7 de ago de 2013

Em que mundo vivemos?

A descoberta da expansão acelerada do Universo, premiada com o Nobel de Física, tem impacto profundo em nossa relação com o Cosmos

AUGUSTO DAMINELI | Edição Online


Supernovas ajudam a medir a velocidade da expansão do Universo© RAIO X: NASA/CXC/U.TEXAS/S. PARK ET AL, ROSAT; INFRAVERMELHO:
2MASS/UMASS/IPAC-CALTECH/NASA/NSF


O prêmio Nobel de Física de 2011 foi dado a três pesquisadores (Saul Perlmutter, Adam G. Riess e Brian P. Schmidt) que descobriram que a expansão do Universo tem se acelerado nos últimos bilhões de anos. Essa descoberta tem um profundo impacto não só para a física e a cosmologia, como também para nossa relação com o Cosmos. Jamais havia passado pela cabeça de alguém, nem mesmo pela dos três pesquisadores que ganharam o Nobel, que isso poderia acontecer. A razão era simples: se lançamos uma sonda espacial com velocidade maior do que 11 Km/s, que é a velocidade de escape da superfície da Terra (energia de movimento maior que a energia gravitacional), ela se afasta com velocidade uniforme. Se a velocidade for um pouco menor, a sonda vai se desacelerando e volta a cair na Terra. Ela só consegue acelerar se tiver combustível para gerar uma força capaz de vencer a atração gravitacional. Para o Universo, também se pensava que só existiam essas duas possibilidades: expansão uniforme eterna ou desaceleração seguida de colapso (Big Crunch). A descoberta da aceleração da expansão do Universo por meio da observação de estrelas supernovas distantes implica na existência de uma ?força? contrária à da gravidade e mais forte que ela. Essa espécie de ?gravidade negativa? é a componente dominante do Universo (73%) e é chamada de energia escura.

Na década de 1930, Fritz Zwicky já havia descoberto outro problema cosmológico grave: a matéria escura. Ela não absorve nem emite luz, tem gravidade atrativa como a nossa e não é composta de átomos. Os físicos nunca se incomodaram muito com a matéria escura, embora ela seja seis vezes mais importante que a nossa matéria e componha 23% do Universo. Diferentemente da energia escura, existem esperanças de detectar partículas de matéria escura no grande acelerador de partículas LHC (que fica no Centro Europeu de Pesquisas Nucleares, em Genebra, Suíça) num futuro próximo.

Tudo o que costumávamos chamar de Universo ? as galáxias, com suas estrelas, planetas e nuvens de gases, a antimatéria (formas diferentes de matéria bariônica) ? representa, na verdade, somente 4% do Universo. É desconcertante para a física, que empreendeu tantos esforços para criar suas duas grandes teorias (a Relatividade Geral e a Mecânica Quântica), só poder aplicar essas teorias a 4% do Universo.

O problema da energia escura, entretanto, não parece ter solução no médio prazo. Ela parece estar ligada a uma propriedade de campo, que abrange o espaço-tempo como um todo. Uma alternativa inquietante para o futuro é que a aceleração não pare. Se isso continuar acontecendo, essa força vencerá gradativamente os sistemas ligados pelas forças gravitacional, elétrica e até nuclear. Primeiro, ela desmancharia os grupos de galáxias, depois espalharia suas estrelas pelo espaço, arrancaria os planetas de suas órbitas e sugaria os gases para fora das estrelas. Depois, atingiria os átomos, evaporando a eletrosfera e, finalmente, arrancaria os prótons e nêutrons dos núcleos atômicos. Seria o ?Big Rip? (Grande Estraçalhamento), em que o Universo terminaria como uma nuvem amorfa de partículas.

Existem outras possibilidades, inclusive a de que essa fase seja superada por outra, que não é o caso de discutir aqui. Essa alternativa já aconteceu antes. Por exemplo, logo após o Big Bang, quando o Universo tinha 1 milionésimo de bilionésimo de bilionésimo de bilionésimo de segundo, ele sofreu uma expansão acelerada análoga à atual, mas muito mais rápida: a era da inflação. A fase seguinte, que durou 400 mil anos, foi dominada pela luz. Quando o Universo expandiu o suficiente, a luz perdeu seu domínio e a matéria passou a dominar, arrebanhando os gases em forma de estrelas e galáxias. Com a diminuição da densidade da matéria, a gravidade foi perdendo terreno até que, uns 12 bilhões de anos depois, a energia escura tomou as rédeas da expansão. O Universo é mutante e suas fases são dominadas por entidades que, por escaparem ao nosso cotidiano, são difíceis de imaginar.

Mais do que explicar a cosmologia, quero chamar a atenção do leitor para a pergunta: em que mundo vivemos? Todos os povos da Terra têm seus mitos de origem, que explicam a concretude de suas vidas: recursos naturais, costumes, técnicas, as estações do ano, os astros. A imagem de mundo lhes dá uma identidade tão profunda que frequentemente leva a fundamentalismos. Os mundos dos outros povos estão errados e são ameaçadores. Por isso, devem ser eliminados. Nós vivemos num mundo científico e tecnológico e muitos acreditam que não somos mais afetados por uma ou outra cosmovisão.

Quando Copérnico colocou a Terra na órbita do Sol, fez a morte entrar no céu. Explico: no sistema geocêntrico só a Terra era feita de matéria como a nossa, sujeita à morte. O espaço supralunar tinha qualidades superiores à do mundo terrestre. O sistema heliocêntrico abriu a possibilidade de reconhecer que somos feitos da mesma matéria que os astros. Com isso, o imaginário humano ganhou um profundo senso de intimidade cósmica. Isso teve um papel importante para as ciências naturais que se desenvolveram nos séculos seguintes. No século XX, a astrofísica demonstrou que somos poeira de estrelas! Nossos átomos são os mesmos que os das incontáveis galáxias com suas incontáveis estrelas e planetas e cometas… Agora, tudo isso se reduziu a 4% do que existe. Embora continuemos sendo poeira de estrelas e íntimos delas, perdemos a intimidade com o Todo. Para o público leigo, a situação é confusa. É difícil saber o que está em vigor e o que muda. Na verdade, a cosmovisão do cidadão comum mistura Big Bang, Adão e Eva, criação do mundo e evolução das espécies. Agora vai ter mais um item na prateleira mental que se chama energia escura e o mundo vai continuar desconexo como sempre foi.


Para os cientistas, estamos vivendo uma época excitante. As revoluções científicas acontecem em escala de décadas, não mais de séculos. Não temos que invejar os tempos copernicanos. Uma descoberta como a da energia escura abre novos horizontes e atrai novos talentos. Queremos ver jovens aventureiros manuseando a geração de telescópios extremamente grandes (ELTs) que na próxima década esclarecerão a natureza da energia escura e trarão à tona quem sabe que novidades desconcertantes.

Origem de buraco negro tem nova interpretação

Buraco negro de NGC 1277 pode ter sido ejetado durante colisão entre duas outras galáxias

Por Christopher Crockett


Será que buracos negros abandonam suas casas e vão para outras galáxias? Se for o caso, uma galáxia chamada NGC 1277 pode abrigar um fugitivo em seu núcleo.

Em 2012, astrônomos descobriram um buraco negro supermassivo em seu centro, com a massa de 17 bilhões de sois – o mais massivo conhecido.

Normalmente, um buraco negro tão enorme só seria encontrado em uma galáxia muito maior, o que sugere algo incomum no passado da NGC 1277. Dois astrônomos têm uma ideia: e se o buraco negro foi capturado após ser ejetado de uma colisão galáctica há bilhões de anos?

Na verdade, o buraco negro pode ser o que restou de uma galáxia ainda maior que fica nas proximidades. Há bilhões de anos, duas galáxias – cada uma carregando um buraco negro em seu núcleo – se chocaram para formar uma galáxia massiva chamada de NGC 1275.

Durante a colisão, os buracos negros centrais se atraíram, se fundiram, e recuaram para o espaço intergaláctico. O recém-nascido buraco negro sem casa vagou pelo aglomerado galáctico de Perseu até a NGC 1277 passar perto o suficiente para atraí-lo gravitacionalmente.

“Isso é especulação, mas é uma história divertida”, declara Gregory Shields, astrônomo da University of Texas, em Austin, e principal autor de um artigo publicado no periódico The Astrophysical Journal Letters propondo esse cenário. “Você não precisa inventar nenhuma física nova. Você só precisa ter a sorte de encontrar uma galáxia menor”.

Simulações de computador mostram que quando dois buracos negros se fundem, a radiação irregular de energia gravitacional dá um chute no buraco negro resultante.

No caso de buracos negros supermassivos encontrados no centro de galáxias, esse chute pode ejetar o buraco negro final a uma velocidade de até cinco mil quilômetros por segundo – rápido o bastante para expulsá-lo de sua própria galáxia.

Inspirado por essas simulações, Shields começou a trabalhar com Erin Bonning, astrofísica da Quest University Canada, para procurar buracos negros órfãos.

“Nós consideramos a possibilidade de que quando um buraco negro é ejetado dessa forma, ele pode arrastar um longo disco de gás consigo e continuar a se alimentar desse gás mesmo enquanto voa para longe da galáxia original”.

O conjunto de buraco negro e gás formaria um quasar flutuando livremente: um brilhante motor de radiação movido a gás superaquecido espiralando ao redor de um buraco negro massivo.

Apesar de eles ainda não terem encontrado um quasar andando entre galáxias, a ideia nunca foi abandonada. “É um processo tão fascinante que você simplesmente continua pensando nele”, comenta Shields.

Quando a descoberta de um buraco negro muito grande na NGC 1277 foi anunciada em 2012, Shields ficou atento. “Quando eu li aquele artigo, a ideia simplesmente surgiu na minha mente: aquele buraco negro se formou em uma galáxia maior e foi chutado dela”.

Karl Gebhardt, outro astrofísico da University of Texas, Austin, e co-descobridor do buraco negro da NGC 1277, está um pouco cético: “Essa é uma ideia muito interessante... mas vai precisar de muita sorte”.

Para que o cenário de Shields funcione, três fenômenos precisam ocorrer: os buracos negros precisam se fundir, o buraco negro resultante precisa ser chutado de outra galáxia (a NGC 1275) e então ser capturado pela NGC 1277.

Cada um desses eventos baixa probabilidade de ocorrer.

Mas em um Universo tão grande, até coisas improváveis acontecem de vez em quando. “Essa galáxia é estranha”, observa Gebhardt, “então o fato de que uma possível explicação também é estranha pode não ser tão surpreendente”.

Para descobrir o quanto a explicação é estranha será necessário observar muitas outras galáxias. “Se não houver outra galáxia com um buraco negro tão massivo [quanto esse]”, explica Gebhardt, “então algo com uma probabilidade muito baixa poderia ser uma explicação válida”.

Se, no entanto, descobrirmos que buracos negros enormes não são tão incomuns, devemos pensar em outra explicação.

A NGC 1277 pode já ter sido uma galáxia maior, e pode ter tido muitas de suas estrelas e gás roubados durante uma colisão próxima. Ou talvez o buraco negro tenha sido ejetado a partir de uma grande galáxia e arrastado o núcleo dessa galáxia consigo. Todos os cenários em que astrônomos conseguem pensar, porém, começam com o buraco negro surgindo em uma galáxia muito maior.

Descobrir de onde vêm esses buracos negros colossais pode levar a pistas sobre como galáxias evoluem.

Há algum tempo astrônomos sabem que buracos negros supermassivos e suas galáxias hospedeiras exercem influência um sobre o outro.

Conforme galáxias aumentam devido a colisões sucessivas, os buracos negros crescem.

Um buraco negro massivo pode se acender como um quasar ao sugar gases que teriam formado novas estrelas. O gás então dispara jatos com milhares de anos-luz de comprimento, reduzindo a formação estelar da galáxia.

“As pessoas estão vendo a simbiose de um buraco negro, a energia que ele produz como um quasar, e a evolução da própria galáxia como uma parceria que pode ter influências significativas de uma forma ou de outra”, finaliza Shields. “Então nós queremos entender como buracos negros chegam às galáxias”.

Qual é a menor coisa que existe no Universo?

Andy Parker - BBC - 26/07/2013


A física tem um problema com as coisas pequenas. Ou, para ser mais preciso, com as coisas infinitamente pequenas.

Nós imaginamos que podemos nos mover qualquer distância que queiramos, não importando quão pequena ela seja.

Esta percepção foi explorada por Zeno em um de seus famosos paradoxos. Aquiles nunca poderia realmente chegar a qualquer lugar já que a distância que ele teria que cobrir seria reduzida à metade um número infinito de vezes - na metade do caminho, então a meio caminho de novo, e assim por diante. Ele teria que dar um número infinito de passos cada vez menores para alcançar seu objetivo.

Os matemáticos têm explicado esse aparente paradoxo, e eles ficam totalmente confortáveis com números infinitos, bem como com as distâncias e objetos infinitamente pequenos. As respostas a que eles chegam são usadas na física para descrever o mundo interior do átomo.

Mas a natureza não parece se sentir tão confortável com isso.

Quando tentamos descrever algo como um "ponto" - um objeto infinitamente pequeno - então surgem alguns dos problemas mais difíceis em física.

Como toda a física de partículas se baseia em partículas do "tipo ponto", reagindo às forças em espaços minúsculos, pode-se perceber que os problemas surgem muito rapidamente.

Esses problemas aparecem sob a forma de respostas sem sentido quando as equações são usadas para as distâncias muito pequenas.

Desta forma, os físicos estão cada vez mais desconfiados dos pontos, e se perguntando se de fato a natureza tem um limite para o menor objeto possível, ou mesmo se há um menor espaço possível.

Cientistas acreditam que o superlaser ELI será suficiente 
para tornais reais as partículas virtuais. [Imagem: ELI]

Bonecas russas 


A busca pelos menores blocos de construção da Natureza provavelmente remonta ao primeiro homem das cavernas que tentava fazer uma borda afiada em uma pedra.

Os gregos nos deram o conceito de átomos como bolas de bilhar que se unem para formar os materiais que vemos, e essa imagem continua na mente da maioria dos povos.

Mais de um século atrás, J.J. Thomson conseguiu extrair elétrons de átomos, e ele foi seguido em 1932 por Cockcroft e Walton, que separaram o núcleo atômico com um acelerador de partículas primitivo, mas inteligentemente concebido.

Estes acabaram por se mostrar serem apenas as primeiras bonecas russas.

Experimentos sucessivos, usando aceleradores mais e mais potentes, revelaram que o núcleo era composto de prótons e nêutrons, que por sua vez eram feitos de quarks.

Os sinais do bóson de Higgs gerados recentemente no LHC se tornaram a mais recente das bonecas russas.

Mas todas as tentativas para dividir quarks ou elétrons, mesmo usando o incrível poder do LHC, falharam.

Incomodamente, os chamados blocos básicos de construção da natureza parecem ser pontos - certamente menores do que 0,0000000000000000001 metro de diâmetro.

A ignorância quântica estabelece que conhecer 
as partes não garante o conhecimento do todo. [Imagem: Vidick et al.]

Rumo ao infinito

Pode-se ver onde o problema surge. Todas as forças da natureza ficam mais fortes conforme as distâncias encurtam.

A famosa "lei do inverso do quadrado" da gravidade, de Newton, por exemplo, diz que a força da gravidade fica quatro vezes mais forte se você reduzir pela metade sua distância de um objeto.

Se imaginarmos partículas como sendo pontos, você pode fazer a distância entre duas delas tão pequena quanto queira, de forma que a força se torna infinita. Em última instância, isso iria quebrar o tecido do espaço, criando uma espuma de buracos negros, o que certamente faria Aquiles progredir ainda mais lentamente.

Os físicos normalmente conseguem contornar este problema usando a imprecisão contida na mecânica quântica, que permite que a matéria se comporte como partículas ou como ondas.

Você também pode ter ouvido falar do Princípio da Incerteza de Heisenberg, que não nos permite saber exatamente onde alguma coisa está. Assim, mesmo que uma partícula possa ser um ponto, a sua localização é incerta, e ela aparece nas equações como uma bola nebulosa - problema resolvido!

  • Incertezas sobre Heisenberg: influência do observador é posta em dúvida

Alguns físicos propõem que o LHC pode se tornar 
a primeira máquina do tempo do mundo.
 [Imagem: Jenni Ohnstad/Vanderbilt]
Descasamento problemático
Bem, quase. Nós realmente não sabemos como aplicar a mecânica quântica à gravidade, e por isso ainda ficamos às voltas com previsões absurdas, como o colapso total do espaço se tentarmos descrever campos gravitacionais fortes, como os que estão dentro dos buracos negros.

Acontece que a mecânica quântica e a teoria da gravidade de Einstein não se misturam.

Várias soluções engenhosas têm sido propostas para este problema.

A mais óbvia é que há uma outra boneca russa, e as menores partículas são pequenas bolas de bilhar. Se for assim, um dia, talvez usando o LHC, veremos o tamanho dos menores objetos que podem existir.
  • Teoria de Tudo: Será Weinstein a superação de Einstein? 

Mas os físicos teóricos preferem a ideia de que as partículas não são de fato redondas, mas pequenas "cordas", parecidas com pedaços de elástico.

Elas teriam um comprimento finito, mas uma largura infinitamente pequena. Isso resolve o problema, já que você nunca pode estar à mesma distância de toda a corda - é por isso que a ideia é chamada de Teoria das Cordas.

Cordas podem vibrar, e isso nos permite explicar todas as estranhas partículas fundamentais que vemos como sendo diferentes vibrações das cordas - diferentes notas de um violino cósmico.

Parece simples, mas para explicar as partículas que conhecemos, as cordas precisam vibrar de muitas maneiras diferentes.

A Teoria das Supercordas permite que elas vibrem em um bizarro espaço com 11 dimensões - para cima, para baixo, para os lados, "transversalmente" e de 7 outras maneiras! Experimentos no LHC estão procurando sinais de que você possa se mover "transversalmente". Se pudermos, poderia haver universos inteiros, tão grandes e maravilhosos como o nosso, bem ali na rua "transversal".

Recentemente, físicos bateram o recorde
 mundial do menor tempo já medido.
 [Imagem: Koke et al./Nature Photonics]

Questões de espaço e de tempo 

Podemos ir mais longe ainda - talvez não devamos procurar pelo menor objeto, mas pela menor distância.

Se o espaço for composto por um monte de grânulos pequenos, então o problema pode ser resolvido desde que duas partículas não possam ficar mais perto uma da outra do que o tamanho de um grânulo.

Isso equivale a Aquiles podendo se mover ao longo de uma série de passos pequenos, mas finitos.

Olhando para as partículas que viajam distâncias enormes em todo o cosmos, podemos esperar ver o efeito acumulado de impactos sobre inúmeros pequenos grãos, e não o deslizar tranquilo através do espaço liso que se imagina.

No final, as respostas serão encontradas nos experimentos, não em nossas imaginações.

Talvez a coisa mais incrível que descobrimos seja o método científico, que nos permite colocar e responder questões como "Qual pequeno é o Universo?".

Nada mal para homens das cavernas ligeiramente evoluídos.

  • A natureza é decididamente imprevisível, dizem físicos

2 de ago de 2013

Neve ao redor de estrela dá pistas sobre formação de planetas e da vida

Com informações do ESO 
Concepção artística da linha de neve em torno da estrela TW Hydrae, que mostra gelo de água cobrindo grãos de poeira no disco interior (4,5 a 30 unidades astronômicas, em azul) e gelo de monóxido de carbono cobrindo grãos no disco exterior (a mais de 30 unidades astronômicas, em verde). A transição de azul para verde marca a linha de neve do monóxido de carbono. As linhas de neve ajudam os grãos de poeira a aderirem uns aos outros, ao darem-lhes uma cobertura pegajosa, o que é essencial à formação de planetas e cometas. Pelo fato dos diferentes compostos químicos terem diferentes pontos de congelamento, as respectivas linhas de neve encontram-se a distâncias diferentes da estrela.[Imagem: B. Saxton/A. Angelich/NRAO/AUI/NSF/ALMA(ESO/NAOJ/NRAO)]



Linha de neve

Uma equipe internacional de astrônomos conseguiu obter pela primeira vez a imagem de uma linha de neve em um sistema planetário recém-nascido.

Na Terra, as linhas de neve formam-se a altitudes elevadas, onde as temperaturas baixas transformam a umidade do ar em neve. Esta linha é claramente visível em montanhas muito elevadas, no local onde o pico coberto de neve termina e a face rochosa descoberta começa.

A linha de neve cósmica, situada no disco que rodeia a estrela do tipo solar chamada TW Hydrae, promete fornecer mais dados sobre a formação de planetas e cometas, incluindo os fatores que determinam a sua composição e, consequentemente, sobre a história do nosso próprio Sistema Solar.


Cola de planetas

As linhas de neve em torno das estrelas jovens formam-se de maneira semelhante ao que acontece nas montanhas terrestres, embora ocorram nas regiões distantes e frias dos discos de poeira, a partir dos quais se formam os sistemas planetários.

Partindo da estrela em direção ao exterior, a água (H2O), é a primeira a congelar, formando a primeira linha de neve. Mais longe da estrela, à medida que as temperaturas descem, outras moléculas podem congelar e transformar-se em neve, tais como o dióxido de carbono (CO2), o metano (CH4) e o monóxido de carbono (CO).

Estes diferentes tipos de neve dão aos grãos de poeira uma camada exterior pegajosa e desempenham um papel importante, ajudando os grãos a ultrapassarem a sua tendência natural para se quebrarem por meio de colisões, e permitindo-lhes tornarem-se os blocos constituintes cruciais de planetas e cometas.

A neve também aumenta a quantidade de matéria sólida disponível, podendo fazer acelerar drasticamente o processo de formação planetária.


Colando planetas diferentes

Cada uma destas diferentes linhas de neve - água, dióxido de carbono, metano e monóxido de carbono - podem estar ligadas à formação de tipos particulares de planetas.

Por exemplo, os planetas rochosos secos formam-se no lado interior da linha de neve da água (mais próximo da estrela), onde apenas a poeira pode existir. No outro extremo encontram-se os planetas gigantes gelados que se formam além da linha de neve do monóxido de carbono.

Em torno de uma estrela do tipo solar, em um sistema planetário como o nosso, a linha de neve da água corresponderia à distância entre as órbitas de Marte e Júpiter, e a linha de neve do monóxido de carbono corresponderia à órbita de Netuno.

A linha de neve descoberta pelo telescópio ALMA é o primeiro indício que temos da linha de neve de monóxido de carbono em torno de TW Hydrae, uma estrela jovem situada a 175 anos-luz de distância da Terra. Os astrônomos acreditam que este sistema planetário em formação partilha muitas das características do nosso Sistema Solar, quando este tinha apenas alguns milhões de anos de idade.

"O ALMA deu-nos a primeira imagem real de uma linha de neve em torno de uma estrela jovem, o que é tremendamente excitante, pelo que podemos aprender sobre o período inicial da história do nosso Sistema Solar", disse Chunhua Qi (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, EUA). "Conseguimos observar detalhes escondidos anteriormente, sobre as regiões geladas de outro sistema planetário semelhante ao nosso".


Esta imagem, obtida com o observatório ALMA, no Chile, mostra a região (a verde) onde a neve de monóxido de carbono se formou em torno da estrela TW Hydrae. A circunferência azul representa o local onde estaria a órbita de Neptuno, se comparássemos o tamanho deste sistema ao tamanho do Sistema Solar. A transição para o gelo de monóxido de carbono poderá também assinalar a fronteira interior da região onde corpos gelados mais pequenos se poderão formar, tais como cometas e planetas anões (do tipo de Plutão e Éris). [Imagem: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)]



Formação da vida


A presença da linha de neve do monóxido de carbono pode ter também consequências mais importantes do que apenas a formação de planetas.

O gelo de monóxido de carbono é necessário à formação de metanol, que é um dos blocos constituintes das moléculas orgânicas mais complexas essenciais à vida.

Se os cometas levarem estas moléculas a planetas recém-formados, do tipo da Terra, estes planetas poderiam também ficar equipados com os ingredientes necessários à vida.

Até hoje, nunca se tinham obtido imagens diretas de linhas de neve, já que estas linhas se formam sempre no plano central relativamente estreito do disco protoplanetário e por isso, tanto a sua localização precisa quanto a sua extensão nunca tinham sido determinadas.

Acima e abaixo da região estreita onde as linhas de neve existem, a radiação da estrela impede a formação de gelo. A concentração de gás e poeira no plano central é indispensável para isolar a área da radiação estelar, de modo a que o monóxido de carbono e outros gases possam arrefecer e congelar nesta zona.

A equipe de astrônomos conseguiu espreitar para o interior deste disco, onde a neve se formou, utilizando um truque. Em vez de procurarem a neve - que não pode ser observada diretamente - procuraram uma molécula chamada diazenylium(N2H+), que brilha intensamente na região do milímetro do espectro eletromagnético e é por isso um alvo perfeito para um telescópio como o ALMA.

Esta molécula frágil é facilmente destruída na presença de monóxido de carbono gasoso, por isso só aparecerá em quantidades susceptíveis de serem detectadas em regiões onde o monóxido de carbono se transformou em neve, não podendo por isso destruir a molécula.

Ou seja, de uma maneira geral, a chave para encontrar a neve de monóxido de carbono consiste em encontrar diazenylium.

NASA financiará conceitos futurísticos para viagens espaciais

Redação do Site Inovação Tecnológica

[Imagem: John Bradford/Spaceworks Engineering]


A NASA anunciou que irá financiar uma série de pesquisas inovadoras, dentro do seu Programa de Conceitos Avançados.

Segundo a agência, as propostas foram selecionadas com base no potencial que esses conceitos têm para mudar a forma como as missões espaciais são realizadas, criando novas capacidades ou melhorando significativamente as técnicas usadas atualmente.

Os projetos que estão na fase de idealização receberão US$100.000 e deverão apresentar resultados em um ano. Os projetos que já estão em estágio mais avançado receberão US$500.000 e terão dois anos para serem concluídos.

Conheça quatro das propostas aprovadas, duas envolvendo missões robotizadas e duas envolvendo viagens tripuladas.

Em uma reportagem posterior, apresentaremos as novas tecnologias de propulsão vislumbradas pela NASA.


Hibernação espacial

John Bradford, da Spaceworks Engineering, está propondo começar a colocar na prática um conceito longamente utilizado na ficção científica: a "suspensão" das atividades metabólicas do ser humano durante as longas viagens espaciais.

Embora o conceito de "animação suspensa" continue longe do alcance do conhecimento científico e das tecnologias disponíveis - na ficção o conceito envolve uma espécie de criopreservação -, Bradford acredita que o conhecimento médico atual já permite a indução de estados de sono muito profundos, o que ele chama de torpor.

Durante o torpor, o ser humano apresenta taxas metabólicas reduzidas, diminuindo as demandas sobre água, alimentos, entretenimento e, sobretudo, reduzindo o estresse psicológico de uma viagem a Marte, por exemplo.

O engenheiro propõe desenvolver um habitáculo com toda a tecnologia necessária para que os astronautas permaneçam nesse estado de dormência induzida.

O habitáculo seria um pequeno módulo pressurizado com acesso direto tanto à nave principal, quanto ao módulo de descida.

"Nós acreditamos que o habitáculo da tripulação possa ser reduzido para apenas cinco a sete metros para uma tripulação de quatro a seis astronautas, comparados com os 20 a 50 metros atuais. O módulo total da tripulação teria algo na ordem de 20 metros cúbicos, em comparação com os 200 metros cúbicos das propostas atuais," disse Bradford.

O projeto prevê a avaliação do sistema completo para uma missão a Marte, além da comparação da proposta de "módulo de torpor" com as demais tecnologias sendo avaliadas pela NASA.

[Imagem: Lynn Rothschild/NASA]


Impressão 3D de biomateriais

Há muito tempo a NASA tem manifestado interesse nas impressoras 3D. Foram engenheiros do seu Centro de Pesquisas Langley que inauguraram a prototipagem rápida com metais, com vistas à fabricação de peças sobressalentes de espaçonaves onde quer que elas se façam necessárias.

Outros experimentos mostraram que é possível construir peças com poeira lunar usando uma impressora 3D e, eventualmente, até uma base lunar inteira.

Mas a ideia agora é fabricar biomateriais, com vistas à produção de qualquer coisa necessária a um ser humano em outro planeta, de alimentos a tecidos humanos para implantes.

"Imagine estar em Marte e poder substituir qualquer peça quebrada, seja uma parte do seu traje espacial, o seu habitáculo ou o seu próprio corpo. Propomos uma técnica que permitiria isso," diz Lynn Rothschild, do Centro de Pesquisas Ames, da própria NASA.

Rothschild pretende fazer isso usando uma impressora 3D para construir coisas usando não metais ou resinas, mas células vivas, alteradas geneticamente para secretar os materiais necessários para que roupas, hambúrgueres e órgãos para implantes possam ser fabricados por qualquer astronauta bem treinado.


[Imagem: Hamid Hemmati/NASA]


Sondas espaciais 2D 


Quando o robô Curiosity desceu em Marte, os chefes da missão na Terra afirmaram ter passado por "sete minutos de terror", tamanha foi a expectativa gerada pela complicada engenharia necessária para colocar um jipe de uma tonelada na superfície de outro planeta.
Veja como foi a descida do robô Curiosity em Marte

Hamid Hemmati, do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA acredita que dá para explorar outros planetas com muito menos estresse.

Ele está propondo colocar na superfície não naves pesadas e complicadas, mas simples fitas, que desceriam suavemente de onde quer que sejam lançadas.

"O nosso conceito de sondas espaciais 2D consiste em uma pilha de folhas flexíveis, cada uma equipada com uma variedade de sensores, geradores de energia, aviônica e capacidades de telecomunicação," disse Hemmati.

As sondas bidimensionais, ou fitas eletrônicas, seriam simplesmente soltas na atmosfera, sem qualquer dispositivo de pouso e sem necessidade de propulsão, totalmente desnecessários. A ideia é imprimir os sensores dos dois lados das sondas planas, e lançá-las às dezenas ou centenas, criando uma rede de sensores que colete dados de uma grande área da superfície do planeta - ou qualquer outro corpo celeste, incluindo luas, cometas e asteroides.

[Imagem: Adrian Stoica/NASA]


Transformers espaciais 



Adrian Stoica, também do Laboratório de Propulsão a Jato, vislumbra aparelhos mais complexos e mais versáteis, o que ele chama de "transformers para ambientes extremos".

O engenheiro propõe criar veículos multifuncionais, capazes de alterar seu formato ou função de acordo com o local que pousarem.

"Colocados sobre a borda ensolarada de uma cratera permanentemente sombreada, ou na entrada de uma caverna, os Transformers poderão ser usados em conjunto com robôs de exploração, projetando um microambiente favorável nas áreas frias e escuras," disse Stoica.

As cavernas e crateras escuras, da Lua e de Marte, atraem a atenção dos pesquisadores porque, além de darem informações científicas importantes sobre a formação e história geológica, é possível encontrar nelas gelo e, eventualmente, sinais de vida extraterrestre.

Tempo celeste


Descoberta de 'relógio' primitivo pode mudar a história e mostrar relação mais antiga entre homem e os céus



A grosso modo, existem duas eras que caracterizam a existência de humanos na Terra: primeiro, a dos caçadores-coletores, grupos nômades que peregrinavam por grandes áreas em busca de comida e abrigo. Depois, a que chamamos de "civilização", produto da fixação de populações em torno de áreas cultiváveis, presumivelmente a partir dos natufianos, cerca de 10 mil anos antes de Cristo, na área onde hoje estão Israel e Jordânia.

Essas determinações dependem crucialmente de artefatos achados em escavações arqueológicas. É possível que outras áreas existissem onde a agricultura fosse cultivada antes disso e que ainda não foram descobertas. Essa é uma característica básica das ciências ditas históricas, onde o que num momento é o "primeiro" pode ser suplantado por novos achados.

Dado o que sabemos, ou sabíamos, havia uma outra distinção essencial entre os caçadores-coletores e as primeiras civilizações. Na transição de uma era para outra surgiu uma preocupação com a passagem do tempo que levou à elaboração de meios que tornassem possível sua determinação: "relógios" primitivos que marcassem a regularidade dos ciclos naturais.

Certamente, os caçadores-coletores sabiam da passagem dos dias, das fases da Lua, das estações do ano, todos esses fenômenos que ligavam a Terra aos céus. Sabiam também, e temiam, fenômenos não regulares como eclipses, cometas e chuvas de meteoros. Era claro que existiam padrões de ordem e de desordem nos céus, cuja compreensão ia muito além dos poderes humanos (até bem mais tarde, quando a ciência entra em cena).

A divinização dos céus --que se tornam a morada dos deuses-- foi de certa forma uma tentativa de estabelecer algum tipo de controle sobre o que era incontrolável, com o intuito de preservar o grupo contra forças naturais implacáveis e misteriosas.

Porém, dado o caráter nômade dos caçadores-coletores, não se sabia que tinham já não só uma preocupação com a passagem do tempo, mas meios de marcá-la. Essa foi a revelação surpreendente de pesquisadores da Universidade de Birmingham, na Inglaterra, que descobriram o mais antigo "relógio" celeste, criado aproximadamente 10 mil anos atrás.

Doze pedras imitando as várias fases da Lua, num arco de cerca de 50 metros. No centro, uma pedra de dois metros de diâmetro marca a Lua cheia. Curiosamente, o arranjo é alinhado com o Sol nascente no meio do solstício de inverno da época, o que dava aos arquitetos a chance de recalibrar seu calendário lunar com o ano solar. Arqueólogos encontraram evidências de que as pedras foram mudadas de lugar durante milhares de anos.

O achado muda nosso modo de pensar sobre os caçadores-coletores, que obviamente eram bem mais sofisticados do que imaginávamos. Nessa região da Escócia, migrações de animais ocorriam com regularidade, e prevê-las era garantia de comida. Usar os céus para fazê-lo mostrava um conhecimento astronômico bem anterior ao das civilizações do Oriente Médio. E é a prova de um início formal da história ainda antes da agricultura, forjado por uma profunda ligação entre o homem e os céus.


MARCELO GLEISER é professor de física teórica no Dartmouth College, em Hanover (EUA), e autor de "Criação Imperfeita".

30 de jul de 2013

Cosmologista defende que Universo não está se expandindo

Redação do Site Inovação Tecnológica

O grande trunfo da nova proposta é eliminar a necessidade de um 
"nascimento do tempo", que passa a se estender infinitamente 
para o passado. [Imagem: NASA/WMAP]


Para a cosmologia moderna, o Universo está em expansão acelerada, com as galáxias afastando-se uma das outras.

Christof Wetterich, um físico da Universidade de Heidelberg, na Alemanha, não concorda com isso.

Por isso ele está propondo uma interpretação diferente: não é o Universo que está se expandindo, é a massa de tudo que está aumentando.

Embora a proposta ainda não tenha sido aceita para publicação em nenhuma revista científica, ela está recebendo atenção suficiente para merecer um longo comentário pela revista Nature.

Especialistas na área ouvidos pela revista chamaram a proposta de Wetterich de "fascinante", afirmando que ela merece ser analisada com cuidado.

Não é por acaso. A nova proposta ajuda a resolver um dos maiores problemas da cosmologia moderna, a singularidade existente no momento do Big Bang, algo sobre o que os cientistas não têm nenhuma ideia.


Físicos brasileiros já haviam proposto que o
 Universo pode não estar em ritmo acelerado de expansão,
 embora não tenham questionado a própria expansão. 
[Imagem: LBL]
Desvio para o vermelho 
O principal indício observacional da expansão do Universo - descoberta por Georges Lemaitre nos anos 1920 - é o chamado desvio para o vermelho.

Uma vez que o Universo está em expansão, o comprimento de onda da radiação dos objetos aumenta à medida que atravessa o espaço. Quanto mais longe viajar a radiação, maior será o comprimento de onda. Como o vermelho é o maior comprimento de onda que os nossos olhos podem ver, este processo é literalmente um desvio do comprimento de onda em direção à ponta vermelha do espectro - daí o nome desvio para o vermelho.

Os astrônomos verificaram que as galáxias mais distantes têm desvios para o vermelho maiores do que as galáxias mais próximas - e concluíram que o Universo deve estar se expandindo.

O que Wetterich argumenta é que a radiação característica emitida pelos átomos - logo, a luz deles que chega até nós - também é controlada pelas partículas elementares que formam esses átomos, particularmente os elétrons.

Assim, se a massa de um átomo aumentar, os fótons que ele emite terão mais energia. Como energias mais altas correspondem a frequências mais altas, as frequências de absorção e emissão desses átomos vão tender para o lado azul do espectro eletromagnético. Inversamente, se as partículas estão se tornando mais leves, as frequências terão um desvio para o outro lado do espectro, para o vermelho.

Outro fundamento da cosmologia moderna é a velocidade finita da luz, o que leva à conclusão de que, quando olhamos para galáxias mais distantes, estamos olhando para o passado, vendo esses corpos celestes como eles eram quando emitiram a luz, que levou um tempo para chegar até nós.

Se existir um processo constante de aumento da massa de tudo no Universo, isso significa que as galáxias mais distantes terão um desvio para o vermelho em comparação com as frequências emitidas pelos átomos hoje, e a magnitude desse desvio para o vermelho será proporcional à distância de cada uma delas.

Assim, o desvio para o vermelho, propõe o físico, faz as galáxias parecerem estar se afastando, quando na verdade elas não estão.

Outra teoria radical propõe que o Universo
é um holograma cósmico projetado do futuro
.
[Imagem: Ephraim Brown]
Interpretações do Big Bang
Isto muda muita coisa na interpretação do Big Bang, eliminando sobretudo as partes mais "incômodas" da teoria.

Antes do período de rápida expansão do Universo, conhecido como inflação, o Big Bang deixa de conter uma singularidade - uma densidade infinita onde toda a física colapsa - e passa a se esticar rumo ao passado em uma escala de tempo infinita.

Assim, não apenas o Universo atual pode ser estático, como ele pode até mesmo estar se contraindo.

O grande problema com a proposta de Wetterich é que não há como testá-la experimentalmente porque a massa só pode ser medida em relação a alguma coisa - um cilindro de platina chamado quilograma por exemplo.

Assim, se absolutamente tudo estiver aumentando de massa, incluindo o próprio cilindro de platina usado como referência do quilograma, não há como detectar essa mudança.

O físico não se impressiona com o argumento, afirmando que a eliminação da singularidade no Big Bang já é vantagem suficiente.

Para ele, sua interpretação será útil para permitir que os cientistas pensem em modelos cosmológicos diferentes, da mesma forma que os físicos usam diferentes interpretações da mecânica quântica apenas mantendo a consistência matemática entre elas.

Universo pode não estar em ritmo acelerado de expansão

Bibliografia:
A Universe without expansion
Christof Wetterich
arXiv
http://arxiv.org/abs/1303.6878/

Nuvem é despedaçada por buraco negro

Redação do Site Inovação Tecnológica

Esta simulação mostra a nuvem de gás passando perto do buraco negro 
no centro da nossa Galáxia. [Imagem: ESO/S. Gillessen/MPE/Marc Schartmann]


Caindo no buraco negro


Novas observações obtidas com oVery Large Telescope do ESO mostram pela primeira vez uma nuvem de gás sendo despedaçada pelo buraco negro de massa extremamente elevada que se encontra no centro da nossa Galáxia.

A nuvem está tão esticada que a sua parte da frente já passou pelo ponto mais próximo e desloca-se agora para longe do buraco negro a mais de 10 milhões de quilômetros por hora, enquanto a cauda da nuvem ainda cai em direção ao buraco negro.

Em 2011 astrônomos descobriram essa nuvem de gás com várias vezes a massa da Terra acelerando em direção ao buraco negro que se encontra no centro da Via Láctea.
  • Nuvem espacial será engolida por buraco negro
Esta nuvem está agora na aproximação máxima do buraco negro, e as novas observações mostram que a nuvem está sendo esticada por seu campo gravitacional extremo.

"O gás que se encontra numa das extremidades da nuvem está esticado ao longo de mais de 160 bilhões de quilômetros em torno do ponto da órbita mais próximo do buraco negro. E o ponto de maior aproximação está a apenas um pouco mais que 5 bilhões de quilômetros de distância do buraco negro propriamente dito - por pouco não caindo lá dentro", explica Stefan Gillessen, do Instituto Max Planck de Física Extraterrestre, na Alemanha.

"A nuvem está tão esticada que atingir o ponto de maior aproximação ao buraco negro é um processo que dura não apenas um instante, mas um longo período de pelo menos um ano," completa ele.


Espectrógrafo de campo integral


Acompanhar esse processo não será fácil porque, à medida que a nuvem de gás se estica, a sua radiação torna-se mais difícil de observar.

Mesmo esta imagem usou um espectrógrafo de campo integral em uma exposição de cerca de 20 horas.

Em um espectrógrafo de campo integral a radiação coletada em cada pixel é separada individualmente nas suas componentes de cor, e por isso a cada pixel corresponde um espectro. Estes espectros são seguidamente analisados individualmente e usados para, por exemplo, criar mapas da velocidade e das propriedades químicas de cada parte do objeto observado.

"O mais excitante que vemos nestas novas observações é a extremidade da nuvem deslocando-se outra vez na nossa direção, ao longo da órbita, a mais de 10 milhões km/h - cerca de 1% da velocidade da luz", acrescenta Reinhard Genzel, líder do grupo de pesquisa que estuda esta região há quase vinte anos. "O que significa que a parte dianteira da nuvem já passou pelo ponto da órbita mais próximo do buraco negro".

A imagem mostra as observações do VLT de 2006, 2010 e 
2013, em azul, verde e vermelho, respectivamente.
 [Imagem: ESO/S. Gillessen]
Nuvem misteriosa


A origem da nuvem de gás permanece um mistério, embora não haja falta de ideias sobre o assunto. As novas observações diminuem, no entanto, as possibilidades.

As hipóteses levantadas propõem que a nuvem de gás possa ter sido criada por ventos estelares emitidos por estrelas que orbitam o buraco negro. Ou pode também ser o resultado de um jato emitido a partir do centro galáctico. Outra opção era a de uma estrela estar no centro da nuvem e neste caso o gás viria, ou de um vento desta estrela, ou de um disco planetário de gás e poeira que se encontrasse em redor da estrela.

"Tal como um desafortunado astronauta num filme de ficção científica, vemos que a nuvem está ficando tão esticada que parece um espaguete, o que quer dizer que provavelmente não terá uma estrela no seu interior", conclui Gillessen. "Neste momento pensamos que o gás veio muito provavelmente das estrelas que orbitam o buraco negro".

O culminar deste evento cósmico único no centro da nossa Galáxia está acontecendo e sendo observado de perto por astrônomos em todo o mundo. A extensa campanha de observação fornecerá uma riqueza de dados, revelando mais não somente sobre a nuvem de gás, mas também sobre as regiões próximas do buraco negro, as quais não tinham ainda sido estudadas anteriormente, e os efeitos da gravidade extremamente elevada. Notas


Buraco negro da Via Láctea


Estima-se que o buraco negro no centro da Via Láctea, conhecido pelo nome formal de Sgr A* (Sagitário A estrela), tenha uma massa de cerca de quatro milhões de vezes a da Sol.

É, claramente, o buraco negro de massa extremamente elevada mais próximo de nós, sendo por isso o mais adequado para estudar detalhadamente os buracos negros.

Neste estudo, a equipe espera também encontrar evidências de como a nuvem em movimento rápido interage com o gás existente no entorno do buraco negro. Até agora ainda nada foi encontrado, mas estão sendo planejadas observações para ver estes efeitos.


À medida que este fenômeno se desenrola no centro da Galáxia, os astrônomos esperam ver a evolução da nuvem a mudar de efeitos puramente gravitacionais e de maré para efeitos turbulentos relacionados com hidrodinâmica complexa.

Nova lua de Netuno é descoberta em arquivo do Hubble

Redação do Site Inovação Tecnológica

A lua S/2004 N 1 segue uma órbita circular, completando uma volta em torno de 
Netuno a cada 23 horas. [Imagem: NASA/ESA/A. Feild(STScI)]


Muitos luares

Escarafunchando o arquivo de imagens coletadas pelo telescópio espacial Hubble, Mark Showalter, do Instituto SETI, conhecido por procurar vida extraterrestre, descobriu a 14ª lua de Netuno.

A lua é pequena, a menor de Netuno até agora, devendo ter algo próximo aos 20 quilômetros de diâmetro.

Talvez isso explique porque ela tenha escapado até hoje dos olhares curiosos dos astrônomos, e até mesmo da sonda espacial Voyager 2, que sobrevoou Netuno em 1989, observando todo o seu sistema de luas e anéis.

Ela é tão pequena e brilha tão pouco que sua luz é cerca de 100 milhões de vezes mais fraca do que a estrela mais fraca que pode ser vista a olho nu.

Temporariamente, a nova lua está sendo chamada de S/2004 N 1.

Arquivo vivo


A descoberta da nova lua de Netuno envolveu acompanhar o movimento de um ponto branco que aparece repetidas vezes em mais de 150 fotografias de Netuno guardadas no arquivo do Hubble - as fotos foram tiradas de 2004 a 2009.

Por um capricho, Mark Showalter deu uma olhada muito além dos segmentos de anel que ele estava estudando e notou um ponto branco a cerca de 105.000 quilômetros de Netuno, localizado entre as órbitas das luas Larissa e Proteus.

Rastreando esse ponto nas diversas imagens, Showalter descobriu que ele segue uma órbita circular, completando uma volta em torno de Netuno a cada 23 horas.

Marte sofreu perda precoce da maior parte da atmosfera

RAFAEL GARCIA DE SÃO PAULO

Descoberta do jipe-robô Curiosity limita tempo durante o qual água líquida pode ter existido no solo marciano


Catástrofe pode ter desligado o campo magnético do planeta, expondo-o ao vento solar logo no início


Quando era um jovem com menos de 500 milhões de anos, Marte sofreu uma catástrofe que desligou seu campo magnético, deixou-o exposto a fortes ventos solares e o fez perder quase toda a sua atmosfera.

Essa é a história mais plausível para a infância do planeta, de acordo com as descobertas mais recentes do jipe-robô Curiosity.

A conclusão está em dois estudos publicados hoje na revista "Science", que revelam com precisão inédita a composição do ar em Marte.

Já se desconfiava que o planeta tinha perdido ar no passado, mas ao analisar detalhes na composição de diferentes gases, cientistas se deram conta de que a erosão atmosférica inicial foi muito mais brusca do que se pensava, e só depois se amainou.

Após nascer com uma atmosfera espessa, com pressão centenas de vezes maior que a da Terra, Marte rapidamente perdeu quase todo seu ar e se tornou, talvez, parecido com nosso planeta. A erosão continuou, porém, e hoje o ar marciano é tão rarefeito que sua pressão é de menos de um centésimo daquela na superfície terrestre.

Os cientistas conseguiram deduzir esse histórico de perda de atmosfera porque os átomos mais leves de um gás se concentram no alto da atmosfera, e o vento solar os empurra para fora do planeta com mais facilidade. A proporção de gás argônio com peso atômico 36 para o argônio com peso atômico 40, por exemplo, era maior antes de a atmosfera sofrer erosão.

Cientistas ainda debatem o que pode ter causado essa perda de atmosfera tão brusca, e isso deve ter a ver com o campo magnético do planeta, que dependia de um fluxo de magma em seu interior. Caso esse magma tenha se solidificado, o magnetismo se esvaiu e deixou o planeta exposto ao vento solar, que era mais forte naquela época. Outra hipótese é a de uma grande colisão ter desestabilizado o fluxo de magma.

Para Paul Mahaffy, líder de um dos estudos, impactos com asteroides e cometas podem ter dado conta de afinar a antiga atmosfera marciana.

CONDIÇÕES AMENAS

A missão do Curiosity é investigar a possibilidade de Marte ter tido condições favoráveis à vida no passado, mas ainda não está claro se a história da perda precoce da atmosfera do planeta é notícia boa ou ruim para isso.

Certamente, não é um impeditivo, pois ao menos durante algum tempo a pressão atmosférica do planeta foi adequada para manter água líquida, cujo fluxo deixou sinais em rochas. "A questão é quanto tempo essa água durou", disse Mahaffy à Folha. "É plausível que ela tenha persistido bastante tempo sob uma atmosfera não tão pesada quanto a inicial."

Chris Webster, líder do outro estudo da Nasa que sai hoje, se diz otimista. Mesmo que a atmosfera de Marte tenha sido reduzida a um décimo do tamanho original logo no início, diz, ela ainda teria um valor razoável, e só ao longo do tempo teria sido encolhida para o valor atual.

"Houve um período em que a atmosfera de Marte era similar à nossa, e havia água líquida", diz. "É preciso levar em conta, claro, que a superfície de Marte é muito cruel, com muita radiação ultravioleta, mas abaixo da superfície há a possibilidade de ter havido um monte de ingredientes necessários à vida."

Essas condições amenas, porém, estariam com os dias contados, pois o fim do campo magnético de Marte o levaria a continuar a perder atmosfera e pressão.

Em novembro, a Nasa enviará a Marte a sonda Maven, que vai investigar a atual taxa de perda atmosférica.

Ouro espacial

por Cássio Barbosa
Crédito: Dana Berry, SkyWorks Digital, Inc.



O ouro é valioso por diferentes razões: ele é bonito; como um metal maleável é útil para joalheria; por sua condutividade elétrica é usado em terminais de chips e processadores de computadores; e por sua capacidade de refletir a radiação térmica, é um bom isolante em satélites e equipamentos de criogenia. Além de tudo isso, o ouro é valioso sobretudo porque é raro, não só na Terra, mas também no universo como um todo.

Elementos químicos como carbono, oxigênio, nitrogênio e toda a tabela periódica até o ferro são formados no interior das estrelas no processo de fusão nuclear. No núcleo das estrelas, onde temperatura e pressão são altíssimas, elementos leves se fundem formando elementos mais pesados, como por exemplo hidrogênio em hélio, hélio em carbono. Além de produzir elementos mais pesados, que não havia anteriormente na estrela (pelo menos em grandes quantidades), a estrela produz energia. Estrelas com mais massa têm núcleos mais quentes e condições de produzir elementos mais pesados.

As reações nucleares são exotérmicas até quando a estrela começa a formar o ferro. A reação de fusão de dois núcleos de ferro passa a consumir energia, ao invés de liberá-la. Ou seja, ela é uma reação endotérmica. Quando uma estrela chega a esse ponto, se ela chega a esse ponto, as reações nucleares começam a roubar a energia do núcleo estelar e a estrela literalmente implode. Com a contração súbita das camadas exteriores da estrela, seu núcleo volta a se aquecer, mas de maneira tão violenta e rápida que ela explode em supernova, deixando uma estrela de nêutrons ou até mesmo um buraco negro em seu lugar. Em eventos desse tipo, a quantidade de energia liberada é tão grande que todo o resto da tabela periódica pode ser criado.

Além dos eventos de supernova, outro tipo de evento também é conhecido por liberar quantidades imensas de energia: os surtos de raios gama (GRB, na sigla em inglês). Nesses eventos, duas estrelas de nêutrons, que são os restos de uma explosão de supernova, se colidem liberando uma enorme quantidade de radiação extremamente energética, os raios gama. Eventos de GRB são bem comuns, com um registro a cada dia, em média, e estão sempre a enormes distâncias, a maioria a bilhões de anos-luz.

O caso do GRB130603B, que foi detectado em 3 de junho último, é bastante interessante. A uma distância estimada de 3,9 bilhões de anos luz, ele é um dos mais próximos já detectados. Após o registro da explosão, uma equipe de pesquisadores liderados por Edo Berger, de Harvard, notou e acompanhou a persistência de um brilho residual que resistiu por dias. Esse brilho é, em geral, produzido por jatos de matéria emitidos da colisão a altas velocidades. Mas não foi esse o caso dessa vez.

O brilho residual se comportava como se fosse produzido pelo decaimento radioativo de núcleos exóticos, criado a partir do material rico em nêutrons das estrelas em colisão. Analisando esse brilho em comprimentos de onda no infravermelho, Berger e colaboradores estimaram que a massa ejetada nessa violenta explosão foi de um centésimo da massa do Sol, repleta de núcleos pesados, inclusive ouro. Mais precisamente, a quantidade de ouro produzida nessa explosão deve ter sido o equivalente a massa de 10 Luas!

Com esses resultados, Berger e seus colaboradores fizeram uma conta levando em consideração a quantidade de ouro produzida numa única explosão e somando todas as explosões desse tipo que já devem ter ocorrido até hoje. O resultado desse cálculo bateu com a quantidade de ouro esperada para o universo inteiro. Conclusão, o mecanismo de produção de ouro no universo é oriundo da colisão de estrelas de nêutrons! Em outras palavras, nenhum outro processo como as próprias explosões de supernovas devem ser eficientes para produzir a quantidade esperada de ouro.

Então, para fazer Carl Sagan se revirar em seu túmulo, podemos dizer que todos somos feitos de restos de estrelas, mas nossa joalheria é feita de restos de estrelas colidindo.

16 de jul de 2013

Sistema de três sóis tem três planetas na zona habitável

Com informações do ESO

Esta impressão artística mostra uma vista do exoplaneta Gliese 667Cd - o quarto planeta (d) da terceira estrela do sistema triplo (C) - em direção à estrela Gliese 667C. Ao fundo, pode-se ver as estrelas mais distantes deste sistema triplo.[Imagem: ESO/M. Kornmesser]



Três planetas habitáveis
Uma equipe de astrônomos combinou novas observações, usando novos instrumentos, para dar uma olhada mais de perto no quase incrível sistema planetário Gliese 667C.

A estrela é parte de um sistema triplo, o que significa que planetas em torno do sistema Gliese 667 têm três sóis:

  • Planeta com três sóis pode ser habitável

E os novos dados indicam que, especificamente a estrela Gliese 667C tem pelo menos três planetas na zona habitável, com capacidade de manter a água em estado líquido, o que torna estes planetas bons candidatos à presença de vida.

Este é o primeiro sistema descoberto onde a zona habitável se encontra repleta de planetas.

A Gliese 667C é uma estrela muito estudada. Com cerca de um terço da massa do Sol, ela, juntamente com seu sistema estelar triplo, estão situados a 22 anos-luz da Terra, na constelação do Escorpião - ela está muito perto de nós - na vizinhança solar - muito mais próximo do que os sistemas estelares estudos com o auxílio de telescópios espaciais caçadores de planetas, como o Kepler.

Três sóis
Estudos anteriores já haviam revelado que a estrela tem três planetas, um deles na zona habitável.

Agora, a equipe de liderada por Guillem Anglada-Escudé (Universidade de Gottingen, Alemanha) e Mikko Tuomi (Universidade de Hertfordshire, Reino Unido), encontraram evidências da existência de até sete planetas em torno da estrela.

Esses planetas orbitam a terceira estrela mais tênue do sistema estelar triplo. Os outros dois sóis seriam visíveis como um par de estrelas muito brilhantes durante o dia e durante a noite dariam tanta luz quanto a Lua Cheia.

Os novos planetas descobertos preenchem por completo a zona habitável da estrela Gliese 667C, uma vez que não existem mais órbitas estáveis onde um planeta poderia existir nessa faixa de distâncias.

Três dos exoplanetas são super-Terras, planetas com mais massa do que a Terra, mas com menos massa do que Urano ou Netuno - são eles que se encontram na zona habitável da estrela.

Sistemas compactos em torno de estrelas do tipo do Sol são bastante abundantes na Via Láctea. Em torno dessas estrelas, os planetas que orbitam muito próximo da estrela hospedeira são muito quentes e dificilmente serão habitáveis.

No entanto, isso já não se verifica para estrelas muito mais frias e tênues, tais como Gliese 667C. Neste caso, a zona habitável situa-se inteiramente dentro de uma órbita do tamanho da de Mercúrio, ou seja muito mais próxima da estrela que no nosso Sistema Solar.


O sistema Gliese 667C é o primeiro exemplo de um sistema onde uma estrela de baixa massa abriga vários planetas potencialmente rochosos na zona habitável.

15 de jul de 2013

Você conhece o campus do Observatório Nacional?

O Observatório Nacional lançou uma versão do Passeio Virtual para smartphones e tablets. A edição, que foi ampliada com novos ambientes, pode ser acessada no endereço  http://www.on.br/Tour360ON/Tour_tourON.html .


Não deixe de curtir em 3D a maior Luneta refratora do Brasil e a  estação sísmica que desde 1920 capta e registra as vibrações mecânicas  do movimento do solo.

Também o Heliômetro, telescópio que monitora as variações da forma e  do volume do Sol, os relógios atômicos do Serviço da Hora, de onde é disseminada a Hora Legal Brasileira, entre outros ambientes.


Divisão de Atividades Educacionais

Teletransporte tem novo impulso com reciclagem quântica

Com informações da Universidade de Cambridge 


O atual recorde de teletransporte quântico foi batido 
usando lasers conectando dois observatórios astronômicos.
[Imagem: IQOQI-Vienna]
Nos últimos dez anos, físicos teóricos têm mostrado que as intensas conexões geradas entre partículas, pelo fenômeno quântico do entrelaçamento - ou "emaranhamento" - podem ser a chave para o teletransporte de informações quânticas. 

É bem sabido que Einstein detestava a teoria do entrelaçamento quântico, descartando-o como uma "ação fantasmagórica à distância". Mas já se comprovou que o entrelaçamento é uma característica muito real no nosso universo, e que tem um potencial extraordinário para fazer avançar todos os tipos de atividade científica.

Agora, pela primeira vez, pioneiros nesse campo descobriram como o entrelaçamento pode ser "reciclado" para aumentar a eficiência dessas "ligações fantasmagóricas" entre as partículas.

A equipe também desenvolveu uma forma generalizada de teletransporte, que permite uma grande variedade de aplicações potenciais em física quântica.

O resultado nos coloca um passo mais próximo do estilo do teletransporte da ficção científica, embora esta pesquisa esteja ainda em um estágio puramente teórico. 

Teletransporte quântico 
Por muito tempo considerado algo impossível, finalmente, em 1993, uma equipe de cientistas calculou que o teletransporte poderia funcionar, em princípio, usando as leis da mecânica quântica.

O teletransporte quântico aproveita o entrelaçamento para transmitir blocos de informação do tamanho de partículas através de distâncias potencialmente enormes, de forma potencialmente instantânea.
Ação fantasmagórica à distância é 10.000 vezes mais rápida que a luz

O entrelaçamento envolve um par de partículas quânticas, como elétrons ou fótons, que estão intrinsecamente ligadas entre si, retendo a sincronização que prende as partículas, estejam elas próxima uma da outra ou em lados opostos de uma galáxia.

Através dessa conexão, bits quânticos de informação - qubits - podem ser transmitidos usando apenas as formas tradicionais de comunicação clássica.

Os protocolos de teletransporte desenvolvidos até agora ficavam em um de dois campos - aqueles que só podem enviar informações embaralhadas, exigindo correção pelo receptor, ou, mais recentemente, o teletransporte "baseado em porta", que não necessita de uma correção, mas precisa de uma quantidade impraticável de entrelaçamento, já que cada objeto enviado poderia destruir o estado entrelaçado.

Um dos frutos mais surpreendentes desta 
área emergente de pesquisas foi o incrível 
teletransporte do magnetismo. [Imagem: Navau et al./PRL]



Protocolo de teletransporte 


Agora, físicos britânicos e poloneses desenvolveram um protocolo para fornecer uma solução ótima em que o estado entrelaçado é "reciclado", de forma que a ligação entre as partículas se mantém para o teletransporte de múltiplos objetos.

Eles elaboraram também um protocolo em que vários qubits podem ser transportados simultaneamente, embora o estado entrelaçado degrade proporcionalmente à quantidade de qubits enviados em ambos os casos.

"O primeiro protocolo consiste em estados de teletransporte sequenciais, e o segundo teletransporta-os em bloco," explica Sergii Strelchuck (Universidade de Cambridge), que realizou a pesquisa com seus colegas Jonathan Oppenheim (da Universidade de Londres, que descobriu uma conexão surpreendente entre fenômenos quânticos) e Michal Horodecki (da Universidade de Gdansk, responsável por demonstrar a criptografia quântica na prática pela primeira vez).

"Nós também descobrimos uma técnica de teletransporte generalizada que esperamos encontrar aplicações em áreas como a computação quântica.

Existe uma ligação estreita entre o teletransporte e os computadores quânticos, que são dispositivos que exploram a mecânica quântica para realizar cálculos que não seriam possíveis em um computador clássico. Construir um computador quântico é um dos grandes desafios da física moderna, e espera-se que o novo protocolo de teletransporte leve a avanços nessa área," prosseguiu Strelchuck.

Embora o novo protocolo seja inteiramente teórico, no ano passado uma equipe de cientistas chineses conseguiu teletransportar fótons a mais de 143 quilômetros de distância, quebrando recordes anteriores, e o entrelaçamento quântico é cada vez mais visto como uma importante área de investigação científica.
  • Diamantes entrelaçados comunicam-se à distância

O teletransporte de informações por meio de átomos individuais já é possível com as tecnologias atuais - e implementar o novo protocolo na prática deverá ser uma questão de tempo - mas o teletransporte de objetos grandes - como o Capitão Kirk - permanece no reino da ficção científica.


Bibliografia:
Generalized teleportation and entanglement recycling
Sergii Strelchuk, Michal Horodecki, Jonathan Oppenheim
Physical Review Letters
DOI: 10.1103/PhysRevLett.110.010505

Sonda Voyager 1 explora última fronteira do Sistema Solar

Missão de nave lançada em 1977 é chegar ao espaço interestelar


Três novos artigos científicos sobre a sonda Voyager 1 -lançada pela Nasa em 1977- foram divulgados ontem, com dados de sua localização atual. Mas não foi desta vez que ocorreu a aguardada confirmação de que ela finalmente saiu do Sistema Solar para a vastidão do espaço interestelar.

Depois de mais de 35 anos de viagem e 18 bilhões de quilômetros percorridos, a nave parece estar mesmo na última parte da periferia de influência solar, uma região com características muito diferentes das que os cientistas imaginavam.

Acreditava-se que a transição da heliosfera (a área de influência do Sol) para o espaço interestelar (região não ocupada por estrelas ou galáxias) seria gradual e sem grandes emoções.

Mas, nos artigos publicados na revista "Science", os cientistas relatam dados que mostram as intensas variações nessa região, batizada de "estrada magnética".

Os instrumentos da Voyager 1 detectaram a maior taxa de partículas carregadas vindas de fora da heliosfera, em comparação com o desaparecimento das partículas carregadas vindas do Sol.

"Vimos um desaparecimento rápido e dramático de partículas de origem solar, que diminuíram mais de mil vezes em intensidade, como se houvesse um aspirador gigante na rampa de entrada da estrada magnética", disse Stamatios Krimigis, da Universidade Johns Hopkins.

Mas, para atestar que a sonda está fora do Sistema Solar, é preciso ainda haver uma mudança abrupta na direção do campo magnético, mostrando que a influência do Sol já não acontece.


Os pesquisadores disseram não poder precisar exatamente quanto tempo mais vai levar para que a sonda finalmente saia do Sistema Solar. Segundo eles, isso pode levar meses ou até anos.

A anã acordou?

por Karina Trevizan 

Crédito da foto: Divulgação/Nasa




Nosso Sol (e outras estrelas do mesmo tipo) tem um ciclo periódico de atividade magnética muito bem conhecido. Com o passar dos anos, verificamos que sua atividade vai aumentando, com a aparição de um número cada vez maior de manchas até atingir um período de máximo. As manchas são apenas uma parcela das evidências do ciclo, com elas vêm as tempestades solares, explosões e ejeções de massa coronal. Durante esse período, sempre haverá algum tipo de atividade, nem que seja apenas uma mancha. Depois de atingir esse máximo, observamos um declínio no número de manchas (e todos os outros processos ligados à atividade magnética) e mês a mês o Sol caminha para um mínimo. Chegando nessa fase, o número de manchas cai muito, é possível que o Sol fique meses sem mostrar uma manchinha sequer.

O intervalo entre dois máximos (ou dois mínimos) determina o período do ciclo solar, que soma, na média, aproximadamente 11 anos. O ciclo solar é conhecido e acompanhado já há mais de 200 anos, mas há registros dele há milhões de anos. É que o ciclo solar influencia o clima da Terra de maneira muito importante. A variação periódica do número de manchas tem efeito no ciclo de chuvas e, portanto, nas taxas de crescimento de árvores. Com chuva em abundância, a árvore cresce, produzindo anéis largos no interior do seu tronco. Nos períodos de seca o efeito é o inverso, produzindo anéis mais estreitos. Esses anéis podem ser contados em árvores petrificadas e, até onde já se chegou, uns 220 milhões de anos atrás, o período do ciclo continua o mesmo, com pouca variação.

Atualmente o Sol está no ciclo 24, que deve ter começado em janeiro de 2008. Não há precisão absoluta para determinar o início e o fim desses ciclos, com vários critérios para adotar essas datas. O problema do ciclo atual é que o mínimo do ciclo 23, que marcaria seu fim e o início do ciclo 24, foi tão, digamos, mínimo que é difícil determinar quando a atividade solar começou a aumentar. No ciclo 23, o Sol ficou 821 dias sem uma única mancha sequer, sendo um dos ciclos com menor atividade já registrado desde o ciclo 14, entre 1902 e 1913, durante o chamado mínimo de Dalton.

Baseado em todos os ciclos registrados e em modelos de atividade solar, o máximo do atual ciclo foi previsto para ocorrer por volta de maio deste ano. Ocorre que esqueceram de combinar com o Sol e, até agora, se for para apontar o máximo através da simples contagem de manchas, ele já ocorreu em dezembro de 2011! Que a determinação destes pontos de máximo e mínimo seja controversa e que haja alguma discussão acerca deles, tudo bem, mas uma discrepância dessas em mais de um ano é mais do que diferença entre critérios.

Depois deste pico no número de manchas em outubro de 2011, o número permaneceu mais ou menos constante, mas ainda muito abaixo do esperado e, pior, com uma profunda queda em fevereiro passado. Mas desde então o número de manchas tem aumentando sistematicamente, e maio foi o mês com o maior número de manchas deste ano, equiparando-se ao valor de agosto de 2011, que era para ser baixo. Uma possível explicação é que o Sol terá um máximo de atividade com pico duplo, ou seja, uma alta contagem registrada em maio de 2011 e outra que pode ter sido em maio último, mas que pode ser ainda nos próximos meses. Só saberemos quando os números de junho e julho forem contabilizados.

Mas, como testemunha de que o Sol está ainda em atividade intensa, no dia 25/06 surgiu um buraco coronal nele. Buracos coronais são eventos em que o campo magnético se abre, permitindo que o vento solar escape. Esse vento é um fluxo de partículas carregadas, principalmente prótons e elétrons.

Como o buraco coronal se abriu sobre o equador do Sol, o fluxo agora está apontado diretamente para nós. O fluxo de partículas deve chegar na Terra neste sábado ou domingo, provocando auroras em regiões de alta latitude. Apesar de ser um buraco muito grande o Sol estar em seu período de máximo, a chance de haver explosões solares intensas é muito pequena.