13 de junho de 2018

Equações preveem que cada buraco negro possui um novo universo

Nosso universo pode estar vivendo dentro de um buraco negro que ele próprio é parte de um universo maior. Por sua vez, todos os buracos negros encontrados até agora em nosso universo, do microscópico ao supermassivo, podem ser portas para realidades alternativas. De acordo com uma nova teoria, um buraco negro é na verdade um túnel entre universos, um tipo de wormhole. A matéria do buraco negro atrai para não desmoronar em um único ponto, como foi previsto, mas sim jorra um “buraco branco” na outra extremidade do preto.  Em um artigo publicado na revista física Letters B, Indiana University físico Nikodem Poplawski apresenta novos modelos matemáticos do movimento espiral da matéria caindo em um buraco negro.

Suas equações sugerem que tais wormholes são alternativas viáveis para as “singularidades do espaço-tempo” que Albert Einstein previu estar nos centros de buracos negros. De acordo com as equações de Einstein para a relatividade geral, as singularidades são criadas sempre que a matéria em uma determinada região fica muito densa, como aconteceria no coração ultra denso de um buraco negro. A teoria de Einstein sugere que singularidades não tomam espaço, e são infinitamente densas e infinitamente quentes — um conceito suportado por numerosas linhas de evidências indiretas, mas ainda tão bizarras que muitos cientistas acham difícil aceitar.

De acordo com as novas equações, buracos negros podem ser a chave para outros universos.

Buracos de minhoca resolvem o mistério do Big Bang?

A noção de buracos negros como wormholes poderia explicar certos mistérios na cosmologia moderna, disse Poplawski. Por exemplo, a teoria do Big Bang diz que o universo começou como uma singularidade. Mas os cientistas não têm nenhuma explicação satisfatória para como tal singularidade poderia ter se formado em primeiro lugar.

Se o nosso universo foi nascido por um buraco branco em vez de uma singularidade, Poplawski disse: “seria resolver este problema de singularidades buraco negro e também a singularidade Big Bang.  Os buracos de minhoca também podem explicar explosões de raios gama, as segundas explosões mais poderosas do universo após o Big Bang. Explosões de raios gama ocorrem nas franjas do universo conhecido.

Eles parecem estar associados com supernovas, ou explosões de estrelas, em galáxias distantes, mas suas fontes exatas são um mistério. Poplawski propõe que as explosões podem ser descargas de matéria de universos alternativos. O assunto, diz ele, pode estar escapando em nosso universo através de buracos negros supermassivos — buracos de minhoca — no coração dessas galáxias, embora não esteja claro como isso seria possível. “é uma espécie de idéia louca, mas quem sabe?”, disse.

Há pelo menos uma maneira de testar a teoria de Poplawski: alguns dos buracos negros do nosso universo giram, e se o nosso universo nasceu dentro de um buraco negro igualmente rotativo, então nosso universo deveria ter herdado a rotação do objeto pai. Se as experiências futuras revelam que nosso universo parece girar em uma direção preferida, seria evidência indireta apoiando sua teoria do buraco de minhoca, disse Poplawski.

Wormholes são “matéria exótica” Makers?

A teoria do wormhole também pode ajudar a explicar porque certas características do nosso universo se desviam do que a teoria prevê, de acordo com os físicos. Baseado no modelo padrão da física, após o Big Bang a curvatura do universo deveria ter aumentado ao longo do tempo, de modo que agora 13,7 bilhões de anos mais tarde devemos parecer estar sentados na superfície de um universo fechado e esférico.

Mas as observações mostram que o universo parece plano em todas as direções. Além do mais, dados sobre a luz do universo muito cedo mostram que tudo logo após o Big Bang era uma temperatura bastante uniforme.

Isso significaria que os objetos mais distantes que vemos em horizontes opostos do universo foram uma vez perto o suficiente para interagir e chegar ao equilíbrio, como moléculas de gás em uma câmara selada. Novamente, as observações não correspondem às previsões, porque os objetos mais distantes uns dos outros no universo conhecido são tão distantes que o tempo que levaria para viajar entre eles na velocidade da luz excede a idade do universo.

Para explicar as discrepâncias, os astrônomos conceberam o conceito de inflação.

Inflação afirma que logo após o universo foi criado, ele experimentou um surto de crescimento rápido durante o qual o espaço se expandiu em velocidades mais rápidas do que a luz. A expansão estendeu o universo de um tamanho menor que um átomo para proporções astronômicas em uma fração de segundo.

O universo, portanto, parece plano, porque a esfera que estamos vivendo é extremamente grande do nosso ponto de vista, assim como a esfera da Terra parece plana para alguém que está em um campo. A inflação também explica como objetos tão distantes uns dos outros poderiam ter sido próximos o suficiente para interagir. 
Fonte: National Geographic

ALMA descobre trio de planetas bebês em torno de estrela recém nascida

Técnica inovadora para descobrir os planetas mais jovens da nossa galáxia

Com o auxílio do ALMA, duas equipes independentes de astrônomos descobriram provas convincentes de que três planetas jovens orbitam a estrela bebê HD 163296. Utilizando uma técnica inovadora, os astrônomos identificaram três distúrbios no disco de gás situado em torno da jovem estrela: a mais forte evidência de que planetas recentemente formados se encontram em órbita desta estrela. Estes são considerados os primeiros planetas descobertos pelo ALMA.

O Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) mudou completamente a nossa maneira de ver os discos protoplanetários — as fábricas de planetas repletas de gás e poeira que rodeiam as estrelas jovens. Os anéis e espaços vazios nestes discos fornecem-nos evidências circunstanciais intrigantes da presença de protoplanetas. No entanto, existem outros fenômenos que podem também ser responsáveis por estas estruturas.

Agora, e graças a uma técnica inovadora de procura de planetas que identifica padrões incomuns no fluxo de gás do disco de formação planetária situado em torno de uma estrela jovem, duas equipes de astrônomos confirmaram a existência de marcas distintas que apontam para planetas recém formados em órbita de uma estrela bebê.

“Ao medirmos o fluxo de gás em um disco protoplanetário, temos mais certeza de que existem planetas ao redor dessa estrela jovem,” disse Christophe Pinte da Universidade Monash, na Austrália, e autor principal de um dos dois artigos científicos que descreve estes resultados. “Esta técnica oferece-nos uma nova direção para compreendermos melhor a formação de sistemas planetários.”

Para chegar a estes resultados, cada equipe analisou observações ALMA de HD 163296, uma estrela jovem situada a cerca de 330 anos-luz de distância da Terra na constelação do Sagitário [3]. Esta estrela tem cerca de duas vezes a massa do Sol mas tem apenas 4 milhões de anos de idade — ou seja, é cerca de mil vezes mais jovem que o nosso Sol.

“Resolvemos investigar o movimento do gás localizado, ou seja, a pequena escala, no disco protoplanetário da estrela, já que, com esta técnica completamente nova, poderíamos descobrir alguns dos mais jovens planetas na nossa galáxia, graças às imagens de alta resolução obtidas pelo ALMA,” disse Richard Teague, astrônomo na Universidade de Michigan e autor principal do segundo artigo.

Em vez de se focarem na poeira situada no disco, a qual tinha já sido claramente observada pelo ALMA em observações anteriores, os astrônomos estudaram o gás de monóxido de carbono (CO) espalhado por todo o disco. As moléculas de CO emitem radiação bem distinta nos comprimentos de onda do milímetro, a qual pode ser observada pelo ALMA com grande detalhe. Variações sutis do comprimento de onda desta radiação, devido ao efeito Doppler, revelam movimentos do gás no disco.

A equipe liderada por Teague identificou dois planetas localizados aproximadamente a 12 e 21 bilhões de km de distância da estrela. A outra equipe, liderada por Pinte, identificou um planeta a cerca de 39 bilhões de km da estrela.

As duas equipes utilizaram variações da mesma técnica, a qual procura anomalias no fluxo do gás, evidenciadas pelos desvios nos comprimentos de onda da emissão de CO e que indicam que o gás está interagindo com um objeto massivo.

A técnica utilizada por Teague, que derivou variações médias no fluxo de gás tão pequenas como alguns porcento, revelou o impacto de vários planetas nos movimentos do gás situado mais próximo da estrela. A técnica usada por Pinte, que mede de forma mais direta o fluxo de gás, é mais adequada para estudar a parte mais externa do disco e permitiu aos investigadores localizar com mais precisão o terceiro planeta, no entanto restringe-se a maiores desvios no fluxo, isto é, maiores que cerca de 10%.

Em ambos os casos, os investigadores identificaram áreas onde o fluxo de gás não corresponde ao seu meio envolvente — um pouco como as correntes de um rio em torno de rochas na água. Ao analizar cuidadosamente este movimento, os cientistas puderam ver claramente a influência de corpos planetários com massa semelhante à de Júpiter.

Esta nova técnica permite aos astrônomos estimar de modo mais preciso massas protoplanetárias e tem menos probabilidade de produzir falsos positivos. “Começamos agora a levar o ALMA para a vanguarda da detecção de planetas,” disse o co-autor Ted Bergin da Universidade de Michigan.

Ambas as equipes continuam a refinar este método e irão aplicá-lo a outros discos, esperando-se assim compreender melhor como é que se formam as atmosferas e que elementos e moléculas estão presentes num planeta na época de seu nascimento.
Fonte: http://www.eso.org

Planeta Nove do espaço exterior: existe outro mundo além de Netuno?

A órbita incomum de um asteroide recém-descoberto apóia a ideia de que um planeta massivo se esconde nos confins do sistema solar
Um enorme planeta contendo 10 vezes a massa da Terra poderia explicar a órbita incomum de um asteroide recém-descoberto. Se encontrado, o mundo gigante representaria a primeira descoberta de um planeta em nosso sistema solar desde Plutão em 1930 e antes de Netuno em 1846. (Plutão foi posteriormente rebaixado de planeta para "planeta anão" em 2006 ).
O asteroide em questão é chamado 2015 BP519Foi descoberto há três anos a cinquenta e cinco vezes a distância da Terra ao sol. Desde aquela época, um grupo de astrônomos liderados por Juliette Becker, da Universidade de Michigan, vem acompanhando-o.
Eles agora concluem que a rocha espacial está seguindo uma órbita altamente incomum que é mais facilmente explicada se a gravidade de um grande planeta - ainda não-visto - a colocou no lugar.
2015 A órbita do BP519 leva de 35 a 863 vezes o raio da órbita da Terra, mas a parte estranha é que ele está inclinado para as órbitas da Terra, os outros planetas e a maioria dos asteróides em 54 graus. Se presumirmos que BP519 se formou no mesmo plano que os outros membros do sistema solar, sua inclinação requer uma grande atração gravitacional para içá-lo em posição.
Becker e seus colegas fizeram simulações de computador. Assim que colocaram um planeta distante em seus modelos, sua gravidade tornou compreensível a órbita de 2015 do BP519, disse o pesquisador à revista Quanta .
A ideia de um planeta não descoberto além de Netuno vem ganhando popularidade nos círculos astronômicos desde 2014. Foi quando os astrônomos Chadwick A Trujillo e Scott S Sheppard notaram que alguns objetos no sistema solar exterior pareciam ter sido guiados por alguns grandes gravidade do objeto . Eles sugeriram que um mundo entre duas e 15 vezes a massa da Terra poderia estar fazendo isso.
Em 2016, os astrônomos Konstantin Batygin e Michael E Brown analisaram outros objetos distantes e chegaram a conclusões semelhantes. Eles sugeriram um planeta com cerca de 10 massas terrestres e computaram uma possível órbita. É esse planeta hipotético - conhecido como Planeta Nove - que Becker usou em sua análise.
Embora a evidência ainda não possa ser vista como definitiva, a facilidade com que o asteróide recém-descoberto se encaixa no cenário do Planeta Nove é certamente persuasiva.  Mas mesmo que esteja lá fora, encontrar o novo mundo será extremamente difícil. Poderia estar centenas de vezes mais longe do sol do que a Terra, e isso a faria incrivelmente fraca porque não emitiria luz própria.
Se estiver lá, seria um achado espetacular. Poderia representar uma classe de planeta que os astrônomos nunca viram antes: uma super-Terra.
Super-Terras contêm até 10 vezes a massa da Terra e foram encontradas em abundância relativa em torno de outras estrelas, mas não em nosso próprio sistema solar, onde a Terra é o maior planeta rochoso. Urano, um planeta gigante gasoso, é o segundo maior planeta, com 14,5 vezes a massa da Terra.
Se o Planeta Nove for de fato uma super-Terra, os astrônomos estarão dispostos a medir sua massa e diâmetro para calcular sua densidade e, portanto, deduzir sua composição. Um planeta gasoso será menos denso e, portanto, maior que um mundo rochoso ou predominantemente metálico.
Mas primeiro eles precisam descobrir se o Planeta Nove está realmente lá fora. Para fazer isso, são necessários mais objetos como o BP519 de 2015. À medida que esses asteróides distantes forem detectados e rastreados, eles ajudarão a triangular onde o planeta provavelmente estará. Os telescópios podem então começar a busca.
Se mais objetos forem encontrados e não corroborarem a idéia, os astrônomos acabarão se afastando da hipótese do Planeta Nove e procurarão outras formas de explicar essa estranha população de asteróides distantes.
De qualquer maneira, há muita astronomia excitante a ser feita.
Fonte: https://www.theguardian.com

Buracos Negros Engolem Estrelas Inteiras, de Acordo com Estudo

Observações sugerem que buracos negros engolem estrelas condenadas, aumentando o mistério em torno desses monstros celestes.
De todos os mistérios no Universo, buracos negros certamente estão no topo da lista. Eles têm um campo gravitacional tão forte que uma vez um objeto ali caindo, não será nunca capaz de escapar.  O que acontece a esse objeto é um total mistério que a física atual não pode responder. Nossas melhores idéias sugerem que sob tal gravidade esmagadora, a matéria simplesmente é aniquilada – mas o que isso significa realmente? Isto pode realmente acontecer?

  Quando você pensa sobre isso, soa um pouco demais como ficção científica. Talvez seja o suficiente para dar nós no seu cérebro a ponto de você espontaneamente exclamar "covfefe!"

  A existência de buracos negros foi predita no início do século XX pela Teoria Geral da Relatividade de Einstein, e recebida com ceticismo generalizado por físicos e astrônomos.  Embora a maioria agora aceite que buracos negros devem existir, não há evidência definitiva que prove isso além de qualquer dúvida. Isto significa que alguns pesquisadores continuam a se perguntar se alguma coisa desconhecida impede o colapso antes que o campo gravitacional se torne forte o bastante para criar o buraco negro.

  A característica chave de um buraco negro é o “horizonte de eventos”. É a fronteira invisível que o separa do resto do Universo. Se uma estrela cruza o horizonte de eventos ela pode simplesmente apagar-se, como uma lâmpada sendo desligada.  Entretanto, se alguma coisa impediu a formação do buraco negro, então haveria uma superfície sólida para a estrela se chocar. Neste caso, a colisão faria o objeto irromper em brilho.

  Agora, astrônomos da Universidade do Texas em Austin e da Universidade de Harvard, concluíram que o clarão deveria durar meses ou anos enquanto o gás da estrela esmagada esfriasse. E eles estiveram procurando por tais explosões. Eles procuraram no arquivo do Pan-STARRS por sinais. Este telescópio de 1,8 m no Havaí completou recentemente uma pesquisa de 3,5 anos na metade do céu do norte, procurando especificamente por coisas que mudam de brilho.

  A equipe procurou no centro de galáxias, onde se supõe que buracos negros supermassivos (ou seus equivalentes) se encontram. Eles calcularam que em 3,5 anos poderiam ver cerca de dez clarões se os objetos fossem sólidos ao invés de buracos negros.  Eles não viram qualquer clarão. Isto reforça a posição de que os objetos no centro de galáxias são de fato buracos negros que engolem estrelas inteiras e não objetos sólidos compactos.

  O astrônomo Ramesh Narayan, um dos autores do estudo, disse à Sociedade Real de Astronomia: “Nosso trabalho implica que alguns, talvez todos os buracos negros têm horizontes de eventos e que matéria realmente desaparece do universo observável quando puxada para dentro destes exóticos objetos, como esperávamos por décadas.  Mas não cantem vitória ainda. Embora o trabalho reforce o substancial corpo de evidências para a existência dos buracos negros ainda não é a prova absoluta de sua existência.

  O que gostaríamos realmente de ver é a luz de uma estrela engolida desaparecer de vista. Bem, talvez tenhamos visto alguma coisa como isso lá atrás, em 1992.  O astrofísico da NASA Joseph F. Dolan usou dados do instrumento ultravioleta do Telescópio Espacial Hubble para criar tabelas sobre o candidato a buraco negro Cygnus X-1, localizado a 6.000 anos luz da Terra.

  A pesquisa de Dolan identificou dois sinais ultravioleta que pareciam nuvens luminosas de gás espiralando em direção ao buraco negro antes de desaparecer completamente, como se esperaria se cruzassem o horizonte de eventos. Estas foram observações tantalizantes, mas infelizmente tais sinais não foram vistos novamente apesar de outras buscas. Mas agora, há esperança renovada de que essa prova esteja próxima.

  O Telescópio de Horizontes de Eventos está atualmente coletando e analisando dados que poderão nos mostrar o horizonte de eventos do buraco negro situado no centro da nossa própria galáxia. Se isto acontecer, então o trablho duro começa. Os cientistas terão que se voltar totalmente para a hercúlea tarefa de explicar o que acontece dentro de um buraco negro. Somente indo além de Einstein para uma teoria quântica da gravidade eles estarão aptos a fazer isto.
Fonte : The Guardian, 01/06/2017

Para onde foi a atmosfera marciana?


Essa é uma das questões mais intrigantes a respeito do planeta vermelho. Sabemos que houve água em Marte no passado. Não faltam evidências a respeito. Várias características em sua superfície mostram isso: vales extensos, planícies alisadas por grandes enchentes e até mesmo crateras inundadas em tempos remotos, por exemplo. Outras evidências mostram que há água no subsolo marciano ainda hoje. Em alguns casos um pouco dessa água aflora, mas rapidamente se evapora por causa da baixíssima pressão atmosférica, mas deixa para trás marcas na superfície que permitem deduzir sua presença. Isso sem mencionar a água aprisionada sob a forma de gelo nos polos marcianos. A maior parte do gelo nos polos é composta por gelo de gás carbônico, o nosso famoso gelo seco, mas tem gelo de água também.  Só que quantidade de água no passado era muito maior do que imaginamos existir hoje em Marte e a grande pergunta é, para onde ela foi. A reposta passa por saber para onde foi a atmosfera marciana. Para a água se manter em estado líquido é preciso que a pressão atmosférica seja alta o suficiente para que ela não se evapore imediatamente. 

E essa pressão não precisa ser tão alta assim, veja que basta uma pressão similar à da Terra, até um pouco menos. Claro que a temperatura tem um papel fundamental, mas com atmosfera densa e um pouco de efeito estufa a temperatura em Marte seria alta o suficiente para manter água líquida em boa parte do planeta. E o que houve com a atmosfera? A NASA enviou uma sonda em 2014, chamada MAVEN, com o propósito de investigar a fuga de gases atualmente no planeta vermelho e com isso teorizar sobre o que pode ter acontecido no passado.

Assim que a MAVEN entrou na órbita de Marte, enviou algumas fotos mostrando o planeta literalmente evaporando em hidrogênio e oxigênio. Recentemente, outras imagens mostraram como essa evaporação se altera com as tempestades solares. Esse processo ocorre na Terra, por exemplo, mas ele não é suficiente para alterar significativamente nossa atmosfera. Algum processo em Marte deve ter ajudado a melhorar a evaporação de sua atmosfera.

Essa semana, em um trabalho publicado na Nature Astronomy, Nicolas Heavens e seus colaboradores mostram como esse processo de evaporação pode receber uma ajudinha das tempestades de areia. Marte tem tempestades de areia frequentemente. Elas acontecem em escalas locais, algumas bem grandes e chegam a durar alguns meses. Lembra daquela tempestade no filme Perdido em Marte? A intensidade ali foi exagerada, mas ao meu ver ela durou muito pouco em relação às tempestades reais. Como a atmosfera marciana é bem rarefeita, a poeira fica muito mais tempo em suspensão. 

Mas o fato é que algumas vezes uma tempestade local pode encontrar condições favoráveis e se tornar uma tempestade global. Foi assim em 1977, 1982, 1994, 2001 e 2007. Essa foto de Marte foi obtida pelo telescópio espacial Hubble antes e durante a grande tempestade de 2001, o planeta inteiro ficou coberto por poeira por mais de um mês.

Analisando os dados das tempestades locais, Heavens e seus colaboradores perceberam que nessas ocasiões o vapor d’água é carregado para uma altura entre 50 e 100 km. A essa altura a ação dos raios ultravioleta é mais intensa e as moléculas de água são quebradas rapidamente formando hidrogênio e oxigênio. Em estado livre os dois gases rapidamente se perdem no espaço, principalmente o hidrogênio que é muito leve. 

E uma parte do oxigênio pode retornar para a superfície e pode ser capturado pelo ferro das rochas marcianas, formando o óxido de ferro, a popular ferrugem, que deixam a superfície de Marte com a cor alaranjada. Uma tempestade local já ajuda na fuga dos gases da atmosfera e o que a pesquisa sugere é que uma tempestade global deve fazer esse mecanismo ficar ainda mais eficiente ao jogar vapor d’água na alta atmosfera no planeta inteiro. Uma maneira de testar? Esperar por uma tempestade global.

As tempestades de areia locais costumam ocorrer durante a primavera e verão do hemisfério norte, situação que deve acontecer neste ano e, como um ano marciano é quase dois anos terrestres, deve se estender por 2019. Modelos climáticos de Marte sugerem que há grandes chances de uma tempestade local crescer o suficiente para encobrir o planeta no final de 2018 e durar até o início de 2019. É isso o que os autores da pesquisa estão torcendo, pois desde 2007 não houve nenhuma tempestade global e a MAVEN ainda não testemunhou nada assim.

Mas é uma situação curiosa, é tipo torcer para o paciente ficar piorar para confirmar o diagnóstico. Uma tempestade global poderia arruinar o jipe Opportunity que opera com painéis solares e atrapalharia até mesmo o Curiosity, mesmo abastecido por uma bateria nuclear. Uma tempestade global colocaria em risco o pouso da sonda InSight que está programado para acontecer no fim de novembro. Mesmo que ela consiga pousar, ela também iria sofrer por depender de energia solar para operar. O timing para uma tempestade global não é dos melhores, mas certamente ela deve acontecer em algum momento e a teoria de Heavens e seus amigos será testada.

Mas isso não resolve o problema. A quebra das moléculas de água por raios UV, mesmo que impulsionada pelas tempestades de areia, não deve ter sido o único mecanismo responsável pela perda da atmosfera marciana. Descobrir quais são esses mecanismos é o papel da MAVEN e das sondas planejadas para os próximos anos.
Fonte: G1

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