30 de outubro de 2012

30 Mistérios da Astronomia (Parte 1)

Os trinta fenômenos do universo que os especialistas não sabem explicar – ao menos não há um consenso para isso. Essa matéria será publicada em 3 partes começando hoje!
1- Como se originou o Universo?
De um lado está a teoria amplamente aceita do Big Bang, o Big Bang, segundo a qual o universo era originalmente extremamente denso, pequeno, quente, em questão de décimos de segundo, radicalmente expandiu e esfriou, e ainda está se expandindo. Algo como um bolo de passas no forno que cresce separando passas (ou galáxias) um do outro. Mas alguns especialistas propõem um novo modelo segundo o qual a fonte não foi a Bang Big único, mas muitos. Uma cadeia contínua de universos que se seguem e repetem uns aos outros, mas não ser réplicas exatas do acima. Quanto à idade do universo, as observações recentes sugerem que é entre 13,5 e 14 bilhões de anos.

2- Qual é o futuro do universo?
Na nova teoria dos universos que continuam, o universo não vai morrer, mas sim repetir-se. Ou talvez seja um universo frio e escuro, como galáxias e estrelas, que são separados uns dos outros e sua luz e de calor são perdidas na escuridão, sempre em expansão e arrefecimento a um estado de frio absoluto, em que as moléculas não têm energia para fazer o menor movimento? Ou é um universo que, após a expansão, chegar a um ponto onde você começa a entrar em colapso sobre si mesmo e então o problema é o inverso? Ultimamente, existem outras teorias que falam de um Big Rip, em que a taxa de expansão seria tão grande que os grupos de galáxias, estrelas, energia escura e tudo o resto seria uma espécie de tecido que é estendeu a rasgar.

3- Há universos alternativos ou múltiplos?
Uma teoria postula que poderia haver um universo alternativo de matéria escura, mas não conseguimos alcançar. A melhor maneira de imaginar é pensar em uma janela de vidro duplo com uma mosca no meio. A mosca não podem atravessar de um lado para o outro, como não podemos passar de um universo para outro. Estes dois universos seria atraído para o outro pela força da gravidade e, eventualmente, colidem. Fazer isso seria criar um Big Bang. Isto implicaria que as coisas estão acontecendo agora que vai ajudar a criar um outro universo no futuro. Por outro lado, existem várias hipóteses de universos múltiplos em física quântica e cosmologia, em que as constantes físicas e da natureza do universo são diferentes. Por exemplo, o "universo bolha" é uma série infinita de universos abertos com diferentes constantes.

4- Qual é a geometria do universo?
De acordo com Einstein, o universo é um continuum no tempo e no espaço que poderia assumir três formas, dependendo do conteúdo de matéria e energia:
•Esférico (curvatura positiva). Viajar em uma direção e, eventualmente, voltar ao ponto de partida. Sem energia escura, este universo vai parar de se expandir e retrair sobre si mesmo. Com ele, a expansão vai continuar.
•Flat (sem curvatura). O viajante nunca retorna ao seu ponto de partida. Mesmo sem energia escura, o universo continuará expandindo para sempre, embora mais lentamente. Com a energia escura, a expansão vai acelerar ainda mais. De acordo com observações recentes, isto é como o nosso universo.
•Em forma de sela (curvatura negativa). O viajante nunca vai voltar. A expansão só desacelerar, mesmo sem a presença da energia escura.
 
5- O que são os componentes do Universo?
As estrelas, asteróides, planetas, poeira cósmica, neutrinos, hélio, hidrogênio e tudo o que vemos ao nosso redor constituem uma fração do que o universo. Os restantes 95% é ocupado pela matéria estranha escuro e ainda mais incompreensível, a energia escura.

6- O que é a expansão cósmica?
Aceleração cósmica é a observação de que o universo parece estar se expandindo a um ritmo acelerado. Em 1988, a observação de estrelas chamadas supernovas tipo 1A sugerido que esta expansão é acelerado mais e mais. A expansão do universo foi proposto e demonstrado por Edwin Hubble, para determinar a distância para várias galáxias e verificar se o mais distante foram atraídos para o vermelho, ou seja, foram se afastando de nós. As observações mais precisas, até agora, com o WMAP e do Telescópio Espacial Hubble, apontam para uma velocidade de expansão de 70 a 72 quilômetros por segundo.

7- O que é radiação cósmica de fundo?
É uma radiação de microondas antiga, que permeia todo o universo, e é considerado como as brasas deixadas após o Big Bang. Foi descoberto acidentalmente por dois astrônomos da Bell Labs, Arno Penzias e Robert Wilson. Suas medidas, combinadas com a descoberta de Hubble de que as galáxias estão se afastando de nós, são uma forte evidência para a teoria do Big Bang.

8- O que é a matéria escura?
É uma forma hipotética de matéria que tem mais massa do que a matéria visível, mas ao contrário do que se pensa ela não interage com a força eletromagnética. Os cientistas acreditam na sua presença pois há efeitos gravitacionais sobre a matéria visível. Por exemplo, as velocidades de rotação de galáxias, velocidades orbitais das galáxias em aglomerados e distribuição de temperaturas do gás de galáxias sugerem que deve haver algo mais. Não há mais matéria em aglomerados de galáxias a partir do qual podemos esperar de galáxias e pelo gás quente que podemos ver. Aparentemente 30% do universo é composto de matéria escura. Descobrir sua natureza é um dos objetivos mais importantes da astronomia moderna.

9- O que é energia escura?
Este é um dos maiores mistérios da cosmologia hoje. A energia escura é uma presença misteriosa que oferece a melhor explicação até agora sobre por que o universo está se expandindo em um ritmo acelerado. No modelo atual da cosmologia, energia escura constitui 70% do total da massa-energia do universo. Existem dois modelos, segundo a qual a energia escura permeia o universo seja de forma heterogênea ou mudanças na densidade e energia em determinados momentos ou locais. Os cientistas afirmam que ela não interage com as forças fundamentais, excepto gravidade.

10- Como nasce e morre uma estrela?
Galáxias contêm nuvens de poeira e gás chamadas nebulosas. Se uma nebulosa cresce o suficiente, a sua gravidade supera a pressão do gás e da nuvem começa a entrar em colapso até atingir a temperatura suficiente para derreter (ou queimadura) de hidrogênio. A energia libertada pára a contração e perdeu as camadas exteriores de gás. O que resta é uma bola de fogo, composta principalmente de hidrogênio, iluminado pelas reações de fusão em seu núcleo. Ou seja, uma estrela. Quando ela fica sem combustível, a estrela começa a declinar. O núcleo torna-se principalmente hélio e inicia o colapso, enquanto que as regiões exteriores são empurradas para fora. A estrela está ficando mais fria e mais brilhante: é uma gigante vermelha. Se a estrela é grande, iniciar o ciclo novamente queimando hélio. Se maciça, começa uma terceira etapa, a queima de carbono. E se é realmente enorme, começa a queimar ferro.

Bolha cósmica gerada por estrela lembra cabeça de cão ou lobo

Objeto fica 5 mil anos-luz da Terra, na constelação do Cão Maior. Estudo da Agência Espacial Europeia reúne imagens ópticas e em raios X.
Bolha captada pela ESA (Foto: ESA, J. Toala & M. Guerrero (IAA-CSIC), Y.-H. Chu & R. Gruendl (UIUC), S. Arthur (CRyA–UNAM), R. Smith (NOAO/CTIO), S. Snowden (NASA/GSFC) e G. Ramos-Larios (IAM))
 
Uma bolha cósmica gigante soprada por uma estrela a 5 mil anos-luz de distância da Terra, na constelação do Cão Maior, foi registrada pela Agência Espacial Europeia (ESA). O estudo, que reúne imagens ópticas e em raios X, foi publicado na revista "Astrophysical Journal". Os astrônomos acham que a bolha S 308 lembra a cabeça de um cão ou lobo, sendo uma orelha a parte superior esquerda, as estrelas mais brilhantes os olhos, e o focinho a região azul, mais à direita. A bolha tem 60 anos-luz de diâmetro e é provocada por um forte vento produzido pelo astro em rosa no centro da imagem abaixo, chamado Wolf-Rayet HD 50896.

As partes em azul representam o plasma quente da estrela – a milhões de graus –, enquanto as verdes são resultado do choque entre o material que é expelido pelo astro e as camadas de gás e poeira já ejetadas anteriormente ao espaço. A cor azul é visível apenas em raios X e foi flagrada pela câmera Epic, da sonda europeia XMM-Newton. A rosa e a verde foram captadas por dados ópticos, a partir de um telescópio instalado no Observatório Interamericano de Cerro Tololo, no norte do Chile. Bolhas do tipo Wolf-Rayet são produzidas por estrelas enormes e quentes, normalmente com massa superior a 35 vezes a do Sol. Com o tempo, a S 308 deve estourar e se dispersar no ambiente à sua volta, enquanto o astro cor-de-rosa terminará a vida explodindo como uma supernova.
Fonte: G1

Brasileiro descobre "superestrela" rara

Um astrônomo brasileiro conseguiu encontrar, no meio das mais de 200 bilhões de estrelas da Via Láctea, um astro que é particularmente especial: uma grandalhona com pelo menos cem vezes a massa do nosso Sol. E mais: a estrela parece ter sido "expulsa" da região em que se formou, estando agora isolada a cerca de 25 mil anos-luz daqui. Astros tão maciços são difíceis de encontrar, pois são muito raros e têm vida relativamente curta. É como encontrar um grão de areia especial no meio de uma praia inteira", explica Alexandre Roman Lopes, autor da descoberta e pesquisador da Universidade de La Serena, no Chile. Ele é especialista em encontrar esses monstrengos espaciais.

A estrela descoberta, batizada de WR42e, provavelmente tem elementos químicos essenciais à formação e desenvolvimento da vida como a conhecemos. E, na explosão que marca a morte das grandes estrelas, eles deverão se espalhar pelo espaço. Por isso, explica o astrônomo, a descoberta poderá ajudar no "entendimento de como os elementos químicos se formam, e até a evolução da nossa própria galáxia". Apesar de grandalhona, ela é novinha em termos galácticos: tem apenas 1 milhão de anos. Com 4,6 bilhões de anos, nosso Sol, por outro lado, já é um veterano. A vida, no entanto, será bem mais curta para o astro. Quanto maior uma estrela é, mais rápido ela consome o combustível de seu núcleo. Acredita-se que o fim da linha para esse parrudo objeto seja, na melhor das hipóteses, daqui a 1 milhão de anos. Praticamente amanhã quando se trata de astronomia.

DESPEJADO

A superestrela se formou no aglomerado NGC3603, localizado mais ou menos do outro lado da galáxia. A região é uma espécie de berçário estelar, onde vários astros se concentram em um espaço reduzido. Tanta proximidade causa interações gravitacionais poderosas e, para o astrônomo brasileiro, foi numa dessas que a grandalhona acabou "chutada" para a periferia desse sistema. Essa proposição foi publicada agora no "Monthly Notices of the Royal Astronomical Society", baseada em observações do telescópio Soar, também no Chile. Na opinião de Claudio Bastos, astrônomo do ON (Observatório Nacional) que não está envolvido com o estudo, a descoberta dessa gigante pode ajudar a revisar as teorias de formação estelar. É uma descoberta interessante, pois se trata de um objeto extremamente raro. A observação sempre coloca em xeque as teorias. Vamos ver até onde os modelos conseguem se encaixar", explica.
Fonte: Folha

De onde vem a ordem no movimento aleatório das partículas do universo

Um dos mistérios da ciência moderna é como estruturas altamente organizadas se formam em meios com partículas se movendo de forma aleatória. Exemplos de ordem emergindo do caos podem ser encontrados tanto em objetos astrofísicos que se estendem por milhões de anos-luz, quanto na origem da vida na Terra. Recentemente, um trabalho com jatos de plasmas fez a descoberta surpreendente de campos eletromagnéticos auto-organizados em fluxos opostos de plasma. Estes campos eletromagnéticos acabam por dar forma ao jato de plasma, criando as estruturas complexas no gás ionizado. Com esta informação, os cientistas têm uma nova ferramenta para explorar como a ordem emerge do caos no cosmos. A montagem do experimento pode ser vista abaixo: dois discos de CH4 são atingidos por raios laser, gerando fluxos opostos de plasma. Ao mesmo tempo, um fluxo de prótons é gerado nas placas de ouro (Au), criando as imagens das estruturas no plasma.
Abaixo pode-se ver uma sequência de imagens de prótons mostrando a evolução das estruturas de campos eletromagnéticos auto-organizados.

Segundo Nathan Kugland, um dos coautores do trabalho que fez a descoberta, eles criaram um modelo para explorar como os campos magnéticos ajudam a organizar o plasma em configurações astrofísicas, como nos fluxos de plasma que emergem de jovens estrelas. No estudo inicial, a observação de estruturas organizadas foi completamente inesperada. “Os jatos de plasma se moviam rapidamente e deveriam simplesmente passar um pelo outro livremente”, apontou Hye-Sook Park, chefe de equipe no Grupo de Ciência de Densidade de Alta Energia, no Laboratório Nacional Lawrence Livermore (LLNL). Segundo ele, os experimentos feitos com plasma gerado por laser podem estudar a microfísica da interação de plasma e a formação de estruturas em condições controladas.
Fonte: Hypescience.com
[Science Daily, Laboratório Nacional Lawrence Livermore]

O que tem dentro dos planetas?


Raramente as pessoas pensam sobre isso, mas o fato é que vivemos apenas na superfície da Terra, um planeta muito grande composto de vários elementos. Muitos devem se lembrar das aulas de ciência dos primeiros anos escolares, em que aprendíamos que a Terra tem camadas, como a crosta, o manto e o núcleo. Então é isso que todos os planetas têm? O que há dentro dos planetas? O nosso sistema solar, por exemplo, possui um diversificado leque de ingredientes. Planetas terrestres ou rochosos, gasosos, planetas anões, satélites, cometas… Todos formados por variados componentes e distribuídos numa extensa região de quase vinte bilhões de quilômetros. Os nossos planetas diferem entre em si em alguns quesitos, mas também possuem uma série de elementos em comum. Nesse artigo, vamos falar um pouco sobre os mundos terrestres, e sobre o que há dentro deles (pelo menos que temos conhecimento).

Planetas terrestres
Os planetas são corpos celestes cuja massa não é suficiente para gerar energia como as estrelas. Eles estão orbitam ao redor de uma. Os planetas do nosso sistema orbitam o sol, uma estrela anã amarela. Os planetas telúricos, interiores ou terrestres são os que apresentam massa pequena, grande densidade, pequena distância do sol, poucos ou nenhum satélite e são compostos de elementos pesados.

•Mercúrio: Mercúrio tem uma densidade média de 5.430 kg por metro cúbico, tornando-o o segundo mais denso do sistema solar depois da Terra. Estima-se que Mercúrio, como a Terra, tenha um núcleo ferroso, o que significa que é feito de ferro, com um tamanho equivalente a dois terços a três quartos do raio global do planeta. Esse núcleo é provavelmente composto por uma liga de ferro-níquel coberta por um manto e uma crosta superficial.

•Vênus: Acredita-se que a composição do planeta Vênus é semelhante à da Terra. Sua crosta se estende a cerca de 10 a 30 km abaixo da superfície, e o manto atinge uma profundidade de cerca de 3.000 km. O núcleo planeta é feito de uma liga de ferro-níquel líquido. Sua densidade média é de 5.240 kg por metro cúbico.

•Terra: Nosso planeta é composto por três camadas separadas – uma crosta, um manto e um núcleo (em ordem decrescente a partir da superfície). A média da espessura da crosta varia de 30 km na terra a 5 km no fundo do mar. O manto estende-se logo abaixo da crosta para cerca de 2.900 km de profundidade. O núcleo abaixo da manta começa a uma profundidade de cerca de 5.100 km, e compreende um núcleo exterior (liga de níquel-ferro líquido) e um núcleo interior (liga de níquel-ferro sólido). A crosta é composta principalmente de granito, no caso da terra, e basalto, no caso dos fundos marinhos. O manto é composto principalmente por peridotito e sais minerais de alta pressão. A densidade média da Terra é de 5.520 kg por metro cúbico.

•Marte: Marte tem cerca de metade do diâmetro da Terra. Devido ao seu pequeno tamanho, acredita-se que o centro marciano tenha esfriado. Sua estrutura geológica é principalmente de rocha e metal. O manto abaixo da crosta é constituído de óxido de ferro-silicato. O núcleo é feito de uma liga de níquel-ferro e sulfureto de ferro. A densidade média do planeta é de 3.930 kg por metro cúbico.

Plutão
Ok, o Plutão é o diferente dessa lista porque foi “rebaixado” a planeta anão, e porque fica bem mais longe do sol. Mais intrigante ainda é o fato de que a estrutura de Plutão não é muito bem compreendida.  Sua superfície é coberta com metano congelado, que tem uma coloração brilhante. No entanto, com exceção das calotas polares, a superfície de metano congelado fica vermelha escura quando eclipsada pela lua Charon. A densidade média de Plutão é de 2.060 kg por metro cúbico. Essa densidade média baixa sugere que o planeta seja uma mistura de gelo e rocha.
Fonte: Hypescience.com
[LiffesLittleMyteries, USP]

Galáxia monstruosa possui o maior núcleo já visto, grande demais até para ela

Usando dados do telescópio Hubble, cientistas da NASA descobriram uma galáxia 10 vezes maior que a Via Láctea que possui o maior núcleo já visto (inclusive, três vezes maior do que o esperado para uma galáxia de tal tamanho). A galáxia elíptica A2261-BCG tem 1 milhão de anos-luz de largura e fica a 3 bilhões de anos-luz da Terra. Seu núcleo estranhamente inchado tem cerca de 10.000 anos-luz, o que é três vezes maior do que os centros de outras galáxias extremamente luminosas de mesmo tamanho. Os astrônomos especulam que esse núcleo inesperadamente enorme tenha sido resultado da fusão de dois buracos negros.

Porém, esse grande núcleo é também estranhamente difuso: não tem um pico de luz concentrado em torno de um buraco negro central óbvio. Na verdade, os cientistas não conseguiram encontrar seu buraco negro, o que é muito intrigante, já que acredita-se que buracos negros supermassivos se escondem no centro da maioria, se não de todas, as galáxias.

“A expectativa de encontrar um buraco negro em cada galáxia é como a expectativa de encontrar um caroço dentro de um pêssego”, explica o coautor do estudo Tod Lauer, do Observatório de Astronomia Óptica Nacional, em Tucson, Arizona (EUA). Com esta observação do Hubble, nós cortamos o pêssego e não podemos encontrar o caroço. Nós não sabemos com certeza que o buraco negro não existe, mas o Hubble mostra que não há concentração de estrelas no núcleo”.

A fusão e o desaparecimento
Os astrônomos sugerem que uma fusão de buraco negro, envolvendo objetos que contêm vários bilhões de vezes a massa do nosso sol, pode ter inchado o núcleo dessa galáxia. Há dois cenários possíveis para essa situação. Em um deles, a fusão gravitacionalmente agitou e espalhou as estrelas, deixando o núcleo difuso. Os buracos negros perderam dinamismo e “caíram” um no outro, formando um buraco negro supermassivo que reside no coração da A2261-BCG.

No outro cenário, a fusão dos buracos negros criaram ondas gravitacionais, que são ondulações no espaço-tempo. Essas ondas radiaram mais fortemente em uma direção, “chutando” o buraco negro resultante da fusão para fora da galáxia. O buraco negro é a âncora para as estrelas”, afirmou Lauer. “Se você tirá-lo de lá, de repente, você tem muito menos massa. As estrelas não são mantidas juntas e se movem para fora, ampliando o núcleo ainda mais”.

A galáxia, portanto, pode ser o resultado de vários infortúnios que a deixou com um núcleo gigante e difuso e talvez sem um buraco negro. O próximo passo da pesquisa é procurar por provas de buraco negro ativo em A2261-BCG, se ele existir. Como fazer isso? Se houver um buraco negro na galáxia, os astrônomos esperam que o material caindo nele gere ondas de rádio. Para detectá-las, eles estão sondando a galáxia com o radiotelescópio Very Large Array (VLA), no Novo México (EUA).
Fonte: Hypescience.com
[LiveScience]

Astrónomos descobrem crime de proporções galácticas

À medida que a Via Láctea nasce por cima do horizonte no ESO, as suas galáxias companheiras também ficam visíveis à esquerda.Crédito: ESO/Y. Beletsky

De acordo com os astrónomos, uma das galáxias mais próximas da Via Láctea é uma ladra estelar. Novas simulações sugerem que a Grande Nuvem de Magalhães (GNM) arrancou uma corrente de estrelas da sua vizinha, a Pequena Nuvem de Magalhães (PNM), quando as duas galáxias colidiram há 300 milhões de anos atrás. Os astrónomos descobriram este crime galáctico durante pesquisas na GNM por evidências de enormes objectos de halo compacto (MACHOs, ou "massive compact halo objects"). Os cientistas não compreendem totalmente a natureza destes objectos, e estavam investigando se poderiam ser um importante componente da matéria escura no Universo.

Para a sua investigação, os astrónomos viraram-se para as microlentes gravitacionais, já que a matéria escura não pode ser vista directamente. Com esta técnica, os cientistas observam o que acontece quando um corpo gigantesco está situado em frente de um objecto mais distante a partir do ponto de vista da Terra. O corpo massivo curva e amplia a luz a partir do objecto mais distante como uma lente, e as características da luz resultante podem fornecer informações sobre o corpo causando a curvatura.

Mas os cientistas disseram que o número de eventos de microlentes registados por várias equipas era pequeno demais para explicar a matéria escura, descartando a possibilidade de que a matéria escura está contida nestes objectos. No entanto, existem mais eventos de microlente do que o esperado com base no número conhecido de estrelas na Via Láctea.

Os astrónomos disseram que a explicação mais provável para estes eventos foi uma sequência inédita de estrelas roubadas a partir da PNM pela GNM durante uma colisão galáctica. Pensa-se que a massa das estrelas de primeiro plano provoque o efeito de lente gravitacional das estrelas roubadas. Em vez dos objectos de halo compacto, uma corrente de estrelas removidas da PNM é responsável pelos eventos de microlente. Podemos dizer que descobrimos um crime de proporções galácticas," afirma Avi Loeb do Centro Harvard-Smithsonian para Astrofísica.

"Ao reconstruir a cena, descobrimos que a GNM e a PNM colidiram violentamente há centenas de milhões de anos atrás. Foi aí que a GNM retirou as estrelas," afirma Loeb. Os investigadores estão agora à procura de mais provas destas estrelas roubadas numa ponte de gás que liga as Nuvens de Magalhães. O estudo foi publicado online na revista Monthly Notices da Sociedade Astronómica Real.
Fonte: Astronomia On-line

Bolha Colorida

A composição colorida acima mostra uma imagem da RCW120. Essa imagem revela como uma bolha em expansão de gás ionizado com aproximadamente 10 anos-luz de diâmetro está fazendo com que o material ao redor se entre em colapso formando densos aglomerados onde novas estrelas estão então sendo geradas. Os dados obtidos no comprimento de onda submilimétrico de 870 micra foram registrados com a câmera LABOCA montada no telescópio de 12 metros denominado de Atacama Pathfinder Experiment, ou APEX. Na imagem acima, a emissão submilimétrica é mostrada como as nuvens azuis ao redor de um brilho avermelhado de gás ionizado (mostrado nessa imagem com dados obtidos pelo projeto SuperCosmos H-alpha). A imagem acima também possui dados do projeto denominado Second Generation Digitized Sky Survey, onde a banda I é mostrada em azul e a banda R em vermelho.
Fonte: http://www.wired.com
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