8 de março de 2019

Telescópio Hubble e missão Gaia calculam a massa da Via Láctea


Número foi estimado em 1,5 trilhão de massas solares dentro de um raio de 129 mil anos-luz do centro galáctico
REPRESENTAÇÃO ARTÍSTICA DE AGLOMERADO GLOBULAR NA VIA LÁCTEA (FOTO: ESA/HUBBLE, NASA, L. CALÇADA)

O Telescópio Hubble, da NASA, e a missão Gaia, da Agência Espacial Europeia (ESA), combinaram estimativas e observações para calcular a massa da Via Láctea: 1,5 trilhão de massas solares dentro de um raio de 129 mil anos-luz do centro galáctico. 

Estimativas anteriores variaram de 500 bilhões a 3 trilhões de vezes a massa do Sol. A incerteza surgiu principalmente pelos diferentes métodos usados ​​para medir a distribuição da matéria escura que representa cerca de 90% da massa da Via Láctea. 

"Simplesmente não conseguimos detectar a matéria escura diretamente", explicou Laura Watkins, da ESA, que liderou esta pesquisa. "Isso é o que leva à incerteza na massa da Via Láctea. Você não pode medir com precisão o que não pode ver!"

Para o estudo, astrônomos da ESA mediram as velocidades dos aglomerados globulares densos (ricos em estrelas), que orbitam o disco espiral da galáxia a grandes distâncias.

“Quanto mais massiva é a galáxia, mais rapidamente seus aglomerados se movem sob a força de sua gravidade”, informou N. Wyn Evans, da Universidade de Cambridge, no Reino Unido. “A maioria das medições anteriores encontrou a velocidade com que um aglomerado está se aproximando ou recuando da Terra, que é a velocidade ao longo de nossa linha de visão. No entanto, fomos capazes de medir também o movimento lateral dos aglomerados, a partir do qual a velocidade total e, consequentemente, a massa galáctica, podem ser calculados."

A equipe usou dados de Gaia como base para a pesquisa. A missão da ESA foi projetada para criar um mapa tridimensional de objetos astronômicos em toda a Via Láctea e rastrear seus movimentos. Informações de Gaia incluem, por exemplo, medições de aglomerados globulares a 65 mil anos-luz da Terra.

"Os aglomerados se estendem a uma grande distância, por isso são considerados os melhores rastreadores que os astrônomos usam para medir a massa de nossa galáxia", disse Tony Sohn, que conduziu as análises do Hubble. 

A equipe combinou dados de Gaia com a sensibilidade do telescópio, o qual observou  agrupamentos globulares fracos e distantes, até 130 mil anos-luz da Terra. Como o Hubble tem observado alguns dos objetos por uma década, também foi possível rastrear com precisão as velocidades dos aglomerados.

“Tivemos a sorte de ter uma combinação tão grande de dados”, afirmou Roeland P. Van der Marel, do Instituto de Ciência do Telescópio Espacial, nos Estados Unidos. "Combinando as medidas de Gaia de 34 aglomerados globulares com medições de 12 aglomerados mais distantes do Hubble, pudemos fixar a massa da Via Láctea de uma maneira que seria impossível sem esses dois projetos espaciais."

Segundo os cientistas, determinar com precisão a massa da Via Láctea permite uma compreensão mais clara de onde a galáxia se encontra no contexto cosmológico da formação do universo.

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Fonte: Galileu

Matemáticos refutam uma das mais importantes conjecturas sobre buracos negros


Matemáticos refutaram a forte conjectura da censura cósmica. Seus trabalhos respondem a uma das questões mais importantes no estudo da relatividade geral e muda a maneira como pensamos sobre o espaço-tempo.

Quase 40 anos depois de ter sido proposto, matemáticos resolveram uma das questões mais profundas no estudo da relatividade geral. Em um artigo publicado online no outono passado, os matemáticos Mihalis Dafermos e Jonathan Luk provaram que a forte conjectura da censura cósmica, que diz respeito ao estranho funcionamento interno dos buracos negros, é falsa. 

“Pessoalmente, vejo esse trabalho como uma conquista tremenda – um salto qualitativo em nossa compreensão da relatividade geral”, disse Igor Rodnianski, matemático da Universidade de Princeton.

A forte conjectura da censura cósmica foi proposta em 1979 pelo influente físico Roger Penrose. Foi concebido como uma maneira de sair de uma armadilha. Durante décadas, a teoria da relatividade geral de Albert Einstein reinou como a melhor descrição científica dos fenômenos de larga escala no universo. No entanto, avanços matemáticos na década de 1960 mostraram que as equações de Einstein caíram em incoerências quando aplicadas a buracos negros.

 Penrose acreditava que, se sua forte conjetura de censura cósmica fosse verdadeira, essa falta de previsibilidade poderia ser desconsiderada como uma novidade matemática, e não como uma declaração sincera sobre o mundo físico.  “Penrose surgiu com uma conjectura que basicamente tentou desejar esse mau comportamento”, disse Dafermos, matemático da Universidade de Princeton.

Este novo trabalho traça o sonho de Penrose. Ao mesmo tempo, cumpre sua ambição por outros meios, mostrando que sua intuição sobre a física dentro dos buracos negros estava correta, não apenas pela razão que ele suspeitava.

Na física clássica, o Universo é previsível: se você conhece as leis que governam um sistema físico e conhece seu estado inicial, você deve ser capaz de rastrear sua evolução indefinidamente no futuro. O dito é válido quer você esteja usando as leis de Newton para prever a futura posição de uma bola de bilhar, as equações de Maxwell para descrever um campo eletromagnético ou a teoria da relatividade geral de Einstein para prever a evolução do espaço-tempo.

 “Este é o princípio básico de toda a física clássica que remonta à mecânica newtoniana”, disse Demetrios Christodoulou , matemático da ETH Zurich e figura de destaque no estudo das equações de Einstein. “Você pode determinar a evolução a partir dos dados iniciais”.

Mas nos anos 60, os matemáticos encontraram um cenário físico no qual as equações de campo de Einstein – que formam o núcleo de sua teoria da relatividade geral – deixam de descrever um universo previsível. Matemáticos e físicos notaram que algo deu errado quando eles modelaram a evolução do espaço-tempo dentro de um buraco negro em rotação.

Para entender o que deu errado, imagine você mesmo caindo no buraco negro. Primeiro você cruza o horizonte de eventos, o ponto sem retorno (embora para você pareça com o espaço comum). Aqui as equações de Einstein ainda funcionam como deveriam, fornecendo uma previsão determinista única de como o espaço-tempo evoluirá no futuro.

Mas, à medida que você continua a viajar para o buraco negro, acaba passando por outro horizonte, conhecido como o horizonte de Cauchy. Aqui as coisas ficam malucas. As equações de Einstein começam a relatar que muitas configurações diferentes do espaço-tempo poderiam se desdobrar. Elas são todos diferentes, mas todos elas satisfazem as equações. A teoria não pode nos dizer qual opção é verdadeira. Para uma teoria física, é um pecado fundamental.

“A perda de previsibilidade que parece encontrar na relatividade geral foi muito perturbadora”, disse Eric Poisson, físico da Universidade de Guelph, no Canadá. Roger Penrose propôs a forte conjectura da censura cósmica para restaurar a previsibilidade das equações de Einstein. A conjectura diz que o horizonte de Cauchy é uma invenção do pensamento matemático. Pode existir em um cenário idealizado onde o universo não contém nada além de um único buraco negro em rotação, mas não pode existir em nenhum sentido real.

A razão, Penrose argumentou, é que o horizonte de Cauchy é instável. Ele disse que qualquer onda gravitacional passageira deveria colapsar o horizonte de Cauchy em uma singularidade – uma região de densidade infinita que separa o espaço-tempo. Como o universo real é ondulado com essas ondas, um horizonte de Cauchy nunca deveria ocorrer na natureza.

Como resultado, é sem sentido perguntar o que acontece com o espaço-tempo além do horizonte de Cauchy porque o espaço-tempo, como é considerado dentro da teoria da relatividade geral, não existe mais. “Isso dá um caminho para sair deste enigma filosófico”, disse Dafermos.

Este novo trabalho mostra, no entanto, que o limite do espaço-tempo estabelecido no horizonte de Cauchy é menos singular do que Penrose imaginou.

Para salvar um buraco negro

Dafermos e Luk, matemático da Universidade de Stanford, provaram que a situação no horizonte de Cauchy não é tão simples. Sua obra é sutil – uma refutação da declaração original de Penrose sobre a forte conjetura da censura cósmica, mas não uma completa negação de seu espírito.

Baseando-se em métodos estabelecidos há uma década por Christodoulou, conselheiro do Dafermos na pós-graduação, a dupla mostrou que o horizonte de Cauchy pode de fato formar uma singularidade, mas não do tipo que Penrose antecipou. A singularidade na obra de Dafermos e Luk é mais branda do que a de Penrose – eles encontram uma singularidade fraca “semelhante à luz”, onde ele esperava uma singularidade “espacial” forte. Essa forma mais fraca de singularidade exerce uma influência sobre o tecido do espaço-tempo, mas não o divide. “Nosso teorema implica que os observadores que cruzam o horizonte de Cauchy não são dilacerados pelas forças das marés. Eles podem sentir um aperto, mas eles não são dilacerados ”, disse Dafermos em um email.

Como a singularidade que se forma no horizonte de Cauchy é, na verdade, mais branda do que o previsto pela forte conjetura da censura cósmica, a teoria da relatividade geral não é imediatamente dispensada de considerar o que acontece dentro dela. “Ainda faz sentido definir o horizonte de Cauchy porque se pode, se desejar, estender continuamente o espaço-tempo além”, disse Harvey Reall , físico da Universidade de Cambridge.

Dafermos e Luk provam que o espaço-tempo se estende além do horizonte de Cauchy. Eles também provam que, a partir do mesmo ponto de partida, ele pode se estender de várias maneiras: além do horizonte, “há muitas extensões que se pode oferecer e não há uma boa razão para se preferir uma à outra”, disse Dafermos. No entanto – e aqui está a sutileza em seu trabalho – essas extensões não-únicas do espaço-tempo não significam que as equações de Einstein se desviem do horizonte.

As equações de Einstein funcionam quantificando como o espaço-tempo muda com o tempo. Em linguagem matemática, são derivados de uma configuração inicial do espaço-tempo. Para que seja possível obter uma derivada, o espaço-tempo deve ser suficientemente “suave” – livre de saltos descontínuos.

Dafermos e Luk indicam que, embora o espaço-tempo exista além do horizonte de Cauchy, esse espaço-tempo estendido não é suave o suficiente para realmente satisfazer as equações de Einstein. Assim, mesmo com a forte censura cósmica provada como falsa, as equações ainda são poupadas da afronta de produzir soluções não exclusivas.

“Faz sentido falar do horizonte de Cauchy; no entanto, você não pode continuar além disso como uma solução das equações de Einstein”, disse Reall. “Elas ofereceram evidências bastante convincentes de que isso é verdade, na minha opinião.”

Você poderia pensar nesse resultado como um compromisso desapontador: mesmo que você possa estender o espaço-tempo além do horizonte de Cauchy, as equações de Einstein não podem ser resolvidas. Mas é precisamente o fato de que esse meio termo parece existir e faz com que o trabalho de Dafermos e Luk seja tão interessante.  Isso é realmente descobrindo um novo fenômeno nas equações de Einstein”, disse Rodnianski.
Fonte: Enigmasdouniverso.com

M86 (NGC 4406)

Localizada no enxame de galáxias da Virgem, M86 é uma enorme galáxia elíptica que se move a mais de 5 milhões de km/h através de gás quente difuso que semeia o aglomerado. O movimento supersónico de M86 faz com que a galáxia perca gás no caminho, formando a cauda espectacular visível na imagem de raios-X obtida com o satélite Chandra. Esta galáxia é peculiar no sentido em que pertence ao pequeno grupo de galáxias que se está a aproximar da Terra, em vez de se estar a afastar devido à expansão do Universo. A expansão está a afastar o enxame da Virgem de nós a uma velocidade de 3 milhões de km/h, mas M86 está a aproximar-se de nós, vinda do lado mais afastado do enxame, a uma velocidade de cerca 1.5 milhões de km/h.
Fonte: NASA

"PESAGEM" do vento galáctico fornece pistas para a evolução das galáxias

Composição da Galáxia do Charuto (também chamada M82), uma galáxia "starburst" a cerca de 12 milhões de anos-luz na direção da constelação de Ursa Maior. O campo magnético detetado pelo SOFIA parece seguir os fluxos bipolares (vermelho) gerados pela intensa formação estelar explosiva. A imagem combina luz estelar visível (cinzento) e traços de hidrogénio gasoso (vermelho) do Observatório Kitt Peak, com luz estelar e poeira no infravermelho próximo e longínquo (amarelo) do SOFIA e do Telescópio Espacial Spitzer. Crédito: NASA/SOFIA/E. Lopez-Rodriguez; NASA/Spitzer/J. Moustakas et al.

A Galáxia do Charuto (M82) é famosa pela sua extraordinária velocidade em fabricar novas estrelas, 10 vezes mais depressa que a Via Láctea. Agora, foram usados dados do SOFIA (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy) para estudar esta galáxia em mais detalhe, revelando como o material que afeta a evolução das galáxias pode entrar no espaço intergaláctico.

Os investigadores descobriram, pela primeira vez, que o vento galáctico que flui do centro da Galáxia do Charuto (M82) está alinhado com o campo magnético e transporta uma massa muito grande de gás e poeira - o equivalente a 50 a 60 milhões de sóis.

"O espaço entre as galáxias não está vazio," disse Enrique Lopez-Rodriguez, cientista da USRA (Universities Space Research Association) que trabalha na equipa do SOFIA. "Contém gás e poeira - que são as matérias-primas das estrelas e das galáxias. Agora, temos uma melhor compreensão de como esta matéria escapou do interior das galáxias ao longo do tempo."

Além de ser um exemplo clássico de uma galáxia "starburst", o que significa que está a formar um número extraordinário de estrelas em comparação com a maioria das outras galáxias, M82 também tem ventos fortes que sopram gás e poeira para o espaço intergaláctico. Os astrónomos há muito que teorizam que estes ventos também arrastariam o campo magnético da galáxia na mesma direção, mas, apesar de vários estudos, não havia nenhuma prova observacional do conceito.

Usando o observatório aéreo SOFIA, os cientistas descobriram definitivamente que o vento da Galáxia do Charuto não só transporta uma quantidade enorme de gás e poeira para o meio intergaláctico, como também arrasta o campo magnético de modo que fica perpendicular ao disco galáctico. De facto, o vento arrasta o campo magnético a mais de 2000 anos-luz - quase a dimensão do próprio vento.

"Um dos principais objetivos desta investigação era o de avaliar quão eficientemente o vento galáctico pode arrastar o campo magnético," disse Lopez-Rodriguez. 

"Não esperávamos encontrar o campo magnético alinhado com o vento numa área tão grande."

Estas observações indicam que os fortes ventos associados ao fenómeno de formação estelar explosiva podem ser dos mecanismos responsáveis por "semear" material e injetar um campo magnético no meio intergaláctico próximo. Caso tenham ocorrido processos semelhantes no início do Universo, estes podem ter afetado a evolução fundamental das primeiras galáxias. Os resultados foram publicados na edição de janeiro de 2019 da revista The Astrophysical Journal Letters.

O mais novo instrumento do SOFIA, o HAWC+ (High-resolution Airborne Wideband Camera-Plus), usa luz infravermelha longínqua para observar grãos de poeira celeste, que se alinham ao longo das linhas do campo magnético. Com estes resultados, os astrónomos podem inferir a forma e a direção do campo magnético, de outra maneira invisível. 

A radiação infravermelha longínqua fornece informações importantes sobre os campos magnéticos porque o sinal é limpo e não está contaminado pela emissão de outros mecanismos físicos, como a luz visível dispersa.

"O estudo dos campos magnéticos intergaláctico - e sua evolução - é fundamental para entender como as galáxias evoluíram ao longo da história do Universo," disse Terry Jones, professor emérito da Universidade de Minnesota, em Minneapolis, investigador principal deste estudo. "Com o instrumento HAWC+ do SOFIA, temos agora uma nova perspetiva sobre estes campos magnéticos."
Fonte: Astronomia OnLine

Conheça as impressionantes teorias que explicam os enigmas do Universo

Alguns enigmas perseguem a humanidade: será que os buracos negros são portais para o desconhecido? Existem outros universos?
Confira alguma das perguntas mais inquietantes e algumas das mais impressionantes teorias correspondentes.

O universo se expande cada vez mais rapidamente:
A teoria do Big Bang continua sendo a predominante para explicar a origem do universo. De acordo com ela, após a explosão, o Universo se expandiu e se tornou menos denso e mais estável; porém, a expansão avança. O fato curioso é que sua velocidade parece estar se acelerando e, seguindo assim, os cientistas especulam várias consequências. Uma dessas hipóteses, conhecida como a do Grande Rebote, afirma que poderá haver uma nova explosão, e o processo vai se repetir ciclicamente.

Existem outros universos?
Muito comum na ficção científica, e uma incógnita para a ciência, é a possibilidade de que existam outros universos dentro de algum tipo de “multiverso”. Trata-se de um mistério de difícil comprovação, uma vez que só poderia ser confirmada a existência de um universo paralelo alcançando-o, o que é difícil, se levarmos em consideração a expansão do nosso Universo.

 buracos negros poderiam ser portais para outros universos?
Os buracos negros são um dos maiores mistérios do Universo: objetos cósmicos que concentram a maior quantidade de matéria em menos espaço que qualquer outro elemento do Universo. E, dada sua gravidade poderosa, nada consegue sair dos seus limites gravitacionais.

A energia escura que permeia o cosmos:
Outro dos grandes mistérios que está sempre surpreendendo os cientistas é a energia escura, uma força cósmica que se opõe à gravidade. O universo visível de estrelas, planetas e gases representa 4,9% do cosmos; 26,8% correspondem à matéria escura e os 68,3% restantes são energia escura.

A verdadeira força da gravidade:
 Contrariamente ao que nós imaginávamos, a gravidade é muito mais fraca que outras forças fundamentais, como a eletromagnética ou a nuclear. No entanto, seu poder reside no fato de ela funcionar em grande escala no Universo, modelando-o, e por ser também a única força que não tem reação oposta: só atrai.
Fonte: Seuhistory.com

Confirmado o primeiro candidato a exoplaneta do telescópio KEPLER

Impressão de artista do sistema Kepler-1658. As ondas sonoras que se propagam pelo interior estelar foram usadas para caracterizar a estrela e o planeta. Kepler-1658b, que completa uma órbita em apenas 3,8 dias, foi o primeiro candidato a exoplaneta descoberto pelo Kepler há quase 10 anos.Crédito: Gabriel Perez Diaz/Instituto de Astrofísica das Canárias

Uma equipe internacional de astrónomos liderada pela estudante Ashley Chontos da Universidade do Hawaii, anunciou a confirmação do primeiro candidato a exoplaneta identificado pela missão Kepler da NASA. O resultado foi apresentado na quinta Conferência Científica Kepler/K2 em Glendale, no estado norte-americano da Califórnia.

Lançado há quase exatamente 10 anos atrás, o Telescópio Espacial Kepler descobriu milhares de exoplanetas usando o método de trânsito - pequenas diminuições no brilho estelar quando um ou mais planetas passam em frente da estrela, da perspetiva do Sistema Solar. Dado que outros fenómenos podem imitar os trânsitos, os dados do Kepler revelam candidatos a planeta, mas são necessárias análises adicionais para os confirmar como planetas genuínos.

Apesar de ter sido o primeiro candidato a planeta descoberto pelo Telescópio Espacial Kepler da NASA, o objeto agora conhecido como Kepler-1658b teve um caminho difícil até à confirmação. A estimativa inicial do tamanho da estrela-mãe estava incorreta, de modo que os tamanhos de Kepler-1658 e de Kepler-1658b foram amplamente subestimados. Mais tarde, foi posto de lado como falso positivo, quando os números não faziam muito sentido para os efeitos vistos na sua estrela para um corpo daquele tamanho. Por sorte, o primeiro projeto científico de Chontos, que se concentrou na reanálise das estrelas do Kepler, teve lugar na altura certa.

"A nossa nova análise, que usa ondas sonoras estelares observadas nos dados do Kepler para caracterizar a estrela hospedeira, demonstrou que a estrela é de facto três vezes maior do que se pensava anteriormente. Isto, por sua vez, significa que o planeta é três vezes maior, revelando que Kepler-1658b é na realidade um Júpiter quente," explicou Chontos. Com esta análise refinada, tudo indicava que o objeto era realmente um planeta, mas ainda era necessária confirmação com novas observações.

"Alertámos Dave Latham (astrónomo do Observatório Astrofísico do Smithsonian e coautor do artigo científico) e a sua equipa recolheu os dados espectroscópicos necessários para mostrar claramente que Kepler-1658b é um planeta," disse Dan Huber, coautor e astrónomo da Universidade do Hawaii. "Como um dos pioneiros da ciência exoplanetária e uma figura chave por trás da missão Kepler, foi particularmente apropriado que Dave fizesse parte desta confirmação."

Kepler-1658 é 50% mais massiva e três vezes maior que o Sol. O planeta recém-confirmado orbita a uma distância de apenas duas vezes o diâmetro da estrela, tornando-o um dos planetas mais próximos de uma estrela evoluída - uma que se assemelha a uma futura versão do nosso Sol. À superfície de Kepler-1658b, a estrela teria 60 vezes o diâmetro do Sol quando visto da Terra.

Os planetas em órbita de estrelas evoluídas, parecidas com Kepler-1658, são raros, e a razão para esta ausência é pouco compreendida. A natureza extrema do sistema Kepler-1658 permite que os astrónomos coloquem novas restrições nas interações físicas complexas que podem fazer com que os planetas entrem em espiral em direção às suas estrelas hospedeiras. 

Os detalhes sobre Kepler-1658b sugerem que este processo ocorre mais lentamente do que se pensava e, portanto, pode não ser o principal motivo para a falta de planetas em torno de estrelas mais evoluídas.  Kepler-1658 é um exemplo perfeito de porque uma melhor compreensão das estrelas que hospedam exoplanetas é tão importante," disse Chontos. "Também nos diz que existem muitos tesouros por encontrar nos dados do Kepler."
Fonte: ccvalg.pt
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