que é um planeta interestelar? ou planeta errante?

Um planeta interestelar (também conhecido como planeta órfão) é um objeto de massa planetária que foi expulso do seu sistema e já não é gravitacionalmente vinculado a qualquer estrela, anã marrom ou algum outro objeto e que, portanto, orbita a galáxia diretamente.

Em maio de 2011, alguns astrônomos estimaram que planetas interestelares do tamanho de Júpiter podem ser duas vezes mais comuns que estrelas.

Acredita-se que objetos de massa planetária que nunca fizeram parte de um sistema se formaram de maneira semelhante às estrelas, e a UAI propôs que esses objetos podem ser chamados de subanã marrom.

Cha 110913-773444 pode ser um planeta interestelar ejetado, ou pode ter-se formado sozinho e ser uma subanã marrom.

Oque vai acontecer quando todas as estrelas desapareceram?

Você com certeza já ouviu falar que nós somos feitos de poeira estelar. Quando o famoso astrônomo Carl Sagan disse isso pela primeira vez, apesar de usar um tom poético, estava falando sobre algo que é literalmente verdadeiro: somos formados de pó de estrela.

Esse não é um conceito novo, mas é muitas vezes difícil de entender exatamente como acabamos com partículas de estrelas velhas dentro de nós.

A astrônoma da NASA, Dra. Michelle Thaller, resolveu explicar habilmente como cada átomo em nosso corpo (e na tabela periódica) foi processado dentro de uma estrela no momento anterior à sua morte violenta.

O universo começou somente com o átomo mais simples que existe, o hidrogênio. A única coisa que pode aumentar um átomo é uma estrela.

Uma estrela é uma nuvem de poeira que está colapsando sob a força da gravidade. Quando gás é comprimido junto, aquece. A certa temperatura quente o suficiente, ocorre uma reação de fusão nuclear. Essa fusão é o que “suporta” a estrela e não a deixa colidir.

No caso de uma estrela muito massiva, a reação usa mais e mais hidrogênio, e a força da gravidade continua atuando sobre ela, de maneira que ela esquenta e cria coisas como carbono, oxigênio, nitrogênio, até chegar ao elemento ferro.

Nesse ponto, ao invés de liberar a energia, a estrela a absorve. Chega uma hora que o objeto não aguenta e colapsa, criando o incrível evento que representa a “morte” da estrela, conhecido como supernova.

Essa explosão cria todos os elementos (além do ferro), como ouro, prata, chumbo e urânio. Uma única estrela, no momento de sua morte, brilha tanto quanto uma galáxia inteira, com centenas de bilhões de estrelas.

O nosso corpo é isso – esse instante de morte das estrelas. Tudo que o forma, incluindo o ferro que corre em nosso sangue, veio das estrelas, uma vez que se tornaram supernovas

Ou seja, cada átomo de seu corpo foi produzido no espaço há milhões de anos. O hidrogênio data do Big Bang, nos primórdios do universo, 13,7 bilhões de anos atrás, e todo o resto – como os já citados carbono, oxigênio, nitrogênio etc – nasceu da fundição de estrelas há mais de 4,5 bilhões de anos.

Essa história de “somos todos pó de estrela” é muita inspiradora, mas também um pouco preocupante. Por quê?

Porque estrelas não são eternas. Um dia, elas vão se queimar completamente. Lembra do hidrogênio e de como ele é essencial para criar aquela nuvem que forma as estrelas? Bem, esse “combustível” não é perpétuo, já está acabando e, eventualmente, todas as estrelas que conhecemos vão morrer.

Tudo bem, isso ainda vai demorar alguns trilhões de anos, mas essa hora vai chegar. E o que vai acontecer? Bom, o universo vai ficar escuro pelo resto da eternidade (seja lá o que isso significa).

Doideira, não? Quando paramos para pensar sobre isso, temos que reconhecer que estamos realmente vivendo no Éden agora. Esse paraíso regado ao calor do sol, água líquida e estrelas formando coisas é só um minúsculo capítulo do enorme livro que é o mundo, e somos muito, mas muito mesmo, sortudos de estar aqui agora.

filamentos cósmico intergalacticos São revelados pela primeira vez

No final dos anos 1980 e início dos anos 1990, os astrofísicos suspeitavam que o gás primordial, aquele que foi originado logo após o Big Bang, não estava distribuído de forma homogênea no universo, mas sim em canais que fluíam entre as galáxias, uma rede cósmica de filamentos finos e grossos que se cruzavam na vastidão do espaço.

Christopher Martin, professor de física do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech, EUA), conta que desde os tempos em que era aluno de graduação ele estava pensando no meio intergaláctico, que contém a maior parte da matéria normal do universo, e que também é o meio em que as galáxias se formam e crescem.

Para recordar a contabilidade do universo, 96% do que o compõe são a matéria e energia escuras, e dos 4% restantes, apenas a quarta parte está na forma de estrelas e galáxias. Os outros 3% são o meio intergaláctico, ou IGM.

Uma das características do IGM é que ele é difícil de ver. Antigamente, ele era observado indiretamente, pela absorção de luz que ocorre entre um objeto distante, como um quasar, e o observador, na Terra.

Assim, o astrônomo percebia que havia algum gás intergaláctico na frente do quasar, provavelmente distribuído em filamentos a várias distâncias, mas não tinha como saber a distribuição destes filamentos.

Pensando no problema de visualização, Martin concebeu e desenvolveu o Cosmic Web Imager (CWI, ou “Visualizador da Teia Cósmica”). O CWI é um espectrógrafo capaz de fazer imagens usando vários comprimentos de ondas diferentes, simultaneamente. A partir destas imagens, um modelo 3D da estrutura dos filamentos pode ser feita, revelando sua estrutura.

A primeira observação do CWI foi feita nas vizinhanças de dois objetos brilhantes, um quasar chamado QSO 1549+19 e uma bolha Lyman alfa em um aglomerado de galáxias conhecido como SSA22. Estes objetos foram escolhidos para a primeira observação do CWI porque são bastante brilhantes e iluminam o IGM próximo, reforçando o seu sinal.

Examinando aquela região, foi encontrado um filamento estreito, com um milhão de anos-luz de comprimento, fluindo do quasar, possivelmente alimentando o crescimento da galáxia que contém o quasar. Além deste, outros três filamentos foram observados circundando a bolha Lyman alfa, com uma rotação que mostra que estes filamentos estão fluindo para dentro da bolha e afetando sua dinâmica.

Estes filamentos encontram-se a uma distância que corresponde a um período de rápida formação de galáxias, cerca de 2 bilhões de anos após o Big Bang. Martin acredita que, no caso da bolha Lyman alfa, o que foi observado é uma protogaláxia, uma galáxia em formação com 300.000 anos-luz de diâmetro, três vezes o tamanho da nossa Via Láctea.

O CWI permite aos astrônomos não só visualizar os filamentos e sua estrutura, mas também medir sua composição, massa e velocidade. A instalação atual foi feita no Observatório Palomar, e uma nova versão, mais sensível, está sendo preparada para instalação no Observatório W. M. Keck, no topo do Mauna Kea, no Havaí. A intenção é observar filamentos com brilho médio, e não só os que estão sendo iluminados por quasares.

Além disso, Martin tem planos para observar o IGM usando telescópios em um balão e em um satélite. Colocando seus instrumentos acima da atmosfera, ele será capaz de ver o IGM mais próximo, de épocas mais recentes na história do universo. 

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UMA A CADA CINCO ESTRELAS TEM UM PLANTA HABITAVEL

Segundo um novo estudo publicado na revista PNAS, astrônomos estimam que uma a cada cinco das 100 bilhões de estrelas em nossa galáxia hospeda um planeta potencialmente habitável.

Usando dados do telescópio espacial Kepler, da NASA, cientistas argumentam que um quinto das estrelas como o nosso sol deve abrigar um mundo do tamanho da Terra, localizado na sua “zona habitável”, a distância da estrela que permite a existência de água líquida, ingrediente chave para a vida.

“O que isto significa é que, quando você olha para as milhares de estrelas no céu noturno, a estrela semelhante ao sol mais próxima com um planeta do tamanho da Terra na zona habitável está provavelmente a apenas 12 anos-luz de distância e pode ser vista a olho nu”, disse um dos autores do estudo, Erik Petigura, da Universidade da Califórnia em Berkeley (EUA).

Os cientistas vasculharam 42.000 estrelas e encontraram 600 planetas prováveis. Destes, 10 eram do tamanho da Terra e estão localizados a uma distância ideal para a água líquida persistir na superfície. Após corrigir os dados para evitar interpretações erradas, os astrônomos foram capazes de estimar que 22% de todas as estrelas semelhantes ao sol na Via Láctea têm planetas do tamanho da Terra na zona habitável.

A pesquisa demonstra que planetas como o nosso são relativamente comuns por toda a galáxia. Na semana passada, os astrônomos anunciaram a descoberta de um planeta rochoso do tamanho da Terra que orbita sua estrela a um centésimo da distância entre a Terra e o sol. As temperaturas neste mundo chegariam a 2.000° C a 2.800° C, ou seja, haveria pouca chance de vida lá.

E os pesquisadores explicam que nem mesmo planetas semelhantes ao nosso na zona habitável de sua estrela poderiam não ser hospitaleiros para a vida. Uns podem ser frios demais, outros quentes demais, mas certamente pode haver algum com superfície rochosa capaz de abrigar água em estado líquido, adequada para organismos vivos.

Top 10: As surpreendentes estrelas

Algumas são velozes, algumas são simplesmente gigantes e outras desafiam quase todas as leis da física: conheça a seguir 10 tipos impressionantes de estrelas.

10 LUGAR: HIPERGIGANTES

Estrelas desse tipo fazem o sol parecer uma bolinha de gude. A maior que conhecemos (NML Cygni) tem um raio 1.650 vezes maior que o dele – ou de 7,67 Unidades Astronômicas (1 UA = 149 597 871 km). Para se ter uma ideia, Júpiter orbita a 5,23 UA do sol. Por causa de seu tamanho absurdo, as estrelas hipergigantes vivem “apenas” cerca de 24 milhões de anos ou menos.
A hipergigante Betelgeuse, que fica na constelação de Órion, deve se tornar uma supernova dentro dos próximos 200 mil anos e, quando isso acontecer, ficará mais brilhante que a lua durante um ano.

9 LUGAR:HIPERVELOZES

Ao se deslocar para perto do centro de uma galáxia, algumas estrelas são ejetadas a altíssimas velocidades (2 ou 3 milhões de quilômetros por hora), percorrendo distâncias inimagináveis até o final de suas vidas.

8 LUGAR:CEFEIDAS

Essas estrelas normalmente têm massa 5 a 20 vezes maior que a do sol e, curiosamente, crescem e diminuem em intervalos regulares (como se estivessem pulsando). Por causa da forte pressão exercida por seus núcleos, elas aumentam de tamanho; quando a pressão começa a diminuir, elas se “contraem”. O ciclo continua até a estrela morrer.

7 LUGAR: ANÃS NEGRAS

Se uma estrela for pequena demais para explodir como uma supernova ou se tornar uma estrela de nêutrons, ela se transforma em uma “anã branca” – uma estrela extremamente densa e quase sem brilho, que já gastou seu combustível e que não tem mais fissão nuclear ocorrendo em seu núcleo.

Com o passar do tempo, as anãs brancas começam a se resfriar e, em algum momento, devem param de emitir luz ou calor – e se tornam “anãs negras”. Contudo, como esse processo é muito demorado, acredita-se que não existam (ainda) anãs negras no universo – o sol levaria 14,5 bilhões de anos para se tornar uma.

6 LUGAR: ESTRELAS EM CONCHA

Devido à força centrífuga gerada por sua rotação, as estrelas são levemente “achatadas”. Dependendo da sua proporção, uma estrela pode gerar uma força centrífuga tão intensa que acaba assumindo uma forma oval, parecida com a de uma bola de futebol americano. Ao redor do seu “equador”, elas emitem grandes volumes de matéria, formando uma espécie de “concha de gás”. Na foto acima, a nuvem branca em torno da estrela Alfa Eridan é a “concha”.
5 LUGAR: ESTRELAS DE NEUTRONS 

Mais densas que o núcleo de um átomo e com poucas dezenas de quilômetros de diâmetro, as estrelas de nêutrons são resultado de uma supernova (estrela 10 ou mais vezes maior que o sol e que entrou em colapso e explodiu). Qualquer átomo que se aproxime delas é imediatamente “despedaçado” e suas partículas são reorganizadas sob a forma de nêutrons – processo que libera uma quantidade considerável de energia.

Se um asteroide de tamanho médio colidir com uma estrela de nêutrons, o choque vai emitir uma onda de raios gama com muito mais energia do que a que o sol produzirá durante toda a sua vida. Assim, mesmo a centenas de anos-luz, uma estrela de nêutrons representaria uma ameaça considerável à vida na Terra.

4 LUGAR: ESTRELAS COM ENERGIA NEGRA

Hipoteticamente, quando uma estrela grande entra em colapso, ela não se transforma em um buraco negro, mas o tempo-espaço se transforma em energia negra – essa estranha teoria, veja só, é uma alternativa à dos buracos negros, que é mais “popular” – mas nem por isso isenta de falhas.

Graças a princípios da mecânica quântica, a estrela de energia negra teria uma propriedade especial: fora de seu horizonte de evento (ligação entre tempo-espaço além da qual um evento não pode afetar um observador externo), ela atrairia matéria; dentro, ela repeliria toda a matéria, pois a energia negra tem uma espécie de “gravidade negativa”.

Ainda de acordo com essa mesma teoria, se um elétron ultrapassar o horizonte de evento de uma estrela de energia negra, ele será convertido em um pósitron (“anti-elétron”) e ejetado. Se essa partícula colidir com um elétron, as duas serão aniquiladas e irão liberar energia. Acredita-se que esse fenômeno ocorre em larga escala no centro de galáxias, o que explicaria por que tanta radiação é emitida dessas regiões.

3 LUGAR:ESTRELAS DE FERRO

No interior de estrelas, ocorre um processo de fusão nuclear, em que elementos leves se fundem e formam elementos mais pesados, e assim sucessivamente, liberando energia a cada etapa. O caminho normalmente é o seguinte: hélio para carbono, carbono para oxigênio, oxigênio para neon, neon para silício e, finalmente, silício para ferro – gerar ferro demanda mais energia do que é liberada, por isso é a etapa final. Contudo, a maioria das estrelas morre antes de começar a fundir carbono ou, quando chegam a esse ponto, acabam virando supernovas pouco depois.

Uma estrela de ferro, como o próprio nome sugere, seria composta puramente por ferro, mas paradoxalmente ainda continuaria liberando energia, graças ao “efeito túnel” da mecânica quântica, em que uma partícula atravessa barreiras que normalmente seria incapaz de atravessar – é como se você atirasse uma bolinha contra uma parede e, ao invés de quicar, ela passasse através dela. O ferro tem uma espécie de barreira, e é por isso que fundi-lo demanda tanta energia. Com o efeito túnel, porém, seria possível realizar essa fusão praticamente sem gastar energia.

Como tanto o efeito túnel quanto o ferro são relativamente raros, estima-se que levará 10¹⁵⁰³ anos até que uma estrela de ferro apareça.

2 LUGAR: QUASE ESTRELA

Quando uma estrela hipergigante entra em colapso, ela normalmente se transforma em um buraco negro com uma massa dez vezes maior do que a do sol. Até aí, sem problemas. Contudo, como explicar os buracos negros encontrados nos centros das galáxias, bilhões de vezes mais massivos? A ideia de que um buraco negro “pequeno” pode absorver matéria e crescer procede, mas não se aplica, pois o processo levaria muito tempo – e, acredita-se, os buracos negros gigantes se formaram durante os primeiros bilhões de anos do universo.

Uma teoria sugere que, durante essa fase, havia estrelas ainda maiores do que as hipergigantes, compostas basicamente por hélio e hidrogênio, que entraram em colapso e formaram buracos negros gigantescos (que teriam se fundido e dado origem aos dos centros de galáxias).

Outra teoria aposta nas “quase-estrelas”, resultado do colapso de nuvens de hélio e hidrogênio que existiam no começo do universo. Se a nuvem de matéria que deu origem a esses corpos (que teriam um brilho de bilhões de sóis) fosse densa o bastante, seria capaz de suportar a explosão das quase-estrelas, que absorveriam essa imensa quantidade de matéria e dariam origem aos buracos negros extremamente massivos.

1 LUGAR:ESTRELA DE  BÓSONS

Existem, basicamente, dois tipos de partículas no universo: os bósons (que carregam forças, como fótons e glúons) e férmions (elementais e compostas, como elétrons, nêutrons e quarks). Em uma analogia bastante simples, férmions são como construções, incapazes de ocupar um mesmo ponto no espaço, e bósons são como fantasmas, capazes de ocupar um mesmo ponto no espaço (embora tenham massa, ao contrário de supostos espíritos).

Todas as estrelas que conhecemos são compostas de férmions, mas teoricamente seria possível que existissem estrelas de bósons. Como essas partículas podem ocupar um único ponto, bilhões delas poderiam se unir e, mesmo que cada uma tenha uma massa desprezível, o conjunto teria uma massa considerável e, principalmente, concentrada – gerando um fortíssimo campo gravitacional. Acredita-se que, se esse tipo de estrela existe, será encontrado no centro de galáxias.

Estrelas como o sol,podem "comer" frequentemente planetas como a terra no início de sua vida.

Ao que tudo indica, estrelas não são muito carinhosas com seus filhos.

Um novo estudo sugere que algumas estrelas do mesmo tipo que o nosso sol são “comedoras de Terras”, ou seja, englobam material rochoso do qual os planetas terrestres como o nosso (e como Marte e Vênus) são feitos durante o seu desenvolvimento.

De acordo com os pesquisadores, isso muda a antiga questão “como as estrelas formam os planetas” para uma outra pergunta misteriosa: “quantos planetas que uma estrela forma não são mais tardes comidos por ela?”.

De fato, os resultados do estudo indicam que muitos planetas podem não conseguir evitar ser comidos por sua estrela-mãe.

Trey Mack, um graduando em astronomia na Universidade de Vanderbilt (EUA), desenvolveu um modelo que estima o efeito que essa “dieta terrestre” tem sobre a composição química de uma estrela.

A assinatura química dessa dieta pode nos ajudar a detectar sistemas de estrelas comedoras de Terra, bem como sistemas planetários mais parecidos com o nosso sistema solar.

Composição estelar x planetas filhos

Estrelas consistem em mais de 98% de hidrogênio e hélio. Todos os outros elementos compõem menos de 2% da sua massa. Astrônomos definiram arbitrariamente que todos os elementos mais pesados que o hidrogênio e o hélio eram “metais” e cunharam o termo “metalicidade” para se referir à relação entre a abundância relativa de ferro ao hidrogênio na composição química de uma estrela.

Desde meados da década de 1990, quando os pesquisadores desenvolveram a capacidade de detectar largamente planetas extra-solares (fora do nosso sistema solar), vários estudos tentam vincular a metalicidade das estrelas com a formação de planetas.

Em um desses estudos, cientistas do Los Alamos National Laboratory, nos EUA, argumentaram que estrelas com alta metalicidade são mais propensas a desenvolver sistemas planetários do que aquelas com baixa metalicidade.

Outro estudo concluiu que os planetas quentes do tamanho de Júpiter são encontrados predominantemente orbitando estrelas com alta metalicidade, enquanto planetas menores são encontrados circulando estrelas com uma vasta gama de conteúdo de metal.

A pesquisa

“Trey mostrou que nós podemos modelar a assinatura química de uma estrela em detalhe, elemento por elemento, e determinar como sua assinatura é alterada pela ingestão de planetas como a Terra”, disse o professor de astronomia Keivan Stassun, que supervisionou o estudo.

Com base no trabalho do coautor Simon Schuler, da Universidade de Tampa (EUA), que expandiu o exame da composição química das estrelas além do seu teor de ferro, Trey Mack observou a abundância de 15 elementos específicos relativos ao do sol, focando particularmente em elementos como o alumínio, silício, cálcio e ferro, que têm pontos de fusão mais altos que 600 graus Celsius, porque estes são os materiais refratários que servem como blocos de construção para planetas como a Terra.

Mack, Schuler e Stassun decidiram aplicar esta técnica para estudar o par binário de estrelas HD 20781 e HD 20782.

Ambas devem ter vindo da mesma nuvem de poeira e gás, e assim ter começado com as mesmas composições químicas. Este par em particular é o primeiro a ser descoberto em que ambas as estrelas têm planetas próprios.

Elas são estrelas anãs de classe G semelhantes ao sol. Uma delas é orbitada de perto por dois planetas do tamanho de Netuno. A outra possui apenas um planeta do tamanho de Júpiter que segue uma órbita excêntrica.

A diferença nos seus sistemas planetários torna o par ideal para o estudo da ligação entre exoplanetas e a composição química dos seus hospedeiros estelares.

Quando analisado o espectro das duas estrelas, os astrônomos descobriram que a abundância relativa dos elementos refratários foi significativamente maior do que a do sol.

Eles também descobriram que quanto maior a temperatura de fusão de um elemento particular, maior era a sua abundância, uma tendência que serve como uma assinatura convincente da ingestão de material rochoso, como uma “Terra”.

Os cientistas calcularam que cada uma das estrelas teria que consumir de 10 a 20 massas terrestres de material rochoso para produzir essas assinaturas químicas. Especificamente, a estrela com o planeta do tamanho de Júpiter parece ter engolido dez massas terrestres, enquanto a estrela com os dois planetas do tamanho de Netuno engoliu 30.

Os resultados apoiam a proposição de que a composição química de uma estrela e a natureza do seu sistema planetário estão ligadas.
“Imagine que a estrela originalmente formou planetas rochosos como a Terra. Além disso, imagine que também formou planetas gigantes gasosos como Júpiter”, disse Mack. “Os planetas rochosos se formaram na região próxima à estrela onde é quente, e os gigantes de gás na parte exterior do sistema planetário, onde é frio. No entanto, uma vez que os gigantes gasosos estavam totalmente formados, eles começaram a migrar para o interior e, conforme fizeram isso, a sua gravidade começou a puxar os planetas rochosos interiores. Com a quantidade certa de ‘reboque’, um gigante de gás pode facilmente forçar um planeta rochoso a ‘mergulhar’ na estrela. Se planetas rochosos suficientes forem engolidos por ela, vão deixar uma assinatura química específica que podemos detectar”.

Os astrônomos especulam que o motivo pelo qual a estrela com os dois planetas do tamanho de Netuno ingeriu mais material terrestre do que sua irmã gêmea é porque os dois planetas foram mais eficientes em empurrar planetas para sua estrela do que o único planeta do tamanho de Júpiter.

No futuro

Seguindo a lógica do estudo, é improvável que qualquer uma dessas gêmeas binárias possua agora planetas terrestres.

Em uma estrela, os dois planetas do tamanho de Netuno estão orbitando a estrela de muito perto, a um terço da distância entre a Terra e o sol. Na outra, a trajetória do planeta do tamanho de Júpiter roça a estrela, passando mais perto do que a órbita de Mercúrio no ponto de maior aproximação do sol.

Se a assinatura química de estrelas de classe G que engolem planetas rochosos provar ser universal, quando os cientistas encontrarem estrelas com assinaturas químicas semelhantes a esse par, serão capazes de concluir que os seus sistemas planetários devem ser muito diferentes do nosso e que elas provavelmente não têm planetas rochosos internos. “E quando encontrarmos estrelas que não têm essas assinaturas, então elas serão boas candidatas para hospedar sistemas planetários semelhantes ao nosso”, conclui Mack. 

Descoberto o ponto mais escuro do universo.

Quando olhamos para o espaço, são os pontos brilhantes que tendem a se destacar e nos intrigar. Para comprovar, basta fazer uma reflexão rápida: quando você está em um campo, isolado da vida urbana, olhando para o céu noturno sem nuvens, você fica maravilhado com as estrelas ou pensa no espaço negro entre elas?

Porém, por mais que não dediquemos tanta atenção a ela, a escuridão lá fora também é incrível – particularmente um ponto a 16 mil anos-luz de distância. Lá foi registrada a mais profunda escuridão já avistada na história da astronomia.

A imagem acima, fruto de uma parceria entre a NASA e a Universidade de Zurique, mostra o ponto exato, em meio a uma multidão de luzes. Tal escuridão seria cortesia de sombras do que a NASA chama de uma série de aglomerados cósmicos, compostos por uma combinação de gás incrivelmente densa.

Ok, estamos vendo uma foto com uma parte absolutamente preta, mas o que isso significa? Quão denso é esse espaço aparentemente vazio? Segundo a agência espacial norte-americana, tal ponto é suficientemente denso para ter uma massa equivalente a 70 mil dos nossos sóis todos reunidos em uma área com um diâmetro de 50 anos-luz.

No entanto, em uma jogada bem equilibrada da natureza, essas mesmas nuvens responsáveis ​​pela escuridão também garantem que ela não dure por muito tempo. Os cientistas preveem que os aglomerados cósmicos irão evoluir para um superaglomerado incrivelmente brilhante e maciço de estrelas jovens.

Para os pesquisadores responsáveis, tal descoberta fornece um tipo de informação muito importante sobre a formação destes superaglomerados de estrelas, já que mostra um deles em fase embrionária. Além disso, também pode dar dados sobre a formação de estrelas tipo-O, que emitem uma luz azulada, possuem pelo menos 16 vezes a massa do sol e têm temperaturas de superfície acima de 30 mil graus Celsius. Estas estrelas têm grande influência sobre as vizinhanças galáticas, já que seus ventos e radiação intensas afastam quaisquer materiais que poderiam se unir e vir a gerar novos corpos celestes ou sistemas planetários.

As observações foram feitas com o telescópio Spitzer e o estudo, desenvolvido por um grupo de cientistas liderado por Michael Butler, da Universidade de Zurique, foi publicado na revista Astrophysical Journal Letters.

O universo não está mais em expansão?!

Uma equipe de astrofísicos liderada por Eric Lerner, do centro de pesquisa Lawrenceville Plasma Physics (EUA), diz ter encontrado novas evidências, com base em medidas detalhadas do tamanho e brilho de centenas de galáxias, de que o universo não está em expansão como se pensava anteriormente.

O Prêmio Nobel de Física de 2011 foi atribuído conjuntamente a três cientistas que descobriram que a expansão do universo está acontecendo de maneira acelerada. Os físicos Saul Perlmutter, Brian Schmidt e Adam Riess chegaram a essa conclusão estudando as supernovas do tipo Ia – as violentas explosões resultantes da morte de estrelas anãs brancas.

Eles mediram a maneira como a luz de supernovas Ia se distorciam para ver a rapidez com que as galáxias estão se afastando umas das outras, ou seja, o quão rápido o universo está se expandindo. A partir da análise, foi concluído que todas as estrelas, galáxias e aglomerados de galáxias estão se movendo cada vez mais rápido.

Outras medidas de galáxias brilhantes e distantes, como as feitas por cientistas da Universidade de Tóquio, no Japão, através de lentes gravitacionais, também indicaram que o universo estava “crescendo” como um balão gigante.

Também surgiram teorias um pouco diferentes que diziam o universo não estava expandindo, mas sim ganhando massa.

Agora, um novo estudo entra na contramão de todas essas hipóteses dizendo que a expansão do universo simplesmente não existe.

O estudo

Os cientistas testaram uma das previsões marcantes da teoria do Big Bang, de que a geometria comum não funciona em grandes distâncias.

Segundo a geometria comum, no espaço que nos rodeia (na Terra, no sistema solar e na Via Láctea), conforme objetos semelhantes estão mais longes, parecem mais fracos e menores. O seu brilho de superfície, que é o brilho por unidade de área, mantém-se constante.

Em contraste, a teoria do Big Bang nos diz que, em um universo em expansão, objetos mais distantes devem parecer mais fracos, só que maiores. Nesta teoria, o brilho da superfície diminui com a distância. Além disso, a luz é esticada conforme o universo é expandido, o que diminui ainda mais o brilho.

Assim, em um universo em expansão, galáxias mais distantes devem ser centenas de vezes mais fracas do que o brilho da superfície de galáxias próximas semelhantes, o que as tornaria indetectáveis com os telescópios atuais.

E não é isso que as observações mostram.

No novo estudo, os pesquisadores cuidadosamente compararam o tamanho e o brilho de cerca de mil galáxias próximas e muito distantes. Eles escolheram as galáxias espirais mais luminosas para as comparações, combinando a luminosidade média das amostras próximas e distantes.

Ao contrário do que a previsão dita, eles descobriram que o brilho da superfície das galáxias próximas e distantes são idênticos.
Estes resultados são consistentes com o que seria esperado da geometria normal se o universo não estivesse se expandindo. Ou seja, os resultados estão em contradição com o escurecimento drástico do brilho superficial previsto pela hipótese universo em expansão.

“Claro, você pode supor que as galáxias distantes eram muito menores e, portanto, tinham centenas de vezes mais brilho de superfície intrínseco no passado, e que, apenas por coincidência, o escurecimento do Big Bang cancela exatamente esse maior brilho em todas as distâncias para produzir a ilusão de um brilho constante, mas isso seria uma grande coincidência”, explica Lerner.

Esse não foi o único resultado surpreendente da pesquisa. Para aplicar o teste de brilho de superfície, proposto pela primeira vez em 1930 pelo físico Richard C. Tolman, a equipe teve que determinar a luminosidade real das galáxias, de modo a corresponder galáxias próximas e distantes.

Para isso, os astrofísicos vincularam a distância das galáxias ao seu redshift (desvio para o vermelho, que corresponde a uma alteração na forma como a frequência das ondas de luz é observada no espectroscópio em função da velocidade relativa entre a fonte emissora e o receptor observador).

Eles participaram do pressuposto de que a distância é proporcional ao desvio para o vermelho em todas as distâncias, tal como foi verificado no universo próximo.

Em seguida, os pesquisadores checaram essa relação entre redshift e distância com os dados do brilho de supernovas que foram usados para medir a hipótese da expansão acelerada do universo.

“É surpreendente que as previsões desta fórmula simples são tão boas quanto as previsões da teoria do universo em expansão, que incluem correções complexas para a matéria escura e a energia escura hipotéticas”, disse um dos coautores do estudo, Dr. Renato Falomo, do Observatório Astronômico de Padova, na Itália.

O Dr. Riccardo Scarpa do Instituto de Astrofísica de Canarias, na Espanha, outro coautor do estudo, acrescentou: “Mais uma vez você pode pensar nisso como mera coincidência, mas seria uma segunda grande coincidência”.

E agora?

Se o universo não está se expandindo, o desvio para o vermelho da luz com o aumento da distância deve ser causado por algum outro fenômeno – algo que acontece com a própria luz que viaja através do espaço.

“No momento, não estamos especulando sobre o que poderia causar esse desvio”, afirma Lerner. “No entanto, tal desvio para o vermelho, o qual não está associada com a expansão, pode ser observado com a sonda adequada dentro do nosso sistema solar no futuro”.

O novo estudo foi publicado na revista International Journal of Modern Physics D.

Matemáticos incluem matéria e energia escuras nas equações de Einstein

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

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

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

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

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

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

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

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

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

E = mc²...incompleta!

A maioria das pessoas conhece apenas a expressão E = mc², mas esta não é toda a equação de Einstein, que relaciona a energia de uma partícula.

A equação total tem dois componentes, um devido a massa, o já conhecido “mc²”, e o outro devido ao momento, “pc”, onde p é o momento e c a velocidade da luz.

Para quem não lembra, o momento de uma partícula é igual ao produto de sua massa pela velocidade.

Reescrevendo, a equação de Einstein fica:

E² = (mc²)² + (pc)²

Ela pode ser representada na forma de um triângulo retângulo, com a energia total, E, sendo a hipotenusa, e as duas componentes como os catetos.

Em uma partícula sem massa, como o fóton, a parte mc² é zero. Porque a massa é zero, e a equação da energia se torna

E = pc

A energia do fóton é produto do seu momento pela velocidade da luz. Em uma partícula com massa e em repouso, o momento é zero, e a equação da energia é reduzida à sua forma familiar:

E = mc²

Além disso, podemos ver que, quanto maior a velocidade de uma partícula, mais e mais o componente “pc” fica semelhante a “E”, e mais e mais a partícula se comporta como energia. No entanto, ela nunca chega a se tornar energia pura, por causa do componente “mc²”, que fica minúsculo em relação a “pc”, mas não zera nunca.

Veja a explicação no vídeo abaixo. Para assisti-lo em português, ative as legendas clicando no botão “cc”, em seguida clique no mesmo botão e selecione a opção de tradução. 

Cientistas vão criar matéria apartir da luz...Que?

No anos 1960, a imaginação de fãs de ficção científica incorporou dois equipamentos de conversão de energia em matéria, o teletransporte e o sintetizador de alimentos da espaçonave Enterprise, do seriado Jornada nas Estrelas.

Mal sabiam eles que uma teoria de 1934 já previa a possibilidade de transformar energia em matéria, ou, no caso, de transformar um par de fótons em um par de elétron e pósitron (o equivalente anti-matéria do elétron).

Gregory Breit e John Wheeler, os físicos que criaram a teoria a partir da teoria chamada eletrodinâmica quântica, não imaginavam que fosse possível provar sua ideia, afinal de contas se trata de um evento raro e difícil de reproduzir, jamais observado em laboratório.

Recentemente, depois de 80 anos de investigação, físicos do Imperial College of London descobriram uma maneira de provar a teoria de Breit e Wheeler. A equipe do pesquisador Oliver Pike bolou uma máquina chamada “colisor fóton-fóton” para fazer o experimento.

O experimento, descrito em um trabalho publicado recentemente no Nature Photonics, acontece em duas etapas-chave.

Na primeira, é usado um poderoso laser de elétrons para atingir uma lâmina de ouro com velocidade bem próxima da luz, o que produz fótons bilhões de vezes mais energéticos que a luz visível (basicamente, raios gama).

A segunda etapa é dirigir estes fótons para um hohlraum, um compartimento que já é usado para experimentos de fusão nuclear, onde então serão gerados os pares elétron-pósitron pelo fenômeno chamado “espalhamento fóton-fóton”, na mais elegante demonstração da famosa equação de Einstein, E=mc².

Apesar de lidar com eventos que acontecem com fótons, elétrons e pósitrons, o experimento tem implicações cósmicas, já que vai permitir que físicos estudem o que aconteceu nos primeiros 100 segundos do nosso universo, quando este tipo de evento era muito comum.

Não só isso, como também deve explicar como acontecem os poderosos disparos de raio gama, um dos eventos mais poderosos do universo.

Laboratórios do mundo todo estão começando a projetar e construir os equipamentos usados nessa pesquisa, em uma louca corrida para serem os primeiros a demonstrar a transformação de energia em matéria. Os pesquisadores do Imperial College calculam que em um ano ou menos o experimento já deve estar montado e funcionando. 

E o sintetizador de alimentos da Enterprise? Este vai ter que esperar mais tempo, afinal de contas, não dá para fazer nada só com elétrons e pósitrons, nem mesmo um cafezinho. Mas temos como consolo as impressoras 3D, que já fazem até comida…