19 de junho de 2018

Buracos de minhoca podem já ter sido detectados, propõem físicos


Túneis no espaço-tempo

Ainda é uma ideia especulativa - uma hipótese -, mas uma daquelas que pode revolucionar a astrofísica e trazer um novo nível de interesse para a ciência e para as viagens espaciais. Pablo Bueno e seus colegas da Universidade de Leuven, na Bélgica, afirmam que a humanidade já pode ter detectado buracos de minhoca. Os buracos de minhoca - ou Pontes de Einstein-Rosen - são, teoricamente, túneis no espaço-tempo. Atravessando-os seria possível "saltar" de um ponto no espaço para outro, muito distante, sem precisar percorrer as longas distâncias que os separam.

Esses túneis espaço-temporais ganharam popularidade por meio dos filmes de ficção científica, mas têm sido foco de atenção dos físicos há décadas. Albert Einstein e Nathan Rosen publicaram seu trabalho sobre eles em 1935 e levaram a fama, mas o físico austríaco Ludwig Flamm havia publicado um trabalho sobre túneis no espaço-tempo em 1916.

Agora, uma dupla de físicos espanhóis e seus colegas belgas estão propondo que os observatórios de ondas gravitacionais LIGO e Virgo detectaram eventos causados não por colisões entre buracos negros, como foi proposto, mas por colisões entre dois buracos de minhoca rotativos.

Objeto compacto exótico

A equipe aponta que a hipótese de que as ondas gravitacionais detectadas se originaram da fusão de buracos negros tem problemas.  O maior deles surge de uma característica bem conhecida dos buracos negros: Eles têm uma fronteira, chamada horizonte de eventos, da qual matéria, radiação ou qualquer coisa que entre não consegue mais escapar. Essa noção está em conflito com a mecânica quântica, cujos postulados garantem que a informação será sempre preservada, nunca perdida.

Uma das maneiras teóricas de lidar com esse conflito é explorar a possibilidade de que os supostos buracos negros de que tanto falamos não sejam exatamente o que pensávamos, mas sim algum tipo de "objeto compacto exótico" (OCEs), o que inclui os buracos de minhoca. Isso traria uma particularidade muito útil: buracos de minhoca não têm um horizonte de eventos, e isso pode deixar sua marca nas ondas gravitacionais registradas pelo LIGO e pelo Virgo. E essa marca poderia então descartar os buracos negros como originários dos eventos detectados.

Observe que buracos negros nunca foram detectados observacionalmente: Sua existência é deduzida de efeitos, modelos teóricos e observações indiretas - das quais a recente detecção das ondas gravitacionais é uma das mais fortes. Por isso, a proposta dos físicos espanhóis não é um disparate - é meramente a troca de uma explicação teórica plausível por outra explicação teórica possível.

Ecos dos buracos de minhoca

"A parte final do sinal gravitacional detectado por esses dois detectores [LIGO e Virgo] corresponde ao último estágio da colisão de dois buracos negros, e tem a propriedade de se extinguir completamente após um curto período de tempo devido à presença do horizonte de eventos.

"No entanto, se não houvesse horizonte, essas oscilações não desapareceriam completamente; em vez disso, depois de certo tempo, elas produziriam uma série de 'ecos', de forma similar ao que acontece com o som em um poço. Curiosamente se, em vez de buracos negros, tivéssemos um OCE, a parte final da detecção poderia ser semelhante, então precisamos determinar a presença ou a ausência dos ecos para distinguir os dois tipos de objetos," detalham Pablo Bueno e seu colega Pablo Cano.

Esta possibilidade foi explorada teoricamente por vários grupos e tentativas de análises experimentais usando os dados do LIGO já foram realizadas, mas o veredito até agora foi largamente inconclusivo.  Por isso, os físicos propõem um modelo que prevê como as ondas gravitacionais geradas pela colisão de dois OCEs específicos seriam detectadas: quando elas forem geradas pela colisão de dois buracos de minhoca rotativos.

Detecção dos buracos de minhoca

Até agora, os sinais das ondas gravitacionais observadas somem completamente após alguns instantes, o que tem sido interpretado como uma consequência da presença do horizonte de eventos. Ocorre que essas oscilações podem não estar desaparecendo completamente - seus ecos podem ter simplesmente passado despercebidos até agora devido à falta de modelos ou referências teóricas com as quais comparar os dados, defende a equipe.

"Os buracos de minhoca não têm um horizonte de eventos, mas funcionam como um atalho espaço-temporal que pode ser percorrido, uma espécie de garganta muito longa que nos leva a outro universo," explica Pablo Bueno. "E o fato de eles também terem rotação (uma propriedade que eles têm em comum com os chamados 'buracos negros de Kerr', que se supõe correspondam aos objetos envolvidos na produção das ondas gravitacionais detectadas pelo LIGO, caso eles sejam realmente buracos negros) alteram as ondas gravitacionais que eles produzem."

É claro que, se esses ecos forem encontrados nos dados, a consequência não é apenas a comprovação indireta da existência dos buracos de minhoca - haveria um efeito catastrófico para a ciência dos buracos negros.

"A confirmação dos ecos nos sinais do LIGO e do Virgo seria uma prova praticamente irrefutável de que os buracos negros astrofísicos não existem," enfatiza Pablo Bueno. "O tempo dirá se esses ecos existem ou não. Se o resultado for positivo, esta será uma das grandes descobertas da história da física."
Fonte: Inovação Tecnológica

Nenhum planeta nove? Pilha de pequeno corpo poderia explicar órbitas ímpares

Novas pesquisas mostram que as interações entre pequenos objetos além da órbita de Netuno - e não um hipotético Planeta Nove - poderiam ser a razão pela qual alguns objetos distantes do sistema solar “se destacam” de suas órbitas originais.
Uma renderização artística de Sedna, que parece avermelhada nas imagens do telescópio.
NASA / JPL-Caltech

Os astrônomos têm lutado para explicar as órbitas de 30 ou mais corpos nas bordas externas do sistema solar, chamadas de "objetos destacados". Esses mundos são menores que Plutão e viajam em trajetórias elípticas ao redor do Sol.  Sedna é um dos objetos destacados mais conhecidos: um mundo avermelhado encontrado em 2003, é um terço do tamanho da Lua e tem um período orbital de 11.400 anos - o mais longo de qualquer objeto conhecido no sistema solar. Na aproximação mais próxima, ela passa 76 vezes mais longe que a distância entre o Sol e a Terra. No seu ponto mais distante, ela ultrapassa 900 vezes essa distância.
As órbitas de Sedna e os outros objetos destacados parecem ser completamente removidos da atração gravitacional de Netuno. No entanto, suas trajetórias compartilham similaridades que parecem apontar para uma fonte comum mas desconhecida de influência gravitacional. Por essa razão, os astrônomos apontaram para a influência de um nono planeta do sistema solar ainda a ser encontrado , escondendo-se muito além da órbita de Plutão. Os astrónomos propuseram a existência deste alegado planeta para explicar não só o afastamento das órbitas destes objectos, mas também outras características, como a inclinação das suas órbitas relativamente ao plano onde reside a maior parte dos planetas do sistema solar.

Estes painéis mostram a localização de Sedna em relação ao resto do sistema solar. Movendo no sentido horário, cada painel aumenta o zoom para fora. O primeiro painel mostra as órbitas dos planetas internos e do cinturão de asteróides. No segundo painel, Sedna é mostrado bem fora das órbitas dos planetas exteriores e dos objetos mais distantes do Cinturão de Kuiper. A órbita completa de Sedna é ilustrada no terceiro painel junto com a localização atual do objeto. O painel final amplia muito mais, mostrando que até mesmo essa grande órbita elíptica cai dentro da borda interna da nuvem Oort.NASA / JPL-Caltech

Mas o Planeta Nove não é a única fonte plausível de ruptura nos arredores do nosso sistema. Um grupo de pesquisadores liderados por Ann-Marie Madigan e Jacob Fleisig (ambos na Universidade do Colorado, Boulder) descobriram que a atração gravitacional combinada de muitos corpos menores além da órbita de Netuno (conhecidos como objetos trans-netunianos, ou TNOs) poderia truque. Graças a simulações por computador, eles descobriram que a gravidade combinada de muitos pequenos TNOs poderia empurrar os membros maiores de sua família - tão grande quanto Sedna - para órbitas separadas. Os pesquisadores apresentaram suas descobertas no dia 6 de junho, na  232ª reunião da American Astronomical Society .
Segundo Fleisig, a chave desse mecanismo é a precessão das órbitas do TNO. Se todos os objetos fossem do mesmo tamanho, suas órbitas se moveriam na mesma velocidade e permaneceriam estáveis. Mas as simulações da equipe mostraram que as órbitas dos corpos maiores se movem mais lentamente do que suas contrapartes menores. O movimento é semelhante às mãos de um relógio, onde o ponteiro dos minutos alcança o ponteiro das horas. Quando isso acontece, o corpo maior sente a gravidade de suas contrapartes menores se acumulando por trás dele. Sua atração combinada muda o caminho do maior objeto, afastando-o do sol.
"Para este mecanismo funcionar, você precisa de uma quantidade significativa de objetos por aí", diz Fleisig.
Isso levanta a questão: há massa suficiente no sistema solar externo para que isso aconteça? Para Fleisig e sua equipe, a resposta é sim. "Se olharmos para os objetos que foram detectados até agora, há apenas um punhado deles", diz Fleisig. "Nós não os teríamos encontrado nas escalas de tempo em que os humanos olhavam para o céu se isso era tudo que havia por aí."
Hal Levison (Southwest Research Institute) diz que gosta dessa idéia, mas permanecerá cauteloso até que o grupo publique seu trabalho em um artigo revisado por especialistas, que está atualmente em preparação. "Isso pode ser um grande negócio", diz Levison. No entanto, ele adverte, pode haver algo nas simulações que “não é provável que aconteça na natureza”.
Um dos principais proponentes da existência do “Planet Nine”, o astrônomo Mike Brown (Caltech), concorda que o novo trabalho propõe uma maneira de destacar as órbitas dos objetos. Mas ele não acha que o trabalho exclua a existência do "Planeta Nove". O desprendimento das órbitas era mais um "efeito colateral" da existência do planeta trapaceiro do que a razão para procurá-lo, argumenta. “O mecanismo discutido aqui não cria realmente nenhum dos principais efeitos do Planeta Nove, incluindo alinhar as órbitas, inclinar os planos orbitais e gerar uma população de objetos próximos de alta inclinação”, diz Brown. De acordo com Brown, o Planeta Nove ainda é obrigado a causar todos esses efeitos importantes.
No entanto, descobertas como essa podem pressionar um pouco mais os partidários do Planeta Nove e aqueles que estão ativamente procurando por ele. "Tornou-se um alvo em movimento", diz Levison, "eu sou muito cético." Então ele acrescenta, "mas não ao ponto de dizer que não deveríamos procurá-lo."
Fonte: http://www.skyandtelescope.com/

Um ou dois BURACOS NEGROS? Nuvens de poeira podem explicar características Intrigantes dos NÚCLEOS GALÁCTICOS ATIVOS

Impressão de artista do aspeto de um núcleo galáctico ativo. O disco de acreção produz a luz brilhante no centro. A região de linha ampla está logo acima do disco de acreção e perde-se no brilho. As nuvens de poeira são direcionadas para cima devido à intensa radiação.Crédito: Peter Z. Harrington

Investigadores da UCSC (Universidade da Califórnia em Santa Cruz) pensam que nuvens de poeira, em vez de buracos negros gémeos, podem explicar as características encontradas em NGAs (núcleos galácticos ativos). A equipa publicou os seus resultados na edição de 14 de junho da revista científica Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Muitas galáxias grandes têm um NGA, uma pequena região central brilhante alimentada por matéria que espirala na direção de um buraco negro supermassivo. Quando estes buracos negros engolem vigorosamente a matéria, são cercados por gás quente e veloz que a que se dá o nome "região de linha ampla" (porque as linhas espectrais dessa região são ampliadas pelo movimento rápido do gás).

A emissão deste gás é uma das melhores fontes de informação sobre a massa do buraco negro central e sobre o seu crescimento. A natureza deste gás é, no entanto, mal compreendida; em particular, há menos emissão do que o esperado para gás que se move a certas velocidades. A quebra de modelos simples levou alguns astrofísicos a pensar que muitos NGAs podem ter não apenas um, mas dois buracos negros.

A nova análise é liderada por Martin Gaskell, investigador associado em astronomia e astrofísica da UCSC. Em vez de invocar dois buracos negros, explica grande parte da aparente complexidade e variabilidade das emissões da região de linha ampla como o resultado de pequenas nuvens de poeira que podem obscurecer parcialmente as regiões mais internas dos NGAs.  Gaskell comenta: "Nós mostrámos que muitas das misteriosas propriedades dos núcleos galácticos ativos podem ser explicadas por estas pequenas nuvens de poeira, que provocam mudanças no que observamos."

O coautor Peter Harrington, estudante da UCSC, explicou que o gás que espirala em direção ao buraco negro central de uma galáxia forma um "disco de acreção" achatado e o gás superaquecido no disco de acreção emite radiação térmica intensa. Alguma dessa luz é "reprocessada" (absorvida e reemitida) por hidrogénio e outros gases que circulam acima do disco de acreção na região de linha ampla. Para cima e além, encontra-se uma região de poeira.

"Assim que a poeira atravessa um certo limite, é submetida à forte radiação do disco de acreção," acrescenta Harrington. Os autores pensam que esta radiação é tão intensa que afasta a poeira do disco, resultando num fluxo irregular de nuvens de poeira que começam na orla externa da região de linha ampla.  As nuvens de poeira tornam a luz emitida mais ténue e avermelhada, assim como a atmosfera da Terra faz com que o Sol pareça mais fraco e avermelhado ao pôr-do-Sol. Gaskell e Harrington desenvolveram um software informático para modelar os efeitos dessas nuvens de poeira nas observações da região de linha ampla.

Os dois cientistas também mostram que, ao incluírem nuvens de poeira no seu modelo, este pode replicar muitas características da emissão da região de linha ampla que há muito tempo intrigam os astrofísicos. Em vez de o gás ter uma distribuição assimétrica e variável, difícil de explicar, encontra-se simplesmente num disco uniforme, simétrico e turbulento em torno do buraco negro. As aparentes assimetrias e mudanças são devidas a nuvens de poeira que passam em frente da região de linha ampla e que fazem com que as regiões atrás pareçam mais fracas e vermelhas.

"Achamos que é uma explicação muito mais natural das assimetrias e mudanças do que outras teorias mais exóticas, como buracos negros binários, invocadas para as explicar," realça Gaskell. "A nossa explicação permite-nos manter a simplicidade do modelo NGA padrão da matéria que espirala para um único buraco negro."
Fonte: http://www.ccvalg.pt
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