30 de mai de 2017

As novas descobertas sobre a estranha força do corpo negro

Novas pesquisas expandiram o que sabemos sobre a descoberta de um estranho fenômeno chamado força do corpo negro. As novas evidências mostram que o efeito da radiação sobre as partículas que cercam objetos maciços pode ser ampliado pelo espaço que se deforma em torno deles. O achado pode afetar nossos modelos sobre a formação de estrelas e planetas, e até mesmo nos ajudar a finalmente detectar uma forma teórica de radiação que permite que os buracos negros se evaporem.

Em 2013, os físicos anunciaram que a radiação emitida por objetos chamados “corpos negros” não só poderia afastar pequenas partículas, mas também puxá-las para mais perto. Além do mais, para objetos suficientemente quentes com apenas uma pequena quantidade de massa, a força de afastamento poderia ser mais forte do que a atração gravitacional.

Um corpo negro é qualquer objeto opaco que absorve a luz visível, mas não a reflete ou transmite. Tecnicamente, os corpos negros descrevem objetos teoricamente perfeitos que não podem refletir qualquer luz. O Vantablack, anunciado como o material mais escuro do mundo, chega bem perto. Corpos negros não são necessariamente pretos. Eles emitem radiação conforme suas partículas se agitam, tornando-os uma maneira útil para descrever as propriedades térmicas de um objeto.
Há quatro anos, uma equipe de pesquisadores austríacos descobriu que a radiação emitida por um corpo negro deveria ter um efeito bastante curioso sobre átomos próximos. Para entender esse efeito, ajuda saber que os átomos podem se mover e mudar de direção quando os fótons que eles absorvem causam uma mudança na sua quantidade de movimento.

Mudando com a luz

Dadas as condições certas, objetos tão grandes quanto uma célula podem ser empurrados por um feixe de luz – um fenômeno comumente usado em uma forma de tecnologia chamada pinça óptica. Os físicos já sabem há aproximadamente um século que a radiação eletromagnética pode mudar as propriedades de átomos próximos com o efeito Stark, que muda as posições de seus elétrons para um estado mais baixo da energia. Isso acontece para torná-los mais propensos a se mover em direção às partes mais brilhantes de um feixe de luz.
Os pesquisadores austríacos juntaram dois mais dois, mostrando como a radiação de calor poderia fazer com que a luz não apenas afastasse as partículas, mas graças ao deslocamento de Stark, elas também poderiam ser puxadas para o objeto.
“A interação entre essas duas forças – uma força de gradiente tipicamente atraente versus a pressão de radiação repulsiva – é rotineiramente considerada em laboratórios de óptica quântica, mas foi ignorado que isso também aparece com fontes de luz térmica”, explica o pesquisador Matthias Sonnleitner, da Universidade de Innsbruck.
Embora a força seja incrivelmente fraca, eles também mostraram que o poder de atração da radiação poderia ser maior do que a pequena quantidade de gravidade produzida por minúsculos objetos quentes, tendo implicações para partículas menores do que um grão de pó.

Formando planetas e estrelas

“Esses grãos de tamanho sub-micro desempenham um papel importante na formação de planetas e estrelas ou na astro-química”, diz Sonnleitner. “Aparentemente, há algumas perguntas abertas sobre como eles interagem com o gás hidrogênio circundante ou uns com os outros. Agora estamos explorando como essa força atrativa adicional afeta a dinâmica dos átomos e da poeira”.
Agora, outra equipe de físicos assumiu onde Sonnleitner e seus colegas pararam, explorando o efeito da forma do corpo negro e seu efeito sobre a curvatura do espaço-tempo circundante sobre esta atração e repulsão óptica.
Em particular, eles calcularam a deformação do espaço – ou topologia – ao redor de um corpo negro esférico e um cilíndrico e mediram como as diferenças poderiam afetar as forças de radiação do corpo negro. Eles descobriram que a curvatura do corpo negro esférico e a topologia do espaço ao seu redor tinha um efeito amplificador sobre a força atrativa devido ao efeito da gravidade e ao ângulo em que a radiação atingia as partículas.
Este não era o caso com o cilindro, com a sua superfície plana e espaço circundante, onde o efeito do corpo negro não foi ampliado.  Embora o efeito não seja detectável em laboratório, ou mesmo em objetos do tamanho de nosso Sol, para objetos de corpo negro massivos como estrelas de nêutrons ou formas mais exóticas de flexão do espaço, esse efeito poderia fazer uma diferença significativa.
“Acreditamos que a intensificação da força do corpo negro devido às fontes ultradensas pode influenciar de forma detectável os fenômenos associados a eles, como a emissão de partículas muito energéticas e a formação de discos de acreção (estrutura formada por materiais difusos) em torno dos buracos negros”, afirma o pesquisador Célio Muniz, da Universidade Estadual do Ceará.
A equipe também aplicou as descobertas anteriores sobre a força do corpo negro a um conceito chamado de monopolo global – um ponto teórico semelhante a uma carga elétrica, que afeta a forma do espaço circundante sem gravidade – assim como outra deformação teórica do espaço chamada corda cósmica .
“Este trabalho coloca a força do corpo negro descoberta em 2013 num contexto mais amplo, que envolve fontes gravitacionais fortes e objetos exóticos como cordas cósmicas, bem como os mais prosaicos encontrados na matéria condensada”, explica Muniz. 
Fonte: HypeScience.com

Sinestia: Descoberto um novo tipo de corpo celeste

A estrutura da sinestia, em comparação com a estrutura de um planeta e de um planeta com um disco - todos com a mesma massa. [Imagem: Simon Lock/Sarah Stewart]
Sinestia
Astrônomos afirmam que pode existir na natureza um novo tipo de objeto planetário, até agora não conhecido pela ciência - um objeto que pode finalmente explicar a formação da Lua. O corpo celeste, batizado de "sinestia", consiste em um enorme redemoinho de matéria, em forma de anel, onde giram rochas quentes e vaporizadas. Ele seria formado conforme dois objetos de tamanho planetário se chocam um com o outro, sendo diferente dos discos protoplanetários conhecidos até agora. E, em algum momento no início de sua história, a Terra foi provavelmente uma sinestia, afirmam Simon Lock (Universidade de Harvard) e Sarah Stewart (Universidade da Califórnia em Davis).
Momento angular planetário
As teorias aceitas hoje sobre a formação dos planetas sustentam que planetas rochosos como a Terra, Marte e Vênus se formaram na infância do Sistema Solar conforme pequenos objetos se chocavam uns com os outros e, de alguma forma, se aglomeravam no choque, em vez de se desintegrarem. Para isso, essas colisões devem ter sido tão violentas que os corpos resultantes se derretiam e até se vaporizavam parcialmente, eventualmente esfriando e se solidificando nos planetas quase esféricos que conhecemos hoje.
Lock e Stewart estavam querendo detalhar mais esse processo e se concentraram em colisões entre objetos que giram, o que é normalmente o caso na natureza. Um objeto rotativo tem momento angular, que deve ser conservado em uma colisão. Pense em uma patinadora girando no gelo: se ela estende os braços, ela diminui sua velocidade de giro. Para girar mais rápido, ela mantém seus braços juntos ao corpo, mas seu momento angular permanece constante.
Agora, considere duas patinadoras girando no gelo: se elas se agarram uma na outra, o momento angular de ambas se soma, de forma que o momento angular total permanece o mesmo.
Nasce uma sinestia
Lock e Stewart modelaram o que acontece quando as "patinadoras" são protoplanetas ou planetas rochosos do tamanho da Terra colidindo com outros grandes objetos com alta energia e grande momento angular.
O que eles descobriram é que o choque pode originar uma estrutura completamente nova, uma sinestia - o nome eles criaram a partir do prefixo grego syn, que significa junção ou reunião, e Héstia, a deusa grega da arquitetura. As simulações mostram que uma sinestia tem o formato de um glóbulo vermelho - um anel grosso, ou toroide, com o centro preenchido com uma nuvem de rocha vaporizada.
A chave para a formação de uma sinestia é que parte do material estilhaçado pelo choque entre em órbita. Em uma esfera sólida, cada ponto, do núcleo até a superfície, está girando na mesma velocidade. Mas em um impacto gigante, o material do planeta pode se tornar fundido ou gasoso, expandindo-se em volume. Se ele ficar grande o suficiente e estiver girando rápido o suficiente, partes do objeto superam a velocidade necessária para manter um satélite em órbita, e é nesse caso que ele forma uma enorme sinestia em forma de toroide.
Teorias anteriores já haviam sugerido que impactos desse tipo podem fazer com que planetas formem um disco de material sólido ou derretido ao seu redor. Mas, para a mesma massa de planeta, uma sinestia seria muito maior do que um planeta sólido com um disco.
hipótese sobre a formação da Lua tem sido alvo de seguidos questionamentos: a sinestia pode ajudar a resolver alguns dos problemas. [Imagem: Gemini Observatory/AURA/Lynette Cook/]
Formação da Lua
A sinestia pode oferecer novas maneiras de pensar sobre a formação lunar. A Lua é notavelmente parecida com a Terra em termos de composição, e a maioria das teorias atuais sobre como a Lua se formou envolvem um impacto gigante com um hipotético planeta Teia (ou Theia). O problema é que, para que essa teoria funcione, então Teia deveria ter uma composição virtualmente idêntica à da Terra, já que não existem registros de materiais diferentes. Lock e Stewart afirmam que tudo pode fazer sentido se o choque tiver formado uma sinestia, uma vez que o material teria se fundido, vaporizado e misturado em uma intensidade suficiente para explicar a semelhança entre a composição mineralógica da Lua e da Terra. Pode ser, mas falta agora a prova definitiva: Observar uma sinestia diretamente. A dupla acredita que será possível encontrá-la em outros sistemas planetários, nas proximidades de planetas rochosos.
Fonte: Inovação Tecnológica

ESO assina contratos para o enorme espelho primário do ELT

Foram assinados os contratos para a fabricação do espelho primário de 39 metros do Extremely Large Telescope do ESO (ELT), numa cerimônia realizada hoje na Sede do ESO, perto de Munique, na Alemanha. A companhia alemã SCHOTT fabricará os blocos dos segmentos do espelho e a companhia francesa Safran Reosc irá poli-los, montá-los e testá-los. O contrato para polir os blocos do espelho é o segundo maior contrato assinado para a construção do ELT e o terceiro maior já concedido pelo ESO. O sistema óptico único do Extremely Large Telescope do ESO é constituído por cinco espelhos, cada um correspondente a um significativo feito de engenharia. O espelho primário de 39 metros de diâmetro, que será composto por 798 segmentos hexagonais individuais de 1,4 metros cada um, será de longe o maior já construído para um telescópio óptico. Os segmentos em conjunto coletarão dezenas de milhões de vezes mais luz que o olho humano.
Os contratos para fabricação e polimento dos segmentos do espelho primário do ELT foram hoje assinados pelo Diretor Geral do ESO, Tim de Zeeuw, e por representantes seniores da SCHOTT e da Safran Reosc, uma subsidiária da Safran Electronics & Defense, na presença de pessoal chave do ESO. O primeiro contrato, com a SCHOTT, foi assinado por Christoph Fark, Vice Presidente Executivo de Óptica Avançada, e Thomas Westerhoff, Diretor de Marketing Estratégico de Zerodur®. O segundo contrato, com a Safran Reosc, foi assinado por Philippe Rioufreyt, Diretor Executivo.
Tim de Zeeuw expressou a sua satisfação com o atual progresso do ELT: “Têm sido semanas extraordinárias! Assistimos à moldagem do bloco do espelho secundário do ELT e depois, na sexta-feira passada, tivemos o previlégio de poder contar com a presença da Presidente do Chile, Michelle Bachelet, na cerimônia de colocação da pedra fundamental do ELT. E agora duas companhias europeias líderes mundiais vão começar a fabricar o enorme espelho primário do ELT, talvez o maior desafio de todos.
Os 798 segmentos hexagonais, que em conjunto constituirão o espelho primário do ELT, foram fabricados em Zerodur®, o material cerâmico de baixa expansão da SCHOTT. O ESO já tinha concedido à SCHOTT os contratos para fabricação dos espelhos secundário e terciário do telescópio gigante, e este material está também sendo utilizado para o espelho quaternário deformável do ELT, atualmente em construção.
Assim que a SCHOTT tiver os blocos do espelho prontos, irá passá-los à Safran Reosc, que desenhará as interfaces de montagem, os polirá e integrará nos seus sistemas de suporte, realizando ainda testes ópticos antes da sua entrega. Durante o processo de polimento, cada segmento será polido até que não existam irregularidades na sua superfície maiores que cerca de 10 nanometros — o que corresponde a não terem irregularidades mais altas que uma joaninha, se imaginarmos que cada segmento é do tamanho da França!
Para vencer o desafio de entregar uma quantidade tão elevada de segmentos polidos dentro dos próximos 7 anos, a Safran Reosc irá aumentar a sua produção para conseguir polir um espelho por dia. Para isso, será preparada uma nova instalação na sua fábrica em Poitiers, especializada na produção de equipamento óptico e optrônico (eletro-óptico) de alta tecnologia.
O novo contrato com a Safran Reosc é o segundo maior para a construção do ELT e o terceiro maior já assinado pelo ESO.  A Safran Reosc irá também conceber, polir e testar os espelhos secundário e terciário do ELT e encontra-se atualmente a fabricar as conchas do espelho deformável de 2 mm de espessura, que constituirá o espelho quaternário do ELT. 
Tanto a SCHOTT como a Safran Reosc têm tido um longo e bem sucedido envolvimento com o ESO. Juntos construíram muitos componentes ópticos, incluindo os espelhos primários de 8,2 metros dos quatro Telescópios Principais do Very Large Telescope do ESO. O ELT está atualmente sendo construído no Cerro Armazones, próximo do Observatório do Paranal do ESO, no norte do Chile, prevendo-se a sua primeira luz para 2024.
Fonte: ESO

Descoberta de SUPER-TERRA na zona habitável de estrela fria

Impressão de artista da super-Terra GJ625b e da sua estrela-mãe.Crédito: Gabriel Pérez, SMM (IAC)

Uma equipe internacional liderada por investigadores do IAC (Instituto de Astrofísica das Canárias), usando o método de velocidade radial, descobriu um possível planeta rochoso na orla da zona habitável de uma estrela anã vermelha. Apenas são conhecidas algumas dezenas de planetas desse tipo e a sua deteção foi possível graças ao espectrógrafo HARPS-N acoplado ao TNG (Telescópio Nazionale Galileo) no Observatório Roque de Los Muchachos, em La Palma. 
Há apenas 25 anos atrás, não sabíamos de nenhum planeta para lá do Sistema Solar. Hoje temos uma lista com mais de 3500 exoplanetas confirmados em torno de outras estrelas. Existem várias técnicas de deteção e uma das mais usadas é a técnica de velocidade radial. Esta envolve a medição de mudanças na posição e velocidade de uma estrela quando uma estrela e um planeta em órbita rodam em torno do seu centro de gravidade comum. Dependendo das massas relativas dos dois objetos, a gravidade determinará a magnitude da mudança na velocidade da estrela, que pode ser medida usando o seu espectro observado.
Com este método, um estudo conduzido pelos investigadores Alejandro Suárez Mascareño do IAC-Observatório de Genebra, Jonay González Hernández (IAC) e Rafael Rebolo(IAC) levou à descoberta de um planeta com uma massa entre duas e três vezes a da Terra, planeta este que poderá ser rochoso. Esta é a sexta super-Terra mais próxima do nosso Sistema Solar na zona habitável da sua estrela, uma anã vermelha que está entre as 100 estrelas mais próximas do Sol. Os resultados deste trabalho, que contou também com a participação do INAF (Instituto Nazionale di Astrofísica), do IEEC (Institut d'Estudis Espaciais de Catalunya) e o TNG (Telescopio Nazionale Galileo) foram aceites para publicação na revista Astronomy & Astrophysics.

Este planeta é particularmente interessante devido à sua proximidade. Está a apenas 21 anos-luz de distância, na nossa vizinhança cósmica, e é um dos menos massivos das "super-Terras" conhecidas que, em adição, está situado na zona habitável da estrela GJ625 (Gliese 625), uma anã vermelha. Apesar de serem o tipo mais comum de estrelas no Universo e também hospedarem planetas, só conhecemos apenas algumas centenas de exoplanetas em seu redor. A maioria foi descoberta em órbita de estrelas muito mais distantes, usando o método de trânsito, no qual um planeta provoca um pequeno "eclipse" quando passa em frente da estrela. Em contraste, apenas alguns planetas rochosos foram descobertos em torno de estrelas próximas com a técnica de velocidade radial e muito poucos encontrados nas zonas habitáveis.
Um dos projetos que esta equipa científica está a realizar, a fim de estudar exoplanetas em redor de anãs vermelhas próximas do Sol, é HADES, um programa no qual o espectrógrafo de alta resolução HARPS-N detetou esta super-Terra. Este instrumento, acoplado ao Telescópio Nazional Galileo de 3,6 metros no Observatório Roque de Los Muchachos (Garafía, La Palma), observou a anã vermelha durante três anos e mediu as pequenas variações na sua velocidade radial provocadas pela gravidade do planeta.

Com os 151 espectros que obtiveram, inferiram que o planeta demora cerca de 14 dias a completar uma órbita em torno da sua estrela. "Tendo em conta que GJ625 é uma estrela relativamente fria", explica Alejandro Suárez Mascareño, "o planeta está situado à beira da sua zona habitável, na qual a água líquida pode existir à superfície. Na verdade, dependendo da cobertura de nuvens da atmosfera e da sua rotação, poderá ser potencialmente habitável."
"No futuro," comenta Jonay González Hernández, "serão essenciais novas campanhas de observação fotométrica para tentar detetar o trânsito deste planeta em torno da sua estrela, dada a proximidade ao Sol. É provável que existem outros planetas rochosos em torno de GJ625, mais próximos e mais afastados da estrela, e dentro da zona habitável, que vamos continuar a tentar encontrar."
"A deteção de um trânsito permitir-nos-á determinar o seu raio e a sua densidade, e permitir-nos-á caracterizar a sua atmosfera graças à luz transmitida observada usando espectrógrafos de alta resolução e estabilidade no GTC ou em telescópios de próxima geração no hemisfério norte, como TMT (Thirty Meter Telescope)," conclui Rafael Rebolo.
Fonte: Astronomia OnLine
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