22 de março de 2019

Descobertas novas evidências de tempestades solares massivas

Uma tempestade solar devastadora passou raspando na Terra em 2012, o que tem feito muitos se perguntarem se as erupções solares podem destruir a Terra.[Imagem: NASA/SDO]

Risco de tempestades solares
As tempestades solares podem ser muito mais fortes do que os cientistas calculavam.
Um estudo de longo prazo encontrou evidências para o terceiro caso conhecido de uma enorme tempestade solar em tempos históricos.
Paschal O’Hare e seus colegas da Universidade de Lund, na Suécia, acreditam que nossa sociedade pode não estar suficientemente preparada para um evento semelhante que calhe de acontecer agora.
As tempestades solares são feitas de partículas de alta energia liberadas do Sol por explosões na superfície da estrela. Elas são muito comuns, mas, assim como as tempestades aqui na Terra, algumas podem ser muito mais fortes do que outras.
Dois exemplos de tempestades solares severas nos tempos modernos, que causaram extensos cortes de energia, ocorreram em Quebec, no Canadá, em 1989 - conhecida como Evento Carrington -, e em Malmo, na Suécia, em 2003.
Grandes tempestades, grandes preocupações
Nos últimos 70 anos, os pesquisadores têm estudado as tempestades solares de grandes proporções por meio de observações instrumentais diretas, o que levou a um entendimento de como elas podem representar um risco para a rede elétrica, sistemas de comunicação, satélites, computadores e tráfego aéreo.
Os pesquisadores suecos foram atrás de observações indiretas, que têm a vantagem de cobrir um período maior. Para isso, eles se basearam em amostras de gelo coletadas por perfuração - testemunhos de sondagem ou núcleos de gelo. Os núcleos foram coletados na Groenlândia e contêm gelo formado ao longo dos últimos 100.000 anos.
O material contém evidências de uma tempestade solar muito poderosa que ocorreu em 660 AC, para a qual não havia registro histórico.
Os dados também confirmaram a existência de outras duas grandes tempestades solares, anteriormente indicadas pelos anéis anuais de crescimento de árvores antigas. Essas tempestades ocorreram em 775 e 994 da nossa era.
Descobertas novas evidências de tempestades solares massivas
Rede de sensores que mede o "Índice DST", que mede a intensidade das tempestades solares que atingem a Terra. [Imagem: IAGA Bulletin 40]
A equipe ressalta que, apesar de essas tempestades solares muito fortes serem raras, a nova descoberta mostra que elas são um efeito naturalmente recorrente da atividade solar.
"É por isso que precisamos aumentar a proteção da sociedade novamente contra tempestades solares," disse Raimund Muscheler, professor de geologia na Universidade de Lund. "Nossa pesquisa sugere que os riscos estão subestimados. Precisamos estar melhor preparados."
Por outro lado...
David Moriña e colegas da Universidade Autônoma de Barcelona, no entanto, não compartilham as mesmas preocupações.
Eles construíram um modelo de previsão que estima que a probabilidade de uma tempestade solar de grandes proporções que atinja a Terra tem de 0,46% a 1,88% de chance de ocorrer nos próximos 10 anos.
"Em 2012, os resultados relatados na literatura científica estimaram a probabilidade de ser em torno de 12%, dez vezes mais do que nossa estimativa mais pessimista. Nosso modelo é mais flexível do que os anteriores e também inclui o modelo usado para as estimativas anteriores como um caso específico," disse Moriña.
Contudo, o trabalho espanhol não levou em conta a descoberta sueca, já que ambos os estudos foram publicados quase simultaneamente.
Índice DST
A intensidade das perturbações da superfície solar, como erupções e ejeções de massa coronal que afetam a magnetosfera da Terra, tem sido medida desde 1957 usando o "Índice Dst", que centraliza os valores coletados a cada hora em estações localizadas ao redor do globo.
Dst é uma abreviação de disturbance, ou campo de perturbação, que é axialmente simétrico em relação ao eixo do dipolo terrestre - os polos norte e sul magnéticos -, e que é considerado como uma função da duração da tempestade.
Normalmente, o valor desse parâmetro varia de -20 a +20 nT (nanoteslas, um bilionésimo de uma unidade tesla; uma unidade tesla pode ser comparada à densidade do fluxo magnético gerada por um alto-falante poderoso). Estima-se que o índice Dst associado ao Evento Carrington tenha um valor de aproximadamente -850 nT.
Fonte: Inovação Tecnológica

Testemunhado o nascimento de um sistema binário massivo


Imagem ALMA da região de formação estelar IRAS07299 e do sistema binário massivo no seu centro. A imagem de fundo mostra correntes densas de gás e poeira (verde) que parecem fluir para o centro. Os movimentos do gás, traçados pela molécula metanol, na nossa direção, estão a azul; os movimentos na direção oposta estão a vermelho. A inserção mostra uma ampliação do massivo binário em formação, com a protoestrela primária e mais brilhante movendo-se na nossa direção mostrada a azul e a protoestrela secundária, mais ténue, movendo-se para longe de nós, mostrada a vermelho. As linhas pontilhadas mostram um exemplo das órbitas da primária e secundária espiralando em torno do seu centro de massa (assinalado pela cruz).

Cientistas do Grupo RIKEN para Investigação Pioneira no Japão, da Universidade Chalmers de Tecnologia na Suécia, da Universidade da Virgínia nos EUA e colaboradores usaram o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) para observar uma nuvem molecular que está em colapso para formar duas protoestrelas massivas que acabarão por se tornar num sistema estelar binário. 

Embora se saiba que a maioria das estrelas massivas possuem companheiras estelares em órbita, não se tem a certeza de como isso acontece - por exemplo, se as estrelas nascem juntas num disco espiral comum no centro de uma nuvem em colapso, ou se se agrupam mais tarde graças a encontros aleatórios num enxame estelar lotado.

Tem sido difícil compreender a dinâmica da formação de binários porque as protoestrelas nestes sistemas ainda estão envolvidas numa nuvem espessa de gás e poeira que impede a maior parte da luz de escapar. Felizmente, é possível vê-las usando ondas de rádio, desde que possam ser visualizadas com resolução espacial suficientemente alta.

Animação composta por imagens obtidas pelo ALMA que mostram as correntes de gás, traçadas pela molécula metanol, com diferentes cores que indicam velocidades diferentes, em redor da massiva protoestrela binária. A imagem cinzenta de fundo mostra a distribuição geral, de todas as velocidades, da emissão da poeira presente nas densas correntes de gás.Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO); RIKEN, Zhang et al.

Na investigação atual, publicada na revista Nature Astronomy, os cientistas liderados por Yichen Zhang do Grupo RIKEN para Investigação Pioneira e Jonathan C. Tan da Universidade Chalmers e da Universidade da Virgínia, usaram o ALMA para observar, em alta resolução espacial, uma região de formação estelar conhecida como IRAS07299-1651, localizada a 1,68 kiloparsecs, cerca de 5500 anos-luz.

As observações mostraram que já neste estágio inicial, a nuvem contém dois objetos, uma estrela central massiva e "primária" e outra estrela "secundária" em formação, também com massa elevada. Pela primeira vez, a equipa de investigação foi capaz de usar estas observações para deduzir a dinâmica do sistema. 

As observações mostraram que as duas estrelas em formação estão separadas por uma distância de aproximadamente 180 UA (1 UA, ou unidade astronómica, é a distância entre a Terra e o Sol). Portanto, estão bem distantes. Atualmente orbitam-se uma à outra com um período de no máximo de 600 anos e têm uma massa total de pelo menos 18 vezes a do Sol.

De acordo com Zhang, "esta é uma descoberta empolgante porque há muito que estamos perplexos com a questão de se as estrelas se transformam em binários durante o colapso inicial da nuvem de formação estelar ou se são criados durante os estágios posteriores. As nossas observações mostram claramente que a divisão em estrelas duplas ocorre no início, enquanto ainda estão na sua infância."

Outra descoberta do estudo foi que as estrelas binárias estão sendo estimuladas a partir de um disco comum alimentado pela nuvem em colapso e isto favorece um cenário no qual a estrela secundária do binário se formou como resultado da fragmentação do disco originalmente em redor da primária. Isto permite que a protoestrela secundária, inicialmente mais pequena, "roube" matéria da sua irmã e eventualmente emergem como "gémeas" bastante semelhantes.

Tan acrescenta: "Este é um resultado importante para entender o nascimento das estrelas massivas. Estas são importantes em todo o Universo pois produzem, no final das suas vidas, os elementos pesados que compõem a nossa Terra e que estão nos nossos corpos."

Zhang conclui: "O que é importante agora é observar outros exemplos para ver se esta é uma situação única ou algo que é comum no nascimento de todas as estrelas massivas."
Fonte: Astronomia OnLine

Motor espacial interestelar pode utilizar buracos negros para impulsionar espaçonaves


Buracos negros podem ser a chave para a exploração universal e viagens para outros sistemas estelares. Conceitos teóricos para realizar este sonho já foram propostos antes, mas questões de custo, tempo de viagem e combustível permanecem altamente problemáticas. Atualmente, as esperanças dos cientistas concentram-se no uso de energia direcionada e de velas de luz para empurrar minúsculas espaçonaves para velocidades relativísticas – ou seja, velocidades que se igualam a frações consideráveis da velocidade da luz. Porém, um novo estudo propõem que isso também seria possível em espaçonaves grandes.

Esta nova teoria prevê o disparo de feixes de laser que se curvariam em torno de um buraco negro – ou um par de buracos negros – e retornariam com energia adicional para ajudar a impulsionar uma espaçonave para velocidades perto da velocidade da luz.

“Às vezes, em um jogo, você encontra um ‘exploit’, um truque que permite que você faça algo muito poderoso que, de outra forma, seria proibido pelas regras do jogo. Neste caso, o jogo é o mundo físico, e eu tentei pensar em exploits que permitiriam que uma civilização conseguisse voar relativisticamente para frente e para trás através da galáxia sem a vasta despesa de energia que alguém poderia ingenuamente achar preciso”, explica o autor do estudo, David Kipping, astrofísico da Universidade de Columbia, em Nova York, em entrevista ao site Space.

Um dos principais desafios ao uso de foguetes para voar através do espaço é que o propulsor que carregam consigo tem massa. Viagens longas precisam de muito combustível, o que torna os foguetes pesados, o que, por sua vez, requer mais propulsores, tornando os foguetes ainda mais pesados, e assim por diante. Esse problema fica exponencialmente pior quanto maior for o foguete.

Em vez de transportar toneladas de combustível, no entanto, naves espaciais equipadas com velas espelhadas poderiam contar com o poder dos lasers para impulsioná-las.

Quanto mais rápido um buraco negro se move, mais energia uma unidade de halo poderia extrair dele. Como tal, Kipping concentrou-se principalmente no uso de pares de buracos negros em espiral um em direção ao outro antes de uma fusão.

Buscando civilizações

Um possível próximo passo pode ser a busca por civilizações alienígenas que podem usar alguma tecnologia parecida com esta. Os astrônomos podem procurar sinais de que civilizações estão explorando pares de buracos negros para viajar com esse tipo de motor. Kipping explica que um destes sinais pode estar na velocidade com que estes buracos negros consomem energia. Este tipo de manobra roubaria energia de tais sistemas de buracos negros binários, aumentando as taxas em que esses pares de buracos negros se fundem acima do que se esperaria ver naturalmente.

“Primeiro, se a nossa espécie continuar a expandir sua população e sua tecnologia a uma taxa exponencial, pode chegar um tempo no futuro remoto onde a engenharia em escala astronômica pode ser viável e necessária. Segundo, se estamos procurando sinais de vida tecnologicamente avançada já existente em outras partes do universo, é útil considerar que tipo de fenômeno observável uma tecnologia realmente avançada pode ser capaz de produzir”, já sugeria Freeman Dyson ao propor seu estilingue em volta das anãs brancas.

Estas propostas foram baseadas em observações de pares de buracos negros orbitando uns aos outros em velocidades relativísticas. Embora haja uma estimativa de 10 milhões de pares de buracos negros na Via Láctea, Kipping observou que poucos deles provavelmente orbitavam em velocidades relativistas por muito tempo, já que eles se fundem rapidamente.

Ainda assim, ele observou que buracos negros isolados e giratórios também poderiam lançar energia halo a velocidades relativísticas, e afirma que os cientistas já sabem de numerosos exemplos de buracos negros supermassivos relativísticos e giratórios.
Fonte: Hypescience.com
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