31 de janeiro de 2019

Objeto misterioso é encontrado nos confins do Sistema Solar


Corpo poderia fornecer informações importantes sobre como os planetas são formados

REPRESENTAÇÃO ARTÍSTICA DO NOVO OBJETO ENCONTRADO NO CINTURÃO DE KUIPER (FOTO: KO ARIMATSU)

Cientistas do Observatório Astronômico Nacional do Japão descobriram um objeto pairando na borda do Sistema Solar, no Cinturão de Kuiper. O corpo celestial poderia ajudar a esclarecer como os planetas se formam, além de resolver um mistério de décadas sobre onde esses objetos estavam escondidos.

Usando dois telescópios de 28 centímetros no telhado de um prédio, eles encontraram o corpo de 1,3 quilômetro de raio. A técnica aplicada foi a ocultação, na qual objetos são observados se movendo na frente de estrelas. Quando o objeto passa, ele bloqueia a luz da estrela. Para encontrar este item, foram analisadas duas mil estrelas por 60 horas.

"Nossa equipe tinha menos de 0,3% do orçamento de grandes projetos internacionais, e nem tínhamos dinheiro suficiente para construir uma segunda cúpula para proteger nosso segundo telescópio, mas ainda assim conseguimos fazer uma grande descoberta", comentou Ko Arimatsu, que liderou o projeto, em entrevista à Forbes. 

O corpo encontrado mede apenas 2,6 quilômetros de diâmetro. Segundo a pesquisa, publicada na Nature Astronomy, a descoberta sustenta modelos de que pequenos planetas começaram como objetos do tamanho de quilômetros antes de crescerem muito.

É a primeira vez que tal corpo é observado, apesar de ter sido previsto por mais de 70 anos. Ele foi encontrado no Cinturão de Kuiper, onde há vários pequenos objetos flutuando – considerados remanescentes do Sistema Solar primitivo. Por serem tão distantes e quase não afetados pela radiação e pelos planetas maiores, ainda são, em grande parte, o que teriam sido naqueles dias.

Com isso, os astrônomos acreditam que poderiam "voltar no tempo" para entender a formação dos planetas. A descoberta também indica que os objetos que serão eventualmente transformados em planetas se formam em aglomerados do tamanho de um quilômetro antes de se unirem.
Fonte: Galileu

Pedra da Terra foi encontrada na Lua


Quem levou esta pedra da Terra para a Lua? [Imagem: NASA]

Meteoritos interplanetários

Quando os astronautas da Apolo 14 trouxeram pedras da Lua para estudos, eles podem ter trazido de volta também um pequeno pedaço de casa. Um pedaço de granito encontrado na Lua pode ser a primeira evidência de que rochas podem ser lascadas da Terra e aterrissarem em outros lugares. Se assim for, esta é também uma das mais antigas rochas da Terra já encontradas, aqui ou em qualquer outro lugar.

Rochas são atiradas para o espaço a partir da Lua e de outros planetas e acabam na Terra como meteoritos o tempo todo, então o mesmo deve ser verdade no sentido oposto. Afinal, já encontramos diversos meteoritos de Marte, pelo menos um com suspeita de sinais de vida, e até um meteorito com diamantes de um "planeta perdido".

Pedra da Terra encontrada na Lua

Jeremy Bellucci e colegas do Museu Sueco de História Natural estavam analisando um minúsculo pedaço de granito em uma rocha lunar trazida pelos astronautas da Apolo 14. Quando avaliaram a composição química e as propriedades físicas dos cristais de zircônio no pedaço de granito, descobriram que os cristais se formaram em um ambiente muito mais rico em oxigênio do que a Lua, e em temperaturas baixas demais e pressões altas demais para as rochas lunares.

"Se ele se formou na Lua, isso deve ter acontecido a 167 quilômetros de profundidade," disse Bellucci, acrescentando que mesmo um enorme impacto na Lua não seria capaz de desenterrar pedras tão profundas. Embora seja possível que a rocha tenha se formado sob condições incomuns na Lua, Bellucci propõe que a explicação mais simples é que a rocha realmente foi da Terra para lá porque é semelhante a rochas que se formam no magma terrestre e estão expostas na superfície.

Meteorito da Terra

É uma boa hipótese, mas cuja confirmação exigirá a observação em outras amostras lunares, a localização de minerais que possuam substâncias químicas não encontradas na Lua ou, eventualmente, a existência de água no interior do meteorito terrestre.

Como esse eventual meteorito da Terra é muito antigo - ele provavelmente foi formado há cerca de quatro bilhões de anos - se a hipótese estiver correta ele se tornará uma das rochas mais antigas da Terra já encontrada, uma vez que as teorias indicam que a própria Terra formou-se cerca de 4,5 bilhões de anos atrás.

Como a Lua mudou muito menos desde que se formou do que a Terra, lá é um local perfeito para armazenar uma cápsula do tempo desde os primeiros anos do nosso planeta natal.
Fonte: Inovação Tecnológica

Astrofísico simula como seria a primeira foto de um buraco negro


Campo gravitacional do objeto espacial é tão intenso que o torna invisível para humanos e muitos telescópios
ARTE DE BURACO NEGRO FOI FEITA POR JEAN-PIERRE LUMINET COM UM COMPUTADOR IBM 7040 (FOTO: JEAN-PIERRE LUMINET)

Os buracos negros são literalmente invisíveis. A força de sua gravidade é tão imensa que nada escapa, incluindo a radiação eletromagnética, como raios-X, infravermelho, luz e ondas de rádio, que poderiam permitir a detecção do objeto. Esse ponto sem retorno é chamado de "horizonte de eventos" – e tem sido foco de observação do Telescópio Event Horizon (EHT) há anos. A esperança é que ele possa fazer a primeira fotografia de um buraco negro. 

Mas antes do EHT, o astrofísico Jean-Pierre Luminet ilustrou como o horizonte de eventos poderia ser. Formando em matemática, ele fez uma simulação computacional de buraco negro usando o computador IBM 7040 da década de 1960. "Na época, era um assunto muito exótico e a maioria dos astrônomos não acreditava em sua existência", ele contou em entrevista ao ScienceAlert. "Queria explorar a estranha física dos buracos negros e propor mecanismos específicos que poderiam ajudar a obter assinaturas indiretas de sua própria existência." 

Com os dados do computador, Luminet usou caneta e nanquim em papel negativo para ilustrar o horizonte de eventos. A imagem distorcida (acima) mostra como um disco achatado de material caindo no buraco negro poderia parecer. Não é plano porque a gravidade intensa do buraco negro está dobrando a luz em torno dele.

"O campo gravitacional curva tanto os raios de luz perto do buraco negro que a parte traseira do disco é 'revelada'", explicou Luminet em artigo publicado no arXiv. "A curvatura dos raios de luz também gera uma imagem secundária que nos permite ver o outro lado do disco de acreção, no lado oposto do buraco negro do observador."

O EHT tem se concentrado registrar em Sagitário A*, buraco negro supermassivo no centro da Via Láctea. É possível que seus dados retornem como alguns pixels borrados. Se esse for o caso, astrônomos irão enviar mais telescópios para tentar fazer a fotografia com melhor qualidade.  
Segundo portal ScienceAlert, o buraco negro Sagitário A* tem um disco de acreção, sugerindo que a simulação de Luminet pode estar bem perto da realidade.
Fonte: Galileu

Como buracos negros massivos nasceram, no início do universo?


Inacreditavelmente, a luz liberada em torno dos primeiros buracos negros massivos é tão intensa que tem viajado até nós por mais de 13 bilhões de anos-luz. Como esses monstruosos buracos negros se formaram, no início do universo?

Novas pesquisas conduzidas por cientistas do Instituto de Tecnologia da Geórgia (EUA), Universidade da Cidade de Dublin (Irlanda), Universidade Estadual de Michigan (EUA), Universidade da Califórnia em San Diego (EUA) e IBM apontam um caminho promissor para resolver este enigma cósmico.

A equipe mostrou que, quando galáxias se reúnem de forma extremamente rápida e por vezes violenta, isso pode levar à formação de buracos negros muito massivos. Nestas galáxias raras, a formação normal de estrelas é interrompida, dando lugar a formação destes curiosos objetos.

Novo paradigma

Antes, os cientistas pesavam que a formação maciça de buracos negros era limitada a regiões bombardeadas pela poderosa radiação de galáxias próximas. O novo estudo, no entanto, indica que buracos negros massivos se formam em densas regiões sem estrelas que estão crescendo rapidamente.

Os principais critérios para determinar onde esses buracos negros se formaram durante a infância do universo se relacionam com o rápido crescimento de nuvens de gás pré-galácticas precursoras de todas as galáxias atuais, significando que a maioria dos buracos negros supermassivos tem uma origem comum.

A matéria escura colapsa em halos que são a “cola” gravitacional de todas as galáxias. O rápido crescimento inicial desses halos impede a formação de estrelas que competiriam com buracos negros pela matéria gasosa que flui na área. Neste estudo, descobrimos um mecanismo totalmente novo que desencadeia a formação de buracos negros maciços em determinados halos de matéria escura”, resumiu John Wise, um dos autores da pesquisa do Instituto de Tecnologia da Geórgia.

Simulação

A equipe de pesquisa encontrou esses locais de formação de buracos negros usando simulações do conjunto de dados Renaissance Simulation, criado no supercomputador Blue Waters entre 2011 e 2014 para ajudar os cientistas a entender como o universo evoluiu durante seus primeiros anos.

“As teorias anteriores sugeriam que isso só deveria acontecer quando os locais fossem expostos a altos níveis de radiação de formação de estrelas. À medida que nos aprofundávamos, vimos que esses locais estavam passando por um período de crescimento extremamente rápido. Essa era a chave. A natureza violenta e turbulenta desse rápido crescimento impediu a formação normal de estrelas e levou a condições perfeitas para a formação de buracos negros. 

Esta pesquisa muda o paradigma e abre toda uma nova área de pesquisa”, esclareceu John Regan, outro pesquisador da Universidade da Cidade de Dublin.  Enquanto a radiação UV ainda é um fator, nosso trabalho mostrou que não é o fator dominante, pelo menos em nossas simulações”, complementou Michael Norman, diretor do Centro de Supercomputadores da Universidade da Califórnia em San Diego.

Estudando os halos

Para aprender mais sobre regiões específicas onde os buracos negros maciços foram propensos a se desenvolver, os pesquisadores examinaram os dados da simulação e encontraram dez halos específicos de matéria escura que deveriam ter formado estrelas devido a suas massas, mas continham apenas uma densa nuvem de gás.

Usando o supercomputador Stampede2, eles simularam novamente dois desses halos – cada um com cerca de 2.400 anos-luz de diâmetro – com uma resolução muito maior para entender os detalhes do que aconteceu neles 270 milhões de anos após o Big Bang.
“Foi somente nessas regiões excessivamente densas do universo que vimos esses buracos negros se formando”, disse Wise. “A matéria escura cria a maior parte da gravidade, e então o gás cai nesse potencial gravitacional, onde pode formar estrelas ou um enorme buraco negro”.

A resolução melhorada da simulação feita nas duas regiões candidatas permitiu aos cientistas ver a turbulência e o influxo de gás e aglomerados de matéria se formando à medida que os precursores do buraco negro começaram a se condensar e girar, confirmando sua taxa de crescimento dramática.

Próximos passos

Outro aspecto da pesquisa é que os halos que dão origem a buracos negros podem ser mais comuns do que se acreditava anteriormente.  Um componente interessante deste trabalho é a descoberta de que esses tipos de halos, embora raros, podem ser bastante comuns”, afirmou Brian O’Shea, professor da Universidade Estadual de Michigan. “Nós prevemos que este cenário é frequente o suficiente para ser a origem dos buracos negros mais massivos observados, tanto no início do universo quanto nas galáxias atuais”.

Trabalhos futuros com essas simulações devem examinar o ciclo de vida dessas galáxias de formação de buracos negros, estudando o crescimento e a evolução desses primeiros buracos negros ao longo do tempo.

As simulações do Renaissance Simulation são suficientemente ricas para que outras descobertas possam ser feitas usando os dados já computados. “Por essa razão, criamos um arquivo público onde outros podem fazer perguntas por conta própria”, disse Norman.

Um artigo com as descobertas do estudo foi publicado na revista científica Nature. 
Fonte: hypescience.com
[Phys]

Galáxias ativas apontam para nova física na expansão do cosmos

Impressão de artista de quasares, os núcleos de galáxias onde um buraco negro supermassivo está a puxar matéria dos seus arredores a velocidades muito elevadas, localizados a distâncias cada vez maiores. À medida que o material cai para o buraco negro, forma um disco giratório que irradia no visível e no ultravioleta; esta radiação, por sua vez, aquece os eletrões próximos, produzindo raios-X. A relação entre o brilho ultravioleta e raios-X dos quasares pode ser usada para estimar a distância até estas fontes - algo que é notoriamente complicado em astronomia - e, em última análise, estudar a história da expansão do Universo. Uma equipa de astrónomos aplicou este modelo a uma grande amostra de quasares observados pelo XMM-Newton para investigar a história do nosso cosmos até há 12 mil milhões de anos e descobriu que pode haver algo mais na expansão inicial do Universo do que o previsto pelo modelo cosmológico padrão. Crédito: ESA (impressão de artista e composição); NASA/ESA (galáxias de fundo)

Ao investigar a história do nosso cosmos com uma grande amostra de galáxias "ativas" distantes observadas pelo XMM-Newton da ESA, uma equipa de astrónomos descobriu que pode haver algo mais na expansão inicial do Universo do que o previsto pelo modelo cosmológico padrão. De acordo com o cenário mais aceite, o nosso Universo contém apenas uma pequena percentagem de matéria comum. Um-quarto do cosmos é composto por matéria escura, que podemos sentir gravitacionalmente, mas não observar, e o resto consiste na ainda mais misteriosa energia escura que está a impulsionar a atual aceleração da expansão do Universo.

Este modelo é baseado numa infinidade de dados recolhidos ao longo das últimas décadas, desde o fundo cósmico de micro-ondas, a primeira luz na história do cosmos, libertada apenas 380.000 anos após o Big Bang e observada em detalhes sem precedentes pela missão Planck da ESA - até observações mais "locais". Estas últimas incluem explosões de supernova, enxames galácticos e distorções gravitacionais impressas pela matéria escura em galáxias distantes, e podem ser usadas para traçar a expansão cósmica em épocas recentes da história cósmica - ao longo dos últimos nove mil milhões de anos.

Um novo estudo, por Guido Risaliti da Universidade de Florença, Itália, e Elisabeta Lusso da Universidade de Durham, Reino Unido, aponta para outro tipo de rastreador cósmico - quasares - que preencheriam parte da lacuna entre essas observações, medindo a expansão do Universo até há 12 mil milhões de anos.

Os quasares são os núcleos de galáxias onde um buraco negro supermassivo está a puxar matéria dos seus arredores a velocidades muito elevadas, brilhando através do espectro eletromagnético. À medida que o material cai para o buraco negro, forma um disco giratório que irradia no visível e no ultravioleta; esta radiação, por sua vez, aquece os eletrões próximos, produzindo raios-X. Há três anos, Guido e Elisabeta perceberam que uma relação bem conhecida entre o brilho ultravioleta e raios-X dos quasares podia ser usada para estimar a distância até essas fontes - algo que é notoriamente complicado em astronomia - e, em última análise, estudar a história da expansão do Universo.

As fontes astronómicas cujas propriedades permitem-nos avaliar as suas distâncias são chamadas "velas padrão. A classe mais notável, as supernovas do tipo Ia, consiste no espetacular desaparecimento das anãs brancas depois de terem engolido demasiado material de uma estrela companheira, gerando explosões de brilho previsível que permitem com que os astrónomos determinem a distância. As observações destas supernovas, no final da década de 1990, revelou a expansão acelerada do Universo nos últimos milhares de milhões de anos.

"A utilização de quasares como velas padrão tem grande potencial, já que podemos observá-los a distâncias muito maiores do que as supernovas do tipo Ia, e assim usá-los para investigar épocas muito mais para trás no Universo," explica Elisabeta.

Com uma amostra considerável de quasares em mão, os astrónomos colocaram agora o seu método em prática, e os resultados são interessantes. Vasculhando o arquivo do XMM-Newton, recolheram dados de raios-X para mais de 7000 quasares, combinando-os com observações ultravioletas do SDSS (Sloan Digital Sky Survey). 

Também usaram um novo conjunto de dados, obtidos especialmente com o XMM-Newton em 2017 para observar quasares muito distantes, observando-os como eram quando o Universo tinha apenas dois mil milhões de anos. Finalmente, complementaram os dados com um pequeno número de quasares ainda mais longínquos e com alguns relativamente próximos, estudados com os observatórios de raios-X Chandra e Swift da NASA, respetivamente.

"Uma amostra tão grande permitiu-nos escrutinar a relação entre a emissão de raios-X e ultravioleta por parte dos quasares em grande detalhe, o que refinou em muito a nossa técnica para estimar a distância," explica Guido.

As novas observações do XMM-Newton de quasares distantes são tão boas que a equipa até identificou dois grupos diferentes: 70% das fontes brilham intensamente com raios-X de baixa energia, enquanto os restantes 30% emitem quantidades mais baixas de raios-X caracterizados por energias mais altas. Para a análise, apenas mantiveram o primeiro grupo de fontes, no qual a relação entre as emissões de raios-X e ultravioleta parece mais clara.

"É incrível que possamos discernir este nível de detalhe em fontes tão distantes de nós que a sua luz viajou durante dez mil milhões de anos até cá chegar," comenta Norbert Schartel, cientista do projeto XMM-Newton da ESA.  Depois de examinarem os dados e de restringir a amostra até mais ou menos 1600 quasares, os astrónomos ficaram com as melhores observações, levando a estimativas robustas da distância até estas fontes que podiam usar para investigar a expansão do Universo.

"Quando combinamos a amostra, que abrange quase 12 mil milhões de anos de história cósmica, com a amostra mais local de supernovas do tipo Ia, que cobre apenas aproximadamente os últimos 8 mil milhões de anos, encontramos resultados semelhantes nas épocas que se sobrepõem," explica Elisabeta.  No entanto, nas fases anteriores que só podemos estudar com os quasares, encontramos uma discrepância entre a evolução observada do Universo e o que poderíamos prever com base no modelo cosmológico padrão."

Ao examinarem este período anteriormente pouco explorado da história cósmica com a ajuda dos quasares, os astrónomos revelaram uma possível tensão no modelo cosmológico padrão, o que poderá exigir a adição de novos parâmetros para reconciliar os dados com a teoria.

"Uma das possíveis soluções seria invocar uma energia escura em evolução, com uma densidade que aumenta com o passar do tempo," diz Guido. Incidentalmente, este modelo em particular também aliviaria outra tensão que tem mantido os cosmólogos ocupados ultimamente, no que concerne à constante de Hubble - a atual velocidade de expansão do Universo. Esta discrepância foi encontrada em estimativas da constante de Hubble no Universo local, com base em dados de supernovas - e, independentemente, em enxames de galáxias - e em observações pelo Planck do fundo cósmico de micro-ondas no Universo primordial.

"Este modelo é bastante interessante porque pode resolver dois enigmas de uma só vez, mas ainda não há certezas e temos que examinar muitos mais modelos em grande detalhe antes de podermos dissipar este puzzle da cosmologia," acrescenta Guido.

A equipa está ansiosa por observar ainda mais quasares no futuro a fim de refinar os seus resultados. Pistas adicionais poderão vir da missão Euclides da ESA, com lançamento previsto para 2022 e que vai explorar os últimos dez mil milhões de anos da expansão cósmica e investigar a natureza da energia escura. Estes são tempos interessantes para investigar a história do nosso Universo, e é emocionante que o XMM-Newton possa contribuir observando uma época cósmica que se manteve em grande parte inexplorada até agora," conclui Norbert.
Fonte: Astronomia OnLine
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