10 de setembro de 2019

Buraco negro poderá ser visto como um holograma


A ideia é visualizar o buraco negro como um holograma 3D a partir de um experimento de mesa. [Imagem: Hashimoto et al. - 10.1103/PhysRevLett.123.031602]

Buracos negros holográficos

Físicos japoneses idealizaram um experimento holográfico que cabe sobre uma mesa para simular a física de um buraco negro.

Além disso, os cálculos do trio podem levar a uma teoria mais completa da gravidade quântica que harmonize a mecânica quântica e a relatividade.

Recentemente, o Telescópio Horizonte de Eventos mostrou o círculo brilhante, chamado anel de Einstein, produzido pela luz que escapa do alcance da imensa gravidade do buraco negro, o chamado horizonte de eventos. Esse anel de luz, de acordo com a teoria da relatividade geral, surge porque o tecido do espaço-tempo se torna tão distorcido pela massa do buraco negro que funciona como uma enorme lente.

Infelizmente, nossa compreensão dos buracos negros permanece incompleta porque a teoria da relatividade geral, usada para descrever as leis da natureza na escala das estrelas e galáxias, não é atualmente compatível com a mecânica quântica, usada para explicar como o Universo funciona em escalas muito pequenas. Como os buracos negros, por definição, têm uma massa enorme compactada em um espaço minúsculo, é necessário reconciliar essas teorias conflitantes para entendê-los completamente.

Uma possível abordagem para resolver essa discrepância entre relatividade e mecânica quântica é chamada de teoria das cordas, que propõe que toda a matéria é feita de minúsculas cordas vibratórias. Uma versão dessa teoria prediz uma correspondência entre as leis da física que percebemos em nossas quatro dimensões (três dimensões do espaço mais o tempo) e as cordas em um espaço com uma dimensão extra.


Isso é comumente conhecido como uma "dualidade holográfica" - ou dualidade de Maldacena - porque lembra uma placa holográfica bidimensional que contém todas as informações de um objeto 3D.

O experimento permite calcular até o raio do anel de Einstein, que depende da temperatura. [Imagem: Hashimoto et al. - 10.1103/PhysRevLett.123.031602]

Holograma de buraco negro

O trio de físicos japoneses aplicou esse conceito da dualidade holográfica para mostrar como a superfície de uma esfera, que tem duas dimensões, pode ser usada em um experimento de mesa para modelar um buraco negro em três dimensões.

Nessa configuração, a luz que emana de um ponto da esfera é medida em outro, o que deve mostrar o buraco negro se o material esférico permitir a holografia.

"A imagem holográfica de um buraco negro simulado, se observada por esse experimento de mesa, pode servir como uma entrada para o mundo da gravidade quântica," disse Koji Hashimoto, da Universidade de Osaka.

O desafio agora é encontrar o material adequado para construir a esfera e, depois de um paciente trabalho de ajustes e configurações, verificar se a imagem 3D de um buraco negro emerge holograficamente do experimento.

"Nossa esperança é que este projeto mostre o caminho a seguir para uma melhor compreensão de como nosso Universo realmente opera em um nível fundamental," disse Keiju Murata, coidealizador do experimento.

Fonte: Inovação Tecnológica

Asteroide quase da altura do edifício mais alto do mundo passará pela Terra daqui uns dias


O asteroide 2000 QW7, quase do tamanho do Burj Khalifa, o edifício mais alto do mundo, deve passar acima da Terra no próximo 14 de setembro.  O enorme objeto possui algo em torno de 290 a 650 metros de diâmetro, sendo maior que o Empire State Building de Nova York (381 metros) e apenas um pouco mais baixo que o Burj Khalifa de Dubai (828 metros).

Sem perigo

De acordo com o Centro de Estudos de Objetos Próximo à Terra (CNEOS, na sigla em inglês), parte do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA, o 2000 QW7 irá passar a uma velocidade de 23.100 km/h a 5,3 milhões de quilômetros de distância do nosso planeta. Ou seja, estamos todos a salvo.

O asteroide, assim como a Terra, orbita o sol e por isso nos visita esporadicamente.

Segundo os cientistas do CNEOS, a última vez que chegou pertinho de nós (objetos espaciais são considerados “próximos” quando passam a 1,3 unidades astronômicas da Terra, o que representa a distância do nosso planeta ao sol ou 149,6 milhões de quilômetros) foi em 1 de setembro de 2000, e a próxima vez será em 19 de outubro de 2038.
Fonte: Hypescience.com
[LiveScience]

Hubble vê as etapas finais da vida de uma estrela


Uma estrela como o nosso Sol, no final de sua vida, se transformará em um gigante vermelho. As estrelas são sustentadas pela fusão nuclear que ocorre em seu núcleo, o que cria energia. Os processos de fusão nuclear constantemente tentam separar a estrela. Somente a gravidade da estrela impede que isso aconteça.

No final da fase gigante vermelha de uma estrela, essas forças se desequilibram. Sem energia suficiente criada pela fusão, o núcleo da estrela entra em colapso, enquanto as camadas da superfície são ejetadas para fora. Depois disso, tudo o que resta da estrela é o que vemos aqui: brilhantes camadas externas em torno de uma estrela anã branca, os restos do núcleo da estrela gigante vermelha.

Este não é o fim da evolução desta estrela - essas camadas externas ainda estão se movendo e esfriando. Em apenas alguns milhares de anos, eles terão se dissipado, e tudo o que restará para ver é a anã branca e pouco brilhante.

Crédito do texto: Agência Espacial Europeia (ESA)
Crédito da imagem: ESA / Hubble e NASA, R. Wade et al.

Fonte: NASA

A pior previsão já feita pela Física pode ter sido solucionada


Por enquanto não há nenhuma pista da energia escura - e nem da matéria escura. [Imagem: HUAPL/SwRI]


Mancadas científicas

Você conhece a história: Einstein acreditava que o Universo era estático, embora sua teoria indicasse outra coisa. Para ajeitar tudo, ele introduziu em suas equações a constante cosmológica λ (lambda), e o Universo parou.

A parada - apenas na cabeça dos físicos, é claro - foi rápida porque, em 1929, Georges Lemaitre descobriu a expansão do Universo com dados observacionais, o que fez Einstein chamar sua constante de "a maior mancada da minha vida" (The greatest blunder of my life).

A coisa ficou mais séria em 1998, quando a análise de supernovas distantes mostrou que o Universo estava não apenas acelerando, mas que essa aceleração estava se tornando cada vez maior.

A constante cosmológica foi mais uma vez chamada à cena para descrever o fenômeno, que os físicos chamam de "energia do vácuo", uma energia cuja natureza é desconhecida - hoje ela é chamada de energia escura, quintessência e outros nomes menos comuns -, mas à qual é atribuída a responsabilidade pela aceleração da expansão do Universo.

Mas aí surgiu um problema ainda maior, talvez o maior de toda a Física.

A teoria prevê que a constante cosmológica vale 3,83 × 10+69 m-2. As observações mais precisas já feitas, por sua vez, com base na radiação de fundo de micro-ondas, chegaram a um valor de 1,11 × 10-52 m-2, o que é minúsculo, mas ainda assim suficiente para explicar a expansão acelerada.

Essa diferença gigantesca - 10+121, isto é, um "1" seguido de 121 "0" - passou a ser conhecida como a pior previsão já feita por qualquer teoria no campo da Física.

Constantes que variam

Agora, Lucas Lombriser, da Universidade de Genebra, na Suíça, quer tirar essa sujeira de debaixo do tapete. E, para isso, ele teve uma ideia, por assim dizer, mirabolante.

O truque consiste em introduzir uma variação na constante universal de gravitação G, bolada por Newton, mas que aparece nas equações de Einstein.

Sim, uma variação em uma constante significa torná-la "inconstante". A ideia de "constantes inconstantes" não é exatamente nova para os físicos, e há mesmo alguns indícios experimentais de que a força da gravidade pode não ser constante.

Teoria dos Muitos Mundos

A interpretação prática da variação na gravidade proposta por Lombriser é que nosso Universo, com um G = 6,67408 × 10-11 m3 / kg s2, seria um caso especial entre um infinito número de diferentes possibilidades.

Isso se encaixa na "Teoria dos Muitos Mundos", que propõe a existência de múltiplos universos paralelos, incomunicáveis entre si, cada um emergindo conforme cada função de onda colapse - observe que a "Teoria dos Muitos Mundos" é diferente da teoria dos Multiversos, que propõe a existência de múltiplos universos independentes em diferentes regiões do espaço-tempo, o que pode permite que um "toque" no outro.

Por exemplo, quando uma medição decidir se o gato de Schrodinger está vivo ou morto, e ele se manifestar vivo em nosso Universo, o gato emergirá morto noutro universo ao qual nunca teremos acesso, mas que é igualmente real porque ambas as opções, vivo e morto, são igualmente verdadeiras para a mecânica quântica.

A matemática do professor Lombriser não chega a λ, mas ao parâmetro ωλ (ômega lambda), que é outra maneira de expressar a constante cosmológica, mas que é mais fácil de manipular e de entender. Esse parâmetro designa a fração atual do Universo que é composta de energia escura (o restante sendo composto de matéria). O valor teórico obtido é 0,704 ou 70,4%, o que é muito mais próximo da melhor estimativa experimental obtida até o momento, 0,685 ou 68,5%, do que a discrepância de 10121.

A comunidade dos físicos achou a ideia boa, e agora já há muita gente trabalhando para descobrir se a matemática do professor Lombriser pode ser usada para reinterpretar ou esclarecer outros mistérios da cosmologia.

O mais importante, contudo, será verificar se a nova teoria pode ser usada para fazer uma previsão experimental que possa ser testada na prática e ver se os resultados batem. Simples assim. Enquanto isso, é melhor não dispensar o tapete e a vassoura.
Fonte: Inovação Tecnológica

Novos modelos sugerem que os lagos Titan são crateras de explosão

O conceito deste artista de um lago no polo norte da lua de Saturno, Titã, ilustra aros elevados e características semelhantes às muralhas, como as vistas pela sonda Cassini da NASA ao redor do lago Winnipeg Lacus.Créditos: NASA / JPL-Caltech

Usando dados de radar da sonda Cassini da NASA, pesquisas recentemente publicadas apresentam um novo cenário para explicar por que alguns lagos cheios de metano na lua de Saturno, Titã, estão cercados por aros íngremes que atingem centenas de metros de altura. Os modelos sugerem que explosões de nitrogênio aquecido criavam bacias na crosta da lua.

Titã é o único corpo planetário em nosso sistema solar que não seja a Terra que possui líquido estável em sua superfície. Mas, em vez de a água chover das nuvens e encher lagos e mares como na Terra, em Titã são metano e etano - hidrocarbonetos que consideramos gases, mas que se comportam como líquidos no clima gelado de Titã.

A maioria dos modelos existentes que expõem a origem dos lagos de Titã mostra o metano líquido dissolvendo a base de gelo e compostos orgânicos sólidos da lua, escavando reservatórios que se enchem de líquido. Essa pode ser a origem de um tipo de lago em Titã que possui limites nítidos. Na Terra, os corpos de água que se formaram da mesma forma, dissolvendo o calcário circundante, são conhecidos como lagos cársticos.

Os novos modelos alternativos para alguns dos lagos menores (dezenas de quilômetros de diâmetro) viram essa teoria de cabeça para baixo: ela propõe bolsas de nitrogênio líquido na crosta de Titã aquecidas, transformando-se em gás explosivo que explodiu crateras, que depois se encheram de metano líquido. A nova teoria explica por que alguns dos lagos menores próximos ao Pólo Norte de Titã, como Winnipeg Lacus, parecem nas imagens de radar ter aros muito íngremes que se elevam acima do nível do mar - aros difíceis de explicar com o modelo cárstico.

Os dados do radar foram coletados pelo Cassini Saturn Orbiter - uma missão gerenciada pelo Laboratório de Propulsão a Jato da NASA em Pasadena, Califórnia - durante seu último sobrevôo em Titã, enquanto a sonda se preparava para seu mergulho final na atmosfera de Saturno há dois anos. Uma equipe internacional de cientistas liderada por Giuseppe Mitri, da Universidade G. d'Annunzio, na Itália, ficou convencida de que o modelo cárstico não estava de acordo com o que viam nessas novas imagens.

"O aro sobe e o processo cársico funciona da maneira oposta", disse Mitri. "Não estávamos encontrando nenhuma explicação que se encaixasse em uma bacia do lago cárstico. Na realidade, a morfologia era mais consistente com uma cratera de explosão, onde a borda é formada pelo material ejetado do interior da cratera. É um processo totalmente diferente".

O trabalho, publicado em 9 de setembro na Nature Geosciences, mescla-se com outros modelos climáticos de Titã mostrando que a lua pode estar quente em comparação com o que era nas "eras glaciais" anteriores de Titã.

Nos últimos meio bilhão ou bilhão de anos em Titã, o metano em sua atmosfera atuou como um gás de efeito estufa, mantendo a lua relativamente quente - embora ainda fria pelos padrões da Terra. Os cientistas há muito acreditam que a lua passou por épocas de resfriamento e aquecimento, já que o metano é esgotado pela química movida a energia solar e depois reabastecido.

Nos períodos mais frios, o nitrogênio dominava a atmosfera, chovendo e percorrendo a crosta gelada para se acumular em piscinas logo abaixo da superfície, disse o cientista da Cassini e co-autor do estudo Jonathan Lunine, da Universidade Cornell, em Ithaca, Nova York.

"Esses lagos com bordas íngremes, muralhas e aros elevados seriam um sinal de períodos na história de Titã, quando havia nitrogênio líquido na superfície e na crosta", observou ele. Mesmo o aquecimento localizado seria suficiente para transformar o nitrogênio líquido em vapor, fazer com que ele se expandisse rapidamente e explodisse uma cratera.

"Esta é uma explicação completamente diferente para as bordas íngremes ao redor desses pequenos lagos, o que tem sido um tremendo quebra-cabeça", disse a cientista do projeto Cassini Linda Spilker, do JPL. "À medida que os cientistas continuarem a explorar o tesouro dos dados da Cassini, continuaremos montando mais e mais peças do quebra-cabeça. Nas próximas décadas, entenderemos o sistema de Saturno cada vez melhor."
Fonte: NASA

Matéria escura na barriga da baleia

 Crédito: ESA / Hubble e NASA, D. Calzetti

Esta imagem, tirada com o Telescópio Espacial Hubble da NASA / ESA, concentra-se em um objeto chamado UGC 695, localizado a 30 milhões de anos-luz de distância dentro da constelação Cetus (The Sea Monster) , também conhecida como The Whale.

O UGC 695 é uma galáxia de baixo brilho da superfície (LSB) . Essas galáxias são tão fracas que seu brilho é menor que o brilho da atmosfera da Terra, o que as torna difíceis de observar. Esse baixo brilho é o resultado do número relativamente pequeno de estrelas dentro deles - a maior parte da matéria bariônica nessas galáxias existe na forma de enormes nuvens de gás e poeira. As estrelas também estão distribuídas por uma área relativamente grande.

As galáxias LSB, como as galáxias anãs, têm uma alta fração de matéria escura em relação ao número de estrelas que elas contêm. Os astrônomos ainda debatem sobre como as galáxias LSB se formaram.
Fonte: Spacetelescope.org
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