27 de mar de 2017

Como o universo funciona em menos de 10 sentenças

O físico Ben Kilminster trabalha nos experimentos CMS e CDF, no maior acelerador de partículas do mundo, o Grande Colisor de Hádrons, no laboratório da Organização Europeia para a Pesquisa Nuclear. Além de ser um caçador de bóson de Higgs, tendo procurado pela famosa partícula por mais de uma década nos dois experimentos mencionados, Ben é um excelente autor. Abaixo, você confere um de seus melhores textos: “Como o universo funciona – em dez frases” (no original, “How The Universe Works – in Ten Sentences”): 

O universo começou, e quando tinha apenas 10 bilionésimos de um segundo de idade, e era cerca de 100 trilhões de vezes mais quente do que hoje, a força nuclear fraca, que transforma a matéria em outros tipos de matéria, e a força eletromagnética, que atrai objetos carregados, espontaneamente se separaram.

Em algum ponto nestes primeiros momentos, a matéria tornou-se favorecida em relação a antimatéria, e, conforme o universo esfriou, estados de quarks ligados foram criados a partir da força nuclear forte, produzindo prótons que mais tarde atraíram elétrons através da força eletromagnética para produzir hidrogênio. 
Devido a uma grande quantidade de um componente desconhecido da matéria chamado matéria escura, o hidrogênio se acumulou em várias escalas de estrutura, que mais tarde entraram em colapso em aglomerados de galáxias.

Outro componente desconhecido da energia manteve a expansão do universo a velocidades cada vez maiores, resistindo ao impulso gravitacional para colapsar tudo, entretanto, o hidrogênio nas galáxias gravitacionalmente colapsou em estrelas.


As estrelas queimaram por um tempo usando a força nuclear fraca para produzir energia para evitar o seu colapso gravitacional total, mas finalmente ficaram sem hidrogênio, e a pressão extrema do colapso fundiu hidrogênio em elementos pesados ao explodir as estrelas.


As estrelas se uniram novamente com hidrogênio e elementos mais pesados, e começaram a queimar mais uma vez, fornecendo um tremendo calor e gravidade até mesmo centenas de milhões de quilômetros de distância, enquanto parte do material ejetado foi atraído em estruturas estáveis, gravitacionalmente ligadas às estrelas, chamadas de planetas, compostas por metais e outros elementos pesados o suficiente para atrair uma atmosfera e fornecer muitos elementos para estruturas moleculares.

Em planetas suficientemente distantes das estrelas para líquidos não congelarem ou evaporarem em sua superfície, o calor e os elementos começaram reações químicas que produziram moléculas complexas e, conforme as moléculas começaram a interagir, cadeias moleculares mais complexas foram formadas e, eventualmente, estruturas capazes de se replicar foram geradas.


As cadeias de sucesso continuaram a envolver outros materiais para sustentar seu crescimento e a vida nasceu, competindo até que algumas das formas se tornavam dominantes sobre outras, conquistando eficazmente mais das moléculas disponíveis, e, ao longo do tempo, algumas estruturas vivas começaram a trabalhar juntas formando mais estruturas complexas, a fim de comer mais coisas e se reproduzir, usando um plano molecular detalhado de suas propriedades.


Finalmente, as estruturas complexas começaram a fazer perguntas tolas, por exemplo, como o universo funciona em menos de dez sentenças. 
FONTE: Science20


Nibiru, também conhecido como Planeta X, existe?

Era uma vez um planeta esquivo, que por 200 anos pareceu explicar a órbita vacilante de Urano. Havia também a estrela-irmã do sol, que em teoria estava perto do nosso sistema solar e fazia com que asteroides se desviassem em direção à Terra. Há apenas um problema: pesquisadores dizem agora que nem o “Planeta X” (ou “Nibiru”) nem “Nemesis” jamais existiram. Pelo menos “provavelmente” não.

Nibiru jamais existiu

“O sistema solar exterior provavelmente não contém um grande planeta gigante de gás (que seria o ‘Planeta X’) nem uma pequena estrela companheira (‘Nemesis’)”, concluiu o astrônomo Kevin Luhman, da Universidade da Pensilvânia, nos Estados Unidos, que liderou o estudo, usando o telescópio WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer), da NASA. Os resultados foram publicados na edição mais recente da revista especializada “The Astrophysical Journal”.
A maioria das teorias sobre o assunto havia estimado que o Planeta X tivesse até quatro vezes o tamanho de Júpiter, o maior planeta do nosso sistema solar. Os estudos prévios tinham sugerido que o enigmático planeta pudesse ser encontrado a aproximadamente 1,486 bilhões de quilômetros do sol, ou cerca de 10 mil vezes mais distante do que a órbita da Terra. As imagens capturadas pelo telescópio WISE e analisadas pela equipe de Luhman não detectaram qualquer objeto maior do que Júpiter.
O professor de astronomia e astrofísica não descarta a possibilidade de que de fato exista um planeta à espreita em algum lugar no cinturão de asteroides. Afinal, seria difícil encontrar Nibiru se ele estivesse alinhado com uma estrela brilhante que “cega” o telescópio, ou se o planeta na realidade for muito menor do que o imaginado. Porém, depois desta última pesquisa, Luhman afirmou que as chances de se encontrar o planeta procurado são “muito improváveis”. “As chances são de uma em cem, mais ou menos”, quantifica.
Os cientistas estão atrás do Planeta X já há um bom tempo. Eles imaginaram a existência de Nabiru no longínquo ano de 1781, quando Urano foi descoberto. O planeta gigante e gasoso surpreendeu os astrônomos com suas variações orbitais, aparentemente incompatíveis com a lei da gravidade de Newton. Os observadores concluíram que estas irregularidades poderiam ser explicados pela existência de um outro planeta desconhecido que exercesse sua própria força gravitacional sobre Urano, o que explicaria sua órbita vacilante.
As tentativas de encontrar este planeta misterioso levaram à descoberta de Netuno, em 1846. Mas a massa estimada de Netuno não podia explicar os desvios da órbita de Urano. Insatisfeitos, os astrônomos continuaram na busca incessante pelo Planeta X. Falharam novamente. Desta vez, a procura acabou ocasionando a descoberta de Plutão, em 1930. Outra vez, contudo, o planeta anão era muito pequeno para explicar o caminho irregular que Urano descreve em torno do sol.
Finalmente, na década de 1990, o enigma parecia ter chegado ao fim. Pesquisadores, à época, declararam que eles tinham superestimado um pouco a massa de Netuno, o que significava que o planeta poderia, sim, ser a razão para o comportamento orbital de Urano. No entanto, o time que acreditava piamente na existência do Planeta X ainda não estava 
Já a existência de Nemesis, uma estrela parecida com o sol que estaria pairando nas proximidades, foi postulada pela primeira vez na década de 1980. Por estar gradativamente se aproximando cada vez mais do nosso sol, a estrela estaria interferindo na órbita de cometas e asteroides, levando-os a ocasionalmente atingir a Terra. Mais especificamente em 1984, paleontólogos afirmaram que uma estrela escura companheira do sol poderia explicar a ocorrência periódica de extinções em massa em nosso planeta.
Um corpo maciço teoricamente poderia perturbar objetos na Nuvem de Oort (uma nuvem esférica de cometas e asteroides nunca observada que possivelmente se localiza nos limites do sistema solar, a cerca de um ano-luz do sol), arremessando cometas com uma força e velocidades mortais para cá. Os cientistas sugeriram que o astro Nemesis poderia ser uma anã vermelha ou uma anã marrom muito fraca para ser observada.
Acredita-se que estas colisões tenham sido as responsáveis pelas cinco grandes extinções em massa que aconteceram em nosso planeta nos último 540 milhões anos. O episódio deste tipo mais recente culminou na morte dos dinossauros, extintos há 65 milhões de anos. “Ao longo dos anos, houve diferentes evidências que nos deram a pista de que poderia existir algo ali”, explica Luhman. Mas o telescópio WISE não encontrou nada.
A caçada na busca pelo Planeta X e por Nemesis pode não ter trazido resultado nenhum a princípio, mas o estudo descobriu 3.525 estrelas e anãs marrons (corpos celestes de baixa luminosidade que não são capazes de realizar a fusão do hidrogênio em seu núcleo e cuja massa as posiciona entre uma estrela e um grande planeta) em um raio de 500 anos-luz do sol.
“Nós achamos que há ainda mais estrelas para serem encontradas lá fora, com o WISE. Sistemas estelares vizinhos que estavam escondidos simplesmente surgiram nos dados do telescópio”, conta o professor e astrônomo Ned Wright, da Universidade da Califórnia, Estados Unidos, que contribuiu para o estudo. “Nós não conhecemos tão bem o quintal do nosso sol como poderíamos imaginar”, conclui.
FONTE: HYPERSCIENCE.COM

Estrelas nascidas em ventos de buracos negros supermassivos

O VLT do ESO encontra novo tipo de formação estelar

Concepção artística de uma galáxia formando estrelas no interior de poderosos fluxos de matéria que são lançados a partir do buraco negro supermassivo situado no núcleo da galáxia. Com o auxílio do Very Large Telescope do ESO, uma equipe de astrônomos fez as primeiras observações confirmadas de estrelas em formação neste tipo de ambiente extremo. A descoberta tem muitas consequências para a compreensão da evolução e propriedades das galáxias.Crédito:ESO/M. Kornmesser
Com o auxílio do Very Large Telescope do ESO foram descobertas estrelas formando-se nos poderosos fluxos de matéria lançados por buracos negros supermassivos, situados nos núcleos de galáxias. Tratam-se das primeiras observações confirmadas de estrelas em formação neste tipo de ambiente extremo. A descoberta tem muitas consequências para a compreensão da evolução e propriedades das galáxias. Estes resultados foram publicados na revista Nature.
Um grupo de astrônomos europeus liderado pelo Reino Unido utilizou os instrumentos MUSE e X-shooter montados no Very Large Telescope (VLT), no Observatório do Paranal do ESO no Chile, para estudar uma colisão entre duas galáxias, chamadas coletivamente IRAS F23128-5919, situadas a cerca de 600 milhões de anos-luz de distância da Terra. A equipe observou os ventos colossais de matéria — ou fluxos — que têm origem perto do buraco negro supermassivo situado no coração da galáxia do par mais ao sul, e descobriu evidências claras de formação de estrelas ocorrendo nestes fluxos.

Este tipo de fluxos galácticos tem origem na enorme liberação de energia por parte dos centros ativos e turbulentos das galáxias. Os buracos negros supermassivos “escondem-se” no coração da maioria das galáxias e ao “engolirem” matéria aquecem o gás ao seu redor, lançando-o para fora da galáxia hospedeira sob a forma de ventos densos e poderosos.  Os astrônomos já suspeitavam há algum tempo que as condições no interior desse fluxos fossem adequadas para a ocorrência de formação estelar, no entanto ninguém tinha observado ainda o fenômeno acontecendo, já que se trata de uma observação muito difícil,” disse o líder da equipe Roberto Maiolino da Universidade de Cambridge. 
Os nossos resultados são excitantes porque mostram sem ambiguidade que estrelas estão se formando no interior destes fluxosA equipe resolveu estudar as estrelas que se encontram diretamente nos fluxos, assim como o gás ao redor. Os instrumentos espectroscópicos MUSE e X-shooter, ambos líderes mundiais, permitiram à equipe realizar um estudo muito detalhado das propriedades da radiação emitida, de modo a identificar a sua fonte. Sabe-se que a radiação emitida por estrelas jovens faz as nuvens de gás próximas brilharem de um modo particular. 

A extrema sensibilidade do X-shooter permitiu à equipe descartar outras causas possíveis para este brilho, incluindo choques no gás ou núcleos ativos na galáxia. A equipe detectou também, sem sombra de dúvidas e de forma direta, uma população estelar muito jovem nos fluxos. Acredita-se que estas estrelas tenham uma idade inferior a algumas dezenas de milhões de anos, e análises preliminares sugerem que estes objetos são mais quentes e brilhantes do que estrelas que se formam em meios menos extremos tais como os discos galácticos.
Como evidências adicionais, os astrônomos determinaram também o movimento e a velocidade destas estrelas. A radiação emitida pela maioria das estrelas na região indica que estas se deslocam a altas velocidades afastando-se do centro da galáxia — o que faz sentido para objetos "apanhados" numa corrente de material que se desloca a alta velocidade.

A co-autora Helen Russell (Institute of Astronomy, Cambridge, RU), explica: “As estrelas que se formam no vento próximo do centro galáctico podem ser freadas ou até começar a voltar, mas as estrelas que se formam mais longe apresentam menor desaceleração, podendo até deslocar-se para fora da galáxia.”

Esta descoberta nos dá novas informações que ajudarão a compreender vários fenômenos astrofísicos, por exemplo: como que certas galáxias obtêm as suas formas; como que o meio intergaláctico se enriquece de elementos pesados, e qual a origem da inexplicável radiação cósmica de fundo infravermelha.  Maiolino está entusiasmado com o futuro: “Se tivermos de fato formação estelar ocorrendo na maioria dos fluxos galácticos, como algumas teorias prevêem, então poderemos ter um cenário completamente diferente de evolução das galáxias.”
FONTE: ESO
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