29 de junho de 2018

As 6 maiores contribuições de Stephen Hawking à ciência

O físico britânico inovou a cosmologia com suas ideias ousadas sobre o espaço e ajudou a entender a história do Universo

Hoje, dia 14 de março de 2018, morreu aos 76 anos o físico e cosmólogo britânico Stephen Hawking, um dos maiores cientistas da história. Hawking era portador de esclerose lateral amiotrófica e morreu devido a complicações de sua doença. Ele havia sido diagnosticado em 1963, quando tinha 21 anos, e na época foi-lhe dito que viveria por apenas mais dois anos.
Hawking se formou em física em 1962 na University College, em Oxford, e se tornou um dos cientistas mais conhecidos da área de cosmologia. Ao longo de sua carreira, ganhou prêmios como a Medalha Albert Einstein, a Ordem do Império Britânico e a Medalha Copley da Royal Society. Publicou diversos artigos e também livros de ciência para o público geral, como o aclamado O Universo Numa Casca de Noz, que vendeu mais de 9 milhões de cópias. Casou duas vezes e teve três filhos.

1) Determinou que o Universo começou como uma singularidade

Em 1970, Hawking publicou um estudo junto ao colega Roger Penrose propondo que, a partir da Teoria Geral da Relatividade elaborada por Einstein, o Universo precisava ter começado como uma singularidade. Ou seja, precisava ter começado como um pequeno ponto de infinita densidade.
Hoje, essa hipótese é largamente aceita, mas, na época, o assunto ainda gerava muitas dúvidas. Einstein havia proposto que um corpo com massa muito grande poderia colapsar devido à sua própria gravidade, criando um buraco negro (termo cunhado depois). Essa massa colapsaria até diminuir a um ponto minúsculo de altíssima densidade – uma singularidade. Hawking basicamente estava propondo que o Big Bang era como o colapso de um buraco negro em reverso.

2) Ele aplicou a segunda lei da termodinâmica aos buracos negros

Hawking determinou que a área total da superfície de um buraco negro jamais ficará menor – ela só aumentará ou ficará igual. Essa regra é análoga à segunda lei da termodinâmica, que determina que a entropia de um sistema fechado só aumenta, nunca diminui.

3) Criou a hipótese de que buracos negros podem se extinguir

A proposta do item anterior foi desbancada pelo próprio Hawking quando ele descobriu que, devido a efeitos quânticos, buracos negros criam e emitem partículas. Com isso, eles perdem massa e energia, o que significa que, se não ganharem massa devido a outro meio, eles acabarão diminuindo progressivamente até deixarem de existir. Mas é claro que esse seria um processo extremamente lento: para um buraco negro com a mesma massa do Sol evaporar, seria preciso mais tempo do que a atual idade do Universo.
Esse efeito é chamado de “radiação de Hawking”, ou então de “radiação de Bekenstein-Hawking” quando se leva em conta que Hawking trabalhou em cima de uma teoria proposta pelo cientista israelense Jacob Bekenstein. É talvez a maior contribuição de Hawking para a ciência.

4) Teorizou como o Universo se expandiu e as galáxias se formaram

Uma das maiores contribuições de Einstein com sua Teoria Geral da Relatividade foi a ideia de que o Universo teve um começo (embora esse termo seja polêmico, como veremos no próximo item), o que permitiu que outros cientistas formalizassem o conceito de Big Bang. Hawking pensou a respeito do que veio depois do Big Bang, ou seja, sobre o momento em que o Universo começou a se expandir.
Trabalhando em cima de uma proposta apresentada por Alan Guth em 1980, Hawking propôs que o Universo se expandiu da mesma forma como bolhas se formam – várias delas surgem quase ao mesmo tempo, mas a maioria estoura imediatamente, ou se expande pouco antes de estourar. Com o Universo, seria a mesma coisa – algumas partes dele teriam colapsado assim que surgiram, quando ainda eram microscópicas, e outras teriam colapsado durante a expansão. Outras partes, no entanto, permaneceram crescendo até ficarem estáveis.
Essa passagem de tempo, chamada pelo cientista de “período inflacionário”, foi quando variações de intensidade nas micro-ondas geradas pelo Big Bang, causadas por flutuações quânticas, geraram irregularidades na criação do Universo. Essas irregularidades significam que, conforme o Universo se expandia, algumas áreas ficaram mais densas que outras e, eventualmente, colapsaram (como as bolhas) por causa da atração gravitacional, gerando as galáxias e estrelas.

5) Pensou no que havia antes do Big Bang

O Estado de Hartle-Hawking é uma proposta feita em 1983 por Hawking e por Jim Hartle, da Universidade de Chicago. Ela é bem complicada de explicar tecnicamente, mas, numa simplificação extrema, ela tenta argumentar sobre o que havia “antes” do Big Bang.
Segundo Hawking, se fosse possível viajar no tempo até o início do Universo, seria possível chegar a um ponto em que o tempo ainda não existia. Isso porque no ponto de altíssima densidade onde tudo começou, chamado singularidade, as leis da física ainda não se aplicavam. Portanto, a ideia de “tempo” não existia. Para nós, é difícil entender essa ausência de tempo, já que ele faz parte das nossas vidas e nós estamos acostumados a entender o Universo como algo que está envelhecendo. Nós nos acostumamos a pensar o Big Bang como um começo. Mas, para Hawking, já existia algo antes dele acontecer.
A rigor, o que quer que tenha acontecido “antes” do Big Bang não pode ser medido (conforme já dito, porque as leis da física não existiam). Por isso, a ideia de um “começo” não se aplica para o Universo. Ele sempre esteve lá.
Essa ideia de que o Universo não tem princípio é o que se costuma chamar de “proposta sem fronteiras”, pois ele não tem um começo nem no tempo e nem no espaço. Ela é uma hipótese sobre como o Universo começou – existem outras, claro – e, embora não possa ser provada ainda, é uma das mais proeminentes sobre o assunto.

6) Ele propôs uma teoria para tudo

Em 2006, Hawking e Thomas Hertog, integrante do Cern (o laboratório que construiu o maior acelerador de partículas do planeta, o LHC) publicaram um estudo com uma hipótese bem maluca, porém, segundo eles, possível de ser provada. Os dois disseram que o Universo teve vários começos paralelos. A maioria deles se desfez sem criar um efeito notável, mas alguns se mesclaram e formaram o Universo que conhecemos hoje.
Essa hipótese se baseia na física quântica. Para entender, imagine uma partícula de luz viajando de uma lâmpada até seu olho. Você imagina que a partícula viajou em linha reta até chegar à sua retina, certo? Mas, para estudar a partícula corretamente, a física quântica precisa prever todas as formas sobre como a partícula pode atingir seu destino, inclusive a hipótese de ela ter rebatido nas paredes antes de chegar ao seu olho.
Admitir essas possibilidades é a única forma de explicar as propriedades estranhas das partículas quânticas, como sua aparente habilidade de estar em dois lugares ao mesmo tempo. No entanto, o grande X da questão é que apenas um desses comportamentos possíveis se torna dominante, subjugando os outros.
É isso que teria acontecido com o Universo: dentro de alguns poucos segundos após o Big Bang, uma das hipóteses já se tornou dominante, originando o cosmos como o conhecemos hoje. Mas, nos primeiros momentos do Big Bang, havia diversas hipóteses possíveis ocorrendo ao mesmo tempo, como se fossem várias faixas de uma pista de corrida.
Hertog e Hawking argumentam que essa hipótese pode ser provada observando as micro-ondas radioativas que existem no cosmos e que servem meio como um registro do Big Bang. Para os dois cientistas, sua teoria prevê os padrões existentes nessas micro-ondas, padrões esses que seriam registros congelados dessa mistura quântica inicial.
Essa proposta combina com a teoria das cordas, que propõe a existência de múltiplos Universos diferentes do nosso. O problema da teoria das cordas é que ela não explica por que nós vivemos no nosso especificamente. Para Hertog e Hawking, há um fator desconhecido, uma espécie de critério, que explica por que nosso Universo é do jeito que é e funciona do jeito que funciona. Foi esse fator que fez com que nosso Universo fosse o “escolhido” entre os múltiplos existentes e é esse fator que determina o modo como a natureza funciona, provavelmente. Isso é o mais próximo que a ciência já conseguiu chegar de uma “teoria de tudo”, ou seja, uma teoria que junte relatividade geral e física quântica em algo que se aplique a todas as coisas.
Fonte: Mundo Estranho

Moléculas orgânicas complexas são descobertas em Enceladus lua de Saturno


Tem tudo necessário para hospedar a vida alienígena!
Usando dados de espectrometria de massa da sonda Cassini, da NASA, cientistas do Southwest Research Institute (EUA) descobriram que moléculas orgânicas grandes ricas em carbono são ejetadas de fendas na superfície gelada da lua de Saturno, Enceladus.  Os pesquisadores acreditam que as reações químicas entre o núcleo rochoso da lua e a água quente do oceano abaixo da superfície estão ligadas a essas moléculas complexas.  

A descoberta reforça a hipótese de que Enceladus pode conter vida marinha simples, agrupada em torno de possíveis fontes hidrotermais do seu oceano. No ano passado, antes da sua missão ser finalizada, a sonda Cassini usou seus instrumentos para fazer medições tanto das plumas expelidas da superfície de Enceladus quanto do anel E de Saturno, o segundo mais externo do planeta, dentro do qual ela orbita. Ele é formado por partículas que escapam da gravidade da lua.

Os dados revelaram a presença de hidrogênio molecular nas plumas. Ao analisar as informações, os pesquisadores teorizaram que a água gelada do oceano da lua estava reagindo com suas rochas por meio de processos hidrotérmicos. Um processo semelhante é observado aqui na Terra, ao redor das fontes hidrotermais, aberturas vulcânicas no fundo do mar que expelem calor para a água circundante. 

Na Terra, fontes hidrotermais estão normalmente longe da luz solar, o que impede a fotossíntese, mas bactérias utilizam o calor das aberturas para realizar um processo diferente que também produz alimento: quimiossíntese. Os micróbios aproveitam a reação química entre o sulfeto de hidrogênio que sai das aberturas e o oxigênio da água do mar para gerar moléculas de açúcar. Uma vez que tal fonte potencial de alimento também pode existir em Enceladus, a próxima pergunta a ser respondida pelos pesquisadores era: “Qual a natureza dos orgânicos complexos no oceano?”. A resposta foi surpreendente.

Anteriormente, apenas moléculas orgânicas simples haviam sido detectadas na pequena lua. Estas continham em torno de 50 unidades de massa atômica e um punhado de átomos de carbono.  Agora, “[e]ncontramos moléculas orgânicas acima de 200 unidades de massa atômica. Mais de dez vezes mais pesadas que o metano. Com moléculas orgânicas complexas que emanam de seu oceano de água líquida, esta lua é o único corpo conhecido além da Terra que satisfaz simultaneamente todos os requisitos básicos para abrigar a vida como a conhecemos”, disse o geoquímico e cientista planetário Christopher Glein, do Southwest Research Institute. 

É possível que uma sonda futura possa mergulhar através das plumas equipada com um espectrômetro de massa de alta resolução para analisar essas moléculas em maior detalhe e com tecnologia mais avançada. Há uma série de missões propostas para investigar mais de perto a possibilidade de vida na lua, talvez até encontrá-la, mas nenhuma está em desenvolvimento ainda. Enquanto isso, os pesquisadores aqui na Terra podem observar e fazer experimentos com as fontes hidrotermais, na esperança de avançar nossa compreensão de como seria a vida em Enceladus.

“As descobertas do documento têm grande importância para a próxima geração de exploração. Devemos ser cautelosos, mas é animador pensar que essa descoberta indica que a síntese biológica de moléculas orgânicas em Enceladus é possível”, afirmou Glein.  Mesmo após o seu fim, a sonda Cassini continua ajudando a avançar o campo da astrobiologia em um mundo oceânico.
Fonte: https://www.sciencealert.com

A Explosão Mais Antiga do Universo

A luz de uma estrela que explodiu há 13 bilhões de anos foi detectada foi um satélite da Nasa, agência estadunidense de exploração espacial. A luz de raios gama da explosão foi observada por vários telescópios para que sua fonte e localização fosse identificada. A iluminação causada pela explosão da estrela viajava pelo universo desde apenas 630 milhões de anos depois do Big Bang.

A explosão da estrela, chamada de GRB 090423, já era esperada por especialistas da área, de acordo com Nial Tanvir, da Universidade de Leicester, no Reino Unido. “Vínhamos procurando por uma explosão como esta há muitos anos, e é claro que esperávamos vê-la um dia, mas foi incrível perceber que este era o momento”, afirma Tanvir.

Astrônomos esperam que a observação desta e de outras explosões de raios gama distantes possam ajudar na compreensão da era negra cósmica, quando as primeiras estrelas e galáxias ainda não tinham sido formadas. “Esta explosão nos dá uma visão sobre uma era em que o universo era muito jovem e ainda passava por mudanças drásticas”, afirma Dale Frail, o Observatório Astronômico Nacional dos Estados Unidos.

Os especialistas acreditam que as primeiras estrelas do universo eram mais claras, quentes e mais densas que as que se formaram depois. Apesar da incrível descoberta sobre a explosão da estrela mais antiga do universo, cientistas ainda necessitam analisar mais estrelas antigas para compreender mais esta época da formação das estrelas e do universo. 

Mas quanto tempo isso deve demorar? “Baseado em experiências anteriores, pode demorar alguns anos antes de haver outra explosão, mas eu não ficaria surpreso se isso acontecesse amanhã”, afirma Tanvir. 
Fonte: Live Science

28 de junho de 2018

A última teoria de Stephen Hawking sobre buracos negros

Por muito tempo, era aceita a afirmação de que qualquer coisa que caísse em um buraco negro seria perdida para sempre. Porém, Stephen Hawking tentou provar o contrário em sua última teoria. Em um artigo publicado na Physical Review Letters, o Dr. Hawking e outros cientistas disseram que encontraram uma pista apontando o caminho para fora dos buracos negros.

Mas primeiro, o que são os buracos negros?

Um buraco negro é formado quando uma grande estrela começa a ficar sem combustível e começa a colapsar sob sua própria gravidade. Essa estrela pode se tornar uma anã branca ou uma estrela de nêutrons, mas se ela tem muita massa, pode continuar diminuindo eventualmente ao tamanho de um pequeno átomo.
Um buraco negro seria então uma região no espaço em que a força gravitacional da singularidade é tão forte que nem mesmo a luz pode escapar da sua atração.
De acordo com a teoria da relatividade de Einstein, tudo o que atravessa o limite de um buraco negro estaria perdido para sempre. Mesmo a luz não poderia escapar, e é por isso que os buracos negros são chamados assim.

Uma luz no fim do buraco negro?

Porém, na década de 1970, Hawking propôs que a radiação poderia sim escapar de um buraco negro, por causa das leis da mecânica quântica.
Ele sugeriu que, quando um buraco negro engole uma partícula, uma parte dela irradia para o espaço, roubando um pouco de energia do buraco negro à medida que ela sai. Por isso, eventualmente, os buracos negros podem desaparecer, e o único vestígio restante seria a radiação eletromagnética que eles emitiram - o que é conhecido como "Radiação Hawking".
De acordo com os cálculos de Hawking, essa radiação não conteria informações úteis sobre o que o buraco negro engoliu. As informações sobre o material sugado se perderiam para sempre.
O problema é que isso vai contra as ideias da física moderna, que afirma que sempre é possível reverter o tempo. Teoricamente, o universo deveria sempre ter registrado as informações de cada elemento. Mesmo se essas coisas fossem destruídas, seus atributos físicos essenciais devem viver para sempre.
Para Hawking, essa informação parecia estar perdida no buraco negro, como se uma parte do chip de memória do universo tivesse sido apagada. Apenas as informações sobre a massa, carga e momento angular do que entrou poderiam sobreviver.
Porém, cerca de 10 anos atrás, o Dr. Hawking concedeu uma derrota no debate sobre as informações do buraco negro, admitindo que os avanços na teoria das cordas, não deixaram espaço no universo para perda de informação.
A princípio, Hawking concordou que a informação sempre é preservada, e com os cálculos corretos, você sempre deve conseguir reconstruir os padrões.

Buracos negros têm cabelos?

Essa pergunta parece um pouco estranha, mas é uma metáfora que explica se a informação que entra em um buraco negro realmente se perde para sempre ou não.
Após Hawking admitir que a informação seria sempre preservada, surgiu outro embate. Onde estaria essa informação?
De acordo com o física tradicional, os buracos negros seriam definidos apenas por duas grandezas: a massa e a velocidade de sua rotação (momento angular). Assim que uma estrela colapsa, toda a sua memória seria perdida para sempre, e o que resta é um buraco negro, sem características distintivas.
A afirmação feita pelo físico John Wheeler, de que  "os buracos negros não têm cabelos" foi por muito tempo aceita pela ciência. Isso quer dizer que nada poderia escapar do horizonte de eventos de um buraco negro. Porém, de acordo com novos estudos do Hawking, os buracos negros poderiam sim ter cabelos em torno deles, e estes seriam capazes de armazenar informações.
Esse cabelo, na verdade, se trata de uma excitação quântica de baixa energia, que poderia carregar neles um padrão de assinatura de tudo o que foi engolido pelo buraco negro. Esse padrão, assim como os pixels de uma tela de celular, ou as cavidades em um disco de vinil, conteriam informações sobre o que passou pelo horizonte de um buraco negro e desapareceu.
A identificação desses cabelos quânticos nos buracos negros, revelam que sua primeira teoria, de que informação dentro de um buraco negro se perderia para sempre, estava errada. Pesquisadores afirmam que, embora haja mais trabalho a ser feito, essa teoria é um passo promissor para resolver o paradoxo sobre a informação que entra em um buraco negro.
Fonte: HiperCultura

Estudo sugere que aliens poderiam estar rearranjando estrelas

Segundo a perspectiva do astrofísico russo Nikolai Kardashev, para que uma civilização se transforme em uma superpotência universal, ela precisa cumprir três etapas: aproveitar ao máximo todos os recursos do seu planeta; aproveitar toda a energia da sua estrela mais próxima; aproveitar toda a energia de todas as estrelas da sua galáxia local. Depois disso, é só passar para outra galáxia.

Kardashev propôs essas três fases (chamadas Nível I, II e III) de expansão galáctica pela primeira vez em 1962. Os níveis determinariam os três “tipos” de civilizações tecnologicamente avançadas existentes, através da medição do consumo de energia de sociedades cada vez mais poderosas. A título de comparação, os seres humanos ainda estariam no Nível I – Carl Sagan nos colocou em cerca de 0,7 em 1973.

Recentemente, um novo artigo reviveu o modelo de Kardashev, acrescentando uma reviravolta apocalíptica: de acordo com Dan Hooper, cientista do Fermilab (Fermi National Accelerator Laboratory) e professor de astronomia e astrofísica na Universidade de Chicago, nos EUA, colher a energia de estrelas distantes não é apenas a melhor maneira de aumentar recursos disponíveis, mas também a única maneira de impedir que o universo em expansão deixe a civilização totalmente sem recursos na vastidão do espaço.

Energia escura

Hooper explica que a presença de energia escura em nosso universo está fazendo com que o espaço se expanda em um ritmo acelerado. Isso significa que, nos próximos 100 bilhões de anos, as estrelas além do nosso grupo local – um grupo de galáxias gravitacionalmente ligadas que inclui a Via Láctea – vão parar além do horizonte cósmico, e um observador terrestre jamais poderá recuperar informações sobre elas. Nesse ponto, a maioria das estrelas se tornará não apenas inobservável, mas totalmente inacessível, limitando a quantidade de energia que um dia poderia ser extraída delas. Qualquer civilização alien avançada, se existe, sabe disso. E, portanto, vai fazer de tudo o que puder para colher energia dessas estrelas antes que elas se tornem inacessíveis.

Para nós, isso pode ser uma forma de encontrar tais civilizações.

Colhendo uma estrela

Como você colhe energia de uma estrela em primeiro lugar? Cientistas e autores de ficção científica têm ponderado essa questão há décadas. A resposta favorita, por enquanto, é usando uma rede de satélites – um enxame de milhões deles movidos a energia solar, conhecidos como “esferas de Dyson. Uma nuvem colossal de satélites poderia pairar permanentemente em torno de uma estrela, irradiando energia para um planeta próximo.

Isso pode parecer uma tarefa difícil para humanos, que não sabem aproveitar nem os recursos do próprio planeta sem destruí-lo, mas os pesquisadores creem que pode haver civilizações alienígenas milhares ou milhões de anos mais velhas que a nossa, vivendo na terceira fase de exploração galáctica. E, se outra civilização realmente começar a reorganizar estrelas, pode ser algo notável daqui da Terra. Estrelas sendo colhidas por alguma civilização podem ser visíveis como resultado da propulsão que estão sofrendo. Essa aceleração exigiria necessariamente grandes quantidades de energia e provavelmente produziria fluxos significativos de radiação eletromagnética.

Procurando por esse sinal

Hooper sugere que os astrônomos poderiam ficar de olho em galáxias incomuns que tiveram suas principais estrelas arrancadas. Esses hipotéticos extraterrestres provavelmente seriam exigentes: pequenas estrelas, centenas de vezes menores que o sol, não produziriam radiação suficiente para serem úteis, enquanto estrelas significativamente maiores provavelmente estariam muito próximas de se tornar supernovas para serem usadas como bateria.

Apenas estrelas com uma massa de 20 a 100 vezes a do nosso sol seriam candidatas viáveis. E como os objetos solares nessa faixa de massa irradiam mais certos comprimentos de onda do que outros, a extração de estrelas alienígenas apareceria nas assinaturas de luz dessas galáxias.

“O espectro da luz das estrelas de uma galáxia que teve suas estrelas úteis colhidas por uma civilização avançada seria dominado por estrelas massivas e, assim, atingiria comprimentos de onda mais longos do que seria o caso”, avaliou Hooper. Nós provavelmente ainda não temos instrumentos precisos o suficiente para detectar essas assinaturas nas profundezas do universo, mas esperançosamente teremos um dia.
Fonte: https://hypescience.com

O VLT do ESO vê ‘Oumuamua acelerando

Novos resultados indicam que o nômade interestelar ‘Oumuamua é um cometa

Oumuamua, o primeiro objeto interestelar descoberto no Sistema Solar, está se afastando do Sol mais depressa do que o esperado. Este comportamento anômalo foi detectado por uma colaboração internacional astronômica que inclui o Very Large Telescope do ESO, no Chile. Os novos resultados sugerem que ‘Oumuamua é muito provavelmente um cometa interestelar e não um asteroide. A descoberta vai ser publicada na revista Nature.

‘Oumuamua — o primeiro objeto interestelar descoberto no seio do nosso Sistema Solar — tem sido sujeito a um intenso escrutínio desde a sua descoberta em Outubro de 2017. Agora, ao combinar dados do Very Large Telescope do ESO e outros observatórios, uma equipe internacional de astrônomos descobriu que o objeto está se deslocando mais depressa do que o previsto. O ganho medido em velocidade é pequeno e ‘Oumuamua ainda está desacelerando devido à atração do Sol — mas não tão rapidamente como o previsto pela mecânica celeste. 

A equipe liderada por Marco Micheli (Agência Espacial Europeia) explorou diversos cenários para explicar a velocidade mais elevada que este visitante interestelar peculiar apresenta. Pensa-se que o mais provável é que ‘Oumuamua esteja perdendo material da sua superfície devido ao aquecimento solar, algo conhecido por desgaseificação, e que seja este empurrão dado pelo material ejetado que dá origem ao impulso, pequeno mas constante, que faz com que o ‘Oumuamua esteja se afastando do Sistema Solar mais depressa do que o esperado — no dia 1 de Junho de 2018 o objeto deslocava-se a uma velocidade de aproximadamente 114 mil quilômetros por hora.

Tal desgaseificação é um comportamento típico dos cometas, contradizendo por isso a classificação anterior do ‘Oumuamua de asteroide interestelar. “Pensamos que este objeto se trata afinal de um estranho cometa minúsculo,” comenta Marco Micheli. “Através dos dados vemos que o seu “empurrão extra” está ficando mais fraco à medida que o objeto se afasta do Sol, o que é típico dos cometas.  Normalmente, quando os cometas são aquecidos pelo Sol, ejetam poeira e gases que formam uma nuvem de material, a chamada coma, em sua volta, além de uma cauda bastante caraterística. No entanto, a equipe de pesquisadores não conseguiu detectar nenhuma evidência visual de desgaseificação.

“Não observamos nem poeira, nem coma e nem cauda, o que é incomum,” explica a co-autora do trabalho Karen Meech, da Universidade do Hawai, EUA. Meech liderou a equipe que fez a descoberta inicial, na caraterização de ‘Oumuamua em 2017. “Pensamos que ‘Oumuamua possa estar liberando grãos de poeira anormalmente irregulares e grandes.”

A equipe especulou que talvez os pequenos grãos de poeira que se encontram geralmente na superfície da maioria dos cometas tenham sido erodidos durante a viagem de ‘Oumuamua pelo espaço interestelar, restando apenas os grãos maiores. Apesar de uma nuvem composta por estas partículas maiores não ser suficientemente brilhante para poder ser detectada, a sua presença poderia explicar a variação inesperada na velocidade de ‘Oumuamua.

Além do mistério da desgaseificação hipotética de ‘Oumuamua, temos ainda o mistério da sua origem interestelar. O intuito destas novas observações era determinar com exatidão o seu trajeto, o que teria provavelmente permitido obter o percurso do objeto até ao seu sistema estelar progenitor. Os novos resultados significam, no entanto, que será muito mais difícil obter esta informação.  A verdadeira natureza deste nômade interestelar enigmático poderá permanecer um mistério,” concluiu o membro da equipe Olivier Hainaut, astrônomo no ESO. “O recentemente descoberto aumento de velocidade de ‘Oumuamua torna mais difícil descobrir qual o caminho que o objeto tomou desde da sua estrela progenitora até nós.”
Fonte: ESO

26 de junho de 2018

O que há no Centro de Buracos Negros?


Produzido a partir da implosão de estrelas massivas, buracos negros são poços no tecido do espaço-tempo tão profundos que nada, nem mesmo a luz, pode escapar deles. No centro de um buraco negro está o que os físicos chamam de "singularidade", ou um ponto em que quantidades extremamente grandes de matéria são esmagadas em uma quantidade infinitamente pequena de espaço.  

Do ponto de vista teórico, a singularidade é algo que se torna algo infinitamente grande", disse a física Sabine Hossenfelder, do Instituto Nórdico de Física Teórica. Tecnicamente, esse "algo" é a curvatura do espaço, ou a gravidade aumentada que os cientistas observaram na presença de massas muito grandes, como planetas e estrelas.

Similar a como uma folha de borracha esticada mergulha ao redor de uma bola de boliche, objetos maciços podem fazer com que o espaço-tempo se curve ao redor deles. E quanto mais massivo for o objeto, mais íngreme será a curvatura. Primeiro teorizado por Einstein, em nenhum outro lugar esse efeito é mais extremo do que para um buraco negro, cujo centro representa uma curva infinitamente curva . Como um buraco sem fundo em um lençol de borracha, a força se torna infinitamente maior à medida que os objetos viajam mais e mais dentro do buraco.

Em torno da singularidade, partículas e materiais são comprimidos. À medida que a matéria entra em colapso em um buraco negro, sua densidade torna-se infinitamente grande porque ela deve se encaixar em um ponto que, de acordo com as equações, é tão pequeno que não tem dimensões.  Alguns cientistas debateram se as equações teóricas que descrevem buracos negros estão corretas - ou seja, se elas realmente existem.

Ninguém pode ter certeza de que sua singularidade não descreve uma realidade física, disse Hossfelder aos Pequenos Mistérios da Vida. Mas a maioria dos físicos diria que a singularidade, teorizada pelas equações, não existe realmente. Se a singularidade fosse "realmente real", então significaria que "a densidade de energia era infinitamente grande em um ponto", exatamente o centro do buraco negro, disse ela.

No entanto, ninguém pode ter certeza, porque não existe uma teoria quântica completa da gravidade, e o interior dos buracos negros é impossível de ser observado.
Fonte: https://www.space.com

"Pepitas Vermelhas" São ouro galáctico para os Astrónomos


Um novo estudo com o Observatório de raios - X Chandra da NASA indica que os buracos negros " esmagaram " a formação das estrelas nessas galáxias e podem ter usado parte do seu combustível estelar para crescer até proporções invulgarmente massivas. Estas pepitas vermelhas ilesas representam uma oportunidade única para estudar como as galáxias, e o buraco negro supermassivo nos centros, se comportam ao longo de milhares de milhões de anos de isolamento. Pela primeira vez, o Chandra foi usado para estudar o gás quente em duas destas pepitas vermelhas isoladas, MRK 1216 e PGC 032873.

 O gás quente emissor de raios - X contém a impressão da atividade gerada pelos buracos negros supermassivos em cada uma das duas galáxias. " Estas galáxias existem há 13 mil milhões de anos sem nunca terem interagido com outras do seu tipo, " comenta Norbert Werner do Grupo Lendület de Investigação de Astrofísica e do Universo Quente da Universidade MTA - Eötvös em Budapeste, Hungria, que liderou o estudo. Os astrónomos sabem há muito que o material que cai em direção a um buraco negro pode ser redirecionado para fora a altas velocidades devido aos intensos campos gravitacionais e magnéticos.

 Estes jatos velozes podem desligar a formação estelar. Isto acontece porque as explosões da vizinhança do buraco negro fornecem uma poderosa fonte de calor, impedindo que o gás interestelar quente da galáxia arrefeça o suficiente para permitir que um grande número de estrelas se forme.

A temperatura do gás quente é maior no centro da galáxia MRK 1216 em comparação com os seus arredores, mostrando os efeitos do aquecimento recente pelo buraco negro. Finalmente, a emissão de raios - X da vizinhança do buraco negro é cerca de cem milhões de vezes menor do que o limite teórico de quão rápido um buraco negro pode crescer - chamado " limite de Eddington " - onde a pressão externa da radiação é balançada pela atração da gravidade para o interior. Os autores sugerem que grande parte da massa do buraco negro pode ter - se acumulado a partir do gás quente que envolve ambas as galáxias.

Os buracos negros de MRK 1216 e PGC 032873 estão entre os mais massivos conhecidos, com massas estimadas em aproximadamente 5 mil milhões de vezes a massa do Sol, com base em observações óticas das velocidades das estrelas perto dos centros das galáxias. Além do mais, estima - se que a massa do buraco negro de MRK 1216 e possivelmente a do de PGC 032873 correspondam a uma baixa percentagem das massas combinadas de todas as estrelas nas regiões centrais das galáxias, enquanto na maioria das galáxias, a proporção é cerca de dez vezes mais pequena.

 " Aparentemente, deixados à sua própria sorte, os buracos negros podem agir como ' bullies ', " diz a coautora Kiran Lakhchaura, também da Universidade MTA - Eötvös. Em adição, o gás quente dentro e em redor de PGC 032873 é cerca de dez vezes mais fraco do que o gás quente em redor de MRK 1216. Dado que ambas as galáxias parecem ter evoluído isoladamente ao longo dos últimos 13 mil milhões de anos, esta diferença pode ter surgido no passado a partir de explosões mais ferozes do buraco negro de PGC 032873, que dissipou a maior parte.
Fonte: Astronomia OnLine

25 de junho de 2018

Os buracos negros morrem?

Qual é o fim de um buraco negro? Se eles têm uma data de validade, como ocorre seu fim?
Existem algumas coisas no Universo que não podemos escapar. A morte... a criação de novas estrelas... e é claro, os buracos negros.  Os buracos negros têm um apetite voraz. Eles consomem qualquer coisa, e tudo que eles encontram em sua galáxia vai sendo consumido. E isso faz com que ele fique mais massivo, e com isso, seu poder gravitacional aumenta cada vez mais. Um ciclo sem fim. Uma vez que você atravessa o horizonte de eventos, você não sai mais. Nem mesmo a luz pode escapar de seu poder.

Mas será que os buracos negros têm um ponto fraco?

Na década de 1970, o físico-teórico Stephen Hawking realizou uma descoberta notável através de cálculos matemáticos complexos e um pouco de mecânica quântica: os buracos negros brilham ligeiramente, e dado tempo suficiente, eles se dissolvem.

Até que enfim! Então quer dizer que até mesmo um buraco negro morre certo? Essa teoria ganhou o nome de "Radiação Hawking". Mas como ela funciona?

Os cálculos explicam tudo. Mas matemática, física e mecânica quântica não é algo que se aprende de uma hora pra outra. Então pra todo mundo entender como a Radiação Hawking funciona, podemos dizer que no vácuo, um par de "partículas virtuais" aparecem do nada, e ao colidirem entre si, desaparecem da mesma forma. Sim, parece mágica né?

Mas de vez em quando, um par dessas partículas virtuais surgem perto de um horizonte de eventos, e às vezes, uma delas cai pra dentro do buraco negro, e a outra fica solta. Incapaz de colidir com seu par pra evaporar, o fugitivo se torna uma partícula comum e não virtual. Isso faz o buraco negro "brilhar", e também faz com que ele ceda parte de sua matéria. Ao longo dos eons, os buracos negros então se dissolvem.  Mas tem algumas coisas que não fazem sentido, não é mesmo? Que tal irmos um pouco mais a fundo?

Radiação de Hawking

Primeiramente, "partículas virtuais" não são partículas, e nem são virtuais também. Na teoria quântica (que busca entender como as partículas e as forças funcionam), todo tipo de partícula está associada a um campo que permeia todo o espaço-tempo. Esses campos são ativos e vivos, e são mais importantes do que a própria partícula em si. Podemos pensar em partículas como "excitações" ou "vibrações" de um campo ao seu redor.

Quando esses campos se mexem, os movimentos viajam de um lugar a outro, e isso é o que chamamos de partícula. Quando o campo dos elétrons vibra, temos um elétron. Quando o campo eletromagnético vibra, temos um fóton, e por aí vai...

Às vezes, no entanto, essas vibrações falham e não fazem nada, antes mesmo de gerar uma partícula, por exemplo. Sim, o espaço-tempo é cheio de falhas nos campos de partículas. Sim, podem não ser falhas, mas por enquanto vamos tratar como se assim fossem...

Algumas dessas "vibrações falhadas" podem ficar presas durante a formação de um buraco negro, aparecendo no horizonte de eventos, e assim, "sobrevivem" e escapam. Mas devido a dilatação intensa do espaço-tempo causada pelo buraco negro, elas parecem sair de lá muito mais no futuro.

Isso as torna partículas normais, e é basicamente assim que funciona a "radiação Hawking", e isso explica como os buracos negros "perdem massa" através da ejeção de radiação.  Sim, esse é um assunto complicado, complexo e controverso. Nem todos os cientistas acreditam e se baseiam na teoria da Radiação Hawking, mas ela existe e essa é sua explicação básica.

Mas afinal, qual é o fim de um buraco negro?

De acordo com a teoria de Hawking, todos os buracos negros se dissolvem, mas isso leva muito tempo. Um buraco negro com massa igual a do Sol, levaria muitos milhões ou até bilhões de anos para se dissolver. Já um buraco negro pequeno, com massa igual a da famosa Torre Eiffel, por exemplo, evaporaria em cerca de um dia.

No entanto, de acordo com a Teoria de gauge, a radiação emitida por um buraco negro é uma radiação comum. Se isso for correto, então os cálculos matemáticos de Stephen Hawking teriam de ser corrigidos, além de que ela afirma que nem todo buraco negro desaparece.  A Teoria de gauge afirma que, um buraco negro com massa igual a do Sol teria uma temperatura igual a 60 nanokelvin, e nesse caso, ele absorve mais radiação cósmica do que emite, com isso, não evaporaria.

Um buraco negro com massa igual a da Lua, teria temperatura de 2,7 kelvins, portanto estaria em equilíbrio. Já um buraco negro menor do que isso, como um buraco negro primordial - aquele formado não pelo colapso gravitacional de uma estrela mas sim pelo acúmulo de matéria presente durante a expansão inicial do Universo - emitiria mais energia do que absorve, e assim, perderia massa até "evaporar".

Qual teoria está certa? Não sabemos ao certo... talvez leve muitos e muitos anos até que cheguemos numa conclusão a cerca disso. Mas uma coisa parece certa: os buracos negros podem sim "morrer", e quanto menor for sua massa, mais rápido isso pode acontece.
Fonte: Central da Ciência

Novo experimento para investigar as interações da matéria escura

Por volta do ano 1600, o experimento de Galileu Galilei levou-o à conclusão que no campo gravitacional da Terra, todos os corpos independente de sua massa e composição, caem com a mesma aceleração. Isaac Newton, realizou experimentos com pêndulos com diferentes materiais para poder verificar a chamada universalidade da queda livre e chegou a uma precisão de 1:1000. Mais recentemente, o experimento de satélite chamado de MICROSCOPE confirmou a universalidade da queda livre de objetos no campo gravitacional da Terra com uma precisão de 1:100 trilhões.

Esses tipos de experimentos, contudo, só podem testar a universalidade da queda livre na matéria ordinária, como a própria Terra, cuja composição é dominada por ferro, 32%, oxigênio, 30%, sílica, 15% e magnésio, 14%. Em escalas maiores, contudo, a matéria ordinária, ser somente uma pequena fração da matéria e energia do universo.

Acredita-se que a chamada matéria escura seja responsável por cerca de 80% da matéria no universo. Até hoje, a matéria escura não foi observada diretamente. Sua presença é somente inferida indiretamente, a partir de várias observações astronômicas, como a rotação das galáxias, o movimento dos aglomerados de galáxias, e as lentes gravitacionais. A natureza verdadeira da matéria escura é uma das mais proeminentes questões da ciência moderna. Muitos físicos acreditam que a matéria escura consiste de partículas subatômicas ainda não descobertas.

Com a natureza desconhecida da matéria escura outra importante questão surge, a gravidade é a única maneira de interação entre a matéria normal e a matéria escura? Em outras palavras, a matéria só sente a curvatura do espaço-tempo causada pela matéria escura, ou existe outra força que puxa a matéria em direção à matéria escura, ou talvez até mesmo empurre-a para longe e então reduza a atração total entre a matéria normal e a matéria escura. Isso implicaria numa violação da universalidade da queda livre em direção à matéria escura. Essa força hipotética é algumas vezes chamada de quinta força, ou seja, é uma força que existe além das 4 forças fundamentais da natureza, a gravitação, o eletromagnetismo, a interação forte e a interação fraca.

Atualmente existem vários experimentos acontecendo pelo mundo com o objetivo de impor limites a essa quinta força originada da matéria escura. Um dos mais interessantes experimentos usa a órbita do sistema Terra-Lua para testar alguma aceleração anômala em direção ao centro galáctico, ou seja, o centro do halo esférico de matéria escura existente na nossa galáxia. A alta precisão desse experimento vem do Lunar Laser Ranging, onde a distância entre a Terra e a Lua é medida com a precisão centimétrica através de lasers da Terra que são atirados em direção a retro refletores instalados na Lua.

Até hoje, ninguém conduziu um teste dessa quinta força com um objeto exótico como uma estrela de nêutrons. “Existem duas razões que pulsares binários abrem uma maneira completamente nova de teste para essa quinta força entre a matéria normal e a matéria escura”, disse Lijing Shao, do Max Planck Institute for Radio Astronomy (MPIfR), em Born, na Alemanha, e o primeiro autor de uma publicação no periódico Physical Review Letters. “Primeiro, uma estrela de nêutrons consiste de matéria que não pode ser construída no laboratório, muitas vezes mais densa que um núcleo atômico e consistindo inteiramente de nêutrons. Além disso, os enormes campos gravitacionais dentro da estrela de nêutrons, bilhões de vezes mais forte que o do nosso Sol, poderiam em princípio aumentar de forma significante a interação com a matéria escura”.

A órbita de um pulsar binário pode ser obtida com uma grande precisão medindo o tempo de chegada dos sinais de rádio do pulsar com radiotelescópios. Para alguns pulsares, uma precisão de mais de 100 nano segundos pode ser conseguida, correspondendo à determinação da órbita de um pulsar com uma precisão melhor do que 30 metros.

Para testar a universalidade da queda livre em direção à matéria escura, a equipe de pesquisa identificou um pulsar binário em particular, chamado de PSR J1713+0747, que está a uma distância de 3800 anos-luz da Terra. Esse é considerado um pulsar de milissegundo com um período rotacional de apenas 4.6 milissegundos e é um dos mais estáveis em rotação entre os pulsares conhecidos. Além disso, ele está numa órbita praticamente circular de 58 dias com uma estrela do tipo anã branca.

Nos pulsares, os astrônomos normalmente estão interessados nos pulsares binários bem justos com um movimento orbital rápido, quando testam a relatividade geral, os pesquisadores estavam agora olhando por pulsares de milissegundo em uma órbita mais afastada. Quanto mais ampla for a órbita, mais sensível será a reação caso a universalidade da queda livre seja violada. Se o pulsar cair com uma aceleração diferente em direção à matéria escura com relação à sua companheira anã branca, deve-se observar a deformação da órbita binária com relação ao tempo, ou seja, uma mudança na excentricidade da órbita.

“Mais de 20 anos de registros regulares de alta precisão usando o rádio telescópio Effelsberg do European Pulsar Timing Array e com os projetos NANOGrav da América do Norte, além de outros rádio telescópios, mostraram com alta precisão que a excentricidade da órbita do pulsar não mudou”, explica Norbert Wex, também do MPIfR. “Isso significa que para um alto grau a estrela de nêutrons sente a mesma atração em direção à matéria escura do que sente em relação a outras formas de matéria ordinária”.

“Para fazer testes ainda melhores, nós estamos ocupados pesquisando por outros pulsares próximos de uma grande quantidade esperada de matéria escura”, disse Michael Kramer, diretor do MPIfR, e chefe do Fundamental Physics in Radio Astronomy. “O local ideal é o centro galáctico, onde nós usamos o Effelsberg e outros telescópios no mundo para observar como parte do projeto Black Hole Cam. Uma vez que tivermos o Square Kilometre Array, poderemos fazer esses testes super precisos”, conclui ele.


10 fatos sobre o Cometa Halley

O Cometa Halley é um cometa periódico, que se tornou famoso por “visitar a Terra” a cada 75 a 76 anos. Mas além disso, o que faz desse cometa tão especial? O que acontece quando ele passa pela Terra? Veja esses e outros fatos que o fazem chamar tanto a atenção das pessoas!

1. Quando será sua próxima visita?

Ao todo, já foram registradas 30 passagens do cometa Halley pela Terra, e ele será visível aqui novamente em 2061. Ainda não se sabe exatamente em qual mês, mas especula-se que será em meados de junho. Além disso, espera-se que durante essa passagem o cometa apareça muito mais brilhante do que em sua última visita, em 1986, pois estará no mesmo lado da Terra em relação ao sol.

2. Ele foi o primeiro cometa periódico a ser descoberto

O cometa Halley foi descoberto pelo astrônomo Edmond Halley em 1696, que examinou os relatórios de um cometa que se aproximou da Terra em 1531, 1607 e 1682. Ele concluiu que esses três cometas eram realmente o mesmo que sempre retornava à Terra, e previu que o cometa voltaria novamente 1758. Infelizmente, Halley não viveu para ver o retorno do cometa, mas sua descoberta fez com que esse corpo celeste fosse batizado com seu nome.

3. Ele é um visitante antigo da Terra

O primeiro registro de sua passagem no nosso sistema solar ocorreu em 239 anos antes de Cristo. A aparência mais famosa de Halley ocorreu pouco antes da invasão da Inglaterra em 1066 por William, o conquistador. Dizem que William sentiu que o cometa anunciava seu sucesso, e por isso ele foi representado na Tapeçaria de Bayeux, que narra a invasão.

4. Ele está muito distante  

Segundo a NASA, o cometa Halley continua se afastando do Sol, e vai atingir seu ponto mais distante no final de 2023. Depois disso, começará a fazer o seu caminho de volta.

5. Não é possível ver a sua cor

O cometa reflete aproximadamente 4% de luz que ele recebe e, embora pareça muito claro e brilhante, ele é escuro como carvão. Ele apenas brilha intensamente quando está perto o suficiente para o Sol, pois a poeira e os vapores são queimados.

6. Sua velocidade não é constante

Os cientistas da NASA já identificaram várias velocidades diferentes do cometa, variando entre 70,6 km/s a 63,3 km/s. Essa variação ocorre por causa da atração exercida pelas forças gravitacionais de Saturno e de Júpiter e de Saturno, que podem desacelerar o cometa. Além disso, sua órbita é retrógrada, ou seja, ela gira no sentido contrário ao dos planetas.

7. Última visita frustrante

Em 1986, em sua tão esperada visita, o cometa desapontou muitas pessoas, que não conseguiram vê-lo por causa da poluição luminosa. Ele também estava menos brilhante, devido à sua interação com a radiação solar. Porém, esse foi um ano importante pois pela primeira vez foi possível enviar espaçonaves para observá-lo.

8.Causou pânico em 1910

Nesse ano, a imprensa divulgou notícias sobre um gás venenoso presente na cauda do cometa Halley, que mataria todos os habitantes da Terra. A partir dessas notícias, a população entrou em pânico e, mesmo com as tentativas de explicar que o gás não era venenoso, algumas pessoas compraram máscaras para tentar se proteger. Apesar do pânico, essa passagem se tornou importante pois foi a primeira vez que o cometa foi registrado em fotografia.

9. Responsável por chuvas de meteoros

Apesar do cometa só passar na Terra a cada 75 anos, você pode ver seus resíduos em uma frequência muito menor. A chuva de meteoros Orionid, que é gerada pelos fragmentos do Halley, ocorre todos os anos no mês de outubro. Além disso, ele produz chuvas de meteoros em maio, chamada Eta Aquarids.

10. Halley irá desaparecer

Seu destino não é evidente para os cientistas, mas eles afirmam que o cometa ainda ficará em nosso sistema solar por aproximadamente 10 milhões de anos. Porém, em algum momento, ele poderá evaporar como uma bola de gelo, se dividir em dois, ou então ser lançado para fora do nosso sistema solar. 
Fonte: HiperCultura.com

Hubble vê galáxia com 3 Supernovas

Fonte: NASA
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