Brasileira ganha prêmio internacional por sua pesquisa em energia escura

Marcelle Soares-Santos venceu o Alvin Tollestrup Award (Prêmio Alvin Tollestrup) de Melhor Pesquisa de Pós-doutorado deste ano por suas contribuições para a pesquisa de energia escura, que vão desde a construção de instrumentos e comissionamento a análise física de alto nível.

The Universities Research Association (associação de 86 universidades orientadas à pesquisa cientifica situadas principalmente nos EUA) premia todos os anos o trabalho excepcional realizado por um pesquisador de pós-doutorado no Fermilab (laboratório especializado em física de partículas de alta energia dos EUA) ou em colaboração com cientistas do Fermilab.

Soares-Santos chegou ao Fermilab como uma estudante de doutorado da Universidade de São Paulo (Brasil), em 2010. Durante a construção do Câmera de Energia Escura do Fermilab e sua instalação no Observatório Interamericano de Cerro Tololo, no Chile, seu papel foi o de testar instrumentos através de simulações.

“Eu acho que é gratificante construir coisas, e eu pretendo fazer mais disso”, disse Soares-Santos. “É realmente fascinante saber que há equipamentos lá fora trazendo ciência não só para mim, mas para toda a comunidade astrofísica”.

Atualmente, Soares-Santos usa a Câmera para procurar novos aglomerados de galáxias nas imagens. “Estou produzindo um catálogo dos mais altos redshifts [desvios para o vermelho] já vistos”, disse. “Também será um dos maiores catálogos de aglomerados de galáxias publicados”.

O trabalho da brasileira se estende para além do objetivo original do levantamento: Marcelle também estuda a luz associada a eventos de ondas gravitacionais. Até o momento, ninguém observou esses eventos, que são produzidos a partir de colisões de estrelas de nêutrons ou colisões entre uma estrela de nêutrons e um buraco negro.

Brenna Flaugher, chefe do Departamento de Astrofísica do Fermilab, recomendou Soares-Santos para o prêmio por causa dessas diversas contribuições para o laboratório. “Marcelle é uma excelente pós-doutoranda. Ela trabalha com os dados para gerar resultados científicos e desenvolver novas maneiras de entender a formação do nosso universo”.

Além do reconhecimento, Soares-Santos disse que o prêmio tem um significado especial para ela por causa do nome que carrega. “É um prêmio em homenagem a alguém que também tem muita experiência em instrumentação”, disse Soares-Santos. “Alvin tem 90 anos de idade. No ano passado dei uma palestra, e ele estava sentado na primeira fila, fazendo perguntas e me testando. Eu quero ser assim”. [FNAL]

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Nova teoria pode revolucionar a cosmologia e explicar a energia escura

Em trabalho sobre energia escura e relatividade, o professor Edward Kipreos, da Universidade da Geórgia (EUA), afirma que a energia escura pode ser um simples efeito causado pela dilatação do tempo, um dos previstos pela Teoria da Relatividade.

Só para refrescar, na década de 1990 alguns astrônomos descobriram que a expansão do universo estava acelerando. Até então, era um mistério o que aconteceria no futuro, se o universo pararia de expandir e então começaria a contrair, revertendo o Big Bang, se ele continuaria a expandir cada vez mais lento sem nunca parar, ou se ele entraria em expansão acelerada.

Examinando a luz de um tipo especial de supernova, os astrônomos descobriram que o brilho delas era menor do que o previsto pelo modelo cosmológico, indicando que elas estavam mais longe do que o esperado, e chegaram à conclusão que a expansão estava sendo acelerada. Uma energia, que ninguém sabia que energia era, estava acelerando a expansão. O apelido de energia escura foi dado à ela.

O professor Edward Kipreos, que é na verdade um biólogo celular, conta que a teoria da relatividade sempre o intrigou, e de uns anos para cá ele se pôs a pensar no assunto relatividade e cosmologia, e o problema da energia escura. Particularmente, o curioso fenômeno da dilatação do tempo o intrigava: você viaja cada vez mais rápido, e o tempo “anda” cada vez mais devagar para você.

Baseado em seus próprios cálculos, ele publicou um trabalho no periódico aberto PLOS ONE, chamado “Implication of an Absolute Simultaneity Theory for Cosmolgy and Universe Acceleration”. Nele, o professor alega que deve have um referencial preferencial na hora de medir a dilatação do tempo, e este referencial seria o ponto de maior concentração de matéria nas proximidades.

No caso do observador aqui no nosso planeta, este referencial preferencial está bem debaixo de nossos pés, a Terra. Utilizando este referencial, o professor alega normalizar as velocidades de expansão, fazendo desaparecer a aceleração da expansão: tudo não passaria de uma ilusão causada pela dilatação do tempo destes objetos que estão viajando longe de nós.

O professor ainda alega que várias observações ficam bem explicadas pelo seu novo modelo, e não é preciso procurar a energia escura, por que a expansão do universo não estaria em aceleração.

Os problemas com a nova teoria

O primeiro sinal de alerta vem da maneira que o biólogo encontrou a solução, usando um referencial privilegiado. O que ele sugere é considerado por alguns uma espécie de retorno ao geocentrismo: vemos o universo em expansão por que estamos aqui neste ponto de observação privilegiado.

Outro sinal de alerta é que o veículo escolhido para publicar é o PLOS ONE. Este periódico tem publicado bons trabalhos, mas como é uma publicação aberta, a revisão por pares deixa um tanto a desejar. Além disso, o editor, que também é da área de biologia, pode deixar passar algo que não tem condições de revisar.

Finalmente, tem mais um problema: o autor se concentrou em explicar o brilho das supernovas, mas não são elas as únicas evidências da expansão acelerada do universo, como a chamada oscilação acústica bariônica (perturbações na radiação cósmica de fundo), e a densidade de aglomerados de galáxias. Estas e outras observações confirmam que o universo está em expansão acelerada.

Lembrando que novas hipóteses e teorias não substituem antigas teorias; apenas explicam um fenômeno único. O professor Kipreos alega que seu trabalho explica o desvio para o vermelho e a anomalia no brilho das supernovas que foi a primeira pista para a expansão acelerada, mas não fala nada sobre os outros aspectos do universo que também confirmam a expansão acelerada.

Infelizmente para o professor Kipreos, sua nova teoria para explicar a energia escura parece que já nasceu morta. [Phys.Org, One Universe at a time]

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Matéria escura e energia escura: o que é?

Por Cesar Grossmann, em 13.01.2013

A matéria escura e a energia escura são soluções propostas para explicar alguns fenômenos gravitacionais, e, até onde sabemos, são coisas distintas.

Embora juntas respondam por mais de 95% do nosso universo, só sabemos de sua existência por meios indiretos, observando seus efeitos sobre o universo e tentando deduzir suas propriedades a partir deles.

Energia escura

A matéria escura foi proposta nos anos 1930 por Fritz Zwicky para explicar a diferença entre a massa gravitacional e a massa luminosa de aglomerados de galáxias (Fritz Zwicky estava trabalhando com curvas de rotação de galáxias).

A massa gravitacional de um objeto é determinada pela medida da velocidade e raio da órbita de seus satélites, um processo igual à medição da massa do sol usando a velocidade e distância radial dos planetas.

A massa luminosa é determinada pela soma de toda luz e convertendo este número em uma estimativa de massa, baseado na nossa compreensão sobre como as estrelas brilham. Esta comparação de massa-para-luz indica que a energia na matéria luminosa contribui com menos de 1% da densidade média de energia do universo.

Certamente existe mais matéria nas galáxias que não emite luz, mas as evidências indicam que há um limite máximo para a matéria normal (aquela feita de átomos) presente no universo. Evidências vindo da medição da radiação cósmica de fundo, por exemplo, apontam que no máximo 5% da densidade de massa-energia do universo e 20% da massa dos aglomerados está na forma de átomos.

Mas do que é feita a matéria escura? Muitos físicos e astrônomos acham que a matéria escura é provavelmente uma nova partícula que ainda não foi detectada em aceleradores de partículas ou em raios cósmicos.

Para ser uma partícula de matéria escura, ela tem que ter bastante massa, provavelmente mais que um nêutron, e interagir muito fracamente com a matéria normal, de forma a dificilmente reagir produzindo luz.

O protótipo do candidato é algo parecido com um neutrino, só que todos os tipos de neutrinos conhecidos são muito leves e muito raros para explicar a matéria escura.E como a matéria escura afeta o universo? Aparentemente, ela é responsável pelas estruturas que vemos no universo, como galáxias e aglomerados; é ela que “segura” estes objetos imensos, não deixando que se desfaçam. Como curiosidade, a proposta de uma matéria escura na década de 1930 por Fritz Zwicky não foi levada a sério porque o suíço tinha entrado em atrito com muitos colegas na comunidade astronômica. Em 1962, a astrônoma Vera Rubin fez a mesma descoberta, que novamente não foi levada à sério, desta vez porque ela era uma mulher. Ela persistiu e conseguiu atenção da comunidade em 1978, com um estudo profundo de 11 galáxias, inclusive a nossa.

Matéria escura

A energia escura tem sua origem nos trabalhos para entender a expansão acelerada do universo. Basicamente, a teoria atual não consegue explicar essa aceleração. Uma das especulações é que a aceleração é consequência de uma nova forma de matéria, apelidada “energia escura”, que também não foi detectada até agora.

É chamada de “escura” porque deve interagir muito fracamente com a matéria, como a matéria escura, e é chamada de energia porque uma das coisas de que estamos certos é que ela contribui com cerca de 70% da energia total do universo. Se descobrirmos o que é, podemos então trocar o nome para algo menos misterioso.

Com o estabelecimento do modelo cosmológico do Big Bang, acreditava-se que a expansão inicial de 13,7 bilhões de anos atrás estaria diminuindo com o tempo, mas duas equipes de pesquisadores independentes descobriram em 1998 que a expansão estava acelerando.

A aceleração é determinada pela medida dos tamanhos relativos do universo em diferentes eras. De uma forma específica, os astrônomos medem o redshift ou desvio para o vermelho do espectro e a distância da luminosidade de explosões estelares chamadas supernovas tipo 1a.

O tempo que a luz da supernova leva para chegar aos telescópios é descoberto examinando a distância da luminosidade, enquanto a mudança do tamanho do universo entre a explosão e a observação é determinada pelo desvio para o vermelho. Uma comparação destes tamanhos em uma sequência de tempo revela que o universo está crescendo cada vez mais rápido. Desde esta descoberta, os equipamentos ficaram mais sensíveis e os dados foram confirmados pela medição de outros fenômenos cosmológicos.

A teoria da relatividade prevê que a aceleração cósmica é determinada pela densidade média de energia e pressão de todas as formas de matéria e energia no universo. Só que as quantidades da matéria normal, da energia normal, e da matéria escura não respondem pela densidade de energia necessária para a aceleração – tem que ser outra coisa.

Uma das hipóteses mais aceitas é que o universo é preenchido por um mar de energia quântica de ponto zero, que exerce uma pressão negativa, como uma tensão, fazendo com que o espaço-tempo sofra uma repulsão gravitacional. É a chamada constante cosmológica, introduzida por Einsten em outro contexto (e referida por ele como seu maior erro).

E como a energia escura afeta o universo atualmente? Ela é responsável pela aceleração cósmica, e equipes internacionais de astrônomos estão trabalhando para refinar a medida desta aceleração. Dela depende o julgamento da constante cosmológica de Einstein, uma possível compreensão da teoria fundamental da natureza (gravidade quântica e o estado quântico do universo), e o destino do universo (Big Chill ou Big Rip?).

Os feijões representam a matéria e energia escura no universo e as jujubas a matéria que podemos enxergar

Diferenças entre as duas

As duas, matéria escura e energia escura, possuem diferenças enormes. A matéria escura atrai e a energia escura repele, ou seja, a matéria escura é usada para explicar uma atração gravitacional maior que o esperado, enquanto a energia escura é usada para explicar uma atração gravitacional negativa.

Além disso, os efeitos da matéria escura se manifestam em uma escala de 10 megaparsecs (um megaparsec corresponde a 3,2 milhões de anos luz, aproximadamente) ou menor, enquanto que a energia escura parece que só se torna relevante em escala de 1.000 megaparsecs ou mais.

Finalmente, é importante questionar se os fenômenos da matéria escura e da energia escura podem ter uma explicação gravitacional. Talvez as leis da gravidade sejam diferentes do que desenhou a teoria de Einstein. Esta é uma possibilidade, só que até hoje a teoria da relatividade não falhou em nenhum teste. Além disto, novas imagens de aglomerados revelaram um comportamento que é inconsistente com teorias gravitacionais alternativas, como a MOND – ou seja, a matéria escura está ali.

Nossas melhores mentes estão trabalhando no problema e nossa melhor tecnologia está examinando o cosmos, e, por enquanto, não há outra explicação para os efeitos que observamos: a matéria escura e a energia escura são reais. A composição do universo atual, até onde sabemos, é de 4,2% matéria normal, 24% matéria escura e 71,6% energia escura.[en.Wikipedia 1 2, Nasa Ask an Astronomer, How Stuff Works, Nasa Astrophysics, Dummies, National Radio Astronomy Observatory, Scientific American, Space.com, WMAP’s Universe]

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Estas são as primeiras imagens do telescópio caçador de energia escura

Em um evento no Instituto Max Planck de Física (Alemanha), cientistas divulgaram as primeiras imagens feitas com o telescópio de raios-X eROSITA, do Centro Aeroespacial Alemão.

O telescópio deve fornecer insights importantes sobre a energia escura, que compõe quase 70% do universo, através do mapeamento de todo o cosmos.

“A luz visível mostra a estrutura de uma galáxia rastreada por suas estrelas, mas os raios-X são dominados por buracos negros supermassivos que crescem em seus centros”, explica Kirpal Nandra, diretora de astrofísica do Instituto Max Planck. “E onde vemos aglomerados de galáxias com telescópios ópticos, os raios-X revelam os enormes reservatórios de gás que preenchem o espaço entre eles e traçam a estrutura de matéria escura do universo”.

As fotos

Abaixo, você confere as duas primeiras imagens de raios-X feitas pelo eROSITA.

Essa, tirada entre 18 e 19 de outubro, mostra nossa vizinha galáctica, a Grande Nuvem de Magalhães:

E essa, feita dia 17 de outubro, mostra A3391/3395, dois aglomerados de galáxias a 800 milhões de anos-luz de distância de nós:

Os cientistas acreditam que as observações de raios-X podem nos oferecer dados relevantes sobre a existência e a natureza da energia escura.

“Agora sabemos que o eROSITA pode cumprir sua promessa e criar um mapa de todo o céu de raios-X com profundidade e detalhes sem precedentes”, disse um dos cientistas do projeto, Andrea Merloni.

DESI

Outras equipes estão à caça da energia escura, como a do dispositivo “Dark Energy Spectroscopic Instrument” (DESI), adaptado do telescópio Mayall no observatório Kitt Peak, no Arizona, EUA.

Esse instrumento contém 5.000 “minitelescópios” e pode fazer a imagem uma galáxia a cada 20 minutos. Em apenas um ano, os cientistas terão observado mais galáxias do que todos os outros telescópios do mundo juntos. E o programa deve durar cinco.

O objetivo final é mapear a distância que tais galáxias ficam da Terra (serão selecionadas 35 milhões delas como alvos para o DESI), medindo quanto o universo se expandiu à medida que essa luz viajava até nós. Uma vez que a energia escura foi proposta para explicar a expansão do universo, essa pesquisa pode finalmente juntar as peças do quebra-cabeça.

Enquanto existem projetos semelhantes, o DESI cobrirá um volume muito maior de espaço e medirá a aceleração da expansão do universo com três vezes mais precisão. [Futurism, Space, BBC]

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E se a Terra tivesse anéis como Saturno?

Se nosso planeta fosse rodeado por auréolas como as de Saturno, a aparência do céu seria bem diferente. A exemplo de Saturno, os anéis estariam entre 7 mil e 80 mil km acima da superfície, posicionados acima da Linha do Equador. As pessoas próximas a essa linha veriam os anéis como uma faixa estreita no céu. Quem estivesse em latitudes mais elevadas, porém, conseguiria observar melhor. Na Groenlândia, por exemplo, seria possível ver nitidamente o anel.

PEDRA E GELO

A composição dos anéis de Saturno é 99,9% de água congelada. Portanto, se na Terra fosse igual, não haveria risco de queda de detritos, pois qualquer fragmento que entrasse na atmosfera evaporaria por fricção. E se os anéis fossem de formações rochosas? O risco de quedas ainda seria baixo, segundo Gustavo Porto de Mello, astrônomo da UFRJ.

OLHA A CABEÇA!

O anel não iria interferir com os ônibus espaciais, que chegam a apenas 600 km da superfície, e nem com a Estação Espacial Internacional, que orbita a Terra a 420 km acima do nível do mar. No entanto, os satélites geoestacionários, que ficam 36 mil km acima da superfície, não poderiam orbitar a linha do Equador, necessitando de outro posicionamento.

ERA DE SOMBRAS

Os anéis são muito finos (menos de 1 km de espessura), mas poderiam provocar sombra nas regiões mais distantes do Equador. Não dá para estimar exatamente quanta luz o planeta deixaria de receber, mas as consequências poderiam ser catastróficas. A diminuição poderia causar mudanças em correntes marítimas, alterações no clima e problemas no cultivo de lavouras, gerando fome.

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“Alucinante” descoberta: Primeiro planeta com água líquida em zona habitável é descoberto

Astrônomos detectaram, pela primeira vez, água na atmosfera de um planeta que orbita a zona habitável de uma estrela distante.

A descoberta torna o planeta K2-18b um bom candidato na busca por vida extraterrestre.

Novos telescópios espaciais logo poderão determinar se a atmosfera do K2-18b contém gases que podem ser produzidos por organismos vivos.

O artigo científico foi publicado na revista Nature Astronomy.

A cientista principal do estudo, Giovanna Tinetti, da University College London, chamou a descoberta de “alucinante”.

“Esta é a primeira vez que detectamos água em um planeta na zona habitável ao redor de uma estrela onde a temperatura é potencialmente compatível com a presença de vida”, disse ela.

Zona habitável é a região próxima de uma estrela, onde as temperaturas são ideais para que a água exista na forma líquida na superfície de um planeta.

O planeta K2-18b está a 111 anos-luz de nós. Longe demais para enviarmos uma sonda. Nossa melhor opção seria esperar o lançamento de novos e poderosos telescópios espaciais na década de 2020 e investigar se há gases específicos na atmosfera do planeta que só poderiam ser criados por organismos vivos.

“Essa é uma das maiores questões da ciência e sempre nos perguntamos se estamos sozinhos no universo. Nos próximos 10 anos, saberemos se existem produtos químicos que seriam produto da vida nessas atmosferas”, afirma Dr. Ingo Waldmann, da UCL

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O que é um exoplaneta?

• São planetas que ficam além do nosso Sistema Solar
• O primeiro exoplaneta foi descoberto em 1992. Ele orbita uma pulsar (estrela de nêutrons que realiza emissão de radiação eletromagnética)
• Mais de quatro mil exoplanetas foram detectados até agora usando várias técnicas
• Inúmeros desses planetas são grandes e a se assemelham a Netuno ou Júpiter
• Vários planetas gigantes foram encontrados em órbitas muito próximas de suas estrelas

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A equipe que realizou a descoberta examinou os exoplanetas descobertos pelo Telescópio Espacial Hubble entre 2016 e 2017. Os cientistas determinaram algumas das substâncias químicas em sua atmosfera estudando as alterações na luz das estrelas quando passavam na frente de seus sóis. A luz filtrada pela atmosfera de cada planeta foi sutilmente alterada pela composição da mesma atmosfera.

Apenas K2-18b revelou a assinatura molecular da água, um ingrediente vital para a vida na Terra. A modelagem computacional das informações sugere que até metade de sua atmosfera poderia ser água.

O planeta tem pouco mais do que dobro do tamanho da Terra e tem uma temperatura fria ao ponto de ter água líquida, entre zero e 40° C.

Angelos Tsiaras, membro da equipe que realizou a descoberta, disse que descobrir água na atmosfera de um planeta potencialmente habitável é “incrivelmente emocionante”.

“Isso nos aproxima de responder à pergunta fundamental: a Terra é única?”, perguntou o cientista.

Longa distância

Um problema com essa abordagem, no entanto, é que os astrônomos não chegaram a um consenso quais gases constituiriam evidência de vida.

É provável que, para se chegar a este entendimento, exija uma apuração da composição química de, possivelmente, centenas de exoplanetas e um entendimento de como eles surgem e evoluem, de acordo com a professora Tinetti.

“A Terra realmente se destaca em nosso próprio sistema solar. Possui oxigênio, água e ozônio. Mas se encontrarmos tudo isso em torno de um planeta ao redor de uma estrela distante, teremos que ser cautelosos ao dizer que ela sustenta a vida”, disse a cientista.

“É por isso que precisamos compreender não apenas um punhado de planetas na galáxia, mas centenas deles. E o que esperamos é que os planetas habitáveis ​​se destaquem, assim veremos uma grande diferença entre os planetas habitáveis ​​e os aqueles que não são.”

A Missão Ariel da Agência Espacial Européia, de 2028, poderá contribuir para confirmar a presença de vida em outros mundos
Crédito: ESA/STFC RAL SPACE/UCL/EUROPLANET-SCIENCE OFFICE

Beth Biller, do Instituto de Astronomia da Universidade de Edimburgo, afirmou que evidências de vida em um planeta ao redor de uma estrela distante serão em algum momento descobertas.

“Isso seria uma mudança de paradigma para toda a humanidade”, disse ela à BBC News.

“Não será ET telefonando para casa, necessariamente – provavelmente micróbios ou alguma outra vida simples. Mesmo assim (quando isso ocorrer), será importantíssimo”.

O possível lançamento do atrasadíssimo Telescópio Espacial James Webb (JWST) da Nasa em 2021, e a missão Ariel da Agência Espacial Europeia sete anos depois, permitirá aos astrônomos estudar em detalhes as atmosferas dos diversos planetas que tem sudo detectados.

Água já foi detectada em outros exoplanetas, mas eles eram muito grandes ou muito quentes para sustentar vida como a conhecemos. Planetas menores e com temperatura mais baixa são muito mais difíceis de detectar. A equipe conseguiu fazer isso desenvolvendo algoritmos com a capacidade de extrapolar a composição química das atmosferas de planetas potencialmente habitáveis

O K2-18b é conhecido desde 2015 e é uma das centenas de super-Terras – planetas com massa entre a da Terra e de Netuno – descobertas pela sonda Kepler da Nasa. A missão Tess da Nasa possivelmente detectará outras centenas nos próximos anos.

A pesquisa foi financiada pelo Conselho Europeu de Pesquisa e pelo Conselho de Instalações de Ciência e Tecnologia do Reino Unido, que faz parte da agência de Pesquisa e Inovação do Reino Unido (UKRI). [BBC]

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Mistério do núcleo interno da Terra pode finalmente ser explicado

Sabemos que o núcleo interno da Terra é sólido, mas está cercado por uma camada fluida separada do manto e da crosta acima dela. Até aí, tudo bem. Ops, não está tudo bem.

Esse arranjo causa alguns problemas, mistérios para os quais os cientistas ainda não têm explicações.

Por exemplo, se o núcleo interno superquente de ferro sólido não está ligado ao manto devido à camada de fluido que o circunda, como isso afeta sua rotação?

Alguns pesquisadores gostam de trabalhar com uma hipótese chamada de “super-rotação”. Ela sugere que o núcleo da Terra gira a uma taxa diferente da própria Terra (como você sabe, ou deveria saber, a rotação do planeta é de 24 horas em relação ao sol). Mas qual seria essa taxa?

Novo estudo

Diversos estudos já tentaram desvendar qual seria essa taxa de rotação do núcleo do planeta. Agora, uma nova pesquisa conduzida por John Vidale da Universidade do Sul da Califórnia (EUA) se propôs a atualizar o número usando os cálculos e processos mais avançados que temos até à data.

Para chegar ao resultado, Vidale examinou as ondas sísmicas detectadas em dois testes nucleares realizados pela União Soviética no arquipélago Novaya Zemlya, no norte da Rússia, em 1971 e em 1974.

Essas explosões são tão fortes que suas ondas podem captadas no mundo todo, e de fato foram por um instrumento chamado Large Aperture Seismic Array (LASA), localizado em Montana, nos EUA.

O que Vidale fez foi medir o movimento do núcleo interno da Terra com base nos dados das ondas sísmicas informados pelo LASA. A estimativa é de que núcleo gira aproximadamente 0,07 graus a mais do que o resto do planeta a cada ano.

“Se essa taxa estiver correta, significa que se você ficasse parado em um ponto no equador por um ano, a parte do núcleo [da Terra] que estava abaixo de você acabaria em um ponto a 7,7 quilômetros de distância”, explicou Maya Wei-Haas na National Geographic.

Teoria

Infelizmente, esse campo de pesquisa é impreciso porque é altamente teórico – não temos como visitar a fornalha que é o núcleo interior do planeta para fazer medições mais exatas.

Na verdade, pode ser que nem mesmo a hipótese da super-rotação esteja correta. Outros cientistas sugerem diferentes explicações para o fato de nossas leituras e estimativas sobre as taxas de rotação do núcleo serem distintas.

Por exemplo, um estudo sugeriu que as discrepâncias poderiam estar relacionadas a variações na superfície do próprio núcleo, o que poderia explicar as inconsistências nas leituras. Se este for o caso, apenas indica que sabemos ainda menos sobre o núcleo do que pensamos.

Um artigo sobre o estudo foi publicado na revista científica Geophysical Research Letters. [ScienceAlert]

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O que parecem ser buracos negros podem ser objetos de energia escura

Astrônomos tipicamente consideram que buracos negros são formados por grande estrelas que morrem, mas em 1966 o jovem físico russo Erast Gliner propôs uma hipótese diferente: estrelas muito grandes poderiam entrar em colapso e formar Objetos Genéricos de Energia Escura (GEODEs, na sigla em inglês). Esses objetos podem parecer buracos negros quando são vistos de fora, mas contêm energia escura ao invés de singularidade.

A energia escura é um tipo hipotético de energia que estaria em todo o espaço e que tenderia a acelerar a expansão dele.

No final do último mês de agosto, Kevin Croker e Joel Weiner, da Universidade do Havaí (EUA), publicaram na revista The Astrophysical Journal um estudo que traz novidades importantes para a compreensão da expansão do universo e sobre o que acontece com estrelas no fim da vida delas.

O trabalho é baseado na hipótese de Gliner e na descoberta feita de 1998 de que a expansão do universo está acelerando. O trabalho de 1998 não reconheceu, porém, que os GEODEs poderiam contribuir para a aceleração. O trabalho de Croker e Weiner mostrou que uma fração de estrelas antigas entram em colapso e viram GEODEs ao invés de buracos negros.

Correção de erro

Para chegar a esta conclusão, a dupla corrigiu um pequeno erro que era feito na hora de aplicar as equações de Einstein ao modelo de crescimento do universo. Este erro estava na consideração de que um sistema grande como o universo seria insensível a detalhes de pequenos sistemas que o integram.

Os pesquisadores mostraram que esta suposição não funciona em objetos compactos que restam depois do colapso e explosão de grandes estrelas. “Por 80 anos nós operamos sob suposição de que o universo, de forma geral, não era afetado por detalhes particulares de qualquer região pequena”, afirmou Croker.

“Agora está claro que a relatividade geral pode conectar de forma observável estrelas colapsadas – em regiões do tamanho de Honolulu – ao comportamento do universo como todo”. 

Pequenos objetos, grandes consequências

Croker e Weiner demonstraram que a taxa de crescimento do universo pode se tornar sensível à contribuição média desses objetos compactos. De forma contrária, os próprios objetos podem se conectar ao crescimento do universo, ganhando ou perdendo energia dependendo da composição dos objetos.

Este resultado é significativo já que revela conexões inesperadas entre objetos físicos compactos e cósmicos, o que por sua vez leva a novas previsões observacionais.

Possível explicação

Em 2016, o Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferômetro Laser (LIGO) observou o que parecia ser uma colisão entre um sistema duplo de buracos negros. O que deixou pesquisadores confusos foi que esses objetos que colidiram eram inesperadamente pesados – cinco vezes mais pesados do que o previsto por simulações de computador.

Utilizando os cálculos corretos, Croker e Weiner sugeriram que a colisão não era entre buracos negros, mas sim entre GEODEs.

Eles descobriram que os GEODEs crescem junto com o universo antes da colisão. Quando ela acontece, as massas dos GEODEs ficam 4 a 8 vezes maiores, em alinhamento com as observações do LIGO. “O que mostramos é que se GEODEs realmente existem, então eles podem facilmente causar fenômenos observados que atualmente não têm explicações convincentes”, dizem os pesquisadores. [Phys.org]

Cientistas detectam pela primeira vez ruído de nascimento de buraco negro

Segundo a teoria da relatividade geral de Albert Einstein, um buraco negro formado a partir de colisões de dois buracos negros massivos deve zumbir logo em seguida, produzindo ondas gravitacionais parecidas com a reverberação de um sino.

Einstein até chegou a prever que o tom e o declínio dessas ondas gravitacionais seriam bastante específicos da formação do buraco negro.

Agora, físicos do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), nos Estados Unidos, conseguiram “ouvir” este zumbido pela primeira vez, e o padrão do som parece seguir o previsto por Einstein.

Buraco negro sem “cabelo”

A descoberta foi publicada nesta quinta-feira (11), na revista Physical Review Letters. Esta novidade parece apoiar a ideia de que os buracos negros exibem apenas três propriedades: massa, giro e carga elétrica. Qualquer outra propriedade é chamada pelos cientistas de “cabelo”.

Os cientistas identificaram o padrão do zumbido do buraco negro, e usando as equações de Einstein, calcularam a massa e giro que o buraco negro deve ter. Esses cálculos bateram com medições da massa do buraco e giro feito anteriormente por outros pesquisadores.

Se os cálculos tivessem sido diferentes das medições feitas anteriormente, isso poderia sugerir que o ruído dele poderia codificar outras informações além da massa, giro e carga elétrica.

“Todos esperamos que a relatividade geral esteja correta, mas esta é a primeira vez que a confirmamos dessa maneira”, diz o autor principal do estudo, Maximiliano Isi, do MIT. “Esta é a primeira medição experimental que tem sucesso em testar diretamente o teorema sem-cabelo. Não significa que buracos negros não podem ter cabelo. Significa que a imagem dos buracos negros sem cabelo sobrevive por mais um dia”.

Tom e declínio

A teoria de Einstein prevê que o tom e o declínio das ondas gravitacionais do buraco negro devem ser um produto direto de sua massa e giro. Isso significa que um buraco negro de determinada massa e giro só pode produzir tons de um certo tipo e decadência.

Isi também diz que os pesquisadores conseguem usar as partes mais detectáveis  dos sinais de onda gravitacional para encontrar o ruído do novo buraco negro. Até agora, os cientistas acreditavam que este som só poderia ser detectado na parte mais fraca do sinal gravitacional, e com instrumentos muito mais sensíveis do que os que existem atualmente. “Isso é empolgante para a comunidade porque mostra que esse tipo de estudo é possível agora, e não em 20 anos”, diz ele.  [Phys.org]

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Novo cometa descoberto é, possivelmente, um visitante interestelar

Nessa semana foi divulgada a descoberta de um cometa que pode passar pelo nosso sistema solar em breve e, provavelmente, tem origem interestelar. O C/2019 Q4 (Borisov) foi descoberto no dia 30 de agosto por Gennady Borisov, no observatório MARGO, na Crimeia. Embora sua origem não tenha sido oficialmente confirmada, se esse cometa tiver se formado em espaço interestelar, ele será o segundo objeto desse tipo detectado. O primeiro foi ‘Oumuamua, observado e confirmado em outubro de 2017.

 O objeto descoberto recentemente ainda se dirige ao nosso sistema solar e deve permanecer mais distante do que a órbita de Marte. Atualmente, o cometa está a 420 milhões de quilômetros do Sol. Ele deve atingir o ponto mais próximo a nossa estrela no dia 8 de dezembro. Nesse momento, não deve passar mais próximo da Terra do que 300 milhões de quilômetros.

A origem do cometa

Após a primeira detecção do objeto, o Scout System, localizado no Jet Propulsion Laboratory, da Nasa, já o sinalizou como tendo, possivelmente, origem interestelar. Davide Farnocchia trabalhou, em parceria com astrônomos de outros laboratórios, para determinar se o cometa teve origem no nosso sistema solar, ou em outro lugar da galáxia. Além disso, houve um esforço para estimar a trajetória mais exata do objeto.

Farnocchia falou que a alta velocidade do cometa, por volta de 150.000 quilômetros por hora, indica que ele provavelmente foi originado fora do nosso sistema solar. Mas essa velocidade, acima da comumente identificada em objetos orbitando o Sol a essa distância, também indica que ele partirá em direção ao espaço interestelar novamente.

No dia 26 de outubro, o cometa deve passar no plano da eclíptica, aquele no qual orbitam, ao redor do Sol, a Terra e os outros planetas.

Características do objeto

O C/2019 Q4 foi identificado como um cometa devido a sua aparência, uma vez que ela indica que o objeto tem centro gelado o que produz uma nuvem de poeira e partículas conforme ele se aproxima do Sol e aumenta sua temperatura. Ele pode ser visto com telescópios profissionais  pelos próximos meses e está em uma área próxima ao Sol, quando visto da Terra.

Observações de Karen Meech e sua equipe na Universidade do Havaí indicam que o núcleo tem entre 2 e 16 quilômetros de diâmetro. Os astrônomos continuarão os estudos para identificar mais propriedades físicas do cometa. [NASA, Business Insider, Science Alert]

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Equipe liderada por brasileiro mede massa de "partícula fantasma"

Equipe liderada por brasileiro mede massa de "partícula fantasma"

Pela primeira vez, pesquisa estabelece limite superior para massa do mais leve dos três tipos de neutrinos

Visão do Universo feita pelo telescópio Planck. (Foto: ESA, HFI & LFI consortia (2010)

Pela primeira vez, pesquisadores conseguiram medir a massa do mais leve dos três tipos de neutrinos, partículas apelidadas de "fantasmas" por serem muito leves e praticamente indetectáveis. A descoberta foi feita por uma equipe liderada pelo físico brasileiro Arthur Loureiro, formado pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS).

Os neutrinos são as partículas subatômicas mais abundantes no Universo, semelhantes aos elétrons, mas sem carga e quase sem massa. Isso significa que eles interagem muito raramente com a matéria normal, mas, em escalas cosmológicas, afetam a distribuição estatística de galáxias. 

Como exemplificou Loureiro em entrevista à GALILEU, os neutrinos "lavam" a estrutura da galáxia, fazendo com que ela pareça mais difusa. Isso acontece porque, como são extremamente leves, essas partículas viajam a velocidades muito próximas à da luz —, mas, por possuírem massa, arrastam um pouco de matéria comum e matéria escura por onde passam.

O estudo liderado por Loureiro – publicado no Physical Review Letters por pesquisadores da University College London, da Universidade Federal do Rio de Janeiro, do Instituto de Astrofísica de Paris e da Universidade de São Paulo – estabelece, pela primeira vez, um limite máximo para a massa do neutrino.

"Descobrimos que essa partícula fantasma deve ser 6 milhões de vezes mais leve que um elétron (ou 0.086 eV). Essa descoberta é um marco em estudos de neutrinos por combinar dados de telescópios terrestres e espaciais com dados vindos de aceleradores de partículas e reatores nucleares", contou o especialista.

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