29 de janeiro de 2019

O buraco negro supermassivo da nossa galáxia pode estar apontando um jato relativístico para nós

Uma nova imagem feita pela colaboração para fotografar Sagitário A*, o buraco negro supermassivo no centro da nossa galáxia, parece mostrar que ele está apontando um jato relativístico para a Terra. Isso pode significar que ele tem uma orientação curiosa, voltado quase diretamente para nós.

A imagem abaixo é a melhor já feita de Sagitário A*. Fotografias ainda mais detalhadas são esperadas para o futuro, mas, por enquanto, os astrofísicos que estudam dados de rádio podem aprender muito com essas informações.
A foto inferior à direita é a imagem real feita do buraco negro; as demais são simulações

Por exemplo, como essa foto possui a mais alta resolução já alcançada em um registro do nosso buraco negro – duas vezes melhor que o anterior -, os pesquisadores conseguiram mapear com precisão as propriedades da luz ao redor do objeto. O centro galáctico está cheio de matéria ao redor do buraco negro, que age como vidro fosco que temos de examinar”, disse o astrofísico Eduardo Ros, do Instituto Max Planck de Radioastronomia na Alemanha, ao portal New Scientist. A equipe usou uma linha de interferometria para realizar observações em um comprimento de onda de 3,5 milímetros (frequência de 86 GHz), bem como modelagem computacional para simular o que está dentro dessa nuvem espessa de plasma, poeira e gás que circunda o buraco negro.

Resultados

A análise revelou que a emissão de rádio do Sagitário A* vem de uma região menor do que se pensava anteriormente. A maior parte vem de uma área de apenas 300 milionésimos de um grau no céu noturno, com uma forma simétrica.

Como os buracos negros não emitem radiação detectável sozinhos, a fonte tem provavelmente uma de duas origens. “Isso pode indicar que a emissão de rádio é produzida em um disco de gás caindo [no buraco negro] ao invés de um jato de rádio. No entanto, isso tornaria o Sagitário A* uma exceção em comparação com outros buracos negros emissores de rádio. A alternativa poderia ser que o jato esteja apontando quase diretamente para nós”, explicou a astrofísica Sara Issaoun, da Universidade Radboud na Holanda.

Jato relativístico

Buracos negros ativos são cercados por uma nuvem rodopiante de material que cai dentro deles, como a água escoa para um ralo. Conforme o material é engolido pelo buraco negro, ele emite jatos de partículas de seus polos rotacionais a uma rapidez que se aproxima da velocidade da luz. Não sabemos ao certo como isso acontece, mas os astrônomos acreditam que o material da parte interna do disco é canalizado e lançado dos polos através de linhas de campo magnético.

Ponto de vista privilegiado

Como a Terra está no plano galáctico, ter um jato apontado em nossa direção significaria que o buraco negro é orientado de forma bastante estranha, como se estivesse deitado de lado. Em comparação, a galáxia Centaurus A, por exemplo, tem jatos disparando perpendicularmente ao plano galáctico. Essa orientação, apesar de bizarra, foi sugerida antes. No ano passado, a GRAVITY Collaboration descreveu explosões em torno do Sagitário A* consistentes com algo orbitando de frente a partir de nossa perspectiva – como olhar para o sistema solar de cima. Então, “talvez isso seja verdade, afinal de contas, e estamos olhando para essa fera de um ponto de vista muito especial”, disse o astrônomo Heino Falcke, também da Universidade Radboud.

No futuro

Quando o Telescópio Event Horizon lançar as primeiras imagens do horizonte de eventos do Sagitário A*, os cientistas poderão desvendar ainda mais mistérios.  O comprimento de onda de 1,4 milímetro (230 GHz) esperado reduzirá a dispersão de luz por um fator de 8. Isso significa que a imagem há muito esperada da sombra de um buraco negro será – cruzem os dedos – incrivelmente detalhada.

Um artigo sobre o estudo foi publicado na revista científica The Astrophysical Journal e pode ser lido na íntegra, em inglês, aqui.
Fonte: hypescience.com

Big Bang pode ter originado AntiUniverso, onde tudo funciona ao contrário

Será que existe um "anti-você" no anti-universo? [Imagem: L. Boyle/Perimeter Institute for Theoretical Physics]

AntiUniverso
De um certo ponto de vista, o nosso Universo parece desequilibrado. O tempo avança à medida que o espaço se expande e há mais matéria do que antimatéria.
Isso parece razoável, mas o problema é que isso viola uma simetria fundamental, chamada simetria CPT, que diz que a física não muda quando o tempo, o espaço e a matéria-antimatéria são todos invertidos.
Para equilibrar o cosmos, devemos então considerar que o Big Bang também tenha sido o ponto de partida de um antiuniverso, onde o tempo corre na direção oposta e a antimatéria domina.
Esta é a proposta de Latham Boyle, Kieran Finn e Neil Turok, do Instituto Perímetro de Física Teórica, no Canadá.
Eles embasam seu argumento em cálculos que mostram que esse modelo CPT-simétrico não apenas é consistente com o histórico conhecido de expansão cósmica, como também fornece uma explicação direta para a matéria escura.
Simetria contra inflação
As várias teorias alternativas ao Big Bang tem levado alguns cientistas a se perguntarem se o Big Bang é ciência ou dogma científico. [Imagem: Cortesia www.grandunificationtheory.com]
O modelo simétrico CPT é uma alternativa à inflação, que pressupõe que o Universo passou por uma breve época de crescimento exponencial logo após o Big Bang. Essa rápida expansão pode explicar certas observações cosmológicas, mas requer a existência de campos quânticos adicionais, ainda hipotéticos.
Boyle e seus colegas demonstraram que sua proposta pode explicar a evolução cósmica inicial sem inventar uma nova física para explicar esses campos desconhecidos.
No modelo CPT-simétrico, o tempo e o espaço fluem continuamente desde o Big Bang, e o antiuniverso que emerge na direção negativa do tempo se comporta como um reflexo espelhado do nosso Universo.
A equipe ainda precisa mostrar se esse modelo pode reproduzir as observações cosmológicas que o cenário da inflação explica, como a uniformidade do cosmos em grandes escalas.
Contudo, o novo modelo dá uma explicação natural para a matéria escura: Um Universo CPT-simétrico produziria um grande número de neutrinos estéreis muito massivos. Esses neutrinos superpesados também podem ser a fonte de chuvas cósmicas de alta energia observadas recentemente.
Fonte: Inovação Tecnológica

Astrônomos encontraram evidências de um grande buraco negro vagando pela nossa galáxia


Astrônomos do Observatório Astronômico Nacional do Japão (OANJ) descobriram evidências de um buraco negro do tamanho de Júpiter à deriva a cerca de 20 anos-luz do centro da Via Láctea. Usando o radiotelescópio ALMA (Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array), os pesquisadores encontraram correntes de gás molecular orbitando o que parece ser um objeto massivo invisível.

Esse movimento peculiar de gás no centro galáctico poderia ser um sinal do tipo mais elusivo de buraco negro – o de tamanho intermediário.

Buracos negros intermediários

Uma vez que não emitem nenhuma radiação eletromagnética, buracos negros são muito difíceis de se encontrar, a menos que estejam se alimentando ativamente ou colidindo.  Isso significa que são invisíveis aos nossos métodos de detecção quando não estão fazendo algo monstruosamente perceptível. 


Ainda assim, sabemos que existem buracos negros de massa estelar, formados a partir do colapso do núcleo de uma estrela massiva, com até cerca de 100 vezes a massa do sol, bem como buracos negros supermassivos, a partir de cerca de 100.000 vezes a massa do nosso sol.

Entre esses dois extremos, no entanto, há um ponto de interrogação curioso. Embora existam boas evidências indiretas da existência de buracos negros entre 100 e 100.000 massas solares, tais objetos ainda precisam ser confirmados.

O candidato 

“Quando eu verifiquei os dados do ALMA pela primeira vez, fiquei muito animada porque o gás observado mostrou movimentos orbitais óbvios, que sugerem fortemente um objeto massivo invisível à espreita”, disse a astrofísica Shunya Takekawa, do OANJ, ao portal New Scientist.

Dados similares foram observados como resultado de colisões entre nuvens de supernovas, mas o objeto, chamado HCN – 0,009–0,044, não mostra nem a forma nem o padrão de expansão associado a uma colisão desse tipo. Além disso, pesquisas anteriores, também do OANJ, identificaram o HCN – 0,009–0,044 como um possível buraco negro.

Com base na forma e no movimento dos fluxos de gás, a equipe foi capaz de inferir que o objeto tem um equivalente em massa de cerca de 32.000 sóis. Isso o torna um forte candidato para tal elo perdido intermediário no rol dos buracos negros, reunindo toda essa massa em um objeto do tamanho de Júpiter.

Identificando buracos negros inativos

Além de potencialmente descobrir um buraco negro intermediário, a pesquisa aponta para o que poderia ser um novo método de descoberta de buracos negros inativos. Assim como o movimento do gás, sua ionização na parte interna da órbita sugere que, em algum momento, ocorreu fotoionização, choque dissociativo ou ambos no objeto. Esses processos são vistos em buracos negros ativos. Portanto, se um buraco negro estiver intermitentemente ativo, ele pode produzir ionização capaz de ser detectada depois que já diminuiu sua atividade novamente.  

“Nossos resultados fornecem evidências circunstanciais para um buraco negro de massa intermediária no centro galáctico, sugerindo também que nuvens compactas de alta velocidade podem ser sinais de buracos negros dormentes em abundância em nossa galáxia”, escreveram os pesquisadores em seu artigo, que pode ser lido na íntegra (em inglês) aqui.

De acordo com o estudo, as observações têm o potencial de aumentar o número de candidatos a buracos negros não luminosos, fornecendo uma nova perspectiva para a pesquisa destes objetos. 
Fonte: Hypescience.com
[ScienceAlert]

Melhor imagem, até agora, de ultima Thule

O objeto da Cintura de Kuiper, 2014 MU69, informalmente conhecido como Ultima Thule, visto pela sonda New Horizons da NASA.Crédito: NASA/JHUAPL/SwRI

As maravilhas - e mistérios - do objeto da Cintura de Kuiper, 2014 MU69, continuam a multiplicar-se à medida que a sonda New Horizons da NASA transmite novas imagens do seu alvo do "flyby" que teve lugar no dia de Ano Novo de 2019.

Esta imagem, obtida durante o voo histórico de 1 de janeiro, pelo objeto informalmente conhecido como Ultima Thule, é a visão mais clara até agora deste notável e antigo objeto nos confins do Sistema Solar - o primeiro "KBO" (Kuiper Belt Object, inglês para objeto da Cintura de Kuiper) pequeno já explorado por uma nave espacial.

Obtida com o componente MVIC (Multicolor Visible Imaging Camera) do instrumento Ralph da New Horizons, a imagem foi captada quando o KBO estava a 6700 km, às 05:26 (UT) de dia 1 de janeiro - apenas sete minutos antes da maior aproximação. Com uma resolução original de 135 metros por pixel, a imagem foi armazenada na memória da sonda e transmitida para a Terra nos dias 18 e 19 de janeiro. Os cientistas seguidamente melhoraram a imagem para realçar detalhes (este processo - com o nome deconvolução - também amplifica a granulação da imagem quando vista em alto contraste).

A iluminação oblíqua da imagem revela novos detalhes topográficos ao longo da linha que separa a noite do dia, chamada terminador, perto do topo. Estes detalhes incluem várias cavidades com até 0,7 km de diâmetro. A grande característica circular, com 7 km de diâmetro, no lóbulo mais pequeno, também parece ser uma depressão profunda. Não está claro se esses poços são crateras de impacto ou características resultantes de outros processos, como "poços de colapso" ou ventilações antigas de materiais voláteis.

Ambos os lóbulos mostram muitos padrões interessantes de luz e escuridão de origem desconhecida, que podem revelar pistas sobre como este corpo foi produzido durante a formação do Sistema Solar há 4,5 mil milhões de anos. Um dos mais notáveis é o "colarinho" brilhante que separa os dois lóbulos.

"Esta nova imagem está a começar a revelar diferenças no caráter geológico dos dois lóbulos de Ultima Thule, e também nos fornece novos mistérios," disse o investigador principal Alan Stern, do SwRI (Southwest Research Institute) em Boulder, no estado norte-americano do Colorado. "No próximo mês teremos imagens com melhores cores e em mais alta resolução que, esperamos, ajudem a desvendar os muitos mistérios de Ultima Thule."

A New Horizons está aproximadamente a 6,64 mil milhões de quilómetros da Terra, operando normalmente e a afastar-se do Sol (e de Ultima Thule) a mais de 50.700 quilómetros por hora. A essa distância, o seu sinal de rádio demora seis horas e nove minutos a chegar à Terra.
Fonte: Astronomia OnLine

Estrela mais brilhante da galáxia será visível da Terra


Eta Carinae, estrela mais luminosa da Via Láctea, perderá nuvem de poeira que hoje ofusca seu brilho quando vista da Terra.[Imagem: Nasa/Nathan Smith/Berkeley]

Eta Carinae

Apesar de brilhar com a intensidade de cinco milhões de sóis, a estrela conhecida mais luminosa da Via Láctea, Eta Carinae, localizada a 7,5 mil anos-luz do Sistema Solar, não é visível a olho nu da Terra.

Isso não vai durar muito, no entanto. Um estudo liderado pelo astrônomo brasileiro Augusto Damineli, da Universidade de São Paulo (USP), indica que em breve, em pouco mais de 10 anos, a nuvem de poeira e gás que esconde Eta Carinae dos olhos nus dos terráqueos terá se dissipado e ela poderá ser vista em todo o seu brilho.

Sua luz se tornará duas vezes e meia maior do que atualmente é visível por telescópios.

A Eta Carinae tem sido, depois do Sol, a estrela a mais observada (por telescópios), fotografada e estudada do universo - ao menos pelos humanos. Mas também é uma das mais intrigantes e misteriosas.

Muito jovem, com apenas 2,5 milhões de idade, ou cerca 1,8 mil vezes mais nova que o Sol, ela é uma supergigante da raríssima classe das luminosas azuis (que têm uma temperatura mais quente), das quais se conhece apenas algumas dezenas.

Situada na constelação austral de Carina, à direita do Cruzeiro do Sul, Eta Carinae foi catalogada em 1677 pelo astrônomo Edmond Halley, mas só começou a chamar a atenção em 1843, quando uma grande erupção lançou ao espaço matéria equivalente à massa de dezenas de sóis. Como consequência, seu brilho aumentou tanto que Eta Carinae ficou visível durante meses durante o dia da Terra.

Em contrapartida, criou-se uma nebulosa em torno dela, com o formato de uma ampulheta ou lóbulos, chamada de Homúnculo, com 3 trilhões de quilômetros (4 meses-luz) de uma ponta a outra, que, junto com nuvens de poeira e gases, lançadas durante a mesma explosão, ofusca seu brilho em direção ao nosso planeta. Além desta, houve pelo menos duas outras erupções menores conhecidas, uma vista em 1250 e outra em 1890.

Em 2014, Damineli publicou um trabalho no qual ele criou um mapa 3D da nebulosa do Homúnculo.
 
Este é um mapa 3D do Homúnculo, feito pela equipe. [Imagem: IAG/USP/NASA Goddard Space Center/Ed Campion]

Aparece estrela, desaparece nebulosa

Desde então, muito se aprendeu sobre esse astro. Grande parte das descobertas recentes se deve a Damineli, entre elas a de que Eta Carinae é um sistema duplo, composto por dois astros.

Ele descobriu que a cada 5,5 anos a estrela sofre um pequeno "apagão" para quem a observa da Terra. Damineli concluiu que isso deve ocorrer porque o sistema é duplo e uma das estrelas, a menor, passa na frente da outra. Hoje, isso é um fato aceito por todos.

A estrela menor tem 30 vezes a massa do Sol e a maior, 90. "Se fosse colocada no lugar da nossa estrela, a superfície desta última estaria além da órbita da Terra, entre nosso planeta e Marte. Ela brilha escondida atrás da poeira com uma potência de 5 milhões de sóis, o que está no limite teórico, um pouco mais que isso, ela evaporaria. Nos últimos 20 anos, astrônomos detectaram um aumento do brilho da Eta Carinae, que se fosse dela mesmo já teria ultrapassado esse limite. Com isso, surgiu a hipótese de que ela explodiria dentro de algumas décadas," detalha Damineli.

No novo trabalho, ele conclui que não é isso que está acontecendo com a estrela. Para chegar a esse resultado, Damineli coordenou uma equipe de 17 pesquisadores do Brasil, Argentina, Alemanha, Canadá, e Estados Unidos, que analisou todos os dados de observação disponíveis sobre Eta Carinae dos últimos 80 anos.

Damineli e seus colaboradores propõem que o aumento de brilho de Eta Carinae não é intrínseco a ela como muitos pesquisadores imaginaram, mas é causado pela dissipação de uma nuvem de poeira posicionada exatamente na frente dela, em direção à Terra.

O estudo revelou que, além de três nuvens de gás (chamados glóbulos de Weigelt) existe uma quarta. "Ela cobre completamente a estrela e seus ventos, apagando a maior parte de sua luz viajando em nossa direção", explica o professor da USP. "Uma das outras três se desfez recentemente, um indício de que o mesmo deverá acontecer com a que tapa nossa visão."

Apesar dessa nuvem de poeira, a Nebulosa do Homúnculo pode ser vista diretamente, pois é 200 vezes maior do que ela e seu brilho quase não é afetado. Mas isso também vai acabar em breve.

"Em 2032, ou quatro anos a mais ou a menos, a poeira terá desaparecido e o brilho aparente da estrela não aumentará mais, mas ofuscará a nebulosa", diz Damineli. "Ou seja, em poucos anos, perderemos a oportunidade de tirar belas fotos do Homúnculo, mas veremos mais claramente o par de estrelas gêmeas dentro. Os apagões periódicos também poderão ser vistos com mais clareza."
Fonte: Inovação Tecnológica

Vendo a dobra pode ajudar a resolver debate sobre rapidez da expansão o Universo

Imagem, pelo Telescópio Espacial Hubble, de um quasar com imagem dupla.Crédito: NASA, Tommaso Treu/UCLA e Birrer et al.

A questão de quão rapidamente o Universo está a expandir-se tem intrigado os astrónomos há quase um século. Estudos diferentes continuam a obter novas respostas - o que faz com que alguns investigadores se perguntem se estão a negligenciar um mecanismo-chave na "maquinaria" que impulsiona o cosmos.

Agora, ao descobrirem uma nova maneira de medir quão rapidamente o cosmos se está a expandir, uma equipa liderada por astrónomos da UCLA (University of California, Los Angeles) deu um passo em direção à resolução do debate. A investigação do grupo foi publicada na revista científica Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

No coração da disputa está a constante de Hubble, um número que relaciona as distâncias com os desvios para o vermelho das galáxias - quanto a luz é esticada enquanto viaja até à Terra através do Universo em expansão. As estimativas da constante de Hubble variam de 67 a 73 quilómetros por segundo por megaparsec, o que significa que dois pontos no espaço separados por 1 megaparsec (o equivalente a 3,26 milhões de anos-luz) estão a afastar-se um do outro a uma velocidade entre 67 e 73 quilómetros por segundo.

"A constante de Hubble ancora a escala física do Universo," disse Simon Birrer, académico pós-doutorado da UCLA e autor principal do estudo. Sem um valor preciso para a constante de Hubble, os astrónomos não podem determinar com precisão os tamanhos de galáxias remotas, a idade do Universo ou a história de expansão do cosmos.

A maioria dos métodos para derivar a constante de Hubble tem dois ingredientes: uma distância até uma determinada fonte de luz e o desvio para o vermelho dessa fonte de luz. Procurando uma fonte de luz que não tinha sido usada nos cálculos de outros cientistas, Birrer e colegas voltaram-se para os quasares, fontes de radiação alimentadas por enormes buracos negros. Para a sua investigação, os cientistas escolheram um subconjunto específico de quasares - aqueles cuja luz foi curvada pela gravidade de uma galáxia interveniente e pelo seu efeito de lente gravitacional, que produz duas imagens do quasar lado a lado no céu.

A luz das duas imagens toma percursos diferentes até à Terra. Quando o brilho do quasar flutua, as duas imagens piscam uma após a outra, e não ao mesmo tempo. O atraso no tempo entre essas duas cintilações, juntamente com informações sobre o campo gravitacional da galáxia "intrometida", pode ser usado para traçar a viagem da luz e deduzir as distâncias à Terra, tanto do quasar como da galáxia no plano da frente. O conhecimento dos desvios para o vermelho do quasar e da galáxia permitiu que os cientistas estimassem a rapidez com que o Universo está a expandir-se.

A equipe da UCLA, como parte da colaboração internacional H0liCOW, tinha aplicado anteriormente a técnica no estudo de quasares com imagem quadruplicada, imagens de um quasar que aparece quatro vezes em redor de uma galáxia no plano da frente. Mas as imagens quádruplas não são tão comuns - pensa-se que os quasares com imagem dupla sejam aproximadamente cinco vezes mais abundantes do que os de imagem quádrupla.

Para demonstrar a técnica, a equipa estudou um quasar conhecido como SDSS J1206+4332; contaram com dados do Telescópio Espacial Hubble, dos observatórios Gemini e W. M. Keck e da rede COSMOGRAIL (Cosmological Monitoring of Gravitational Lenses) - um programa gerido pela Escola Politécnica Federal de Lausanne, Suíça, cujo objetivo é determinar a constante de Hubble.

Tommaso Treu, professor de física e astronomia na UCLA e autor sénior do artigo, disse que os investigadores obtiveram fotos do quasar, todos os dias, durante vários anos, para medir com precisão o desfasamento de tempo entre as imagens duplas. Então, para obter a melhor estimativa possível da constante de Hubble, combinaram os dados reunidos desse quasar com dados previamente recolhidos pela sua colaboração H0liCOW de três quasares de imagem quadruplicada.

"A beleza desta medição é que é altamente complementar e independente das outras," salientou Treu.

A equipa apresentou uma estimativa da constante de Hubble de aproximadamente 72,5 quilómetros por segundo por megaparsec, um número em linha com o que outros cientistas haviam determinado em pesquisas anteriores que usaram distâncias de supernovas - explosões estelares em galáxias remotas - como medições fundamentais. No entanto, ambas as estimativas são cerca de 8% mais altas do que uma que se baseia num brilho fraco de todo o céu chamado fundo cósmico de micro-ondas, uma relíquia que remonta a 380.000 anos após o Big Bang, quando a luz viajou pela primeira vez livremente pelo espaço.

"Se houver uma diferença real entre esses valores, significa que o Universo é um pouco mais complicado," explicou Treu.

Por outro lado, também pode ser que uma medição - ou todas as três - estejam erradas.

Os investigadores estão agora à procura de mais quasares a fim de melhorar a precisão da sua medição da constante de Hubble. Treu disse que uma das lições mais importantes do novo artigo é que os quasares com imagens duplas dão aos cientistas muitas mais fontes de luz úteis para os seus cálculos da constante de Hubble. No entanto, por agora, a equipa foca a sua pesquisa em 40 quasares de imagens quadruplicadas, devido ao seu potencial para fornecer informações ainda mais úteis do que os quasares com imagens duplas.
Fonte: Astronomia OnLine
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