que há séculos desafiam os cientistas.

Atualmente, diversas pesquisas estão sendo desenvolvidas com o objetivo de determinar a habilidade do JWST em determinar a composição da atmosfera de hipotéticos planetas similares à Terra durante um trânsito planetário, quando parte da luz da estrela principal é filtrada ao passar pela atmosfera do planeta.Segundo Wesley Traub, do Laboratório de Propulsão a Jato da Nasa e Lisa Kaltenegger, do Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian, o JTWC poderá detectar certos gases biomarcadores, como ozônio e metano, apenas para planetas similares à Terra não muito distantes.

"Precisaremos ter muita sorte para decifrar a atmosfera dos planetas semelhantes à Terra durante o período de trânsito antes que possamos afirmar que ele é realmente similar à Terra, disse Kaltenegger. "Vamos precisar coletar dados de muitos trânsitos, talvez centenas, mesmo para estrelas tão próximas como 20 anos-luz. Sabemos que é difícil, mas caracterizar a atmosfera de planetas tão longínquos será um desafio bastante estimulante.", completou a pesquisadora.

TRÂNSITO
Durante o trânsito o planeta extrassolar cruza a frente do disco estelar. Enquanto transita, os gases de sua atmosfera absorvem uma minúscula parte da luz da estrela, produzindo assinaturas específicas relacionadas a cada gás componente. Decompondo a luz captada em suas cores primárias, os cientistas podem identificar essas assinaturas. Essa técnica é chamada de espectroscopia e de acordo com os estudos de Kaltenegger e Traub, publicados na última semana pelo "The Astrophysical Journal", essas marcas poderão ser detectadas pelo JWST.
Diagrama esquemático mostra a técnica do trânsito planetário, largamente empregada na descoberta de planetas extrassolares.

A técnica do trânsito é de fato um desafio. Se a Terra fosse do tamanho de uma bola de basquete sua atmosfera seria tão fina como uma folha de papel, tornando o sinal resultante da absorção da luz na atmosfera incrivelmente fraco. Para dificultar ainda mais, o método só funciona quando o planeta passa à frente da estrela, tornando o estudo possível somente durante poucas horas.

ALFA-CENTAURO
Inicialmente, Kaltenegger e Traub consideram apenas a detecção de planetas semelhantes à Terra que orbitem estrelas iguais ao nosso Sol. Para obter um sinal detectável proveniente de um único trânsito, a estrela e seu planeta deverão estar muito próximos da Terra e a única estrela semelhante próxima o suficiente é Alfa Centauro-A. No entanto, nenhum objeto extrassolar do tamanho da Terra foi detectado em sua órbita, mas só recentemente a tecnologia tornou capaz a detecção de objetos desse tamanho.

O estudo também considera os planetas orbitando estrelas anãs vermelhas. Essas estrelas, chamada de Tipo M, são extremamente abundantes na Via láctea, até mais comum que as amarelas do Tipo-G, iguais ao Sol. Elas também são menores e mais frias, o que segundo os pesquisadores pode tornar mais fácil as observações. Um planeta semelhante à Terra que orbitasse uma estrela igual ao Sol produziria um trânsito de dez horas a cada ano. Para acumular 100 horas de observações seriam necessários 10 anos.

No entanto, um objeto similar à Terra orbitando uma anã vermelha de tamanho médio produziria um trânsito de uma hora a cada 10 dias, o que permitiria acumular 100 horas de trânsito em menos de três anos. Além disso, segundo Kaltenegger, as anãs vermelhas próximas oferecem melhores possibilidades de detecção de biomarcadores.

Na melhor das hipóteses, Alfa Centauro-A poderia abrigar um planeta semelhante à Terra que ainda não foi detectado. Assim, os astrônomos precisariam de poucos trânsitos para decifrar a atmosfera do objeto e possivelmente confirmar a existência do primeiro planeta irmão gêmeo da Terra.
Fonte: APOLO11.COM - http://www.apolo11.com/

O gigante adormecido


A aparência plácida da NGC 4889 pode enganar o observador desavisado. Mas a galáxia elíptica, mostrada nessa nova imagem feita pelo Telescópio Espacial Hubble, guarda um segredo obscuro. No seu coração existe um dos buracos negros mais massivos já descobertos. Localizado a cerca de 300 milhões de anos-luz de distância no Aglomerado coma, a gigantesca galáxia elíptica NGC 4889, a maior e mais brilhante galáxia nessa imagem, é o lar de um buraco negro supermassivo quebrador de recordes. Com 21 bilhões de vezes a massa do Sol, esse buraco negro tem um horizonte de eventos – a superfície de onde nem mesmo a luz pode escapar – com um diâmetro de aproximadamente 130 bilhões de quilômetros. Isso é cerca de 15 vezes o diâmetro da órbita de Netuno ao redor do Sol. Por comparação, o buraco negro supermassivo no centro da nossa galáxia, a Via Láctea, acredita-se tenha uma massa de cerca de 4 milhões de vezes a massa do Sol e um horizonte de eventos tem um tamanho equivalente a um quinto da órbita de Mercúrio.

Mas o tempo quando o buraco negro da NGC 4889 engolia as estrelas e devorava poeira é passado. Os astrônomos acreditam que o gigantesco buraco negro parou de se alimentar, e está atualmente descansando. O ambiente dentro da galáxia está agora tão tranquilo que as estrelas estão se formando a partir do gás remanescente e não perturbado ao redor do buraco negro. Quando estava ativo, o buraco negro supermassivo da NGC 4889 foi energizado pelo processo de acreção quente. Quando o material galáctico, como o gás, a poeira e outros detritos, caia vagarosamente em direção ao buraco negro, ele se acumulou e formou o disco de acreção. Orbitando o buraco negro, esse disco em rotação de material foi acelerado pela imensa força gravitacional do buraco negro e foi aquecido a milhões de graus.

Esse material aquecido também expeliu jatos gigantescos e muito energéticos. Durante esse período, os astrônomos teriam classificado a NGC 4889 como um quasar e o disco ao redor do buraco negro supermassivo teria emitido uma energia mil vezes maior do que a energia da Via Láctea. O disco de acreção sustentou o apetite do buraco negro supermassivo até que o suprimento de material galáctico se exaurisse. Agora, descansando, enquanto espera o próximo lanche celeste, o buraco negro supermassivo está dormente.

Contudo, sua existência permite que os astrônomos avancem no conhecimento sobre como e onde os quasares, esses objetos ainda misteriosos e elusivos, se formaram nos primeiros dias de vida do universo. Embora seja impossível observar diretamente um buraco negro, já que a luz não pode escapar da força gravitacional, sua massa pode ser indiretamente determinada. Usando instrumentos no Observatório Keck II e Telescópio Gemini Norte, os astrônomos mediram a velocidade com a qual as estrelas estão se movendo ao redor do centro da NGC 4889. Essas velocidades, que dependem da massa do objeto que elas orbitam, revelaram a imensa massa do buraco negro supermassivo.

Hubble mede diretamente rotação de "SUPER-JÚPITER"

Esta é uma impressão de artista do planeta com quatro vezes a massa de Júpiter que orbita a 8 mil milhões de quilómetros de uma anã castanha (o objeto avermelhado no pano de fundo). O planeta está a apenas 170 anos-luz de distância. O nosso Sol é uma estrela de fundo. Crédito: NASA, ESA e G. Bacon/STScI

Usando o Telescópio Espacial Hubble da NASA, astrónomos mediram a taxa de rotação de um exoplaneta extremo, observando a variação de brilho na sua atmosfera. Esta é a primeira medição da rotação de um exoplaneta massivo usando imagens diretas. O resultado é muito emocionante", afirma Daniel Apai da Universidade do Arizona em Tucson, EUA, líder da investigação do Hubble. "Dá-nos uma técnica única para estudar as atmosferas dos exoplanetas e para medir as taxas de rotação."

O planeta, chamado 2M1207b, tem aproximadamente quatro vezes a massa de Júpiter e é apelidado de "super-Júpiter". É companheiro de uma estrela falhada conhecida como anã castanha, orbitando o objeto a uma distância de 8 mil milhões de quilómetros. Em contraste, Júpiter está a aproximadamente 800 milhões de quilómetros do Sol. A anã castanha tem o nome 2M1207. O sistema está situado a 170 anos-luz da Terra. A estabilidade, alto contraste e alta-resolução das imagens do Hubble permitiram com que os astrónomos medissem com precisão o brilho do planeta à medida que este gira. Os investigadores atribuem a variação de brilho aos complexos padrões de nuvens na atmosfera do planeta.

As novas medições do Hubble não só verificam a presença destas nuvens, como também mostram que as camadas de nuvens são irregulares e incolores. Os astrónomos observaram pela primeira vez este exoplaneta gigante há 10 anos atrás com o Hubble. As observações revelaram que a atmosfera do exoplaneta é quente o suficiente para ter nuvens de "chuva" compostas por silicatos: rocha vaporizada que arrefece para formar partículas minúsculas semelhantes àquelas no fumo dos cigarros. Nas profundezas da atmosfera formam-se gotículas de ferro que caem como chuva, eventualmente evaporando-se à medida que entram nos níveis mais baixos da atmosfera.

"A altitudes mais elevadas, chove vidro, e a altitudes mais baixas, chove ferro," comenta Yifan Zhou da Universidade do Arizona, autor principal do artigo científico. "As temperaturas atmosféricas situam-se entre os 1200 e os 1400 graus Celsius. O super-Júpiter é tão quente que aparece mais brilhante no infravermelho. Os astrónomos usaram o instrumento WFC3 (Wide Field Camera 3) para analisar o planeta no infravermelho e assim explorar as nuvens do objeto e medir a sua velocidade de rotação. O planeta é quente porque tem apenas 10 milhões de anos e ainda está a contrair e a arrefecer. Em comparação, Júpiter tem cerca de 4,5 mil milhões de anos.

No entanto, o planeta não irá manter estas temperaturas escaldantes. Ao longo dos próximos milhares de milhões de anos, o objeto vai arrefecer e desvanecer dramaticamente. À medida que a sua temperatura diminui, o ferro e as nuvens de silicatos também vão formar-se cada vez mais baixo na atmosfera até que, eventualmente, desaparecem de vista. Zhou e a sua equipa também determinaram que o super-Júpiter completa uma rotação aproximadamente a cada 10 horas, girando mais ou menos à mesma taxa que Júpiter.

Este super-Júpiter é apenas cinco a sete vezes menos massivo que a sua anã castanha hospedeira. Por outro lado, o nosso Sol é aproximadamente 1000 vezes mais massivo que Júpiter. "Portanto, este é um bom indício de que o sistema 2M1207 que estudámos formou-se de maneira diferente do nosso próprio Sistema Solar," explicou Zhou. Os planetas que orbitam o nosso Sol formaram-se dentro de um disco circumestelar através de acreção. Mas o super-Júpiter e a sua companheira podem ter-se formado no colapso gravitacional de um par de discos separados.

"O nosso estudo demonstra que o Hubble e o seu sucessor, o Telescópio Espacial James Webb da NASA, será capaz de obter mapas de nuvens dos exoplanetas, com base na luz que recebemos deles," acrescenta Apai. De facto, este super-Júpiter é um alvo ideal para o telescópio Webb, um observatório espacial infravermelho com lançamento previsto para 2018. O Webb vai ajudar os astrónomos a melhor determinar a composição atmosférica do exoplaneta e a derivar mapas detalhados da variação de brilho com a nova técnica demonstrada com as observações do Hubble. Os resultados deste estudo aparecem na edição de 11 de fevereiro da revista The Astrophysical Journal.
Fonte: Astronomia Online


19 de fev de 2016

Brilho do BIG BANG permite descoberta de jato de buraco negro distante

O grande jato em raios-X associado com o quasar B3 0727+409. Crédito: raios-X - NASA/CXC/ISAS/A. Simionescu et al; ótico: DSS


Astrónomos usaram o Observatório de raios-X Chandra da NASA para descobrir um jato de um buraco negro supermassivo muito distante iluminado pela luz mais antiga do Universo. Esta descoberta mostra que os buracos negros com jatos poderosos podem ser mais comuns do que se pensava nos primeiros milhares de milhões de anos após o Big Bang. A luz detetada deste jato foi emitida quando o Universo tinha apenas 2,7 mil milhões de anos, um-quinto da sua idade atual. Nesse ponto, a intensidade da radiação cósmica de fundo em micro-ondas, ou CMB (inglês para "cosmic microwave background radiation"), deixada para trás pelo Big Bang, era muito maior do que é hoje.

O jato, descoberto no sistema conhecido como B3 0727+409, mede pelo menos 300.000 anos-luz. Já foram detetados muitos jatos longos emitidos por buracos negros supermassivos no Universo próximo, mas exatamente como estes jatos emitem raios-X, mantém-se uma questão de debate. Em B3 0727+409, parece que a CMB está a ser impulsionada para comprimentos de onda em raios-X.

"Dado que estamos a ver este jato quando o Universo tinha menos de 3 mil milhões de anos, o jato é cerca de 150 vezes mais brilhante em raios-X do que seria no Universo próximo," afirma Aurora Simionescu do ISAS (Institute of Space and Astronautical Studies) da JAXA, que liderou o estudo. À medida que os eletrões no jato voam a partir do buraco negro até perto da velocidade da luz, movem-se através do mar de radiação da CMB e colidem com fotões em micro-ondas, aumentando a energia dos fotões até à banda dos raios-X para serem detetados pelo Chandra. Isto significa que os eletrões no jato de B3 0727+409 devem manter-se em movimento quase à velocidade da luz durante centenas de milhares de anos-luz.

Os eletrões nos jatos dos buracos negros emitem fortemente em comprimentos de onda do rádio, por isso normalmente estes sistemas são descobertos com observações no rádio. A descoberta do jato em B3 0727+409 é especial, até agora, porque quase nenhum sinal no rádio foi detetado neste objeto, ao mesmo tempo que é facilmente observado na imagem de raios-X. "Nós essencialmente deparámo-nos com este jato impressionante porque estava, por acaso, no campo de visão do Chandra enquanto observávamos outra coisa," explica o coautor Lukasz Stawarz da Universidade Jagiellonski na Polónia.

Até agora, os cientistas identificaram muito poucos jatos distantes o suficiente para que o seu brilho em raios-X seja amplificado pela CMB tão claramente quanto no sistema B3 0727+409. Mas, acrescenta Stawarz, "se os jatos brilhantes em raios-X podem existir com homólogos muito fracos ou não detetados no rádio, isso significa que poderão haver muito mais lá fora, porque não temos andado sistematicamente à procura deles."

"A atividade dos buracos negros supermassivos, incluindo o lançamento de jatos, pode ser diferente no início do Universo do que o que vemos mais tarde," afirma o coautor Teddy Cheung do Laboratório de Pesquisa Naval em Washington DC, EUA. "Ao descobrir e estudar mais destes jatos distantes, podemos começar a entender como as propriedades dos buracos negros supermassivos podem mudar ao longo de milhares de milhões de anos. Os resultados foram publicados na edição de 1 janeiro de 2016 da revista The Astrophysical Journal Letters e estão disponíveis online.    
Fonte: Astronomia Online                 

18 de fev de 2016

A família de Eta Carina

Eta Carina

Eta Carina é o sistema estelar mais massivo da nossa galáxia, pelo menos dentro de um raio de 10 mil anos luz. O sistema se constitui de duas estrelas massivas, uma com 90 vezes a massa do Sol e outra com pelo menos 30 massas solares. As duas estrelas estão nas fases finais de suas vidas e seu comportamento mostra que falta pouco para que elas explodam em um evento muito mais intenso do que uma supernova, ou duas no caso. O sistema de Eta Carina pode ser visto na constelação da Carina, no hemisfério sul. Ela foi classificada como a sétima estrela mais brilhante da constelação, mas entre 1833 e 1845, Eta Carina passou por uma erupção que a tornou a estrela mais brilhante de sua constelação, passando Canopus. Nessa erupção, algo como 30-40 massas solares de gás foram lançados ao espaço e hoje formam uma nebulosa que cerca o sistema e impede que vejamos os detalhes das duas estrelas. Por mais duas vezes Eta Carina sofreu outras erupções, que lançaram mais material ainda. Esse comportamento eruptivo, com essas golfadas de matéria ao espaço parece ser típico das fases finais de vida das estrelas massivas. Pode até ser que uma, ou as duas estrelas do sistema já tenham explodido, mas por causa da distância, apenas daqui a alguns milhares de anos saibamos disso.

O fato que sistemas como esses, com dois mamutes espaciais, são raros no universo. Na nossa galáxia, por exemplo, só temos conhecimento de um caso, dentre 200 bilhões de estrelas. Mas com tanta galáxia conhecida, não seria o caso de haver sistemas parecidos por aí afora?

Seria, mas o problema é a distância. Dentro da Via Láctea, que tem uns 100 mil anos luz de distância “apenas”, conhecemos um caso, mas ninguém tem certeza que seja o único. E o que dizer de outras galáxias que estejam a 100 milhões de anos luz?

Pois é, serviço puxado encontrar mamutes pelo universo, mas uma equipe de astrônomos liderados por Rubab Khan do centro espacial Goddard da NASA parece ter encontrado. E não só um, mas cinco em quatro galáxias diferentes! Para essa tarefa, os pesquisadores usaram dois telescópios espaciais da NASA, o Hubble e o Spitzer, que opera no infravermelho e o truque foi usar a emissão da radiação de poeira, que tem seu máximo no infravermelho. Quando o material expelido pela erupção esfria, ele se aglutina e forma grão de poeira, que quando absorve a luz das estrelas no sistema, esquenta e emite novamente no infravermelho. Com Eta Carina é assim, aliás, em comprimentos de onda do infravermelho, ela é a fonte mais brilhante do céu.

As observações de Khan e seus colaboradores encontraram 5 candidatos com as mesmas características de Eta Carina, tanto no ultravioleta, quanto no infravermelho. Os dados mostravam que havia uma fonte muito intensa de radiação obscurecida por uma massa de gás e poeira correspondente a 10 massas solares, no mínimo. Essa quantidade de matéria deve ter sido a mesma expelida por Eta Carina na sua última erupção. De tão parecidos com Eta Carina, os candidatos são chamados de gêmeas e duas foram encontradas na galáxia de M83 a 15 milhões de anos luz de distância e uma em cada uma das galáxias NGC 6946, M101 e M51, que estão entre 18 e 26 milhões de anos luz.

Além de acabar com o complexo de solidão de Eta Carina, qual a implicação dessa descoberta?

Como Eta Carina é única, pelo menos até agora, como ter certeza que erupções como o que ela enfrentou são mesmo eventos que prenunciam sua explosão? Como propor uma teoria para estrelas parecidas, se apenas um caso é conhecido? Essa descoberta é apenas um começo, os autores querem agora aprofundar as observações para conseguir caracterizar melhor os mamutes gêmeos de Eta Carina. Certamente,
Créditos : Cássio Barbosa - Observatorio
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