628: O futuro da humanidade na Lua: Por que a Rússia, a Índia e outros países estão correndo para o pólo sul lunar

 

⚗️ CIÊNCIA // 🌕 LUA // 👪 HUMANIDADE

Meio século depois de os primeiros seres humanos terem pousado na Lua, o interesse global está novamente a aumentar em visitar o nosso vizinho celestial. Desta vez, as nações estão de olho no pólo sul lunar. Por que?

Um mapa gravitacional do pólo sul da lua, mostrando regiões de menor gravidade em roxo e de maior gravidade em vermelho. Muitas nações estão correndo para estabelecer uma presença permanente aqui. (Crédito da imagem: Estúdio de Visualização Científica da NASA)

Enquanto desciam à superfície da Lua em 20 de Julho de 1969, os astronautas da Apollo 11 Neil Armstrong e Buzz Aldrin lutaram com alarmes de um computador sobrecarregado e comunicação irregular com o controle da missão em Houston, onde os controladores folheavam freneticamente as notas para identificar códigos de erro.

Depois de suportar 13 minutos stressantes e ultrapassar o local de pouso em 6 quilómetros, a tripulação conseguiu pousar ilesa perto do equador da Lua, com apenas 15 segundos de combustível restante, e transmitiu por rádio para casa uma mensagem muito aguardada. : “A águia pousou.”

Entre 1969 e 1972, os EUA pousaram 12 astronautas na Lua como parte do programa Apollo, que foi formado principalmente para chegar à Lua antes da antiga União Soviética no calor da Guerra Fria .

Agora, mais de 50 anos depois de o primeiro ser humano ter pousado na Lua, surge novamente o interesse em visitar o nosso vizinho celestial.

Desta vez, porém, as nações que viajam pelo espaço estão de olho no pólo sul lunar, que se tornou um ponto importante para a exploração espacial de curto e longo prazo.

Por que focar no sul lunar? Porque lá, os cientistas pensam que inúmeras áreas permanentemente sombreadas abrigam depósitos abundantes de água congelada que poderiam ser exploradas para suporte de vida e combustível para foguetes.

No entanto, “é realmente especulação; ninguém sabe” se há água abundante lá, disse Martin Barstow , professor de astrofísica e ciências espaciais da Universidade de Leicester, no Reino Unido, ao WordsSideKick.com. “E é por isso que é importante dar uma olhada.”

Recentemente, várias nações têm tentado fazer exactamente isso.

Rastros do veículo lunar da Índia aparecem na superfície cinzenta e empoeirada do pólo sul da lua (Crédito da imagem: ISRO)

Corra para o sul lunar

A sonda lunar russa Luna 25 tentou pousar perto do pólo sul em 19 de Agosto, mas caiu após comunicações erráticas após uma importante manobra orbital, criando uma cratera de 10 metros de largura na região sudeste da lua.

Um raro vislumbre de sucesso na busca pelo pouso na Lua ocorreu em 23 de Agosto, quando a Índia se tornou a primeira nação a pousar perto do pólo sul lunar com sua missão Chandrayaan-3. Lá, a dupla robótica lander-rover do país passou um dia lunar explorando a região próxima.

Os exploradores movidos a energia solar confirmaram a presença de enxofre , um ingrediente de construção de infra-estruturas que poderá ser fundamental para futuros acampamentos; mediu a temperatura lunar inserindo uma sonda no solo pela primeira vez; e provavelmente detectou um terremoto lunar .

No início de Setembro, a equipe da missão colocou a dupla em modo de espera, na esperança de que as baterias totalmente carregadas aguentassem a noite amarga e acordassem no próximo nascer do sol lunar.

Em 2026, a China planeia enviar a sua nave espacial Chang’e-7 numa ambiciosa empreitada para o pólo sul lunar. De acordo com o plano da missão, a espaço-nave consistirá em um orbitador, um módulo de pouso, um rover e uma pequena sonda voadora que irá caçar água gelada em regiões sombreadas.

No final desta década, o programa lunar Artemis da NASA pretende pousar uma tripulação perto do pólo sul para uma missão de uma semana, com um rover australiano pegando boleia numa das missões.

O foguete do Sistema de Lançamento Espacial (SLS) é um dos mais poderosos já construídos e está sendo usado na missão Artemis da NASA para levar humanos de volta à Lua. (Crédito da imagem: NASA/Ben Smegelsky)

Casa, casa na lua?

Para muitas nações envolvidas na nova corrida espacial, o objectivo não é apenas visitar o Pólo Sul, mas construir ali uma presença permanente.

“Com 50 anos de progresso tecnológico, qualquer um pode ir à lua – desta vez, para ficar”, disse Jack Burns , director da Rede de Exploração e Ciência Espacial da Universidade do Colorado, em Boulder, financiada pela NASA, ao Live Science.

O programa Artemis da NASA, por exemplo, visa construir uma cabine na Lua para os astronautas viverem e trabalharem durante dois meses seguidos, quando irão aprimorar a tecnologia usando recursos locais, como água gelada, para suporte de vida e geração de combustível para foguetes.

“A ideia de fabricar no espaço é muito interessante para muitas pessoas, mas ninguém realmente fez isso ainda”, disse Barstow. “E acho que é aí que estamos agora.

Todos nós sabemos o que queremos fazer. Podemos até conceber como podemos fazê-lo. Mas temos que fazer os primeiros testes de engenharia e ver se realmente podemos. “

As futuras missões espaciais enfrentarão o desafio de construir materiais que sejam leves e fortes o suficiente para sustentar as cargas de lançamento.

“Ainda não temos instalações para fazer isso”, disse Barstow. Embora chegar ao pólo sul da Lua seja mais desafiante do que um caminho simples até ao seu equador, já temos a tecnologia para o fazer.

Por exemplo, a única maneira de pousar no pólo sul da Lua seria realizar uma descida controlada alimentada por foguete. “Os princípios disso são bastante simples”, disse Barstow. O desafio mais urgente será descobrir como pousar com segurança.

Em última análise, a busca por estabelecer uma presença sustentável na Lua também servirá como um trampolim para chegar a Marte, dizem os cientistas.

Embora possamos ter a tecnologia para enviar humanos para visitar o Planeta Vermelho, os custos envolvidos são extremamente elevados e “nenhum governo tem apetite para investir a quantia de dinheiro que necessita agora”, disse Barstow.

A logística e o custo humano do estabelecimento de uma colónia em Marte também são uma questão em aberto que necessita de extensa investigação.

Com a corrida de volta à Lua finalmente começando com força, ainda podem levar décadas até que qualquer “Águia” pouse em Marte.

Livescience

Por
Publicado em 18.09.2023


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627: Estamos perto de recuperar a camada de ozono e resolver um dos nossos maiores problemas

 

🌎 PLANETA // 🌌OZONO

Estamos quase a recuperar totalmente a camada de ozono, resolvendo aquele que foi, durante muito tempo, um dos maiores problemas da humanidade.

Num mundo sobrelotado, as alterações climáticas não são o único desafio que a humanidade enfrenta. Aliás, antes, nas últimas décadas do século XX, a protagonista era outra: a camada de ozono.

Apesar de já não ser tema de manchete, o problema associado à camada de ozono foi identificado em meados da década de 1980.

Na altura, uma série de estudos revelou que a utilização de um certo número de compostos químicos – nomeadamente os clorofluorocarbonos (CFC), gases incluídos em aerossóis – chegava à atmosfera e decompunha o ozono.

Sendo o ozono essencial à nossa sobrevivência, por ser responsável pela absorção de grande parte dos raios ultravioleta que chegam à Terra vindos do Sol, a destruição da sua camada foi, desde logo, identificada como um problema a resolver, urgentemente.

A comunidade internacional reagiu ao problema e, em 1987, entrou em vigor o Protocolo de Montreal, que pôs fim à emissão de CFC. Os resultados não foram imediatos, mas a situação do buraco da camada de ozono foi sendo atenuada: primeiro, foi travada a sua expansão e, mais tarde, foi iniciada a sua recuperação.

Estamos a conseguir recuperar a camada de ozono

Mudanças desta envergadura demoram o seu tempo a reverter, e, depois de muitos anos a lidar com o problema, a Organização das Nações Unidas aponta 2040 como o ano que ditará o início do fim do buraco da camada de ozono.

O Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente (PNUMA) e a Organização Meteorológica Mundial (OMM) constataram que a restauração desta camada está num caminho favorável. As duas entidades estimam que a recuperação nas diferentes zonas do mundo dar-se-á entre 2040 e 2066.

A previsão aponta que a Antárctida seja o “last man standing“. De acordo com o último relatório de avaliação quadrienal do Painel de Avaliação Científica do Protocolo de Montreal, a camada de ozono atingirá os níveis de 1980, em 2066. Isto colocar-nos-á a meio do processo de recuperação.

Apesar desta previsão, é possível que outras áreas se recuperem bem mais cedo, como o buraco do Árctico, que é mais recente e mais pequeno.

Fora das regiões polares, a recuperação da camada de ozono poderá ocorrer em menos de duas décadas, por volta de 2040.

Pplware
Autor: Ana Sofia Neto
19 Set 2023


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626: China inaugura maior telescópio astronómico de visão ampla no hemisfério norte

 

🇨🇳 CHINA // 🌃 ASTRONOMIA // 📡TELESCÓPIOS

Um dos destaques do WFST é a capacidade de capturar imagens precisas de galáxias distantes, como a que registou da galáxia de Andrómeda, localizada a mais de 2 milhões de anos-luz de distância.

A China inaugurou, no domingo, o seu novo telescópio astronómico de visão ampla (WFST, na sigla em inglês), o maior do género no hemisfério norte, que produziu já uma imagem da galáxia vizinha de Andrómeda.

O telescópio, localizado no Observatório da Montanha Púrpura, na província de Qinghai, está sob tutela da Academia Chinesa de Ciências, e é o mais poderoso do seu género no hemisfério norte, noticiou a agência noticiosa oficial Xinhua.

O WFST, desenvolvido em conjunto desde 2019 pela Universidade de Ciência e Tecnologia da China e pelo observatório, cobre todo o hemisfério norte do céu, o que beneficiará a investigação astronómica e a monitorização do espaço próximo da Terra.

Com 2,5 metros de diâmetro, este telescópio está localizado na aldeia de Lenghu, a uma altitude média de 4.200 metros. Este local é conhecido como o “Acampamento Marte” da China, devido à sua paisagem desértica semelhante à superfície do planeta vermelho.

Um dos destaques do WFST é a capacidade de capturar imagens precisas de galáxias distantes, como a que registou da galáxia de Andrómeda, localizada a mais de 2 milhões de anos-luz de distância.

O seu grande campo de visão e alta resolução tornam possível fotografar galáxias difíceis de serem observadas por outros telescópios.

Este telescópio também vai ajudar na monitorização de eventos astronómicos dinâmicos e em pesquisas de observação astronómica no domínio do tempo.

O aparelho vai ainda melhorar a capacidade da China de monitorizar objectos próximos à Terra e emitir alertas precoces.

Este novo tipo de telescópio tira fotos do universo com maior largura e profundidade, usando um método que reflecte a luz entre vários espelhos, antes de capturar a imagem numa câmara gigante.

A área de Lenghu, que quando estiver concluída será a maior base de observação astronómica da Ásia, começou a ser construída em 2017 e abriga já 12 telescópios.

No total, mais de 30 telescópios vão ser instalados na montanha Saishiteng, incluindo o MUST (telescópio de pesquisa multiplexado) de 6,5 metros, e o EAST (telescópio segmentado de abertura estendida), que tem também 6,5 metros.

A cidade, com uma área total de 17.800 quilómetros quadrados, está localizada a 944 quilómetros da capital da província de Qinghai, Xining.

Nos últimos anos, o programa espacial chinês alcançou vários sucessos, como pousar a sonda Chang’e 4 no lado oculto da Lua — um feito inédito — e colocar uma sonda em Marte, tornando-se o terceiro país — depois dos Estados Unidos e da antiga União Soviética — a fazê-lo.

A China concluiu também no ano passado uma estação espacial permanente, no culminar de mais de uma década de esforços para manter presença constante de tripulantes em órbita.

DN/Lusa
18 Setembro 2023 — 08:05


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625: Um raro peixe com mãos foi encontrado num sítio estranho

 

🐟BIOLOGIA MARINHA // DESCOBERTAS

Um “peixe com mãos” pode parecer uma bizarria evolucionária — até nos lembrarmos que todos os membros evoluíram a partir de barbatanas.

Kerri Yare
Exemplar de peixe-morcego pintado encontrado na Tasmânia

Um peixe-morcego pintado (Brachionichthys hirsutus), uma espécie marinha única conhecida pelas suas “mãos” ou barbatanas peitorais modificadas, que se assemelham a barbatanas com dedos, foi inesperadamente avistado em Primrose Sands, Tasmânia.

Esta descoberta é particularmente significativa, dado que não havia registo de avistamentos da espécie neste local há quase duas décadas, levando a crer que estivesse extinto naquela área.

Os peixes-morcego pintados usam as suas distintivas barbatanas não apenas para caminhar no fundo do mar, mas também para limpar e cuidar dos seus ovos.

Infelizmente, a sua população diminuiu de forma alarmante nas últimas décadas, restando apenas um número estimado de cerca de 2.000 exemplares em regiões específicas, como o estuário do rio Derwent, no Reino Unido, e a baía de Frederick Henry, no sudeste da Austrália.

“Avistar até um ou dois peixes durante um mergulho de 60 minutos é bastante raro”, explica a investigadora Carlie Devine, numa nota de imprensa publicada no site da CSIRO, a agência governamental de ciência da Austrália.

Das 14 espécies de peixes-morcego existentes no planeta, sete são nativas da Tasmânia. Notavelmente, o peixe-morcego pintado foi o primeiro peixe marinho a ser listado como criticamente em perigo na Lista Vermelha da IUCN de Espécies Ameaçadas.

Embora já tenham sido comuns nas águas da Tasmânia, as suas populações estão agora fragmentadas em nove grupos separados.

As principais ameaças à sua existência provêm da pesca de arrasto, que perturba os seus habitats e inadvertidamente os captura como fauna acompanhante — e que  também afecta negativamente outras espécies marinhas, incluindo golfinhos e tartarugas marinhas.

Além disso, espécies invasoras, como a estrela-do-mar do Pacífico Norte, têm agravado o seu declínio, predando-os e aos seus ovos.

No entanto, há esperança para o peixe-morcego pintado. Um grupo de cientistas, entre os quais Carlie Devine, está a trabalhar afincadamente em medidas de conservação, como ambientes de desova artificiais e programas de reprodução em laboratório.

“Temos uma população de reserva em aquários para prevenir a extinção da espécie”, explica Devine, que se mostra optimista quanto ao impacto positivo do projecto para assegurar que vamos continuar a ver este estranho peixe andar por aí…

ZAP //
16 Setembro, 2023


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624: Degelo na Antárctida pode atingir níveis irreversíveis, avisam peritos

 

🇦🇶 ANTÁRCTIDA // 🏔️🐧 DEGELO

É um problema e os especialistas de várias áreas estão fartos de avisar. Apesar de afirmarem que ainda não é irreversível, explicam que o degelo na Antárctida poderá vir a sê-lo em breve.

Um relatório publicado pelo Instituto de Potsdam para a Pesquisa sobre o Impacto das Alterações Climáticas, na Alemanha, há uns dias, concluiu que o degelo na Antárctida ainda não é irreversível, mas poderá sê-lo, em breve.

Conforme partilhado pela Euronews, com o mundo a atingir recordes de temperaturas, houve 2,7 milhões de quilómetros quadrados de gelo marinho perdido na Antárctida, em comparação com as estimativas dos peritos para esta época do ano.

É mais ou menos o mesmo que dez vezes a área do Reino Unido. É uma enorme anomalia negativa no gelo marinho, que nunca tínhamos visto a esta escala no período que monitorizámos nos últimos 45 anos.

Explicou Norman Ratcliffe, British Antarctic Survey.

Esta perda de gelo já está a ter impacto, afectando, nomeadamente, a reprodução das espécies locais, como o pinguim imperador.

A menos que queiramos assistir a muito mais destas coisas no futuro, temos mesmo de avançar com a descarbonização. Isso não vai resolver o problema, mas haverá uma adaptação que é absolutamente necessária.

Alertou, por sua vez, Martin Siegert, cientista polar.

O relatório concluiu que a situação ainda não é irreversível. Contudo, a Antárctida pode vir a colapsar, de forma lenta, mas com efeitos severos na subida do nível médio das águas.

Pplware
Autor: Ana Sofia Neto
16 Set 2023


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623: O plasma da Terra pode estar a formar água na Lua

 

⚗️CIÊNCIA // 🌎TERRA // 🌕LUA // 💧ÁGUA // PLASMA

Um estudo recente liderado por um cientista planetário da Universidade do Havai, em Mānoa, sugere que a folha de plasma da Terra pode estar a desempenhar um papel significativo na formação de água na superfície da Lua.

ZAP // NASA; ext. DALL-E-2
A Lua na magnetocauda da Terra, conceito artístico

Um novo estudo, publicado esta quinta-feira na Nature Astronomy, lança luz sobre os processos de erosão da superfície lunar.

A água na Lua é não só crucial para compreender a sua formação e evolução, mas também é um recurso potencial para futuras missões humanas ao nosso satélite natural.

A descoberta agora apresentada, realça uma nota de imprensa da universidade, publicada no EurekAlert, pode explicar a presença de gelo de água no lado oculto da Lua.

A magnetosfera, campo de força protector da Terra resultante do seu magnetismo, protege-nos contra contra radiação solar nociva e parte dos corpos celestes que se aproximam do planeta..

Influenciada pelo vento solar, a magnetosfera forma uma cauda no lado nocturno da Terra, conhecida como magnetocauda, composta por uma folha de plasma de electrões e iões de alta energia.

Historicamente, os cientistas concentraram-se no impacto destes iões de alta energia, principalmente do vento solar, na erosão da Lua. O vento solar, rico em partículas de alta energia como protões, tem sido considerado uma fonte significativa de formação de água na Lua.

Embora se pudesse supor que a formação de água diminuiria quando a Lua está dentro da magnetocauda, dados da missão Chandrayaan 1 da Índia, recolhidos entre 2008 e 2009, revelaram taxas consistentes de formação de água na superfície da Lua, independentemente da sua posição em relação à cauda magnética da Terra.

“Quando a Lua está fora da magnetocauda, a superfície lunar é bombardeada pelo vento solar. Dentro da cauda magnética, quase não existem protões de vento solar e esperava-se que a formação de água caísse quase para zero”, diz Shuai Li, investigador da UH Mānoa e corresponding author do estudo.

“Para minha surpresa, as nossas observações mostraram que a formação de água na cauda magnética da Terra é quase idêntica aos momentos em que a Lua está fora da cauda magnética”, explica Li, que em 2020 já nos tinha surpreendido com a revelação de que a Lua está a enferrujar.

“Isto indica que, na cauda magnética, pode haver processos adicionais de formação ou novas fontes de água não directamente associadas à existência de protões de vento solar.

Em particular, a radiação por electrões de alta energia mostra efeitos semelhantes aos protões de vento solar”, conclui Li.

ZAP //
16 Setembro, 2023


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622: O Sahara já foi verde. Como? (E porquê?)

 

🏜️ SAHARA // 🏔️ ERAS GLACIAIS

Um estudo recente oferece novas perspectivas sobre as cíclicas eras húmidos no Norte de África que ocorreram ao longo dos últimos 800.000 anos, lançando luz sobre períodos em que o Deserto do Sahara era luxuriante e verde.

ZAP // DALL-E-2

Pela primeira vez,  uma equipa de cientistas realizou simulações dos intervalos de “esverdeamento” do deserto do Sahara, no Norte de África, tendo encontrado evidências da forma como o momento e a intensidade destes “períodos húmidos” foram influenciados pelos glaciares do Hemisfério Norte, que se encontravam a grande distância, a altas latitudes.

De acordo com o estudo, publicado a semana passada na Nature Communications, estes períodos de “reverdecimento” na história do Sahara foram influenciados também por mudanças na órbita da Terra à volta do Sol, e foram interrompidos durante as eras glaciais.

Segundo Edward Armstrong, investigador das Universidades de Helsínquia e Bristol e autor principal do estudo, “as significativas transformações cíclicas do Sahara, de deserto para savana, são uma das mais dramáticas mudanças ambientais da Terra”.

Evidências históricas mostram que o Sahara já teve rios, lagos e animais de grande porte como hipopótamos.

De acordo com os autores do estudo, estes  períodos húmidos podem ter aberto caminho para o movimento de várias espécies, incluindo os primeiros humanos, a nível global.

Estas eras húmidas, que ocorrem aproximadamente a cada 21.000 anos, estão associadas à chamada “precessão apsidal” da Terra — a oscilação axial do nosso planeta na sua órbita à volta do Sol — afectando os contrastes sazonais e, subsequentemente, a força da Monção Africana.

Os investigadores usaram um novo modelo climático para entender melhor estes períodos húmidos — que confirmou que as fases húmidas foram influenciadas pela precessão apsidal, resultando em Verões mais quentes no Hemisfério Norte, amplificando a Monção da África Ocidental e expandindo a vegetação de savana por todo o Sahara.

No entanto, durante as eras glaciais, grandes calotes polares suprimiram estes períodos húmidos, limitando o movimento de espécies, incluindo humanos, para fora de África.

“Estamos muito excitados com estes resultados”, diz Paul Valdes, investigador da Universidade de Bristol e co-autor do estudo, citado pelo Earth.com.

“O nosso modelo demonstra eficazmente estas mudanças climáticas no passado o que nos permite prever alterações futuras com grande confiança”.

De acordo com estudos anteriores, há cerca de 5 mi a 11 mil anos – após o fim da última era do gelo – o deserto do Sahara transformou-se. Cresceu vegetação no topo das dunas arenosas, e o aumento das chuvas transformou as cavernas áridas em lagos extensos. Pode o Sahara a voltar um dia a ser um paraíso verde?

ZAP //
16 Setembro, 2023


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621: Webb descobre metano e dióxido de carbono na atmosfera de K2-18 b

 

⚗️ CIÊNCIA // 🔭 ASTRONOMIA // telescópio espacial jwst james webb aleatório WEBB // K2-18 b

Uma nova investigação realizada por uma equipa internacional de astrónomos, utilizando dados do Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA, sobre K2-18 b, um exoplaneta 8,6 vezes mais massivo do que a Terra, revelou a presença de moléculas de carbono, incluindo metano e dióxido de carbono.

A descoberta vem juntar-se a estudos recentes que sugerem que K2-18 b poderá ser um exoplaneta Hiceano, um exoplaneta com potencial para possuir uma atmosfera rica em hidrogénio e uma superfície coberta de oceanos de água.

Esta ilustração mostra o possível aspecto do exoplaneta K2-18 b com base em dados científicos. K2-18 b, um exoplaneta 8,6 vezes mais massivo do que a Terra, orbita a estrela anã fria K2-18 na zona habitável e situa-se a 120 anos-luz da Terra. Uma nova investigação com o Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA revelou a presença de moléculas de carbono, incluindo metano e dióxido de carbono. A abundância de metano e dióxido de carbono, e a escassez de amoníaco, apoiam a hipótese de que pode existir um oceano por baixo de uma atmosfera rica em hidrogénio.
Crédito: NASA, CSA, ESA, J. Olmstead (STScI), N. Madhusudhan (Universidade de Cambridge)

A primeira visão sobre as propriedades atmosféricas deste exoplaneta na zona habitável veio de observações com o Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA, o que levou a estudos adicionais que desde então mudaram a nossa compreensão do sistema.

Foram feitas novas observações com o instrumento NIRISS, com contribuição canadiana, e o instrumento NIRSpec, com contribuição europeia, a bordo do Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA.

K2-18 b orbita a estrela anã fria K2-18 na zona habitável e situa-se a 120 anos-luz da Terra, na direcção da constelação de Leão. Exoplanetas como K2-18 b, que têm tamanhos entre os da Terra e os de Neptuno, são diferentes de tudo o que existe no nosso Sistema Solar.

Esta falta de planetas análogos nas proximidades significa que estes “sub-Neptunos” são mal compreendidos e a natureza das suas atmosferas é uma questão de debate activo entre os astrónomos.

A sugestão de que o sub-Neptuno K2-18 b poderia ser um exoplaneta Hiceano é intrigante, uma vez que alguns astrónomos pensam que estes mundos são ambientes promissores para procurar evidências de vida.

“As nossas descobertas sublinham a importância de considerar ambientes habitáveis diversos na procura de vida noutros lugares”, explicou Nikku Madhusudhan, astrónomo da Universidade de Cambridge e principal autor do artigo científico que anuncia estes resultados.

“Tradicionalmente, a procura de vida em exoplanetas tem-se concentrado principalmente em planetas rochosos mais pequenos, mas os maiores mundos Hiceanos são significativamente mais propícios a observações atmosféricas.”

A abundância de metano e dióxido de carbono em K2-18 b, bem como a escassez de amoníaco, apoiam a hipótese de que pode existir um oceano por baixo de uma atmosfera rica em hidrogénio.

Estas observações iniciais do Webb também permitiram a detecção de uma molécula chamada sulfureto de dimetilo (ou dimetilsulfureto, DMS).

Na Terra, esta molécula só é produzida por vida. A maior parte do DMS na atmosfera da Terra é emitida pelo fitoplâncton em ambientes marinhos.

A inferência de DMS é menos robusta e requer validação adicional. “As próximas observações do Webb devem ser capazes de confirmar se a molécula DMS está de facto presente na atmosfera de K2-18 b em níveis significativos”, explicou Madhusudhan.

Embora K2-18 b se encontre na zona habitável e se saiba agora que alberga moléculas com carbono, isto não significa necessariamente que o planeta possa suportar vida.

A grande dimensão do planeta – com um raio 2,6 vezes superior ao da Terra – significa que o seu interior contém provavelmente um grande manto de gelo a altas pressões, como Neptuno, mas com uma atmosfera mais fina rica em hidrogénio e uma superfície oceânica.

Prevê-se que os mundos hiceanos tenham oceanos de água. No entanto, também é possível que o oceano seja demasiado quente para ser habitável ou líquido.

“Embora este tipo de planeta não exista no nosso Sistema Solar, os sub-Neptunos são o tipo de planeta mais comum conhecido até agora na Galáxia”, explicou Subhajit Sarkar, membro da equipa da Universidade de Cardiff.

“Obtivemos o espectro mais detalhado de um sub-Neptuno da zona habitável até à data, o que nos permitiu determinar as moléculas que existem na sua atmosfera.”

O espectro de K2-18 b, obtido com o NIRISS (Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph) e o NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) do Webb, mostra uma abundância de metano e dióxido de carbono na atmosfera do exoplaneta, bem como a possível detecção de uma molécula chamada sulfureto de dimetilo (DMS). A detecção de metano e dióxido de carbono, e a escassez de amoníaco, são consistentes com a presença de um oceano por baixo de uma atmosfera rica em hidrogénio. K2-18 b, 8,6 vezes mais massivo que a Terra, orbita a estrela anã fria K2-18 na zona habitável e fica a 120 anos-luz da Terra.
Crédito: NASA, CSA, ESA, J. Olmstead (STScI), N. Madhusudhan (Universidade de Cambridge)

A caracterização das atmosferas de exoplanetas como K2-18 b – ou seja, a identificação dos seus gases e condições físicas – é uma área muito activa na astronomia. No entanto, estes planetas são ofuscados – literalmente – pelo brilho das suas estrelas-mãe muito maiores, o que torna a exploração das atmosferas dos exoplanetas particularmente difícil.

A equipa contornou este desafio analisando a luz da estrela-mãe de K2-18 b à medida que esta atravessava a atmosfera do exoplaneta. K2-18 b é um exoplaneta em trânsito, o que significa que podemos detectar uma queda de brilho à medida que passa pela face da sua estrela hospedeira.

Foi assim que o exoplaneta foi descoberto pela primeira vez. Isto significa que durante os trânsitos uma pequena fracção da luz estelar passa pela atmosfera do exoplaneta antes de chegar a telescópios como o Webb.

A passagem da luz da estrela pela atmosfera exoplanetária deixa vestígios que os astrónomos podem juntar para determinar os gases da atmosfera do exoplaneta.

“Este resultado só foi possível devido à gama alargada de comprimentos de onda e à sensibilidade sem precedentes do Webb, que permitiu a detecção robusta de características espectrais com apenas dois trânsitos,” continuou Madhusudhan.

“Para comparação, uma observação de trânsito com o Webb forneceu uma precisão comparável à de oito observações com o Hubble realizadas ao longo de alguns anos e numa gama de comprimentos de onda relativamente estreita”.

“Estes resultados são o produto de apenas duas observações de K2-18 b, com muitas mais a caminho”, explicou o membro da equipa Savvas Constantinou da Universidade de Cambridge.

“Isto significa que o nosso trabalho aqui é apenas uma demonstração inicial do que o Webb pode observar em exoplanetas na zona habitável.”

A equipa tenciona agora realizar uma investigação de seguimento com o MIRI (Mid-InfraRed Instrument) do telescópio, que esperam venha a validar ainda mais as suas descobertas e a fornecer novos conhecimentos sobre as condições ambientais em K2-18 b.

“O nosso objectivo final é a identificação de vida num exoplaneta habitável, o que transformaria a nossa compreensão do nosso lugar no Universo”, concluiu Madhusudhan. “As nossas descobertas são um passo promissor para uma compreensão mais profunda dos mundos Hiceanos nesta busca”.

Os resultados da equipa foram aceites para publicação na revista The Astrophysical Journal Letters.

// ESA (comunicado de imprensa)
// NASA (comunicado de imprensa)
// ESA/Webb (comunicado de imprensa)
// STScI (comunicado de imprensa)
// Universidade de Cambridge (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (arXiv.org)

CCVALG
15 de Setembro de 2023


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620: Webb confirma a exactidão do ritmo de expansão do Universo medido pelo Telescópio Hubble e aprofunda o mistério da Tensão de Hubble

 

⚗️ CIÊNCIA // 🔭 ASTRONOMIA // TENSÃO DE HUBBLE

O ritmo de expansão do Universo, a que se dá o nome constante de Hubble, é um dos parâmetros fundamentais para compreender a evolução e o destino final do cosmos.

No entanto, observa-se uma diferença persistente, designada por “Tensão de Hubble”, entre o valor da constante medido com uma vasta gama de indicadores de distância independentes e o seu valor previsto a partir do brilho remanescente do Big Bang.

Observações combinadas do instrumento NIRCam (Near-Infrared Camera) do Webb e do WFC3 (Wide Field Camera 3) do Hubble mostram a galáxia espiral NGC 5584, que se encontra a 72 milhões de anos-luz da Terra. Entre as estrelas brilhantes de NGC 5584 encontram-se estrelas pulsantes chamadas variáveis Cefeidas e super-novas do Tipo Ia, uma classe especial de estrelas em explosão. Os astrónomos utilizam as variáveis Cefeidas e as super-novas do Tipo Ia como marcadores de distância fiáveis para medir o ritmo de expansão do Universo.
Crédito: NASA, ESA, CSA e A. Riess (STSCI)

O Telescópio Espacial James Webb da NASA fornece novas capacidades para analisar e aperfeiçoar algumas das mais fortes evidências observacionais desta tensão.

Adam Riess, da Universidade Johns Hopkins e do STScI (Space Telescope Science Institute), laureado com o Prémio Nobel, apresenta o seu trabalho recente e o dos seus colegas, utilizando observações do Webb para melhorar a precisão das medições locais da constante de Hubble.

“Alguma vez se esforçou por ver um sinal que estava no limite da sua visão? O que é que ele diz? O que é que significa? Mesmo com os telescópios mais potentes, os ‘sinais’ que os astrónomos querem ler são tão pequenos que também temos dificuldade em vê-los.

“O sinal que os cosmólogos querem ler é um sinal cósmico de limite de velocidade que nos diz a que velocidade o Universo se está a expandir – um número chamado constante de Hubble. O nosso sinal está escrito nas estrelas de galáxias distantes.

O brilho de certas estrelas nessas galáxias diz-nos a que distância estão e, portanto, durante quanto tempo esta luz viajou até chegar a nós, e os desvios para o vermelho das galáxias dizem-nos quanto o Universo se expandiu durante esse tempo, indicando-nos assim o ritmo de expansão.

Este diagrama ilustra o poder combinado dos telescópios espaciais Hubble e Webb da NASA na determinação de distâncias exactas a uma classe especial de estrelas variáveis que é utilizada na calibração do ritmo de expansão do Universo. Estas estrelas variáveis Cefeidas são observadas em campos estelares muito povoados. A contaminação da luz pelas estrelas circundantes pode tornar a medição do brilho de uma Cefeida menos precisa. A visão infravermelha mais nítida do Webb permite que um alvo Cefeida seja mais claramente isolado das estrelas circundantes, como se vê no lado direito do diagrama. Os dados do Webb confirmam a exactidão de 30 anos de observações de Cefeidas pelo Hubble, que foram fundamentais para estabelecer o degrau inferior da escada da distâncias cósmicas para medir o ritmo de expansão do Universo. À esquerda, NGC 5584 é vista numa imagem composta do instrumento NIRCam (Near-Infrared Camera) do Webb e do WFC3 (Wide Field Camera 3) do Hubble.
Crédito: NASA, ESA, A. Riess (STScI), W. Yuan (STScI)

“Uma classe particular de estrelas, as variáveis Cefeidas, tem-nos dado as medições de distância mais precisas desde há mais de um século, porque estas estrelas são extraordinariamente brilhantes: são estrelas super-gigantes, com uma luminosidade cem mil vezes superior à do Sol.

Além disso, elas pulsam (isto é, expandem-se e contraem-se) durante um período de semanas que indica a sua luminosidade relativa.

Quanto mais longo for o período, mais brilhantes são intrinsecamente. São a ferramenta de referência para medir as distâncias de galáxias a cem milhões de anos-luz de distância ou mais, um passo crucial para determinar a constante de Hubble.

Infelizmente, as estrelas nas galáxias estão amontoadas num pequeno espaço a partir do nosso ponto de vista distante e, por isso, muitas vezes não temos a resolução necessária para as separar das suas vizinhas na linha de visão.

“Uma das principais justificações para a construção do Telescópio Espacial Hubble foi a resolução deste problema. Antes do lançamento do Hubble em 1990 e das subsequentes medições das Cefeidas, o ritmo de expansão do Universo era tão incerto que os astrónomos nem sabiam se o Universo se estava a expandir há 10 mil milhões ou há 20 mil milhões de anos.

Isto porque um ritmo de expansão mais rápido leva a uma idade mais jovem do Universo e um ritmo de expansão mais lento a uma idade mais velha do Universo. O Hubble tem uma melhor resolução [no comprimento de onda visível] do que qualquer telescópio terrestre porque está situado acima dos efeitos de desfocagem da atmosfera da Terra.

Como resultado, pode identificar variáveis Cefeidas individuais em galáxias que estão a mais de cem milhões de anos-luz de distância e medir o intervalo de tempo durante o qual mudam de brilho.

“No entanto, também temos de observar as Cefeidas na parte do infravermelho próximo do espectro, para ver a luz que passa incólume através da poeira (a poeira absorve e dispersa a luz visível azul, fazendo com que os objectos distantes pareçam ténues e fazendo-nos crer que estão mais longe do que estão). Infelizmente, a visão da luz vermelha do Hubble não é tão nítida como a da luz azul, pelo que a luz das estrelas Cefeidas que vemos está misturada com outras estrelas no seu campo de visão.

Podemos ter em conta a quantidade média desta mistura, estatisticamente, da mesma forma que um médico calcula o peso subtraindo o peso médio das roupas à leitura da balança, mas isso acrescenta ruído às medições. As roupas de algumas pessoas são mais pesadas do que outras.

“No entanto, a visão nítida no infravermelho é um dos super-poderes do Telescópio Espacial James Webb. Com o seu grande espelho e óptica sensível, consegue separar facilmente a luz das Cefeidas das estrelas vizinhas com pouca mistura.

No primeiro ano de operações do Webb, com o nosso programa de Observadores Gerais 1685, recolhemos observações de Cefeidas encontradas pelo Hubble em dois passos ao longo do que é conhecido como a escada de distâncias cósmicas.

O primeiro passo envolve a observação de Cefeidas numa galáxia com uma distância geométrica conhecida que nos permite calibrar a verdadeira luminosidade das Cefeidas. Para o nosso programa, essa galáxia é NGC 4258.

O segundo passo é observar Cefeidas nas galáxias hospedeiras de super-novas recentes do Tipo Ia. A combinação dos dois primeiros passos transfere o conhecimento da distância às super-novas para calibrar as suas verdadeiras luminosidades.

O terceiro passo é observar essas super-novas a uma grande distância, onde a expansão do Universo é aparente e pode ser medida comparando as distâncias inferidas a partir da sua luminosidade e os desvios para o vermelho das galáxias hospedeiras das super-novas. Esta sequência de passos é conhecida como a escada de distâncias.

“Obtivemos recentemente as nossas primeiras medições Webb dos passos um e dois, o que nos permite completar a escada de distâncias e comparar com as medições anteriores do Hubble.

As medições do Webb reduziram drasticamente o ruído nas medições das Cefeidas devido à resolução do observatório nos comprimentos de onda do infravermelho próximo. Este tipo de melhoria é o sonho dos astrónomos! Observámos mais de 320 Cefeidas nas duas primeiras etapas.

Confirmámos que as anteriores medições do Telescópio Espacial Hubble eram exactas, embora mais ruidosas. Também observámos mais quatro hospedeiras de super-novas com o Webb e verificámos um resultado semelhante para toda a amostra.

Comparação das relações período-luminosidade das Cefeidas utilizadas para medir distâncias. Os pontos vermelhos são do Webb da NASA e os pontos cinzentos são do Hubble da NASA. O painel superior é para NGC 5584, a hospedeira da supernova de Tipo Ia, com a inserção a mostrar selos de imagem da mesma Cefeida vista por cada telescópio. O painel inferior é para NGC 4258, uma galáxia com uma distância geométrica conhecida, com a inserção a mostrar a diferença nos módulos de distância entre NGC 5584 e NGC 4258, medida com cada telescópio. Os dois telescópios estão em excelente concordância.
Crédito: NASA, ESA, A. Riess (STScI) e G. Anand (STScI)

“O que os resultados ainda não explicam é porque é que o Universo parece estar a expandir-se tão rapidamente! Podemos prever o ritmo de expansão do Universo observando a sua imagem de bebé, a radiação cósmica de fundo em micro-ondas e depois utilizar o nosso melhor modelo de como cresce ao longo do tempo para nos dizer a que velocidade o Universo deverá estar a expandir-se actualmente.

O facto de a medida actual do ritmo de expansão exceder significativamente a previsão é um problema que já dura há uma década, chamado “A Tensão de Hubble”. A possibilidade mais excitante é que a Tensão seja uma pista sobre algo que nos está a faltar na nossa compreensão do cosmos.

“Pode indicar a presença de energia escura exótica, matéria escura exótica, uma revisão da nossa compreensão da gravidade, ou a presença de uma partícula ou campo único.

A explicação mais mundana seria a existência de múltiplos erros de medição que conspiram na mesma direcção (os astrónomos excluíram a possibilidade de um único erro utilizando passos independentes), por isso é que é tão importante refazer as medições com maior fidelidade.

Com o Webb a confirmar as anteriores medições do Hubble, são as evidências mais fortes até agora de que os erros sistemáticos na fotometria das Cefeidas pelo Hubble não desempenham um papel significativo na actual Tensão do Hubble. Como resultado, as possibilidades mais interessantes permanecem em cima da mesa e o mistério da Tensão aprofunda-se”.

// NASA (blog)
// STScI (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (arXiv.org)

CCVALG
15 de Setembro de 2023


Ex-Combatente da Guerra do Ultramar, Web-designer,
Investigator, Astronomer and Digital Content Creator



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619: O movimento das estrelas perto do buraco negro central da Via Láctea só é previsível até algumas centenas de anos

 

⚗️ CIÊNCIA // 🔭 ASTRONOMIA // 🌃 ESTRELAS

As órbitas de 27 estrelas que orbitam muito perto do buraco negro no centro da nossa Via Láctea são tão caóticas que os investigadores não conseguem prever com confiança onde estarão daqui a 462 anos.

É o que revelam as simulações efectuadas por três astrónomos dos Países Baixos e do Reino Unido. Os investigadores publicaram as suas conclusões em dois artigos científicos.

Simulação dos movimentos das estrelas em torno do buraco negro no centro da Via Láctea. À esquerda estão representadas as órbitas das estrelas. Estas órbitas foram calculadas durante 10.000 anos. Parece que as estrelas não divergem das suas órbitas. O painel da direita é uma ampliação perto do centro do enxame. Revela que as estrelas têm variações consideráveis ao longo das suas órbitas. A órbita amarela, por exemplo, flutua nesses 10.000 anos num intervalo de quarenta vezes a distância da Terra ao Sol.
Crédito: Simon Portegies Zwart et al.

Simular 27 estrelas e as suas interacções entre si e com o buraco negro é mais fácil de dizer do que de fazer. Durante séculos, por exemplo, foi impossível prever os movimentos de mais de duas estrelas, planetas, rochas ou outros objectos em interacção.

Só em 2018 é que investigadores de Leiden desenvolveram um programa de computador em que os erros de arredondamento já não desempenhavam qualquer papel nos cálculos.

Com isto, conseguiram calcular os movimentos de três estrelas imaginárias. Agora os investigadores expandiram o seu programa para lidar com 27 estrelas que, segundo os padrões astronómicos, se movem perto do buraco negro no centro da Via Láctea.

As simulações das 27 estrelas massivas e do buraco negro resultaram numa surpresa. Embora as estrelas permaneçam nas suas órbitas em torno do buraco negro, as interacções entre as estrelas mostram que as órbitas são caóticas.

Isto significa que pequenas perturbações provocadas pelas interacções subjacentes alteram as órbitas das estrelas. Estas alterações crescem exponencialmente e, a longo prazo, tornam as órbitas das estrelas imprevisíveis.

Buraco negro proporciona um choque

“Só passados 462 anos, já não conseguimos prever as órbitas com confiança. É um período surpreendentemente curto”, afirma o astrónomo Simon Portegies Zwart (Universidade de Leiden, Países Baixos).

Ele compara-o com o nosso Sistema Solar, que já não é previsível com confiança ao fim de 12 milhões de anos. “Por isso, a vizinhança do buraco negro é 30 mil vezes mais caótica do que a nossa, e não estávamos à espera disso.

Claro, o Sistema Solar é cerca de 20.000 vezes mais pequeno, contém milhões de vezes menos massa e tem apenas oito objectos relativamente leves em vez de 27 massivos, mas, se me tivessem perguntado antes, isso não deveria ter tido tanta importância”.

De acordo com os investigadores, o caos surge de cada vez mais ou menos da mesma forma. Há sempre duas ou três estrelas que se aproximam muito umas das outras. Isto provoca um empurrar e puxar mútuo entre as estrelas. O que, por sua vez, leva a órbitas estelares ligeiramente diferentes.

O buraco negro em torno do qual essas estrelas orbitam é então ligeiramente afastado, o que, por sua vez, é sentido por todas as estrelas. Desta forma, uma pequena interacção entre duas estrelas afecta todas as 27 estrelas do grupo central.

Ampliando a órbita

“Executamos a nossa simulação durante 10.000 anos de cada vez. De uma perspectiva aérea, as órbitas estelares parecem permanecer inalteradas com o tempo”, diz Tjarda Boekholt (ex-aluno de Portegies Zwart em 2015 e actualmente a trabalhar na Universidade de Oxford, Reino Unido).

“Só quando se começa a fazer zoom num segmento de uma órbita é que as variações caóticas se tornam visíveis. Estas variações podem atingir grandes valores, até quarenta unidades astronómicas, que é quarenta vezes a distância da Terra ao Sol”.

Os investigadores gostam de comparar o caos no buraco negro com andar de bicicleta por uma cidade. Sabe-se aproximadamente quanto tempo demora, mas é impossível prever exactamente quanto tempo demora.

Se uma ponte estiver aberta, ou se alguém saltar para a frente da nossa bicicleta, podemos chegar minutos mais tarde.

“E é mais ou menos assim que funciona com as estrelas à volta do buraco negro”, diz Portegies Zwart. “Sabemos que ocorrem regularmente acontecimentos inesperados, que provocam uma mudança exponencial, que agora podemos medir.

Mas a implicação é que o centro da Via Láctea, com o buraco negro e as 27 estrelas que o orbitam, já não é previsível com confiança ao fim de 462 anos. Já não podemos prever de forma fiável as posições e velocidades dessas estrelas”.

Para Portegies Zwart e colegas, não são tanto os 462 anos que interessam. “462 anos é obviamente muito curto, mas o que queremos dizer é que, como astrónomos, temos de olhar de forma diferente do que fazíamos antes para o que acontece na vizinhança de um buraco negro”, disse Portegies Zwart.

“E temos de encontrar novas palavras para o efeito. Por exemplo, comecei a construir um glossário de definições com Tjarda Boekholt, simplesmente porque não existiam termos que captassem com precisão este novo tipo de comportamento caótico que estávamos a observar.”

Caos pontuado

Os investigadores denominaram o fenómeno de “caos pontuado”. O termo é inspirado na biologia evolutiva, onde ocorre o oposto: o chamado equilíbrio pontuado.

Trata-se da evolução no interior das espécies, em que existe frequentemente um equilíbrio a longo prazo que é interrompido apenas muito esporadicamente por um acontecimento chocante.

“Antes desta investigação, não se sabia se o caos nas simulações tinha uma origem física ou se provinha de erros de arredondamento e outros problemas com os cálculos”, diz o co-autor Douglas Heggie, matemático e astrónomo reformado, mas ainda activo, da Universidade de Edimburgo (Reino Unido) e pioneiro no domínio do problema dos n-corpos. “Pusemos as simulações e os cálculos subjacentes à prova de muitas maneiras.

Os nossos resultados mantêm-se sólidos. Agora podemos fazer afirmações reais sobre o comportamento caótico de sistemas com múltiplas estrelas. Isso é óptimo”.

// NOVA (comunicado de imprensa)
// Artigo científico #1 (International Journal of Modern Physics D)
// Artigo científico #1 (arXiv.org)
// Artigo científico #2 (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)
// Artigo científico #2 (arXiv.org)

CCVALG
15 de Setembro de 2023


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