20 de set de 2016

Cinco fatos sobre o Big Bang

O Big Bang é a pedra angular da cosmologia, mas o que exatamente ele significa?

Os Astrônomos Edwin Hubble e Milton Humason no início do século 20 descobriram que as galáxias estão se afastando da Via Láctea. Mais direto ao ponto: Cada galáxia está se afastando de qualquer outra galáxia, em média, o que significa que todo o universo está se expandindo. No passado, então, todo o cosmos deve ter sido muito menor, porém quente e denso. Essa descrição, conhecida como o modelo do Big Bang, foi contra as novas descobertas e teorias concorrentes por cerca de um século. Então, o que é toda essa coisa "Big Bang"?

O Big Bang aconteceu em todos os lugares ao mesmo tempo. 

O universo não tem nenhum centro ou da borda, e cada parte do cosmos está se expandindo. Isso significa que, se correr o relógio para trás, podemos descobrir exatamente quando tudo estava amontoado: 13,8 bilhões de anos atrás. Uma vez que cada lugar que podemos mapear no universo hoje ocupou o mesmo lugar 13,8 bilhões de anos atrás, não podemos dizer que houve um local para o Big Bang: Ele aconteceu em todos os lugares ao mesmo tempo!

O Big Bang não descreve realmente o início de tudo. 

O "Big Bang" em geral refere-se a teoria da expansão cósmica e início do universo quente. No entanto, por vezes, até mesmo os cientistas usam o termo para descrever um momento no tempo, quando tudo foi embalado em um único ponto. O problema é que não temos qualquer observação ou teoria que descreva esse momento, que é adequadamente (se desajeitadamente) chamado "singularidade primordial". 

A singularidade primordial é o ponto de partida para o Universo que observamos, mas pode ter havido algo antes. 

A dificuldade é que a expansão muito quente, rápida e precoce chamada "inflação", que provavelmente aconteceu logo após a singularidade dizimar a maioria, se não todas, as informações sobre qualquer história que precedeu o Big Bang. Os físicos continuaram pensando em novas maneiras de verificar se há sinais de um universo anterior, e embora nós não tenhamos evidências de nenhum deles até o momento, não podemos descartá-los ainda.
 
teoria do Big Bang explica de onde veio todo o hidrogênio e hélio no universo.

Na década de 1940, Ralph Alpher e George Gamow calcularam que o universo primitivo era quente e denso o suficiente para fazer praticamente todo o hélio, lítio e deutério (hidrogênio com um nêutron) presente no cosmos hoje; Estudos posteriores mostraram que o hidrogênio primordial realmente veio do início do Cosmos. Isto é conhecido como "nucleossíntese do Big Bang", e que se destaca como uma das previsões mais bem sucedidas da teoria. Os elementos mais pesados ​​(como oxigênio, ferro e urânio) foram formados em estrelas e explosões de supernovas. 

A melhor evidência para o Big Bang é na forma de microondas. Logo no início, todo o Universo era denso o suficiente para ser completamente opaco. Mas em um momento cerca de 380.000 anos após o Big Bang, a expansão espalhou a matéria suficientemente para fazer com que o universo ficasse transparente. 

A luz emitida a partir dessa transição, conhecida como radiação cósmica de fundo (CMB), ainda existe. Ela foi observada pela primeira vez em 1960 por Arno Penzias e Robert Wilson. Essa descoberta consolidou a teoria do Big Bang como a melhor descrição do universo; desde então, observatórios, tais como o WMAP e Planck usaram a CMB para nos dizer muito sobre a estrutura total, o teor do cosmos.

Uma das primeiras pessoas a pensar cientificamente sobre a origem do universo era um padre católico. 

Além de sua formação religiosa e de trabalho, Georges Lemaître foi um físico que estudou a teoria da relatividade geral e trabalhou em alguns dos primeiros estudos do cosmos nos anos 1920 e 30. Suas metáforas preferida para a origem do universo era o "ovo cósmico" e o "átomo primordial", mas elas nunca pegaram, o que é muito ruim, porque...

Parece que ninguém gosta o nome de "Big Bang". 

Até os anos 1960, a ideia de um universo com um começo foi controversa entre os físicos. O nome "Big Bang" foi na verdade inventado pelo astrônomo Fred Hoyle, que foi o principal proponente de uma teoria alternativa, onde universo continua para sempre sem um começo. Sua abreviação para a teoria pegou, e até hoje todos usam esse cunho, "Big Bang", para se referir à teoria.

O Big Bang é a pedra angular da cosmologia, mas isso não é toda a história. Os cientistas ainda tentam refinar a teoria do universo, motivados pela nossa observação de todo o material estranho lá fora. A matéria escura (que detém as galáxias juntas) e a energia escura (que faz com que a expansão do universo acelere) são os maiores mistérios que não são descritos pela teoria do Big Bang por si só. 

A nossa visão do Universo, como o próprio cosmos, continua a evoluir à medida que descobrimos mais e mais coisas novas. Mas em vez de desvanecer, o Big Bang continua sendo a nossa melhor explicação do por que as coisas são do jeito que são - o fogo no início do universo.
FONTE: MISTERIOS DO UNIVERSO



Está pronto o projeto do novo LHC

Sem todas as respostas que esperavam, os físicos apostam em um novo aumento de energia para desvendar os muitos mistérios que envolvem a matéria - a matéria escura, por exemplo. [Imagem: Daniel Dominguez/Maximilien Brice]

LHC de Alta Luminosidade
Está pronto o projeto para a próxima grande atualização do Grande Colisor de Hádrons, ou LHC (Large Hadron Collider). Com o upgrade, o maior laboratório científico do planeta se tornará essencialmente uma nova máquina, o que justifica até um novo nome: HiLumi LHC, ou LHC de Alta Luminosidade. A luminosidade - ou luminosidade integrada, para ser mais preciso - é uma indicação do número de colisões de partículas, normalmente prótons, produzidas em um determinado período de tempo. No LHC de Alta Luminosidade, o número de partículas no interior de cada feixe irá dobrar. O objetivo é estudar os fenômenos no cerne da estrutura da matéria em maiores detalhes, eventualmente permitindo que a física saia da encruzilhada do Modelo Padrão, a explicação científica básica sobre a matéria. "Nós sabemos que o Modelo Padrão da física de partículas, com todos os seus méritos, é muito incompleto," justificou Lucio Rossi, do CERN (Organização Europeia para a Pesquisa Nuclear) que coordena o LHC e está dirigindo o processo de construção do LHC HiLumi.

Aumento de colisões
Além de dobrar o número de partículas em cada "disparo", os feixes de partículas também serão mais concentrados com a ajuda de novos ímãs supercondutores, aumentando a chance de colisões. Estes magnetos serão feitos de uma liga de nióbio e estanho (Nb3Sn), um material supercondutor que nunca foi utilizado em um acelerador até agora, mas que promete uma eficiência maior. Além disso, cavidades eletromagnéticas conhecidas como "cavidades-caranguejo" serão construídas para inclinar os feixes para que eles colidam de frente, sem o pequeno ângulo existente no LHC atual. Esta correção de curso vai melhorar ainda mais as possibilidades de que as partículas dos dois feixes que circulam em sentidos opostos colidam umas com as outras.

Os colimadores também serão otimizados. Estes componentes são basicamente os freios do LHC: eles protegem o dispositivo do seu próprio feixe, mantendo-o contido. Com as atualizações propostas, esses freios ficarão melhores, diminuindo o desgaste nos equipamentos e a perda de energia. Outro avanço está relacionado com a transmissão de energia. Na configuração de alta luminosidade, os conversores ficarão localizados a uma distância de 100 metros do anel. Linhas de transmissão supercondutoras inovadoras estão sendo desenvolvidas para transportar correntes ainda maiores para os ímãs sem perdas ao longo do caminho.
O anel completo do LHC, medindo 27 km, exigirá a construção de pelo menos 150 tipos diferentes de ímãs supercondutores. [Imagem: F.Savary/CERN]

LHC HiLumi
A expectativa dos físicos é que a atualização do LHC aumente o potencial de descobertas em 30%, contou Rossi. De acordo com ele, com o término da fase de concepção e projeto, começa já a fabricação de protótipos para os novos componentes - na verdade esse esforço já começou, já que muitos desses equipamentos nunca foram usados na prática. As obras de preparação do local para a nova configuração terão início em 2018. Mas não se espera que as claras luzes do LHC HiLumi comecem a brilhar antes de 2026.
FONTE: INOVAÇÃO TECNOLÓGICA

Somos poeira de estrelas

A matéria-prima do ar, das rochas e da vida foi e continua sendo forjada pelas pressões gigantescas que existem no coração das maiores estrelas.
O astrônomo americano Carl Sagan, provavelmente o maior divulgador científico de todos os tempos, costumava dizer que nós – humanos, seres vivos da Terra, o próprio planeta e todo o sistema solar – somos poeira das estrelas. Era o modo lírico dele de explicar nossas origens no Universo. Só surgimos porque outras estrelas morreram há bilhões de anos, espalhando pelo espaço matéria composta de elementos químicos que viriam a nos constituir tempos depois.

Esse, na verdade, é o processo de vida e morte que permeia todo o Cosmo. As primeiras estrelas nasceram por volta de 100 milhões de anos depois do big-bang (que aconteceu há 13,7 bilhões de anos), em condições bastante diferentes das que formam novas estrelas hoje. Foi a morte delas, no entanto, em eventos violentos e espetaculares, que abriu caminho para a formação de sistemas solares como o nosso. Nos primórdios do Universo só havia no espaço os elementos químicos hidrogênio e hélio. Foi o calor gerado pela explosão dessas primeiras estrelas, mais ou menos 1 bilhão de anos depois, que ajudou a produzir e espalhar os elementos necessários à vida: carbono, nitrogênio e oxigênio, além de ferro, fósforo etc.

Até o surgimento da Terra, no entanto, passou-se mais um bom tempo. Essas explosões espetaculares de estrelas são conhecidas como supernovas. Elas ocorrem, por exemplo, quando estrelas enormes, com massa superior a 8 vezes a do nosso Sol, consomem todo o combustível em seu interior e ficam incapazes de se sustentar. Sem o suporte, a matéria de seu exterior acaba despencando em direção ao núcleo, e a estrela sofre um colapso. Isso provoca um aumento de temperatura e pressão e ela explode, lançando estilhaços de carbono, oxigênio etc.

 Nesse momento, o brilho é tão forte que lembra mais o de um cometa – sem cauda, claro. Essas explosões acabam funcionando como os grandes motores das transformações cósmicas. O material jogado no espaço vai formar outras estrelas, outros planetas. Como diria o físico brasileiro Marcelo Gleiser, “do espaço viemos e para o espaço retornaremos”.

A avó da terra
Há uns 5 bilhões de anos, um astro com massa várias vezes a do nosso Sol explodiu. Ele deixou um cadáver imenso de gás e poeira, com cerca de 24 bilhões de quilômetros. Assim nasceu o nosso sistema solar.

Explosão no Universo
Os elementos que formam a Terra vieram do Big Bang, a explosão que deu origem ao Universo, e das estrelas. Depois do Big Bang, uma infinidade de átomos de hélio (He) e hidrogênio (H) ficou boiando no espaço. A gravidade primeiro uniu os átomos, formando as estrelas. Depois, fundiu-os até produzirem novos tipos de átomos. Com o tempo, as estrelas explodiram, lançaram os novos elementos químicos no espaço e viraram outros corpos celestes. A nuvem de átomos ficou solta no espaço até que a gravidade juntou-os novamente. A união dos vários elementos formou o Sistema Solar. A Terra e tudo o que está sobre ela, inclusive você, é resultado da fusão disso tudo.

"A vida é apenas um vislumbre passageiro das maravilhas que existem no Universo."
Carl Sagan
FONTE: SUPER INTERESSANTE

Próxima b: 7 questões sobre o exoplaneta mais próximo de nós

Se o exoplaneta Próxima b é árido como nessa visualização artística, ou verdejante e cheio de vida, é algo que levará tempo para sabermos.[Imagem: ESO/M. Kornmesser]

EXOPLANETA VIZINHO
A descoberta do exoplaneta Próxima b já tem seu lugar nos livros de história. Circundando a estrela mais próxima do nosso Sistema Solar e com potencial para abrigar vida, Próxima b é o exoplaneta mais festejado até agora, e com muita razão. Você provavelmente tem muitas perguntas sobre ele, e aqui nós preparamos algumas respostas, baseadas no que sabemos até agora e no que é mais plausível.

HÁ ALIENÍGENAS EM PRÓXIMA B?
No momento, ninguém sabe dizer. Próxima b é provavelmente semelhante à Terra em alguns aspectos, em massa e temperatura por exemplo, o que aumenta a possibilidade de haver algum tipo de vida lá. Mas ele também é muito diferente em outros aspectos: ao contrário da Terra, ele deve ter uma órbita travada, com um lado sempre voltado para sua estrela e outro onde é sempre noite. Teoricamente a vida até poderia evoluir nessas condições, mas é difícil dizer dado que só conhecemos um exemplo de planeta onde há vida - o nosso - e ele não funciona desse jeito. Mesmo que houvesse apenas micróbios por lá, e não homenzinhos verdes, já seria um achado e tanto.

COMO PODEMOS TER CERTEZA?
A prioridade número um é determinar se Próxima b tem uma atmosfera. Se pudermos capturar sinais de sua atmosfera e estudar sua composição química, isto poderia nos dizer se há algum tipo de vida similar à vida na Terra.  Sinais de oxigênio e metano, que quebram rapidamente, seriam fortes indícios de algo vivo, uma vez que implicaria que a atmosfera possui um abastecimento regular desses gases.  Outros gases, como os clorofluorocarbonetos, poderiam apontar para alienígenas inteligentes que poluíram o planeta deles, como nós, enquanto etano poderia revelar um mundo onde a vida já se extinguiu.

VAI DEMORAR MUITO PARA DECOBRIR?
Infelizmente vai.
A não ser que tenhamos sorte e calhe de Próxima b passar bem na frente da sua estrela quando observado da Terra, não teremos telescópios poderosos o suficiente para ver sua atmosfera pelo menos pelos próximos 10 anos.

ENTÃO POR QUE NÃO VAMOS ATÉ LÁ OLHAR?
Uma missão tripulada a Próxima b é basicamente impossível com a tecnologia atual, e mesmo o envio de uma sonda robótica será um desafio. A estrela Próxima Centauro está a 4,25 anos-luz de distância, ou cerca de 40 trilhões de quilômetros. Isto significa que uma viagem à velocidade da luz, o mais rápido possível e no momento bem além das nossas capacidades, levaria 4,25 anos para chegar lá, e teríamos então que esperar outro tanto para receber as primeiras comunicações. Para se ter uma ideia, a sonda New Horizons levou quase uma década para percorrer 5 bilhões de quilômetros e chegar a Plutão no ano passado - e teve que passar chutada, sem conseguir parar para estudar o planeta anão em detalhes, porque não tinha combustível para isso. Uma missão semelhante a Próxima b levaria milênios.

NÃO PODEMOS CONSTRUIR UMA NAVE MAIS RAPIDA?
Os primeiros esforços já estão em andamento. Um projeto para enviar minúsculas naves espaciais a Alfa Centauro, o mesmo sistema onde Próxima b está, pretende usar lasers para atingir um quinto da velocidade da luz, o que reduziria o tempo de viagem para 20 anos. Já existem algumas naves do tamanho de chips prontas para os primeiros testes, mas poucos apostam que a missão a Alfa Centauro seja viável em menos do que algumas décadas. Isto contando que ela se mostre factível e consiga mesmo sair do chão, o que exigirá vários bilhões de dólares de investimentos.

QUE TAL ENVIAR UMA MENSAGEM?
Isto podemos fazer. Astrônomos já usaram radiotelescópios gigantes para enviar mensagens para outros sistemas estelares, embora alguns argumentem que deveríamos ficar em silêncio para evitar atrair a atenção de ETs hostis - é o chamado "argumento Klingon". Se decidirmos enviar uma mensagem, ela vai demorar 4,25 anos para chegar a Próxima b, e qualquer resposta levaria o mesmo tempo para viajar de volta, por isso ficaríamos quase uma década na expectativa.

EXISTEM OUTROS PLANETAS COMO PRÓXIMA B?
Definitivamente, sim. O GJ 667Cc, descoberto em 2012, parece ser rochoso e potencialmente habitável, assim como muitos outros planetas. Dados do telescópio espacial Kepler, que descobriu milhares de exoplanetas, sugerem que cerca de 40% das estrelas como a nossa ou Próxima Centauro devem hospedar mundos semelhantes, ou seja, poderia haver 40 bilhões de planetas potencialmente habitáveis na Via Láctea - ou algo como 100 bilhões de bilhões no Universo. Mas Próxima b será sempre especial, porque é o mais próximo que pode existir da nossa Terra.
FONTE: INOVAÇÃO TECNOLÓGICA




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