16 de abril de 2019

Descoberta! 3º planeta encontrado no sistema estelar de duas estrelas 'Tatooine'


Conheça o Kepler-47d, um planeta inchado que fica a 3.340 anos-luz da Terra.
Ilustração do artista dos três planetas e duas estrelas no sistema Kepler-47, que fica a 3.340 anos-luz da Terra.(Imagem: © NASA / JPL-Caltech / T. Pyle)

O único sistema conhecido de multiplataforma "Tatooine" ficou ainda mais interessante. Um terceiro mundo se esconde no sistema Kepler-47 de duas estrelas , e é maior do que os dois irmãos descobertos anteriormente, segundo um novo estudo.

"Certamente não esperávamos que fosse o maior planeta do sistema", disse William Welsh, astrônomo da Universidade Estadual de San Diego (SDSU), em uma declaração. "Isso foi quase chocante."

O Kepler-47 é um sistema de aproximadamente 3,5 bilhões de anos localizado a 3.340 anos-luz da Terra. Uma de suas estrelas é bastante parecida com o sol, mas a outra é consideravelmente menor, abrigando apenas um terço da massa do nosso sol. As duas estrelas orbitam seu centro de massa comum a cada 7,45 dias terrestres.

Ilustração do artista dos três planetas conhecidos do sistema Kepler-47. Da esquerda para a direita: Kepler-47b, o recém-descoberto Kepler-47d e Kepler-47c.(Imagem: © NASA / JPL-Caltech / T. Pyle)

Em 2012, Welsh e seus colegas, liderados pelo colega astrônomo da SDSU, Jerome Orosz, anunciaram a descoberta de dois planetas circulando as duas estrelas. Esses mundos, Kepler-47b e Kepler-47c, ambos têm dois sóis em seus céus, assim como o planeta natal de Luke Skywalker, Tatooine, no universo de "Guerra nas Estrelas".

Os pesquisadores fizeram a descoberta usando o mais prolífico caçador de planetas de todos os tempos, o telescópio espacial Kepler da NASA . Kepler, que foi declarado morto no outono passado, encontrou mundos alienígenas pelo "método do trânsito", observando os pequenos redemoinhos de brilho causados ​​quando os planetas cruzam os rostos de suas estrelas-hospedeiras. 

Pouco antes de o artigo de 2012 ser publicado, a equipe viu uma sugestão de um terceiro sinal de trânsito no conjunto de dados de Kepler, disse Orosz, que também liderou o novo estudo. Seis meses depois, Kepler testemunhou outro trânsito, e os pesquisadores conseguiram uma órbita preliminar para o exoplaneta candidato .

"Conhecendo a órbita preliminar, voltamos no tempo e analisamos os dados existentes do Kepler e notamos eventos de trânsito muito fracos", disse Orosz ao Space.com. "Sozinhos, você não pensaria que eles eram muito. Mas, dado que eles se encaixam no padrão, ficou claro que aqueles eram provavelmente do mesmo planeta."

Aquele planeta é o recém-anunciado Kepler-47d, que é cerca de 7 vezes maior que a Terra. Isso é consideravelmente maior que o Kepler-47b e c, que são 3,1 e 4,7 vezes mais largos que o nosso planeta, respectivamente. 
Kepler-47b e c completam uma volta ao redor do sistema circombinario a cada 49 e 303 dias terrestres, respectivamente. O período orbital de Kepler-47d é de 187 dias terrestres, o que significa que é o meio do planeta. E isso foi uma surpresa; A equipe pensou que quaisquer planetas adicionais no sistema provavelmente seriam externos ao Kepler-47c.


Diagrama orbital do sistema Kepler-47.
(Imagem: © NASA / JPL-Caltech / T. Pyle)

Esses três mundos alienígenas são diferentes de qualquer coisa em nosso próprio quintal, Orosz disse: Eles são muito menos densos do que Saturno, que é o planeta mais fofo do nosso sistema solar.

Esse inchaço extremo é comum em mundos alienígenas escaldantes de "Júpiter quente", que circundam suas estrelas hospedeiras com muita força, disseram os pesquisadores. Mas é incomum para planetas relativamente temperados, como o trio Kepler-47, cuja temperatura média é de -26 graus Fahrenheit (menos 32 graus Celsius; Kepler-47c), 50 F (10 C; Kepler-47d) e 336 F (150 C; Kepler-47b).

Os sistemas de duas estrelas costumam ser bastante dinâmicos, com os caminhos orbitais dos planetas se alterando com o tempo, à medida que são puxados para lá e para cá pelas suas duas estrelas hospedeiras. De fato, a descoberta de Kepler-47d foi auxiliada por tal mudança; o plano orbital do planeta ficou mais alinhado ao longo do tempo com a linha de visão de Kepler, aumentando a força do sinal de trânsito.

Mas tal dinamismo não significa que os três mundos Kepler-47 logo estarão espalhados nas profundezas escuras do espaço interestelar. Eles sobreviveram por cerca de 3,5 bilhões de anos, afinal de contas (assumindo que todos os três são nativos do sistema).

E, disse Orosz, "com base em simulações numéricas, parece que é um sistema bastante robusto e estável".

O novo estudo, que foi publicado online hoje (16 de abril) no The Astronomical Journal , reforça duas mensagens do trabalho pioneiro de Kepler : que a diversidade de exoplanetas lá fora é impressionante, e nosso sistema solar está longe de ser típico. (A maioria das estrelas da nossa galáxia Via Láctea faz parte de sistemas binários, afinal.)

O artigo também "baseia-se em uma das descobertas mais interessantes de Kepler: que sistemas de planetas densamente compactados e de baixa densidade são extremamente comuns em nossa galáxia," Jonathan Fortney, astrônomo da Universidade da Califórnia, Santa Cruz, que não fazia parte da equipe de pesquisa, disse na mesma declaração.

"O Kepler-47 mostra que qualquer que seja o processo que forma esses planetas - um resultado que não aconteceu em nosso sistema solar - é comum a sistemas planetários de estrela única e circunvencionais", acrescentou Fortney.
Fonte: Space.com

Você Sabe O que São Estrelas de Nêutrons?

As Estrelas de Nêutron são, como eu posso dizer, parentes próximas dos Buracos Negros. Se uma estrela com cerca de 8 massas estrelas estiver em seus últimos suspiros (basicamente, se não possuir mais hidrogênio suficiente para fundir) o núcleo colapsa durante o processo de explosão da supernova (1), marcando o início do nascimento dessas estrelas.

 A partir desse ponto, as pressões se tornam tão grandes que até os os elétrons e prótons dos elementos constituintes da massa remanescente que ficou na pós-explosão (especialmente elementos mais pesados, como o ferro) são fundidos uns contra os outros, dando origem a nêutrons, bastante energia e neutrinos. Somando-se com os nêutrons já presentes nos núcleos dos átomos que compunham a estrela original, a massa resultante se torna um gigantesco corpo lotado dessas subpartículas. E, por isso, o nome: Estrela de Nêutrons. E a energia liberada entre as fusões de prótons e elétrons deixa as temperaturas internas dessas estrelas em patamares incríveis, alcançando algo em torno de 1000000000000°C! Com o tempo, devido à retirada de calor pela expulsão de neutrinos e outras partículas da estrela, essa temperatura cai cerca de 6 zeros.



Fonte da maior parte dos nêutrons dentro de uma Estrela de Nêutrons

Caso a massa dessas estrelas fosse maior do que 10 massas solares, as pressões seriam ainda maiores, dando origem aos buracos negros, corpos que comportam as maiores densidades do Universo conhecido. Mesmo assim, as pressões e densidades das estrelas de nêutrons fogem à imaginação. Tente conceber um corpo medindo entre 10 e 11 quilômetros de diâmetro comportando uma massa entre 1,5 e 2,2 massas solares! Para você ter uma ideia, o nosso Sol possui 1,392 milhões de quilômetros, comportando uma massa 332900 vezes maior do que a do nosso planeta! Agora pegue dois desse monstro e compacte em um espaço menor do que uma pequena cidade. Entendeu agora o real significado de 'corpo estelar extremamente denso'?

A densidade global das Estrelas de Nêutron é em torno de 590000000000000000 kg/m3Sim, 59 seguido de 16 zeros! Para você ter uma ideia, a densidade do chumbo, um dos nossos materiais mais densos, é de 11340 kg/m3. A densidade dessas estrelas é comparável com a densidade do núcleo atômico dos átomos! E olha que a densidade só vai aumentando indo para o seu interior, por causa, claro, da maior pressão exercida pela massa mais exterior. O núcleo chega a alcançar densidades acima do núcleo dos átomos! Nessa região, ninguém sabe o que pode estar contido ali (veja na figura abaixo, um esquema de composição dessas estrelas). Se pudéssemos encher uma colher de chá (cerca de 5 ml) com o material de uma estrela de nêutrons, teríamos uma colher que poderia estar carregando mais de 5,5 bilhões de toneladas de massa! Tudo podendo ser guardado no bolso da sua calça! 



Obs.: Cerca de 5-10% da massa final constituindo uma estrela de nêutrons é formada por prótons e elétrons. Um estudo publicado recentemente na Nature (Ref.8) trouxe resultados de cálculos implicando que o extremo excesso de nêutrons pode dramaticamente aumentar os efeitos de correntes de curta distância sobre os prótons (estes passam a se mover mais rápido do que os nêutrons, carregando de forma desproporcional uma grande parte da energia média do sistema), o que pode afetar a taxa de resfriamento e equação de estado nesse tipo de estrela. Em outras palavras, mesmo estando em minoria, os prótons nas estrelas de nêutrons podem ter papel crucial em propriedades dessa última como razão da massa pelo tamanho, dureza e processo de resfriamento.

 Bem, já deu para perceber a densidade monstruosa delas. Devido a essa propriedade, as distorções gravitacionais na superfície dessas estrelas (provavelmente feita de ferro sólido, envolto em um verdadeiro mar de elétrons) são também estrondosas, alcançando cerca de 1000000000000 vezes a do nosso planeta! A aceleração da gravidade seria próxima de 10000000000000 m/s2, e corpo próxima da sua superfície podem ser acelerados em velocidades de 100000 a 150000 km/s, ou seja, entre 1 terço ou mais da velocidade da luz! Com essa aceleração, qualquer corpo que chega próximo demais é aniquilado! Aqui, as dilatações da massa agem com força a partir dos princípios da Teoria da Relatividade, já discutidas em outros posts. Além disso, o campo magnético dessas estrelas pode ser centenas de milhões de vezes mais forte do que qualquer um encontrado na Terra.

Outra curiosidade das Estrelas de Nêutron é que elas conservam o momento angular em relação à rotação das estrelas originais que as formaram. Com isso, já que seu tamanho se torna ultra reduzido, elas, depois da formação, apresentam rotações muito rápidas, ultrapassando as centenas de voltas por segundo! Isso faz com que ela se torne uma esfera achatada. Depois de muito, muito tempo, sua velocidade de rotação vai diminuindo aos poucos, devido à rotação própria dos seus campos magnéticos (gigantescos, por sinal). Devido a efeitos não bem entendidos, essa rotação alimenta mecanismos de ejeção de radiação pulsante de raio-X. Assim, os astrônomos conseguem identificá-las. Caso a rotação seja mínima para produzir esses efeitos, ou não tenha efeitos gravitacionais em corpos celestes próximos, as estrelas de nêutrons se tornam invisíveis para nós, pelo menos com a nossa tecnologia atual. A mais rápida conhecida, a PSR J1748-2446ad, possui rotação de 716 voltas por segundo!

QUAL O LIMITE DE MASSA DE UMA ESTRELA DE NÊUTRONS?

 Astrofísicos há muito tempo tentam esclarecer o quão massivo uma estrela de nêutrons pode ser sem colapsar sob sua própria gravidade e se transformar em um buraco negro. De todas as características de uma estrela de nêutron, as mais importantes são sua massa e raio máximos, segundo os especialistas na área.

 Recentemente, com a ajuda dos dados gerados pela fusão entre duas estrelas de nêutrons ano passado (2) - envolvendo a detecção de ondas gravitacionais (3) -, quatro distintos grupos de cientistas chegaram a um limite comum máximo de massa que essas estrelas podem suportar: cerca de 2,2 vezes aquela do Sol.


 De acordo com os pesquisadores, a fusão primeiro produziu uma massiva estrela de nêutrons giratória propelida por força centrífuga. As emissões energéticas captadas após o evento representaram a ejeção para o Espaço entre 0,1 e 0,2 massas solares de novos elementos radioativos formados no choque, bem mais do teria escapado de um buraco negro. Isso indica que não houve a formação de um buraco negro logo após a fusão. O material ejetado emitiu um brilho azul no começo, indicando a falta de elementos metálicos pesados chamados de lantanídeos. Nesse sentido, um fluxo de partículas chamados de neutrinos teria freado a formação desses elementos, e uma estrela de nêutrons emite uma enorme quantidade de neutrinos. Ou seja, mais uma forte evidência de que, inicialmente, era uma estrela de nêutrons.

Pouco tempo depois, uma curta explosão de raios gamas foi detectada, muito provavelmente o sinal do nascimento de um buraco negro, indicando que a massa fundida das duas estrelas de nêutrons colapsou dentro de segundos.

Para derivar os limites de massa, os cientistas se basearam nas teorias que explicam a física das estrelas de nêutrons. Seguindo cálculos teóricos, argumentou-se que, inicialmente, as camadas exteriores da nova estrela de nêutrons fundida girou mais rápido do que seu centro. Então, a ejeção de parte do seu material freou sua movimentação para a formação de um corpo giratório sólido cuja massa correspondia à massa original no momento da fusão (2,73 massas solares) subtraída da massa ejetada. O fato da estrela de nêutron ter sobrevivido somente por alguns segundos sugere que ela estava perto do seu limite de massa.

 Aliás, a massa final de fusão representou um momento de sorte para os cientistas. Se fosse muito grande, teria colapsado rápido demais para permitir os cálculos. Se fosse muito baixa, teria resultado em uma estrela de nêutron bastante estável, e que demoraria muito tempo para colapsar em um buraco negro.

 CONCLUSÃO

É estimado que existam mais de 100 milhões de Estrelas de Nêutrons espalhadas pelo Universo. Como a física desses corpos não pode ser reproduzida em pequena escala aqui na Terra, a maior parte da natureza dessas estrelas são ainda um mistério para nós, mas ferramentas astronômicas de observação cada vez mais avançadas e teorias cada vez mais sofisticadas estão próximas de mudar essa.
Fonte: Saberatualizado

Cinco fatos extremos sobre estrelas de nêutrons


"Imagine um pouco de chumbo com algodão doce em volta", diz Alford. “Isso é um átomo. Toda a massa está no pequeno pellet de chumbo no meio, e há uma grande nuvem de elétrons ao redor, como algodão doce.

Em estrelas de nêutrons, todos os átomos desmoronaram. As nuvens de elétrons foram todas sugadas, e a coisa toda se torna uma única entidade com elétrons correndo lado a lado com prótons e nêutrons em um gás ou fluido.

As estrelas de nêutrons são bem pequenas, até onde vão os objetos estelares. Embora os cientistas ainda estejam trabalhando para fixar seu diâmetro exato, eles estimam que eles estão em torno de 12 a 17 milhas de diâmetro, quase toda a extensão de Manhattan. Apesar disso, eles têm cerca de 1,5 vezes a massa do nosso sol.

Se uma estrela de nêutrons fosse mais densa, ela cairia em um buraco negro e desapareceria, diz Alford. "É o próximo a última parada na linha."

Esses objetos extremos oferecem casos de teste intrigantes que podem ajudar os físicos a entender as forças fundamentais, a relatividade geral e o universo primordial. Aqui estão alguns fatos fascinantes para você se familiarizar:

1. Apenas nos primeiros segundos após uma estrela começar sua transformação em uma estrela de nêutrons, a energia que sai nos neutrinos é igual à quantidade total de luz emitida por todas as estrelas no universo observável.

A matéria comum contém aproximadamente números iguais de prótons e nêutrons. Mas a maioria dos prótons de uma estrela de nêutrons se converte em nêutrons - as estrelas de nêutrons são constituídas de cerca de 95% de nêutrons. Quando os prótons se convertem em nêutrons, eles liberam partículas onipresentes chamadas neutrinos.

Estrelas de nêutrons são feitas em explosões de supernovas que são fábricas gigantes de neutrinos. Uma supernova irradia 10 vezes mais neutrinos do que partículas, prótons, nêutrons e elétrons ao sol.

2. Especula-se que, se houvesse vida em estrelas de nêutrons, seria bidimensional.

As estrelas de nêutrons têm alguns dos campos gravitacionais e magnéticos mais fortes do universo. A gravidade é forte o suficiente para achatar quase qualquer coisa na superfície. Os campos magnéticos de estrelas de nêutrons podem ser um bilhão de vezes para um milhão de bilhões de vezes o campo magnético na superfície da Terra.

"Tudo sobre estrelas de nêutrons é extremo", diz James Lattimer, professor da Universidade Stony Brook. "Isso chega ao ponto de ser quase ridículo."

Por serem tão densas, as estrelas de nêutrons fornecem o testbed perfeito para a força forte, permitindo aos cientistas investigar como os quarks e os glúons interagem sob essas condições. Muitas teorias prevêem que o núcleo de uma estrela de nêutrons comprime nêutrons e prótons, liberando os quarks dos quais são construídos. Os cientistas criaram uma versão mais quente desta “matéria quark” liberada no Colisor Relativístico de Íons Pesados ​​e no Grande Colisor de Hádrons.

A intensa gravidade das estrelas de nêutrons requer que os cientistas usem a teoria geral da relatividade para descrever as propriedades físicas das estrelas de nêutrons. De fato, as medidas das estrelas de nêutrons nos dão alguns dos testes mais precisos da relatividade geral que temos atualmente.

Apesar de suas incríveis densidades e extrema gravidade, as estrelas de nêutrons ainda conseguem manter uma quantidade surpreendente de estrutura interna, abrigando crostas, oceanos e atmosferas. "Eles são uma mistura estranha de algo como a massa de uma estrela com algumas das outras propriedades de um planeta", diz Chuck Horowitz, professor da Universidade de Indiana.

Mas enquanto aqui na Terra estamos acostumados a ter uma atmosfera que se estende por centenas de quilômetros, porque a gravidade de uma estrela de nêutrons é tão extrema, sua atmosfera pode se estender por menos de trinta centímetros.

3. A estrela de nêutrons em rotação mais rápida gira cerca de 700 vezes por segundo.

Os cientistas acreditam que a maioria das estrelas de nêutrons atualmente são ou em um ponto foram pulsares, estrelas que emitem feixes de ondas de rádio à medida que giram rapidamente. Se um pulsar está apontado para o nosso planeta, vemos esses raios varrerem a Terra como a luz de um farol.

Os cientistas observaram pela primeira vez estrelas de nêutrons em 1967, quando um estudante de graduação chamado Jocelyn Bell notou repetidos pulsos de rádio que chegavam de um pulsar fora do nosso sistema solar. (O Prêmio Nobel de Física de 1974 foi para seu orientador, Anthony Hewish, para a descoberta.)

Pulsares podem girar de dezenas a centenas de vezes por segundo. Se você estivesse em pé no equador do pulsar mais rápido conhecido, a velocidade rotacional seria de cerca de 1/10 da velocidade da luz.

O Prêmio Nobel de Física de 1993 foi para cientistas que mediram a taxa na qual um par de estrelas de nêutrons orbitando umas às outras estavam em espiral devido à emissão de radiação gravitacional, um fenômeno previsto pela teoria geral da relatividade de Albert Einstein.

Cientistas do Observatório de Ondas Gravitacionais com Interferômetro a Laser, ou LIGO, anunciaram em 2016 que detectaram diretamente ondas gravitacionais pela primeira vez. No futuro, pode ser possível usar os pulsares como versões gigantes e ampliadas do experimento LIGO, tentando detectar as pequenas mudanças na distância entre os pulsares e a Terra à medida que uma onda gravitacional passa. 

4. O tipo errado de estrela de nêutrons poderia causar estragos na Terra.

Estrelas de nêutrons podem ser perigosas por causa de seus campos fortes. Se uma estrela de nêutrons entrasse em nosso sistema solar, poderia causar o caos, expulsar as órbitas dos planetas e, se chegasse perto o suficiente, até mesmo elevar as marés que separariam o planeta.

Mas a estrela de neutrões mais próxima está a cerca de 500 anos-luz de distância. E considerando que Proxima Centauri, a estrela mais próxima da Terra a pouco mais de 4 anos-luz de distância, não tem influência em nosso planeta, é improvável que sintamos esses efeitos catastróficos tão cedo.

Provavelmente ainda mais perigoso seria a radiação do campo magnético de uma estrela de nêutrons. Os magnetares são estrelas de nêutrons com campos magnéticos mil vezes mais fortes que os campos extremamente fortes dos pulsares “normais”. Rearranjos súbitos desses campos podem produzir chamas semelhantes a erupções solares, mas muito mais poderosas.

Em 27 de dezembro de 2004, cientistas observaram uma explosão de raios gama gigante da Magnetar SGR 1806-20, estimada em cerca de 50.000 anos-luz de distância. Em 0,2 segundos, o clarão irradiava tanta energia quanto o sol produz em 300 mil anos. O flare saturou muitos detectores de espaçonaves e produziu perturbações detectáveis ​​na ionosfera da Terra.

Felizmente, não temos conhecimento de nenhum magnetares próximos suficientemente poderosos para causar qualquer dano.

5. Apesar dos extremos de estrelas de nêutrons, os pesquisadores ainda têm maneiras de estudá-los.

Há muitas coisas que não sabemos sobre estrelas de nêutrons - incluindo quantas delas estão por aí, diz Horowitz. “Nós sabemos de cerca de 2000 estrelas de nêutrons em nossa própria galáxia, mas esperamos que haja bilhões a mais. Então, a maioria das estrelas de nêutrons, mesmo em nossa própria galáxia, é completamente desconhecida ”.

Muitos radiotelescópios, raios-X e ópticos são usados ​​para investigar as propriedades das estrelas de nêutrons. A Próxima Missão de Exploração de Composição de Interiores da Nêutron Star da NASA (NICER), que está programada para anexar ao lado da Estação Espacial Internacional em 2017, é uma missão dedicada a aprender mais sobre esses objetos extremos. NICER examinará os raios X provenientes de estrelas de nêutrons rotativas para tentar fixar com mais precisão sua massa e seus raios.

Poderíamos também estudar estrelas de nêutrons detectando ondas gravitacionais. Os cientistas do Ligo esperam detectar ondas gravitacionais produzidas pela fusão de duas estrelas de nêutrons. Estudar essas ondas gravitacionais pode indicar aos cientistas as propriedades da matéria extremamente densa de que são feitas as estrelas de nêutrons.

Estudar estrelas de nêutrons pode nos ajudar a descobrir a origem dos elementos químicos pesados, incluindo o ouro e a platina, em nosso universo. Há uma possibilidade de que quando estrelas de nêutrons colidam, nem tudo seja engolido em uma estrela de nêutrons mais massiva ou buraco negro, mas em vez disso, alguma fração é expelida e forma esses núcleos pesados.

"Se você quiser usar o laboratório do século 24 ou 25", diz Roger Romani, professor da Universidade de Stanford, "então estudar estrelas de nêutrons é uma maneira de olhar para condições que não podemos produzir em laboratórios na Terra".

Fonte: Symmetrymagazine.org

Ondas gravitacionais? Estrelas de nêutrons? Kilonovas? O que a nova detecção astronômica significa

Galáxia NGC 4993, cerca de 130 milhões de anos-luz da Terra. (A.J. Levan, N.R. Tanvir/ESO)

No ano de 2017 cientistas anunciaram a primeira observação de um evento cósmico usando detectores de ondas gravitacionais e telescópios convencionais de ondas eletromagnéticas. Eles testemunharam um kilonova, uma violenta explosão brilhante que ocorre quando duas estrelas de nêutrons colidem.

A descoberta foi um grande empreendimento. Milhares de pesquisadores de diversas áreas da física e da astronomia desempenharam papéis cruciais. E há muita ciência para entender a partir desta detecção. Separamos algumas perguntas e respostas básicas a respeito desta descoberta:

Relembrando, o que são as ondas gravitacionais?

As ondas gravitacionais são ondulações no espaço-tempo causadas por eventos cósmicos. Elas viajam à mesma velocidade que a luz no vácuo, 300.000 km/s. Sua existência foi prevista por Albert Einstein em 1916, a partir de suas equações de campo de sua teoria da relatividade geral.

Einstein tinha descoberto que a gravidade era uma consequência da forma como massa deforma o espaço-tempo. Objetos sentam-se no tecido do Universo como bolas de boliche em um trampolim, curvando o espaço ao seu redor. É por isso que luas orbitam planetas e planetas orbitam o Sol – não é porque eles estão ligados por coleiras cósmicas, mas porque o espaço-tempo está curvado em torno do objeto maior, e os objetos menores são capturados para o centro gravitacional gerado pelo corpo maior. De forma análoga, os planetas seriam como bolas de gude caindo para o centro da curvatura do trampolim (espaço-tempo), gerada pelas bolas de boliche (estrelas de nêutrons).

Agora imagine um trampolim com duas bolas de boliche em cima. As ondas gravitacionais são o que poderia acontecer se você quebrasse duas bolas de boliche e lhes causasse uma explosão. O cataclismo iria vibrar o tecido do trampolim, enviando ondas para fora em direção à borda. Quando dois buracos negros colidem, ou quando as estrelas de nêutrons se fundem, as ondas gravitacionais do evento provocam ondulações através do Universo.

O que é uma estrela de nêutrons?

Estrelas de nêutrons são formadas quando uma estrela de porte médio (com cerca de quatro a oito vezes maior do que o sol) morre e explode em supernova. Ou seja, a medida que camadas exteriores da estrela são arrancadas, os restos se colapsam para dentro da estrela, formando um núcleo pequeno, compactado e tão denso que uma única colher de chá de matéria pesaria um bilhão de toneladas.

As estrelas de nêutrons que colidiram para criar a kilonova observada por astrônomos eram pequenas o suficiente para caber dentro da parte central de Washington DC, mas cada uma continha tanta matéria quanto o Sol.

“É a maior limite para algo estar e existir em nosso Universo”, disse Andy Howell, astrônomo do Observatório Las Cumbres  sediado na Califórnia e um professor da Universidade da Califórnia, Santa Barbara.

A intensa gravidade de uma estrela de nêutrons esmaga seus átomos, compacta prótons e elétrons juntos até que eles se combinem para formar nêutrons – partículas subatômicas sem carga.

O que uma kilonova e o que acontece durante este tipo de explosão?

“Nova é uma palavra antiga. Basicamente, significa nova estrela“, disse Michael Siegel, um astrônomo da Universidade Penn State, que lidera a equipe de instrumentação ultravioleta para o satélite Swift da NASA. Astrônomos há muito tempo observam novos pontos de luz no céu à noite e assumiam que tinham testemunhado o nascimento de estrelas novas nascendo.

Mas o termo nova é um equívoco. Estas Novas não eram completamente novos objetos – em vez disso, estes eram sóis existentes que inflamaram-se e cuspiram luz brilhante antes de morrer. 

Os cientistas cunharam o termo kilonova cerca de uma década atrás, quando eles calcularam que deve haver eventos 1.000 vezes mais brilhante no jardim cósmico das novas, mas são menos brilhantes que as supernovas. As Kilonovas geralmente são precedidas de explosões de raios gama e elas são tipos específicos de explosões que fundem elementos acima do Ferro. Os astrônomos muitas vezes chamam estes eventos de  “macronovas” (um termo, na opinião de Howell, que soa “estúpido”). “Estamos longe de resolver este problema da terminologia”, disse Howell.

“Isso foi muito gratificante”, disse o astrofísico teórico da Universidade Columbia Brian D. Metzger, cujo trabalho envolve prever as contrapartes eletromagnéticas para ondas gravitacionais, na chamada astronomia multi-mensageira.

colisões de estrelas de nêutrons disparam jatos de matéria radioativa para o espaço. Seus feixes foram emitidos em linhas retas: Metzger disse que era quase como se você esmagasse  com a palma da mão um tubo cheio de creme dental com buracos em ambas as extremidades. “Uma grande quantidade de matéria sairá voando para fora”, disse ele. Estes são materiais que o Universo não pode gerar de outra maneira. A fusão estrelas de nêutrons cria o equivalente a 10.000 massas terrestres em ouro e dezenas de massas terrestres em urânio.

O cataclismo na galáxia NGC 4993 sugere que fusões de estrela de neutrões é o processo dominante, em que o universo cria ouro, platina e outros elementos, dito Metzger. “Esse tem sido um mistério em torno de 60 anos.”

Espectros do instrmento ePESSTO e do instrumento X-shooter do Very Large Telescope, do ESO (Observatório Europeu do Sul) sugerem a presença de césio e telúrio ejetados das estrelas de nêutrons em fusão. Estes e outros elementos pesados, produzidos durante a fusão de estrelas de neutrões, iriam ser soprados para dentro do espaço pela kilonova subsequente. Estas observações  confirmam a formação de elementos mais pesados do que o ferro através de reações nucleares dentro objetos estelares de alta densidade, conhecido como  processo-r de nucleossíntese estelar, algo que só era anteriormente  teorizado.

As estrelas de nêutrons em questão eram, provavelmente, dois sóis em um sistema binário. Uma após o outro elas se tornaram cascas mortas. Eles circularam entre si, sacudindo as ondas gravitacionais, que por sua vez puxaram-nas para mais perto. Imagine duas grandes bolas de gude rolando para o fundo de um funil, até se depararem com uma paulada catastrófica.

Como exatamente os detectores de ondas gravitacionais funcionam?

Existem três detectores de ondas gravitacionais no planeta: dois em Louisiana, estado de Washington e um na Itália, perto de Pisa. Os sensores americanos do observatório LIGO são tubos em forma de L, com 2,5 milhas de comprimento, com um sistema que bombeia o todo o ar para fora. O detector Virgo, na Itália, é em forma de V, e é também possui um sistema de vácuo de forma semelhante.

Instalações nos detectores emitem um feixe de laser, que é dividido e abatido em cada tubo. No final de cada tubo existe um espelho. Em condições normais, os lasers atingem os espelhos e voltam para o detector, ao mesmo tempo. Mas se algo distorce o tecido do espaço, os lasers não serão mais sincronizados, pois o espaço entre o detector e o espelho será encurtado ou esticado. A dificuldade está em perceber o retorno assíncrono: as ondulações são incomensuravelmente pequenas – muito menores do que o diâmetro de um átomo.

O detector Virgo, que ficou on-line neste verão, ajudou os pesquisadores  a atingir o local da colisão. O pesquisador do Instituto de Tecnologia de Massachusetts, David Shoemaker, porta-voz da Colaboração Científica LIGO, descreveu os três detectores como os pés de um tripé de câmera. A onda viaja até as pernas do tripé, e o local onde os pés se encontram é o objeto cósmico de interesse – neste caso, a fusão estrela de nêutrons.

Por que tantos cientistas envolvidos?

Entender o que há por trás de uma colisão astrofísica requer conhecimento de relatividade geral (para entender por que as estrelas se fundiram), hidrodinâmica (para entender como eles colidem) e física nuclear (para entender quais elementos eles produziram), disse Metzger. E isso é apenas a parte teórica da coisa. Esta detecção gravitacional e o acompanhamento através de telescópios envolveu professores, cientistas, engenheiros, técnicos e estudantes (incluindo pesquisadores brasileiros).

Havia mais de 3.500 nomes na lista de autores do maior artigo que está para sair desta observação. “É uma coisa monumental, um testemunho de muitas de pessoas que trabalham em conjunto,” disse Shoemaker (até mesmo, ele acrescentou, é provável que, dado o grande número de pesquisadores, alguns dos nomes dos autores estarão incorretos ou ausentes).

Esta é a quinta detecção de ondas gravitacionais da história. A primeira oriunda de estrelas de nêutrons em fusão, e de brinde ainda tivemos uma contrapartida em forma do sinal em forma de ondas de luz em várias  detectada por dezenas de telescópios em solo; a confirmação de uma detecção de uma kilonova a partir desta colisão e a detecção da mais próxima gamma-ray burst (explosão de raios gamma – o tipo de evento eletromagnético mais energético do Universo,) já encontrada, cujo sinal vinha da mesma região do céu onde se situa as estrelas de nêutrons. Sem dúvidas, esta foi uma das maiores colaborações científicas da história da ciência, consolidou a astronomia de ondas gravitacionais como um campo promissor e representou uma nova era da astronomia multi-mensageira.
Fonte: Universoracionalista.org

CURIOSITY "Prova " Primeira amostra em "Unidade argilosa"


A Mastcam a bordo do rover Curiosity capturou este conjunto de imagens antes e depois de ter perfurado uma rocha apelidada "Aberlady", no dia 6 de abril (2370.º dia marciano, ou sol, da missão). A rocha e outras próximas parecem ter-se movido quando a broca foi retirada. Esta foi a primeira vez que o Curiosity perfurou a tão ansiada "unidade argilosa".Crédito: NASA/JPL-Caltech/MSSS

Os cientistas que trabalham com o rover Curiosity da NASA estão empolgados por explorar uma região chamada "unidade argilosa" até desde antes do lançamento do rover. Agora, o veículo finalmente "provou" a sua primeira amostra desta parte do Monte Sharp. O Curiosity perfurou um pedaço de rocha apelidado de "Aberlady" no sábado, dia 6 de abril (o 2370.º dia marciano, ou sol, da missão) e entregou a amostra ao seu laboratório interno de mineralogia no dia 10 de abril (sol 2374). 

A broca do rover perfurou facilmente a rocha, ao contrário de alguns dos alvos mais duros que enfrentou nas proximidades de Vera Rubin Ridge. Foi um alvo tão mole, na verdade, que a broca não precisou de usar a sua técnica de percussão, útil para capturar amostras rochosas mais duras. Esta foi a primeira amostra da missão obtida usando apenas a rotação da broca.

"O Curiosity está na 'estrada' há quase sete anos," disse Jim Erickson, gerente do projeto do Curiosity no JPL da NASA em Pasadena, no estado norte-americano da Califórnia. "A perfuração, finalmente, da unidade argilosa, é um marco importante na nossa jornada Monte Sharp acima."

Os cientistas estão ansiosos por analisar a amostra em busca de vestígios de minerais de argila, porque estes formam-se geralmente em água. A sonda MRO (Mars Reconnaissance Orbiter) da NASA espiou um forte "sinal" argiloso aqui muito antes do Curiosity pousar em 2012. A identificação desse sinal podia ajudar a equipa de cientistas a entender se uma era marciana mais húmida moldou esta camada do Monte Sharp, a montanha com 5 quilómetros de altura que o Curiosity tem vindo a escalar.

O Curiosity descobriu minerais argilosos durante toda a sua viagem. Estas rochas formaram-se como sedimentos fluviais instalados em lagos antigos há quase 3,5 mil milhões de anos. Tal como acontece noutros lugares em Marte, os lagos eventualmente secaram.

O sinal de argila, visto do espaço, trouxe aqui o rover, mas a região claramente tem várias outras histórias para contar. Agora que o Curiosity está a investigar esta área, os cientistas podem olhar em volta como turistas geológicos, encontrando uma paisagem antiga e nova. Existem vários tipos de rocha e areia, incluindo ondulações ativas de areia que mudaram no ano passado. Seixos estão espalhados por toda a parte - estão a sofrer erosão do leito local? Vários pontos de referência atraentes, como o "Monte Knockfarril", também se destacam.

"Cada camada desta montanha é uma peça do quebra-cabeças," disse Ashwin Vasavada, gerente do Projeto Curiosity no JPL. "Cada uma contém pistas para uma era diferente da história marciana. Estamos entusiasmados por ver o que esta primeira amostra nos diz sobre o antigo ambiente, especialmente sobre a água."

A amostra Aberlady dará à equipa um ponto de partida para pensar sobre a unidade argilosa. Eles planeiam perfurar várias vezes ao longo do próximo ano. Isto vai ajudar a entender o que torna esta região diferente do cume por trás e de uma área com um sinal de sulfato mais alto na montanha.
Fonte: Astronomia OnLine

TESS encontra seu primeiro planeta do tamanho da Terra


Um sistema próximo abriga o primeiro planeta do tamanho da Terra descoberto pelo Satélite de Exoplanetas Transiting da NASA, bem como um mundo aquecido de tamanho sub-Netuno, de acordo com um novo artigo de uma equipe de astrônomos que inclui Johanna Teske, Paul Butler, Steve Shectman, Jeff Crane e Sharon Wang.

Seu trabalho é publicado no Astrophysical Journal Letters .

"É tão empolgante que a TESS, que foi lançada há apenas um ano, já é um divisor de águas nos negócios de caça ao planeta", disse Teske, que é o segundo autor do estudo. "A espaçonave examina o céu e colaboramos com a comunidade de acompanhamento da TESS para sinalizar alvos potencialmente interessantes para observações adicionais usando telescópios e instrumentos baseados em terra."

Uma dessas ferramentas, o Planet Finder Spectrograph no telescópio Magellan II, no Observatório Carnagnie de Las Campanas, no Chile, foi um componente crucial desse esforço. Ajudou a confirmar a natureza planetária do sinal TESS e a medir a massa do recém-descoberto sub-Netuno.

O PFS - construído por Shectman e Crane usando um método iniciado por Butler e seus colaboradores - funciona usando uma técnica chamada método de velocidade radial , que atualmente é a única maneira de os astrônomos medirem as massas dos planetas individuais. Sem massas conhecidas, é muito difícil determinar a densidade de um planeta ou sua composição química geral.

Esse método tira proveito do fato de que a gravidade de uma estrela não apenas influencia o planeta que a orbita, mas a gravidade do planeta também afeta a estrela por sua vez. O PFS permite que os astrônomos detectem essas pequenas oscilações que a gravidade do planeta induz na órbita da estrela.

"PFS é um dos únicos instrumentos no Hemisfério Sul que pode fazer esses tipos de medidas", acrescentou Teske. "Então, será uma parte muito importante de caracterizar ainda mais os planetas encontrados pela missão TESS."

Com uma órbita que leva cerca de 36 dias para ser concluída, o sub-Netuno, HD 21749b, possui o período mais longo de qualquer uma das descobertas publicadas pela TESS até o momento. Por causa da técnica que a TESS emprega, prevê-se que a maioria dos planetas encontrados pela missão terão períodos orbitais de menos de 10 dias, então HD 21749b é incomum a esse respeito. De fato, isso também tornou a detecção do planeta nos dados da TESS um desafio extra.

"Houve bastante trabalho de detetive envolvido, e as pessoas certas estavam lá na hora certa", disse a principal autora, Diana Dragomir, do Instituto Kavli de Astrofísica e Pesquisa Espacial do MIT. "Mas tivemos sorte e captamos os sinais, e eles foram muito claros."

Sua estrela hospedeira tem cerca de 80% da massa do Sol e é encontrada a cerca de 53 anos-luz da Terra. O HD 21749b tem cerca de 23 vezes a massa da Terra e um raio de cerca de 2,7 vezes o da Terra. Sua densidade indica que o planeta tem uma atmosfera substancial, mas não é rochoso, então poderia ajudar os astrônomos a entender a composição e a evolução das atmosferas do planeta sub-Netuno mais frias.

Emocionante, o período mais longo do planeta sub-Netuno neste sistema não está sozinho. Tem um planeta irmão, o HD 21749c, que leva cerca de oito dias para orbitar a estrela hospedeira e é muito menor - semelhante em tamanho à Terra.

"Medir a massa ea composição exata de um planeta tão pequeno será desafiador, mas importante para comparar a HD 21749c à Terra", disse Wang. "A equipe PFS da Carnegie continua a coletar dados sobre esse objeto com esse objetivo em mente."

Graças ao TESS, os astrônomos poderão medir as massas, composições atmosféricas e outras propriedades de muitos exoplanetas menores pela primeira vez. Embora pequenos exoplanetas sejam comuns em nossa galáxia, ainda há muito a aprender sobre sua diversidade e sobre como eles se comparam aos planetas em nosso próprio Sistema Solar.

"Para as estrelas que estão muito próximas e muito brilhantes, esperávamos encontrar até um par de dúzias de planetas do tamanho da Terra", disse Dragomir. "E aqui estamos nós - este seria o nosso primeiro, e é um marco para o TESS. Ele define o caminho para encontrar planetas menores em torno de estrelas ainda menores, e esses planetas podem potencialmente ser habitáveis".
Fonte: Phys.org
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