Matéria Escura e Energia Escura

O que é Matéria Escura? E o que é Energia Escura? Podemos entender um mais sobre isso assistindo a esse vídeo e você perceberá que sabe muito pouco, ou melhor quase nada, sobre tudo.

Este vídeo é uma entrevista com o astrofísico americano e comunicador de ciência, Neil deGrasse Tyson. Ele é atualmente o diretor do Planetário Hayden no Centro Rose para a Terra e do Espaço, e Pesquisador Associado do Departamento de Astrofísica do Museu Americano de História Natural.

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Nossa Origem Atômica

Este vídeo é uma entrevista com o astrofísico americano e comunicador de ciência, Neil deGrasse Tyson. Ele é atualmente o diretor do Planetário Hayden no Centro Rose para a Terra e do Espaço, e Pesquisador Associado do Departamento de Astrofísica do Museu Americano de História Natural.

É fascinante o ponto de vista de Tyson, onde menos de 1% é a diferença entre a inteligência e o nada, ou entre todo nosso conhecimento acumulado durantes todos os anos da raça humana e o nada.

Para quem não conhece o astrofísico, ele também um meme bem conhecido pelos internautas.


Asteróides ruins de mira

Observatório Armagh, um instituto de investigação e pesquisa astronômica no Reino Unido, divulgou esse vídeo que mostra todos asteroides descobertos próximos à órbita da Terra desde 1980.

As imagens destacam as óbitas dos planetas – Mercúrio, Vênus, Terra, Marte e Júpiter, na óbita mais extrema – e os corpos celestes próximos dessas órbitas.

As imagens também mostram a evolução dos equipamentos astronômicos. Conforme a linha do tempo corre em direção ao ano de 2010 (situada no canto esquerdo inferior do vídeo), os registros aumentam em proporção geométrica. Quando são descobertos, os asteróides são adicionadas ao mapa e destacados em branco para que você possa perceber os novos.

Os corpos celestes que cruzaram a órbita terrestre e poderiam ter se chocado com o nosso planeta são os pontos luminosos vermelhos.  Os pontos amarelos passam próximo da Terra, no periélio próximo de 1.3AU. Todos os pontos são verdes, ou seja, inofensivos. Daqui veio o título do post, fiquei impressionado com a quantidade de pontinhos em nossa volta.

Observe como o padrão de descoberta segue a Terra em sua órbita. A maioria das descobertas são feitas na região oposta ao Sol. É possível notar alguns grupos de descobertas sobre a linha entre a Terra e Júpiter, estes são o resultado de pesquisas procurando luas de Júpiter. Grupos semelhantes de descobertas podem ser vinculados a dos outros planetas exteriores, mas estes não são visíveis neste vídeo.

À medida que o vídeo chega em meados dos anos 1990, vemos taxas de detecção muito mais elevadas. No início de 2010, um novo padrão de descoberta torna-se evidente, com zonas descoberta em uma linha perpendicular ao vetor Sol-Terra. Estas novas observações são o resultado do WISE (Infrared Survey Widefield Explorer), uma missão espacial encarregada de imagens de todo o céu em comprimentos de onda infravermelhos (Astronomia infravermelha).

Atualmente, é possível observar cerca de meio milhão de planetas menores, e as taxas de descoberta não mostram sinal de que estamos correndo atrás de objetos desconhecidos.

Como criar um buraco negro?

Qual é massa realmente necessária para entrar uma estrela em colapso e formar um buraco negro? Essa pergunta é que os astrônomos estão se fazendo.

Depois da descoberta de um magnetar, um tipo particular de estrela de nêutrons com um campo magnético um bilhão de vezes maior que o da Terra, foi detectado no cúmulo estelar de Westerlund 1, a 16 mil anos-luz da Terra. Que foi gerado pelo colapso de um astro com grande massa deveria ter criado um buraco negro.

Segundo a teoria sobre a evolução das estrelas vigente até agora, esses astros luminosos cuja massa inicial está entre 10 e 25 massas solares formam estrelas de nêutrons, e os que têm uma massa superior a 25 massas solares devem produzir um buraco negro.

Como uma estrela com mais de 40 massas solares consegue não evoluir até um buraco negro?

Fiquem com a impressão artística de uma estrela de nêutrons, mesmo porque o buraco negro não se formou.

Grávitons

O que são grávitons? Segundo a Wikipédia, “Na Física, o Gráviton (português brasileiro) ou Gravitão (português europeu) é uma partícula elementar hipotética que seria a responsável pela transmissão da força da gravidade na maioria dos modelos da teoria quântica de campos.

A teoria postula que os grávitons sempre são atrativos (gravidade nunca repele), atuando além de qualquer distância (gravidade é universal) e vêm de um ilimitado número objetos. Portanto, se o gráviton existir, deve ser um bóson de spin par e igual a dois, e deve ter uma massa de repouso zero, segundo a Mecânica Quântica.

Explicação simples e direta, o gráviton é um pedacinho do nada criado para explicar a gravidade, podendo ser apenas fruto da imaginação dos físicos. E por falar em imaginação, temos no mundo Marvel, o vilão Graviton.

Durante um experimento, Franklin Hall foi sobrecarregado de partículas sub-graviton por causa de uma explosão em um acelerador de partículas que misturaram suas moléculas. Recuperando-se do acidente, Hall descobriu que podia controlar mentalmente gravidade.

E o gráviton é comentado em Jornada nas Estrelas, é uma partícula elementar que transmite a força da gravidade. É usado para uma variedade de efeitos envolvendo forças de atração/repulsão usados em raios tratores, para gerar a gravidade artificial em naves ou para criar anti-gravidade . O oposto de um gráviton é uma anti-gráviton.

Ainda segundo o universo de Jornada nas Estrelas,  o gráviton foi postulado na Terra pelos físicos no século XX como uma conseqüência da teoria da gravitação quântica. Na medida em que os grávitons são utilizados na produção de gravidade artificial , tanto as naves Vulcanas quanto nas naves da Terra estavam usando grávitons para fins práticos no final do século XX.

Até o século XXIV , as naves da Frota Estelar tinham a capacidade de produzir grávitons como um campo e/ou um feixe de uma nave espacial. (Star Trek: The Next Generation (TNG): “The Best of Both Worlds“; Star Trek: Voyager (VOY): “Caretaker“).

Bom, depois dessas explicações todas vem o motivo do post: Mário Novello, cosmólogo brasileiro propõe uma solução a um mistério que um dos grandes físicos da modernidade, o Prêmio Nobel norte-americano Steven Weinberg, da Universidade do Texas, chamou de “quebra-cabeça“. E, ainda, afirma que o gráviton deve ter uma massa. É uma afirmação audaciosa, sobre algo que os físicos nem são capazes de dizer que existe de fato.

Como explicar isso? Segundo Novello, o gráviton representa a coisa que existe em maior quantidade em todo o Universo. Dez elevado a cento e vinte, é o total de grávitons no Universo. Esse número gigantesco, em notação científica, fica mais elegante: 10120. Mas nem por isso menos absurdo. É apenas uma maneira econômica de escrever um “1” seguido por 120 “zeros”.

Caso suas conclusões sejam verdadeiras, os grávitons são a coisa mais abundante existente em todo o cosmos. Para que se tenha uma idéia, os físicos estimam que os fótons – as partículas de luz – sejam “apenas” 1080. Em contraste, os grávitons seriam 100 trilhões de bilhões de bilhões de bilhões (1040) de vezes mais numerosos.

Essa conclusão, publicada pelo físico num artigo na revista científica “Classical and Quantum Gravity“, chamou a atenção da comunidade científica. Foi um dos dez estudos mais lidos nessa publicação no ano passado.

Agora, o físico brasileiro, que trabalha no CBPF (Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas), no Rio, acaba de dar um passo além nesse esforço teórico. Num estudo ainda não publicado, ele conseguiu ligar um número que Weinberg chamou de “quebra-cabeça da constante cosmológica” à hipótese dos grávitons com massa.

Essa história toda entra tanto na relatividade geral e a mecânica quântica, as duas teorias fundamentais da física contemporânea. A primeira só diz respeito à gravitação, que interpreta como um fenômeno geométrico, derivado das próprias características do espaço-tempo (conjunto indissolúvel que agrega as três dimensões espaciais e a dimensão temporal).

A segunda abarca as três outras forças da natureza, que mantêm os núcleos atômicos coesos, explicam os processos radioativos e os efeitos elétricos e magnéticos. Para a mecânica quântica, as forças são carregadas por partículas. Por exemplo, as forças eletromagnéticas são transmitidas pelos fótons, pacotes mínimos de energia também chamados partículas de luz.

A concepção do gráviton , como a explicação acima, é justamente uma tentativa de conformar a gravidade ao esquema de mundo da mecânica quântica – esforço importante para entender objetos em que tanto os efeitos gravitacionais quanto os efeitos quânticos são importantes, como os buracos negros (astros tão densos que a gravidade impede até a luz de escapar deles).

Novello admite que a relatividade geral de Albert Einstein, concebida em 1915, não tem muito espaço para o gráviton em suas equações. No entanto, ele decidiu trabalhar com uma segunda versão da teoria, elaborada em 1917 pelo mesmo Einstein, onde  apresenta outra circunstância em que a constante cosmológica pode ser aplicada. Segundo ele, lambda pode muito bem representar o valor da massa do gráviton.

Fonte: Folha Online

Nebulosa de Orion

Os telescópios espaciais, da NASASpitzer e Hubble se uniram para expor o caos que as estrelas bebês estão criando à 1.500 anos-luz de distância em uma nuvem cósmica chamada a nebulosa de Orion. Eu já falei algumas vezes sobre a nebulosa de Orion, quando falei da Nebulosa Horsehead e sobre a Reflexão da Nuvem de Poeira de Orion.

A imagem abaixo é uma composição falsa de cor, onde a luz detectada em comprimentos de onda de 0,43, 0,50 e 0,53 microns é azul. Luz em comprimentos de onda de 0,6, 0,65 e 0,91 microns é verde. Luz de 3,6 microns é laranja, e 8,0 microns é vermelho.

Analisando a imagem, este composto notável infravermelho e luz visível indica que quatro estrelas monstruosamente enormes no centro da nuvem podem ser as principais culpadas do caos na constelação de Orion. Clique na imagem para ampliá-la. As estrelas são chamadas coletivamente de Trapézio. A comunidade pode ser identificada como a mancha amarela, perto do centro da imagem.

Redemoinhos de verde em ultravioleta e luz visível, vista do Hubble, revelam hidrogênio e gás de enxofre que devem ter sido aquecido e ionizado pela radiação ultravioleta intensa das estrelas do Trapézio. Uma nota que não tem nada haver com astronomia, mas mesmo assim é interessante. O gás de enxofre pode substituir Viagra, o composto químico pode provocar os mesmos efeitos que o famoso fármaco contra a disfunção eréctil.

Enquanto isso, a visão de infravermelho do Spitzer expõe as moléculas ricas em carbono, chamado de hidrocarbonetos policíclicos aromáticos. Estas moléculas orgânicas foram iluminados pelas estrelas do Trapézio, e são mostrados na composição como fios de vermelho e laranja. Na Terra, os hidrocarbonetos  policíclicos aromáticos são encontrados na torrada queimada e em veículos automotores.

Juntos, os telescópios expõem as estrelas de Orion como um arco-íris de pontos espalhados pela imagem. Os pontos amarelo-alaranjado revelado pelo Spitzer são estrelas realmente jovens enraizada profundamente em um casulo de gás e poeira. O telescópio Hubble mostrou menos estrelas incorporado com manchas de verde, e as estrelas de primeiro plano como pontos azuis.

Os ventos estelares a partir de aglomerados de estrelas recém-nascidas espalhadas por toda a nuvem deixam todas as cristas bem definidas gravadas em cavidades na nebulosa de Orion. A grande cavidade perto da direita da imagem foi provavelmente esculpida pelos ventos das estrelas do Trapézio.


Johannes Hevelius chamou a constelação de Orion, em Uranographia, seu catálogo celestes em 1690.

Localizado a 1.500 anos-luz de distância da Terra, a nebulosa de Orion é o ponto mais brilhante da espada de Orion, ou a constelação do “Caçador”. A nuvem cósmica é também mais próxima da nossa fábrica de formação de estrelas massivas, e os astrônomos acreditam que ele contém mais de 1.000 estrelas jovens.

Na mitologia, Orion era filho de Poseidon, o Deus dos mares, com uma mortal, sendo assim tinha grandes habilidades para a caça e um vasto conhecimento, porém não era considerado um Deus. Orion era um gigante caçador, amado por Artemis, com quem quase se casou. Após ser morto foi colocado como constelação no céu, a conhecida constelação de Orion que fica perto da constelação do seu amigo Sirius conhecida como estrela sirius.

A constelação de Orion é uma visão familiar no céu da noite de inverno no hemisfério norte. A nebulosa é invisível a olho nu, mas pode ser vista com binóculos ou pequenos telescópios.

Observação: Meu amigo NerdVader, do site GrandeBlah!, comentou que é possível ver as estrelas do Trapézio de Órion “nuas” no infra-vermelho, no Astronomia na Web.

Nada de novo

Outro dia eu falei sobre Nada, as várias facetas do nada, o vazio, o zero, o vácuo, o …

O nada é conceitual, ele existe mesmo? A física quântica deixa muita gente confusa quando afirma que é impossível existir o nada absoluto: o espaço vazio puro. A constatação de que o vácuo possui uma energia própria, porém, já foi provada experimentalmente, e só não percebemos isso no dia a dia porque essa energia é muito pequena. Para entende o quão pequeno é, a física quântica trata de dimensões são próximas ou abaixo da escala atômica, tais como moléculas, átomos, elétrons, prótons e de outras partículas subatômicas, muito embora também possa descrever fenômenos macroscópicos em diversos casos.

E é aí que vem a novidade interessante, uma dupla de teóricos brasileiros, porém, acaba de descobrir um modo de fazer com que a energia do vácuo aumente sem controle, num fenômeno de alta violência.

A ideia, descrita em um artigo de Daniel Vanzella e William Lima, do Instituto de Física de São Carlos, conquistou espaço na revista Physical Review Letters, uma das mais disputadas da área. No trabalho, a dupla descreve como retirou essa energia do vácuo quântico utilizando a gravidade.

Gravidade, eletromagnetismo, a força nuclear fraca, e a força forte, as quatro interações que cada fenômeno físico observado, desde uma colisão de galáxias até quarks agitando-se dentro de um próton.

E a gravidade é força de atração que os físicos consideram fraca. Por isso é que o trabalho dos brasileiros chamaram tanta atenção ao misturar o vácuo quântico com a gravidade.

O que eles fizeram foi aplicar as equações da energia do vácuo a um espaço onde a gravidade é fortíssima: uma estrela de nêutrons. É um tipo de astro extremamente compacto. Se uma estrela com duas vezes a massa do Sol fosse prensada até ficar com um centésimo de milésimo do tamanho, meros 25 km de diâmetro, ela seria uma estrela de nêutrons.

Por fim, mostraram que a gravidade perto de um objeto desses iria interagir com o vácuo de forma tão violenta que campos de energia extremamente fracos seriam amplificados exponencialmente. Uma vez com o resultado nas mãos, porém, os físicos se perguntaram que tipo de energia contida no vácuo poderia sofrer essa explosão.

Os físicos verificaram que o eletromagnetismo, o tipo de energia cuja forma mais conhecida é a luz, não seria afetado pela gravidade de uma estrela de nêutrons da forma brutal como os físicos previam.

Essa energia não serviria para iluminar cidades ou mover carros, mas pode ajudar a entender alguns dos pontos mais obscuros da física moderna, a energia escura. E entendê-la é o maior desafio da cosmologia, força que faz o Universo se expandir aceleradamente. Físicos não sabem dizer por que o Big Bang, a explosão que deu origem ao cosmo, não está desacelerando, o que seria de esperar – já que a gravidade das galáxias as atrai umas às outras. Já se postulou até a existência de tipos de campo de força desconhecidos para tentar explicar a energia escura, mas sem sucesso.

Ainda é muito especulativo ainda, mas se o efeito verificada realmente se manifestar no caso eletromagnético em contexto cosmológico, seria uma possível explicação para a energia escura. A teoria chegará a algum tipo de previsão que pode ser colocada sob teste em observações astrofísicas num futuro próximo.

Fonte: Folha.com