14 de dez de 2016

Nova equação pode ser a chave para a Teoria de Tudo

Uma das coisas mais estranhas da física é que existem praticamente duas físicas diferentes: a da relatividade geral, que explica o comportamento da gravidade e corpos gigantescos do universo, como estrelas e planetas; e a mecânica quântica, que explica as menores partículas conhecidas até hoje, como os quarks e o léptons (que formam os prótons, neutrons e elétrons).  Assim como Ruth e Raquel, as duas físicas são irmãs gêmeas, mas não se bicam. Cada uma explica muito bem o campo em que trabalha, mas, quando são combinadas, elas simplesmente não funcionam — acredite, Einsteintentou bastante unificar as diferentes forças do universo, como explicamos neste texto sobre Teoria das Cordas.

Agora, se depender de uma nova equação proposta pelo físico teórico Leonard Susskind, da Universidade Stanford, nos Estados Unidos, as reuniões em família da física serão mais amistosas. Para ele, a ligação entre as duas está nos famosos buracos de minhoca — aquele tipo de atalho que liga dois lugares no espaço-tempo e que Matthew McConaughey usou no filme Interestelar. (No filme, eles explicam o conceito unindo dois pontos ao dobrar uma folha de papel)

Calma, não é preciso fazer cálculos mirabolantes para descobrir o que as letras querem dizer. Na verdade, cada uma delas representa o nome de grande físicos teóricos. O “E” e o “R” se referem justamente a Albert Einstein e a Nathan Rosen, que publicaram um estudo descrevendo os tais buracos de minhoca, em 1935  — por isso, se quiser impressionar, em vez de “buraco de minhoca”, diga “ponte de Einstein-Rosen”, que é o nome técnico do fenômeno. O outro lado da equação não é muito diferente. Com “E” e “R” significando a mesma coisa, sobra o “P”, que se refere ao físico Boris Podolsky, com quem os outros dois cientistas escreveram um outro estudo que descreve o entrelaçamento quântico — não desanime, vamos explicar a seguir.

Em 2013, Susskind e seu colega Juan Maldacena, de Princeton, já haviam sugerido que os dois estudos de Eisntein e Rosen poderiam descrever exatamente a mesma coisa, uma relação que nem Einstein havia considerado. Agora, Susskind retomou a ideia para discutir se as implicações estão corretas.

BURACO DE MINHOCA & ENTRELAÇAMENTO QUÂNTICO
Explicando um pouco melhor cada uma das partes da equação: como já dissemos, os buracos de minhoca são atalhos no espaço e no tempo. Isso quer dizer que, teoricamente, se você cair em um deles, você não só vai surgir em outro lugar do espaço, mas também em um outro tempo (lembra de quando Matthew McConaughey conseguiu retornar ao passado para mandar mensagens para a filha ainda pequena? É tipo isso…).

Já o entrelaçamento quântico descreve como duas partículas diferentes podem interagir de uma forma que dividam a mesma existência, como um irmão gêmeo que pressente o que há de errado com o outro. Ou seja, tudo o que acontece com uma partícula, teoricamente, poderia acontecer também com a outra, mesmo que elas estejam a anos-luz de distância.

No novo estudo, Susskind propõe um cenário hipotético no qual Alice e Bob peguem um punhado de partículas entrelaçadas e viajem para direções opostas do universo (lembre-se, isso é só um exercício mental). Ao chegaram em seus destinos, os dois esmagam suas partículas entrelaçadas com muitíssima força. O resultado, segundo Susskind, seriam dois buracos negros diferentes ligados por um buraco de minhoca gigante. Essa seria a ligação dos dois campos diferentes da física, que poderia servir de base para a Teoria de Tudo com a qual Einstein sempre sonhou.

É muito cedo para saber se isso tudo é verdade. O estudo ainda precisa passar por uma revisão formal, apesar de já estar aberto para quem quiser estudá-lo. Mas, como lembrou Tom Siegfried, na revista ScienceNews, Susskind não foi o único a ter esta ideia. Um time de físicos do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech) sugeriu uma hipótese parecida.  Para mim, parece óbvio que ER = EPR é verdade, isso afetaria as nossas fundações e interpretações da mecânica quântica”, escreveu Susskind. “Mecânica quântica e gravidade podem estar mais entrelaçadas do que nós imaginamos.”
Fonte: GALILEU

Como seria viver em Marte?

A fascinação pelo planeta Marte não vem de ontem. Ela está presente nos filmes de ficção desde o século 19, e teorias conspiratórias ganharam força quando o astrônomo norte-americano, Percival Lowell especulou que os canais vistos no Planeta Vermelho poderiam ser sinais de vida extraterrestre inteligente. Mas será que o sonho de colonização em Marte poderá se tornar realidade? Poderíamos viver em Marte?  Em 1965 a nave Mariner 4 da NASA completou seu primeiro sobrevoo em Marte, e seis anos depois, a sonda Mars 3 foi a primeira a pousar controladamente no Planeta Vermelho. Desde então, tivemos inúmeras missões ao nosso vizinho próximo, e hoje temos rovers que andam pela sua superfície em busca de água e de indícios de vida microbiana, mesmo que seja do passado remoto.  A NASA tem até um projeto para lançar uma missão tripulada à Marte, que deve ocorrer em meados de 2030. Ainda não se sabe qual seria o melhor lugar para pousos tripulados, e para uma possível colônia, mas acredita-se que a melhor ideia seria alguma região do hemisfério norte, segundo Ashwin Vasavada, cientista de projetos da missão MSL (a mesma missão do rover Curiosity).

Assim como a Terra, Marte também passa por estações climáticas por conta de sua inclinação de eixo, mas os efeitos são mais drásticos no hemisfério sul. Por conta de sua órbita alongada, o hemisfério sul do planeta fica mais inclinado com relação ao Sol durante o afélio (máxima distância do Sol), resultando em invernos muito mais frios, e verões muitos mais quentes do que aqueles do hemisfério norte. Portanto, a nossa base marciana deveria ser montada no hemisfério norte, onde experimentaríamos cerca de 7 meses de primavera, 6 meses de verão, pouco mais de 5 meses de outono e apenas cerca de 4 meses de inverno. Um ano em Marte equivale a 1.88 anos da Terra, e um dia marciano dura pouco mais de 24 horas da Terra.

E não se engane com sua aparência desértica, pois a temperatura média em Marte é de -60°C, oscilando de -126°C (no inverno próximo dos polos) a 20°C (no verão próximo do equador). As temperaturas também variam drasticamente em questão de dias ou semanas, o que resulta em fortes tempestades de areia, que apesar de não representar um risco direto para a vida dos astronautas, podem danificar equipamentos e encobrir painéis, segundo Ashwin. A atmosfera marciana também é muito pouco densa, equivalente a apenas 1% da atmosfera da Terra, mas é suficiente para servir de barreira para pequenos fragmentos espaciais, portanto, poderíamos ver alguns meteoros durante a noite.

Mas segundo Ashwin, grandes meteoros do tipo bolas de fogo são extremamente raros por lá. Também não precisaríamos nos preocupar com atividades vulcânicas ou terremotos, porém, o inimigo número um de todo astronauta seria a radiação espacial. “Diferente da Terra, Marte não tem um campo magnético global e uma atmosfera densa para nos proteger da radiação”, comenta Ashwin. E como seria a comunicação com o nosso planeta? Caso acontecesse qualquer imprevisto e você precisasse entrar em contato com a Terra, uma mensagem levaria cerca de 15 minutos para ser entregue, e mais 15 minutos para receber a resposta. Apesar de não parecer tanto tempo, uma chamada de vídeo seria quase impossível.

Com relação ao clima, veríamos pequenas nuvens durante as manhas frias, mas como o ar marciano contém baixos níveis de umidade de calotas polares, não haveria nuvens durante todo o resto do dia, e claro, nenhuma chuva… E com um céu tão limpo, as noites marcianas seriam fantásticas para observar as estrelas. Astrônomos amadores buscariam as luas de Marte Deimos e Phobos, que apesar de serem pequenas comparadas com a nossa Lua, são grandes o suficiente para eclipsar o Sol parcialmente durante o dia.

Os dias marcianos (apesar de não haver nuvens por lá) teriam tons alaranjados por conta de tanta poeira. Veríamos o nascer e o pôr do Sol em Marte com os mesmos tons de cores que vemos aqui na Terra durante dias muito escuros e de forte nebulosidade, com exceção da área ao redor do Sol, que seria azul. E quando você estivesse entediado(a), você provavelmente iria visitar alguns pontos turísticos exuberantes, como o famoso Olympus Mons, ou Monte Olimpo, o maior vulcão do Sistema Solar, com 25 quilômetros de altura. Valles Marineris, por outro lado, é uma região de vales com milhares de quilômetros de extensão.

Também iríamos visitar as antigas sondas, que pararam de funcionar, e as que ainda estão trabalhando. Quem sabe tirar uma selfie com a Curiosity ou com a Opportunity?
As calotas polares também seriam excelentes regiões para se conhecer. Nessas regiões frias poderíamos ter a sorte de experimentar uma nevasca de gelo seco. Mas todo esse passeio turístico levaria um bom tempo, pois a gravidade de Marte é equivalente a 38% da gravidade da Terra, e seria um desafio nos acostumarmos com a relativa facilidade de movimentos por lá, onde qualquer corrida poderia resultar em passos maiores que as pernas, e saltos que alcançariam poucos centímetros aqui na Terra te levariam a metros de altura por lá…

O sol vai destruir a Terra muito antes do que você pensa

Sabe aquele ditado que a única certeza da vida é a morte? Pois bem, o mesmo serve para o nosso planeta. Ele inevitavelmente vai ter um fim, embora não exista nenhuma maneira de saber qual cenário apocalíptico será a causa da destruição da Terra. Mas, mesmo que a gente consiga escapar de asteroides, evitar um apocalipse nuclear ou uma pandemia, chegará um dia em que nosso próprio sol vai acabar conosco.  Este processo não vai ser bonito. E, de acordo com Jillian Scudder, astrofísica da Universidade de Sussex, no Reino Unido, esse dia pode vir mais cedo do que pensávamos.


10% mais brilhante
O sol sobrevive pela queima de átomos de hidrogênio, transformando-os em átomos de hélio em seu núcleo. A estrela queima 600 milhões de toneladas de hidrogênio a cada segundo. Mas, conforme o núcleo do sol torna-se saturado com este hélio, ele encolhe, acelerando as reações de fusão nuclear – o que significa que a estrela cospe mais energia. A cada bilhão de anos que o sol passa queimando hidrogênio, ele fica cerca de 10% mais brilhante.

10% pode não parecer muito, mas essa diferença pode ser catastrófica para o nosso planeta. As previsões para o que exatamente vai acontecer com a Terra ao longo dos próximos bilhões de anos são bastante incertas”, Scudder disse ao portal Business Insider. “Mas a essência geral é que o aumento do calor do sol fará com que mais água evapore da superfície, e fique presa na atmosfera. A água, em seguida, atua como um gás de efeito estufa, retendo mais calor, o que acelera a evaporação”.

Adeus, condições prósperas de vida
A previsão para a morte final do sol é daqui a 8 bilhões de anos. Mas, bem antes disso, sua luz de alta energia vai bombardear nossa atmosfera, dividir as moléculas e permitir que a água escape como hidrogênio e oxigênio, eventualmente nos deixando sem água. Um aumento de 10% no brilho a cada bilhão de anos significa que, daqui a 3,5 bilhões de anos, o sol vai estar quase 40% mais brilhante, o que vai ferver os oceanos da Terra, derreter suas calotas de gelo, e tirar toda a umidade de sua atmosfera. Nosso planeta, uma vez cheio de vida, irá tornar-se insuportavelmente quente, seco e estéril, como Vênus.

O processo continua
Não acaba aí. Um dia, daqui a 4 ou 5 bilhões de anos, o sol vai dar seu último suspiro de hidrogênio, e iniciar a queima de hélio em seu lugar. Quando isso ocorrer, nossa estrela formalmente poderá ser considerada uma gigante vermelha. Conforme o sol perder suas camadas exteriores, sua massa vai diminuir, afrouxando sua influência gravitacional sobre todos os planetas. Então, os mundos orbitando a estrela vão começar a deslocar-se para um pouco mais longe. Em determinado momento, o núcleo do sol, agora uma gigante vermelha em seu auge, vai ficar extremamente quente e denso.

 A sua atmosfera vai esticar a órbita atual de Marte, engolindo Mercúrio e Vênus. Embora a atmosfera do sol chegará até a órbita de Marte, o planeta deve escapar. A Terra, por outro lado, tem duas opções – ou fugir da expansão do sol, ou ser consumida por ela. Mas, mesmo que o nosso planeta consiga sair do alcance da estrela, as temperaturas intensas irão fritá-lo.  Em ambos os casos, o nosso planeta vai estar muito perto da superfície da gigante vermelha, o que não é bom para a vida”, afirma Scudder.

O fim
Depois que o sol esvaziar as suas reservas de combustível, vai tornar-se instável e começar a pulsação. A cada pulso, o sol vai livrar-se de camadas de sua atmosfera exterior até restar somente um núcleo pesado quente, rodeado por uma nebulosa planetária. Neste ponto, a estrela terá se tornado uma anã branca, vai esfriar e desaparecer irremediavelmente da existência, como se nunca tivesse hospedado o planeta mais vivo já descoberto no universo.
Fonte: Universo Inclivel

Estrela moribunda mostra como será o fim do nosso sol

Daqui cinco bilhões de anos, nosso sol vai morrer. Depois de ficar sem hidrogênio para queimar, ele começará a usar elementos mais pesados como combustível em seu núcleo de fusão, inchando e derramando enormes quantidades de material no espaço através de violentos ventos estelares. Durante este tempo, nossa estrela vai ficar cerca de 100 vezes maior do que é agora, tornando-se uma “gigante vermelha”. Esta expansão dramática engolfará Mercúrio e Vênus, os dois planetas mais próximos ao sol.

O que é menos claro é o que acontecerá à Terra – nosso planeta seguirá o caminho de Mercúrio e Vênus ou vai escapar da agonia do sol e continuar a orbitar a pequena estrela anã branca que ele se transformará?  De qualquer forma, não estaremos aqui para saber. Nosso sol será maior e mais brilhante na fase gigante vermelha, de modo que provavelmente destruirá qualquer forma de vida em nosso planeta.

L2 Puppis
Com a ajuda do mais poderoso observatório de rádio do planeta, astrônomos liderados por Leen Decin, da Katholieke Universiteit Leuven, na Bélgica, puderam ter um vislumbre do que vai acontecer com nosso planeta olhando um sistema de estrelas semelhante. L2 Puppis é uma estrela evoluída localizada a mais de 200 anos-luz da Terra. Embora isso pareça muito longe, está dentro do poder de resolução do Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (o telescópio conhecido como ALMA), no Chile.

Através de medições precisas da estrela, os astrônomos deduziram sua massa e idade, percebendo que é (ou foi) uma estrela parecida com o nosso sol que agora tem 10 bilhões de anos. É também um excelente exemplo de uma nebulosa planetária em construção. Como o sol cinco bilhões de anos no futuro, L2 Puppis está explodindo e enviando grandes quantidades de gás ao espaço. Este processo cria uma nuvem incandescente maciça, e esta nebulosa planetária particular assemelha-se a uma bela borboleta cósmica (ilustrada acima pelo Grande Telescópio da ESO, a agência espacial europeia).

O planeta
Cinco bilhões de anos atrás, a estrela era uma “gêmea quase perfeita” de nosso sol, com a mesma massa. Um terço dessa massa foi perdida durante sua evolução. L2 Puppis também parece ter um planeta orbitando-a a cerca de 300 milhões de quilômetros de distância. Embora esta distância seja cerca de duas vezes a da Terra em relação ao sol, proporciona uma visão muito privilegiada do que pode acontecer com nosso planeta em alguns bilhões de anos.

“Cinco bilhões de anos a partir de agora, o sol terá crescido em uma estrela gigante vermelha, mais de cem vezes maior do que seu tamanho atual”, disse Decin. “Também vai experimentar uma perda de massa intensa através de um vento estelar muito forte. O produto final de sua evolução, 7 bilhões de anos a partir de agora, será uma pequena estrela anã branca, do tamanho da Terra, mas muito mais pesada: uma colher de chá desse material pesa cerca de 5 toneladas”.
Embora a Terra possa ou não ser engolida inteira pelo inchaço da nossa estrela, será esterilizada de vida – na superfície assada do planeta pelo menos.
Fonte: HypeScience.com

Primeiro buraco negro é criado na Terra

Um buraco negro eletromagnético, que suga a luz a seu redor, foi criado em laboratório pela primeira vez. A criação, que funciona em freqüências de microondas, pode logo ser utilizado para se agarrar à luz visível, e pode revolucionar o funcionamento da eletricidade solar. A ideia foi proposta no início deste ano em um estudo de Evgenii Narimanov e Alexander Kildishevof, da Universidade Purdue, nos Estados Unidos. A pesquisa realizada pela dupla sugeria que as propriedades de um buraco negro cosmológico poderiam ser recriadas. Agora, os cientistas Tie Jun Cui e Qiang Cheng, da Universidade Southeast, na China, fizeram com que a teoria de Narimanov e Kildishevof se tornasse realidade.

O buraco negro de laboratório construído pelos cientistas chineses é constituído por 60 tiras circulares de um metamaterial que foi anteriormente utilizado em uma tentativa de construir capas de invisibilidade. O dispositivo usa 40 tiras para formar a sua camada exterior e 20 tiras para absorver a luz dentro do aparelho.  Quando a onda eletromagnética incidente atingir o aparelho, ela será presa e guiada para o interior do buraco negro, e absorvida pelo interior do dispositivo”, afirma Cui. “A onda não sairá do buraco negro”, diz o cientista, que afirma que o interior do buraco negro de laboratório deve transformar a luz em calor.

Agora o desafio dos cientistas é fabricar um aparelho que consiga capturar a freqüência das ondas ópticas, que é muito menor que a freqüência da radiação em microondas. Para isso, a estrutura do aparelho terá que ser significativamente menor, mas Cui mostra-se confiante que isso pode ser realizado, e acredita que uma demonstração do buraco negro ótico pode estar disponível já no fim deste ano.  Um aparelho deste tipo poderia ser utilizado para capturar energia solar em locais em que a luz é muito difusa para que espelhos consigam captá-la. O buraco negro óptico agarraria toda a luz e direcionaria-a a seu interior. “Se a invenção funcionar, não seria mais necessário utilizar aqueles espelhos parabólicos enormes para coletar a luz” afirma Narimanov.
Fonte: New Scientist

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