quarta-feira, 9 de outubro de 2013

Qual a diferença entre astronomia, astrofísica e cosmologia?

Quando lemos um artigo a respeito do espaço, podemos não dar muita atenção ao cientista que expôs as ideias citadas. Teria sido um astrônomo, um astrofísico ou um cosmólogo? Sim, existem estes três tipos distintos de profissional, já que se tratam de três campos de conhecimento diferentes. Nem sempre fica claro, na literatura científica, o que está sob o domínio de cada campo, mas a atividade de cada um deles é muito bem especificada.

A cosmologia é considerada uma área de estudos mais abrangente. A palavra é a junção de “cosmo” (relativo ao universo, ao mundo, a tudo que existe) e “logia” (estudo). Ela estuda a origem, a estrutura e a evolução do universo, seu passado e seu futuro. Está preocupada com a linha do tempo do universo como um todo.

A astronomia é voltada não ao mecanismo geral do universo, mas aos seus funcionamentos específicos: ela estuda os corpos celestes (desde cada planeta, meteorito ou até uma galáxia inteira) e, principalmente, seus fenômenos. Está ligada a movimentações no espaço, às relações entre os componentes do cosmo. A astronomia se ocupa da previsibilidade de eventos espaciais.

A astrofísica, por fim, tem como objeto de estudo o mesmo que a astronomia (ou seja, corpos celestes e fenômenos), mas sob a ótica específica da física. Apoiado em diversas áreas do conhecimento físico, tais como a física nuclear e a mecânica quântica, o astrofísico se aprofunda em estudos que fogem da alçada do astrônomo, e vice-versa. Há estudos mais generalistas da astronomia que não fazem parte da rotina de pesquisa de um astrofísico.

É óbvio que estas três áreas se comunicam intensamente entre si. Boa parte dos cientistas considera a astronomia e a astrofísica como campos de conhecimento dentro da cosmologia. Esta classificação é baseada de forma “material”: a cosmologia estuda o “todo”, a astronomia e a astrofísica estudam coisas dentro deste “todo”. Alguns pesquisadores contestam tal divisão, afirmando que a cosmologia e a astrofísica é que são subcampos da astronomia.

O maior exemplo desta cooperação é um dos grandes enigmas que ocupam a ciência espacial atualmente: a busca da explicação do surgimento do universo a partir das experiências no Grande Colisor de Hádrons, ou LHC (o famoso colisor de partículas em funcionamento na Europa). 

As teorias surgidas destas experiências são quase totalmente embasadas na astrofísica (tais como os conceitos de antimatéria e o bóson de Higgs), e a formulação de tais teorias é a aplicação de conhecimentos astronômicos. Mas o que as teorias pretendem responder, no fim das contas, são dúvidas fundamentais da cosmologia, já que tratam do todo. Dessa forma, cada uma das ciências colabora com as outras duas. 

Este vídeo demonstra, de forma simples, o que é a cosmologia e como a astronomia e a astrofísica a constroem. 


Fonte: http://hypescience.com/

Explicando como o universo começou

Se desejar, ligue as legendas e ative a tradução para o português.

O universo é extremamente enorme e complexo, mas isso não significa que os humanos não estejam tentando entendê-lo.

E, para tanto, surgiu o ramo da cosmologia, que estuda a estrutura, a evolução e a composição do universo. Seus pesquisadores analisam o que aconteceu, o que está acontecendo e o que deve acontecer no universo, tudo para descobrir como ele surgiu em primeiro lugar.

Edwin Hubble foi o primeiro a descobrir que o universo estava expandindo, ao notar que as galáxias pareciam estar se distanciando cada vez mais. Isso implicava que tudo deveria ter começado com uma explosão monumental de um ponto infinitamente quente e pequeno. Na época, tal fenômeno foi chamado, ironicamente, de Big Bang. A piada se tornou séria quando as evidências para o evento se acumularam, e o nome ficou.

Depois da explosão que literalmente deu origem a tudo, o universo esfriou para formar estrelas e galáxias. Os cosmologistas têm varias ideias de como isso aconteceu, mas, hoje em dia, nossas melhores chances de provar o que realmente ocorreu estão com os físicos de partículas, que tentam recriar as condições desse início do universo em laboratório. 

Eles estudam matérias e forças em energias cada vez mais altas, antes com raios cósmicos, e agora com aceleradores de partículas, que colidem partículas subatômicas. Quanto maior a energia do acelerador, mais longe no tempo os cientistas são capazes de “ver” – entender as condições.

Hoje, as coisas são feitas em sua maioria de átomos, mas, centenas de segundos depois do Big Bang, o espaço estava muito quente para os elétrons e prótons se juntarem e formarem núcleos e átomos – a temperatura alta superava as forças que normalmente os mantêm juntos. Ao invés disso, o universo consistia em um mar de partículas subatômicas. 

Mais do que isso, microssegundos depois do Big Bang, prótons e nêutrons estavam apenas começando a se formar a partir de quarks, um dos blocos fundamentais de construção do Modelo Padrão da Física.

Ainda antes disso, a energia era alta demais até mesmo para os quarks ficarem juntos. Os físicos acreditam que, testando subpartículas em energias ainda maiores, eles podem ter uma ideia de como era esse momento inicial no qual todas as forças eram iguais, o que tornaria a compreensão da origem do universo muito mais fácil.

Mas, para conseguir tal façanha, eles precisam construir aceleradores maiores, e trabalhar muito para combinar todo o conhecimento humano das coisas enormes do universo com as coisas mais minúsculas nele. E nós estaremos aguardando ansiosamente pelo próximo passo no desvendamento desse mistério colossal.

Fontes: http://www.youtube.com/user/TEDEducation
            http://www.brasilescola.com/filosofia/cosmologia.htm

A estrela que explodiu 10 bilhões de anos atrás


O telescópio espacial Hubble da NASA localizou a supernova mais distante já registrada. 

Nomeada UDS10Wil, ou SN Wilson, a supernova está em uma classe especial de estrelas explosivas conhecidas como tipo Ia. Essa subcategoria de estrela é o resultado de uma violenta explosão de uma anã branca (o resíduo de uma estrela que completou o seu ciclo de vida normal e cessou sua fusão nuclear). 

A recém-descoberta supernova explodiu mais de 10 bilhões de anos atrás, e possui um nível consistente de brilho que pode ser usado para medir a expansão do espaço. Também poderia ajudar a revelar pistas sobre a natureza da energia escura, que é a força misteriosa que acelera a taxa de expansão do universo.

Os pesquisadores descobriram a supernova como parte de um programa espacial que começou em 2010. O objetivo era estudar supernovas do tipo Ia e determinar se elas mudaram durante os 13,8 bilhões de anos desde o nascimento do universo. 

Em particular, os pesquisadores aproveitaram luz infravermelha para procurar supernovas e verificar suas distâncias com espectroscopia. 

SN Wilson é cerca de 350 milhões de anos mais velha que a antiga detentora do recorde, permitindo aos pesquisadores distinguir melhor entre dois modelos concorrentes de explosão de supernovas do tipo Ia. 

O primeiro desses modelos exige que a explosão seja causada por uma fusão entre duas anãs brancas. O outro modelo, ao contrário, diz que uma anã branca se alimenta de sua estrela parceira normal, e, eventualmente, explode quando reúne massa demais.

Os pesquisadores encontraram evidências de um declínio acentuado na taxa de explosões de supernovas tipo Ia entre 7,5 e 10 bilhões de anos atrás. Esta evidência parece apontar para o fato de que a fusão entre duas anãs brancas é a teoria mais provável, já que prevê que a maioria das estrelas no universo é muito jovem para se tornar supernovas do tipo Ia.

E como isso é relevante para futuros estudos? Conhecer o gatilho para supernovas do tipo Ia vai ajudar a mostrar o quão rápido o universo se enriqueceu com elementos mais pesados, como o ferro. Isso, por sua vez, permitirá aos cientistas compreender quão rapidamente os planetas se formam, já que utilizam estas matérias-primas.

Fonte: http://www.scienceworldreport.com/

Buraco negro é flagrado engolindo planeta gigante pela primeira vez


Como praticamente todas as galáxias do universo, a galáxia NGC 4845 tem um buraco negro central. Nas últimas décadas, porém, esse buraco negro parecia adormecido, já que não dava sinais de atividade. 

Isso mudou recentemente, quando os cientistas flagraram o buraco negro no processo de comer um pequeno lanche. Pequeno, neste caso, se refere a um planeta maior que Júpiter.

“A observação foi completamente inesperada para uma galáxia que aparentava tranquilidade por pelo menos 20 a 30 anos”, disse o principal autor do estudo, Marek Nikolajuk.

Tão inesperada, de fato, que os astrônomos não estavam sequer olhando para a NGC 4845 quando fizeram a descoberta. 

Eles estavam usando tecnologia da ESA (agência espacial europeia) para observar uma outra galáxia, mas a NGC 4845, a 47 milhões de anos-luz de distância da Terra, estava em seu campo de visão. Então, quando os cientistas notaram chamas de raios-X brilhantes provenientes da galáxia, rapidamente voltaram sua atenção para ela. Dessa maneira, eles foram capazes de registrar este raro evento astronômico. 

Pesquisadores da Universidade de Genebra (Suíça) analisaram os dados coletados pela equipe e viram o brilho de luz do buraco negro no centro da NGC 4845, que tem uma massa mais de 300.000 vezes maior que o nosso sol.

Quando algo é puxado para dentro de um buraco negro, o calor e a pressão de tal evento convertem tudo o que foi “engolido” – estrela ou planeta – em gás de alta energia. 

À medida que os gases são absorvidos pelo buraco negro, a energia a partir deles é libertada como raios-X. Assim, quando os cientistas observaram as chamas, recorreram ao XMM-Newton da ESA, instrumento utilizado por astrônomos para detectar fontes de raios-X de todo o universo.

Eles examinaram o fenômeno e determinaram que a massa do planeta sendo devorado pelo buraco negro era de cerca de 14 a 30 vezes a de Júpiter – o que significa que ou era um gigante gasoso muito grande, ou uma anã marrom (corpo mais volumoso que um planeta, mas não grande o suficiente para iniciar o processo de fusão de uma estrela).

O estudo também mostrou que este buraco negro gosta de brincar com a comida: a forma como a emissão se iluminou e decaiu mostra que houve um atraso de dois a três meses entre o objeto ser desintegrado e o aquecimento dos restos desse lanchinho na vizinhança do buraco negro.

“Esta é a primeira vez que vimos a desintegração de um objeto subestelar por um buraco negro”, disse o pesquisador Roland Walter. “Estimamos que somente suas camadas externas foram comidas, ou cerca de 10% da massa total do objeto, e que um núcleo denso foi deixado em órbita no buraco negro”.

 
Fontes: http://www.forbes.com/sites/alexknapp/
            http://www.abc.net.au/science/

Via Láctea pode estar cercada por cerca de 2.000 buracos negros errantes

Galáxias e seus buracos negros centrais supermassivos cresceram em conjunto, como resultado de colisões e fusões entre inúmeras galáxias menores antigas. 

Segundo a teoria, cada galáxia pode ter um buraco negro em seu centro. Conforme as galáxias se fundem, seus buracos negros centrais se fundem também, construindo um objeto supermassivo com milhões de vezes a massa do sol.

No entanto, galáxias às vezes se fundem sem combinarem seus buracos negros centrais, lançando um desses objetos para fora da nova formação, para as profundezas do espaço. Colisões entre buracos negros também criam ondas gravitacionais, o que pode “chutar” um buraco negro recém-fundido para fora de sua galáxia hospedeira.

De acordo com uma simulação de computador feita pelos pesquisadores Valery Rashkov e Piero Madau da Universidade da Califórnia em Santa Cruz (EUA), um número impressionante desses buracos negros “abandonados” pode ser encontrado no halo da Via Láctea, uma região periférica gigante de gás que fica além das estrelas da nossa galáxia. 

Há uma variação considerável em termos de quantos buracos negros podem existir lá fora – Rashkov e Madau acreditam que esse número pode variar de tão baixo quanto 70 a tão alto quanto 2.000.

Esses objetos são o que os pesquisadores chamam de “sementes” de buracos negros. Eles têm um tamanho intermediário e já foram encontrados no centro de coleções de estrelas e gás – essas estruturas não eram grandes o suficiente para serem consideradas galáxias em seu próprio direito, mas se combinaram com outros blocos para formar galáxias como a Via Láctea. 

Embora um bom número destes buracos negros relativamente pequenos se uniu para formar a atual safra de buracos negros supermassivos que fica no centro de galáxias como a nossa, o caos dessas fusões intergalácticas pode ter deixado alguns dos buracos negros menores presos nas regiões mais distantes do espaço.

Enquanto a maioria desses buracos negros seria praticamente impossível de detectar, alguns podem ter trazido aglomerados de estrelas e matéria escura junto com eles. Se esse for o caso, os pesquisadores devem ser capazes de detectar a luz fraca desses objetos no halo da Via Láctea com telescópios atuais ou futuros, o que pode nos dizer mais sobre como eles foram formados.

Fonte: http://hypescience.com/

sábado, 5 de outubro de 2013

Explosão de estrela 4D pode ser origem do universo, diz estudo

Os restos da supernova SN 1006, que explodiu há 1 mil anos. Segundo estudo, uma supernova 4D pode ter dado origem ao nosso universo Foto: ESO / Divulgação

No início, tudo era uno, pequeno e muito denso. Após um evento cósmico, ocorrido há 13 bilhões de anos, essa energia concentrada começou a se expandir rapidamente, dando origem ao universo como o conhecemos hoje. Essa teoria da criação do universo, chamada de Big Bang, costuma ser bem aceita no meio acadêmico. Mas uma pesquisa canadense, publicada em setembro, sugere um início diferente para a história.

Cosmologistas do Instituto Perimeter de Física Teórica, da Universidade de Waterloo, no Canadá, especularam que nosso universo pode ter se formado a partir da explosão de uma estrela de quatro dimensões espaciais (4D), originando um buraco negro. Após essa supernova, os restos de matéria podem ter formado uma membrana em 3D, que está em constante expansão – ou seja, o nosso universo.

Em um primeiro momento, pode-se pensar que a grande novidade seria a possibilidade de nosso universo ser apenas uma pequena camada de algo muito maior. Mas, até aí, não há nada que confronte o Big Bang, que apenas explica a expansão do universo, e não o que há antes e além dele. O ponto central é a origem dessa expansão. Enquanto a nova teoria defende que o início foi a explosão da estrela 4D, a teoria que conhecemos hoje diz que tudo começou a partir de um ponto infinitamente denso – o conceito de singularidade – que começou a se expandir.
 
Segundo o astrofísico Niayesh Afshordi, do Instituto Perimeter de Física Teórica, o ponto de partida da pesquisa não foi a supernova, mas sim a possibilidade de pertencermos a uma fatia de um universo 4D, como propunha um trabalho publicado em 2000 por físicos da Universidade Ludwig Maximilians, de Munique. “A origem da pesquisa foi verificar se a ideia de vivermos em uma membrana de uma dimensão maior poderia lançar luz à natureza do Big Bang”, explica. A partir daí, chegou-se a um novo cenário. “Começamos com a hipótese de que nosso universo é uma membrana 3D em volta de um buraco negro 4D, mas fomos levados à possibilidade de que essa membrana tenha emergido a partir do colapso de uma estrela 4D, como uma supernova”.

Assim como em um universo 3D existem objetos bidimensionais, no horizonte de eventos de um buraco negro 4D pode haver objetos tridimensionais – hiperesferas. Tendo em vista isso, a equipe de Afshordi se deu conta de que esse buraco negro poderia se originar a partir da explosão de uma estrela 4D. O passo seguinte foi simular esse colapso, e o resultado foi que o material ejetado formou a membrana 3D na qual supostamente vivemos. A membrana é um conceito da Teoria-M – que foi pensada a partir da Teoria das Cordas –, na qual o universo possui 11 dimensões - não apenas as quatro que conhecemos -, e tudo é formado por membranas.

Além de ter realmente lançado luz à gênese do universo em expansão, como a ideia que motivou o estudo propunha, a teoria de Afshordi e seus colegas também pode ajudar a responder outra questão controversa do Big Bang. Hoje, nosso universo tem uma temperatura relativamente uniforme, o que alguns cientistas consideram contraditório, considerando que ele começou a partir de uma caótica explosão. Segundo eles, não teria havido tempo suficiente para que todas as partes desse universo tivessem equilibrado suas temperaturas. 

A maioria dos cosmologistas defende que essa expansão não começou a partir de uma grande explosão, e sim de uma desconhecida forma de energia que fez com que a matéria, densa e homogênea, inflasse em uma velocidade superior à da luz. Sendo o universo uma membrana surgida a partir de uma estrela 4D, de acordo com Afshordi, dela foi herdada a condição homogênea. “A temperatura uniforme poderia existir porque a estrela, antes do colapso, teve um longo tempo para alcançar o equilíbrio”, pontua.

Fonte: http://noticias.terra.com.br/ciencia/espaco 

Colaboração: Antonio Carlos Oliveira

terça-feira, 24 de setembro de 2013

Cientistas criam arma que dispara antimatéria


Uma equipe internacional de físicos que trabalha na Universidade de Michigan (EUA) construiu recentemente uma “arma de antimatéria”, capaz de despejar rajadas de pósitrons. 

Pósitrons são antipartículas (ou partículas idênticas opostas) de elétrons. Além de ser criadas em laboratórios de física, elas também são encontradas em jatos emitidos por buracos negros e pulsares (estrelas de nêutron).

Até à data, a criação de pósitrons para estudo precisou de máquinas muito grandes e caras, como o acelerador de partículas Grande Colisor de Hádrons do laboratório CERN. Outro exemplo é um dispositivo construído por cientistas do Laboratório Nacional Lawrence Livermore, que criou pósitrons disparando um laser extremamente poderoso em um minúsculo disco de ouro. Outro trabalho recente de pesquisadores da Universidade do Texas (EUA) envolveu a construção de um acelerador do tamanho de um desktop. 

A nova pesquisa baseou-se nesses resultados anteriores para construir um dispositivo de não mais que um metro de comprimento capaz de gerar rajadas de ambos elétrons e pósitrons de forma muito semelhante a que é emitida por buracos negros e pulsares.

Para conseguir essa façanha, a equipe disparou um laser potente (petawatt) em uma amostra de gás hélio inerte. Isso causou a criação de um fluxo de elétrons que se move a uma velocidade muito alta. Esses elétrons foram direcionados para uma folha muito fina de metal que os levou a colidir com átomos de metais individuais. Estas colisões resultaram em uma corrente de emissões de elétrons e pósitrons, que foram separadas utilizando magnetos.

Os pesquisadores relatam que cada rajada de sua arma dura apenas 30 femtosegundos, mas cada disparo resulta na produção de quatrilhões de pósitrons – um nível de densidade comparável ao que é produzido no CERN. 

Os cientistas sugerem que o dispositivo poderia ser usado para imitar os jato de buracos negros e/ou pulsares, oferecendo algumas respostas a perguntas tais como: que tipo de proporção de partículas estão presentes em tais correntes, a quantidade de energia que há nessas emissões, e de que forma as partículas interagem com o ambiente em que são despejadas.

Fonte: http://phys.org/news/

Estranha criatura de 520 milhões de anos é descoberta


Cientistas descobriram uma nova criatura fossilizada em forma de charuto que viveu cerca de 520 milhões de anos no Marrocos.

Equinodermos modernos normalmente têm simetria de cinco pontos, como os cinco braços da estrela do mar. A espécie, nomeada Helicocystis moroccoensis, tem características que a colocam como o equinodermo mais primitivo até o momento com simetria radial (esse sistema em que o corpo é arranjado em cinco partes em volta de um eixo central). 

A criatura marinha primitiva também podia mudar a forma de seu corpo, de fina a mais larga. Os pesquisadores dizem que este é um animal de transição que pode ajudar a explicar como os primeiros equinodermos evoluíram.

Em 2012, Andrew Smith, paleontólogo do Museu de História Natural em Londres e seus colegas estavam escavando sedimentos datados de cerca de 520 milhões de anos nas montanhas da cordilheira Anti-Atlas, no Marrocos, quando descobriram vários exemplares do estranho fóssil.

Notando que era um animal novo, os pesquisadores analisaram a criatura e concluíram que ela viveu no antigo supercontinente chamado Gondwana (que seria a maior parte do hemisfério sul hoje) durante a explosão cambriana, um período em que todas as criaturas que habitaram os mares e terras do planeta diversificaram-se dramaticamente.

Um dos mais antigos equinodermos conhecidos, o Helicoplacus (encontrado nas Montanhas Brancas, na Califórnia, EUA), tinha corpo assimétrico. Atualmente, todos os equinodermos modernos começam como larvas com simetria bilateral, o que levantava a questão de como e quando o plano corporal de cinco pontos das criaturas se originou.

H. moroccoensis tem um corpo cilíndrico que se estende até quatro centímetros de comprimento. A boca do animal é no topo de seu corpo. Seu esqueleto é feito de calcita.

“É um animal em forma de charuto, capaz de expandir e contrair essa forma”, explica Smith. “Às vezes, pode ser curto e gordo, e às vezes pode ser longo e fino”.

Quando viveu, essa pequena criatura do mar mudava de forma usando um arranjo espiral de cinco ambulacras (“ranhuras”) provenientes da sua boca, que se abria e fechava para capturar pedaços de comida que flutuavam na água.

A espécie recém-descoberta é o mais antigo equinodermo conhecido com cinco ambulacras, e por isso pode lançar uma luz sobre como esse grupo de animais evoluiu para sua forma corporal atual.

H. moroccoensis foi encontrado em sedimentos que contêm vários outros equinodermos bizarros, muitos dos quais com formas corporais malucas, que vão desde completamente assimétricas até bilateralmente simétricas. Essa grande variedade sugere que as criaturas estavam passando por um período de diversificação dramática na época.

Fonte: http://www.livescience.com/

Havia buracos negros em abundância no começo do universo?

Mesmo após bilhões de anos, ondas de luz surgidas no início do universo ainda se deslocam pelo espaço, e analisá-las pode trazer pistas a respeito de como eram as coisas naquele tempo. 

Depois de anos de estudo, um grupo internacional de pesquisadores concluiu: já havia, no começo do universo, um grande número de buracos negros.

“Nossos estudos indicam que buracos negros são responsáveis por pelo menos 20% do fundo infravermelho cósmico [o conjunto de ondas de luz], o que indica intensa atividade de buracos negros se alimentando de gases durante a época das primeiras estrelas”, destaca o astrofísico Alexander Kashlinsky, do Centro de Voo Espacial Goddard (EUA).

Kashlinsky e sua equipe usaram dados coletados pelo Observatório de Raios-X Chandra e pelo Telescópio Espacial Spitzer, ambos da NASA. Ainda em 2005, eles encontraram pistas das ondas de luz, que se tornaram mais evidentes graças a análises. Em 2008, o astrônomo Nico Cappelluti, do Instituto Nacional de Astrofísica em Bolonha (Itália), criou, a partir dos estudos da equipe, um mapa de raios-X da mesma região observada por Kashlinsky e os outros.

De modo simplificado, é como tentar observar fogos de artifício lançados em uma cidade a muitos quilômetros de distância: os fogos são difíceis de se ver, e é necessário filtrar as informações da região para aproveitar ao máximo as evidências do fenômeno original.

Até o momento, a única explicação considerada plausível para os resultados dos dois estudos são buracos negros. Contudo, ainda devem ser feitas novas análises para confirmar.

Fontes: http://www.sciencedaily.com/
            http://www.nasa.gov/topics/universe/
            http://iopscience.iop.org/

terça-feira, 13 de agosto de 2013

O maior coração do universo


Se você fosse capaz de viajar à velocidade da luz (300.000 km/s), levaria quase 200 anos para atravessar a IC 1805, mais conhecida como “Nebulosa Coração” (Heart Nebula). Partindo da Terra, aliás, levaria pelo menos 7,5 mil anos para chegar lá.

Formada por gás interestelar e nuvens de poeira cósmica, a Nebulosa Coração é o berço do conjunto de estrelas Mellote 15, que tem “apenas” 1,5 milhões de anos de idade. Curiosamente, ela fica localizada na constelação de Cassiopeia, nomeada em referência a uma rainha que, na mitologia grega, comparou a própria beleza à das filhas de Poseidon e, como punição, teve de oferecer sua filha (Andrômeda) em sacrifício para aplacar a ira do deus dos mares.

Você pode baixar a imagem em alta resolução para usar como papel de parede no seu computador aqui: http://apod.nasa.gov/apod/image/1303/heart_hancock_2091.jpg

Fonte: http://apod.nasa.gov/