2 de fevereiro de 2018

Modelando o Universo

Renderização da velocidade do gás numa fina fatia com 100 kiloparsecs de espessura (no sentido da visão) centrada no segundo enxame de galáxias mais massivo no cálculo TNG100. Onde a imagem é preta, o gás dificilmente se move, enquanto as regiões mais claras têm velocidades que excedem 1000 km/s. A imagem contrasta os movimentos de gás nos filamentos cósmicos contra os rápidos movimentos caóticos desencadeados pelo profundo e potencial poço gravitacional e pelo buraco negro supermassivo situado no centro. Crédito: Colaboração IllustrisTNG

Uma simulação do Universo com supercomputadores produziu novas informações sobre o modo como os buracos negros influenciam a distribuição da matéria escura, o modo como os elementos pesados são produzidos e distribuídos em todo o cosmos e sobre a origem dos campos magnéticos.
Astrofísicos do MIT, da Universidade de Harvard, do Instituto Heidelberg de Estudos Teóricos, dos Institutos Max Planck para Astrofísica e Astronomia e do Centro de Astrofísica Computacional obtiveram novas informações sobre a formação e evolução das galáxias, desenvolvendo e programando um novo modelo de simulação para o Universo - "Illustris - The Next Generation" ou IllustrisTNG.
Mark Vogelsberger, professor assistente de física no MIT e no Instituto Kavli para Astrofísica e Investigação Espacial do MIT, tem vindo a desenvolver, testar e a analisar as novas simulações IllustrisTNG. Juntamente com os pós-doutorados Federico Marinacci e Paul Torrey, Vogelsberger tem usado a simulação IllustrisTNG para estudar as assinaturas observáveis de campos magnéticos de grande escala que permeiam o Universo.

Vogelsberger usou o modelo IllustrisTNG para mostrar que os movimentos turbulentos de gases quentes e difusos conduzem dínamos magnéticos de pequena escala que podem amplificar exponencialmente os campos magnéticos nos núcleos de galáxias - e que o modelo prevê com precisão a força observada desses campos magnéticos.
"A alta resolução do IllustrisTNG, combinada com o seu sofisticado modelo de formação galáctica, permitiu-nos explorar estas questões dos campos magnéticos em mais detalhe do que com qualquer outra simulação cosmológica anterior," comenta Vogelsberger, autor dos três artigos científicos que divulgam o novo trabalho, publicados na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Modelando um Universo (mais) realista

O projeto IllustrisTNG é o sucessor da simulação original Illustris desenvolvida pela mesma equipa de investigação, mas foi atualizado para incluir alguns dos processos físicos que desempenham papéis cruciais na formação e evolução das galáxias.
Como o Illustris, o projeto modela uma peça em forma de cubo do Universo. Desta vez, o projeto seguiu a formação de milhões de galáxias numa região representativa do Universo com quase mil milhões de anos-luz de lado (a versão anterior, há quatro anos, media apenas 350 milhões de anos-luz de lado). A simulação hidrodinâmica IllustrisTNG é o maior projeto, até à data, do surgimento de estruturas cósmicas, realça Volker Springel, investigador principal do IllustrisTNG, cientista do Instituto Heidelberg de Estudos Teóricos da Universidade de Heidelberg e do Instituto Max Planck para Astrofísica.
A rede cósmica de gás e de estrelas prevista pelo IllustrisTNG produz galáxias bastante parecidas em forma e tamanho com as galáxias reais. Pela primeira vez, as simulações hidrodinâmicas podem calcular diretamente o padrão detalhado de agrupamento de galáxias no espaço. Em comparação com os dados observacionais, explica Springel, - incluindo os mais recentes grandes levantamentos galácticos como o SDSS (Sloan Digitized Sky Survey) - o IllustrisTNG demonstra um elevado grau de realismo.
Em adição, as simulações preveem como a teia cósmica muda ao longo do tempo, em particular em relação à estrutura subjacente da matéria escura do cosmos. "É particularmente fascinante que possamos prever com precisão a influência de buracos negros supermassivos na distribuição de matéria até grandes escalas," continua Springel. "Isto é crucial para interpretar de forma confiável as próximas medições cosmológicas."

Astrofísica via código e supercomputadores

Para o projeto, os investigadores desenvolveram uma versão particularmente poderosa do seu código AREPO de malha móvel e altamente paralela e usaram-no na máquina "Hazel-Hen" no Centro de Supercomputação em Estugarda, o supercomputador mais rápido da Alemanha. Para calcular uma das duas simulações principais, foram usados mais de 24.000 processadores ao longo de mais de dois meses.
"As novas simulações produziram mais de 500 terabytes de dados de simulação," diz Springel. "A análise desta quantidade gigantesca de dados manter-nos-á ocupados nos próximos anos e promete muitas novas e interessantes ideias no que toca a diferentes processos astrofísicos."

Buracos negros supermassivos suprimem formação estelar

Noutro estudo, Dylan Nelson, investigador do Instituto Max Planck para Astrofísica, foi capaz de demonstrar o importante impacto dos buracos negros nas galáxias. As galáxias formadoras de estrelas brilham no azul das suas jovens estrelas até que uma súbita mudança evolutiva apaga a formação estelar, de modo que a galáxia se torna dominada por velhas estrelas vermelhas e se junta a um cemitério cheio de galáxias antigas e moribundas.
"As únicas entidades físicas capazes de extinguir a formação estelar nas nossas grandes galáxias elípticas são os buracos negros supermassivos nos seus centros," explica Nelson. "Os fluxos ultrarrápidos destas armadilhas gravitacionais atingem velocidades até 10% da velocidade da luz e afetam os sistemas estelares gigantes milhares de milhões de vezes maiores do que o próprio buraco negro, que é comparativamente pequeno."

Novas descobertas para a estrutura das galáxias

A simulação IllustrisTNG também melhora a compreensão dos investigadores da formação da estrutura hierárquica das galáxias. Os teóricos argumentam que as galáxias pequenas devem formar-se primeiro e depois se fundem em objetos cada vez maiores, impulsionados pela implacável atração da gravidade. As inúmeras colisões galácticas literalmente quebram galáxias e dispersam as suas estrelas em órbitas largas em torno das galáxias grandes recém-criadas, o que deveria dar-lhes um ténue brilho estelar de fundo.
Estes pálidos halos estelares previstos são muito difíceis de observar devido ao seu baixo brilho superficial, mas o modelo IllustrisTNG foi capaz de simular exatamente o que os astrónomos devem procurar. As nossas previsões podem agora ser sistematicamente verificadas pelos observadores," afirma Annalisa Pillepich, investigadora do Instituto Max Planck para Astronomia, que liderou outro estudo do IllustrisTNG. "Isto fornece um teste crítico para o modelo teórico da formação hierárquica das galáxias."
Fonte: Astronomia OnLine

O resultado da explosiva fusão de estrelas de nêutrons é muito mais maluco do que os cientistas pensavam

Os astrofísicos achavam que sabiam o que acontecia após a colisão de duas estrelas de nêutrons. Isso até GW170817 os confundir completamente. Normalmente, uma fusão dessas leva a uma grande explosão. O que se espera de uma grande explosão? Que ela produza um flash brilhante, cuja luz diminui com o tempo. Certo?

Não no caso de GW170817 que, contrariamente às expectativas, continua a se iluminar meses após o evento. Um artigo sobre o fenômeno, estudado por uma equipe da Universidade McGill, no Canadá, foi publicado na revista Astrophysical Journal Letters. 

De acordo com dados do Observatório de raios-X Chandra, da NASA, as consequências dessa colisão são muito mais complexas e interessantes do que os pesquisadores esperavam. Essa é a primeira vez que observamos diretamente uma colisão entre duas estrelas de nêutrons. Graças a avanços na detecção de ondas gravitacionais, os cientistas conseguiram apontar seus instrumentos espaciais a tempo de assistir o evento mais tarde nomeado GW170817, em agosto do ano passado. A fusão espetacular ocorreu a 138 milhões de anos-luz do sistema solar. 

Aprendemos muito sobre o fenômeno. Por exemplo, pudemos confirmar que as colisões entre estrelas de nêutrons produzem explosões de raios gama, um dos eventos mais brilhantes e energéticos do universo. Essa explosão de raios gama recebeu o nome de GRB170817A, e deveria se apagar relativamente rápido. Só que isso não aconteceu. Dois dias após a colisão, nenhuma fonte óptica estava visível, o que está dentro do normal. Nove dias após a colisão, os dados do Chandra revelaram uma nova fonte de raios-X no local da explosão. 

“Geralmente, quando vemos uma pequena explosão de raios gama, a emissão de jatos gerada fica brilhante por um curto período de tempo e então desaparece”, explicou o astrofísico Daryl Haggard, da Universidade McGill.

A posição do objeto no céu era muito próxima do sol para medições sensíveis de raios-X, de forma que o mistério permaneceu por um tempo. Foi somente 109 após a colisão, no início de dezembro de 2017, que os astrônomos foram capazes de fazer novas leituras de GRB170817A, descobrindo que ele estava ainda mais brilhante do que no início de setembro. 

O brilho só pode ser explicado se a colisão das estrelas de nêutrons for um pouco mais complicada do que nós pensávamos inicialmente. Por exemplo, a colisão pode ter criado um buraco negro com um jato energético que está aquecendo o material em torno dele. Isso poderia explicar o brilho visto nos raios-X e nos espectros de rádio durante meses após o evento. 

A curva de luz do raio-X corresponde a previsões para esta hipótese, embora a origem desse jato energético ainda seja incerta. Agora, os astrônomos possuem um novo desafio em mãos: tentar descobrir a causa e a física por trás desse surpreendente evento luminoso. GW170817 deve continuar sendo um dos objetos mais estudados no céu por algum tempo ainda. 
Fonte: https://hypescience.com
[ScienceAlert]

Semana de Férias do FTD Digital Arena tem foco em astronomia

Atividades acontecem dia 03, e de 05 a 09 de fevereiro com diversas atrações

 A astronomia é o foco da próxima Semana de Férias do FTD Digital Arena, que acontece dia 03, e de 05 a 09 de fevereiro. O planetário com tecnologia de projeção digital de alta definição, localizado na PUCPR, fará, nesta edição, uma abertura especial para trazer as crianças ainda mais para o universo lúdico. Abrindo a Semana de Férias, no sábado (03/02), será feita uma sessão especial com três atrações: apresentação de teatro de fantoche - “A fantástica história das Constelações”, com Rodney Veiga, oficina de teatro infantil de postura corporal para crianças, que ajudará elas a desenvolverem seu lado artístico, e apresentação de dois filmes, sendo eles: Dois Pedacinhos de Vidro e Galileu. 

Durante a semana, a programação será composta pela apresentação de teatro de fantoche, às 14h, seguida da oficina de montagem de foguetes, supervisionada por alunos de Pedagogia da PUCPR, às 15h, e apresentação dos dois filmes, às 16h. Para apresentações de teatro e filmes, as crianças devem estar acompanhadas de algum responsável. O FTD Digital Arena, com entrada pelo Portão 1 da PUCPR, é um planetário, tendo uma cúpula em formato semiesférico e sistema de projetores digitais. Os ingressos podem ser comprados pelo site ou na bilheteria do local. 

Programação

Data: 03/02 (sábado) 

Apresentação teatro de fantoches: A fantástica história das Constelações.

Horário: 14h às 15h.

Ingresso: R$ 40,00 inteira | R$ 20,00 meia.

Classificação indicativa: de 03 a 12 anos.  

Oficina: postural corporal para crianças.

Horário: 15h e 15h30

Ingresso: R$ 10,00 preço único.

Classificação indicativa: de 03 a 12 anos. 

Filmes: Dois Pedacinhos de Vidro e Galileu.

Horário: 16h.

Ingresso: R$ 30,00 inteira | R$ 15,00 meia.

Classificação indicativa: todas as idades. 

Pacotes

Pacote Infantil Completo – R$ 40,00

Pacote Infantil – R$ 25,00

Pacote Adulto – R$ 50,00 

De 05 a 09/02 (semana) 

Apresentação teatro de fantoches: A fantástica história das Constelações.

Horário: 14h às 15h.

Ingresso: R$ 40,00 inteira | R$ 20,00 meia.

Classificação indicativa: de 03 a 12 anos. 

Oficina: montagem de foguetes.

Horário: 15h às 16h.

Ingresso: R$ 15,00 preço único.

Classificação indicativa: de 03 a 12 anos. 

Filmes: Dois Pedacinhos de Vidro e Galileu.

Horário: 16h.

Ingresso: R$ 30,00 inteira | R$ 15,00 meia.

Classificação indicativa: todas as idades.
  
Pacotes

Pacote Infantil Completo – R$ 45,00

Pacote Infantil – R$ 30,00

Pacote Adulto – R$ 50,00 

Endereço: FTD Digital Arena (Rua Imaculada Conceição, 1155, Prado Velho – Portão 1 da PUCPR).

Mais informações e inscrições: 3271 -6322 |www.pucpr.br/ftd-digital-arena


Confira as sinopses:

Sinopse “A fantástica história das Constelações”

O professor Alfredo Frederico convida a todos para embarcar em uma viagem pelas estrelas da galáxia.  Ele está escrevendo uma fantástica história e vai contar sobre a maior, mais poderosa e mais bela constelação de todas: a E.........   Vamos descobrir juntos com o professor Alfredo Frederico essa e outras constelações? 

Oficina de teatro infantil: postura corporal para crianças 

A atividade fará com que as crianças explorem e desenvolvam o lado artístico. O corpo humano é a ferramenta mais complexa que existe, e, no dia, iremos ensinar como usá-lo corretamente desde pequeno. Que tal se transportar para o mundo dos animais e imitar alguns bichinhos ou até mesmo se mover como eles? Para se mover como eles precisamos sacudir e dar vida ao animal que está dentro de nós. 

Sinopse Galileu

Experimente as primeiras experiências de Galileu em Pisa, na Itália, como a gravidade e as leis do movimento, na defesa da ideia de que a Terra gira em torno do sol, e seu trabalho com os primeiros telescópios. 

Sinopse Dois Pedacinhos de Vidro 

Em conversa com uma astrônoma, duas crianças aprendem como os telescópios funcionam, sua história e as maiores descobertas realizadas com o auxílio destes instrumentos ao explorar as Luas de Galileu, os anéis de Saturno e a estrutura espiral das galáxias. Durante a noite de conhecimento, também são abordadas as descobertas de Galileu, Huygens, Newton, Hubble e muitos outros.
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