Astronomia e Universo

E se o Big Bang não tivesse começado com uma singularidade? Esse ponto de densidade infinita, tão debatido entre os físicos, poderia ter sido evitado. Uma nova abordagem da gravidade quântica propõe que o Universo poderia ter surgido sem esse conceito problemático, simplesmente modificando a teoria de Einstein .   Essa ideia sugere que a própria gravidade, em energias extremas, poderia ter desencadeado a expansão inicial do cosmos sem a necessidade de adicionar quaisquer outros elementos. A teoria da relatividade geral de Einstein funciona notavelmente bem na maioria das situações, mas prevê singularidades no momento do Big Bang e dentro de buracos negros. Esses pontos, onde a densidade e a temperatura se tornam infinitas, são um sinal de que a teoria está sendo levada além de seus limites. Para lidar com isso, físicos da Universidade de Waterloo e do Instituto Perimeter exploraram uma extensão chamada gravidade quântica quadrática. Essa nova teoria apresenta um desempenho notá...

No cotidiano, as pessoas costumam imaginar a gravidade como uma espécie de força invisível que puxa tudo para baixo. Um objeto cai, um copo escorrega da mesa e o corpo permanece preso ao chão. Durante muito tempo, essa imagem simples descreveu muitos fenômenos do dia a dia. No entanto, ela não explicava em detalhes por que a massa gera gravidade. No início do século XX, Albert Einstein apresentou uma resposta diferente. Ele usou a Teoria da Relatividade Geral para mostrar que a gravidade não se resume a uma força. Em vez disso, ela corresponde à curvatura do próprio espaço e do próprio tempo.   Como a matéria molda o universo: a gravidade segundo Einstein  © Portal Giro 10 Nesse novo quadro, massa e energia não permanecem apenas dentro do universo como objetos separados. Elas participam ativamente de sua estrutura. Em vez de imaginar o espaço como um palco vazio e rígido, a Relatividade Geral descreve um tecido espaço-tempo que se deforma na presença de objetos. Essa mudan...

Novos cálculos indicam que estrelas de nêutrons podem apresentar uma “seta do tempo” invertida devido aos efeitos extremos da gravidade. Estrelas de nêutrons podem mostrar que ainda não entendemos completamente como a entropia se comporta em curvaturas extremas do espaço-tempo. Quando pensamos nos objetos mais extremos do universo, os buracos negros normalmente são os primeiros objetos em que pensamos. Entretanto, existem outros objetos quase tão extremos quanto, mas que poucas pessoas acabam lembrando: as estrelas de nêutrons. Esses objetos surgem após o colapso gravitacional do núcleo de estrelas massivas que explodem como supernovas. O material remanescente é comprimido a densidades tão altas que prótons e elétrons se combinam formando nêutrons. Os fenômenos mais misteriosos e complexos do universo frequentemente estão ligados às estrelas de nêutrons. Entre eles estão explosões de raios gama, magnetares e os pulsares, que emitem pulsos extremamente regulares de radiação. Quando ...

Nunca antes uma medição da expansão cósmica havia alcançado tamanha precisão. Ela revela que o Universo está se expandindo mais rápido do que o previsto pelo modelo padrão da cosmologia, exacerbando a famosa tensão de Hubble. Essa descoberta sugere que um elemento crucial está faltando em nossa compreensão atual do cosmos.   Uma interpretação artística da escala de distâncias cósmicas — uma sucessão de métodos sobrepostos para medir distâncias no Universo, onde cada degrau da escala fornece informações para determinar as distâncias até o próximo degrau. Crédito: CTIO/NOIRLab/DOE/NSF/AURA/J. Pollard. Processamento de imagem: D. de Martin & M. Zamani (NSF NOIRLab) Tradicionalmente, os pesquisadores utilizam dois métodos muito diferentes para determinar a taxa de expansão do Universo. Um deles se concentra em objetos relativamente próximos, medindo nossa distância de certas estrelas e galáxias. O outro remonta ao Universo primordial, utilizando a radiação cósmica de fundo em mic...

Um novo estudo sugere que um conjunto de algoritmos de IA chamado GAME pode ajudar os astrofísicos a obter uma leitura mais precisa do comportamento em constante mudança do universo.   Uma ilustração do cosmos renderizado por computador. Um novo conjunto de algoritmos de IA poderá ajudar a descrever a natureza do universo com uma precisão sem precedentes, afirma um novo estudo. (Crédito da imagem: Denys Semenchenko via Getty Images) Uma técnica recentemente desenvolvida poderá ensinar algoritmos de IA a enxergar o universo com uma clareza sem precedentes, potencialmente expondo as falhas em nossa compreensão do cosmos. Nosso manual de regras cósmicas, conhecido como modelo cosmológico padrão, fez um trabalho incomparável ao descrever o universo, explicando tudo, desde sua expansão acelerada até a formação de galáxias. Mas mesmo as melhores explicações precisam de verificações robustas e independentes, e é aí que entram os algoritmos genéticos. Essas técnicas engenhosas, inspira...

  Durante muito tempo, os cientistas acreditaram que o Universo continuaria se expandindo para sempre, durando trilhões de anos em um futuro frio e solitário   Webb Catches A Cosmic Tarantula No entanto, uma nova pesquisa sugere que ele pode ter uma vida muito mais curta: restariam apenas cerca de 33 bilhões de anos até o fim. Nesse cenário, a expansão pararia, inverteria o curso e tudo voltaria a colapsar em um estado extremamente denso, semelhante ao momento do Big Bang. Esse processo é conhecido como “Big Crunch”, ou Grande Colapso, uma possibilidade que parecia descartada, mas que agora volta sendo considerada seriamente. Tudo começou com observações recentes sobre a energia escura, aquela força misteriosa que acelera a expansão do cosmos. Pesquisas como o Dark Energy Survey (DES) e o Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) mapearam centenas de milhões de galáxias com grande precisão. Os dados indicam, com alta confiança, que a influência da energia escura não é co...

Uma nova síntese de medições astronômicas confirma uma discrepância persistente que pode apontar para uma física além dos modelos atuais.   Interpretação artística da escada de distâncias cósmicas - uma sucessão de métodos sobrepostos utilizados para medir distâncias no Universo, em que cada degrau da escada fornece informações que podem ser usadas para determinar as distâncias no degrau imediatamente superior. Os métodos incluem observações de estrelas variáveis Cefeidas pulsantes, estrelas gigantes vermelhas que brilham com uma luminosidade conhecida, supernovas do Tipo Ia e certos tipos de galáxias. Nesta ilustração, a escada de distâncias começa no Enxame de Coma, que é o enxame de galáxias extremamente rico mais próximo de nós. A distância até ao Enxame de Coma pode ser medida diretamente através de observações de supernovas do Tipo Ia dentro do enxame. As supernovas do Tipo Ia têm uma luminosidade previsível que as torna objetos fiáveis para cálculos de distância. Crédito: CT...

  Astrônomos que utilizam dados do  Experimento de Energia Escura do Telescópio Hobby-Eberly  (HETDEX) descobriram dezenas de milhares de halos gigantescos de gás hidrogênio, chamados de "nebulosas Lyman-alfa", circundando galáxias de 10 a 12 bilhões de anos atrás.  Conhecida como Meio-dia Cósmico, essa é uma época no início do universo em que as galáxias estavam crescendo mais rapidamente. Para impulsionar esse crescimento, elas precisariam ter acesso a vastos reservatórios de gás hidrogênio, um componente fundamental para a formação de estrelas. No entanto, até recentemente, os astrônomos haviam encontrado apenas algumas dessas estruturas essenciais.   Um enorme halo de gás hidrogênio, descoberto nos dados do Experimento de Energia Escura do Telescópio Hobby-Eberly (HETDEX) e sobreposto à sua localização em imagens de alta resolução do Telescópio Espacial James Webb (JWST). Presente há 11,3 bilhões de anos, esse sistema brilha devido à luz combinada de muitas ...

Na física quântica, o vácuo não é completamente vazio. Ele é constantemente atravessado por minúsculas flutuações, como vibrações muito fracas. Esses movimentos geralmente permanecem invisíveis. Mas, sob certas condições, eles podem ser amplificados e dar origem a... partículas.   Esse mecanismo, chamado amplificação paramétrica, pode ser comparado a um fenômeno simples. É como uma gangorra que recebe impulsos regulares no momento certo. O movimento se amplifica gradualmente. Aqui, são as flutuações do vácuo que são "empurradas" até se tornarem observáveis. Para testar essa ideia, os cientistas usaram um gás de átomos de hélio resfriado a uma temperatura extremamente baixa, próxima do zero absoluto. Nesse nível de frio, a matéria adota um comportamento muito particular, regido pelas leis da mecânica quântica. O gás é mantido no lugar por feixes de laser. Variando regularmente a intensidade de um desses lasers, os pesquisadores induzem uma vibração controlada no sistema. E...

Uma equipe de astrônomos identificou uma das estrelas mais primitivas e quimicamente puras já registradas, um verdadeiro fóssil vivo do universo antigo. Estrelas na tênue galáxia anã Pictor II, lar de PicII-503, uma estrela de segunda geração com deficiência de ferro. (Crédito da imagem: CTIO/NOIRLab/DOE/NSF/AURA. Processamento da imagem: T.A. Rector (Universidade do Alasca em Anchorage/NSF NOIRLab), M. Zamani e D. de Martin (NSF NOIRLab). Agradecimentos: Investigador Principal: Anirudh Chiti, Alex Drlica-Wagner) Chamada de PicII-503, essa estrela apresenta uma quantidade de ferro incrivelmente baixa: apenas 1/40.000 da que existe no Sol. Essa característica a coloca entre os objetos mais pobres em metais pesados conhecidos, aproximando-se do que se espera das primeiras estrelas que surgiram após o Big Bang. O que torna PicII-503 especialmente valiosa é o fato de ela preservar, de forma clara e sem ambiguidades, a assinatura química dos primeiros astros que existiram no cosmos. Essas...

O Universo "invisível" oferece um espetáculo muito mais grandioso do que aquilo que nossa visão direta nos permite apreciar. Um projeto recente de mapeamento catalogou mais de 13 milhões de objetos e eventos cósmicos, revelando um céu radicalmente diferente quando observado em ondas de rádio. Chamado LoTSS-DR3, este projeto utiliza o conjunto de radiotelescópios LOFAR, o maior radiotelescópio de baixa frequência do mundo. Ao examinar o céu nessas ondas, os astrônomos conseguem distinguir jatos luminosos emitidos por buracos negros supermassivos, galáxias em colisão e estrelas em explosão. Essa abordagem altera profundamente nossa percepção do espaço. Situados no centro de grandes galáxias, os buracos negros supermassivos tornam-se ativos ao atraírem matéria. Esse processo gera jatos poderosos que se estendem muito além da galáxia hospedeira. Ao detectar as ondas de rádio produzidas por esses jatos, os cientistas podem estudar como essa energia influencia a evolução das galá...

  As medições do universo primordial revelam que o espaço parece plano em toda a parte que conseguimos observar   Imagem via 3a#https://science.nasa.gov/missions/webb/nasa-webb-pushes-boundaries-of-observable-universe-closer-to-big-bang/” target=”_blank”>NASA No entanto, além do nosso horizonte cósmico, o universo pode se curvar, formar loops ou se conectar de formas inesperadas, deixando em aberto a questão definitiva sobre seu tamanho e sua verdadeira forma.   Quando olhamos para o céu com telescópios poderosos, vemos galáxias, estrelas e estruturas que se estendem até onde a luz conseguiu viajar desde o Big Bang. Esse é o nosso universo observável, uma bolha imensa com dezenas de bilhões de anos-luz de diâmetro. Os astrônomos assumem que o cosmos continua além dessa fronteira, com mais galáxias e matéria se estendendo para fora. Mas surge uma pergunta profunda: qual é o tamanho total do universo, incluindo as regiões que nunca poderemos ver?   A verdade é...