2600: A NASA detectou uma misteriosa luz verde que desapareceu rapidamente

CIÊNCIA

O observatório espacial NuSTAR da NASA captou uma explosão de luz azul e verde brilhante de raios-X enquanto observava a galáxia Fireworks.

Os pontos de luz, que desapareceram alguns dias após serem detectados e que são conhecidos como fonte de raios X ultra-luminosos (ULX), foram baptizados de ULX-4, pois é o quarto identificado nesta galáxia.

Apenas dez dias após a primeira observação, de repente, as luzes desapareceram com a mesma rapidez com que apareceram. Os investigadores descartaram que fosse uma super-nova porque nenhuma luz visível foi detectada com a fonte de raios-X.

“Dez dias é um período muito curto para que um objecto tão brilhante apareça“, disse Hannah Earnshaw, principal autora do novo estudo, em comunicado. A cientistas disse que foi uma experiência “emocionante” porque mudanças cada vez mais graduais são geralmente observadas ao longo do tempo.

A luz pode vir de um buraco negro que está a consumir outro objecto, como uma estrela. Estudos sugerem que a gravidade de um buraco negro pode separar um objecto que se aproxima demais. Os restos que são colocados em órbita perto do buraco negro movem-se muito rápido, aquecem até milhões de graus Celsius e emitem raios-X.

Como a maioria dos buracos negros “se alimenta” de objectos densos, como uma estrela, por um período prolongado, os ULXs geralmente têm uma duração longa, diferente da observada recentemente, que teve vida curta ou “transitória”. Este foi um evento muito mais raro, que poderia ser um buraco negro destruindo rapidamente uma pequena estrela.

No entanto, os astrónomos também propuseram outras explicações possíveis, de modo que o ULX-4 fosse produzido por uma estrela de neutrões. Como os buracos negros, podem extrair material e formar um disco de detritos que se movem rapidamente.

“Este resultado é um passo para entender alguns dos casos mais raros e extremos em que a matéria se acumula em buracos negros ou estrelas de neutrões”, concluiu Earnshaw.

A descoberta foi apresentada num estudo publicado no início de Agosto na revista especializada The Astrophysical Journal.

ZAP //

Por ZAP
9 Setembro, 2019

 

2288: A luz acaba de ganhar uma nova propriedade

CIÊNCIA

(CC0/PD) asim alnamat / Pexels

Uma equipa internacional de cientistas, liderada por especialistas da Universidade de Salamanca (USAL), em Espanha, anunciou ter descoberto uma nova propriedade da luz relacionada com a capacidade de acelerar ou desacelerar a velocidade de rotação de um feixe de luz, revelou um novo estudo. 

“É uma nova propriedade que até agora não tinha sido observada”, afirmou a física óptica da USAL, Laura Rego, que é também a autora principal do estudo, citada em comunicado.

De acordo com a nova publicação, cujos resultados foram este mês publicados na revista científica Science, a nova propriedade da luz – a que os cientistas chamaram “auto-torque” – sustenta que um feixe de luz tem a capacidade de alterar a sua rotação por si só.

Em meados de 1992, os cientistas descobriram que um feixe de luz poderia ter um momento angular orbital, ou seja, o feixe de luz é capaz de se torcer à medida que se propaga, estando cada fotão a circular à volta do centro do feixe.

Agora, o novo estudo vem defender que o feixe de luz não só se pode torcer como também é capaz de controlar a velocidade de rotação. Este movimento, segundo explicam os cientistas, pode forçar uma torção sem que sejam necessárias forças externas.

Rego frisou o feito inédito da sua equipa: “É a primeira vez que alguém previu e até observou esta nova propriedade da luz”, assegurou, citada na mesma nota.

A cientista, em declarações ao jornal espanhol El País, compara a nova descoberta a um condutor que move as duas mãos em sentidos diferentes para girar o volante. “Previmos teoricamente e observamos de forma experimental que o mesmo é possível com feixes de luz. Podemos mudar a velocidade de rotação, ou seja, mudar o momento angular da luz, algo que até agora não havia sido feito”, exemplificou.

Sob condições apropriadas, o feixe tem a capacidade de acelerar ou desacelerar a sua rotação por si só – esta é a nova propriedade da luz, que se junta agora às mais antigas, como a intensidade (ou amplitude) e o comprimento de onda.

A investigação, que contou com a colaboração de cientistas da Universidade do Colorado, nos Estados Unidos, e do Instituto de Ciências Fotónicas, em Espanha, pode ter aplicações futuras para o estudo e manipulação de átomos, proteínas, moléculas e até vírus, aponta ainda o diário espanhol.

A descoberta poderá ainda ser utilizada para armazenar uma maior quantidade de informação na luz que se utiliza nas telecomunicações, permitindo a criação de dispositivos tecnológicos mais pequenos e rápidos, aponta a National Geographic.

SA, ZAP //

Por SA
8 Julho, 2019

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1583: Satélite russo detecta “explosões” de luz desconhecidas na atmosfera da Terra

NASA

O telescópio de raios ultravioleta instalado no satélite russo Lomonosov detectou fortes “explosões” de luz de origem desconhecida na atmosfera da Terra.

“Parece que descobrimos novos fenómenos físicos. Ainda não sabemos qual é a sua natureza”, revelou Mikhail Panasuk, director do Instituto de Física Nuclear da Universidade Estatal de Moscovo à Sputnik.

O cientista explicou que, a uma altura de várias dezenas de quilómetros, o satélite Lomonosov registou várias vezes fortes “explosões” de luz, embora, por baixo, não houvesse nem nuvens nem tempestades. “O que causou a explosão? É uma questão em aberto”, disse Panasuk.

Ao mesmo tempo, o físico falou sobre a existência de outros fenómenos luminosos na atmosfera terrestre, alguns dos quais são bastante conhecidos, são os chamados sprites, descargas eléctricas que ocorrem na mesosfera e termosfera, e os elves, emissões de luz na parte superior de uma nuvem de tempestade.

O cientista acrescentou que registar os raios cósmicos de altas energias através dos dispositivos do satélite não é uma tarefa fácil, devido à poluição luminosa. Panasuk sublinhou que o telescópio capta as luzes artificiais urbanas, o que obviamente impede a identificação de vestígios de raios espaciais.

“O satélite regista fenómenos luminosos de origem artificial, mas aprendemos a distinguir os fenómenos naturais que precisamos”, acrescentou Panasuk.

O satélite autónomo russo Lomonosov da Universidade Estatal de Moscovo foi colocado em órbita terrestre em 2016. O aparelho foi projectado para observar fenómenos transitórios na atmosfera superior da Terra, bem como estudar as características da radiação da magnetosfera do planeta para estudos cosmológicos.

ZAP // Sputnik News

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932: Físicos combinaram lasers e espelhos para ouvirem a luz

CIÊNCIA

Jeff Keyzer/Wikimedia

A ideia de que a luz exerce força sobre a matéria não é nova, mas a natureza exacta de como a luz interage com a matéria permaneceu um mistério durante muitos anos… até hoje.

Os cientistas sabem há algum tempo que a luz tem impulso e a ideia de que a luz exerce força sobre a matéria não é nova. No entanto, como esse momento é muito rápido, nenhuma experiência conseguiu observar exactamente de que forma esse fenómeno afecta a matéria.

Em busca de novas respostas, um grupo internacional de cientistas centrou as suas atenções em espelhos num recente estudo, cujo artigo científico foi publicado este mês na Nature Communications.

“O espelho diz sempre a verdade”, escreveu Tomaž Požar, principal autor do estudo e professor assistente no departamento de engenharia mecânica da Universidade de Ljubljana, na Eslovénia, numa analogia lúdica referindo-se a “Branca de Neve e os Sete Anões”.

Não, a equipa de Požar não falou com o espelho, mas ouviu atentamente a forma como reagiu quando foi atingido por um raio de luz. Os cientistas colocaram sensores acústicos, que funcionam de forma semelhante a um um ultra-som médico, a um espelho equipado com um protector térmico.

Depois de prepararem devidamente todo o equipamento, a equipa lançou feixes de laser no espelho e, através dos sensores acústicos, conseguiram ouvir as ondas criadas quando a luz atingiu a superfície. “É como um martelo destruído pela luz”, descreveu Požar.

Estas ondas minúsculas causavam “sons” ou pequenos movimentos entre os átomos do espelho. O mais pequeno deslocamento encontrado foi de cerca de 40 femtómetros, ou seja, cerca de quatro vezes o tamanho do núcleo de um átomo.

Este novo método permitiu observar a forma como a força da luz é distribuída por todo o material. Apesar de experiências anteriores sustentarem que a luz move a matéria depositando o momento em diferentes ondas elásticas, agora há evidências experimentais de que isso acontece realmente.

Johannes Kepler, astrónomo e matemático alemão, foi o primeiro a propor, em 1619, que a pressão exercida pela luz do Sol poderia ser a responsável pelo desvio na cauda de um cometa. Mais tarde, em 1873, o físico escocês James Clerk Maxwell propôs que a pressão exercida pela radiação seria o resultado do momento intrínseco dos campos electromagnéticos da luz.

“Todos concordam com as equações de electromagnetismo de Maxwell” e com as leis que dizem que o momento e a energia são conservadas, afirmou Požar. Mas os cientistas têm as suas próprias opiniões sobre como a força da luz é distribuída pela matéria.

Um exemplo famoso é a controvérsia de Abraham-Minkowski, uma discussão entre o físico alemão Max Abraham e o matemático alemão Hermann Minkowski. Abraham sugeriu que o momentum de um fotão deveria estar inversamente relacionado com o “índice de refracção”, um número que descreve como é que a luz viaja através de um material. Já Minkowski sugeriu que deveriam estar directamente relacionados.

Embora este novo estudo não tenha determinado qual hipótese correta, os cientistas esperam ajustar e usar este procedimento experimental em líquidos e outros materiais para descobrir.

Por ZAP
29 Agosto, 2018

(Foram corrigidos 9 erros ortográficos ao texto original)

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902: Físicos medem pela primeira vez a pressão que a luz exerce sobre a matéria

Caltech / NASA

Quanta pressão exerce a luz sobre a matéria com a qual interage? Este é um problema que perseguiu e confundiu cientistas durante quase 150 anos – e agora pode ter sido encontrada uma solução. Uma equipa de físicos desenvolveu um método para medir o efeito de um fotão sobre a matéria.

No mundo que nos rodeia, o impacto que os corpos em movimento exercem uns sobre os outros é determinado, de acordo com a física newtoniana, pela quantidade de movimento que esses corpos possuem, isto é, o valor da sua massa multiplicado pela sua velocidade.

Em teoria, o fotão – seja ele uma partícula ou uma onda – não tem massa, pelo que o impacto físico que a luz exerce sobre os corpos deveria ser nulo.

Mas mesmo que o fotão não tenha massa, tem momentum, ou momento físico, tal como é definido no campo da Teoria da Relatividade. E esse momentum exerce uma força.

Para perceber o fenómeno, temos que recuar até 1619, quando a pressão exercida pela luz foi formulada como hipótese. No seu tratado De Cometi, o matemático e astrónomo alemão Johannes Kepler – figura chave da revolução científica no século XVII – destacou que a luz do Sol exercia uma determinada pressão e, esta era a razão pela qual a cauda de um cometa sempre se afastava do Sol.

Só mais tarde, em 1873 é que o físico escocês James Clerk Maxwell formulou que a pressão da luz estava ligada ao momentum, no seu trabalho intitulado Um Tratado sobre Electricidade e Magnetismo.

Clerk Maxwell, cujo trabalho forneceu bases críticas para o trabalho de Einstein sobre a relatividade – supôs que a luz é uma forma de radiação electromagnética que carrega o momentum e, portanto, exerce pressão.

Contudo o momentum – e, consequentemente, a pressão da radiação de um fotão – é infinitamente pequeno, sendo assim extremamente complicado medi-lo directamente.

“Até ao momento, não tínhamos determinado como este momentum é convertido numa força ou num movimento”, explicou o engenheiro Kenneth Chau, da University of British Columbia Okanagan Campus, no Canadá.

“Como a quantidade de momentum transportada pela luz é tão pequena, não tínhamos equipamentos sensíveis o suficiente para resolver esta questão”, sustentou.

As nossas capacidades tecnológicas actuais ainda não são sensíveis o suficiente para detectar directamente o momentum de um fotão. No entanto, Chau e a sua equipa de investigadores do Brasil e da Eslovénia, descobriram uma forma de avaliar os efeitos fenómeno.

A equipa desenvolveu um dispositivo completamente isolado, de forma a impedir que a experiência recebesse interferências externas, que dispara feixes de luz sobre um espelho.

Quando os investigadores disparam pulsos de laser para o espelho, são enviadas ondas elásticas que se movem através da sua superfície. Estes movimentos são detectados e medidos pelos sensores acústicos de alta sensibilidade – ou seja, faz-se a medição da pressão dos fotões indirectamente.

“Nós não podemos medir directamente o momentum do fotão por isso, a nossa abordagem incidiu em detectar o seu efeito num espelho, ‘ouvindo’ as ondas elásticas que o atravessaram”, afirmou Chau.

“Conseguimos rastrear as características destas ondas que vêm do momentum que está no próprio pulso de luz, o que abre a porta para finalmente definir e modelar como a luz do momentum existe dentro dos materiais”, prosseguiu.

Aplicações práticas

A descoberta, publicada nesta terça-feira na revista Nature, não só é incrível para a a Ciência – pode mesmo ter importantes aplicações práticas imediatas.

A primeira aplicação passa por melhorar a tecnologia das velas solares, um dos métodos de propulsão mais promissores para enviar sondas para o espaço. Poderia também permitir criar melhores pinças ópticas, um método de capturar e manipular partículas incrivelmente pequenas – até à escala de um único átomo.

“Ainda não chegámos lá”, concluiu Chau, mas “a descoberta nesta investigação é um passo importante e estou animado para ver até onde nos leva”, concluiu.

Por ZAP
22 Agosto, 2018

(Foram corrigidos 12 erros do texto original) 

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480: Físicos portugueses mostram que é possível apertar a luz até à espessura de um átomo

(dr) ICFO
Aprisionamento da luz entre camadas de dois materiais bidimensionais

Uma equipa internacional que inclui cientistas da Universidade do Minho estabeleceu o recorde no aprisionamento da luz.

A Universidade do Minho integrou uma equipa internacional que “confinou e guiou a luz pela primeira vez” num espaço de “apenas um átomo de espessura”, possibilitando novas aplicações em lasers, sensores e detectores à nano-escala, anunciou a instituição. “É como se metêssemos a Praça do Rossio na Rua da Betesga”, explica o físico e um dos autores do artigo publicado na Science, Nuno Peres.

“Mostrámos que era possível pegar em algo que normalmente tem dimensões muito grandes e conseguir, de uma maneira inteligente, apertá-lo para caber num sítio onde normalmente não cabia”, refere Nuno Peres, citado pelo Público.

Em comunicado, a Universidade do Minho explica que os cientistas do Centro de Física da academia minhota Nuno Peres e Eduardo Dias criaram “uma espécie de lego à escala atómica com materiais 2D”, juntamente com o Instituto de Ciências Fotónicas de Barcelona (ICFO), o Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) e o apoio do Graphene Flagship, num “consórcio com o maior financiamento europeu de sempre”.

A Eduardo Dias, licenciado e mestre em Física pela Fuminho, devem-se “todos os cálculos teóricos desta investigação, sob supervisão científica de Nuno Peres”, sendo que o estudo iniciou-se na sua tese de mestrado e resultou numa “inovação que abre portas a novas aplicações em lasers, sensores e detectores à nano-escala“.

De acordo com a instituição, “o primeiro transístor media um centímetro há 70 anos e, com a evolução, é agora mil vezes menor do que um fio de cabelo“, sendo que “os cientistas tentam reduzir ao máximo o tamanho dos dispositivos que controlam e guiam a luz, pois esta pode ser um canal de comunicação ultra-rápido.

A academia minhota considera que o desafio presente da ciência “é desenvolver técnicas para confinar a luz em espaços milhões de vezes menores do que os actuais”.

Já se sabia que os metais podem comprimir a luz na escala de comprimento de onda, mas com perdas consideráveis de energia. A equipa, coordenada por Frank Koppens, do ICFO, mudou agora o paradigma.

“Construiu um lego nano-óptico formado por uma mono-camada de grafeno (um tipo de carbono), uma mono-capa de nitreto de boro hexagonal (isolador) e, por cima, uma série de hastes metálicas, como se fossem colunas romanas. Usou-se o grafeno porque é capaz de “guiar” oscilações de electrões que interagem fortemente com a luz”, explica o comunicado.

O passo que seguiu baseou-se em enviar luz infravermelha através desse dispositivo, reduzindo até ao limite máximo o espaço entre o grafeno e o metal.

“Com surpresa, a luz continuou a propagar-se de forma livre e eficiente no espaço ocupado por um único átomo, sem perdas de energia, e aplicando uma simples tensão eléctrica, podia-se activar ou desactivar essa propagação”, salienta o texto.

Esta descoberta permitirá aplicações em “novos tipos de lasers, sensores, detectores e interruptores ópticos ultra-pequenos”, além de permitir “explorar a manipulação de luz infravermelha à escala atómica e, ainda, interacções extremas entre a luz e a matéria que antes não eram possíveis”.

Este tipo de sensores são os chamados sensores plasmódicos, já que a radiação apertada chama-se radiação plasmódica. Transportando estas aplicações para a vida real, Nuno Peres diz ao Público que actualmente já existem sensores plasmódicos, como alguns testes de gravidez que usam outros materiais plasmódicos como as nano-partículas de ouro.

Segundo o investigador, “quando entra a proteína certa em contacto com a nano-partícula e ela é iluminada por luz, o sensor vai detectar a presença dessa molécula que está em redor das nano-partículas e vai permitir saber se a substância química associada à gravidez está ou não presente”.

Mas esta luz não é tão apertada como a que se conseguiu agora. “Aqui temos exactamente a mesma coisa, mas a uma escala muito mais pequena”, constata o físico.

Nuno Peres, professor catedrático e vice-presidente da Escola de Ciências da UMinho, venceu, entre outros, os prémios “Gulbenkian Ciência”, “Mérito à Investigação da UMinho” e “Seeds of Science”.

Além disso, é o português cujas publicações científicas são as mais citadas internacionalmente, segundo a Clarivate Analytics.

ZAP // Lusa

Por ZAP
21 Abril, 2018

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