Motores de antimatéria e fusão poderão mover naves espaciais no futuro

Em 2010, a NASA produziu um trabalho em parceria com o “The Tauri Group” para determinar quais as áreas de avanço tecnológico mais promissoras, que permitiriam vencer os desafios da exploração espacial.

Uma das tecnologias sugeridas pela pesquisa, chamada de “Technology Frontiers: Breakthrough Capabilities for Space Exploration” (“Fronteiras da Tecnologia: capacidades inovadoras para a exploração espacial”) é o uso de antimatéria para disparar um motor de fusão nuclear.

Como combustível para esse motor, seriam usadas pastilhas contendo deutério e trítio – isótopos mais pesados do hidrogênio -, cercados por um material mais pesado, como urânio.

A ideia é disparar um raio de antiprótons – o equivalente da antimatéria aos prótons – para iniciar a reação de fusão, com o hidrogênio sendo convertido em hélio e liberando muita energia.

A propulsão poderia ser obtida de diversas formas, como aquecendo um combustível ao ejetá-lo em altíssimas velocidades. 

A ideia não é nova: o projeto Daedalus, da Sociedade Interplanetária Britânica, já propôs o uso de foguetes de fusão para fazer viagens interestelares.

Os cálculos apontam que uma viagem para Júpiter precisaria de 1,16 gramas de antiprótons, o que não parece muito, exceto quando consideramos que desde 1950 não devem ter sido produzidos mais de 10 nanogramas do material em aceleradores de partículas, e que poucas gramas devem custar vários trilhões de dólares.

Porém, os autores do estudo apontam que a produção de antiprótons está avançando, e talvez venham a ser a grande novidade em propulsão espacial até 2060. Com a quantidade de combustível suficiente, uma viagem a Júpiter não demoraria mais que alguns poucos meses, e seria possível chegar em Marte depois de apenas 39 dias de viagem, usando um foguete de plasma.

Fonte: http://www.space.com/

É confirmada a existência da energia escura

Mustafá Ali Kanso

De acordo com as pesquisas de uma equipe de astrônomos das universidades de Portsmouth e Munique a energia escura, prevista em 1998 como sendo a força responsável pela aceleração da expansão do universo, tem sua existência confirmada com 99,996% de certeza.

“A energia escura é um dos maiores mistérios científicos do nosso tempo, por isso não surpreende que muitos pesquisadores questionem sua existência,” comentou Bob Nichol, membro da equipe.

“Mas, com nosso trabalho, estamos mais confiantes do que nunca que esse exótico componente do universo é real – ainda que nós continuemos sem saber do que ela é feita,” acrescentou.

A hipótese da energia escura foi levantada em 1998, tendo sido agraciada com o Nobel de Física de 2011 como resultado do estudo de um grupo chamado Supernova Cosmology Project. 

Nesse estudo fundamentado na observação da supernova SN 1997ap, o grupo de pesquisadores encabeçado pelos astrônomos norte americanos Saul Perlmutter, Brian Schmidt e Adam Riess ressuscitou a constante cosmológica, abandonada por Einstein e mostrou que nosso universo está em expansão acelerada.

O trabalho trazia evidências que indicavam valores positivos para a constante cosmológica e para a densidade de energia do universo (valor ômega-lambda), mostrando que a matéria e a energia ordinárias com as quais interagimos corriqueiramente respondem por apenas uma pequena fração da densidade do universo.

Ao entender as implicações revolucionárias do estudo o astrônomo Michael Turner cunhou, na época, o termo “energia escura”, um termo amplo, porém capaz de descrever o gigantesco componente de energia que deveria existir para explicar o universo. 

Além de apresentar a evidência de um universo com uma massa muito menor do que se acreditava até então, com as observações e refinamentos posteriores, a teoria cosmológica atual assume que a matéria da qual somos feitos, denominada matéria bariônica, responde por apenas 4% da massa do nosso universo, sendo 74%, energia escura e os restantes 22%, matéria escura. 

Até hoje os cientistas não conseguiram uma explicação para o que ela seria, mas calculam que a energia escura funciona como uma espécie de “gravidade repulsiva”, mais do que apenas contrabalançar o efeito da gravidade da matéria comum (bariônica) e da matéria escura, a energia escura proporciona um saldo positivo capaz de aumentar a velocidade com que as galáxias estão se afastando uma das outras.

“A confirmação da existência da energia escura acena para possíveis modificações à Teoria da Relatividade Geral de Einstein,” afirmou Tommaso Giannantonio, que coordenou os estudos recentes.

“A próxima geração de rastreios de galáxias e da radiação cósmica de fundo deverá fornecer uma medição definitiva, ou confirmando a relatividade geral, incluindo a energia escura, ou, de forma ainda mais intrigante, exigindo um entendimento completamente novo de como a gravidade funciona”, concluiu.

Sem dúvida essa é uma das maiores descobertas da história da astronomia, que teve seu início em 1998 e que há quase três lustros vem ainda suscitando muito mais perguntas que respostas.

Fonte: http://hypescience.com/

Matemáticos incluem matéria e energia escuras nas equações de Einstein

Dois matemáticos, Showhong Wang, professor do Departamento de Matemática da Universidade de Indiana (EUA) e Tian Ma, professor na Universidade Sichuan (China), apresentaram um trabalho científico que altera as equações de Einstein que descrevem a gravidade, sugerindo que a lei da conservação de momento e energia no espaço-tempo só tem valor quando matéria, matéria escura e energia escura são levadas em conta.

Segundo o trabalho, para levar em conta estes fatores é preciso um novo conjunto de equações de campo gravitacional, que leva em conta um novo tipo de energia causada pela distribuição não uniforme da matéria no universo.

Esta nova energia pode ser tanto positiva quanto negativa, e a energia total no espaço-tempo é conservada. A densidade desta energia é alterada conforme as galáxias se movem e a matéria se redistribui, afetando todas as partes do universo como um campo.

Segundo o professor Wang, quando esta energia tem valor negativo, ela produz atração, e quando tem valor positivo, ela produz uma força de repulsão, fundamentalmente diferente das quatro forças conhecidas – gravidade, eletromagnetismo, interação fraca e interação forte.

Desta forma, esta nova energia e as novas equações de campo compõe uma teoria unificada para matéria escura e energia escura, que até agora têm sido consideradas coisas totalmente diferentes, e representariam “a soma da densidade de energia potencial escalar e da energia de acoplamento entre o tensor de energia-momento e o campo potencial escalar”. A parte negativa da soma representa a matéria escura, que produz atração, e a parte positiva representa a energia escura, que está acelerando a expansão do universo.

O trabalho representa uma complementação das equações de Einstein, que, quando fez seu trabalho de relatividade, não tinha ideia da matéria escura ou da energia escura, ou mesmo de que o universo estava em expansão.

O professor Kevim Zumbrun, chefe do Departamento de Matemática da Universidade de Indiana em Bloomington (EUA), disse que a princípio a nova teoria faz sentido. Mas, apesar de matematicamente correta, ela ainda precisa passar pelo teste da experimentação. 

Além de alterar as equações da gravidade de Einstein, as novas equações de campo também levam a uma nova fórmula para a força gravitacional newtoniana, uma em que a matéria escura tem um papel importante na escala entre 1.000 e 1.000.000 de anos-luz, mas menos importante em escalas maiores (mais de 10 milhões de anos-luz), onde a energia escura é mais importante.

Se você não tem medo de equações e gosta de calcular integrais de tensores no café da manhã, o trabalho dos professores de matemática pode ser encontrado gratuitamente no arXiv, com o título “Gravitational Field Equations and Theory or Dark Energy and Dark Matter” (“Equações de Campo Gravitacional e Teoria da Energia Escura e Matéria Escura”, em tradução livre).

Fonte: http://hypescience.com/

Descoberto um sistema planetário orbitando estrelas binárias

Até 2011, só os autores de ficção científica acreditavam que planetas poderiam orbitar estrelas binárias. Foi quando o telescópio Kepler encontrou um planeta orbitando um sistema assim, o Kepler 16b. Depois, foram encontrados mais dois sistemas deste tipo, Kepler 34 e Kepler 35.

Agora, o telescópio Kepler encontrou um sistema com dois planetas orbitando um sistema binário. Trata-se do sistema Kepler 47, distante 4.900 anos-luz, na constelação do Cisne, e composto por duas estrelas, a maior com o tamanho do nosso sol, mas com apenas 84% do brilho solar, e a estrela menor com um terço do tamanho do sol e apenas 1% do brilho solar. O par completa uma órbita em torno do centro de gravidade do sistema em 7 dias e meio.

Os planetas são diferentes. Kepler 47b tem três vezes o tamanho da Terra, e está orbitando o par em 50 dias. Provavelmente é um mundo sufocante, onde a destruição do metano em sua atmosfera superaquecida deve criar uma grossa neblina global.

Kepler 47c orbita o sistema a cada 303 dias, o que o coloca na zona habitável do sistema. Mas ele provavelmente não tem superfície, já que parece ser um gigante gasoso pouco maior que Netuno.

A descoberta dos planetas do sistema Kepler 47 é mais uma evidência de que os sistemas binários, muito comuns na galáxia, também podem ter planetas em suas órbitas. Ao mesmo tempo cria um problema, já que a teoria atual de formação de planetas não explica satisfatoriamente como estes podem ter se formado. Melhor para os astrônomos, que vão ter que se divertir corrigindo seus modelos.

Fonte: http://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/

Júpiter pode ter salvado a Terra de uma colisão mortal com asteroide ou cometa

 

Astrônomos amadores observaram um enorme flash muito brilhante em Júpiter, provavelmente resultado de um impacto no planeta.

Tal avistamento é parecido com outros que foram notados em 2009 e em 2010. O impacto mais recente foi relatado pela primeira vez pelo astrônomo amador Dan Peterson, de Wisconsin (EUA), que estava observando o maior planeta do nosso sistema solar quando o evento ocorreu.

“Foi um flash brilhante que durou apenas 1,5 a 2 segundos”, disse Peterson. Ele dividiu sua descoberta com outros astrônomos, que passaram a monitorar o planeta. George Hall, um astrônomo amador de Dallas (EUA), conseguiu capturar o flash em vídeo.

O flash parece um sinal claro de que um asteroide ou cometa foi atraído pelo campo gravitacional de Júpiter, potencialmente nos salvando de uma ameaça de colisão cósmica. “É assustador ver quantas vezes Júpiter é atingido”, disse Hall.

Os impactos de Júpiter são de grande interesse para os astrônomos, tanto amadores quanto profissionais, porque eles são parte essencial do “jogo orbital” que moldou o nosso sistema solar. Astrônomos suspeitam que o campo gravitacional do gigante Júpiter serve como um “escudo cósmico”, varrendo os objetos que teriam um efeito mortífero se colidissem em nosso planeta. Alguns cientistas chegam até a dizer que, sem Júpiter, a vida na Terra não teria muita chance.

Então, o que pode ter acontecido ontem, em última análise, é que Júpiter mais uma vez salvou a nossa pele.

Mas os resultados da bravura do planeta nem sempre são visíveis. Cientistas especulam que os “intrusos cósmicos” sejam destruídos antes que tenham qualquer efeito visível no topo das nuvens de Júpiter. Em casos de objetos de maior peso, eles podem se quebrar e deixar marcas pretas na atmosfera do planeta. O caso do cometa Shoemaker-Levy 9, de 1994, é o mais notável da história recente.

Por enquanto, ainda não sabemos qual o tamanho do objeto que causou o flash dessa semana. Mas os astrônomos já estão trabalhando nisso, e mais observações e correções devem ser divulgadas em breve.

Fonte: http://hypescience.com/

A mais detalhada imagem da nebulosa de Órion

Parece uma pintura impressionista. Mas ao invés de tinta, são estrelas, poeira estelar e gases que formam a belíssima nebulosa de Órion. Também conhecida como M42, essa nebulosa é um dos objetos astronômicos mais fotografados e estudados pelos cientistas. 

Órion está próxima de nós, falando em termos espaciais, é claro. Ela está localizada a apenas 1,5 mil anos-luz de distância da Terra, e é uma das nebulosas mais brilhantes conhecidas. Por isso, é possível observá-la no céu noturno a olho nu: basta observar na direção da constelação de Órion, que tem o formato de um trapézio. 

Essa imagem é a maior e mais detalhada já feita de Órion, construída a partir de dados do Telescópio Espacial Hubble. Em resolução total, a foto contém um bilhão de pixels e nos mostra cerca de 3 mil estrelas. 

A partir de imagens da M42, cientistas podem estudar informações importantes sobre a formação de estrelas e planetas. Além disso, como existe uma enorme concentração de poeira estelar e gases na região, acredita-se que possa existir água devido à junção de hidrogênio e oxigênio.

Confira o vídeo feito pela NASA em 2006 com diversas imagens de Órion capturadas pelo Hubble:

  

Fonte: http://hypescience.com/

Leitura eletrônica dos estados quânticos promete avanços na Spintrônica

Mustafá Ali Kanso

 

O artigo “Electronic read-out of a single nuclear spin using a molecular spin-transistor” dos pesquisadores Romain Vincent, Svetlana Klyatskaya, Mario Ruben, Wolfgang Wernsdorfer e Franck Balestro publicado recentemente pela revista Nature promete acelerar a aplicabilidade da computação quântica e da spintrônica na resolução de problemas complexos da ciência e tecnologia.

Um dos grandes desafios para transformar o computador quântico nesse instrumento tão esperado é o de isolar os bits quânticos (qubits) da interferência externa principalmente nos momentos de leitura e escrita das informações .

“Normalmente, todo contato com o mundo externo altera a informação em um sistema mecânico-quântico de uma forma completamente descontrolada,” explica o professor Mario Ruben, do Instituto de Tecnologia de Karlsruhe. “Por isso precisamos manter o estado quântico estável e protegido. Por outro lado, a informação precisa ser lida de forma controlada para que ela possa ser utilizada.”

O problema foi solucionado pelo uso de moléculas magnéticas complexas, dotadas de um átomo metálico central (térbio) cujo forte momento magnético – ou spin – funciona como unidade de memória do qubit. 

 

O átomo é completamente cercado por moléculas orgânicas que atuam como uma espécie de câmera protetora, que segundo Mario Ruben, o protege seletivamente das interferências externas.

“Quando sintetizamos essa câmara protetora, nós definimos exatamente o quanto o átomo pode ver do mundo exterior,” explica Ruben.

Cada qubit é constituído, portanto, por um átomo de térbio, protegido por uma couraça de cerca de 100 átomos de carbono, nitrogênio, oxigênio e hidrogênio (moléculas orgânicas) , sendo que o conjunto fica alojado entre dois eletrodos de ouro cujo design, aliado às propriedades seletivas destas moléculas orgânicas, promove um efeito similar ao efeito transistor.

Desta forma, quando a molécula fica exposta a um campo magnético variável a alteração do spin do átomo de térbio é assinalada pela flutuação na amplitude da corrente elétrica que flui pelo sistema através dos eletrodos de ouro, possibilitando, assim, a gravação magnética do qubit e sua posterior leitura elétrica.

“Medindo o fluxo da corrente, descobrimos que o spin nuclear do átomo de térbio permanece estável por um tempo máximo de 20 segundos,” disse Ruben. Um tempo muito longo quando comparado aos bilionésimos de segundos que constituem as respostas padrões dos processos quânticos.

Sem dúvida um passo gigantesco em relação aos recentes avanços no controle dos qubits de estado sólido, prometendo avanços não apenas na área da computação quântica ou em estudos da Física fundamental, mas também, uma aceleração na aplicabilidade da spintrônica, que poderá oferecer soluções práticas num tempo muito menor do que o estimado até agora. 

Fonte: http://hypescience.com/

Encontro explosivo: estrelas gigantes vermelhas podem gerar supernovas

As explosões de supernovas são tão grandes que podem ofuscar o brilho de todas as estrelas de uma galáxia. Elas acontecem quando uma estrela anã branca aumenta sua massa em gigantescas proporções depois de absorver o material de uma estrela próxima. Essa explosão que envia luz para todo o universo cria uma supernova do tipo 1a. Essa troca de materiais entre estrelas já é um evento cosmológico bem conhecido. Mas cientistas ainda têm dúvidas sobre os tipos de estrela que cedem material à anã branca. 

Acreditava-se que fusões entre duas anões brancas geravam essas explosões. Mas um novo estudo de astrônomos da fundação Las Cumbres Observatory Global Telescope Network (EUA) indica que as estrelas do tipo gigante vermelha, que estão numa fase avançada da evolução estelar, também podem se fundir com anãs brancas e gerar supernovas.

No vídeo abaixo, você confere uma simulação de como seria esse encontro explosivo. Uma estrela gigante vermelha doa massa para sua companheira anã branca, até que a última é destruída em uma supernova do tipo 1a. 

A nova descoberta ocorreu em janeiro do ano passado, quando astrônomos avistaram uma supernova de aparência incomum a aproximadamente 675 milhões de anos-luz de distância, na constelação de Lynx (Lyn). A partir do comportamento do gás na área da explosão, cientistas foram capazes de deduzir que a supernova tinha sido originalmente uma anã branca em órbita em uma estrela gigante vermelha.

As supernovas são importantes para os estudos astronômicos porque o brilho intenso faz com que sirvam como velas-padrão para estudos de expansão do universo, energia escura e para medir distâncias entre astros. Descobrir como cada supernova se comporta e classificá-las com mais precisão permitirá que astrônomos melhorem a forma como estudam o universo. 

Veja mais no vídeo a seguir.

http://www.space.com/17256-how-to-make-a-supernova-feed-a-dwarf-video.html

Fonte: http://hypescience.com/

O maior ponto de exclamação do universo

O espaço sideral também faz lá suas metáforas. Um evento cósmico de grande porte, tal como uma colisão entre duas galáxias, merecia mesmo ser marcado no céu de maneira notável. E foi isso que a NASA fotografou na última semana: um gigantesco ponto de exclamação.

A imagem, capturada pelas lentes de um telescópio, é de um evento que aconteceu a cerca de 450 milhões de anos-luz da Terra. Na peculiar classificação da astronomia, você pode chamar as galáxias colididas por três nomes: UCG 9618, VV 340 ou Arp 302 (entenda melhor a respeito das nomenclaturas). 

Seja qual for a denominação, o que acontece é uma aproximação entre duas massivas galáxias de conteúdo gasoso, em sua maioria. A tendência, conforme explicam os cientistas, é que ambas as galáxias se fundam com o passar dos milhões de anos.

E se você está lamentando o destino de tais galáxias, a nossa própria muito provavelmente seguirá o mesmo caminho, e se fundirá com outras. Neste exato momento, a Via Láctea está em rota de colisão com a galáxia Andrômeda, que tem o dobro do seu tamanho.

Uma se aproxima da outra a uma velocidade de 480.000 km/h – o que é uma lentidão modorrenta em termos estelares. Mas isso não muda o fato de que a fusão acontecerá um dia, e os astrônomos estimam que seja em cerca de 3 bilhões de anos. É uma pena que nenhum de nós vai ver a foto desse evento.

Fonte: http://hypescience.com/

Nêutrons podem ter a habilidade de “escapar” para um mundo paralelo, dizem cientistas

A teoria de que vamos tratar nesse artigo é bem legal: primeiro porque é ousada, depois (e diretamente relacionado) porque sugere a existência de um mundo paralelo, invisível para nós, onde os nêutrons podem se esconder de vez em quando.

Tudo começou com um problema para o qual a física atual não tinha resposta: o “desaparecimento” de nêutrons em experimentos científicos. 

Algumas experiências recentes, feitas em temperaturas ultrafrias, exibiram um fenômeno conhecido como “perda de nêutrons”, em que, de alguma forma inexplicável, os cientistas “perdiam” de vista essas partículas subatômicas por períodos curtos de tempo (de alguns segundos a dez minutos). 

Até agora, ninguém tinha uma explicação convincente para o bizarro acontecimento.

Entram em cena os físicos teóricos Zurab Berezhiani e Fabrizio Nesti, da Universidade de L’Aquila, na Itália.

Analisando os dados experimentais obtidos por outros grupos de pesquisa, eles perceberam que a taxa de perda de certos nêutrons livres muito lentos parecia depender da direção e da intensidade do campo magnético aplicado nas partículas.

No entanto, tal anomalia (o campo magnético poder afetar como os nêutrons desaparecem) também ainda não tinha explicação. 

Foi quando os pesquisadores sugeriram a existência de um mundo paralelo hipotético, constituído de “partículas espelho”. 

Sendo assim, cada nêutron teria um “gêmeo”, que vive nesse mundo paralelo, e a capacidade de “transitar” para esse seu espelho invisível, e voltar ao nosso mundo; ou seja, cada nêutron pode oscilar de um mundo para o outro. A probabilidade de tal transição é sensível à presença de campos magnéticos, e, graças a isso, deve poder ser detectada experimentalmente. 

A interpretação dos cientistas é sujeita à condição de que a Terra possui um campo magnético “espelho” da ordem de 0,1 Gauss. 

Se isso for verdade, esse campo pode ser induzido por partículas “espelho” que flutuam na nossa galáxia – o que eles acreditam ser a matéria escura. Hipoteticamente, a Terra poderia capturar essa “matéria espelho” via interações fracas entre as partículas comuns e as do mundo paralelo.

Basicamente, se Terra estiver rodeada por um campo magnético “espelho”, com uma densidade de fluxo de cerca de 0,1 Gauss, então isso facilita as oscilações dos nêutrons entre os dois mundos, como os físicos pensam ter observado com o “desaparecimento” das partículas. 

Eles acreditam que a Terra construiu esse campo magnético espelho para capturar partículas dispersas flutuando através das galáxias – e essas partículas podem muito bem ser um dos componentes da ainda misteriosa matéria escura.

Ninguém ainda detectou a matéria escura, elemento previsto teoricamente na ciência. Quão legal seria se essa matéria fosse na verdade parte de um mundo paralelo, invisível a nós, e por isso tem sido tão difícil provar a sua existência? 

Se essa teoria for um dia devida e cientificamente provada, poderemos dizer, oficialmente, que os mundos real e da ficção científica não são tão distantes assim.

Fonte: http://gazetaderondonia.com.br/