1918: Astrofísicos simulam os sons das estrelas para revelar os seus segredos

ESO

O som não é capaz de viajar pelo vácuo do espaço. Mas isso não impede que as estrelas desencadeiem uma sinfonia de notas sub-sónicas enquanto os seus fornos nucleares geram vibrações complexas.

Os telescópios podem detectar essas vibrações como flutuações no brilho ou na temperatura à superfície de uma estrela. Compreendendo estas vibrações, podemos aprender mais sobre a estrutura interna da estrela que, de outra forma, não pode ser vista.

“Um violoncelo soa como um violoncelo devido ao seu tamanho e forma,” diz Jacqueline Goldstein, estudante de pós-graduação do departamento de astronomia da Universidade de Wisonsin-Madison. “As vibrações das estrelas também dependem do seu tamanho e estrutura.”

No seu trabalho, Goldstein estuda a ligação entre a estrutura estelar e as vibrações, desenvolvendo software que simula diversas estrelas e as suas frequências. À medida que compara as suas simulações com estrelas reais, Goldstein pode refinar o seu modelo e melhorar a maneira como os astrofísicos, como ela, espreitam sob a superfície das estrelas, examinando os seus subtis sons.

“Com frequências que se repetem na ordem de minutos a dias, teríamos que acelerar as vibrações estelares mil ou um milhão de vezes para colocá-las dentro do alcance da audição humana. Estas reverberações podem ser mais precisamente chamadas “sismos estelares”, nome que recebem dos seus primos sísmicos na Terra. O campo de estudo chama-se asterosismologia (ou sismologia estelar).

À medida que as estrelas fundem hidrogénio em elementos mais pesados nos seus núcleos, o plasma quente vibra e faz com que as estrelas pisquem. Estas flutuações podem informar os investigadores sobre a estrutura de uma estrela e sobre como mudará à medida que envelhece. Goldstein estuda estrelas que são maiores do que o nosso próprio Sol.

“Essas são as que explodem e produzem buracos negros e estrelas de neutrões e todos os elementos pesados do Universo que formam planetas e, essencialmente, vida nova,” explica Goldstein. “Nós queremos entender como funcionam e como afectam a evolução do Universo. São questões muito importantes.”

Trabalhando com os professores de astronomia Rich Townsend e Ellen Zweibel, Goldstein desenvolveu um programa chamado GYRE que se liga ao programa de simulação estelar MESA. Usando este software, Goldstein constrói modelos de vários tipos de estrelas para ver os aspectos das suas vibrações. Verifica de seguida quão intimamente a simulação e a realidade combinam.

“Como fui eu que criei as minhas estrelas, sei o que coloquei no seu interior. De modo que quando comparo os meus padrões previstos de vibração com os padrões de vibração observados, se são iguais, então, óptimo, o interior das minhas estrelas é como o interior daquelas estrelas reais. Se são diferentes, o que é normalmente o caso, isso dá-nos informações de que precisamos melhorar as nossas simulações e testar novamente,” acrescenta Goldstein.

Tanto o GYRE como o MESA são programas de código aberto, o que significa que os cientistas podem aceder e modificar livremente o código. Todos os anos, cerca de 40 a 50 pessoas frequentam uma escola de verão dedicada ao software MESA na Universidade da Califórnia, em Santa Barbara, para aprender a usar o programa e para fazer “brainstorming” de melhorias.

Goldstein e o seu grupo beneficiam de todos estes utilizadores que sugerem alterações e corrigem erros tanto no MESA quanto no seu próprio programa.

Também recebem um impulso de outro grupo de cientistas – caçadores de planetas. Duas coisas podem fazer o brilho de uma estrela flutuar: vibrações internas ou um planeta que passa em frente da estrela. À medida que a procura por exoplanetas – planetas que orbitam estrelas que não o Sol – cresce, Goldstein ganha acesso a uma série de novos dados sobre as flutuações estelares que são captadas nos mesmos levantamentos de estrelas distantes.

O mais recente caçador de exoplanetas é um telescópio chamado TESS, que foi lançado para órbita o ano passado para estudar 200.000 das estrelas mais brilhantes e próximas. “O que o TESS está a fazer é olhar para todo o céu (…) Vamos poder dizer, para todas as estrelas que vemos na nossa vizinhança, se pulsam ou não. Se sim, vamos poder estudar as suas pulsações para aprender mais sobre o que está a acontecer abaixo da superfície.”

Goldstein está agora a desenvolver uma nova versão do GYRE para aproveitar os dados do TESS. Com a nova versão, começará a simular esta orquestra estelar com centenas de milhares de participantes. Com estas simulações, podemos ser capazes de aprender um pouco mais sobre as nossas vizinhas cósmicas, apenas ouvindo.

ZAP // CCVAlg

Por CCVAlg
3 Maio, 2019

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1917: Antigo oceano de magma que cobriu a Terra pode ter dado origem à Lua

Dana Berry / SwRI
A colisão planetária: impressão de artista do impacto que criou a Lua da Terra

Uma equipa de cientistas japoneses apresentou uma nova teoria para a origem da Lua, na qual sustentam que um corpo celeste sólido colidiu com a Terra quando ainda estava coberto de magma quente. Este evento catastrófico terá provocado uma ejecção de magma que deu origem à maior parte do nosso satélite.

A hipótese melhor aceite entre a comunidade cientifica – a Teoria do Grande Impacto – sustenta que o sistema Terra-Lua foi formado como resultado de um grande impacto, quando um corpo celeste do tamanho de Marte colidiu com a Terra, tendo o material resultante desta explosão dado origem à base do nosso satélite natural.

Simulações computorizadas revelaram que a maior parte da Lua terá sido formado com os restos do objecto sólido que colidiu com a Terra. Contudo, a análise das rochas recolhidas da Lua durante as missões Apolo mostram que a maior parte da Lua é composta por material terrestre. Ou seja, a Lua compartilha também do “ADN” da Terra.

Agora, o novo estudo, cujos resultados foram esta semana publicados na revista científica Nature Geoscience, sustenta que cerca de 50 milhões de anos após a formação do Sol, a ainda jovem Terra foi coberta por um oceano magma quente, enquanto que o objecto que terá colidido com o planeta era formado por materiais sólidos. Após a colisão, explicam os cientistas japoneses, o magma expandiu-se e entrou em órbita para formar a Lua.

De acordo com a mesma publicação, e devido à grande diferença de temperatura entre magma líquido e os compostos sólidos do corpo, grande parte do material expelido expandiu-se em volume no Espaço. Inicialmente, a ejecção de magma seguiu os fragmentos do proto-planeta em torno da Terra, mas rapidamente os ultrapassou. Enquanto a maior parte do material resultante do impacto caiu de volta no oceano de magma, a vasta nuvem de material derretido permaneceu em órbita e, eventualmente, terá dado origem à Lua.

“No nosso modelo, cerca de 80% da Lua é composta de materiais proto-Terra”, explicou o co-autor da investigação Shun-ichiro Karato. “Na maioria dos modelos anteriores, cerca de 80% da Lua é composta pelo objecto que colidiu com a Terra. É uma grande diferença”.

No fundo, os cientistas japoneses pegaram na Teoria do Grande Impacto e adicionaram a variável magma para dar resposta à ainda desconhecida origem da Lua. Esta não será a resposta final, mas unifica a teoria predominante com observações mais recentes.

ZAP //

Por ZAP
3 Maio, 2019

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1916: Os primeiros humanos a chegar ao “tecto do mundo” foram os denisovanos

CIÊNCIA

(CCO/PD) truthseeker08 / Pixabay

Quarenta metros acima do leito do rio chinês no planalto tibetano é a Baishiya Karst Cave, um famoso destino de peregrinação budista moderno, decorado com bandeiras de oração tibetanas.

Mas há 160 mil anos, esse local remoto foi o lar dos primeiros humanos modernos que chegavam ao Planalto Tibetano – e não eram neandertais.

Uma nova análise de uma mandíbula hominídea encontrada na caverna há mais de três décadas sugere que os primeiros humanos modernos a ocupar a caverna eram Denisovanos, indicando que a espécie poderia ter-se difundido e não se limitou à caverna russa que se sabe ter sido o seu lar.

“Traços do ADN de Denisovano são encontrados em populações asiáticas, australianas e melanésias actuais, sugerindo que esses antigos homininos podem ter-se difundido”, disse o investigador Jean-Jacques Hublin em comunicado. “No entanto, até agora, os únicos fósseis que representam o antigo grupo hominídeo foram identificados na Caverna Denisova.”

O osso maxilar fossilizado foi encontrado pela primeira vez em 1980 por um monge local. Desde 2010, cientistas da Universidade de Lanzhou estudaram o sítio da caverna em que se encontravam e iniciaram uma colaboração seis anos depois com o Departamento de Evolução Humana para analisar conjuntamente o maxilar.

Publicando o seu trabalho na revista Nature, os investigadores escrevem que, embora não tenham encontrado nenhum traço de ADN, conseguiram analisar antigas proteínas extraídas de um dos molares bem preservados.

“As antigas proteínas da mandíbula estão altamente degradadas e distinguíveis das proteínas modernas que podem contaminar uma amostra”, disse Frido Welker, do MPI-EVA e da Universidade de Copenhaga. “A análise de proteínas mostra que a mandíbula pertencia a uma população hominídea intimamente relacionada com os Denisovanos da caverna Denisova.”

A forma robusta e primitiva da mandíbula e os grandes molares são comuns com os dos neandertais e espécimes encontrados na caverna de Denisova. A datação em série U de uma pesada crosta de carbonato ligada à mandíbula sugere que o fóssil tem pelo menos 160.000 anos de idade – “uma idade mínima igual à dos espécimes mais antigos da caverna de Denisova”.

Os denisovanos são o extinto grupo irmão dos neandertais e a sua existência só é conhecida directamente de fósseis e genomas fragmentados que foram estudados numa caverna siberiana. As espécies foram reveladas pela primeira vez em 2010, quando os investigadores sequenciaram o genoma de um osso de um dedo e descobriram que pertencia a um grupo geneticamente diferente dos neandertais.

Estudos genéticos anteriores sugerem que as populações actuais do Himalaia têm um gene que foi transmitido pelos Denisovanos para ajudá-los a adaptar-se ao ambiente de alta altitude e baixo oxigénio do Planalto Tibetano. A descoberta da mandíbula favorece esta ideia, acrescentando que grupos de Denisovanos adaptaram-se a viver nesta região antes de o Homo sapiens chegar.

ZAP // IFL Science

Por ZAP
3 Maio, 2019

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