1936: LIGO e Virgo detectam novas colisões

Impressão de artista da colisão de duas estrelas de neutrões.
Crédito: NASA/Swift/Dana Berry

No dia 25 de Abril de 2019, o LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) da NSF (National Science Foundation) e o detector europeu Virgo registaram ondas gravitacionais do que parece ser um choque entre duas estrelas de neutrões – os remanescentes densos de estrelas massivas que tinham explodido anteriormente. Um dia mais tarde, 26 de Abril, a rede LIGO-Virgo identificou outra fonte candidata com uma reviravolta potencialmente interessante: pode, de facto, ter resultado da colisão entre uma estrela de neutrões e um buraco negro, um evento nunca antes visto.

“O Universo está a dizer-nos para ficarmos atentos,” diz Patrick Brady, porta-voz da Colaboração Científica LIGO e professor de física na Universidade de Wisconsin-Milwaukee. “Estamos especialmente curiosos sobre o candidato de dia 26 de Abril. Infelizmente, o sinal é bastante fraco. É como ouvir alguém a sussurrar uma palavra num café movimentado; pode ser difícil distinguir a palavra ou até mesmo ter certeza se, de facto, sussurrou. Vai levar algum tempo para chegar a uma conclusão sobre este candidato.”

“O LIGO da NSF, em colaboração com o Virgo, abriu o Universo para futuras gerações de cientistas,” diz France Córdova, directora da NSF. “Uma vez mais, testemunhámos o notável fenómeno de uma fusão de estrelas de neutrões, seguida de perto por outra possível fusão de estrelas colapsadas. Com estas novos achados, vemos as colaborações LIGO-Virgo a atingir o seu potencial de produzir regularmente descobertas que antes eram impossíveis. Os dados dessas descobertas, e de outras que certamente se seguirão, vão ajudar a comunidade científica a revolucionar a nossa compreensão do Universo invisível.”

As descobertas vêm apenas algumas semanas depois do LIGO e do Virgo terem voltado às operações. Os detectores gémeos do LIGO – um em Washington e outro no estado norte-americano do Louisiana -, juntamente com o Virgo, localizado no EGO (European Gravitational Observatory) na Itália, retomaram as operações no 1 de Abril, depois de passarem por uma série de actualizações a fim de aumentar as suas sensibilidades às ondas gravitacionais – ondulações no espaço e no tempo. Cada detector agora examina volumes maiores do Universo do que antes, procurando eventos extremos como colisões gigantescas entre buracos negros e estrelas de neutrões.

“A união de forças humanas e instrumentos com as colaborações LIGO e Virgo foi, mais uma vez, a receita para um mês científico incomparável, e a actual campanha de observação incluirá mais 11 meses,” diz Giovanni Prodi, coordenador de análise de dados do Virgo, da Universidade de Trento e do INFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) na Itália. “O detector Virgo trabalha com a maior estabilidade, cobrindo o céu 90% do tempo com dados úteis. Isso ajuda-nos a apontar para as fontes, quando a rede está em pleno funcionamento e às vezes quando apenas um dos detectores LIGO está a operar. Temos muito trabalho de investigação inovadora pela frente.”

Além dos dois novos candidatos que envolvem estrelas de neutrões, a rede LIGO-Virgo, nesta última rodada, detectou três prováveis fusões de buracos negros. No total, a rede detectou, desde que fez história com a primeira detecção directa de ondas gravitacionais em 2015, evidências de duas fusões de estrelas de neutrões, 13 fusões de buracos negros e uma possível fusão entre uma estrela de neutrões e um buraco negro.

Quando dois buracos negro colidem, distorcem o tecido do espaço e do tempo, produzindo ondas gravitacionais. Quando duas estrelas de neutrões colidem, não só libertam ondas gravitacionais, mas também luz. Isto significa que os telescópios sensíveis às ondas de luz, em todo o espectro electromagnético, podem testemunhar estes poderosos impactos juntamente com o LIGO e com o Virgo. Um desses eventos ocorreu em Agosto de 2017: O LIGO e o Virgo inicialmente identificaram uma fusão de estrelas de neutrões em ondas gravitacionais e, nos dias e meses que se seguiram, cerca de 70 telescópios no solo e no espaço testemunharam o rescaldo explosivo em ondas de luz, desde raios-gama, a luz visível, a ondas de rádio.

No caso das duas candidatas recentes a estrelas de neutrões, os telescópios de todo o mundo correram mais uma vez para rastrear as fontes e captar a luz que se espera que surja dessas fusões. Centenas de astrónomos avidamente apontaram telescópios para zonas do céu suspeitas de abrigar as fontes do sinal. No entanto, desta vez, nenhuma das fontes foi identificada.

“A busca por contrapartes explosivas do sinal de ondas gravitacionais é complexa devido à quantidade de céu que tem que ser estudado e devido às rápidas mudanças esperadas no brilho,” diz Brady. “O número de fusões de estrelas de neutrões, encontradas com o LIGO e com o Virgo, trará mais oportunidades para procurar as explosões ao longo do próximo ano.”

Estima-se que a fusão de estrelas de neutrões de dia 25 de Abril, denominada S190425z, tenha ocorrido a cerca de 500 milhões de anos-luz da Terra. Apenas uma das instalações gémeas do LIGO detectou o seu sinal juntamente com o Virgo (o LIGO em Livingston testemunhou o evento, mas o LIGO de Hanford estava offline). Como apenas dois dos três detectores registaram o sinal, as estimativas da localização no céu a partir do qual teve origem não são precisas, fazendo com que os astrónomos tivessem que rastrear quase um-quarto do céu em busca da fonte.

Estima-se que a possível colisão entre uma estrela de neutrões e um buraco negro, de dia 26 de Abril (referida como S190426c), tenha tido lugar a cerca de 1,2 mil milhões de anos-luz de distância. Foi visto pelas três instalações do LIGO-Virgo, que ajudaram a restringir melhor a sua posição para regiões que cobrem mais ou menos 1100 quadrados, ou cerca de 3% do total do céu.

“A mais recente campanha de observação do LIGO-Virgo está a provar ser a mais excitante até agora,” diz David H. Reitze, do Caltech, director executivo do LIGO. “Já estamos a ver indícios da primeira observação de um buraco negro a engolir uma estrela de neutrões. Se se confirmar, será uma aposta ganha para o LIGO e Virgo – em três anos, teremos observado todos os tipos de colisões para buracos negros e estrelas de neutrões. Mas nós aprendemos que afirmações de detecções requerem uma quantidade enorme de trabalho meticuloso – verificação e reverificação -, de modo que vamos ver onde os dados nos levam.”

Astronomia On-line
7 de Maio de 2019

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606: As máquinas aprendem a evitar asteróides

 

A 12 de Outubro de 2017, um asteróide do tamanho de um autocarro passou muito perto da Terra, dez vezes mais depressa do que um avião a jacto (a cerca de 25000 quilómetros por hora).

Um asteróide deste tamanho ter-se-ia rapidamente consumido na atmosfera da Terra, mas esta passagem tão próxima levantou uma grande quantidade de questões. Como é que podemos evitar um asteróide que esteja numa rota de colisão com a Terra? Qual é o método que nos pode dar maiores hipóteses de sucesso?

Para encontrar a resposta, os cientistas têm usado uma técnica chamada “Aprendizagem por Máquinas” (“Machine Learning”).

Esta capacidade está por todo o lado à nossa volta – por exemplo, é usada pelos filtros que detectam o “spam” nas nossas contas de email, para nos dar recomendações em lojas online, e em muitas outras utilizações. Se queremos que um computador desempenhe uma determinada tarefa, mostramos-lhe exemplos dessa tarefa a ser realizada. É a partir desses exemplos que o computador aprende a cumprir essa tarefa.

Neste caso concreto, o computador recebeu milhões de simulações de asteróides a dirigirem-se para a Terra. Em cada uma delas, o asteróide acertava ou não na Terra. O sucesso (evitar a colisão) era baseado em vários factores, desde o tamanho do asteróide ao método utilizado para o afastar, e a quanto tempo antes da possível colisão é que ele fora detectado.

Usando essa informação, o computador foi treinado para encontrar os padrões que conduziam quer ao choque quer à passagem sem colisão. Quando o computador estiver suficientemente treinado, poderá dizer-nos qual a melhor forma de impedir que um asteróide atinja a Terra.

Portanto, se algum dia descobrirmos um asteróide numa rota de colisão com a Terra, o computador usará o seu treino para nos dizer imediatamente se temos ou não possibilidade de lhe alterar a trajectória. Além disso, poderá também dizer-nos como o devemos fazer!

Facto curioso: Já foi proposta uma larga variedade de métodos para resolver o problema dos asteróides perigosos que se possam dirigir para a Terra; eles incluem explosões nucleares, mas também os chamados “tractores gravíticos”. Este último método requer que se coloque uma sonda muito perto do asteróide, de forma a conseguir que a sua gravidade afecte ligeiramente a direcção em que o asteróide segue. Este método é muito menos espectacular do que uma explosão nuclear, mas é também muito mais seguro.

Este Space Scoop é baseado num Comunicado de Imprensa de SAAO.

Link para a notícia original: http://www.unawe.org/kids/unawe1810/ 

Portal do Astrónomo
José Saraiva
1 Junho, 2018

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407: Estrela chocou com o Sistema Solar há 70.000 anos mas os efeitos ainda perduram

Michael Osadciw / University of Rochester

A estrela de Scholz chocou com o nosso Sistema Solar há 70.000 anos atrás. Ao contrário do que os cientistas pensavam, os efeitos dessa passagem ainda se fazem sentir actualmente.

Há 70.000 anos atrás, quando os humanos migraram para fora da África, uma estrela passou pelo nosso Sistema Solar. É conhecida como a estrela de Scholz e tem apenas 9% da massa do Sol.

Em 2015, quando os astrónomos descobriram que essa estrela havia passado por nós, assumiram que essa passagem não teria tido efeitos sobre o Sistema Solar. Mas os investigadores mostraram agora que não é bem assim: na verdade, ainda podemos ver o impacto dessa visita actualmente.

De acordo com um estudo da Universidade Complutense de Madrid, alguns objectos distantes no nosso Sistema Solar carregam a marca gravitacional do sobrevoo dessa pequena estrela.

A equipa, liderada pelo investigador Carlos de la Fuente Marcos, analisou 339 corpos conhecidos do sistema solar com órbitas hiperbólicas, ou seja, órbitas em forma de V, em vez de circulares ou elípticas.

Objectos em órbitas hiperbólicas podem, teoricamente, ter vindo do espaço interestelar, como Oumuamua, o primeiro visitante do nosso sistema solar. Mas também podem ser objectos nativos do nosso próprio Sistema Solar que adquiriram órbitas estranhas através de interacções gravitacionais com o Sol ou com algum planeta.

Os objectos da nuvem de Oort, um anel gelado que abriga biliões de cometas, podem até ter as órbitas “perturbadas” pelo disco da Via Láctea ou por estrelas errantes que se aproximam demasiado deles.

Os investigadores utilizaram simulações numéricas para calcular os radiantes, ou as posições no céu a partir das quais todos os objectos hiperbólicos parecem vir. E chegaram à conclusão de que várias dúzias deles não estavam exactamente onde esperavam.

“Seria de se esperar que as posições fossem distribuídas uniformemente no céu, particularmente se esses objectos viessem da nuvem de Oort. No entanto, o que encontramos foi muito diferente: um acúmulo estatisticamente significativo de radiantes”, disse Marcos, em comunicado.

“A pronunciada super-densidade parece projectada na direcção da constelação de Gémeos, o que se encaixa na passagem próxima da estrela de Scholz”, acrescentou o principal autor do estudo, publicado na Monthly Notices da Royal Astronomical Society: Letters.

Dado que o Oumuamua não está no grupo de Gémeos, o objecto bizarro em causa parece realmente ter vindo de outro sistema estelar. Os investigadores também notaram que outros oito corpos podem ser intrusos interestelares, incluindo o cometa ISON, que passou próximo do Sol, em Novembro de 2013.

“Por exemplo, o radiante do famoso asteróide interestelar Oumuamua é encontrado na constelação de Lyra, muito distante de Gémeos, e portanto não faz parte do excesso de densidade detectado”, explica o astrónomo espanhol.

De la Fuente Marcos acredita que novos estudos e observações confirmarão a ideia de que uma estrela passou muito perto de nós, num período relativamente recente.

Actualmente, o minúsculo objecto pouco brilhante, a estrela Scholz, está a aproximadamente 20 anos-luz de distância. Os astrónomos acreditam que é muito provável que, há 70.000 anos, os nossos ancestrais tivessem tido a oportunidade de contemplar sua luz fraca e avermelhada durante a noite.

Mas o que não viram, de certeza, foi a sua companheira minúscula em órbita – uma estrela anã castanha em torno de dois terços da massa da estrela de Scholz.

ZAP // HypeScience

Por ZAP
26 Março, 2018

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