20 de junho de 2018

O que são supernovas e o que os cientistas aprendem com elas?

A luz dessa supernova, chamada supernova 1987a, alcançou a Terra em 1987. Ocorreu em uma galáxia próxima e foi a supernova mais próxima desde a invenção do telescópio. O Telescópio Espacial Hubble tirou esta foto da supernova de 1994.Crédito: NASA, P.Challis, R.Kirshner (Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica) e B. Sugerman (STScl)

Queimando um bilhão de vezes mais brilhante que o nosso sol, os fenômenos chamados de supernovas revelaram mistérios sobre buracos negros, a origem de metais como o ouro e a expansão do universo.  Supernovas são raras - a última supernova vista em nossa galáxia foi registrada em 1604, segundo a NASA.
Embora essa supernova possa ter confundido aqueles que viviam na época, observando supernovas em outras galáxias, os astrônomos agora entendem o que uma supernova é a explosão final de uma estrela massiva e agonizante.
O que acontece durante uma supernova?
Todas as estrelas, incluindo o nosso sol, acabarão por ficar sem o gás hidrogênio que alimenta as reações de fusão nuclear em seus núcleos. Quando isso acontece, estrelas menores se expandem para o que os astrônomos chamam de gigantes vermelhas, depois se encolhem em fracas anãs brancas, segundo a NASA.
Mas as estrelas massivas, que têm pelo menos cinco vezes a massa do Sol e podem ser muito maiores, provavelmente se tornarão supergigantes vermelhas e explodirão em supernovas.
Forças no trabalho dentro de estrelas são o que dão origem à explosão vista durante as supernovas. Durante a maior parte da vida de uma estrela, a gravidade puxa seus gases para dentro, mas suas reações nucleares empurram os gases para fora, e as forças se envolvem em um cabo de guerra constante. Mas quando a fusão nuclear de uma estrela pára, a estrela perde o impulso para fora que contraria a gravidade. A gravidade então toma conta e a estrela começa a colapsar sobre si mesma.
Eventualmente, a força do material em colapso aquece o núcleo da estrela o suficiente para iniciar uma série de novas reações nucleares, formando metais mais pesados ​​e pesados, até que o núcleo se torne sólido e as reações nucleares parem.
Em um segundo, a temperatura do núcleo de ferro sobe para mais de 180 bilhões de graus Fahrenheit (100 bilhões de graus Celsius), esmagando os átomos de ferro mais próximos até que o núcleo expluda em uma onda de choque. Esta explosão é uma supernova.
As supernovas podem deixar para trás uma nuvem de gásbrilhantemente colorida chamada nebulosa , um buraco negro ou talvez nada.
Mas isso apenas explica as supernovas Tipo II. As supernovas tipo I envolvem uma interação complexa entre um par de estrelas binárias onde uma estrela eventualmente explode, de acordo com a NASA.
Que supernovas revelam
Em fevereiro de 2006, pesquisadores observaram uma supernova incomum a 440 milhões de anos-luz de distância. Quando explodiu, a supernova liberou um intenso clarão de raios X chamado explosão de raios gama .
Anteriormente, os cientistas pensavam que explosões de raios gama só eram formadas por material em espiral caindo em buracos negros. Quanto mais pesquisas são feitas sobre as supernovas, os cientistas também usaram os fenômenos para estudar todo o universo.
Um subtipo de supernovas, Tipo Ia, estão entre as coisas mais brilhantes do universo, e todas brilham com intensidade aproximadamente igual. Assim, ao observar as supernovas ao longo do tempo, os pesquisadores nos anos 90 conseguiram ver que as supernovas estavam se afastando do centro do universo a uma taxa crescente, mostrando que o universo estava se expandindo.
Os cientistas chamam a força desconhecida por trás da expansão da energia escura .
O Supernova Cosmology Project (SCP) internacional do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley anunciou a maior coleção de dados sobre supernovas já reunidos, para continuar estudando a energia escura.
Fonte: https://www.livescience.com

Buracos negros podem ser na verdade buracos de minhoca colidindo

Uma visão conceitual de um buraco de minhoca. Os buracos negros poderiam estar colidindo em buracos de minhoca? Uma nova teoria diz talvez.Crédito: Shutterstock
Quando dois buracos de minhoca colidem, podem produzir ondulações no espaço-tempo que ricocheteam por si mesmas. Instrumentos futuros poderiam detectar esses "ecos" gravitacionais, fornecendo evidências de que esses túneis hipotéticos através do espaço-tempo realmente existem, sugere um novo estudo.
O Observatório de Ondas Gravitacionais com Interferômetro a Laser (LIGO) já detectou ondulações no espaço-tempo, chamadas ondas gravitacionais, provenientes da fusão de buracos negros - descobertas que levaram ao Prêmio Nobel em 2017 .
Mas enquanto a detecção do LIGO foi apenas uma das muitas observações que sustentam a existência de buracos negros, esses objetos exóticos ainda apresentam problemas teóricos. Por exemplo, eles parecem ser inconsistentes com as leis da mecânica quântica. Uma maneira de resolver esses problemas é se os buracos negros fossem realmente buracos de minhoca.
Uma das principais características dos buracos negros é o horizonte de eventos, uma região do espaço-tempo além da qual nada pode escapar, nem mesmo a luz. Se você jogar alguma coisa em um buraco negro, ele será perdido para sempre - até certo ponto. Stephen Hawking descobriu que, graças a um fenômeno conhecido como tunelamento quântico, os buracos negros poderiam na verdade produzir um pouquinho de radiação, que viria a ser conhecida como radiação Hawking. Durante muito tempo, os buracos negros poderiam até mesmo desaparecer devido a essa radiação.
"Mas o que sai é aleatório", disse Amber Stuver, astrofísico da Universidade de Villanova, na Pensilvânia, que não participou da nova pesquisa. A radiação não contém nenhuma pista sobre o que entrou no buraco negro.
"Na mecânica quântica, se você sabe tudo sobre um sistema particular, então você deve ser capaz de descrever seu passado e seu futuro", disse ela. Mas, como qualquer informação que entra em um buraco negro se foi para sempre, um horizonte de eventos não combina com a mecânica quântica.
Para resolver esse paradoxo da informação sobre os buracos negros , alguns físicos sugeriram que os horizontes de eventos não existem. Em vez de abismos dos quais nada pode retornar, os buracos negros podem ser objetos especulativos de buracos negros que não têm horizontes de eventos, como estrelas de bósons, gravastars, fuzzballs e buracos de minhoca, teorizados por Albert Einstein e pelo físico Nathan. Rosen décadas atrás.
Em um estudo de 2016 na revista Physical Review Letters, os físicos levantaram a hipótese de que, se dois buracos de minhoca colidissem, produziriam ondas gravitacionais muito semelhantes às geradas pela fusão de buracos negros. A única diferença no sinal seria na última fase da fusão, chamada de ringdown, quando o buraco negro ou wormhole recém-combinado relaxa em seu estado final.
Como buracos de minhoca não têm horizontes de eventos, as ondas gravitacionais que atingem esses objetos podem se recuperar, produzindo um eco durante o ringdown.
"O interior do objeto é uma espécie de cavidade onde as ondas gravitacionais são refletidas", disseram os pesquisadores do novo estudo à Live Science por e-mail. "A produção de ecos gravitacionais não é muito diferente de ecos sonoros comuns em um vale."
No artigo , publicado em janeiro na revista Physical Review D, a equipe de físicos da Bélgica e da Espanha analisou os buracos de minhoca que giram, que são mais realistas do que a variedade não-giratória estudada no trabalho de 2016. Eles calcularam como seria o sinal de ondas gravitacionais resultante se os wormholes se fundissem. 
Como a força do sinal cai durante o ringdown, essa seção do sinal seria muito fraca para a configuração atual do LIGO detectar. Mas isso pode mudar no futuro, enquanto os pesquisadores continuam atualizando e ajustando o instrumento, disseram os pesquisadores.
"No momento em que estamos operando com total sensibilidade ao design, acredito que seja possível resolver a fase de toque em que esses ecos são previstos", disse Stuver, que também é membro da equipe do LIGO.
Ainda assim, buracos de minhoca são menos fatos científicos do que ficção científica, frequentemente usados ​​em filmes e livros como rodovias intergalácticas. Para os buracos de minhoca serem atravessáveis, no entanto, você provavelmente precisaria de alguma matéria exótica desconhecida para mantê-los abertos. Em dezembro passado, os físicos surgiram com buracos de minhoca que não precisam de matéria exótica, mas, como todos os buracos de minhoca, são altamente especulativos. 
"Por outro lado, as repercussões de uma detecção de ecos seriam de importância dramática na física", escreveram os pesquisadores em um email para a Live Science. "Então, dado que um teste experimental real estará disponível em breve, vale a pena explorá-los."
"Agora é hora de levar a sério a possibilidade de que existam outros objetos que podem ser tão maciços e compactos quanto os buracos negros", disse Vitor Cardoso, físico da Universidade de Lisboa, em Portugal, que participou do estudo anterior sobre não-perfuração. buracos de minhoca. "Esta é uma das coisas mais emocionantes que podemos fazer com ondas gravitacionais".
Fonte: Live Science
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