3878: “Eventos surpreendentes” aproximam cientistas da descoberta da matéria escura

CIÊNCIA/ASTROFÍSICA

AG Kroupa / Uni Bonn

Uma equipa internacional de investigadores anunciou esta quarta-feira “um surpreendente número de eventos registados pelo XENON1T”, que é o sistema mais sensível na detecção de matéria escura, mas que isso ainda não significa a sua descoberta.

Uma equipa internacional, integrada por cinco investigadores da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra (FCTUC), “anunciou hoje à comunidade científica um surpreendente número de eventos registados pelo XENON1T, o sistema mais sensível de sempre na detecção de matéria escura”, afirma a Universidade de Coimbra (UC).

“A natureza destes eventos não está, porém, ainda totalmente deslindada, não se declarando por isso a descoberta da matéria escura”, sublinha a UC, numa nota enviada esta quarta-feira à agência Lusa.

“A sua assinatura é semelhante à produzida por quantidades residuais de trítio (um átomo de hidrogénio com dois neutrões e um protão no núcleo), mas pode ser também sinal de algo muito mais importante: a existência de um novo tipo de partícula denominado axião solar ou de propriedades até agora desconhecidas dos neutrinos”, adianta a UC.

O XENON1T esteve em operação entre 2016 e 2018 em Itália, no laboratório subterrâneo de Gran Sasso, debaixo de 1.300 metros de rocha. Projectado para a “detecção extremamente rara de matéria escura”, este “sistema de altíssima sensibilidade mostrou já conseguir registar outros eventos de muito difícil detecção”.

Em 2019, foi publicada na Nature “a medida directa conseguida com este sistema, pela primeira vez na história, do decaimento nuclear mais raro no universo”, exemplifica a UC.

O sistema XENON1T usa como alvo duas toneladas de xénon ultra-purificado.

“Uma radiação ao passar pelo alvo pode gerar, em geral, sinais ínfimos de luz e carga. A esmagadora maioria destes sinais (mais de 99,9%) deve-se a radiações de origem conhecida, o que permite aos cientistas calcular com grande precisão o número de eventos esperado. E aqui observaram-se mais 22,8% eventos em relação ao previsto”, refere José Matias-Lopes, investigador do Laboratório de Instrumentação, Engenharia Biomédica e Física da Radiação (LIBPhys) da FCTUC e coordenador da equipa portuguesa no projecto.

Uma possível explicação “terá a ver com a presença de trítio, um isótopo radioactivo do hidrogénio”, esclarece, citado pela UC, José Matias-Lopes. “Alguns átomos de trítio em 10 biliões de biliões de átomos de xénon seriam o suficiente para justificar o excesso de eventos registados”, mas “não existe ainda forma de medir estas tão ínfimas concentrações e assim confirmar esta hipótese”.

Outra possibilidade, “muitíssimo mais interessante, é a existência de um novo tipo de partícula”, refere José Matias-Lopes, avançando que, “de facto, o excesso de eventos observados tem energias similares às que se esperam para os axiões produzidas no sol”.

Os axiões são partículas previstas teoricamente, tendo o sol condições para ser uma fonte intensa deles. Embora os axiões não sejam matéria escura, “o seu avistamento seria o primeiro de uma nova classe de partículas cuja existência é solidamente apoiada pelos estudos teóricos”, afirma a UC, destacando que “esta descoberta teria um forte impacto no avanço do conhecimento, não só da astrofísica, mas também da própria física”.

Adicionalmente, “os axiões produzidos no início do universo podem também explicar a origem da matéria escura”, admite a UC. A terceira e última explicação avançada para o excesso observado tem origem nos neutrinos, que “passam aos biliões pelo nosso corpo a cada segundo, sem deixar rasto”. A confirmar-se esta hipótese, “o momento magnético (uma característica de todas as partículas) dos neutrinos teria de ser superior ao valor previsto pela teoria”, o que “obrigaria à necessidade de criar novos paradigmas e modelos físicos capazes de o explicar”, nota ainda a UC.

Das três explicações consideradas pelos cientistas da colaboração XENON, “a mais favorecida em termos estatísticos é a dos axiões solares, com uma probabilidade de cerca de 99,98% de que os sinais sejam desta origem”, revela José Matias-Lopes.

Mas, adverte o investigador, “mesmo com este elevado grau de probabilidade, não se pode declarar descoberta”. As outras duas possibilidades, trítio ou neutrinos com maior momento magnético, têm também uma elevada probabilidade, cerca de 99,93% em ambos os casos, de estarem na origem do excesso observado.

O XENON1T vai ser substituído por um novo sistema de deteção ainda mais sensível, o XENONnT, que deverá entrar em funcionamento este verão.

Os cientistas preveem ter, dois ou três meses depois, a confirmação da origem deste sinal —”se se deve a um contaminante ou, então, a algo verdadeiramente revolucionário: uma nova partícula ou tipo de interacção que vai para além daquilo que já se conhece”.

Aproximam-se, por isso, “tempos de grandes avanços e de descobertas que levam a largos passos em frente no conhecimento da Humanidade”, sustenta o consórcio XENON.

O XENON é constituído por 163 cientistas de 28 grupos de investigação dos EUA, Alemanha, Portugal, Suíça, França, Holanda, Suécia, Japão, Israel e Abu Dhabi. Portugal é parceiro desta colaboração desde o seu início, em 2005, através da equipa do LIBPhys da Universidade de Coimbra.

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ZAP // Lusa

Por Lusa
18 Junho, 2020

 

spacenews

 

3348: Rede LIGO-Virgo detecta outra colisão de estrelas de neutrões

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Impressão de artista da colisão de duas estrelas de neutrões.
Crédito: NSF/LIGO/Universidade Estatal de Sonoma/A. Simonnet

No dia 25 de Abril de 2019, o Observatório LIGO em Livingston captou o que pareciam ser ondulações gravitacionais de uma colisão de duas estrelas de neutrões. O LIGO em Livingston faz parte de uma rede que inclui o LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory), financiado pela NSF (National Science Foundation) e o detector europeu Virgo. Agora, um novo estudo confirma que este evento foi provavelmente o resultado de uma fusão de duas estrelas de neutrões. Esta seria apenas a segunda vez que este tipo de evento foi observado em ondas gravitacionais.

A primeira observação deste tipo, realizada em Agosto de 2017, fez história por ser a primeira vez que tanto ondas gravitacionais como luz foram detectadas a partir do mesmo evento cósmico. A fusão de 25 de Abril, por outro lado, não resultou na detecção de qualquer luz. No entanto, através de uma análise apenas dos dados das ondas gravitacionais, os investigadores descobriram que a colisão produziu um objecto com uma massa invulgarmente alta.

“A partir de observações convencionais com luz, já conhecíamos 17 sistemas binários de estrelas de neutrões na nossa própria Galáxia e estimámos as massas destas estrelas,” diz Ben Farr, membro da equipa do LIGO na Universidade de Oregon. “O que é surpreendente é que a massa combinada deste binário é muito maior do que o esperado.”

“Detectámos um segundo evento consistente com um sistema binário de estrelas de neutrões e esta é uma importante confirmação do evento de Agosto de 2017 que assinalou há dois anos um emocionante novo começo para a astronomia multi-mensageira,” comenta Jo van den Brand, porta-voz do Virgo e professor na Universidade de Maastricht, em Nikhef e na Vrije Universiteit em Amesterdão, Países Baixos. A astronomia multi-mensageira ocorre quando diferentes tipos de sinais são testemunhados simultaneamente, como aqueles baseados em ondas gravitacionais e luz.

O estudo, submetido à revista The Astrophysical Journal Letters, é da autoria de uma equipa internacional composta pela Colaboração Científica LIGO e pela Colaboração Virgo, esta última associada ao detector de ondas gravitacionais Virgo na Itália. Os resultados foram apresentados no passado dia 6 de Janeiro na 235.ª reunião da Sociedade Astronómica Americana em Honolulu, Hawaii.

As estrelas de neutrões são os remanescentes de estrelas moribundas que sofrem explosões catastróficas à medida que entram em colapso no final das suas vidas. Quando duas estrelas de neutrões espiralam uma em direcção à outra, sofrem uma fusão violenta que expele ondulações gravitacionais através do tecido do espaço e do tempo.

O LIGO tornou-se o primeiro observatório a detectar directamente ondas gravitacionais em 2015; nesse caso, as ondas foram geradas pela feroz colisão de dois buracos negros. Desde então, o LIGO e o Virgo detectaram dúzias de candidatos a fusões de buracos negros.

A fusão de estrelas de neutrões de Agosto de 2017 foi captada pelos dois detectores LIGO, um em Livingston, no estado norte-americano do Louisiana, e o outro em Hanford, Washington, juntamente com uma série de telescópios espalhados por todo o mundo (as colisões de estrelas de neutrões produzem luz e pensa-se que as colisões de buracos negros não). Esta fusão não foi visível claramente nos dados do Virgo, mas esse facto forneceu informações importantes que finalmente identificaram a localização do evento no céu.

O evento de Abril de 2019 foi identificado pela primeira vez em dados apenas do detector LIGO Livingston. O detector LIGO Hanford estava na altura temporariamente offline e, a uma distância de mais de 500 milhões de anos-luz, o evento era fraco demais para ser detectável nos dados do Virgo. Usando os dados de Livingston, combinados com informações derivadas dos dados do Virgo, a equipa reduziu a localização do evento para uma região do céu com mais de 8200 graus quadrados em tamanho, ou cerca de 20% do céu. Em comparação, o evento de Agosto de 2017 foi reduzido a uma região de apenas 16 graus quadrados, ou 0,04% do céu.

“Este é o nosso primeiro evento publicado para a detecção num único observatório,” diz Anamaria Effler do Caltech, cientista que trabalha no LIGO Livingston. “Mas o Virgo deu uma contribuição valiosa. Usámos informações sobre a sua não-detecção para nos dizer aproximadamente de onde o sinal deve ter tido origem.”

Os dados do LIGO revelam que a massa combinada dos corpos fundidos é de aproximadamente 3,4 vezes a massa do nosso Sol. Na nossa Galáxia, os sistemas binários de estrelas de neutrões conhecidos combinam massas até 2,9 vezes a do Sol. Uma possibilidade para a massa extraordinariamente alta é que a colisão ocorreu não entre duas estrelas de neutrões, mas entre uma estrela de neutrões e um buraco negro, já que os buracos negros são mais massivos que as estrelas de neutrões. Mas se fosse esse o caso, o buraco negro teria que ser excepcionalmente pequeno para a sua classe. Ao invés, os cientistas pensam que é muito mais provável que o LIGO tenha testemunhado a destruição de duas estrelas de neutrões.

“O que sabemos a partir dos dados é as massas, e as massas individuais provavelmente correspondem a estrelas de neutrões. No entanto, como um sistema binário de estrelas de neutrões, a massa total é muito mais elevada do que em qualquer outro binário conhecido na Via Láctea,” diz Surabhi Sachdev, membro da equipa LIGO com sede na Universidade Estatal da Pensilvânia. “E isso pode ter implicações interessantes sobre como o par se formou originalmente.”

Pensa-se que os pares de estrelas de neutrões se formem de duas maneiras possíveis. Podem formar-se a partir de sistemas binários de estrelas massivas que terminam as suas vidas como estrelas de neutrões, ou podem surgir quando duas estrelas de neutrões formadas separadamente se agrupam num ambiente estelar denso. Os dados do LIGO para o evento de 25 Abril não indicam qual dos cenários é o mais provável, mas sugerem que são necessários mais dados e novos modelos para explicar a massa inesperadamente alta da fusão.

Astronomia On-line
10 de Janeiro de 2020

spacenews

 

2968: Asteróide passou incrivelmente perto da Terra (e só foi notado minutos antes)

CIÊNCIA

lwpkommunikacio / Flickr

Um pequeno asteróide passou esta quinta-feira muito perto da Terra, sendo apenas detectado menos de uma hora antes da sua aproximação máxima.

O objecto espacial, baptizado de C0PPEV1, foi inicialmente detectado pelo US Catalina Sky Survey, sendo depois rastreado por vários outros observatórios norte-americano.

O asteróide passou a 6.200 quilómetros da Terra, passando sobre o sul da África a uma velocidade aproximada de 43.452 quilómetros por hora. O portal Earth Sky escreve mesmo que este corpo passou “incrivelmente perto” da Terra.

Tendo em conta a escala astronómica, este corpo rochoso passou realmente perto. Para termos de comparação, importa referir que os satélites de telecomunicações geo-estacionários orbitam a 35.786 quilómetros da Terra; a Estação Internacional Espacial (EEI), por sua vez, está a cerca de 400 quilómetros acima do nível do mar.

Os cientistas estimam, segundo Earth Sky, que o C0PPEV1 tenha um diâmetro entre 2 a 7 metros e, por isso, é muito pequeno para representar perigo para a Terra, mesmo num cenário de colisão com o nosso planeta.

Tony Dunn @tony873004

In about 45 minutes from now (now = 10/31/19 7:00 am PDT), newly-discovered #asteroid C0PPEV1 will pass only 6200 km above Earth’s surface. 45 minutes ago it was passing through Earth’s shadow.
This is much closer than our geostationary satellites. http://orbitsimulator.com/gravitySimulatorCloud/simulations/1572529210218_C0PPEV1.html 

De acordo com o mesmo portal, esta aproximação aponta vulnerabilidades na detecção deste tipo de corpos que podem ameaçar a Terra.

A NASA tem reunido esforços para melhorar a capacidade de detecção destes corpos rochosos. Em Abril último, uma equipa de astrónomos propôs uma nova estratégia para a detecção precoce de rochas espaciais em rota de colisão com a Terra, que consiste no rastreamento do calor que estes corpos rochosos emitem durante a sua trajectória.

“Se encontrarmos um objecto apenas alguns dias dias antes do impacto, as nossas opções são limitadas”, começou por explicar a cientista do Laboratório de Propulsão a Jacto da agência espacial norte-americana, Amy Mainzer.

“Por isso, concentramos os nossos esforços para encontrar NEOs (Near-Earth Object), quando estes se encontram ainda muito longe do planeta, fornecendo o máximo tempo possível e abrindo uma gama mais ampla de possibilidade para a mitigação” do objecto”.

Cientistas têm nova estratégia para detectar asteróides em rota de colisão com a Terra

Uma equipa de astrónomos da NASA propôs uma nova estratégia para a detecção precoce de rochas espaciais em rota de…

ZAP //

Por ZAP
6 Novembro, 2019

 

2159: A todo o gás: GTC detecta ventos poderosos produzidos por um buraco negro super-massivo

Os ventos de um buraco negro “varrem” o gás das galáxias.
Crédito: ESA/ATG medialab

Os buracos negros super-massivos nos centros de muitas galáxias parecem ter uma influência básica nas suas evoluções. Isto acontece durante uma fase em que o buraco negro está a consumir o material da galáxia em que reside a uma grande velocidade, crescendo em massa ao fazê-lo. Durante esta fase, dizemos que a galáxia tem um núcleo activo (AGN, “active galactic nucleus).

O efeito que esta actividade tem sobre a galáxia hospedeira é conhecido como feedback AGN e uma das suas propriedades são os ventos galácticos: este é o gás do centro da galáxia que é expelido pela energia libertada pelo núcleo activo. Estes ventos podem atingir velocidades de até milhares de quilómetros por segundo e nos AGNs mais energéticos, por exemplo, nos quasares, podem limpar os centros das galáxias impedindo a formação de novas estrelas. Mostrou-se que a evolução da formação estelar ao longo de escalas de tempo cosmológicas não pode ser explicada sem a existência de um mecanismo regulador.

Para estudar estes ventos em quasares utilizou-se o espectrógrafo infravermelho EMIR acoplado ao GTC (Gran Telescopio Canarias). O EMIR é um instrumento completamente desenvolvido no Instituto de Astrofísica das Canárias, construído para estudar os objectos mais frios e mais distantes do Universo, analisando a luz infravermelha. Desde Junho de 2016 que está instalado no GTC, depois de passar por uma fase exaustiva de testes nas oficinas da Divisão de Instrumentos da sede do IAC em La Laguna.

Os dados obtidos desde então têm sido utilizados para produzir vários artigos científicos dos quais o mais recente é o estudo do quasar obscurecido J1509 + 0434, publicado na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters e produzido por uma equipa internacional liderada pela investigadora do IAC Cristina Ramos Almeida. Este quasar está no Universo local e é um análogo dos quasares mais distantes e muito mais numerosos onde o feedback AGN deve estar a afectar seriamente a formação de novas estrelas.

“O EMIR permitiu-nos estudar os ventos do gás ionizado e molecular deste quasar usando o espectro infravermelho. Esta análise é muito importante porque nem sempre mostra propriedades semelhantes, o que nos diz muito sobre como estes ventos são produzidos e como afectam as suas galáxias hospedeiras,” explica Ramos Almeida. O estudo deste e de outros quasares locais permitirá entender o que estava a acontecer nas galáxias quando eram mais jovens e quando estavam a formar as suas estruturas que vemos hoje.

Com base nos novos dados obtidos com o EMIR, a equipa descobriu que o vento ionizado é mais rápido do que o vento molecular, atingindo velocidades de até 1200 km/s. No entanto, seria o vento molecular a esvaziar os reservatórios de gás da galáxia (até 176 massas solares por ano). “Novas observações com o ALMA vão permitir confirmar esta estimativa,” explicou José Acosta Pulido, investigador do IAC e co-autor deste estudo.

O próximo passo é observar uma amostra completa de quasares próximos obscurecidos com o EMIR para estudar os seus ventos ionizados e moleculares. Os cientistas também querem investigar as populações estelares das suas galáxias hospedeiras. Isto permitirá confirmar directamente o feedback AGN na evolução das galáxias.

Astronomia On-line
11 de Junho de 2019

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1989: Os peixes do mar profundo podem distinguir cores na escuridão quase total

CIÊNCIA

(CC0/PD) Skitterphoto / pixabay

Alguns peixes que habitam nas profundezas apenas alcançáveis pela luz solar têm foto-receptores capazes de detectar cores.

A visão da maioria dos vertebrados é determinada por dois tipos de células na retina: os cones e os bastonetes. Os cones distinguem cores, mas funcionam apenas quando há iluminação suficiente. Por outro lado, os bastonetes podem detectar a luz visivelmente escassa, mas fazem-nos em preto e branco, porque usam apenas um tipo da proteína opsina RH1.

Ao estudar 101 espécies da zona mesopelágica, que se estende entre 200 e mil metros abaixo da superfície do oceano, os biólogos descobriram que quatro delas têm genes que aumentam – até 5, 6, 18 e 38 – a quantidade de variantes da RH1 nos bastonetes. A presença de vários tipos dessa proteína possibilita a essas células ver cor.

“O número máximo, registado no Diretmus argenteus, é impressionante”, disse Megan Porter, uma bióloga evolutiva, à Science News. No entanto, não se pode confirmar que essas quatro espécies realmente possam ver cores, admite a principal autora do estudo publicado na revista Science, Zuzana Musilová.

Tendo em conta a diferença de pressão entre a superfície e a zona mesopelágica, os peixes provavelmente não sobrevivem se forem extraídos das profundidades, por isso não podem ser testados. “Mesmo trazê-los à superfície vivos não garante que se comportariam da mesma maneira do que nas profundezas”.

No geral, os autores são “cautelosos” em não alegar que os peixes de águas profundas conseguem ver cores, disse Almut Kelber, da Universidade de Lund, na Suécia, que estudou a visão de cores com pouca luz em rãs.

Os novos resultados de peixe não dizem se diferentes opsinas RHI se agrupam em células bastonetes individuais ou se estão dispersas, com diferentes células bastonetes a carregar diferentes opsinas. Para diferenciar as cores, as opsins da haste precisariam de estar em células diferentes. Mas se as proteínas se acumulam em cada haste, os peixes aumentam a sensibilidade à luz e podem escolher objectos mais fracos em tons de preto e branco.

ZAP //

Por ZAP
16 Maio, 2019


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1874: Cientistas têm nova estratégia para detectar asteróides em rota de colisão com a Terra

ESA

Uma equipa de astrónomos da NASA propôs uma nova estratégia para a detecção precoce de rochas espaciais em rota de colisão com a Terra, que consiste no rastreamento do calor que estes corpos rochosos emitem durante a sua trajectória.

“Se encontrarmos um objeto apenas alguns dias dias antes do impacto, as nossas opções são limitadas”, começou por explicar a cientista do Laboratório de Propulsão a Jacto da agência espacial norte-americana, Amy Mainzer.

“Por isso, concentramos os nossos esforços para encontrar NEOs (Near-Earth Object), quando estes se encontram ainda muito longe do planeta, fornecendo o máximo tempo possível e abrindo uma gama mais ampla de possibilidade para a mitigação” do objeto”.

Contudo, a identificação não é fácil. De acordo com Mainzer, detectar um asteróide é como identificar um pedaço de carvão no céu nocturno. “Os NEOs são intrinsecamente fracos porque são, na sua grande maioria, muito pequenos e distantes de nós no Espaço. Alguns destes objectos são tão escuros como o tinteiro de uma impressora. Tentar detectá-los no preto do Espaço é realmente muito difícil”.

Tentando fintar esta dificuldade, a cientista pretende utilizar o calor dos NEOs em vez da luz visível para os detectar. e cometas são aquecidos pelo Sol e, por isso, brilham intensamente nos comprimentos de onda térmicos (infravermelho), tornando-os mais fáceis de detectar com o telescópio de exploração infravermelho de campo amplo de objectos próximos da Terra (NEOWISE).

“Com a missão NEOWISE, podemos detectar objectos independentemente da cor da sua superfície e usá-los para medir as suas dimensões e outras propriedades da sua superfície,  disse Mainzer, explicando que conhecer estas propriedade é crucial para que os cientistas possam definir uma estratégia defensiva contra um eventual impacto.

“Esses objectos são intrinsecamente interessantes, uma vez que se acredita que alguns [destes corpos] são tão antigos quanto o material original que formou o Sistema Solar”.

“Estamos a propor à NASA a criação de um novo telescópio, o NEOCam (Near Earth Object Camera), para fazer um trabalho muito mais completo de mapeamento quer nas trajectórias dos objectos, quer nas suas dimensões”, concluiu.

Na apresentação dos resultados, que foram esta semana publicados na revista científica, Bulletin of the American Physical Society, Mainzer explica como é que a NASA trabalha com a comunidade espacial global visando atingir um esforço o internacional para defender a Terra de um eventual impacto. Além da agência espacial norte-americana, também a Agência de Exploração Aeroespacial do Japão (JAXA) está focada em estudar estes objectos, tendo em desenvolvimento uma missão que visa recolher amostras de um asteróide.

ZAP //

Por ZAP
22 Abril, 2019

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