Fantásticas fotos e gravuras de Trouvelot

Descobri a figura curiosa do astrônomo e artista Étienne Trouvelot (1827-1895) por um post da Rebecca Rosen, no site da The Atlantic. A biblioteca pública de Nova York digitalizou recentemente os desenhos que Trouvelot fez para um atlas astronômico publicado em 1882. Um imigrante francês nos EUA, Touvelot se juntou a equipe do Observatório de Harvard nos anos 1870. Na galeria online encontramos belos desenhos em pastel dos planetas, da aurora boreal, manchas e tempestades solares, chuvas de meteoros, uma nebulosa, um aglomerado estelar, a Via Láctea e o grande cometa de 1881.

Claro, quem já viu as inúmeras fotos desses mesmos fenômenos astronômicos disponíveis hoje percebe que Trouvelot deixou sua imaginação realçar e acrescentar certos detalhes. Isso me faz pensar em como as representações artísticas geradas por computador que costumam acompanhar as notícias espaciais de hoje vão parecer aos olhos das pessoas do futuro…


Além de desenhar, Trouvelot criou na mesma época uma série de fotografias de faíscas elétricas geradas por bobinas de indução ou de Ruhmkorff (veja uma em ação aqui).

Infelizmente, Trouvelot, também um entomólogo amador, entrou para história como o infeliz que trouxe uma praga para a América do Norte, a mariposa-cigana.

Os tesouros alienígenas enterrados na Lua

Entrada para tubo de lava no Mar da Tranquilidade, na Lua. Crédito: NASA/GSFC/Arizona State University

Se a exploração da Lua tivesse acontecido da forma que o escritor de ficção científica Arthur Clarke imaginou nos anos 1960, hoje haveriam bases permanentes por lá, da onde poderiam sair expedições rotineiras de astronautas prontos para escavar o solo lunar. Estudos recentes sugerem que esses exploradores poderiam desenterrar coisas incríveis, de rochas contendo informações sobre a nossa jornada ao redor da Via Láctea, até possíveis artefatos alienígenas.

Em um artigo na revista Acta Astronautica, uma dupla de físicos, Paul Davies e Robert Wagner, da Universidade Estadual do Arizona, EUA, sugerem a busca de vida inteligente extraterrestre pelo escrutínio de imagens em alta resolução da Lua obtidas por sondas como a LRO, da Nasa. Em uma das um milhão de fotos que a LRO terá tirado quanto completar seu mapeamento da superfície do satélite, seria possível em tese encontrar sinais de visitas alienígenas como pilhas de lixo, evidências de mineração, mensagens e artefatos abandonados.

Embora a dupla concorde que as chances dessa busca dar certo sejam ridiculamente pequenas, o baixíssimo custo da operação, que poderia ser feita por voluntários online usando softwares especiais, justificaria a empreitada.

Diferente da superfície da Terra, em constante mutação, a Lua está há bilhões de anos geologicamente morta, de modo que sua superfície permanece praticamente a mesma através dos séculos. Como explica Ian Sample em reportagem do The Guardian:

O sismógrafo a bordo da missão Apolo 12, da Nasa, detectou apenas um impacto por mês de meteoritos do tamanho aproximado de uma pêra dentro de um raio de 350 km. De acordo com Davies e Wagner, poderia demorar centenas de milhões de anos para um objeto de dezenas de metros de comprimento ser enterrado pelo solo e a poeira lunar lançada por esses impactos. (…) Vida alienígena poderia ter alguma vez se estabelecido uma base lunar na rede subterrânea de tubos de lava embaixo das escuras planícies lunares de basalto e talvez deixado detritos quando partiram. “Os mesmos fatores que fazem os tubos de lava atrativos como hábitat implicam que quaisquer artefatos deixados para trás perdurariam quase indefinidamente, sem ser danificados ou enterrados”, os cientistas escrevem.LINK

Possibilidades exóticas a parte, outros tesouros mais pé-no-chão mas tão fascinantes quanto se escondem enterrados na Lua. Stephen Battersby escreve na New Scientist de 3 de dezembro sobre a praticamente desconhecida história da jornada do Sol ao redor do centro da nossa galáxia, a Via Láctea. Durante os seus 5 bilhões de anos de vida, o Sol, bem como todo o sistema solar, deram várias voltas galácticas – uma a cada 200 milhões de anos. Nessa viagem já cruzamos regiões com muito mais estrelas, atravessamos nebulosas escuras, além de passarmos perigosamente perto de explosões de supernovas. Esses ambientes interestelares hostis podem ter influenciado a história da vida na Terra.

Registros dessa viagem devem estar preservados no solo e nas rochas da Lua. Os raios cósmicos expelidos por supernovas, por exemplo, teriam deixado rasgos em minerais que seriam visíveis ao microscópio. Seu impacto teria criado isótopos exóticos como o criptônio-83 e o xenônio-126. Essas rochas, formadas em uma época em que a Lua ainda era quente e sofria erupções vulcânicas, teriam sido preservadas embaixo de camadas depositadas posteriormente.

Já a passagem do Sol pelo interior de nebulosas estaria gravado pela presença de grãos de poeira dessas nuvens misturados ao solo lunar. Esses grãos poderiam ser identificados por seus altos níveis de isótopos como o urânio-235. Essas amostras de solo estariam preservadas também por camadas de lava resfriada.

Um dos pesquisadores autores da ideia, Ian Crawford, da Universidade de Londres, sugere que futuras sondas lunares poderiam buscar por essas rochas em camadas antigas expostas nos flancos de crateras.

O Universo nas últimas semanas

Na última semana de 2011, a colaboração Double Chooz, que estuda os antineutrinos do elétron emitidos pela usina nuclear francesa de Chooz e conta com participação brasileira, publicou online os resultados de sua medida do “ângulo de mistura θ13“, uma quantidade relacionada com o fenômeno chamado de oscilação, pelo qual os neutrinos de diferentes tipos podem se transformar em outros. O fato dos dados de Double Chooz, bem como de outros experimentos, o T2K e o MINOS, indicarem que esse ângulo e os demais são diferentes de zero é uma boa notícia, porque de acordo com a teoria isso permitirá aos físicos medirem outro parâmetro relacionado com a chamada “violação de carga-paridade”. Medir essa quantidade vai ajudar a explicar como a matéria se tornou diferente da antimatéria no início do universo e assim não foi aniquilada completamente.

O par de sondas Grail, da Nasa, começou a orbitar a Lua no fim de semana do réveillon. As sondas vão mapear o campo gravitacional da Lua com uma precisão que vai dar uma ideia da composição de seu interior. Seus também vão podem ajudar a entender porque a face que vemos da Lua tem um relevo suave enquanto o outro lado do satélite é montanhoso e testar a hipótese de que a Lua na verdade é fruto da colisão de dois satélites anteriores.

Em artigo na revista PNAS, pesquisadores confirmaram que a única amostra de quasicristal já encontrada na natureza deve ter origem extraterrestre. Sofia Moutinho, da Ciência Hoje, tem os detalhes.

Ainda no mundo dos minerais exóticos, um mineral descoberto primeiramente em uma amostra trazida da Lua por astronautas da Apolo 11, a tranquilitita, foi encontrada analisando rochas da Austrália com microscopia eletrônica. Os geólogos acreditam que o mineral deve certamente existir em outras partes do globo. As propriedades da tranquilitita permitem que se aplique nela um método para determinar a idade das rochas, baseado na lenta transformação de átomos de urânio em chumbo.

Um estudo de biomecânica publicado na Nature demonstrou com câmeras de alta velocidade e modelos matemáticos como uma cauda longa e flexível ajuda lagartos e robôs a cair e saltar agilmente, sem se desiquilibrar. O mesmo deve ter valido para dinossauros como o velociraptor. Veja o vídeo.

Em reportagem na Nature, Nicolas Jones destacada cinco experimentos de física tão insanamente difíceis e importantes quanto a busca por novas partículas elementares no LHC: 1) Detectar a composição atmosférica de exoplanetas já é possível para gigantes gasosos e super Terras usando os telescópios espaciais Hubble e Spitzer, e será possível para planetas do tamanho da Terra com o sucessor do Hubble, o James Webb. 2)Usar espectroscopia de altíssima precisar para buscar por diferenças na vibração de uma dupla de moléculas que são quase idênticas, cuja estrutura de uma é o espelho da outra pode revelar melhor como a força nuclear fraca distingue a esquerda da direita, o que vai ajudar a entender melhor tanto as forças fundamentais do universo, como o mistério de por que nos seres vivos só encontramos a versão canhota dessas moléculas. 3)Buscar por dimensões espaciais extras usando uma balança de torsão com precisão de bilionésimos de grau para medir desvios na força gravitacional em escala micrométrica. Até agora, experimentos de uma equipe da Universidade de Washington já verificaram que não existem dimensões extras maiores que 44 micrômetros. 4) Detectar ondas gravitacionais monitorando ao longo de dez anos os flashes de radiação que 20 pulsares emitem milhares de vezes a cada segundo. A ideia é procurar por desvios na frequência ultraprecisa desses pulsares causadas por ondas gravitacionais passando entre eles e a Terra, geradas por exemplo por pares de buracos negros gigantes em rota de colisão. 5) Redefinir o quilograma com base em uma constante fundamental da natureza, a constante de Planck, que físicos experimentais vêm medindo por dois métodos diferentes e chegando a resultados levemente diferentes.

Na mesma revista, Ron Cowen reporta como os teléscópios espaciais Corot e Kepler, famosos por suas descobertas de exoplanetas, também estão revolucionando o estudo do interior das estrelas por meio das ondas que propagam dentro delas e chegam a sua superfície e afetam seu brilho em uma parte em mil – a astrosismologia. Até agora, essas observações confirmam que as estrelas tem o tamanho esperado, mas a distribuição de suas massas é menor do que a teoria prevê. Observações do Kepler também permitiram examinar a evolução do interior de gigantes vermelhas, o tipo de estrela que o Sol deve se transformar daqui uns 5 bilhões de anos. Se a missão Kepler for estendida por mais alguns anos, será possível comparar os ciclos de atividade magnética do Sol com os de outras estrelas.

Também na Nature, um grupo de físicos descreve uma nova técnica para resfriar átomos presos em uma armadilha feita de raios laser entrecruzados, chamada de rede ótica. Diferente de outros métodos baseados em colisões aleatórias que removem átomos com maior energia, o novo método aplica uma série de modulações na luz laser e pode em princípio alcançar temperaturas abaixo do que é possível atualmente (menos que 10-12Kelvins)

Como as maiores estruturas do Universo podem revelar a natureza da energia escura

crédito: D. Long, SDSS-III

O padrão de furos na bela placa de alumínio da foto acima foi perfurado para combinar com o arranjo das galáxias em um trecho particular do céu. Do tamanho de tampas de esgoto, 2.200 dessas placas são usadas, uma de cada vez, por uma hora no foco primário do telescópio de 2,5 metros do Apache Point Observatory, Novo México, EUA. Quando o telescópio aponta na direção certa, a luz de cada galáxia passa pelo seu respectivo furo. Essa luz é então decomposta em seus comprimentos de onda constituintes e usada para determinar o quão rápido cada galáxias está se afastando de nós, por conta da incessante expansão do espaço do Universo, que está sendo acelerada pela misteriosa energia escura.

Esse estudo chamado de BOSS (Varredura Espectroscópica de Oscilações Bariônicas, em inglês) é o destaque de uma reportagem de Eric Hand, publicada na Nature desta semana. O BOSS começou em 2009 e deve até o seu final coletar dados de 1,5 milhões de galáxias. Seu objetivo é determinar se a influência da energia escura tem permanecido constante ou variou sutilmente ao longo dos bilhões de anos da história cósmica.

Segundo Hand, até agora, os dados coletados do BOSS deram a sua equipe:

(…) um vislumbre da estrutura cósmica ao mostrar onde as galáxias estão se aglomerando, como as cristas de ondas gigantes. A estrutura é uma rélica de um universo muito menor e mais jovem, no qual ondas acústicas reverberaram através do plasma denso e quente que ainda não havia resfriado o suficiente para formar estrelas e galáxias. Essas ondas chamadas de oscilações acústicas bariônicas (BAOs), empurraram a matéria para dentro de regiões de alta ou baixa concentração, espaçadas igualmente uma das outras – um padrão que evoluiu, em épocas posteriores, em paredões e filamentos de galáxias que são as maiores estruturas no Universo.

Detectadas pela primeira vez em 2005, o espaçamento regular entre as estruturas cria uma régua cósmica natural. No universo atual, esse espaçamento é de cerca de 150 megaparsecs (500 milhões de anos-luz). Ao detectar desvios dessa régua, o BOSS oferece a restrição mais firme até agora sobre a influência da energia escura.

Varreduras de poderosas explosões conhecidas como supernovas tipo Ia forneceram as primeiras pistas da energia escura em 1998. Acredita-se que essas supernovas alcancem o mesmo pico de brilho, permitindo que sejam usadas como velas padrões para determinar as distâncias de suas galáxias hospedeiras. Quando esses dados são combinados com medidas de quão rápido as supernovas estão recuando, eles revelam que a expansão do Universo está acelerando em vez de desacelerar sobre influência da gravidade. Uma explicação é que a energia escura é a “constante cosmológica”, uma pressão repulsiva inata ao vácuo do espaço. O BOSS é esperado estreitar a incerteza desse modelo em alguns por cento. LINK

Dia 11 de janeiro, a equipe do BOSS deve anunciar seus achados iniciais, baseados em dados de 470 mil galáxias, no encontro da Sociedade Astronômica Americana, em Austin, Texas, EUA.

As oscilações acústicas bariônicas (em roxo) surgiram na mesma época que a radiação cósmica de fundo (à esquerda), 300 mil anos depois do big bang, quando o universo se tornou transparente a radiação eletromagnética. Eventualmente essas oscilações deram origem a maneira como as galáxias estão organizadas. Crédito: Chris Blake e Sam Moorfield

Nos planos dos astrônomos está o BigBOSS que a partir de 2018 vai passar cinco anos observando 20 milhões de galáxias tão distantes quanto 10 bilhões de anos-luz, junto com 4 milhões de quasares, os núcleos luminosos de galáxias ainda mais distantes. Isso permitira traçar a influência da energia escura ao longo de quase todas a história cósmica e discernir se ela realmente tem permanecido constante.

Segundo Hand, os experimentos observando BAOs, como o BOSS e o australiano WiggleZ, começam a ganhar importância justo quando os estudos de supernovas chegam no seu limite, devido a incertezas no brilho das explosões.

Hand também cita outro tipo de observação que pode dar pistas sobre a energia escura, que mede o quanto a gravidade de grandes aglomerados de matéria distorcem a luz de galáxias mais distantes, as chamadas lentes gravitacionais fracas. O experimento Dark Energy Survey (DES), que conta com pesquisadores brasileiros, deve começar ainda este ano a capturar imagens de 300 milhões de galáxias com uma câmera de 570-megapixels instalada em um telescópio no Chile. Um dos desafios do DES será dar conta da cintilação da atmosférica, fenômeno que não interfere tanto assim nas observações do espectro de galáxias que o BOSS faz.

lente gravitacional fraca obtida pelo telescópio Hubble

Inventário da energia do Universo

O Universe Today destacou ontem um gráfico criado pelo físico e educador da área de astronomia Markus Pössel, que mostra todas as formas em que a energia total do Universo assume no presente e as suas proporções. O gráfico é baseado em um inventário compilado em 2004 pelos físicos Masataka Fukugita e James Peebles, que por sua vez é baseado em inúmeras observações astrofísicas e em nossas melhores explicações para elas até agora.

Inventário da energia cósmica por Markus Pössel. Clique na imagem para visulalizar uma versão maior

Deixem-me explicar um pouco do gráfico. Como vocês devem saber, a energia nunca é uma “coisa” por si só – não existe esse negócio de “energia pura”. Energia sempre existe na forma de alguma coisa, seja na forma de partículas de matéria (E = mc2!), seja na forma de partículas mediadoras das forças fundamentais. No gráfico dá para ver que a energia do Universo aparece essencialmente em seis formas diferentes:

matéria “bariônica” ordinária – a matéria de que nós e o resto dos planetas são feitos, isto é, prótons, neutrons e elétrons.

radiação – mais especificamente, radiação eletromagnética, que é constituída de partículas chamadas fótons.

neutrinos – partículas extremamente leves que quase não interagem com a matéria bariônica. Trilhões deles atravessam seu corpo a cada segundo sem que você perceba

energia de ligação (negativa) – é a energia que mantém partículas unidas, por forças gravitacionais, eletromagnéticas ou nucleares. No balanço total da energia do Universo, ela conta como negativa, porque representa o déficit de energia que seria necessário superar para “desligar” totalmente as partículas constituintes umas das outras.

matéria escura – até hoje não detectada diretamente mas cuja influência gravitacional governa a formação das estruturas em larga escala do universo

energia escura – mais misteriosa que a matéria escura, seja lá o que for, diferente da matéria normal tem uma pressão negativa, que faz com que o Universo acelere sua expansão

Agora vamos examinar cada tipo específico de energia mencionado no gráfico em ordem crescente de contribuição para o total da energia do Universo:

planets (planetas) – É nóis. O número é uma estimativa do número de planetas no universo baseado no sistema solar – uma parte por milhão (ppm)

stellar-era radiation – radiação eletromagnética emitida por estrelas e em discos de gás em núcleos de galáxias ativas nos últimos bilhões de anos – 2 ppm

dust (poeira) – quantidade de poeira cósmica, baseada em observações da Via Láctea – 2,5 ppm

stellar- neutrinos – neutrinos produzidos durante explosões de supernova, formação de anãs brancas e pela atividade normal de fusão nuclear das estrelas – 3,2 ppm

SMBHs – energia na forma de buracos negros supermassivos que devem existir no centro da maioria das galáxias – mais de 4 ppm

stellar-era nuclear binding – energia de ligação associada ao processo de fusão nuclear nas estrelas – 6,3 ppm negativos

gravitational binding energy – energia de ligação devida a atração gravitacional que formou a estrutura de estrelas, galáxias e aglomerados de galáxias do Universo – 13,4 ppm negativos

neutron stars– estrelas de nêutrons – 0,005 %

cosmic background radiation – radiação cósmica de fundo – 0,005%

primordial nuclear binding – energia de ligação que formou os
primeiros núcleos atômicos nos primeiros três minutos depois do big bang – 0,008%

black holes – buracos negros de massa estelar – 0,007%

 

brown dwarfs – anãs marrons – 0,014%

molecular gas – gás molecular, a maior para na forma de moléculas de H2 − 0,016%

white dwarfs– anãs brancas – 0,036%

H and He atoms – átomos de hidrogênio e hélio ionizados dentro das galáxias – 0,062%

neutrino background – fundo cósmico de neutrinos, formado na mesma época que a radiação cósmica de fundo – 0,13%

 

plasma in galaxy clusters – gás ionizado (plasma) preenchendo o vazio entre algomerados de galáxias – 0,18%

ordinary stars “main sequence” – estrelas normais da sequência principal mais ou menos massivas que o Sol – 0,205%

warm intergalactic plasma – porção de plasma não detectada diretamente pelos telescópios, mas cuja existência é deduzida a partir de medidas da radiação cósmica de fundo e da abundância dos elementos leves – 4%

dark matter – matéria escura – 23%

dark energy –  energia escura – 72%

Conclusão humilhante n° 1:  a energia da qual somos feitos representa uma fração ridícula do total do Universo.

Conclusão humilhante n° 2:  95% da energia do Universo está em formas sobre as quais sabemos quase nada.

Ondas de rádio vindas da matéria escura?

Representação artística do ARCADE2. Crédito: NASA, ARCADE, Roen Kelly

Um misterioso sinal de rádio captado por um experimento com participação brasileira talvez seja a nossa primeira evidência não gravitacional de que a matéria escura existe, sugere um artigo publicado quinta-feira passada na revista Physical Review Letters.

Em 2009, uma descoberta surpreendente foi anunciada por pesquisadores que construíram e operaram o ARCADE2 (Radiômetro Absoluto para Cosmologia, Astrofísica e Emissão Difusa), uma sonda lançada por um balão estratosférico, que permaneceu a 36 km de altitude por algumas horas, buscando pelas emissões de rádio que teriam sido produzidas pelas primeiras estrelas do universo, na janela de frequências entre 3 e 90 gigahertz.

(O ARCADE2 contou, aliás, com a participação de dois brasileiros, Thyrso Villela e Alexandre Wuensche, ambos do Inpe, que desenvolveram parte dos instrumentos da sonda.)

No lugar do sinal esperado das estrelas primordiais, o ARCADE 2 captou estranhas emissões de rádio chegando igualmente de todas as direções do céu. Nenhuma das as fontes prováveis de rádio conhecidas – a radiação cósmica de fundo, as estrelas primordiais, as explosões de supernovas, o núcleo de certas galáxias, o gás ao redor de nossa e de outras galáxias e no meio de aglomerados delas, etc. – podia explicar as propriedades do sinal, incluindo sua intensidade, cinco a seis vezes maior que a esperada.

Agora, Nicolao Fornengo, da Universidade de Turim, na Itália, junto com mais três colegas, demonstraram que o misterioso sinal poderia em princípio ser produzido pela matéria escura.

Para explicar uma série de observações astronômicas – o movimento de rotação das galáxias, a velocidade delas em seus aglomerados, a distorção da luz provocada por esses aglomerados (lentes gravitacionais) e as variações na temperatura da radiação cósmica de fundo – a maioria dos astrofísicos acredita que, para cada pedaço de matéria “normal”, do tipo de que somos feitos, existe aproximadamente 6 vezes mais matéria de um tipo desconhecido, que quase não interage com a luz e o resto da matéria, mas cuja presença no universo percebemos por sua força gravitacional.

Existem várias ideias sobre a possível natureza da matéria escura, como a possibilidade de que ela seja formada por pequenos buracos negros produzidos durante o big bang. Mas a ideia mais popular é a de que ela seria um gás rarefeito de partículas conhecidas por WIMPS (partículas massivas fracamente interagentes, em inglês). Como os neutrinos, os WIMPs interagiriam muito pouco com a matéria e a radiação, mas ao contrário dos últimos seriam bem mais pesados que prótons. Dois experimentos com detectores instalados em minas subterrâneas, os italianos CRESST e DAMA, e o norte-americano CoGeNT, afirmam ter encontrado evidências de WIMPs, embora outro do mesmo tipo, só que maior e mais sensível, o XENON100, não tenha encontrado nada até agora.

De acordo com a teoria, os WIMPs podem se transformar em partículas mais leves, produzindo raios gama, elétrons e pósitrons (o anti-elétron). Como nota Stanley Brown no site Physics, duas análises recentes de dados do telescópio espacial de raios gama Fermi que observou galáxias anãs, onde a quantidade de matéria escura é proporcionalmente muito maior que o montante de matéria normal, não encontraram nenhum sinal de matéria escura, sugerindo que os WIMPs têm uma massa menor que 30 GeVs.

Nos últimos anos, alguns físicos também sugeriram que um excesso de elétrons detectado pela sonda ATIC e um excesso de pósitrons semelhante observado pela sonda PAMELA poderiam ser sinais da aniquilação de WIMPs.

Agora, Fornengo e colegas conseguiram reproduzir o sinal do ARCADE2 ao imaginarem que o universo está repleto de inúmeras fontes fracas espalhadas pelo universo, do mesmo modo que estão espalhadas as galáxias. As emissões de rádio seriam produzidas pelos elétrons e pósitrons gerados pelos WIMPs dos halos de matéria escura envolvendo as galáxias, à medida que essas partículas eletricamente carregadas fossem aceleradas pelos campos magnéticos galácticos.

De acordo com a equipe, esta seria a única explicação que não entra em conflito com observações em outras frequências (infravermelho e raios gama). Além disso, seus cálculos indicam que os WIMPs devem de ter uma massa da ordem 1o GeVs, o que é consistente com os dados do CRESST, DAMA, CoGeNT e Fermi.

Embora abertos à explicação invocando a matéria escura, os astrofísicos ouvidos por Jon Cartwright do site Physics World mostraram ceticismo, ainda acreditando que o sinal do ARCADE2 possa ser explicado por detalhes desconhecidos da evolução das galáxias.

Os físicos concluem que sua explicação poderá ser verificada em novas observações, principalmente as que serão realizada pelo super rádio telescópio SKA, planejado para ser construído em breve na Austrália, Nova Zelândia ou África do Sul, que terá a resolução necessária para enxergar as ondas de rádios vindas de cada um dos halos de matéria escura.

Referências:
Fornengo, N., Lineros, R., Regis, M., & Taoso, M. (2011). Possibility of a Dark Matter Interpretation for the Excess in Isotropic Radio Emission Reported by ARCADE Physical Review Letters, 107 (27) DOI: 10.1103/PhysRevLett.107.271302

Melhores vídeos do cometa Lovejoy

Umas das coisas mais incríveis desse fim de ano está sendo a passagem do cometa Lovejoy. Se você ainda não viu, sugiro que assista em tela cheia o vídeo abaixo feito pelo astrofotógrafo Stéphane Guisard, no Chile:

O cometa foi descoberto no final de novembro, pelo o astrônomo amador australiano Terry Lovejoy. Desde o início ficou claro que era um cometa do tipo conhecido como rasantes Kreutz, cuja órbita extremamente excêntrica começa lá nos confins do sistema solar e termina quase em linha reta em direção ao Sol. Sendo assim, a maioria dos astrônomos acreditava que o Lovejoy não sobreviveria ao encontro com o Sol, acabando por ser totalmente fritado pelo astro rei.

Mas não é que o bendito sobreviveu aos milhões de graus Celsius da coroa solar, dando a volta de raspão pelo Sol entre os dias 15 e 16 de dezembro, chegando a uma distância da nossa estrela que é um pouco menos que a distância entre a Terra e a Lua, e seguiu de volta para longe dele?

Retornando triunfante de seu encontro mortal, o Lovejoy se tornou o cometa mais brilhante visto da Terra desde 2007. Já tênue, ele ainda poderá ser visto até os primeiros meses de 2012, por quem estiver no hemisfério sul, logo antes do amanhecer, rente ao horizonte leste, em locais com horizonte limpo e baixa poluição luminosa. Ou seja, sem chances de vê-lo aqui na cidade de São Paulo 🙁

Felizmente muitos astrofotógrafos profissionais e amadores postaram suas imagens na internet, incluindo no Brasil.

Uma das fotos e vídeos mais legais foram tirados pelo astronauta Dan Burbank, na Estação Espacial Internacional:



 

Na foto acima, se você reparar bem dá para ver que o Lovejoy tem na verdade duas caudas! Todos os cometas são assim na verdade, como explica o astrônomo e blogueiro Phil Plait do Bad Astronomy :

Cometas são compostos de rocha e gelo – o gelo sendo o que normalmente conhecemos como líquido ou gás, como amônia, dióxido de carbono e até a boa e velha água. O calor do Sol transforma esse gelo diretamente em gás (em um processo chamado sublimação), o qual se expande ao redor do núcleo sólido do cometa, formando o que se chama de coma. A pressão da luz do Sol bem como o vento solar assopram esse material para fora da cabeça do cometa, resultando e uma adorável cauda, que pode se estender por milhões de quilômetros.
Mas em muitos casos, os cometas tem duas caudas: uma feita de poeira, e outra feita de gás. A cauda de poeira é feita de pequenos grãos de rocha do cometa que se soltaram junto com o gelo que sublimou. Esse material segue praticamente a mesma órbita que a do próprio cometa, de modo que visto daqui da Terra tende a parecer curvado.
O gás, entretanto, tem seus elétrons arrancados pela luz ultravioleta do Sol, de modo que dizemos que ele está ionizado, o que é chamado de plasma. Esse material é fortemente afetado pelo campo magnético do Sol e pelo vento solar, que é soprado para fora do Sol mais rápido que a velocidade com que o próprio cometa está se movendo. Por causa disso, a cauda de íons tende a permanecer bem reta, a aponta diretamente para fora do Sol.

Uma série de vídeos espetaculares foi criada por Jason Davis, do blog Astrosaur, que compilou os dados de seis sondas espaciais dedicadas a observar o Sol, mas que acabam também registrando a passagem de cometas como o Lovejoy. Davis também escreveu uma linha do tempo descrevendo dia a dia a jornada do cometa.

No vídeo abaixo feito a partir de imagens capturadas por uma das duas sondas STEREO, da Nasa, dá para ver na segunda compilação as duas caudas do cometa. Repare também nas labaredas da coroa solar. As linhas de luz e os pontos brilhantes são planetas – Mercúrio, na primeira compilação, Mercúrio e Júpiter na segunda.

Neste vídeo com imagens da sonda SOHO, dá para ver o Lovejoy se aproximando do Sol (tapado no centro). Parece que o cometa colide com o Sol, mas o cometa logo reaparece, formando suas duas novas caudas em seguida:

No vídeo abaixo, com imagens das sondas SDO, Hinode e Proba-2, dá para ver a cauda do cometa serpenteando! Acredita-se que esse movimento seja causado pela interação do plasma da cauda com os campos magnéticos da coroa solar.

Por fim, tem esse vídeo incrível com imagens da sonda STEREO, que mostra o cometa quase mergulhando no Sol, com sua cauda sendo arrancada e impelida a frente pelo vento solar, enquanto o seu núcleo consegue dar a volta e escapar:

 

Nobel de Física em 1 minuto

Um disco de gás esconde uma anã branca que suga material da estrela maior

Há essa altura do campeonato todo mundo já sabe que o Prêmio Nobel de Física de 2011 foi concedido a um trio de astrônomos que lideraram nos anos 1980 e 1990 observações precisas de explosões estelares em galáxias distantes chamadas de supernovas tipo Ia. Elas acontecem quando uma estrela pequena mas muito massiva, conhecida como anã branca, engole demais o gás de uma estrela maior próxima a ela.

Como essas explosões brilham sempre do mesmo jeito, a intensidade desse brilho depende exclusivamente da distância. Isto é, quanto mais distante a supernova de nós, mais fraco o seu brilho, o que permitiu aos astrônomos determinar a distância das galáxias com precisão. Comparando essa distância com a velocidade com que essas galáxias estão se afastando de nós, medida pelo avermelhamento da luz delas, eles descobriram algo extraordinário: a expansão acelerada do Universo.

Aqui vai uma explicação dessa descoberta em um minuto, nesta animação da série Minute Physics, feita por Henry Reich. Este episódio tem a participação especial do cosmólogo Sean Carroll, como narrador. Ah, e as legendas toscas em português são minhas…

 

P.S.: Como é bom quebrar o jejum de blogar! Vou retornar aos poucos. Fiquem ligados!

Como arremessar um buraco negro para fora da galáxia

Você viu um buraco negro voando por ai? Eu também não, mas em 2008, astrofísicos do Instituto Max Planck de Física Extraterrestre, Alemanha, afirmaram observar os raios X emitidos pelo gás quente em volta de um imenso buraco negro com 100 milhões de vezes a massa do Sol, que teria sido arremessado para fora de sua galáxia, viajando a uma velocidade de 2650 km/s. O que teria catapultado esse monstro no espaço intergaláctico?

Curiosamente, um buraco negro voando feito bala perdida foi o que previu uma simulação por computador feita em 2007 por uma equipe liderada pela física Manuela Campanelli, da Universidade do Texas, em Brownsville, EUA. Durante o choque entre duas galáxias, os dois buracos negros no centro de cada uma delas podem colidir e se fundir, formando um buraco negro maior. Durante sua colisão, os buracos negros desprendem parte de sua energia na forma de violentas oscilações na gravidade ao seu redor (veja neste vídeo da Nasa, uma ilustração delas). Foram essas ondas gravitacionais que Campanelli e seus colegas calcularam. Eles descobriram que, dependendo de como os buracos estiverem alinhados logo antes de colidirem, as ondas gravitacionais da colisão podem se concentrar todas de um lado só do buraco negro recém criado. Como em um gigantesco foguete, pela lei da ação e reação as ondas gravitacionais propulsionam o buraco negro para o lado oposto.

A simulação mostrou que o efeito existe, mas ninguém entendeu muito bem porque as ondas gravitacionais se concentravam de um lado só. Agora, outra equipe de físicos coordenada por Robert Owen, da Universidade de Cornell, EUA, desenvolveu uma nova técnica para visualizar as complicadas ondulações gravitacionais, ajudando os pesquisadores a ganharem uma intuição do que acontece durante a colisão de buracos negros. 

A técnica lembra o jeito de se visualizar campos elétricos e magnéticos, por meio de linhas desenhadas no espaço que descrevem a intensidade desses campos. De maneira semelhante, os físicos descobriram que podem visualizar melhor as ondas gravitacionais desenhando dois conjuntos diferentes de linhas. Uma delas, as chamadas linhas de tendicidade (“tendex lines” em inglês), descrevem como a gravidade estica ou comprime os objetos em qualquer ponto do espaço. Já as linhas de vorticidade (“vortex lines”), indicam em cada ponto como a gravidade pode torcer um objeto feito uma toalha.


Figura – Acima, linhas de tendicidade de um buraco negro, representam como a gravidade estica e comprime em cada ponto do espaço. Abaixo, as linhas de vorticidade de um buraco negro girando, representam como agravidade pode torcer obejtosem cada ponto do espaço. Crédito: Caltech/Cornell SXS Collaboration.

Calculando as linhas geradas por dois buracos negros como na simulação de Campanelli, Owen e seus colegas descobriram que o par colidindo gera espirais de rolos de linhas de tendicidade e vorticidade. De um lado do buraco resultante da fusão, a influência das espirais uma na outra se cancela, enquanto se soma do outro lado, produzindo só ali as ondas gravitacionais.

A nova técnica ainda facilita o cálculo da frentes dessas ondas, que se espera um dia serem detectadas diretamente, por instrumentos como o LIGO, nos EUA.

Encontrar novos jeitos de visualizar a curvatura do espaço e do tempo pela gravidade sempre foi o forte de um dos envolvidos nessa pesquisa, o renomado físico Kip Thorne, do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech). “Nunca  antes fui coautor de um artigo onde essencialmente tudo é novo”, disse Thorne em um press release. Ele e seus colegas esperam que as linhas de tendicidade e vorticidade sirvam para entender melhor muitos outros problemas em aberto de buracos negros e de cosmologia.

Figura mais acima: concepção artística de buraco negro ejetado de galáxia. Crédito: MPE/HST-Archive.

O cosmo em miniatura – jatos de estrelas e até o big bang em laboratório

Acho fascinantes as experiências em laboratório que conseguem produzir imitações em miniatura de fenômenos cósmicos. Em 2009, escrevi sobre gotas levitando que lembram planetas-anões. E minha dissertação de mestrado, de 2004, tinha a ver com ondas na superfície de tanques d’água que se parecem com a radiação que se acredita seja emitida por buracos negros  – uma experiência finalmente realizada ano passado.

Esta semana apareceram mais dois exemplos curiosos. Igor Smolyaninov e Yu-Ju Hung, ambos da Universidade de Maryland, EUA, criaram um simulacro do Big Bang – mais precisamente, de como acontece a expansão do Universo. Eles fizeram isso com um material feito de camadas de acrílico e ouro, pelo qual fizeram passar um feixe laser que produzia ondas de elétrons livres (manchas verdes na imagem acima). Eles projetaram as propriedades ópticas do material de tal forma que as equações matemáticas descrevendo a passagem das ondas de elétrons imitam as equações de movimento de galáxias em um Universo se expandindo (à direita na imagem acima). Os pesquisadores esperam que, ao observarem as ondas de elétrons interagirem umas com as outras em seu modelo de universo, eles consigam uma ideia mais clara de como a expansão do espaço se relaciona com o fato da “desordem”, ou entropia, do Universo aumentar com o tempo. (Fontes: Wired Science e o artigo original.)

Com objetivos bem mais modestos, a outra experiência divulgada esta semana conseguiu criar uma versão mini dos imensos jatos de gás ionizado que estrelas jovens produzem (um deles, com 20 vezes o tamanho do sistema solar, pode ser visto nesta imagem do telescópio Hubble). Um grupo liderado por Daniela Tordella, da Universidade Politécnica de Turim, Itália, bombeou uma série de gases nobres, como o hélio, em um tubo de vácuo com 4 metros de extensão. O formato do tubo era tal que fazia os gases atingirem uma velocidade hipersônica. No final do tubo, os gases eram bombardeados por elétrons que excitavam seus átomos, os tornando visíveis para câmeras de alta velocidade. Comparando as imagens gravadas com simulações por computador, os cientistas confirmaram que seus mini jatos se comportavam como os jatos astrofísicos. (Fontes: Physorg e o artigo original)

Os jatos podem ser vistos neste vídeo onde Tordella explica o trabalho:

Crédito da imagem: Igor Smolyaninov e Nasa.

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