3957: Cientistas criam miniatura de ondas de choque de super-novas (e quase desvendam um mistério)

CIÊNCIA/ASTROFÍSICA

Frederico Fiuza / SLAC National Accelerator Laboratory
A estrutura turbulenta do campo magnético em duas ondas de choque a afastar-se uma da outra

Esta versão em miniatura das ondas de choque das super-novas pode ter ajudado os cientistas a chegar muito perto da resolução de um antigo mistério cósmico.

Uma equipa de investigadores do Departamento de Energia do Centro de Aceleração Linear de Stanford (SLAC) criou uma versão em miniatura das ondas de choque das super-novas, eventos que acontecem quando uma estrela morre.

As super-novas emitem ondas de choque e explodem em raios cósmicos. Estas ondas agem como se fossem uma espécie de acelerador de partículas, mas os cientistas não entendiam como e porque é que este processo acontece. “Estes sistemas são fascinantes, mas como estão muito longe é muito difícil estudá-los”, disse o investigador Frederico Fiuza, citado pelo Live Science.

Para entender melhor este fenómeno, os cientistas reproduziram a dispersão das ondas em laboratório, mas de forma reduzida. “Não estamos a tentar criar remanescentes de super-novas em laboratório, mas podemos aprender mais sobre a física dos choques astrofísicos e validar modelos”, explicou Fiuza.

A equipa disparou lasers potentes em placas de carbono, o que resultou em dois fluxos de plasma que, ao colidirem, criaram uma onda de choque “em condições semelhantes a um choque remanescente de uma super-nova”.

Ao ver de perto o que acontece nestes eventos, os cientistas verificaram que o choque é capaz de acelerar os electrões quase à velocidade da luz. Ainda assim, como se trata de um fenómeno análogo, não foi possível perceber como é que os electrões atingiram esta velocidade, o que levou a equipa a recorrer à modelagem por computador.

“Não conseguimos ver como é que as partículas obtêm a sua energia, nem nas experiências, nem nas observações astrofísicas. É neste momento que as simulações entram em cena”, disse Anna Grassi, co-autora do estudo, publicado no dia 8 de Junho na Nature Physics.

O mistério ainda continua. No entanto, a simulação sugere que os campos electromagnéticos turbulentos dentro da onda de choque podem ser os responsáveis por acelerar os electrões à velocidade da luz.

Os cientistas vão continuar a investigar para encontrar uma resposta definitiva para este mistério cósmico.

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5 Julho, 2020

 

 

3932: Objecto-mistério. Cientistas podem ter descoberto a mais pesada estrela de neutrões (ou o mais leve buraco negro)

CIÊNCIA/ASTROFÍSICA

N. Fischer, S. Ossokine, H. Pfeiffer, A. Buonanno (Max Planck Institute for Gravitational Physics), Simulating eXtreme Spacetimes (SXS) Collaboration

Uma equipa de astrofísicos dos observatórios de ondas gravitacionais LIGO e Virgo detectaram um objecto-mistério: pode ser a mais pesada estrela de neutrões ou o mais leve buraco negro já encontrado.

A maioria das super-novas, quando explodem, deixa para trás um buraco negro ou produz uma estrela de neutrões. Essa dualidade depende da massa original da estrela e é vista na população de objectos que produz.

A estrela de neutrões mais pesada não passa de 2,5 vezes a massa do Sol. O buraco negro mais leve observado é cinco vezes a nossa estrela. No meio dessa faixa está a chamada “diferença de massa”, que intriga os cientistas há décadas.

Agora, pesquisadores dos observatórios de ondas gravitacionais LIGO e Virgo anunciaram que encontraram um objecto com uma massa intermediária.

O objecto-mistério foi estimado em 2,6 massas solares e fez parte de uma colisão detectada em 14 de Agosto de 2019 (GW190814) com um buraco negro 23 vezes a massa do Sol.

Este evento é recorde por duas razões: é a emissão de ondas gravitacionais com a razão de massa mais extrema (9:1), e o próprio objecto é a estrela de neutrões mais pesada conhecida ou o mais leve buraco negro já detectado.

“É um desafio para os modelos teóricos actuais formar pares de objectos compactos mesclados com uma proporção de massa tão grande na qual o parceiro de baixa massa reside na diferença de massa. Essa descoberta implica que estes eventos ocorrem com muito mais frequência do que o previsto, tornando-o um objecto de baixa massa realmente intrigante”, disse o co-autor Vicky Kalogera, professor da Northwestern University, em comunicado.

“O objecto misterioso pode ser uma estrela de neutrões a fundir-se com um buraco negro, uma possibilidade emocionante esperada teoricamente, mas ainda não confirmada observacionalmente. No entanto, 2,6 vezes a massa do nosso Sol excede as previsões modernas para a massa máxima de estrelas de neutrões e pode ser o buraco negro mais leve já detectado”.

Após a detecção do LIGO e do Virgo, um alerta foi enviado à comunidade astronómica. Dezenas de telescópios no solo e no Espaço procuraram o evento, mas não foi detectado nenhum evento transitório. Até agora, apenas um evento foi confirmado com telescópios ópticos, a primeira colisão de estrelas de neutrões GW170817, que criou um objecto que se encontrava no limite da diferença de massa. Este novo evento foi seis vezes maior do que o GW170817, tornando muito mais difícil encontrá-lo.

“Este é o primeiro vislumbre do que poderia ser uma população totalmente nova de objectos binários compactos”, disse Charlie Hoy, membro da LIGO Scientific Collaboration e estudante de pós-graduação na Cardiff University. “O que é realmente emocionante é que isto é apenas o começo. À medida que os detectores se tornam cada vez mais sensíveis, observaremos ainda mais estes sinais e conseguiremos identificar as populações de estrelas de neutrões e buracos negros no universo”.

A verdadeira natureza do objecto permanecerá ambígua, mas espera-se que descobertas de eventos semelhantes forneçam algum conhecimento retroactivo sobre este.

Este estudo foi publicado este mês na revista científica The Astrophysical Journal Letters.

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29 Junho, 2020

 

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3930: ESO Astronomy

Olivier Le Fèvre (1960–2020)
Olivier was an outstanding figure of French, European and world-wide astronomy. Many of his achievements have the name of ESO attached to them. Among these, he initiated the design and construction of a multi-object spectrograph (VIMOS) for the Very Large Telescope (VLT) — a shining example of Olivier’s dedication and commitment. Together with his colleagues, he used this and other instruments available at ESO’s telescopes to conduct galaxy surveys which led to important breakthroughs in astrophysical cosmology. In the process, he led and trained generations of students, researchers and engineers throughout the world. His vision was also essential to develop the concepts behind a multi-object spectrograph for the Extremely Large Telescope (ELT).
Olivier Le Fèvre was director of the Laboratoire d’Astrophysique de Marseille (LAM) between 2004 and 2011. He was also a member of the ESO Council.
His many contributions to astronomy will be long remembered and his untimely death sorely felt. Our thoughts are with Olivier’s family at this very sad time.
Image source: Laboratoire d’Astrophysique de Marseille
Olivier Le Fèvre (1960-2020)
Olivier foi uma figura de destaque da astronomia francesa, europeia e mundial. Muitas de suas conquistas têm o nome de ESO anexado a elas. Entre estes, ele iniciou o design e construção de um espectrógrafo multi-objectos (VIMOS) para o Telescópio Muito Grande (VLT) – um exemplo brilhante da dedicação e empenho de Olivier. Junto com seus colegas, ele usou este e outros instrumentos disponíveis nos telescópios da ESO para realizar pesquisas de galáxias que levaram a importantes avanços na cosmologia astrofísica. No processo, ele liderou e treinou gerações de estudantes, pesquisadores e engenheiros em todo o mundo. Sua visão também foi essencial para desenvolver os conceitos por trás de um espectrógrafo multi-objecto para o Telescópio Extremamente Grande (ELT).
Olivier Le Fèvre foi director do Laboratoire d ‘ Astrophysique de Marselha (LAM) entre 2004 e 2011. Foi também membro do Conselho ESO.
As suas muitas contribuições para a astronomia serão lembradas há muito tempo e a sua morte precoce sentiu-se muito. Os nossos pensamentos estão com a família do Olivier neste momento tão triste.
Imagem de fonte: Laboratório de Astrofísica de Marselha

 

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3910: Astrónomos descobrem “mistério rodopiante” em torno de um buraco negro próximo

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Robin Dienel / Carnegie Institution for Science

Uma equipa de astrofísicos pode, finalmente, ter descoberto a rapidez com que um buraco negro próximo gira. Esta descoberta pode significar que os cientistas estão mais perto do que nunca de descobrir tudo o que há para saber sobre uma determinada classe destes gigantes escuros.

A grande maioria dos físicos acredita que os buracos negros são idênticos, excepto em três características: massa, carga e rotação. Em teoria, um buraco negro pode ser carregado positiva ou negativamente, dependendo se é composto por electrões ou protões, mas, no mundo real, os buracos negros têm uma carga líquida nula.

Agora, uma equipa de cientistas conseguiu fazer uma boa medição da rotação deste buraco negro. Para medir o giro, os astrónomos concentraram-se nas nuvens rodopiantes de matéria do lado de fora do horizonte de eventos do buraco negro, que são arrastadas pela rotação da singularidade.

Ao determinar a rapidez com que a matéria se movem, os cientistas conseguem estimar o momento angular – ou rotação – da própria singularidade, explica o Live Science.

O buraco negro 4U1543-4 orbita uma estrela a cerca de 24.700 anos-luz da Terra e, com 9,4 vezes a massa do Sol, não é um buraco negro super-massivo. Acontece que, a esta distância, as nuvens de gás não são visíveis.

Por esse motivo, a equipa decidiu medir o brilho dos raios X produzidos nas proximidades do horizonte de eventos, à medida que o turbilhão de poeira e gás ao redor do horizonte acelera a velocidades extremas. O brilho revelou a rapidez com que o gás e a poeira se movem, o que por sua vez forneceu informações sobre o próprio buraco negro.

Os astrónomos descrevem a taxa de rotação de um buraco negro com números entre -1 e 1. Um buraco negro que não gira de maneira alguma tem o spin 0 a *, e os buracos negros também têm velocidades máximas de rotação, que atingem o topo quando se aproximam de 1 a * ou -1 a *.

De acordo com o artigo científico, publicado na Monthly Notices da Royal Astronomical Society, este buraco negro tem uma rotação de 0,67.

Existem amplas margens de erro, que podem chegar a 0,82 ou descer até 0,59. No entanto, independentemente disso, a taxa de rotação é “moderada” para um buraco negro com esta massa.

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25 Junho, 2020

 

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3878: Mistério de 50 anos resolvido. Os pulsares brilham intensamente (e já se sabe porquê)

CIÊNCIA/ASTROFÍSICA

NASA

Durante mais de meio século, a causa dos raios de ondas de rádio que os pulsares emitem tem confundido os cientistas. Agora, uma equipa de investigadores parece ter finalmente identificado o mecanismo responsável pelo brilho intenso dos pulsares.

A proposta de uma equipa de investigadores começa com os fortes campos eléctricos do pulsar, que arrancam electrões da superfície da estrela e os aceleram a energias extremas. Os electrões acelerados começam eventualmente a emitir raios gama de alta energia.

Estes raios gama, quando absorvidos pelo campo magnético ultra-forte do pulsar, produzem um dilúvio de electrões adicionais e as suas contrapartes de antimatéria, os positrões.

As novas partículas carregadas abafam os campos eléctricos, fazendo-os oscilar. Os campos eléctricos oscilantes na presença dos poderosos campos magnéticos do pulsar produzem ondas electromagnéticas que escapam para o Espaço.

Usando simulações de plasma, os investigadores descobriram que estas ondas electromagnéticas coincidem com as ondas de rádio observadas pelos pulsares. 

“O processo é muito parecido com um raio”, disse Alexander Philippov, do Centro de de Astrofísica Computacional no Instituto Flatiron e principal autor do estudo, em comunicado. “Do nada, temos uma descarga poderosa que produz uma nuvem de electrões e positrões e, como brilho, há ondas electromagnéticas”.

Os pulsares são estrelas de neutrões, os restos densos e altamente magnetizados de estrelas em colapso. Ao contrário de outras estrelas de neutrões, os pulsares giram a velocidades alucinantes – alguns giram mais de 700 vezes por segundo. Essa rotação gera poderosos campos eléctricos.

Nos dois pólos magnéticos de um pulsar, raios contínuos de ondas de rádio explodem no Espaço. Essas transmissões de rádio são especiais porque são coerentes, o que significa que as partículas que as criam se movem juntas.

À medida que o pulsar gira, os raios espalham-se em círculos pelo céu. Da Terra, os pulsares parecem piscar quando os raios entram e saem da linha de visão. Esse momento é tão preciso que rivaliza com a precisão dos relógios atómicos.

Durante décadas, os astrónomos ponderaram as origens desses feixes de luz, mas foram incapazes de chegar a uma explicação viável. Philippov, Timokhin e Spitkovsky adoptaram uma nova abordagem para o problema, criando simulações 2D do plasma ao redor dos pólos magnéticos de um pulsar.

As simulações reproduzem como os campos eléctricos de um pulsar aceleram partículas carregadas. Essa aceleração produz fotões de alta energia que interagem com o intenso campo magnético do pulsar para produzir pares electrão-volt, que são acelerados por campos eléctricos e criam ainda mais fotões.

Os pares criam os seus próprios campos eléctricos opostos e humedecem o campo eléctrico inicial. Eventualmente, o campo eléctrico original torna-se tão fraco que chega a zero e começa a oscilar entre valores negativos e positivos. Esse campo eléctrico oscilante, se não estiver exactamente alinhado com o forte campo magnético do pulsar, produz radiação electromagnética.

“Ao entender como a transmissão ocorre, há esperança de que também possamos produzir um modelo dos erros no relógio do pulsar que possam ser usados ​​para melhorar os arranjos da sincronização de tempo“, disse Philippov.

Além disso, uma compreensão tão profunda poderia ajudar a resolver a fonte misteriosa de explosões periódicas de ondas de rádio, conhecidas como explosões rápidas de rádio.

Os investigadores planeiam expandir as suas simulações para se aproximar da física do mundo real de um pulsar e investigar melhor a forma como o processo funciona. Philippov espera que o trabalho melhore a investigação com base na observação precisa do momento em que as emissões de pulsares chegam à Terra.

Esta descoberta, cujas conclusões foram publicadas esta semana na revista científica Physical Review Letters, pode ajudar projectos dependentes do momento de emissões de pulsares, como estudos de ondas gravitacionais.

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19 Junho, 2020

 

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3874: A Via Láctea pode ter 36 civilizações extraterrestres inteligentes

CIÊNCIA/ASTROBIOLOGIA/ASTROFÍSICA

KELLEPICS / pixabay

Uma equipa de investigadores da Universidade de Nottingham calcularam que deverá haver 36 civilizações inteligentes a comunicar activamente na nossa galáxia.

Utilizando o suposição de que a vida inteligente se forma noutros planetas de forma semelhante à da Terra, os investigadores obtiveram uma estimativa do número de civilizações comunicantes inteligentes na Via Láctea. Os cientistas calculam que poderia haver mais de 30 civilizações inteligentes em comunicação activa na nossa galáxia.

“Deveria haver pelo menos algumas dúzias de civilizações activas na nossa galáxia, partindo do princípio de que são necessários cinco mil milhões de anos para a vida inteligente se formar noutros planetas, como na Terra”, disse Christopher Conselice, professor de Astrofísica na Universidade de Nottingham, em comunicado. “A ideia é olhar para a evolução, mas em escala cósmica. Chamamos esse cálculo de limite copernicano astrobiológico”.

“O método clássico para estimar o número de civilizações inteligentes baseia-se em adivinhar valores relacionados com a vida, em que as opiniões sobre tais questões variam substancialmente. O nosso novo estudo simplifica essas suposições usando novos dados, fornecendo uma estimativa sólida do número de civilizações na nossa galáxia“, explicou Tom Westby, autor principal do estudo.

Os dois limites astrobiológicos copernicanos são a vida inteligentes se forma em menos de cinco mil milhões de anos ou após cerca de cinco mil milhões de anos – semelhante à Terra, onde uma civilização comunicante se formou após 4,5 mil milhões de anos.

“Nos fortes critérios, segundo os quais é necessário um conteúdo metálico igual ao do Sol, calculamos que deve haver cerca de 36 civilizações activas na nossa galáxia”, disseram os investigadores.

O estudo mostra que o número de civilizações depende fortemente de quanto tempo estão activamente a enviar sinais da sua existência ao espaço, como transmissões de rádio de satélites, televisão, etc. Se outras civilizações tecnológicas durarem tanto quanto a nossa, que actualmente tem 100 anos, haverá cerca de 36 civilizações tecnologicamente inteligentes em toda a nossa galáxia.

No entanto, a distância média a essas civilizações estaria a 17 mil anos-luz de distância, dificultando a detecção e a comunicação com a nossa tecnologia actual.

Também é possível que sejamos a única civilização dentro da nossa galáxia, excepto se os tempos de sobrevivência de civilizações como a nossa sejam longos.

“A nossa nova investigação sugere que a busca por civilizações extraterrestres inteligentes não só revela a existência de como a vida se forma, mas também nos dá pistas de quanto tempo a nossa própria civilização durará. Se acharmos que a vida inteligente é comum, isso revelaria que a nossa civilização poderia existir durante muito mais do que algumas centenas de anos. Alternativamente, se descobrirmos que não há civilizações activas na nossa galáxia, é um mau sinal para a nossa própria existência a longo prazo. Ao procurar vida inteligente extraterrestre – mesmo que não encontremos nada – estamos a descobrir o nosso próprio futuro e destino“, concluiu Conselice.

O estudo foi publicado esta semana na revista científica The Astrophysical Journal.

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17 Junho, 2020

 

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3832: Astrofísicos confirmam pedra angular da Teoria da Relatividade Geral de Einstein

CIÊNCIA/ASTROFÍSICA

Impressão de artista do pulsar e da sua companheira anã branca mais próxima com as suas órbitas e a segunda companheira no plano de fundo. O sistema não está à escala.
Crédito: Guillaume Voisin

Uma colaboração internacional de cientistas registou a confirmação mais precisa, até ao momento, de uma das pedras angulares da teoria da relatividade geral de Einstein, “a universalidade da queda livre”.

A nova investigação mostra que a teoria é válida para objectos fortemente auto-gravitantes, como estrelas de neutrões. Usando um radiotelescópio, os cientistas podem observar com muita precisão o sinal produzido pelos pulsares, um tipo de estrela de neutrões e testar a validade da teoria da gravidade de Einstein para estes objectos extremos. Em particular, a equipa analisou os sinais de um pulsar chamado PSR J0337+1715 registados pelo grande radiotelescópio de Nançay, localizado no coração de Sologne (França).

A universalidade do princípio de queda livre afirma que dois corpos a caírem num campo gravitacional sofrem a mesma aceleração independentemente da sua composição. Isto foi demonstrado pela primeira vez por Galileu, que teria largado objectos de diferentes massas do topo da Torre de Pisa para verificar se ambos alcançavam o chão simultaneamente.

Este princípio também está no cerne da teoria da relatividade geral de Einstein. No entanto, algumas dicas, como a inconsistência entre a mecânica quântica e a relatividade geral, ou o enigma do domínio da matéria escura e da energia escura na composição do Universo, levaram muitos físicos a pensar que a relatividade geral pode não ser, afinal, a teoria final da gravidade.

As observações do Pulsar J0337+1715, que é uma estrela de neutrões com um núcleo estelar que tem 1,44 vezes a massa do Sol e que colapsou numa esfera com apenas 25 km de diâmetro, mostra que orbita duas anãs brancas que são muito mais fracas em termos de campo gravitacional. As descobertas, publicadas na revista Astronomy & Astrophysics, demonstra que a universalidade do princípio da queda livre está correta.

O Dr. Guillaume Voisin, da Universidade de Manchester, que liderou o estudo, disse: “O pulsar emite um feixe de ondas de rádio que varre o espaço. A cada volta, cria um flash de rádio que é registado com alta precisão pelo radiotelescópio de Nançay. À medida que o pulsar se move na sua órbita, o tempo de chegada da luz à Terra muda. É a medição precisa e a modelagem matemática, com uma precisão de nanos-segundos, desses tempos de chegada, que permite aos cientistas inferir com precisão requintada o movimento da estrela de neutrões.

“Acima de tudo, é a configuração única desse sistema, semelhante ao sistema Terra-Lua-Sol, com a presença de uma segunda companheira (a desempenhar o papel do Sol) em direcção à qual as duas outras estrelas “caem” (orbitam), que permitiu executar uma versão estelar da famosa experiência de Galileu na torre de Pisa. Dois corpos de composições diferentes caem com a mesma aceleração no campo gravitacional de um terceiro corpo.”

As medições foram obtidas por uma equipa colaborativa da Universidade de Manchester, do Observatório de Paris, do CNRS Francês (Centre national de la recherche scientifique), do LPC2E (Laboratoire de Physique et de Chimie de l’Environnement et de l’Espace, Orleães, França), e do Instituto Max Planck para Radioastronomia. O pulsar orbita duas anãs brancas, uma das quais orbita o pulsar em apenas 1,6 dias a uma distância cerca de 10 vezes inferior à distância Mercúrio-Sol. Este sistema binário, um pouco como a Terra e a Lua no Sistema Solar, orbita uma terceira estrela, uma anã branca com 40% da massa do Sol, localizada pouco mais da distância que separa o sistema Terra-Lua do Sol.

No Sistema Solar, a Lunar-laser ranging experiment permitiu verificar que a Lua e a Terra são identicamente afectadas pelo campo de gravidade do Sol, conforme previsto pela universalidade da queda livre (o movimento orbital é uma forma de queda livre). No entanto, sabe-se que alguns desvios à universalidade podem ocorrer apenas para corpos fortemente auto-gravitantes, como estrelas de neutrões, que são objectos cuja massa é composta significativamente da sua própria energia gravitacional graças à famosa relação E=mc^2 de Einstein. A nova experiência de pulsar realizada pela equipa preenche a lacuna deixada pelos testes do Sistema Solar, onde nenhum objecto é fortemente auto-gravitante, nem mesmo o Sol.

A equipa demonstrou que o campo gravitacional extremo do pulsar não pode diferir em mais de 1,8 partes por milhão (com um nível de confiança de 95%) da previsão da relatividade geral. Este resultado é a confirmação mais precisa de que a universalidade da queda livre é válida mesmo na presença de um objecto cuja massa é em grande parte devida ao seu próprio campo de gravidade, apoiando assim a teoria da relatividade geral de Einstein.

Astronomia On-line
12 de Junho de 2020

 

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3821: Os jactos dos quasares e os jeans dos anos 70 têm mais em comum do que imagina

CIÊNCIA/ASTROFÍSICA

Daria Sokol / MIPT

A forma dos jactos que saem dos quasares muda de parabólica para cónica a uma certa distância dos buracos negros, um efeito que, para os cientistas, lembra os icónicos jeans dos anos 70.

Os quasares estão entre os objectos mais brilhantes do Universo, apesar de estarem a milhares de milhões de anos-luz da Terra. Por serem tão remotos, os quasares podem ser usados ​​como pontos de referência estáveis ​​no céu para medir a rotação da Terra e as coordenadas de objectos na superfície do planeta.

Um quasar é tão brilhante que pode ser visto a uma grande distância. Abriga um buraco negro super-massivo giratório cuja matéria ao seu redor carrega um campo magnético. À medida que as linhas do campo magnético giram, o plasma acelera quase à velocidade da luz, libertando estes jactos cósmicos.

Até agora, os astrónomos pensavam que quase todos os jactos eram estreitos e em forma de cone, expandindo-se lateralmente depois de sair da região do buraco negro. Mas este estudo, que abrangeu mais de 300 quasares e foi publicado recentemente na Monthly Notices da Royal Astronomical Society, mudou a percepção dos cientistas.

A equipa descobriu 10 quasares com jactos em forma de parábola que evoluíram para cones. Esta transformação pode ser discernida devido à relativa proximidade dos quasares envolvidos: cada um dos 10 acabou “apenas” a milhões de anos-luz de distância.

“A região onde se originam os jactos é difícil de discernir. É muito compacta, e a distância para estes objectos é tão grande que tudo fica muito confuso. Portanto, embora houvesse vários modelos teóricos disponíveis, não havia dados observacionais para testá-los”, explicou Yuri Kovalev, do Instituto de Física e Tecnologia de Moscovo (MIPT).

O investigador esclareceu ainda, citado pelo Phys, que este é o primeiro estudo a relatar a “geometria detalhada dos jactos com base em observações de um grande número de quasares”.

Jeans dos anos 70

A geometria do jacto resulta de uma interacção entre forças internas e externas, o campo magnético, o plasma e o gás interestelar.

No fundo, estes jactos têm um motor central (o buraco negro giratório) e um campo magnético que funciona como uma espécie de fonte de alimentação limitada, que não consegue empurrar partículas a velocidades cada vez maiores indefinidamente.

Até um determinado ponto, o plasma é facilmente acelerado. Depois disso, a aceleração é tão lenta que, na verdade, para. E é nesse ponto que as “calças” dos anos 70 se alargam, segundo a analogia feita pela equipa de cientistas.

“Estudos anteriores apontaram para uma mudança na forma do jacto observado em algumas galáxias. No entanto, os cientistas não concluíram que era uma propriedade de todos os quasares”, disse Elena Nokhrina do MIPT

Agora, os cientistas têm uma nova forma de avaliar a velocidade de rotação do buraco negro e entender o mecanismo por trás da formação dos jactos de plasma dos quasares.

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10 Junho, 2020

 

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3776: A Via Láctea pode ter sido esmagada por campos magnéticos quando ainda era um “bebé cósmico”

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

ESA

Nos primeiros dias do Universo, quando a Via Láctea ainda era apenas um bebé cósmico, campos magnéticos poderosos podem tê-la esmagado e ter tido um grande impacto no seu crescimento.

Em entrevista ao NewScientist, astrofísicos da Universidade de Cambridge disseram que as suas simulações sugeriram que a Via Láctea seria significativamente maior hoje, se não fosse pelos campos magnéticos primordiais incrivelmente poderosos que ajudaram a moldar o Universo.

Em simulações de uma galáxia semelhante à Via Láctea, a equipa de astrofísicos removeu os efeitos dos campos magnéticos e observou a galáxia crescer mais 45% em volume, de acordo com um estudo que está disponível na plataforma de pré-publicação ArXiv desde o mês passado.

“É um parâmetro muito importante que geralmente é esquecido porque é muito difícil de entender teoricamente”, disse o investigador Sergio Martin-Alvarez, em declarações à New Scientist. “Mas isto pode mudar potencialmente tudo o que sabemos sobre os estágios iniciais do Universo até aos dias modernos”.

Estes campos magnéticos também podem ser a força motriz que explica a forma como buracos negros super-massivos se formaram no centro de galáxias, como o buraco negro Sagitário A * no centro da Via Láctea. Segundo os cientistas, esmagar galáxias para dentro daria aos buracos negros nascentes toneladas de forragem.

“Se uma galáxia está concentrada no seu centro, existe mais material para alimentar um buraco negro e consegue  aumentar a sua massa rapidamente”, disse Martin-Alvarez.

Este estudo poderia ajudar a explicar a forma como as galáxias se formaram desde o início do Universo e como chegaram às suas formas actuais.

O Sol pode ser fruto de um acidente galáctico entre a Via Láctea e uma galáxia anã

Uma pequena galáxia, chamada Sagitário, moldou a Via Láctea há milhares de milhões de anos: cada vez que passou perto…

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3 Junho, 2020

 

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3556: Asteróide interestelar Oumuamua afinal pode ser um pedaço de um planeta destruído

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Oumuamua é um asteróide que confundiu os cientistas. Este foi o primeiro objecto interestelar que passou pelo Sistema Solar. Foi descoberto numa trajectória altamente hiperbólica a 19 de Outubro de 2017 e a sua forma estranha levou mesmo a que alguns astrónomos considerassem a hipótese de se tratar de uma nave alienígena. Afinal, esta rocha com uma forma singular poderá ser um fragmento de outro planeta.

As mais recentes conclusões foram publicadas na revista Nature pelos astrofísicos Yun Zhang da Academia de Ciências da China e Douglas Lin da Universidade da Califórnia.

Simulação calculou proveniência do asteróide

Os astrónomos usaram simulações computacionais para perceber o processo de formação do asteróide. Posteriormente, os investigadores chegaram à conclusão de se tratar de um fragmento resultante da aproximação demasiada do planeta à sua estrela.

O modelo de estudo usado pelo computador foi desenvolvido pelos astrofísicos para replicar o processo de formação. Assim, com este modelo de alta resolução, foi possível reproduzir a dinâmica estrutural de um objecto a voar perto de uma estrela. Como resultado, descobriram que, se o objecto planetário se aproximasse demasiado da estrela, esta poderia desintegrá-lo em fragmentos extremamente alongados, que depois seriam ejectados no espaço interestelar.

Moot the Lurker @phpress

New formation theory explains the mysterious interstellar object ‘Oumuamua https://phys.org/news/2020-04-formation-theory-mysterious-interstellar-oumuamua.html  via @physorg_com

New formation theory explains the mysterious interstellar object ‘Oumuamua

Since its discovery in 2017, an air of mystery has surrounded the first known interstellar object to visit our solar system, an elongated, cigar-shaped body named ‘Oumuamua (Hawaiian for “a messenger…

phys.org

Forma da rocha é uma pista da sua origem

Segundo os investigadores, foi possível mostrar, através de simulações, que objectos interestelares do tipo Oumuamua podem ser profusamente produzidos em resultado de sucessivas forças de maré e ejectados [no espaço interestelar] quando um corpo rico em matérias voláteis se aproxima demasiado da sua estrela hospedeira.

Nesse sentido, a destruição do astro originou o Oumuamua, um fragmento diferente de qualquer outro objecto no nosso Sistema Solar. Aliás, o aspecto, a sua superfície seca, e formato estranhamente alongado, assim como o seu movimento, levaram até mesmo alguns cientistas em 2018 a questionar se não se trataria de uma nave extraterrestre.

Oumuamua é uma palavra havaiana que significa “um mensageiro de longe que chega primeiro”. Na verdade, este asteroide foi descoberto por um telescópio no Havai em Outubro de 2017, quando estava a 30 milhões de quilómetros da Terra.

Pplware
14 Abr 2020

 

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3553: Satélites da Via Láctea ajudam a revelar ligação entre halos de matéria escura e a formação galáctica

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Simulação da formação de estruturas de matéria escura desde o Universo jovem até hoje. A gravidade torna os aglomerados de matéria escura em halos densos, como indicado pelas manchas brilhantes, onde as galáxias se formam. No vídeo, aos 18 segundos da simulação, um halo como aquele que hospeda a Via Láctea, começa a tomar forma no centro superior da imagem. Este halo cai para o primeiro e maior halo, aproximadamente aos 35 segundos, imitando a queda da Grande Nuvem de Magalhães para a Via Láctea. Os cientistas usaram simulações como esta para melhor compreender a ligação entre a matéria escura e a formação galáctica.
Crédito: Ralf Kaehler/Laboratório Nacional SLAC

Assim como o Sol tem planetas e os planetas têm luas, a nossa Galáxia tem galáxias satélites, e algumas delas podem ter as suas próprias galáxias satélites ainda mais pequenas. Com base em medições recentes da missão Gaia da ESA, pensa-se que a Grande Nuvem de Magalhães (GNM), uma galáxia satélite relativamente grande visível a partir do hemisfério sul, tenha trazido com ela pelo menos seis das suas próprias satélites quando se aproximou da Via Láctea pela primeira vez.

Os astrofísicos pensam que a matéria escura é responsável por grande parte desta estrutura, e agora investigadores do Laboratório Nacional SLAC (do Departamento de Energia dos EUA) e do DES (Dark Energy Survey) basearam-se em observações de galáxias ténues em torno da Via Láctea para colocar restrições mais rígidas na ligação entre o tamanho e a estrutura das galáxias e os halos de matéria escura que as rodeiam. Ao mesmo tempo, encontraram mais evidências para a existência de galáxias satélites da GNM e fizeram uma nova previsão: se os modelos dos cientistas estiverem correctos, a Via Láctea deve ter mais 100 galáxias satélites, muito fracas, ainda por descobrir com projectos de próxima geração, como o levantamento LSST (Legacy Survey of Space and Time) do Observatório Vera C. Rubin.

O novo estudo, que será publicado na revista The Astrophysical Journal, faz parte de um esforço maior de entender como a matéria escura funciona em escalas menores que a nossa Galáxia, disse Ethan Nadler, autor principal do estudo e estudante do KIPAC (Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology) e da Universidade de Stanford.

“Conhecemos muito bem algumas coisas sobre a matéria escura – quanta matéria escura existe, como é que se agrupa – mas todas estas afirmações são qualificadas dizendo: sim, é assim que se comporta em escalas maiores que o tamanho do nosso Grupo Local de galáxias,” disse Nadler. “E então a questão é: será que funciona às escalas mais pequenas que podemos medir?”

Lançando luz galáctica sobre a matéria escura

Os astrónomos sabem há muito tempo que a Via Láctea tem galáxias satélites, incluindo a Grande Nuvem de Magalhães, que pode ser vista a olho nu a partir do hemisfério sul, mas até ao ano 2000 pensava-se que totalizavam apenas mais ou menos uma dúzia. Desde então, o número de galáxias satélites observadas aumentou dramaticamente. Graças ao SDSS (Sloan Digital Sky Survey) e às descobertas de projectos mais recentes, incluindo o DES (Dark Energy Survey), o número de galáxias satélites conhecidas subiu para cerca de 60.

Estas descobertas são sempre empolgantes, mas o que talvez seja mais empolgante é o que os dados nos podem dizer sobre o cosmos. “Pela primeira vez, podemos procurar estas galáxias satélites em cerca de três-quartos do céu, e isso é realmente importante para as várias maneiras de aprender mais sobre a matéria escura e sobre a formação das galáxias,” disse Risa Wechsler, directora do KIPAC. No ano passado, por exemplo, Wechsler, Nadler e colegas usaram dados sobre galáxias satélites em conjunto com simulações de computador para estabelecer limites muito mais restritos às interacções da matéria escura com a matéria normal.

Agora, Wechsler, Nadler e a equipa do DES estão a usar dados de um levantamento mais abrangente do céu para fazer perguntas diferentes, incluindo a quantidade de matéria escura necessária para formar uma galáxia, quantas galáxias satélites devemos esperar encontrar em redor da Via Láctea e se essas galáxias podem colocar as suas próprias satélites em órbita da nossa – uma previsão fundamental do modelo mais popular da matéria escura.

Dicas de hierarquia galáctica

A resposta a esta última pergunta parece ser um retumbante “sim.”

A possibilidade de detectar uma hierarquia de galáxias satélites surgiu pela primeira vez há alguns anos atrás, quando o DES detectou mais galáxias satélites na vizinhança da Grande Nuvem de Magalhães do que o esperado caso essas satélites estivessem distribuídas aleatoriamente pelo céu. Estas observações são particularmente interessantes, disse Nadler, à luz das medições do Gaia, que indicaram que seis destas galáxias satélites caíram para a Via Láctea com a GNM.

Para estudar as satélites da GNM mais detalhadamente, Nadler e a sua equipa analisaram simulações de computador de milhões de universos possíveis. Essas simulações, originalmente realizadas por Yao-Yuan Mao, ex-aluno de Wechsler que está agora na Universidade Rutgers, modelaram a formação da estrutura da matéria escura que permeia a Via Láctea, incluindo detalhes como aglomerados mais pequenos de matéria escura na Via Láctea que se pensa hospedarem galáxias satélites. Para ligar a matéria escura à formação galáctica, os cientistas usaram um modelo flexível que lhes permite explicar incertezas no entendimento atual da formação de galáxias, incluindo a relação entre o brilho das galáxias e a massa de aglomerados de matéria escura nas quais se formam.

Um esforço liderado por outros membros da equipa do DES, incluindo os ex-alunos do KIPAC Alex Drlica-Wagner, actualmente do Fermilab e professor assistente de astronomia e astrofísica da Universidade de Chicago, e Keith Bechtol, professor assistente de física na Universidade de Wisconsin-Madison, e colaboradores, produziu o passo final crucial: um modelo em que as galáxias satélites são mais prováveis de serem observadas por levantamentos actuais, tendo em conta onde estão no céu bem como o seu brilho, tamanho e distância.

Com estes componentes em mão, a equipa executou o seu modelo com uma ampla gama de parâmetros e procurou simulações nas quais objectos tipo-GNM caíam na atracção gravitacional de uma galáxia parecida com a Via Láctea. Ao compararem estes casos com observações galácticas, puderam inferir uma série de parâmetros astrofísicos, incluindo quantas galáxias satélites deveriam ter acompanhado a Grande Nuvem de Magalhães. Os resultados, disse Nadler, são consistentes com as observações do Gaia: seis galáxias satélites devem poder ser actualmente detectadas na vizinhança da GNM, movendo-se aproximadamente às mesmas velocidades e aproximadamente nas mesmas posições que os astrónomos tinham observado anteriormente.

Galáxias ainda não observadas

Além das descobertas da GNM, a equipa também estabeleceu limites para a ligação entre os halos de matéria escura e a estrutura galáctica. Por exemplo, nas simulações que mais se aproximaram da história da Via Láctea e da GNM, as galáxias mais pequenas que os astrónomos podiam actualmente observar devem ter estrelas com uma massa combinada de aproximadamente cem sóis, e cerca de um milhão de vezes mais matéria escura. De acordo com uma extrapolação do modelo, as galáxias mais fracas já observadas podiam formar-se em halos até cem vezes menos massivos.

E podem estar por vir mais descobertas: se as simulações estiverem corretas, disse Nadler, existem cerca de outras 100 galáxias satélites – no total, mais do dobro do número já encontrado – pairando em torno da Via Láctea. A descoberta dessas galáxias ajudaria a confirmar o modelo dos investigadores das ligações entre a matéria escura e a formação de galáxias, explicou, e provavelmente colocaria restrições mais rígidas à natureza da própria matéria escura.

Astronomia on-line
14 de Abril de 2020

 

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Buracos negros super-massivos pouco depois do Big Bang: como os “semear”

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Impressão de artista de um dos mais primitivos buracos negros super-massivos conhecidos (círculo preto central) no núcleo de uma jovem galáxia, rica em estrelas.
Crédito: NASA/JPL-Caltech

São milhares de milhões de vezes maiores que o nosso Sol: como é possível que, como observado recentemente, os buracos negros super-massivos já estivessem presentes quando o Universo, agora com quase 14 mil milhões de anos, tinha “apenas” 800 milhões de anos? Para os astrofísicos, a formação destes monstros cósmicos num tão curto espaço de tempo é uma verdadeira dor de cabeça científica, que levanta questões importantes sobre o conhecimento actual do desenvolvimento destes corpos celestes.

Um artigo publicado recentemente na revista The Astrophysical Journal, pelo estudante de doutoramento Lumen Boco e pela sua orientadora Andrea Lapi, do SISSA (Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati), fornece uma possível explicação para esta difícil questão. Graças a um modelo original teorizado por cientistas de Trieste, Itália, o estudo propõe um processo muito rápido de formação nas fases iniciais do desenvolvimento dos buracos negros super-massivos, até agora consideradas mais lentas. Provando, matematicamente, que a sua existência era possível no jovem Universo, os resultados da investigação conciliam o tempo necessário para o seu desenvolvimento com os limites impostos pela idade do Cosmos.

A teoria pode ser totalmente validada graças a futuros detectores de ondas gravitacionais, como o Telescópio Einstein e o LISA, mas testada também em vários aspectos básicos com o actual sistema Advanced LIGO/Virgo.

O monstro cósmico que cresce no centro das galáxias

Os cientistas começaram o seu estudo com uma evidência observacional bem conhecida: o crescimento de buracos negros super-massivos ocorre nas regiões centrais das galáxias, progenitores das galáxias elípticas actuais, que tinham um conteúdo de gás muito alto e em que a formação estelar era extremamente intensa. “As maiores estrelas vivem pouco tempo e evoluem muito rapidamente para buracos negros estelares, tão grandes quanto várias dezenas de massas solares; são pequenos, mas nestas galáxias muitos formam-se.”

O gás denso que os rodeia, explicam Boco e Lapi, tem um efeito definitivo muito poderoso de atrito dinâmico e faz com que migrem muito depressa para o centro da galáxia. A maioria dos inúmeros buracos negros que alcançam as regiões centrais fundem-se, criando a semente do buraco negro super-massivo. Boco e Lapi continuam: “De acordo com as teorias clássicas, um buraco negro super-massivo cresce no centro de uma galáxia capturando a matéria circundante, principalmente gás, ‘cultivando-se’ a ele próprio e finalmente devorando essa matéria a um ritmo proporcional à sua massa.”

“Por esta razão, durante as fases iniciais do seu desenvolvimento, quando a massa do buraco negro é pequena, o crescimento é muito lento. Na medida em que, de acordo com os cálculos, para atingir a massa observada, milhares de milhões de vezes a do Sol, seria necessário um tempo muito longo, ainda maior do que a idade do Universo jovem.” O seu estudo, no entanto, mostrou que as coisas podem desenvolver-se muito mais depressa.

A corrida louca dos buracos negros: o que os cientistas descobriram

“Os nossos cálculos numéricos mostram que o processo de migração dinâmica e fusão de buracos negros estelares pode fazer com que a semente do buraco negro super-massivo alcance uma massa entre 10.000 e 100.000 vezes a massa do Sol em apenas 50-100 milhões de anos.” Neste ponto, dizem os cientistas, “o crescimento do buraco negro central de acordo com a acreção directa de gás, mencionada anteriormente e prevista pela teoria padrão, tornar-se-ia muito mais rápida, porque a quantidade de gás que conseguirá atrair e absorver tornar-se-ia imensa, e predominante no processo que propomos”.

“No entanto, precisamente o fato de partir de uma semente tão grande, como previsto pelo nosso mecanismo, acelera o crescimento global do buraco negro super-massivo e permite a sua formação, também no Universo jovem. Em resumo, à luz desta teoria, podemos afirmar que 800 milhões de anos após o Big Bang, os buracos negros super-massivos já podiam povoar o Cosmos”.

“Olhando” para o crescimento das sementes dos buracos negros super-massivos

O artigo, além de ilustrar o modelo e demonstrar a sua eficácia, também propõe um método de teste: “A fusão de vários buracos negros estelares com a semente do buraco negro super-massivo no centro produzirá ondas gravitacionais que esperamos ver e estudar com detectores actuais e futuros,” explicam os investigadores.

Em particular, as ondas gravitacionais emitidas nas fases iniciais, quando a semente do buraco negro central ainda é pequena, serão identificáveis pelos detectores actuais Advanced LIGO/Virgo e totalmente caracterizáveis pelo futuro Telescópio Einstein. As fases subsequentes de desenvolvimento do buraco negro super-massivo podem ser investigadas graças ao futuro detector LISA, com lançamento previsto para mais ou menos 2034. Desta forma, explicam Boco e Lapi, “o processo que propomos pode ser validado nas suas diferentes fases, de maneira complementar, pelos futuros detectores de ondas gravitacionais.”

“Esta investigação,” conclui Andrea Lapi, coordenadora do grupo de Astrofísica e Cosmologia do SISSA, “mostra como os estudantes e investigadores do nosso grupo estão a aproximar-se completamente da nova fronteira das ondas gravitacionais e da astronomia multi-mensageira. Em particular, o nosso principal objectivo será desenvolver modelos teóricos, como o desenvolvido neste caso, que servem para capitalizar as informações provenientes das experiências actuais e futuras de ondas gravitacionais, fornecendo assim soluções para problemas não resolvidos relacionados com a astrofísica, cosmologia e física fundamental.”

Astronomia On-line
27 de Março de 2020

 

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3421: Quantas estrelas eventualmente colidem como buracos negros? O Universo dá uma estimativa

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Impressão de artista que mostra as colisões de dois buracos negros, parecidas àquelas detectadas pelos detectores de ondas gravitacionais LIGO e Virgo.
Crédito: LIGO/Caltech/MIT/Universidade Estatal de Sonoma (Aurore Simonnet)

Desde o avanço na astronomia de ondas gravitacionais em 2015, que os cientistas foram capazes de detectar mais de uma dúzia de pares de buracos negros – conhecidos como buracos negros binários – graças às suas colisões. No entanto, os cientistas ainda debatem quantos destes buracos negros nascem a partir das estrelas e como são capazes de se aproximar o suficiente para uma colisão durante a vida útil do nosso Universo.

Agora, um novo e promissor estudo desenvolvido por um astrofísico da Universidade de Vanderbilt poderá dar-nos um método para encontrar o número de estrelas disponíveis na história do Universo que colidem como buracos negros binários.

A investigação, publicada na revista The Astrophysical Journal Letters, vai ajudar futuros cientistas a interpretar a população subjacente de estrelas e a testar as teorias de formação de todos os buracos negros em colisão ao longo da história cósmica.

“Até agora, os cientistas teorizaram a formação e a existência de pares de buracos negros no Universo, mas as origens dos seus antecessores, estrelas, ainda permanecem um mistério,” disse Karan Jani, autor principal do estudo e astrofísico da Universidade de Vanderbilt. “Com este trabalho, fizemos um estudo forense sobre colisões de buracos negros usando as observações astrofísicas actualmente disponíveis. No processo, desenvolvemos uma restrição fundamental, ou estimativa, que nos diz mais sobre a fracção de estrelas desde o início do Universo que estão destinadas a colidir como buracos negros.”

Aproveitando a teoria da relatividade geral de Einstein, que nos diz como os buracos negros interagem e eventualmente colidem, Jani e o co-autor Abraham Loeb, da Universidade de Harvard, usaram os eventos LIGO registados para fazer um inventário dos recursos temporais e espaciais do Universo a qualquer determinado ponto. Desenvolveram depois as restrições responsáveis por cada etapa do processo de um buraco negro binário: o número de estrelas disponíveis no Universo, o processo de cada estrela que transita para um buraco negro individual e a detecção da eventual colisão desses buracos negros – detectados centenas de milhões de anos mais tarde pelo LIGO como ondas gravitacionais emitidas pelo impacto.

“A partir das observações actuais, descobrimos que 14% de todas as estrelas massivas do Universo estão destinadas a colidir como buracos negros. É uma eficiência notável por parte da natureza,” explicou Jani. “Estas restrições adicionais podem ajudar os cientistas a rastrear as histórias dos buracos negros, respondendo a perguntas antigas e, sem dúvida, criando cenários mais exóticos.”

Astronomia On-line
7 de Fevereiro de 2020

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3408: Novas informações sobre as explosões mais brilhantes do Universo

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

A super-nova SN 2006gy foi descoberta no dia 18 de Setembro de 2006. À altura, foi considerada a explosão estelar mais brilhante alguma vez registada (desde então foram descobertos eventos ainda mais brilhantes).
Crédito: Fox, Ori D. et al., Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

Investigadores suecos e japoneses encontraram, após dez anos, uma explicação para as linhas peculiares de emissão vistas numa das super-novas mais brilhantes já observadas – SN 2006gy. Ao mesmo tempo, encontraram uma explicação de como a super-nova surgiu.

As super-novas super-luminosas são as explosões mais luminosas do cosmos. SN 2006gy é um destes eventos, até dos mais estudados, mas os cientistas não tinham a certeza da sua origem. Astrofísicos da Universidade de Estocolmo, juntamente com colegas japoneses, descobriram agora grandes quantidades de ferro na super-nova através de linhas espectrais que nunca haviam sido vistas anteriormente nem em super-novas nem noutros objectos astrofísicos. Isto levou a uma nova explicação de como surgiu a super-nova.

“Ninguém tinha comparado espectros de ferro neutro, ou seja, ferro que todos os electrões retinham, com as linhas de emissão não identificadas de SN 2006gy, porque o ferro é normalmente ionizado (um ou mais electrões removidos). Tentámos e vimos com entusiasmo como linhas após linhas se alinhavam, exactamente como no espectro observado,” diz Anders Jerkstrand, Departamento de Astronomia, Universidade de Estocolmo.

“Tornou-se ainda mais empolgante quando descobrimos rapidamente que eram necessárias quantidades muito grandes de ferro para formar as linhas – pelo menos um-terço da massa do Sol – o que descartou directamente alguns cenários antigos e, ao invés, revelou um novo.”

A progenitora de SN 2006gy era, de acordo com um novo modelo, uma estrela dupla composta por uma anã branca do mesmo tamanho que a Terra e por uma estrela massiva rica em hidrogénio do tamanho do nosso Sistema Solar em órbita íntima. À medida que a estrela rica em hidrogénio expandia o seu invólucro, o que acontece quando novo combustível é incendiado nos estágios finais da sua evolução, a anã branca foi apanhada no seu invólucro e espiralou em direcção ao centro da companheira. Quando chegou ao centro, a anã branca instável explodiu e nasceu daí uma super-nova do Tipo Ia. Esta super-nova então colidiu com o invólucro expelido, que é lançado durante o movimento espiral, e esta colisão gigantesca deu origem à luz de SN 2006gy.

“A ideia de uma super-nova do Tipo Ia estar por trás de SN 2006gy vira de cabeça para baixo o que a maioria dos investigadores pensa,” diz Anders Jerkstrand.

“O facto de uma anã branca poder estar em órbita próxima de uma estrela massiva rica em hidrogénio, e explodir rapidamente ao cair no centro, fornece novas informações importantes para a teoria da evolução das estrelas duplas e para as condições necessárias para uma anã branca explodir.”

Astronomia On-line
31 de Janeiro de 2020

spacenews

 

3401: O legado do Telescópio Espacial Spitzer

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Nesta impressão de artista do Telescópio Espacial Spitzer da NASA no espaço, o fundo é visto no infravermelho.
Crédito: NASA/JPL-Caltech

A NASA está a celebrar o legado de um dos seus grandes observatórios, o Telescópio Espacial Spitzer, que estuda há mais de 16 anos o Universo no infravermelho. A missão terminará no dia 30 de Janeiro.

Lançado em 2003, o Spitzer revelou características anteriormente ocultas de objectos cósmicos conhecidos e levou a descobertas e informações que vão desde o nosso próprio Sistema Solar até quase aos confins do Universo.

“O Spitzer ensinou-nos o quão importante a radiação infravermelha é para entender o nosso Universo, tanto na nossa própria vizinhança cósmica quanto nas galáxias mais distantes,” disse Paul Hertz, director de astrofísica na sede da NASA. “Os avanços que fizermos nas muitas áreas da astrofísica, no futuro, serão por causa do extraordinário legado do Spitzer.”

O Spitzer foi construído para estudar “o frio, o velho e o empoeirado,” três coisas que os astrónomos observam particularmente bem no infravermelho. A radiação infravermelha refere-se a uma gama de comprimentos de onda no espectro infravermelho, desde os 700 nanómetros (demasiado pequeno para ser visto a olho nu) até cerca de 1 milímetro (aproximadamente o tamanho da cabeça de um alfinete). Diferentes comprimentos de onda infravermelhos podem revelar características diferentes do Universo. Por exemplo, o Spitzer pode ver coisas demasiado frias para emitirem muita luz visível, incluindo exoplanetas (planetas para lá do nosso Sistema Solar), anãs castanhas e matéria fria encontrada no espaço entre as estrelas.

Quanto ao “antigo”, o Spitzer estudou algumas das galáxias mais distantes já detectadas. A luz de algumas delas viajou durante milhares de milhões de anos para chegar até nós, permitindo que os cientistas vissem esses objectos como eram há muito, muito tempo. De facto, trabalhando juntos, o Spitzer e o Telescópio Espacial Hubble (que observa principalmente no visível e em comprimentos de onda infravermelhos mais pequenos do que os detectados pelo Spitzer) identificaram e estudaram a galáxia mais distante observada até hoje. A luz que vemos daquela galáxia foi emitida há 13,4 mil milhões de anos, quando o Universo tinha menos de 5% da sua idade actual.

Entre outras coisas, os dois observatórios descobriram que estas galáxias iniciais são mais pesadas do que os cientistas esperavam. E, ao estudar galáxias mais próximas de nós, o Spitzer aprofundou a nossa compreensão de como a formação galáctica evoluiu ao longo da vida do Universo.

O Spitzer também está atento à poeira interestelar, prevalecente na maioria das galáxias. Misturada com gás em nuvens massivas, pode condensar-se para formar estrelas, e os restos podem dar à luz planetas. Com uma técnica chamada espectroscopia, o Spitzer pode analisar a composição química da poeira para aprender mais sobre os ingredientes que formam planetas e estrelas.

Em 2005, após a missão Deep Impact da NASA ter intencionalmente atingido o Cometa Tempel 1, o telescópio analisou a poeira levantada, fornecendo uma lista de materiais que estariam presentes no início do Sistema Solar. Além disso, o Spitzer encontrou um anel anteriormente não detectado em torno de Saturno, composto por partículas esparsas de poeira que os observatórios não conseguem ver no visível.

Além disso, alguns comprimentos de onda infravermelhos podem penetrar a poeira quando a luz visível não consegue, permitindo que o Spitzer revele regiões que, de outra forma, permaneceriam obscurecidas.

“É incrível quando ‘colocamos na mesa’ tudo o que o Spitzer já fez ao longo da sua vida, desde a detecção de asteróides no nosso Sistema Solar, não maiores do que uma limusina, até aprender mais sobre algumas das galáxias mais distantes que conhecemos,” disse Michael Werner, cientista do projecto Spitzer.

Para aprofundar as suas ideias científicas, os cientistas do Spitzer combinaram frequentemente os seus achados com os de muitos outros observatórios, incluindo dois dos outros Grandes Observatórios da NASA, o Hubble e o Observatório de raios-X Chandra.

Outros mundos

Algumas das maiores descobertas científicas do Spitzer, incluindo aquelas relativas a exoplanetas, não faziam parte dos objectivos científicos originais da missão. A equipa usou uma técnica chamada método de trânsito, que procura uma queda no brilho da estrela que resulta quando um planeta passa à sua frente, para confirmar a presença de dois planetas do tamanho da Terra no sistema TRAPPIST-1. Depois, o Spitzer descobriu outros cinco planetas do tamanho da Terra no mesmo sistema – e forneceu informações cruciais sobre as suas densidades – totalizando o maior lote de exoplanetas terrestres já descoberto em torno uma única estrela.

Um dos primeiros observatórios a distinguir a luz vinda directamente de um exoplaneta, o Spitzer aproveitou a mesma capacidade para outro “primeiro”: a detecção de moléculas na atmosfera de um exoplaneta (estudos anteriores revelaram elementos químicos individuais em atmosferas exoplanetárias). E também forneceu as primeiras medições de variações de temperatura e de vento numa atmosfera exoplanetária.

“Quando o Spitzer estava a ser projectado, os cientistas ainda não tinham encontrado um único exoplaneta em trânsito e, quando o Spitzer foi lançado, só conhecíamos um punhado deles,” disse Sean Carey, gestor do Centro Científico Spitzer do IPAC no Caltech, Pasadena, no estado norte-americano da Califórnia. “O facto do Spitzer se ter tornado numa ferramenta exoplanetária tão poderosa, quando isso nem era algo para o qual os planeadores originais pudessem ter-se preparado, é realmente profundo. E obtivemos alguns resultados absolutamente impressionantes.”

Mantendo-se frio

Um dos principais pontos fortes do Spitzer é a sua sensibilidade – isto é, a capacidade de detectar fontes muito fracas de luz infravermelha. A Terra é uma das principais fontes de radiação infravermelha, e tentar ver fontes infravermelhas fracas a partir do solo é como tentar observar estrelas quando o Sol está acima do horizonte. Essa é uma das principais razões pelas quais os construtores do Spitzer o tornaram o primeiro observatório astrofísico numa órbita que segue a órbita da Terra: longe do calor do nosso planeta, os detectores do Spitzer não teriam que lidar com a sua radiação infravermelha.

Diferentes comprimentos de onda infravermelhos podem revelar diferentes características do Universo. Alguns telescópios terrestres podem observar em certos comprimentos de onda infravermelhos e fornecer informações científicas valiosas, mas o Spitzer pode alcançar uma maior sensibilidade do que telescópios terrestres muito maiores e ver fontes muito mais fracas, como galáxias extremamente distantes. Além disso, foi projectado para detectar alguns comprimentos de onda infravermelhos que a atmosfera da Terra bloqueia completamente, observando nesses comprimentos de onda que estão fora do alcance dos observatórios terrestres.

As naves espaciais também podem gerar calor infravermelho, de modo que o Spitzer foi construído para permanecer frio, operando a temperaturas tão baixas quanto -267º Celsius. Em 2009, o Spitzer esgotou a sua reserva de hélio refrigerante, assinalando o fim da sua “missão fria”. Mas a grande distância do Spitzer, à Terra, ajudou-o a não aquecer demasiado – ainda opera a -244º Celsius – e os membros da equipa da missão descobriram que podiam continuar a observar em dois comprimentos de onda infravermelhos. A “missão quente” do Spitzer já dura há mais de uma década, quase o dobro da sua “missão fria”.

Os planeadores da missão original não esperavam que o Spitzer operasse por mais de 16 anos. Esta vida útil prolongada levou a alguns dos resultados científicos mais profundos do Spitzer, mas também colocou desafios à medida que o observatório se afasta cada vez mais da Terra.

“Não estava nos planos ter o Spitzer a operar tão longe da Terra, de modo que a equipa teve que adaptar-se, ano após ano, a manter a nave em operação,” disse Joseph Hunt, gestor do projecto do Spitzer. “Mas eu acho que superar esse desafio deu às pessoas uma grande sensação de orgulho. Esta missão afectou-nos positivamente.”

No dia 30 de Janeiro de 2020, os engenheiros vão desactivar o Spitzer e cessar as operações científicas. Durante o processo de revisão da NASA, em 2016, a agência espacial tomou a decisão de encerrar a missão do Spitzer. O encerramento estava inicialmente planeado para 2018, em antecipação do lançamento do Telescópio Espacial James Webb, que também realizará observações astronómicas no infravermelho. Quando o lançamento do Webb foi adiado, a missão do Spitzer recebeu a sua quinta e última extensão. Estas extensões deram ao Spitzer mais tempo para continuar a produzir ciência transformadora, incluindo tarefas de “desbravamento de caminho” para o Webb.

Astronomia On-line
28 de Janeiro de 2020

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3384: TESS determina idade de antiga colisão com a Via Láctea

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Impressão de artista do TESS.
Crédito: NASA

Uma única estrela brilhante na constelação de Índio, visível no hemisfério sul, revelou novas informações sobre uma antiga colisão que a nossa Via Láctea sofreu com outra galáxia mais pequena chamada Gaia-Encélado, no início da sua história.

Uma equipa internacional de cientistas liderada pela Universidade de Birmingham adoptou a nova abordagem de aplicar a caracterização forense de uma única estrela antiga e brilhante chamada v Indi como uma sonda da história da Via Láctea. As estrelas contêm “registos fósseis” das suas histórias e, portanto, dos ambientes em que se formam. A equipa usou dados de satélites e de telescópios terrestres para desbloquear estas informações de v Indi. Os seus resultados foram publicados na revista Nature Astronomy.

Foi determinada a idade da estrela – cerca de 11 mil milhões de anos – usando as suas oscilações naturais (sismologia estelar), detectadas em dados recolhidos pelo TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) da NASA. Lançado em 2018, o TESS está a estudar estrelas por todo o céu e a procurar planetas em órbita. Quando combinados com dados da missão Gaia da ESA, a história de detective revelou que esta estrela antiga nasceu cedo na vida da Via Láctea, mas a colisão Gaia-Encélado alterou o seu movimento pela Galáxia.

Bill Chaplin, professor de astrofísica na Universidade de Birmingham e autor principal do estudo, disse: “Tendo em conta que o movimento de v Indi foi afectado pela colisão de Gaia-Encélado, esta deve ter ocorrido depois da formação da estrela. Foi assim que conseguimos usar a idade determinada asteros-sismicamente para estabelecer novos limites de quando o evento Gaia-Encélado ocorreu.”

Se dermos “tempo ao tempo” para a fusão se propagar pela Galáxia, isto significa que a colisão deverá ter tido início há 11,6-13,2 mil milhões de anos (68% e 95% de confiança, respectivamente).

O co-autor Ted Mackereth, também de Birmingham, salientou: “Dado que vemos tantas estrelas de Gaia-Encélado, pensamos que deve ter tido um grande impacto na evolução da nossa Galáxia. Compreender isso é agora um tópico muito relevante na astronomia e este estudo é um passo importante para entender quando essa colisão ocorreu.”

Bill Chaplin acrescentou: “Este estudo demonstra o potencial da asteros-sismologia com o TESS e o que é possível quando temos uma variedade de dados de ponta disponíveis para uma única estrela brilhante.”

A investigação mostra claramente o forte potencial do programa TESS para reunir novas e ricas ideias sobre as estrelas mais próximas do Sol na Via Láctea.

Astronomia On-line
21 de Janeiro de 2020

spacenews

 

WASP-12b está numa “espiral da morte”

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Impressão de artista do escaldante gigante gasoso WASP-12b e da sua estrela. Uma equipa de astrofísicos mostrou que este exoplaneta está a espiralar em direcção à sua estrela, rumo à sua completa destruição daqui a aproximadamente 3 milhões de anos.
Crédito: NASA/JPL-Caltech

A Terra está condenada – mas só daqui a 5 mil milhões de anos. O nosso planeta será torriscado à medida que o Sol se expande e se torna numa gigante vermelha, mas o exoplaneta WASP-12b, localizado a 600 anos-luz de distância na direcção da constelação de Cocheiro, tem menos de um milésimo desse tempo: uns comparativamente insignificantes 3 milhões de anos.

Uma equipa de astrofísicos mostrou que WASP-12b está a espiralar em direcção à sua estrela hospedeira, rumo à sua destruição. O artigo científico foi publicado na edição de 27 de Dezembro de 2019 da revista The Astrophysical Journal Letters.

WASP-12b é conhecido por ser um “Júpiter quente”, um gigante gasoso como o nosso vizinho Júpiter, mas que está muito próximo da sua estrela-mãe, completando uma órbita em apenas 26 horas (em contraste, a Terra demora 365 dias; até Mercúrio, o planeta mais interior do Sistema Solar, demora 88 dias).

“Desde a descoberta do primeiro ‘Júpiter quente’ em 1995 – uma descoberta reconhecida o ano passado com o Prémio Nobel da Física – que nos perguntamos quanto tempo podem estes planetas sobreviver,” disse Joshua Winn, professor de ciências astrofísicas em Princeton e um dos autores do artigo científico. “Tínhamos a certeza de que não podiam durar para sempre. As fortes interacções gravitacionais entre o planeta e a estrela devem fazer o planeta espiralar para dentro e ser destruído, mas ninguém podia prever quanto tempo isso levaria. Pode levar milhões de anos, milhares de milhões, ou até biliões. Agora que medimos o ritmo, pelo menos para um sistema – são milhões de anos -, temos uma nova pista sobre o comportamento das estrelas como corpos fluídos.”

O problema é que à medida que WASP-12b orbita a sua estrela, os dois corpos exercem força gravitacional um sobre o outro, levantando “marés” como as marés do oceano levantadas pela Lua na Terra.

Dentro da estrela, estas ondas fazem com que se torne ligeiramente distorcida e oscile. Devido à fricção, estas ondas colidem e as oscilações diminuem, um processo que gradualmente converte a energia orbital do planeta em calor dentro da estrela.

A fricção associada às marés também exerce um torque gravitacional no planeta, fazendo com que o planeta espirale para dentro. A medição da rapidez com que a órbita do planeta está a encolher revela a rapidez com que a estrela está a dissipar a energia orbital, o que fornece aos astrofísicos pistas sobre o interior das estrelas.

“Se pudermos encontrar mais planetas como WASP-12b cujas órbitas estão decaindo, seremos capazes de aprender mais sobre a evolução e sobre o destino final dos sistemas exoplanetários,” disse o autor principal Samuel Yee, estudante de ciências astrofísicas. “Embora este fenómeno tenha sido previsto no passado para planetas gigantes íntimos como WASP-12b, esta é a primeira vez que capturamos este processo em acção.”

Uma das primeiras pessoas a fazer essa previsão foi Frederic Radio, professor de física e astronomia na Universidade Northwestern, que não esteve envolvido no estudo de Yee e Winn. “Todos nós esperámos quase 25 anos para que este efeito fosse detectado observacionalmente,” disse Rasio. “As implicações a curto prazo deste decaimento orbital medido também são muito importantes. Em particular, significa que deverão haver muitos mais Júpiteres quentes já destruídos. Quanto atingem o limite de Roche – o limite de perturbação das marés de um objecto numa órbita circular – os seus invólucros podem ser despojados, revelando um núcleo rochoso parecido com uma super-Terra (ou talvez um mini-Neptuno, caso possam reter um pouco da sua camada de gás).”

Rasio também é editor da The Astrophysical Journal Letters, a revista que publicou o novo artigo científico. Os investigadores haviam originalmente submetido o seu trabalho a outra revista científica menos prestigiada, também publicada pela Sociedade Astronómica Americana, mas Rasio redirecionou o artigo devido à “especialmente grande importância” da investigação. “Parte do meu trabalho é garantir que todas as principais novas descobertas apresentadas nos manuscritos submetidos aos periódicos da Sociedade Astronómica Americana sejam consideradas para publicação na The Astrophysical Journal Letters,” explicou. “Neste caso, a decisão foi fácil.”

WASP-12b foi descoberto em 2008 pelo método de trânsito, no qual os astrónomos observam uma pequena queda no brilho de uma estrela quando um planeta passa à sua frente, de cada vez que completa uma órbita. Desde a sua descoberta, o intervalo entre quedas sucessivas diminuiu 29 milissegundos por ano – uma característica observada pela primeira vez em 2017 pelo co-autor Kishore Patra, na altura estudante do MIT (Massachusetts Institute of Technology).

Essa ligeira diminuição pode sugerir que a órbita do planeta está a encolher, mas existem outras explicações possíveis: se a órbita de WASP-12b for mais oval do que circular, por exemplo, as mudanças aparentes no período orbital podem ser provocadas pela mudança de orientação da órbita.

A maneira de ter a certeza de que a órbita está realmente a diminuir é observar o planeta a desaparecer por trás da sua estrela, um evento conhecido como ocultação. Se a órbita está apenas a mudar de direcção, o período orbital real não muda, de modo que se os trânsitos ocorrem mais depressa do que o esperado, as ocultações deverão ocorrer mais lentamente. Mas se a órbita estiver realmente a decair, o tempo dos trânsitos e das ocultações deve mudar na mesma direcção.

Nos últimos dois anos, os investigadores recolheram mais dados, incluindo novas observações de ocultações feitas com o Telescópio Espacial Spitzer.

“Estes novos dados apoiam fortemente o cenário de decaimento orbital, o que nos permite dizer com firmeza que o planeta está realmente a espiralar em direcção à sua estrela,” disse Yee. “Isto confirma as previsões teóricas de longa data e dados indirectos, sugerindo que os Júpiteres quentes devem ser destruídos por este processo.”

Esta descoberta vai ajudar os teóricos a entender o funcionamento interno das estrelas e a interpretar outros dados relacionados com as interacções das marés,” disse Winn. “Também nos diz mais sobre a vida dos Júpiteres quentes, uma pista que pode ajudar a lançar luz sobre a formação destes planetas estranhos e inesperados.”

Astronomia On-line
14 de Janeiro de 2020

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3344: Matéria escura pode ter colidido com a Via Láctea (e criado uma “onda” gigante)

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Alyssa Goodman / Harvard University

Uma onda enorme foi descoberta na Via Láctea, que se pode ter formado como resultado de uma colisão com um enorme objecto misterioso – potencialmente matéria escura.

A “onda Radcliffe” foi descoberta com recurso aos dados do satélite Gaia da Agência Espacial Europeia. Antes, passara despercebida por causa do seu tamanho extremo e da nossa proximidade. Da Terra, a onda cobre metade do céu, dificultando a visualização de toda a estrutura.

Investigadores liderados por João Alves, do Departamento de Astrofísica da Universidade de Viena e do Instituto Radcliffe de Estudos Avançados da Universidade de Harvard, estavam inicialmente a tentar mapear uma estrutura conhecida como Cinturão de Gould. Esta é uma grande faixa de regiões de formação de estrelas.

Ao fazer isso, a equipa descobriu que o Cinturão de Gould é “apenas um efeito de projecção” de uma estrutura muito maior, disse Alves , em declarações à Newsweek. “Como se pode imaginar, fiquei muito surpreendido”, disse.

De acordo com o estudo publicado este mês na revista científica Nature, os cientistas descobriram que a onda Radcliffe era um filamento enorme e longo, com nove mil anos-luz de comprimento e 400 de largura. Também foi encontrado 500 anos-luz acima e abaixo do plano médio do disco galáctico em forma de onda.

Anda não se sabe o que pode ter produzido a onda. No entanto, a sua amplitude parece estar a diminuir ao longo do tempo. Para que seja uma onda atenuada, sugere imediatamente algum tipo de gatilho – talvez uma colisão entre o disco da nossa Via Láctea e um objecto maciço – que até agora não foi possível identificar. Porém, poderia ter sido um grupo de matéria escura.

Um estudo anterior sobre o Cinturão de Gould, publicado em 2009 na revista científica Monthly Notices da Royal Astronomical Society, sugeriu o mesmo. Talvez uma gigantesca bolha de matéria escura tenha colidido com a nuvem de gás jovem há milhões de anos, distorcendo a gravidade da galáxia e espalhando as estrelas mais próximas no padrão visto hoje, recorda o LiveScience.

Alves disse ainda que a onda e as novas estrelas que produz são os nossos novos vizinhos galácticos, uma vez que o nosso sistema solar está a viajar na mesma direcção e na mesma velocidade. Aliás, o nosso Sol morrerá antes da maioria destas novas estrelas vizinhas.

Além disso, a equipa descobriu que a onda interage com o Sol, que cruzou no nosso caminho há cerca de 13 milhões de anos e continuará em mais 13 milhões de anos. O que aconteceu durante esse encontro também é desconhecido, segundo explicou Alves em comunicado.

A equipa espera agora encontrar outras estruturas semelhantes noutras partes da Via Láctea. Além disso, estão a tentar localizar e medir as estrelas adolescentes da onda, pois herdam os movimentos da nuvem parental, portanto, propriedades importantes, o que deverá ajudá-los a descobrir o que poderá ter causado a formação da onda.

ZAP //

Por ZAP
10 Janeiro, 2020

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3313: Astrofísico quer voltar ao passado (e já sabe como construir uma máquina do tempo)

CIÊNCIA/ASTROFÍSICA

Prettysleepy2 / Pixabay

O astrofísico Ron Mallett acredita que encontrou uma forma de viajar no tempo – pelo menos teoricamente. O investigador disse ter escrito uma equação científica que pode ser a base de uma verdadeira máquina do tempo.

Em declarações à CNN, o investigador de física da Universidade de Connecticut, nos Estados Unidos, explicou que chegou a uma equação científica que pode ser usada para construir um máquina do tempo real. Ron Mallett construiu mesmo um protótipo do dispositivo para ilustrar um componente-chave da sua teoria.

Para entender a máquina de Mallett, é precisa conhecer o básico da teoria da relatividade especial de Albert Einstein, que afirma que o tempo acelera ou desacelera dependendo da velocidade com que um objecto se está a mover.

Com base nessa teoria, se uma pessoa estivesse numa nave espacial a viajar perto da velocidade da luz, o tempo passaria mais lentamente para eles do que para alguém que permanecesse na Terra. Essencialmente, o astronauta poderia percorrer o Espaço em menos de uma semana e, quando regressasse à Terra, já teriam passado 10 anos para as pessoas no planeta, fazendo parecer que o astronauta tinha viajado para o futuro.

Porém, embora muitos físicos aceitem que saltar para a frente no tempo dessa forma provavelmente é possível, viajar no tempo para o passado é outra questão – e Mallett acha que poderia resolvê-la recorrendo ao uso de lasers.

A ideia de Mallett depende de outra teoria de Einstein: a teoria geral da relatividade. Segundo essa teoria, objectos massivos dobram o espaço-tempo – um efeito que percebemos como gravidade. Quanto maior a gravidade, menor o tempo. “Se pudermos dobrar o Espaço, existe a possibilidade de torcer o espaço”, disse Mallett à CNN. “Na teoria de Einstein, o que chamamos de espaço também envolve tempo. O que se faz com o Espaço também acontece com o tempo.”

O investigador acredita que é teoricamente possível colocar o tempo em loop, o que permitiria viajar no tempo para o passado. “Ao estudar o tipo de campo gravitacional produzido por um laser em anel, pode levar a uma nova forma de olhar para a possibilidade de uma máquina do tempo baseada num feixe de luz circulante”, disse.

No entanto, apesar do optimismo de Mallett, os seus colegas não estão convencidos de que a sua máquina do tempo venha a ser concretizada. “Não acho que [o trabalho] seja necessariamente frutífero“, retorquiu o astrofísico Paul Sutter à CNN. “Porque acho que existem falhas profundas na sua matemática e na sua teoria, e, portanto, um dispositivo prático parece inatingível”.

De facto, recorda o Futurism, até Mallet admite que a ideia, para já, é totalmente teórica.

ZAP //

Por ZAP
4 Janeiro, 2020

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3304: Problema dos 3 corpos. Cientistas estão perto de resolver a questão mais antiga da Astrofísica

CIÊNCIA/ASTROFÍSICA

(cv) NASA 360

Uma equipa de cientistas diz estar muito próxima de entender o conhecido “problema dos três corpos”, formulado por Isaac Newton.

A equipa diz ter uma solução estatística para o problema dos três corpos de Newton, o problema que se baseia em descobrir como três corpos semelhantes se deslocam no Espaço de uma forma capaz de e encaixar nas leis do movimento e da gravidade.

O estudo, publicado recentemente na Nature, aproximou-se da solução, apresentando uma fórmula estatística que se enquadra nesta questão ainda por resolver.

O problema dos três corpos, descrito como “a questão em aberto mais antiga da Astrofísica”, lida com as leis de Newton. As leis do movimento ajudaram os cientistas a compreender as relações entre um corpo com massa e as forças que agem sobre ele, como as forças que agem sobre um planeta em órbita do Sol, por exemplo.

No entanto, tentar entender as relações entre um corpo com massa e as forças que agem sobre ele quando aplicadas a três corpos (por exemplo, quando um satélite orbita um planeta, que, por sua vez, orbita uma estrela) gera dificuldades, uma vez que as equações relacionadas à massa e ao movimento não são resolúveis.

Agora, uma equipa de cientistas da Universidade Hebraica de Jerusalém sugeriu que, num sistema instável composto por três corpos, um deles acaba por ser expulso, deixando para trás os outros dois corpos numa relação binária estável, explica a Sputnik News.

“Quando comparamos as nossas previsões com modelos dos movimentos reais gerados por computador, observamos um alto grau de precisão“, garantiu o astrofísico Nicholas Stone, um dos cientistas envolvidos nesta pesquisa.

Apesar de os cientistas terem encontrado soluções para casos especiais, a fórmula geral para o problema dos três corpos mostrou-se muito difícil de atingir. Este estudo não resolve completamente o problema de Newton, mas a representação estatística de um sistema de três corpos instável ajudará os cientistas a visualizar os complicados processos envolvidos nestes sistemas.

ZAP //

Por ZAP
3 Janeiro, 2020

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3286: Cientistas detalham cenário horrendo caso asteróide gigante colida com a Terra

CIÊNCIA

ESA

Os investigadores apresentaram a descrição detalhada do que pode acontecer se uma das rochas espaciais colidir realmente com a superfície da Terra.

De acordo com o tablóide Daily Express, os meteorologistas Simon King e Clare Nasir explicaram, num livro chamado “What Does Rain Smell Like?”, que a colisão de um asteróide de diâmetro entre 25 e 1.000 metros com a Terra causaria “danos a nível local”, enquanto a colisão com uma rocha maior pode mesmo levar à destruição “a nível global”.

“As consequências mais letais da colisão com um grande asteróide serão rajadas de vento e ondas de choque. O pico da pressão do ar poderia romper os órgãos internos e as rajadas de vento atirariam corpos pelo ar e esmagariam as construções e florestas”, explicam os meteorologistas.

Os especialistas acrescentam ainda que as outras consequências devastadoras incluiriam “calor intenso, destroços voadores, tsunamis, sismos e destruições devido ao impacto directo e à formação de crateras”.

No entanto, os autores sublinham que os asteróides, tal como os outros objectos do espaço, são sujeitos às forças gravitacionais e, portanto, têm as suas próprias órbitas, o que torna as suas trajectórias “relativamente previsíveis”.

“A catalogação dos Near Earth Objects (NEO) é uma tarefa titânica, o espaço está muito lotado e parece ficar até mais lotado a cada década que passa. O mapeamento dos NEOs contra o fundo de outros destroços a orbitar no espaço poderia ser descrito como procurar uma agulha num palheiro, mas os astrofísicos fizeram grandes progressos nesta questão”, explicam os cientistas.

ZAP // Sputnik News

Por ZAP
29 Dezembro, 2019

 

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3214: NICER fornece as melhores medições de sempre de um pulsar, primeiro mapa da superfície

CIÊNCIA

O NICER (Neutron star Interior Composition Explorer) da NASA instalado na Estação Espacial Internacional.
Crédito: NASA

Os astrofísicos estão a redesenhar a imagem académica dos pulsares, os remanescentes densos e rodopiantes de estrelas mortas, graças ao NICER (Neutron star Interior Composition Explorer) da NASA, um telescópio de raios-X a bordo da Estação Espacial Internacional. Usando dados do NICER, os cientistas obtiveram as primeiras medições precisas e confiáveis, tanto do tamanho de um pulsar quanto da sua massa, bem como o primeiro mapa de manchas quentes à sua superfície.

O pulsar em questão, J0030+0451 (ou J0030 para abreviar), fica numa região isolada do espaço a 1100 anos-luz de distância na direcção da constelação de Peixes. Ao medir a massa e o tamanho do pulsar, o NICER revelou que as formas e os locais de “manchas quentes” com milhões de graus, à superfície do pulsar, são muito mais estranhas do que se pensava.

“Da sua posição na Estação Espacial, o NICER está a revolucionar a nossa compreensão dos pulsares,” disse Paul Hertz, director da divisão de astrofísica na sede da NASA em Washington. “Os pulsares foram descobertos há mais de 50 anos como faróis estelares que colapsaram em núcleos densos, comportando-se como nada que vemos na Terra. Com o NICER, podemos investigar a natureza destes remanescentes densos de maneiras que pareciam impossíveis até agora.”

Uma série de artigos que analisam as observações de J0030 pelo NICER são o foco de uma edição da revista The Astrophysical Journal Letters e estão disponíveis online.

Quando uma estrela massiva morre, fica sem combustível, colapsa sob o seu próprio peso e explode como uma super-nova. Estas mortes estelares podem deixar para trás estrelas de neutrões, que acumulam mais massa do que o nosso Sol numa esfera com o tamanho de uma cidade. Os pulsares, que são uma classe de estrela de neutrões, giram centenas de vezes por segundo e varrem feixes energéticos a cada rotação. J0030 gira 205 vezes por segundo.

Durante décadas, os cientistas tentaram descobrir exactamente como é que os pulsares funcionam. No modelo mais simples, um pulsar possui um poderoso campo magnético em forma de imã. O campo é tão forte que rasga partículas da superfície do pulsar e acelera-as. Algumas partículas seguem o campo magnético e atingem o lado oposto, aquecendo a superfície e criando manchas quentes nos pólos magnéticos. Todo o pulsar brilha levemente em raios-X, mas as manchas quentes são mais brilhantes. À medida que o objecto gira, estas manchas entram e saem da nossa vista como feixes de um farol, produzindo variações extremamente regulares no brilho de raios-X do objecto. Mas os novos estudos de J0030 pelo NICER mostram que os pulsares não são tão simples.

Usando observações do NICER de Julho de 2017 a Dezembro de 2018, dois grupos de cientistas mapearam as manchas quentes de J0030 usando métodos independentes e convergiram em resultados semelhantes para a sua massa e tamanho. Uma equipa liderada por Thomas Riley, estudante de doutoramento em astrofísica computacional, e a sua supervisora Anna Watts, professora de astrofísica da Universidade de Amesterdão, determinaram que o pulsar tem cerca de 1,3 vezes a massa do Sol e 25,4 km de diâmetro. Cole Miller, professor de astronomia na Universidade de Maryland, que liderou a segunda equipa, descobriu que J0030 tem aproximadamente 1,4 vezes a massa do Sol e é um pouco maior, com 26 km de diâmetro.

“Quando começámos a estudar J0030, a nossa compreensão de como simular pulsares estava incompleta, e ainda está,” explicou Riley. “Mas graças aos dados detalhados do NICER, a ferramentas de código aberto, a computadores de alto desempenho e ao excelente trabalho em equipa, temos agora uma estrutura para o desenvolvimento de modelos mais realísticos destes objectos.”

Um pulsar é tão denso que a sua gravidade distorce o espaço-tempo próximo – o “tecido” do Universo, conforme descrito pela teoria geral da relatividade de Einstein – da mesma maneira que uma bola de bowling num trampolim estica a superfície. O espaço-tempo é tão distorcido que a luz no lado do pulsar voltado na direcção oposta à Terra é “dobrada” e redireccionada para nós. Isto faz a estrela parecer maior do que é. O efeito também significa que as manchas quentes nunca podem desaparecer completamente à medida que giram para o lado oposto da estrela. O NICER mede a chegada de cada raio-X de um pulsar a mais de cem nano-segundos, uma precisão cerca de 20 vezes maior do que a disponível anteriormente, para que os cientistas possam tirar vantagem deste efeito pela primeira vez.

“As medições incomparáveis de raios-X do NICER permitiram-nos fazer os cálculos mais precisos e confiáveis do tamanho de um pulsar até ao momento, com uma incerteza inferior a 10%,” disse Miller. “Toda a equipa do NICER deu uma contribuição importante à física fundamental que é impossível investigar em laboratórios terrestres.”

A perspectiva da Terra observa o hemisfério norte de J0030. Quando as equipas mapearam as formas e posições das manchas de J0030, esperavam encontrar algo parecido à imagem dos pulsares que temos nos livros. Ao invés, os cientistas identificaram até três “manchas” quentes, todas no hemisfério sul.

Riley e colegas correram simulações usando círculos sobrepostos de diferentes tamanhos e temperaturas para recriar os sinais de raios-X. A realização das suas análises no supercomputador nacional holandês Cartesius levou menos de um mês – mas seriam necessários cerca de 10 anos num computador normal. A sua solução identifica duas manchas quentes, uma pequena e circular e a outra longa e em forma de crescente.

O grupo de Miller realizou simulações semelhantes, mas com ovais de diferentes tamanhos e temperaturas, no supercomputador Deepthough2 da Universidade de Maryland. Encontraram duas configurações possíveis e igualmente prováveis de manchas. Uma tinha duas ovais que se assemelham ao padrão encontrado pela equipa de Riley. A segunda solução acrescenta uma terceira mancha, mais fria, ligeiramente ao lado do pólo rotacional sul do pulsar.

As previsões teóricas anteriores sugeriam que as localizações e formas das manchas quentes podiam variar, mas os estudos de J0030 são os primeiros a mapear estas características à superfície. Os cientistas ainda estão a tentar determinar a razão da organização e forma das manchas de J0030, mas, por enquanto, está claro que os campos magnéticos dos pulsares são mais complicados do que o modelo tradicional de dois pólos.

O principal objectivo científico do NICER é determinar com precisão as massas e tamanhos de vários pulsares. Com esta informação os cientistas serão finalmente capazes de decifrar o estado de matéria nos núcleos das estrelas de neutrões, matéria esmagada por tremendas pressões e densidades que não pode ser replicada na Terra.

“É notável, e também muito reconfortante, que as duas equipas tenham atingido semelhantes tamanhos, massas e padrões de manchas quentes em J0030 usando diferentes abordagens de modelagem,” disse Zaven Arzoumanian, líder científico do NICER no Centro de Voo Espacial Goddard da NASA em Greenbelt, Maryland, EUA. “Diz-nos que o NICER está no caminho certo para ajudar a responder a uma pergunta duradoura na astrofísica: que forma assume a matéria nos núcleos ultra-densos das estrelas de neutrões?”

Astronomia On-line
17 de Dezembro de 2019

 

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