quinta-feira, 19 de setembro de 2013

Conheça o asteroide gigante Vesta

Ele não é nem um planeta, nem uma lua, mas um asteroide gigante. Seu nome é Vesta, e trata-se de um dos mais imponentes membros do cinturão localizado entre Marte e Júpiter. Agora, a Nasa acaba de divulgar o mais completo atlas desse objeto até então pouco conhecido. Com 525 km de diâmetro, Vesta tem um tamanho respeitável. Para que se tenha uma ideia, o objeto que matou os dinossauros tinha “apenas” uns 10 km de diâmetro. As imagens foram produzidas pela sonda Dawn.

“Mapa-múndi” de Vesta, o terceiro maior asteroide conhecido no Sistema Solar


Cada um dos mapas topográficos (veja todos aqui) foi composto por cerca de 400 imagens diferentes. Um segundo atlas foi composto com informações espectrais, que fornecem dados mineralógicos sobre o objeto. Com isso, a Dawn promete revolucionar a compreensão que temos desses objetos e do cinturão a que pertencem, que remonta à época em que o Sistema Solar estava se formando. Mas o melhor da festa ainda está por vir. Depois da passagem por Vesta, a Dawn visitará Ceres, o maior dos objetos do cinturão, onde deverá chegar em 2015. A viagem promete muitas surpresas.

Estudos anteriores sugerem a possibilidade de que exista água sob sua superfície congelada de Ceres, e diversos traços da superfície claros e escuros, vistos de forma pouco nítida com o Telescópio Espacial Hubble, seguem sendo um mistério. Com 950 km de diâmetro, Ceres é aproximadamente esférico e foi classificado pela União Astronômica Internacional como um planeta anão. Ou seja, em 2015 conheceremos de perto dois planetas anões: Plutão, por meio da sonda New Horizons, e Ceres, pela Dawn.
Fonte: Mensageiro Sideral - Folha

Metais em Galáxias: Nós observamos o que nós queremos


Por muitas décadas tem sido difícil para os teóricos explicarem as diversas propriedades químicas vistas em diferentes tipos de galáxias próximas. Isso leva a questão: nós podemos reconciliar essas diferentes observações, ou existe algo fundamentalmente errado com nosso modelo padrão da formação das galáxias? Uma equipe internacional de astrofísicos, liderada por membros da MPA, descobriram que eles podem na verdade reconciliar as propriedades químicas numa grande variedade de galáxias com um modelo único e auto consistente que segue o cenário de fusão hierárquica padrão da formação de estruturas. Esse é um passo importante no campo da modelagem de galáxias, e confirma que, no mínimo a esse respeito, o que nós vemos no nosso universo é o que nós esperamos ver.

Observações astronômicas de elementos químicos mais pesados que o lítio (conhecidos simplesmente como metais na astrofísica) pode nos dizer muito sobre como as galáxias se desenvolvem. Por exemplo, a quantidade total de metal no gás interestelar de uma galáxia se correlaciona com o número total de estrelas que foram formadas. Também, a razão de oxigênio com relação ao ferro nas estrelas, conhecido como enriquecimento de oxigênio, ou simplesmente [O/Fe], acredita-se agir como um relógio galáctico, nos dizendo com qual velocidade uma galáxia cresce. As galáxias com um elevado enriquecimento de oxigênio devem ter formado suas estrelas rapidamente, antes que o ferro produzido pelas explosões de supernovas do tipo Ia (SNe-Ia) possa popular o gás de formação de estrelas. Galáxias com baixo enriquecimento de oxigênio, por outro lado, devem ter formado suas estrelas nem extenso período de tempo, com as estrelas mais jovens contendo grande quantidade de ferro produzido pelas SNe-Ia.

Contudo, apesar desse padrão e dessa estrutura teórica direta, modelos sofisticados de evolução de galáxias tem sido incapazes de reproduzir, no mesmo tempo, os complexos padrões vistos em diferentes tipos de galáxias. Especificamente, as abundâncias de metal observadas nas fotosferas das estrelas na Via Láctea e aquelas vistas em populações integradas de estrelas velhas em galáxias elípticas só poderiam ser reproduzidas simultaneamente evocando um certo processo físico que não é parte do nosso entendimento canônico da evolução das galáxias.

Começando em 2010, uma equipe de cientistas do MPA e da Universidade de Sussex, embarcaram num projeto de reconciliar as propriedades químicas vistas nessas regiões distantes do cosmos. Usando seu último modelo semi-analítico e uma implementação que é o estado da arte do enriquecimento de metais das galáxias pelas estrelas, a equipe poderia reproduzir as propriedades químicas do gás em galáxias de formação de estrelas próximas, de estrelas como o Sol na Via Láctea, e de estrelas velhas de galáxias elípticas. Crucialmente, isso é tudo feito simultaneamente e sem qualquer saída radical da estrutura padrão de formação de galáxias que tem tido grande sucesso em outras áreas da astrofísica.

Nossa galáxia, a Via Láctea, contém cerca de 300 bilhões de estrelas com várias propriedades químicas, variando desde ouro, estrelas pobre em metal, e estrelas ricas em metal. A equipe descobriu que a relação entre a abundância e o enriquecimento de oxigênio para estrelas como Sol numa amostra do modelo de galáxias parecidas com a Via Láctea mostra um bom ajuste com aquela observada realmente nas estrelas da galáxia. Isso nos diz que o modelo está representando de forma precisa a evolução química da Via Láctea para os últimos 13 bilhões de anos.

O mesmo modelo, com todas as mesmas premissas sobre os processos físicos ocorrendo nas galáxias, também reproduz as tendências químicas observadas em galáxias elípticas de diferentes massas. No universo real, a maior parte das galáxias elípticas massivas, são conhecidas por ter um enriquecimento de oxigênio maior do que as galáxias elípticas de massa menor. No nosso modelo, nós encontramos a mesma correlação entre massa e o enriquecimento de oxigênio. E essa é razão que nós esperamos: elípticas de alta massa formam estrelas rapidamente (antes que uma grande quantidade de ferro seja produzida), enquanto elípticas de baixa massa formam suas estrelas sobre um período mais extenso de tempo (e então contém mais ferro).

Esse resultado é uma realização significante por si só, já que ele mostra a relação entre a massa, a idade e a química das elípticas previstas pelo modelo de acordo com as observações realizadas, sem necessitar de qualquer grande mudança no paradigma padrão de formação das galáxias. Então o que tem de diferente nesse modelo que permite que esses resultados sejam alcançados? A equipe acredita que a chave são as premissas feitas sobre os vários metais ejetados pelas diferentes estrelas e a vida das progenitoras das SN-Ia. Nesse modelo, o metal simulado depende da massa, da metalicidade da estrela, e também leva em consideração a perda de massa via ventos estelares antes das explosões das supernovas.

Além disso, não mais do que metade dos sistemas progenitores das SNe-Ia devem explodir dentro de 400 milhões de anos desde o seu nascimento, e somente uma em mil estrelas formadas devem produzir uma SN-Ia. Nenhuma dessas condições é particularmente controversa, e quando combinadas com detalhados modelos semi-analíticos pode-se obter os resultados aqui descritos. Mas esse não é o final da história. A equipe está agora trabalhando em reproduzir simultaneamente as propriedades químicas dos objetos que têm finais mais extremos do espectro galáctico. Esses testes mostrarão se o mesmo modelo pode reproduzir tanto a evolução química das galáxias anãs de massa muito baixa e o conteúdo de ferro do gás quente ao redor da maior parte dos aglomerados de galáxias. Esses testes também são cruciais para validar qualquer modelo de formação de galáxias, e nos deve ensinar mais sobre a verdadeira natureza das galáxias no início do universo.

Fonte: http://www.cienctec.com.br/

Esculpido nas Estrelas

Não são só os biólogos que estudam a evolução, muitos astrónomos também investigam este tema. Mas, em vez de procurarem as origens do ser humano, estudam as galáxias bebés...

A Astronomia estuda a forma como as galáxias bebés (conhecidas por “protogaláxias”) cresceram atingindo sistemas gigantes contendo centenas de milhares de milhões de estrelas brilhantes, semelhante à nossa própria galáxia. Esta imagem colorida poderá parecer uma peça de arte contemporânea mas na realidade é composta de observações realizadas com telescópio de uma das nossa galáxias vizinhas chamada de Galáxia do Escultor.

A galáxia do Escultor é uma das galáxias mais próximas de nós e está a atravessar uma fase de intensa formação estelar conhecida por “explosão estelar”. Estas explosões estelares não demoram muito tempo e é exatamente nisto em que estão interessados os astrónomos: o que pára estes períodos de rápida formação estelar?

Bom, um grupo de astrónomos pensam ter encontrado a resposta. Descobriram enormes colunas ondulantes de gás frio que estão sendo expulsas do centro da galáxia do Escultor para o espaço. As massas disformes da imagem mostram o gás frio da galáxia. As zonas centrais a cor de rosa mostram os locais de onde o material está fluindo para fora, para o espaço. Infelizmente para a galáxia, este gás frio é a matéria prima necessária para a formação de novas estrelas!

A nova descoberta mostra que a galáxia do Escultor - e provavelmente todas as outras galáxias com explosões estelares - estão a perder mais material do que o que estão adquirindo. Isto resolve finalmente o mistério da curta vida destas explosões estelares! Ironicamente é a energia das estrelas jovens do centro da galáxia, que está empurrando o material para o abismo!

Curiosidade: Em muitos casos, os buracos negros são os responsáveis da perda de grandes quantidades de material necessário à formação de novas estrelas. A galáxia do Escultor tem um buraco negro supermassivo no seu centro que contém 5 milhões de vezes mais material que o Sol! No entanto este buraco negro encontra-se atualmente a dormir pacificamente e não pode ser acusado da perda de material da galáxia.
Fonte: Ciência 2.0

Galáxias antigas já tinham forma atual, diz pesquisa


Se você ouvir um saudosista dizer que já não se fazem mais galáxias como antigamente, saiba que é mentira. Um estudo acaba de mostrar que desde 11,5 bilhões de anos atrás o Universo já tinha galáxias nas mesmas formas que elas têm hoje. Sabe-se que as galáxias se formaram relativamente cedo na história do cosmos. A Via Láctea, por exemplo, tem cerca de 13 bilhões de anos, nascida apenas 800 milhões de anos após o Big Bang.

Contudo, os cientistas imaginavam que as galáxias, quando bebês, deviam ser bem diferentes --menos evoluídas-- que as atuais. Era o que sugeriam modelos sobre a formação dessas estruturas. Novos resultados, obtidos com o Telescópio Espacial Hubble, contestam essa ideia. Eles mostram que cerca de 2,3 bilhões de anos depois do Big Bang as galáxias já tinham mais ou menos a forma atual. "Isso significa que as galáxias amadurecem de forma mais rápida do que se acreditava", diz Gastão Lima Neto, astrônomo da USP que não participou do estudo.

DE HUBBLE PARA HUBBLE

O uso do telescópio espacial não poderia ser mais adequado. Foi o astrônomo americano Edwin Hubble (1889-1953) quem fez o primeiro estudo consistente da evolução das galáxias. O chamado diagrama de diapasão de Hubble cobre todos os tipos galácticos vistos no cosmos,entre eles as espirais (como a nossa Via Láctea). Vasculhando as profundezas do espaço, os astrônomos conseguem observar como as galáxias eram. (Como elas estão muito longe, a luz delas demora a chegar na Terra, o que explica porque o estudo dos objetos mais distantes equivale a enxergar o passado cósmico.)

Estudos anteriores já haviam sondado galáxias de até 8 bilhões de anos atrás e viam que o esquema de Hubble se sustentava. O novo trabalho, feito com dados de um projeto chamado Candels somado a imagens colhidas em dois instrumentos do telescópio espacial, empurra mais 2,5 bilhões de anos na direção do passado e mostra que, naquela época, as galáxias já tinham o padrão das atuais. No total, os pesquisadores observaram 1.671 galáxias espalhadas pelo Universo. E a ideia é não parar por aí.

"Continuaremos a sondar épocas cada vez mais remotas para tentar identificar em que momento as galáxias evoluídas começam a aparecer pela primeira vez", disse à Folha Mauro Giavalisco, pesquisador da Universidade de Massachusetts, nos EUA, e um dos autores do trabalho, publicado no periódico "The Astrophysical Journal". "Isso irá nos ajudar a entender qual é o processo físico responsável por fazer as galáxias pararem de formar estrelas e envelhecerem."

Fonte: Folha

O que existe no centro de buracos negros?

Que os buracos negros são tão profundos que quase nada pode fugir deles nós sabemos. Nem a luz escapa de suas profundezas – daí o nome “buraco negro”. Mas o que, afinal, existe no centro de um? Segundo astrônomos, no centro de um buraco negro existe o que eles chamam de “singularidade”, que é um ponto onde quantidades enormes de matéria são esmagadas em um ponto infinitamente pequeno. De acordo com Sabine Hossenfelder, do Instituto Nórdico de Física Teórica, tecnicamente a singularidade é uma curvatura do espaço. Parece estranho mas pense em uma borracha sendo esticada em volta de uma bola de boliche. Normalmente, objetos espaciais massivos fazem com que o espaço se curve ao redor deles da mesma forma.

Segundo uma teoria de Einstein, esse efeito é ainda mais extremo quando acontece em um buraco negro – a curva se torna praticamente infinita. E à medida que os objetos engolidos pelo buraco negro viajam através dessa curva, sua força aumenta. Em volta da singularidade, a matéria é comprimida e fica com tamanha densidade que, segundo fórmulas da física teórica, ela poderia caber em um ponto tão pequeno que não teria dimensões. Alguns cientistas se questionam ainda sobre a exatidão das equações teóricas usadas para descrever os buracos negros – justamente por elas apresentarem um resultado tão abstrato. Há físicos que afirmam que a singularidade nem mesmo existe. Mas, por enquanto, essas fórmulas são a única maneira de teorizarmos o que há dentro de buracos negros, já que observar seu interior é impossível.
Fonte: Hypescience.com
[Life's Little Mysteries]

Com teoria da gravidade quântica, buracos negros se tornam portais para outro universo

Cair em um buraco negro pode não ser tão definitivo quanto parece. Ao invés da morte certa, aplique a teoria quântica da gravidade a esses objetos bizarros, e a singularidade de esmagamento total em seu núcleo desaparece. Em seu lugar, surge algo que se parece muito com um ponto de entrada para um outro universo. Embora muito provavelmente nenhum ser humano vá cair em um buraco negro tão cedo, imaginar o que aconteceria neste caso é uma ótima maneira de sondar alguns dos maiores mistérios do universo. Mais recentemente, isso levou a algo conhecido como o “paradoxo da informação em buracos negros”.

Segundo a teoria da relatividade geral de Albert Einstein, se um buraco negro lhe engolir, suas chances de sobrevivência são nulas. Primeiro, você será dilacerado pelas forças do buraco negro, um processo chamado caprichosamente de “espaguetificação”. Eventualmente, você atingirá a singularidade, onde o campo gravitacional é infinitamente forte. Nesse ponto, você será esmagado a uma densidade infinita. Infelizmente, a relatividade geral não fornece nenhuma base para descobrir o que acontece em seguida. “Quando você chegar à singularidade na relatividade geral, a física simplesmente para, as equações quebram”, explica Abhay Ashtekar, da Universidade Estadual da Pensilvânia (EUA). O mesmo problema surge quando se tenta explicar o Big Bang, que os cientistas acreditavam ter começado com uma singularidade.

Então, em 2006, Ashtekar e seus colegas aplicaram a teoria da gravidade quântica em loop para o nascimento do universo. Essa teoria combina a relatividade geral com a mecânica quântica e define o espaço-tempo como uma “teia” de blocos indivisíveis de cerca de 10 a 35 metros de tamanho. A equipe descobriu que, conforme eles “rebobinavam” o tempo em um universo com gravidade quântica em loop, chegaram ao Big Bang, mas não chegaram a nenhuma singularidade – em vez disso, atravessaram uma “ponte quântica” em um outro universo mais velho. Esta é a base para a teoria do “grande salto” (Big Bounce, em inglês) das origens do nosso universo.

Gravidade quântica e buracos negros

Agora, Jorge Pullin da Universidade Estadual de Louisiana (EUA) e Rodolfo Gambini da Universidade da República em Montevidéu (Uruguai) aplicaram a teoria em uma escala muito menor – a um buraco negro individual – na esperança de remover essa singularidade também. Para simplificar as coisas, o par aplicou as equações da teoria a um modelo de buraco negro simétrico, esférico e não rotativo. Neste novo modelo, o campo gravitacional ainda aumenta à medida que você se aproxima do núcleo do buraco negro. Mas, ao contrário dos modelos anteriores, não termina em uma singularidade. Em vez disso, eventualmente reduz a gravidade, como se você saísse do outro lado do buraco negro e pousasse em outra região do nosso universo, ou em outro universo completamente diferente. Os pesquisadores acreditam que a mesma teoria poderia banir singularidades de buracos negros reais também. Isso significa que os buracos negros podem servir como portais para outros universos. Enquanto outras teorias já haviam mencionado isso, até agora nada poderia passar por esse suposto portal, devido à singularidade.

Futuro da descoberta

É pouco provável que a remoção da singularidade seja de uso prático imediato, mas a descoberta poderia, de fato, ajudar a resolver pelo menos um dos paradoxos envolvendo buracos negros: o problema da perda de informação. Buracos negros absorvem informação juntamente com a matéria que engolem, mas também devem evaporar com o tempo. Isso faria com que essa informação desaparecesse para sempre, desafiando a teoria quântica. Mas, se um buraco negro não tiver singularidade, as informações não precisam ser perdidas – podem simplesmente fazer seu caminho até um outro universo.
Fonte:Hypescience.com
[NewScientist]

Buracos de minhoca são a melhor aposta para viagens no tempo diz astrofisico

O conceito de uma máquina do tempo normalmente evoca imagens de um enredo usado em muitas histórias de ficção científica. Mas de acordo com a teoria da relatividade geral de Albert Einstein, que explica como a gravidade opera no universo, viagens no tempo podem muito bem ser reais.

Viajar para o futuro é uma possibilidade incontroversa, de acordo com a teoria de Einstein. Na verdade, os físicos foram capazes de enviar para o futuro pequenas partículas chamadas múons, que são semelhantes aos elétrons, por meio da manipulação da gravidade em torno deles. Isso não quer dizer que a tecnologia para o envio de seres humanos 100 anos no futuro estará disponível em breve, no entanto. Já a viagem para o passado é menos compreendida. Ainda assim, o astrofísico Eric W. Davis, do Instituto Internacional Earthtech, de Estudos Avançados em Austin, EUA, argumenta que isso é possível. Tudo que você precisa, diz ele, é um buraco de minhoca, uma estrutura prevista pela teoria da relatividade que manipularia o espaço-tempo.

“Você pode ir para o futuro ou para o passado usando buracos de minhoca”, Davis disse.
Onde está o meu buraco de minhoca?

Buracos de minhoca nunca foram encontrados, e se eles forem descobertos (ou criados), eles seriam tão pequenos que uma pessoa não poderia caber dentro, muito menos uma nave espacial. Mesmo assim, o estudo aborda as máquinas do tempo e a possibilidade de que um buraco de minhoca possa ser usado como um meio para viajar para o passado. Tanto a teoria geral da relatividade quanto a teoria quântica parecem oferecer várias possibilidades para viajar ao longo do que os físicos chamam de “curva tipo-tempo fechada”, ou um caminho que atravessa o tempo e o espaço – essencialmente, uma máquina do tempo. Na verdade, disse Davis, o atual entendimento dos cientistas das leis da física estão infestados com máquinas do tempo em que existem inúmeras soluções de geometria do espaço-tempo que possibilitam tal façanha.

Um buraco de minhoca funcional permitiria que uma nave, por exemplo, viajasse de um ponto a outro mais rápido do que a velocidade da luz. Isso porque a nave chegaria ao seu destino mais cedo do que um raio de luz, ao tomar um atalho através do espaço-tempo por meio do buraco de minhoca. Dessa forma, o veículo realmente não quebraria a regra do chamado limite de velocidade universal – a velocidade da luz. Teoricamente, um buraco de minhoca poderia ser usado para cortar caminho não só através do espaço, mas ao longo do tempo também. No entanto, Davis acrescentou, transformar um buraco de minhoca em uma máquina do tempo não será fácil. “Seria preciso um esforço hercúleo para isso”, disse ele.

Isso porque uma vez que um buraco de minhoca é criado, uma ou ambas as extremidades deveriam ser aceleradas a uma velocidade enorme (metade da velocidade da luz, por exemplo) até a posição desejada, o que exigiria uma colossal quantidade de energia.

Desafios
Existem várias teorias sobre como as leis da física podem trabalhar para evitara viagem no tempo através de buracos de minhoca. Não somente assumimos [que viagens para o passado] não são possíveis, mas também que as leis da física, quando totalmente compreendidas, vão descartá-las totalmente”, disse Robert Owen, astrofísico do Oberlin College, em Ohio, que é especialista em buracos negros e em teoria da gravitação. De acordo com o atual entendimento dos cientistas, manter um buraco de minhoca estável o suficiente para ser funcional requer grandes quantidades de matéria exótica, uma substância que ainda é muito mal compreendida. A relatividade geral não postula a existência da matéria exótica. Mas ela existe. É aí que a teoria quântica entra em cena. Assim como a relatividade geral, a teoria quântica é um sistema para explicar o universo em sua microescala.

No entanto, a matéria exótica só foi observada em quantidades muito pequenas – não o suficiente para manter aberto um buraco de minhoca. Físicos teriam que encontrar uma maneira de gerar e utilizar grandes quantidades de matéria exótica para produzir um buraco de minhoca funcional. Além disso, outros físicos usaram a mecânica quântica para postular que a tentativa de viajar através de um buraco de minhoca criaria algo chamado de reação de volta quântica.

Em uma reação de volta quântica, o ato de transformar um buraco de minhoca em uma máquina do tempo poderia causar uma acumulação maciça de energia, em última análise destruindo a estrutura antes que ela pudesse ser utilizada como uma máquina de tempo. No entanto, o modelo matemático utilizado para calcular a reação de volta quântica leva em conta apenas uma dimensão do espaço-tempo.

“Estou confiante de que, uma vez que a relatividade geral não falhou, suas previsões para as máquinas do tempo permanecem válidas e testáveis, independentemente do que a teoria quântica diz sobre esses assuntos”, acrescentou Davis. Isso ilustra um dos principais problemas nas teorias de viagens no tempo: os físicos têm de fundamentar seus argumentos na relatividade geral ou na teoria quântica, sendo que ambas são incompletas e incapazes de explicar em sua totalidade o nosso complexo universo. Antes que eles possam figurar uma viagem no tempo, os físicos precisam encontrar uma maneira de conciliar a relatividade geral e a teoria quântica em uma teoria quântica da gravidade. Essa teoria, então, serviria como base para um estudo mais aprofundado das viagens no tempo.

Portanto, Owen argumenta que é impossível ter certeza sobre a possibilidade de viajar no tempo. “A ideia de máquina do tempo baseada em buracos de minhoca leva em conta a relatividade geral, mas deixa de fora a mecânica quântica”, Owen disse. “A mecânica quântica parece nos mostrar que a máquina do tempo poderia funcionar de uma maneira que não esperamos.”

Fonte: LiveScience