9 de outubro de 2018

Astronautas podem pagar um preço terrível por viajar a Marte, diz estudo financiado pela Nasa


No seu sexagésimo aniversário, a NASA anunciou alguns objetivos bastante ambiciosos. Não só a agência quer voltar para a Lua em 10 anos, mas ela também quer atingir Marte em 20. Mas só porque a agência espacial diz que eles estão prontos para lançar pessoas para o Planeta Vermelho, não significa que os seres humanos são capazes para realizarem o empreendimento.

Um novo estudo publicado na PNAS levanta bandeiras vermelhas sobre o impacto na saúde no espaço por um período prolongado de tempo, como uma viagem a Marte.Vamos apenas dizer que as descobertas podem fazer você mudar pensar melhor antes de se inscrever para as missões .

Para testar os efeitos biológicos da radiação no espaço profundo, os pesquisadores submeteram o intestino delgado de ratos a um bombardeio de radiação cósmica semelhante ao que os astronautas receberiam no espaço profundo. Os camundongos expostos a íons pesados ​​foram então comparados com aqueles expostos a raios gama (que têm níveis semelhantes de radiação dos raios-X) e a um terceiro grupo não exposto. Eles descobriram que a radiação poderia causar danos significativos ao tecido gastrointestinal, levando a alterações funcionais a longo prazo e um alto risco de desenvolver tumores no estômago e no cólon.

As células intestinais de camundongos expostos a íons pesados ​​também não absorveram adequadamente os nutrientes. Além disso, a radiação iônica causou danos no DNA que afetaram a migração das células necessárias para substituir o revestimento intestinal para o funcionamento saudável do trato gastrointestinal. O dano parece ser permanente.

“Nós documentamos os efeitos da radiação do espaço profundo em alguns órgãos vitais, mas acreditamos que respostas semelhantes a danos podem ocorrer em muitos órgãos”, explicou o investigador principal, Kamal Datta, em um comunicado. “É importante entender esses efeitos com antecedência para que possamos fazer tudo o que pudermos para proteger nossos futuros viajantes espaciais.” 
Fonte: http://socientifica.com.br
 [IFLS]

O estranho destino de uma pessoa caindo em um buraco negro


Se você caiu em um buraco negro, você pode esperar morrer instantaneamente. Mas, na verdade, seu destino seria muito mais estranho do que isso. 

Esta foi a história mais lida na BBC Earth em 2015. Isso poderia acontecer com qualquer um. Talvez você esteja fora tentando encontrar um novo planeta habitável para a raça humana, ou talvez você esteja apenas em uma longa caminhada e escorregue. Quaisquer que sejam as circunstâncias, em algum momento todos nos encontramos diante da antiga questão: o que acontece quando você cai em um buraco negro?

Você pode esperar ser esmagado, ou talvez despedaçado. Mas a realidade é mais estranha que isso. No instante em que você entrou no buraco negro, a realidade se dividiria em dois. Em um deles, você seria instantaneamente incinerado, e no outro você mergulharia no buraco negro totalmente ileso.

Objetos pesados ​​entortam o próprio tecido do espaço (Crédito: Julian Baum / SPL)

Um buraco negro é um lugar onde as leis da física como as conhecemos se quebram. Einstein nos ensinou que a gravidade distorce o próprio espaço, fazendo com que ele se curve. Assim, dado um objeto suficientemente denso, o espaço-tempo pode ficar tão deformado que se torce sobre si mesmo, abrindo um buraco no próprio tecido da realidade.  

Uma estrela massiva que ficou sem combustível pode produzir o tipo de densidade extrema necessária para criar um pedaço de mundo tão mutilado. À medida que se deforma sob o seu próprio peso e colapsa para dentro, o espaço-tempo entra em cavernas. O campo gravitacional torna-se tão forte que nem a luz consegue escapar, tornando a região onde a estrela costumava ser profundamente escura: um buraco negro. 


Conforme você vai mais fundo no buraco negro, o espaço fica cada vez mais cheio de curvas.

O limite mais externo do buraco é o seu horizonte de eventos, o ponto no qual a força gravitacional neutraliza com precisão os esforços da luz para escapar dela. Aproxime-se disso e não há como escapar.

O horizonte de eventos está em chamas com energia. Os efeitos quânticos na borda criam fluxos de partículas quentes que se irradiam de volta para o universo. Isso é chamado de radiação Hawking, depois do físico Stephen Hawking, que previu isso. Com tempo suficiente, o buraco negro irradiará sua massa e desaparecerá.

Conforme você vai mais fundo no buraco negro, o espaço fica cada vez mais curvilíneo até que, no centro, ele se torna infinitamente curvo. Essa é a singularidade. O espaço e o tempo deixam de ser idéias significativas, e as leis da física como as conhecemos - todas elas requerem espaço e tempo - não se aplicam mais. O que acontece aqui, ninguém sabe. Outro universo? Esquecimento? As costas de uma estante de livros ? É um mistério.

Em um buraco negro, o espaço se torna infinitamente curvo (Crédito: Henning Dalhoff / SPL)

Então, o que acontece se você cair acidentalmente em uma dessas aberrações cósmicas? Vamos começar perguntando ao seu companheiro espacial - vamos chamá-la de Anne - que assiste horrorizada enquanto você mergulha na direção do buraco negro, enquanto ela permanece em segurança do lado de fora. De onde ela está flutuando, as coisas estão prestes a ficar estranhas.

Conforme você acelera em direção ao horizonte de eventos, Anne vê você se esticar e se contorcer, como se estivesse vendo você através de uma lupa gigante. Além disso, quanto mais se aproxima do horizonte mais parece mover-se em câmara lenta.

Antes que você atravesse a escuridão do buraco negro, você está reduzido a cinzas

Você não pode gritar para ela, já que não há ar no espaço, mas você pode tentar mostrar uma mensagem Morse com a luz no seu iPhone (há um aplicativo para isso). No entanto, suas palavras a alcançam cada vez mais devagar, as ondas de luz se esticando para frequências cada vez mais baixas e mais avermelhadas: "Tudo bem, tudo bem, eu sou um ..."

Quando você alcança o horizonte, Anne vê você congelar, como se alguém tivesse apertado o botão de pausa. Você permanece engessado ali, imóvel, esticado na superfície do horizonte enquanto um calor crescente começa a engolir você.

De acordo com Anne, você é lentamente obliterado pelo alongamento do espaço, a parada do tempo e o fogo da radiação de Hawking. Antes de você entrar na escuridão do buraco negro, você fica reduzido a cinzas. Mas antes de planejarmos seu funeral, vamos esquecer Anne e ver essa cena horrível do seu ponto de vista. Agora, algo ainda mais estranho acontece: nada.

O limite de um buraco negro pode ser um firewall em chamas (Crédito: Equinox Graphics / SPL)

Você navega direto para o destino mais agourento da natureza, sem sequer um solavanco ou um balanço - e, certamente, sem alongamento, desaceleração ou radiação escaldante. Isso porque você está em queda livre e, portanto, não sente gravidade: algo que Einstein chamou de "pensamento mais feliz".

Em um buraco negro grande o suficiente, você poderia viver o resto da sua vida muito normalmente

Afinal, o horizonte de eventos não é como uma parede de tijolos flutuando no espaço. É um artefato de perspectiva. Um observador que permanece fora do buraco negro não pode ver através dele, mas isso não é problema seu. Tanto quanto você está preocupado, não há horizonte.

Claro, se o buraco negro fosse menor, você teria um problema. A força da gravidade seria muito mais forte aos seus pés do que à sua cabeça, estendendo-se como um pedaço de espaguete. Mas, para sua sorte, este é um grande, milhões de vezes mais massivo que o nosso Sol, de modo que as forças que podem espaguete-lo são fracas o suficiente para serem ignoradas.  De fato, em um buraco negro grande o suficiente, você poderia viver o resto da sua vida normalmente antes de morrer na singularidade.

O horizonte de eventos não é uma barreira sólida (Crédito: Richard Kail / SPL)

Quão normal poderia ser, você pode se perguntar, já que está sendo sugado para uma ruptura no contínuo espaço-temporal, puxado contra sua vontade, incapaz de voltar para o outro lado?

Você não pode se virar e escapar do buraco negro

Mas quando você pensa sobre isso, todos nós conhecemos esse sentimento, não da nossa experiência com o espaço, mas com o tempo. O tempo só vai para frente, nunca para trás, e nos puxa contra nossa vontade , impedindo-nos de nos virar.

Isto não é apenas uma analogia. Os buracos negros distorcem o espaço e o tempo a tal ponto que, dentro do horizonte do buraco negro, o espaço e o tempo trocam de papéis. De certo modo, é realmente o tempo que o atrai para a singularidade. Você não pode se virar e escapar do buraco negro, mais do que você pode se virar e voltar ao passado.

Neste ponto, você pode querer parar e fazer uma pergunta urgente: O que há de errado com Anne? Se você está relaxando dentro do buraco negro, cercado por nada mais estranho do que o espaço vazio, por que ela está insistindo que você foi queimado de uma forma nítida pela radiação fora do horizonte? Ela está alucinando?

"Hawking radiação" flui para fora do horizonte de eventos (Crédito: Richard Kail / SPL)

Na verdade, Anne está sendo perfeitamente razoável. Do seu ponto de vista, você realmente foi queimado até o horizonte. Não é uma ilusão. Ela poderia até mesmo recolher suas cinzas e enviá-las de volta para seus entes queridos.

Na verdade, as leis da natureza exigem que você permaneça fora do buraco negro, como pode ser visto na perspectiva de Anne. Isso porque a física quântica exige que a informação nunca seja perdida. Cada pedaço de informação que explica sua existência tem que ficar do lado de fora do horizonte, para que as leis da física de Anne não sejam quebradas.

Você tem que estar em dois lugares, mas só pode haver uma cópia de você

Por outro lado, as leis da física também exigem que você navegue pelo horizonte sem encontrar partículas quentes ou algo fora do comum. Caso contrário, você estaria violando o pensamento mais feliz de Einstein e sua teoria da relatividade geral.

Assim, as leis da física exigem que você esteja tanto fora do buraco negro em uma pilha de cinzas e dentro do buraco negro vivo e bem. Por último, mas não menos importante, há uma terceira lei da física que diz que a informação não pode ser clonada. Você tem que estar em dois lugares, mas só pode haver uma cópia de você.

De alguma forma, as leis da física nos apontam para uma conclusão que parece um tanto sem sentido. Os físicos chamam este enigma irritante o paradoxo da informação do buraco negro. Felizmente, nos anos 90, eles encontraram uma maneira de resolvê-lo.

Uma vez que você cai, não há como sair (Crédito: Science Photo Library)

Leonard Susskind percebeu que não há paradoxo, porque ninguém nunca vê seu clone. Anne só vê uma cópia sua. Você só vê uma cópia sua. Você e Anne nunca podem comparar notas. E não há terceiro observador que possa ver tanto dentro como fora de um buraco negro simultaneamente. Então, nenhuma lei da física é quebrada.

A realidade depende de quem você pergunta

A menos que, isto é, você exija saber qual história é realmente verdadeira. Você está realmente morto ou você está realmente vivo?

O grande segredo que os buracos negros nos revelaram é que não há realmente . A realidade depende de quem você pergunta. Existe a realidade de Ana e existe a sua realidade. Fim da história. Bem, quase. No verão de 2012, os físicos Ahmed Almheiri, Donald Marolf, Joe Polchinski e James Sully, coletivamente conhecidos como AMPS, planejaram um experimento mental que ameaçava derrubar tudo o que pensávamos saber sobre buracos negros.

Ninguém tem certeza do que está dentro de um buraco negro (Crédito: Henning Dalhoff / SPL)

Eles perceberam que a solução de Susskind dependia do fato de que qualquer desacordo entre você e Anne é mediado pelo horizonte de eventos. Não importava se Anne via a versão infeliz de você dispersa entre a radiação de Hawking, porque o horizonte a impedia de ver a outra versão de você flutuando dentro do buraco negro.


Anne pode dar uma olhada atrás do horizonte

Mas e se houvesse uma maneira dela descobrir o que estava do outro lado do horizonte, sem realmente atravessá-lo?

A relatividade comum diria que isso é um não-não, mas a mecânica quântica torna as regras um pouco confusas. Anne poderia dar uma espiada por trás do horizonte, usando um pequeno truque que Einstein chamava de "ação assustadora a distância".

Isso acontece quando dois conjuntos de partículas que estão separados no espaço são misteriosamente "emaranhados". Eles são parte de um único e indivisível todo, de modo que a informação necessária para descrevê-los não pode ser encontrada em nenhum conjunto sozinho, mas nos links assustadores entre eles.

Partículas amplamente separadas podem ser estranhamente "emaranhadas" (Crédito: Victor de Schwanberg / SPL)

A ideia do AMPS foi algo assim. Digamos que Anne agarre um pouco de informação perto do horizonte - chame-a de A.

Cada bit de informação só pode ser entrelaçado uma vez

Se a história dela está certa, e você é um caso perdido, misturado com a radiação de Hawking do lado de fora do buraco negro, então A precisa se enredar com outro pedaço de informação, B, que também faz parte da nuvem quente de radiação.

Por outro lado, se a sua história é a verdadeira, e você está vivo e bem do outro lado do horizonte de eventos, então A deve estar envolvido com um bit diferente de informação, C, que está em algum lugar dentro do buraco negro. .

Aqui está o kicker: cada bit de informação só pode ser enredado uma vez. Isso significa que A só pode ser entrelaçado com B ou com C, não com ambos.

Buracos negros podem puxar o material das estrelas próximas (Crédito: NASA / CXC / M. Weiss)

Então Anne pega seu bit, A, e o coloca em sua conveniente máquina de decodificação de entrelaçamento, que produz uma resposta: B ou C.

Você planeja e vive uma vida normal?

Se a resposta for C, então sua história vence, mas as leis da mecânica quântica estão quebradas. Se A está emaranhado com C, que está dentro do buraco negro, então essa informação perde para Anne para sempre. Isso quebra a lei quântica de que a informação nunca pode ser perdida.

Isso deixa B. Se a máquina de decodificação de Anne descobre que A está emaranhado com B, então Anne vence e a relatividade geral perde. Se A está enredado com B, a história de Anne é a única história verdadeira, o que significa que você realmente foi queimado. Em vez de navegar direto pelo horizonte, como a relatividade diz que você deveria, você acertou um firewall em chamas.

Então, estamos de volta aonde começamos: o que acontece quando você cai em um buraco negro? Você planeja e vive uma vida normal, graças a uma realidade que é estranhamente dependente do observador? Ou você se aproxima do horizonte do buraco negro apenas para colidir com um firewall mortal?

Buracos negros distorcem os raios de luz, causando "lentes" (Crédito: Ute Kraus, CC por 2.5)

Ninguém sabe a resposta e se tornou uma das questões mais contenciosas da física fundamental.

Levaria Anne um tempo extraordinariamente longo para decodificar o entrelaçamento

Os físicos passaram mais de um século tentando reconciliar a relatividade geral com a mecânica quântica , sabendo que um dia ou outro teria que dar. A solução para o paradoxo do firewall deve nos dizer qual, e apontar o caminho para uma teoria ainda mais profunda do universo.

Uma pista pode estar na máquina de decodificação de Anne. Descobrir com que outro bit de informação A está enredado é um problema extraordinariamente complicado. Então os físicos Daniel Harlow, da Universidade de Princeton, em Nova Jersey, e Patrick Hayden , agora na Universidade de Stanford, na Califórnia, imaginaram quanto tempo levaria.

Em 2013, eles calcularam que, mesmo com o computador mais rápido que as leis da física permitiriam, levaria a Anne um tempo extraordinariamente longo para decodificar o entrelaçamento. Quando ela teve uma resposta, o buraco negro teria evaporado por muito tempo , desaparecendo do universo e levando consigo a ameaça de um firewall mortal.

Centaurus A tem um buraco negro (Crédito: ESO / WFI / MPIfR / APEX / A. Weiss / NASA / CXC / CfA / R. Kraft)

Se for esse o caso, a enorme complexidade do problema pode impedir Anne de descobrir qual é a história real. Isso deixaria as duas histórias simultaneamente verdadeiras, a realidade intrigantemente dependente do observador, todas as leis da física intactas e ninguém correndo perigo de encontrar uma inexplicável muralha de fogo.

Se a verdadeira natureza da realidade está escondida em algum lugar, o melhor lugar para procurar é um buraco negro

Também dá aos físicos algo novo em que pensar: as conexões tentadoras entre cálculos complexos (como o que Anne aparentemente não pode fazer) e o espaço-tempo. Isso pode abrir a porta para algo ainda mais profundo.

Essa é a coisa sobre buracos negros. Eles não são apenas obstáculos irritantes para os viajantes espaciais. Eles também são laboratórios teóricos que tomam as mais sutis peculiaridades das leis da física, amplificando-os a tais proporções que não podem ser ignorados.

Se a verdadeira natureza da realidade está escondida em algum lugar, o melhor lugar para procurar é um buraco negro. É provavelmente melhor olhar de fora: pelo menos até descobrirem toda essa coisa de firewall. Ou manda Anne entrar. Já é a vez dela.
Fonte: BBC.COM

Nova simulação lança luz sobre BURACOS NEGROS supermassivos em espiral


Esta animação gira 360 graus em redor de uma versão "parada no tempo" da simulação e no plano do disco.Crédito: Centro de Voo Espacial Goddard da NASA

Pela primeira vez, uma nova simulação de computador que incorpora completamente os efeitos físicos da teoria da relatividade geral de Einstein mostra que o gás em tais sistemas irá brilhar predominantemente no ultravioleta e em raios - X. Por norma, cada galáxia com o tamanho da nossa Via Láctea ou maior contém um monstruoso buraco negro no seu centro. As observações mostram que as fusões de galáxias ocorrem com frequência no Universo mas, até agora, ninguém viu uma fusão destes gigantescos buracos negros.

" Sabemos que as galáxias com buracos negros supermassivos centrais se fundem regularmente no Universo, mas só vemos uma pequena fração de galáxias com dois perto dos seus centros, " comenta Scott Noble, astrofísico do Centro de Voo Espacial Goddard da NASA em Greenbelt, no estado norte - americano de Maryland. Os cientistas detetaram a fusão de buracos negros de massa estelar - que variam entre cerca de 3 a várias dúzias de massas solares - usando o LIGO ( Laser Interferometer Gravitational - Wave Observatory ) da NSF ( National Science Foundation ).

Uma razão pela qual os observatórios terrestres não podem detetar ondas gravitacionais destes eventos é porque a própria Terra é demasiado barulhenta, tremendo com vibrações sísmicas e mudanças gravitacionais decorrentes de perturbações atmosféricas. Os detetores têm que estar no espaço, como a missão LISA ( Laser Interferometer Space Antenna ) da ESA, com lançamento planeado para a década de 2030. Como faróis, os pulsares emitem feixes regulares de luz que passam pela nossa perspetiva da Terra enquanto giram.

Mas os binários supermassivos perto da colisão podem ter uma coisa que os binários de massa estelar não têm - um ambiente rico em gás. Os cientistas suspeitam que a explosão de supernova que produz um buraco negro estelar também afugenta a maior parte do gás circundante. O buraco negro consome o pouco que resta tão rapidamente que não sobra muito para brilhar quando a fusão acontece. Por outro lado, os buracos negros supermassivos resultam de fusões de galáxias. Cada buraco negro supermassivo traz com ele uma comitiva nuvens de gás e poeira, estrelas e planetas.

" É muito importante prosseguir de duas formas, " afirma a coautora Manuela Campanelli, diretora do Centro para Relatividade e Gravitação Computacional do Instituto de Tecnologia de Rochester, em Nova Iorque, que iniciou o projeto há nove anos. " A modelagem desses eventos requer ferramentas computacionais sofisticadas que incluem todos os efeitos físicos produzidos por dois buracos negros supermassivos que se orbitam um ao outro a uma fração da velocidade da luz. 

A nova simulação mostra três órbitas de um par de buracos negros supermassivos a apenas 40 órbitas da fusão. Os modelos revelam que a luz emitida neste estágio do processo de fusão pode ser dominada pela radiação ultravioleta com alguns raios - X altamente energéticos, semelhante ao que é visto em qualquer galáxia com um buraco negro supermassivo bem alimentado.
Fonte: Astronomia OnLine
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