11 de abril de 2018

Conheça a bolha de Higgs que destruirá o universo. Talvez.

Várias teorias sobre como o universo vai acabar já foram apresentadas. Agora, a mais nova possibilidade aponta que o fim de tudo que conhecemos e não conhecemos não será em um colapso cósmico, mas sim por causa de uma gigantesca bolha cósmica que devorará tudo em seu caminho. De acordo com um estudo publicado em 12 de março na revista Physical Review D, o momento final do universo será desencadeado por uma consequência bizarra da física subatômica chamada instanton. 

Este instanton criará uma pequena bolha que se expandirá na velocidade da luz, engolindo tudo em seu caminho. “Em algum momento, uma dessas bolhas será criada. Vai ser muito desagradável”, afirma Anders Andreassen, físico-chefe do estudo na Universidade de Harvard.

Os instantons são as soluções para as equações que governam o movimento de minúsculas partículas subatômicas, mas Andreassen as comparou com o fenômeno dos tunelamentos quânticos, em que uma partícula aparentemente desafia a física a passar por uma barreira impenetrável. Mas em vez de atravessar uma barreira, o instanton forma uma bolha dentro do campo de Higgs, o campo que dá massa a tudo e dá origem ao bóson de Higgs.

Essa bolha que pode dar fim ao universo nunca seria possível se não fosse pela massa particular do bóson de Higgs em relação a outra partícula mais pesada, chamada de quark top, que compreende muitos átomos. Se o quark ou a partícula de Higgs fossem um pouco mais leves, essas bolhas destruidoras do universo não poderiam se formar. 

Infelizmente, esse não é o caso e, de acordo com a teoria, uma bolha destrutiva se formará. Mas nós ainda temos um tempinho até que isso aconteça. A equipe calcula que a vida útil do universo esteja entre 10 e quinze quinquadraguintilhões de anos (um número com 139 zeros) e meros 10 octodecilhões de anos (um com 58 zeros).

“Isso é muito, muito, muito, muito, muito, muito, muito, muito, muito, muito tempo”, disse Andreassen. “Nosso sol vai queimar e muitas coisas vão acontecer em nosso sistema solar antes que isso aconteça.  Porém, isso é apenas uma previsão. Andreassen diz que é possível que uma bolha já tenha se formado e esteja se aproximando de nós na velocidade da luz neste momento.

E a matéria escura?

Vincenzo Branchina, professor de física e pesquisador da Universidade de Catania, na Itália, que não esteve envolvido no estudo, critica a teoria, afirmando que a equipe de Harvard considera apenas o modelo padrão da física, e não todos os novos e confusos ramos, como a gravidade quântica e a matéria escura, que ainda são completamente misteriosos. 

Para que o universo seja consumido em uma esfera de caos em expansão, a matéria escura, a forma de matéria que exerce uma atração gravitacional, mas não emite ou interage com a luz, não pode interferir. O que é improvável, já que ela representa mais de 80% do nosso universo.

Da mesma forma, Branchina diz que a gravidade quântica – uma parte bizarra da física que tenta reconciliar a mecânica quântica e a teoria da relatividade geral de Einstein, que mal conseguimos vislumbrar – poderia tornar o universo muito mais estável ou instável, dependendo de suas regras. Ele disse que, como ninguém entendeu ainda essa nova física, não podemos saber nada sobre o fim do universo.

Apesar de sua teoria, Andreassen concorda que a matéria escura tem um papel a desempenhar nesta questão. “Eu não apostaria dinheiro que este será o fim da história. Eu esperaria que a matéria escura entrasse e mudasse a história”, acredita. 
Fonte: Live Science

SPHERE revela grande variedade de discos em torno de estrelas jovens

Novas imagens obtidas pelo instrumento SPHERE, montado no Very Large Telescope do ESO, revelaram discos empoeirados em torno de estrelas jovens próximas com muito mais detalhe do que conseguido até então. As imagens mostram uma grande variedade de formas, tamanhos e estruturas, incluindo os efeitos prováveis de planetas ainda no processo de formação.
O instrumento SPHERE montado no Very Large Telescope do ESO (VLT), no Chile, permitiu aos astrônomos suprimir a luz brilhante de estrelas próximas e conseguir obter imagens melhores das regiões que rodeiam estas estrelas. Esta coleção de novas imagens do SPHERE é apenas uma amostra da enorme variedade de discos empoeirados que estão sendo descobertos em torno de estrelas jovens.

Estes discos são bastante diferentes em termos de forma e tamanho — alguns contêm anéis brilhantes, outros mostram anéis escuros e alguns até se parecem com hamburgueres. Os discos diferem ainda em aparência, dependendo da sua orientação no céu — observamos desde discos circulares vistos de face até discos muito estreitos vistos praticamente de perfil.

A tarefa principal do SPHERE é descobrir e estudar exoplanetas gigantes situados em órbita de estrelas próximas, usando imagens diretas. Mas o instrumento é também uma das melhores ferramentas que existem para obter imagens de discos em torno de estrelas jovens — regiões onde planetas podem estar se formando. O estudo desses discos é crucial para entender a ligação entre as propriedades dos discos e a formação e presença de planetas.

Muitas das imagens de estrelas jovens mostradas aqui foram obtidas no âmbito de um novo estudo de estrelas T Tauri, uma classe de estrelas muito jovens (com menos de 10 milhões de anos de idade) que variam em brilho. Os discos em torno dessas estrelas contêm gás, poeira e planetesimais — os blocos constituintes dos planetas e os progenitores dos sistemas planetários.

As imagens mostram também como é que o nosso Sistema Solar poderia ter sido nas primeiras fases da sua formação, há mais de 4 bilhões de anos atrás.

A maioria das imagens que aqui apresentamos foram obtidas no âmbito do rastreio DARTTS-S (Discs ARound T Tauri Stars with SPHERE). As distâncias aos alvos variam entre 230 e 550 anos-luz. Para termos de comparação, a Via Láctea tem aproximadamente uma dimensão de 100 mil anos-luz, por isso estas estrelas encontram-se, em termos relativos, muito próximas da Terra. Mas, mesmo a esta distância, é um desafio tremendo obter boas imagens da fraca luz refletida pelos discos, uma vez que estes são ofuscados pela brilhante luz emitida pelas suas estrelas progenitoras.   

Outra observação nova do SPHERE levou à descoberta de um disco de perfil situado em torno da estrela GSC 07396-00759, membro de um sistema estelar múltiplo incluído na amostra DARTTS-S. Curiosamente, este novo disco parece ser mais evoluído do que o disco rico em gás que rodeia a estrela T Tauri do mesmo sistema, apesar de ambas terem a mesma idade. Esta intrigante diferença nas escalas de tempo evolutivas de discos em torno de duas estrelas com a mesma idade é outra das razões pela qual os astrônomos pretendem descobrir mais sobre este tipo de discos e suas características.

Os astrônomos utilizaram o SPHERE para obter muitas outras imagens, para este e outros estudos, incluindo a interação de um planeta com um disco, os movimentos orbitais no interior de um sistema e a evolução temporal de um disco.

Os novos resultados do SPHERE, juntamente com dados obtidos por outros telescópios, como o ALMA, estão revolucionando a maneira como compreendemos o meio que rodeia as estrelas jovens e os complexos mecanismos da formação planetária.
Fonte: http://www.eso.org/public/brazil/news/eso1811/

Estudo mostra que outras possíveis interações da matéria escura além da gravidade eram falsas

Há três anos, um estudo feito com o Telescópio Hubble descobriu que a matéria escura poderia interagir com a matéria comum através de forças diferentes da gravidade. Isso seria um grande passo para entender o funcionamento e, no fim das contas, o que é a matéria escura, já que até então a falta de interatividade era uma das características mais controversas desta substância.

Os pesquisadores foram capazes de estimar a distribuição de massa de um aglomerado de galáxias chamado Abell 3827, e parecia, na época, que ele tinha um pequeno deslocamento da matéria escura comparado ao local onde as estrelas nas galáxias estavam. Porém, agora, utilizando o Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA), eles conseguiram ver melhor e constataram que a substância permaneceu em suas galáxias.

Estas medições parecem indicar que a substância misteriosa provavelmente interage consigo mesma e com a matéria comum apenas através da gravidade, revertendo as conclusões que os cientistas haviam retirado das observações de três anos antes.

Visão mais precisa

A matéria escura é responsável por cerca de 27% do conteúdo do universo, mas os cientistas ainda sabem muito pouco sobre o que ela realmente é. A matéria escura não emite ou reflete a luz, dificultando muito o seu estudo. Sua gravidade pode, no entanto, dobrar o caminho da luz em um fenômeno conhecido como lente gravitacional, o que permitiu aos astrônomos percebessem que havia algo ali, em vez de um grande vazio.

Quem revisitou a observação usando o ALMA foi a mesma equipe que havia feito a observação do Hubble. O poderoso telescópio chileno foi capaz de descobrir detalhes que a observação do Hubble não havia captado, na forma de luz infravermelha distorcida de uma galáxia de fundo. Os novos dados revelam a localização da matéria escura não detectada antes.

“Temos uma visão de maior resolução da galáxia distante usando o ALMA do que até mesmo do Telescópio Espacial Hubble”, disse Liliya Williams, pesquisadora da Universidade de Minnesota e co-autora do novo trabalho. “A verdadeira posição da matéria escura tornou-se mais clara do que em nossas observações anteriores”.

A nova imagem que surgiu indica que a maior parte da matéria escura das galáxias ficou com elas durante a colisão. Isto sugere que a matéria escura ou sente exclusivamente os efeitos da gravidade ou que ela interage apenas fracamente através de outras forças.

Outra possibilidade é que o aglomerado de galáxias poderia estar se movendo em direção à Terra. Neste caso, não seria esperado ver qualquer deslocamento lateral na matéria escura. Se este fosse o caso, a substância teria se deslocado na frente ou atrás do aglomerado, tornando qualquer desvio difícil de detectar.

Astrônomos em todo o mundo continuam a olhar para o céu em busca de pistas sobre a natureza da substância. Nos últimos anos, muitas novas hipóteses evoluíram para explicá-la, já que os cientistas usam modelos de computador para ter uma ideia melhor do que procurar. “Diferentes propriedades da matéria escura deixam sinais indicadores”, disse Andrew Robertson, pesquisador da Universidade de Durham, no Reino Unido, e co-autor do estudo.
“Um teste especialmente interessante é que as interações dela tornam seus aglomerados mais esféricos. Essa é a próxima coisa que vamos investigar”, sugere.

“A busca por matéria escura é frustrante, mas isso é ciência. Quando os dados melhoram, as conclusões podem mudar ”, complementa o principal autor do estudo, Richard Massey, também da Universidade de Durham. “Enquanto isso, a caçada continua para a matéria escura revelar sua natureza. Considerando que a matéria escura não interage com o Universo ao redor, estamos tendo dificuldade em descobrir o que ela é”, admite.

(Tímidos) avanços

Os pesquisadores dizem que a pesquisa anterior, de 2015, não foi em vão. Graças aos dados obtidos há três anos, várias teorias foram propostas para explicar o fenômeno de deslocamento da matéria escura, e muitos pesquisadores sugeriram condições que um aglomerado precisaria para mostrar assinaturas sutis de matéria escura em interação. Agora, estas teorias e condições podem ser usadas ​​para descartar interações de matéria escura observando um grande número de aglomerados.

“Estes cálculos teóricos concordaram que, se a matéria escura sente outras forças além da gravidade, as compensações da matéria escura seriam de fato visíveis em alguns (mas não todos) aglomerados de galáxias. Tudo depende do nosso ângulo de visão, da velocidade das colisões e do tempo desde o impacto. O aglomerado de galáxias Abell 3827 pode não estar sendo visto do ângulo certo”, diz Massey.

“Com uma pequena mudança de estratégia para usar essa nova teoria, estamos planejando observar muitos aglomerados. Para mapear a matéria escura precisamos da visão clara de um telescópio no espaço, mas o Hubble não pode apontar muitos aglomerados, então construímos um telescópio que pode”, aponta ele.

Este telescópio é chamado SuperBIT e será anexado a um balão gigante de hélio. Ele estará acima de 99% da atmosfera do nosso planeta, portanto, não terá muita interferência, mas custará uma fração do valor que teria caso fosse enviado ao espaço. O SuperBIT irá flutuar ao redor da Terra várias vezes e observará cerca de 200 aglomerados de galáxias.

A matéria escura é um componente fundamental do universo. Estima-se que ela supere a quantidade de matéria regular em uma escala de seis para um. Além disso, os astrônomos acreditam que ela é responsável pela forma das galáxias e sua distribuição através do universo. Recentemente, astrônomos descobriram uma galáxia que parece não ter matéria escura, o que pode, ironicamente, ajudá-los a descobrir um pouco mais sobre esta substância enigmática. 
Fonte: https://hypescience.com

O que está a acontecer na Nebulosa Cabeça de Cavalo em Orionte?

Duas equipes de investigação usaram um mapa obtido pelo SOFIA (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy) da NASA para descobrir mais informações sobre a formação estelar na icónica Nebulosa Cabeça de Cavalo na direção da constelação de Orionte. O mapa revela detalhes vitais para obter uma compreensão completa da poeira e do gás envolvidos na formação das estrelas. A Nebulosa Cabeça de Cavalo está embebida na nuvem molecular gigante Orionte B e é extremamente densa, com massa suficiente para produzir cerca de 30 estrelas semelhantes ao Sol. Marca o limite entre a nuvem molecular fria circundante - com as matérias-primas necessárias para fabricar estrelas e sistemas planetários - e a área a oeste onde as estrelas massivas já se formaram. Mas a radiação das estrelas corrói essas matérias-primas. Enquanto as moléculas frias, como o monóxido de carbono, dentro da densa nebulosa, estão protegidas desta radiação, as moléculas à superfície estão expostas a ela. Isto desencadeia reações que podem afetar a formação estelar, incluindo a transformação das moléculas de monóxido de carbono em átomos e carbono e iões, a que chamamos ionização.

Uma equipa liderada por John Bally do Centro para Astrofísica e Astronomia Espacial, da Universidade do Colorado em Boulder, EUA, queria aprender se a intensa radiação das estrelas vizinhas é forte o suficiente para comprimir o gás dentro da nebulosa e desencadear uma nova formação estelar. Combinaram dados do SOFIA com os de outros dois observatórios para obter uma visão multifacetada da estrutura e dos movimentos das moléculas. A equipe de Bally descobriu que a radiação das estrelas próximas cria um plasma quente que comprime o gás frio no interior da Cabeça de Cavalo, mas a compressão é insuficiente para despoletar o nascimento de estrelas adicionais. No entanto, aprenderam detalhes importantes sobre a estrutura da nebulosa.

A radiação provocou uma onda destrutiva de ionização que caiu sobre a nuvem. Essa onda foi interrompida pela porção densa da nuvem da Cabeça de Cavalo, fazendo com que a onda a envolvesse. A Cabeça de Cavalo desenvolveu a sua forma icónica porque foi densa o suficiente para bloquear as forças destrutivas da onda de ionização. A forma da icónica Nebulosa Cabeça de Cavalo diz-nos mais sobre o movimento e velocidade deste processo," comenta Bally. "Ilustra realmente o que acontece quando uma nuvem molecular é destruída pela radiação ionizada."

Os investigadores estão a tentar entender como é que as estrelas se formaram na Nebulosa Cabeça de Cavalo - e por que estrelas adicionais não o fizeram - porque a sua proximidade com a Terra permite que os astrónomos a estudem em grande detalhe. Isto fornece pistas sobre como as estrelas se podem formar em galáxias distantes que estão demasiado distantes para observar claramente detalhes finos, até mesmo pelos telescópios mais poderosos.

"Em estudos como este, estamos a aprender que a formação estelar é um processo autolimitado," realça Bally. "As primeiras estrelas a se formarem numa nuvem podem impedir o nascimento de estrelas adicionais nas proximidades, destruindo partes adjacentes da nuvem."

Noutro estudo baseado no mapa do SOFIA, uma equipa de investigadores liderada por Cornelia Pabst, da Universidade de Leiden, Holanda, analisou a estrutura e brilho do gás em regiões escuras e frias no interior e nos arredores da Nebulosa Cabeça de Cavalo. Esta região tem muito pouca formação estelar em comparação com a Nuvem Orionte B ou com a Grande Nebulosa de Orionte, para sudoeste da Nebulosa Cabeça de Cavalo. Pabst e a sua equipa queriam entender as condições físicas na região escura que podem estar a afetar a taxa de formação estelar.

Descobriram que a forma, estrutura e brilho do gás na nebulosa não encaixam nos modelos existentes. São necessárias mais observações para explorar o porquê de os modelos não coincidirem com o que viram. Estamos apenas a começar a entender que, embora tenhamos observado apenas uma pequena parte desta nuvem molecular, tudo é mais complicado do que os modelos indicaram inicialmente," acrescenta Pabst. "Este mapa contém dados lindos e maravilhosos que podemos combinar com observações futuras para nos ajudar a entender como as estrelas se formam localmente, na nossa Galáxia, para que possamos relacioná-las com a investigação extragaláctica." 

Os estudos foram publicados nas revistas The Astronomical Journal e Astronomy and Astrophysics. O mapa da Nebulosa Cabeça de Cavalo, usado pelas duas equipas, foi criado usando o atualizado instrumento GREAT do SOFIA. Foi atualizado para usar 14 detetores simultaneamente. Assim sendo, o mapa foi produzido significativamente mais depressa do que poderia ter sido nos observatórios anteriores, que usavam apenas um único detetor.

"Nós não podíamos ter feito esta investigação sem o SOFIA e sem o seu instrumento atualizado, upGREAT," explica Bally. "Como aterra após cada voo, os seus instrumentos podem ser ajustados, atualizados e melhorados de maneiras impossíveis para observatórios espaciais. O SOFIA é fundamental para desenvolver instrumentos cada vez mais poderosos e confiáveis para uso futuro no espaço. O SOFIA é um jato Boeing 747SP modificado para transportar um telescópio com uma abertura de 100 polegadas. É um projeto conjunto da NASA e do Centro Aeroespacial Alemão, DLR.
Fonte: http://www.ccvalg.pt/astronomia/


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