Uma estrela mais velha que o universo?

A estrela mais antiga conhecida parece ser mais velha do que o próprio universo, mas um novo estudo está ajudando a esclarecer este aparente paradoxo.

HD 140283, também conhecida como Estrela de Matusalém, reside a 190 anos-luz de distância da Terra, na constelação de Libra. Estimava-se até então que a estrela possuía 16 bilhões de anos de idade, o que é um problema, visto que a maioria dos pesquisadores concorda que o universo nasceu há 13,7 bilhões de anos.

Agora, uma equipe de astrônomos calculou uma nova idade, menos absurda para HD 140283, incorporando informações sobre a sua distância, brilho, composição e estrutura.

Segundo o autor do estudo Howard Bond, da Universidade Estadual da Pensilvânia, a idade da estrela é de 14,5 bilhões de anos, com uma incerteza que a torna possivelmente compatível com a idade do universo. A incerteza a que Bond se refere é de 800 milhões de anos, o que a coloca como tendo uma possível idade de 13,7 bilhões de anos, sendo somente muito pouco tempo mais jovem do que o universo.

Bond e sua equipe usaram o Telescópio Espacial Hubble para estudar a estrela, que já é conhecida há mais de 100 anos.

HD 140283 é uma gigante vermelha e se move-se em uma velocidade de 1,3 milhões de km/h. Segundo os astrônomos, a órbita da estrela sugere que ela tenha nascido em uma galáxia anã que a Via Láctea devorou há mais de 12 bilhões de anos.

As medições do Hubble permitiram aos cientistas medir de modo mais preciso a distância de HD 140283, que é de 190,1 anos-luz. Desse modo, a equipe foi capaz de determinar o brilho, composição e estrutura interna da estrela, o que lança uma luz sobre sua idade aproximada.

O resultado dos cálculos indicou que a estrela nasceu há 14,5 bilhões de anos, com uma margem de erro de 800 milhões de anos para mais ou para menos. Novas observações devem reduzir ainda mais a idade da estrela, eliminando de vez o paradoxo centenário.

Hubble amplia o zoom na estrela variável RS Puppis

Astrônomos usando o Telescópio Espacial Hubble observaram a RS Puppis – um tipo de estrela conhecida como estrela variável Cefeida – em um período de cinco semanas.

Esta imagem mostra a estrela variável RS Puppis. Crédito da imagem: NASA / ESA / the Hubble Heritage Team / STScI / AURA / Hubble-Europe Collaboration / H. Bond, STScI and Penn State University

A RS Puppis se localiza na constelação de Puppis, a aproximadamente 6.500 anos-luz de distância da Terra. Esta estrela é 10 vezes mais massiva, 200 vezes mais larga e 15.000 vezes mais brilhante do que o nosso Sol. Ela ritmicamente ilumina e escurece ao longo de um ciclo de 6 semanas.

A RS Puppis é inusitada. Ela está circundada por densas nuvens escuras de poeira, permitindo um fenômeno conhecido como eco de luz, sendo então mostrada com uma clareza impressionante.

O Hubble observou a estrela e seu meio ambiente em um período de cinco semanas em 2010, capturando fotos em diferentes estágios de seu ciclo e possibilitando aos astrônomos criarem um vídeo de vários quadros por segundo.

Conforme a RS Puppis expande e ilumina, os astrônomos vêem um pouco da luz após ser refletida de conchas cada vez mais distantes de poeira e gás em torno da estrela, criando a ilusão do gás movendo-se para fora.

Esta luz refletida tem um caminho mais longo a percorrer, e por isso chega à Terra depois que a luz viaja direto da estrela para o telescópio. Isto é semelhante ao som cintilando repentinamente, fazendo com que o ouvinte ouça um eco sonoro.

Enquanto o efeito do eco de luz já é em si próprio espetacular, há uma outra razão científica para observar estrelas Cefeidas como a RS Puppis.

O período de suas pulsações é conhecido por estar diretamente conectado com seu brilho intrínseco, uma propriedade que permite aos astrônomos utilizá-los como marcadores de distância cósmica.

Alguns anos atrás, astrônomos usaram o eco da luz em torno da RS Puppis para medir a distância até nós, obtendo a medição mais precisa de uma estrela Cefeida.

Estudar estrelas como a RS Puppis ajuda os cientistas a medir e entender a vasta escala do universo

O som do espaço interestelar é aterrorizante

A Voyager 1 finalmente deixou o sistema solar. E nos presenteou com algo incrível – gravações de áudio do espaço interestelar. Isso pode lhe dar calafrios.

Como este vídeo do Laboratório de Propulsão a Jato, da NASA, explica, os “sons” que você ouve refletem a detecção do denso gás ionizado (o “plasma interestelar”, que preenche o espaço entre sistemas de estrelas como o nosso e, digamos, Alpha Centauri) tomada pelo instrumento de onda de plasma da Voyager.

A trilha sonora reproduz a amplitude e a frequência das ondas de plasma “ouvidas” pela Voyager 1. As ondas detectadas pelas antenas do instrumento podem ser amplificadas e reproduzidas através de um altifalante. Estas frequências estão dentro da faixa ouvida por humanos.

Esses gritos estridentes e espectrais foram os que ajudaram a equipe da Voyager a determinar a densidade do meio interestelar, e finalmente deduzir que a nave tinha realmente deixado o sistema solar.

Como você certamente percebeu, o som do espaço interestelar se encaixa perfeitamente como uma trilha sonora de um filme de terror.

Astrônomos observam uma “dança” de buracos negros supermassivos

Astrônomos avistaram o que parece ser dois buracos negros supermassivos no centro de uma galáxia distante circulando um ao outro como parceiros de dança. O avistamento incrivelmente raro foi feito com a ajuda do telescópio WISE, da NASA.

Ilustração de um buraco negro binário

As descobertas podem ensinar os astrônomos mais sobre como buracos negros supermassivos crescem se fundindo com outros menores.

Quase toda grande galáxia é pensada para abrigar um buraco negro supermassivo com bilhões de vezes a massa do Sol. Como esses buracos negros crescem tanto? Uma maneira é ingerindo muita matéria. Outra forma é através do canibalismo galáctico. Quando as galáxias colidem, os buracos negros vão para o centro da nova estrutura, e eventualmente orbitam um ao outro até se fundirem, tornando-se um buraco negro ainda maior.

A dança desses buraco negro começa lentamente, com objetos circulando entre si a uma distância de cerca de alguns milhares de anos-luz. Até agora, apenas um punhado de buracos negros supermassivos foram conclusivamente identificados nesta fase inicial da fusão. Como os buracos negros continuam a orbitar um ao outro, eles se aproximam, e ficam separados por apenas alguns anos-luz.

São esses buracos negros muito unidos, também chamados de buracos negros binários, que são os mais difíceis de encontrar. Os objetos são geralmente muito pequenos para serem vistos até mesmo por telescópios potentes. Apenas alguns candidatos fortes foram identificados até o momento, todos relativamente próximos. O novo sistema binário WISE J233237.05-505.643,5 é um novo candidato, e, diferentemente dos demais, está localizado muito mais longe – cerca de 3,8 bilhões de anos-luz da Terra

Galáxias em colisão tomam forma de pinguim guardando seu ovo

O Telescópio Espacial Hubble capturou recentemente esta impressionante imagem de uma galáxia espiral em processo de fusão com uma companheira elíptica. Mas, como você pode ver claramente, este encontro celestial deformou a galáxia espiral em algo completamente diferente.

Juntas, as galáxias são chamadas Arp 142. Individualmente, a galáxia espiral chama NGC 2936 e a galáxia elíptica NGC 2937 (a esfera brilhante no canto inferior esquerdo). Arp 142 está localizado a 326 milhões de anos-luz de distância.

Segundo os astrônomos, o mesmo irá acontecer quando a nossa galáxia se colidir com Andrômeda, que é uma espiral 3 vezes maior que a Via Láctea.

Por que não pode haver velocidade maior que a da luz?

Segundo a Teoria da Relatividade, nenhum objeto é capaz de ultrapassar 1,08 bilhão de quilômetros por hora, que é a velocidade da luz no vácuo, isso porque todos os objetos ganham massa à medida que sua velocidade aumenta. Essa ideia parece muito absurda, mas se você pudesse correr a 1,07 bilhão de km/h (o que equivale a 99,9% da velocidade da luz, sua massa cresceria absurdamente (uma pessoa de 80 quilos passaria a ter quase 2 toneladas!). Isso acontece porque a energia e massa estão intimamente ligadas.

De acordo com Albert Einstein e sua fórmula E = MC2 (onde “E” significa energia e “M” massa), se a energia de algum objeto aumenta sua massa crescerá também, ou seja, quando alguma coisa aumenta de velocidade, ele ganhou mais energia também. Por causa do aumento da massa, fica mais difícil acelerar o objeto. Se algum objeto pudesse chegar a velocidade da luz, sua massa seria infinita. Nesse caso, seria necessário uma força igualmente infinita para acelerar o objeto; o problema é que nem mesmo todo o Universo possui tamanha energia

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E porque a luz pode alcançar essa velocidade? Simples, ela é capaz disso simplesmente por ela não possui massa, diferentemente de qualquer objeto conhecido.

Até 2.000 buracos negros podem estar cercando a Via Láctea

Simulações computadorizadas sugerem que existem entre 70 e 2.000 buracos negros rodeando a Via Láctea

Vagando despidos ou em mantos esfarrapados de matéria escura, até 2.000 buracos negros podem ter construído suas casas na vizinhança da Via Láctea. Essa é a previsão de novas simulações computacionais, que analisaram a forma como nossa galáxia cresceu através de fusões com galáxias menores.

A teoria diz que todas as galáxias possuem um buraco negro em seu centro. Conforme as galáxias se fundem, seus buracos negros centrais se unem também, construindo um buraco negro supermassivo com milhões ou bilhões de vezes a massa do Sol.

Valery Rashkov e Piero Madau, da Universidade da Califórnia, nos EUA, fizeram simulações que mostram entre 70 e 2.000 eventos como esse, dependendo das propriedades dos objetos que se colidiram.

Alguns podem ter sido despidos, enquanto outros podem ter levado consigo um conjunto de estrelas e matéria escura, disse Avi Loeb, da Universidade de Harvard, que propôs uma ideia similar. Apesar de fracos, esses aglomerados estelares podem ser vistos com nossos telescópios atuais ou melhores. Encontrá-los pode nos dizer mais sobre o crescimento dos buracos negros supermassivos e sobre a evolução da Via Láctea. [NewScientist]

200 bilhões de planetas errantes vagam pela Via Láctea

Os cientistas os chamam de planetas flutuantes – andarilhos celestes maciços que se libertaram dos limites do seu sistema solar de origem. Ou talvez não. Uma nova pesquisa sugere que esses planetas errantes podem ter se formado completamente por conta própria – e que pode haver bilhões deles vagando por ai.

Os cientistas só recentemente descobriram a existência de planetas flutuantes – planetas que não orbitam uma estrela.

No ano passado, os astrônomos anunciaram a descoberta de CFBDSIRJ2149, o planeta flutuante mais próximo que conhecemos. Ele está localizado a uma distância de 100 anos-luz e possui entre 4 e 7 vezes a massa de Júpiter. E está vagando sem rumo pelo espaço.

Até agora, os cientistas assumiram que esses planetas, dos quais apenas alguns são conhecidos, são originados em sistemas planetários comuns. Eles seriam expulsos de seu sistema solar através de um enorme evento gravitacional e/ou porque a estrela-mãe simplesmente morreu.

Mas novas observações de pequenas nuvens escuras chamadas “globulettes” sugerem que planetas flutuantes podem se formar fora de um sistema, sem influência de uma estrela. Se for verdade, então existe um segundo método conhecido para a formação planetária – o outro é a teoria do disco de acreção.

Uma equipe de astrônomos da Suécia e da Finlândia observou recentemente globulettes na nebulosa Rosette, uma enorme nuvem de poeira e gás a cerca de 4.600 anos-luz de distância. Esta nebulosa é o lar de cerca de uma centena dessas pequenas nuvens, que apresentam um diâmetro de não mais do que a distância entre o Sol e Netuno. Globulettes são incrivelmente densos – um pouco menos do que 13 vezes a massa de Júpiter.

Novas medições mostram que globulettes, que contêm núcleos muito densos, são teoricamente capazes de entrar em colapso sob seu próprio peso. O resultado: um planeta errante.

Alguns destes poderiam assumir as características de uma anã marrom – grandes objetos celestes que não conseguem ter o que é preciso para incendiar em uma estrela. 

Além do mais, devido à velocidade dos globulettes dentro da nebulosa – estimada em 80,000 km / h – os planetas flutuantes podem escapar.

E como existem literalmente milhões de nebulosas na galáxia, esse processo poderia ser responsável por milhões, se não bilhões, de planetas errantes. Notavelmente, os astrônomos especulam que pode haver até 200 bilhões de planetas flutuantes percorrendo a Via Láctea

Bizarra anã branca girará até a morte

Uma anã branca está sob uma maldição poderosa, condenada a girar mais rápido do que qualquer objeto de seu tipo. Ninguém sabe porque a pobre anã, denominada RX J0648.0-4418, foi entregue a tal destino, mas suas selvagens oscilações indicam que ela está à beira de uma violenta morte, diferente de qualquer outra que já vimos.

Anãs brancas são os núcleos densos que sobraram de estrelas pouco massivas. Possuem mais ou menos o tamanho de Marte, mas uma massa equivalente à do Sol.

RX J0648.0-4418 leva apenas 13,2 segundos para girar uma vez em torno de seu eixo – a mais rápida rotação já observada em uma anã branca. Se a Terra fosse de alguma forma girar tão rápido, as pessoas rapidamente seriam arremessadas no espaço, assim como os oceanos, montanhas e a crosta. O profundo manto rochoso e quase todo o núcleo da Terra posteriormente seria dilacerado. Mas a alta densidade da estrela faz com que a gravidade a mantenha coesa.

É possível que a anã branca já tenha nascido assim – o núcleo de uma estrela que estava girando de forma anormalmente rápida quando colapsou. Mas os cientistas não acreditam nessa hipótese.

HD 49798 é uma gigante vermelha companheira da anã branca, que pode estar influenciado sua rotação. Essa estrela está na sua fase final – gigante vermelha – e em breve irá expelir suas camadas exteriores em direção à RX J0648.0-4418, que irá capturar muita matéria e ultrapassará o limite de massa permitido para uma anã branca. Isso significa o fim para a estrela. Como ela morrerá depende de sua composição, que ainda não  foi determinada

Se a anã branca for uma mistura de oxigênio e carbono, como a maioria dos objetos de seu tipo, uma reação explosiva termonuclear irá gerar uma supernova tipo Ia. O sistema binário está perto o suficiente para que possamos presenciar esse fenômeno a olho nu – a explosão será equivalente ao brilho da lua cheia, mas não se sabe quando isso pode acontecer.

Mas se a anã branca for uma mistura de oxigênio e néon, ela entrará em colapso e deixará para trás o que é chamado de um pulsar – uma estrela de nêutrons que gira rapidamente. Este tipo de explosão estelar nunca foi visto antes, apesar de que seria um evento muito menos espetacular.

Cientistas ‘congelam’ a luz por um minuto

No que poderia vir a ser um grande avanço no armazenamento de memória quântica e no processamento de informações, pesquisadores alemães congelaram a coisa mais rápida do universo: a luz. E eles a mantiveram congeladas durante o recorde de um minuto.

Parece estranho, e é. A razão para querer manter a luz estática (além da pura grandiosidade do fato) é para garantir que ela mantenha suas propriedades de coerência quântica (ou seja, o seu estado de informação), tornando possível a construção da memória quântica baseada na luz. E quanto mais tempo a luz ficar estática, melhor será o poder de processamento para a computação quântica. Assim, a técnica poderia permitir comunicações quânticas mais seguras em longas distâncias.

Não é preciso dizer que interromper a luz não é fácil – você não pode simplesmente colocá-la no congelador. A luz é uma radiação eletromagnética que se move a 300 mil km/s.

Mas a luz pode ser retardada e até mesmo interrompida completamente. E, de fato, os pesquisadores já conseguiram manter a luz congelada, utilizando átomos frios.

Para esta experiência em particular, o pesquisador Georg Heinze e sua equipe converteu a luz coerente em coerências atômicas. Fizeram usando um efeito de interferência quântica que faz com que um meio de opacidade – neste caso, um cristal – se torne transparente ao longo de um intervalo estreito de espectros de luz (um processo chamado transparência induzida electromagneticamente (TIE)). Os pesquisadores dispararam um laser através deste cristal (uma fonte de luz), que enviou seus átomos em uma superposição quântica de dois estados. Uma segunda viga, em seguida, desligou o primeiro laser, e, como consequência, a transparência. Assim, os pesquisadores colapsaram a superposição – e prenderam o segundo feixe de laser dentro.

E eles provaram a realização do armazenamento recuperando com sucesso a informação na forma de uma imagem de 100 micrômetros de comprimento, com três listras horizontais sobre ela.

“O resultado supera demonstrações anteriores em gases atômicos por cerca de seis ordens de magnitude, e oferece excitantes possibilidades de armazenamento quântico”, observa o físico Hugues de Riedmatten.

No futuro, os pesquisadores vão tentar usar diferentes substâncias para aumentar o tempo de armazenamento de informações.

O que é uma estrela de nêutrons?

Assim como as anãs brancas, uma estrela de nêutrons é um dos possíveis resultados da morte de uma estrela. Esse corpo pequeno, denso e supermassivo surge com a morte de estrelas com mais de 8 vezes a massa solar, ou quando uma anã branca atinge seu limite de massa (1,4 vezes a massa solar).

Estrelas com essa massa colapsam em uma supernova, uma das explosões mais violentas do universo. Essa explosão ejeta as camadas exteriores da estrela, ao mesmo tempo que o núcleo da estrela se contrai devido aos efeitos gravitacionais. Esses efeitos são tão grandes que os elétrons são empurrados para o núcleo dos átomos (normalmente os elétrons orbitam o núcleo atômico), e se combinam, formando nêutrons. O resultado é uma estrela de nêutrons.

Veja abaixo uma simulação da explosão de uma supernova.

Um colher de açúcar nesses objetos ultra-densos pesaria centenas de milhões de toneladas. Uma estrela nêutrons, apesar de sua massa colossal, possui uma rotação extremamente rápida, que pode ser de alguns milésimos de segundos.


Estrelas do tipo apresentam um campo magnético fortíssimo, liberando da superfície ondas de radio, raios gama e raios-X, em formas de jato. Quando o eixo da direção desses jatos coincide com a rotação da estrela, temos um pulsar.

O campo magnético de uma estrela de nêutrons surge quando prótons supercondutores em seu núcleo composto principalmente por nêutrons combina com a alta velocidade de rotação, produzindo um efeito dínamo. Ao redor do núcleo, existe um manto de nêutrons, e sobre ele uma camada de núcleos de ferro e elétrons soltos.

Buracos negros criam outros universos?

O universo pode ter nascido dentro de um buraco negro, e os buracos negros em nosso próprio universo podem estar dando origem à novos universos, se uma controversa ideia de um físico sobre o tempo for verdade.

Buracos negros são corpos com a atração gravitacional mais forte do universo, sendo que eles devoram qualquer objeto, até mesmo a luz, que se aproxima deles. Os buracos negros podem se formar com o colapso de estrelas muito massivas.

Indo contra o modo de pensar da maioria dos cientistas, o físico teórico Lee Smolin sugere que o tempo é real, ao invés de ser uma ilusão prevista pela teoria da relatividade de Einstein. Smolin descreve a ideia em seu novo livro “Time Reborn”, lançado em abril de 2013.

Recentemente, Smolin concedeu uma entrevista ao site Space.com para explicar mais sobre esta teoria, e da verdadeira natureza do tempo.

Lee Smolin

O que significa o tempo ser real ou não? Ele não é obviamente real?

Na concepção física da natureza, desenvolvida de Newton a Einstein, o tempo torna-se um conceito secundário. A lógica e a matemática estão fora do tempo, e portanto, se essa modelagem é totalmente precisa, o tempo é irreal.

Por exemplo, a famosa citação de Einstein diz que a distinção entre passado, presente e futuro é apenas uma ilusão teimosamente persistente. Para a relatividade, o tempo não existe.

Quando você diz que o tempo é real, entra em contradição com as ideias de Einstein?

Primeiro de tudo, sabemos pela experiência de estar no momento presente que existe um fluxo de momentos sucedendo uns aos outros. Isso não é uma ilusão, como Einstein e outros afirmaram – é a pista mais profunda que temos sobre a natureza da realidade.

A realidade está estruturada para uma série de momentos. Para tudo o que é real, isso é real em um momento do tempo, e se algo parece persistir no tempo, é porque ele está continuamente se renovando com o tempo, que é a realidade da existência. Qualquer verdade sobre o mundo é uma verdade sobre o mundo dentro do tempo – não existem verdades eternas. E o mais importante, não existem leis da natureza que estão fora do tempo. Tudo muda, inclusive as leis.

Então como é que este conceito nos ajuda a entender as leis da natureza?

A principal razão pela qual eu defendo essa nova visão do tempo é porque ela pode fazer as leis da natureza explicáveis. E por isso, quero dizer a resposta científica para a questão de por que as leis da natureza são o que elas são.

Se as leis são atemporais e eternas, então não há nenhuma maneira de explicar a escolha de leis. Até onde sabemos, as leis poderiam facilmente ser diferentes de muitos modos. As massas das partículas elementares poderia ser diferentes, o poder das forças poderia ser diferentes, e por aí vai. Vale lembrar que se essas leis fossem diferentes, muito provavelmente não estaríamos aqui, uma vez que galáxias, estrelas e planetas poderiam não ter se formado.

Eu acredito, e este é o resultado de uma discussão que se realiza no livro, que a única maneira dentro da ciência de explicar as leis da natureza é entendendo que elas são resultado da evolução dinâmica no tempo.

A ideia é que o universo evoluiu de uma maneira que é muito análoga à seleção natural em população, por exemplo, de bactérias. Para isso, o universo tem que se reproduzir, e eu assumi uma ideia mais antiga de John Wheeler e Bryce DeWitt, que foram os pioneiros da gravidade quântica. Sua ideia era que os buracos negros são as sementes do nascimento de novos universos.

John Wheeler já tinha especulado que quando isso acontece, as leis da natureza renascem novamente no novo universo “bebê”. O que eu tinha a acrescentar para que a ideia funcione como um modelo de seleção natural são as mudanças (mutações) que podem acontecer quando um novo universo nasce, isto é, um novo universo pode se desenvolver com algumas características um pouco diferentes das do universo pai.

Essa é a teoria que eu chamo de seleção natural cosmológica.

Como esses universos passam seus traços para os universos filhos?

No nível em que eu me proponho a defender esta teoria, eu não consigo responder à essa pergunta ainda, assim como Darwin não tinha ideia de como os traços genéticos eram herdados, porque ele não sabia nada sobre a base molecular da genética, que foi descoberta apenas com o DNA.

Como novos universos nascem dentro de buracos negros?

A estrela que colapsa em um buraco negro aumenta sua densidade drasticamente, de modo que o tempo para (congela), algo que está de acordo com a relatividade geral. E, no momento em que o tempo para, segundo a incerteza quântica, ao invés da estrela entrar em colapso com uma densidade infinita, ela colapsa para uma densidade extrema e, em seguida, salta para trás e começa a se expandir novamente. A estrela em expansão torna-se o nascimento de um novo universo. O ponto onde termina dentro de um buraco negro se une ao ponto onde começa o tempo em um Big Bang em um novo universo.

Será que essa ideia tem predições testáveis?

Eu fiz duas previsões que eram eminentemente verificáveis por observações astrofísicas e cosmológicas, e ambas poderiam ter sido facilmente desmentidas por observações ao longo dos últimos 20 anos, mas ambas foram confirmadas até agora.

Uma delas diz respeito às massas de estrelas de nêutrons e a previsão é que não pode haver uma estrela de nêutrons mais pesada do que cerca de duas vezes a massa do sol. Isso continua a ser confirmado pelas melhores medições das massas de estrelas de nêutrons até o momento.

A outra previsão tem a ver com a radiação cósmica de fundo e com a hipótese da inflação cosmológica. As observações do observatório Planck são completamente consistentes com a versão da inflação que a seleção natural cosmológica suporta.

Estudo diz que o universo pode colapsar a qualquer momento

Pode o universo e tudo mais estar prestes a entrar em colapso e ser espremido em uma pequena esfera? Segundo um novo estudo sim, e isso poderia acontecer hoje.

Conforme relatado pelo Daily Mail, a humanidade e tudo o que sabemos pode deixar de existir e o processo já pode ter começado, se os cientistas da Universidade do Sul da Dinamarca estiverem corretos.

“Agora estamos realizando cálculos mais precisos, mas já vimos duas coisas: Sim, o universo provavelmente entrará em colapso, e um colapso é ainda mais provável que os cálculos antigos previam,” disse Jens Krog.

Não vamos fingir que entendemos como este evento foi calculado, mas os pesquisadores afirmam que “provaram” a teoria pela qual uma “mudança nas forças do universo fará com que todas as partículas se tornem extremamente pesadas”.

O artigo explica que esse processo é chamado de “fase de transição” e este novo peso fará, essencialmente, com que tudo seja “espremido” em uma esfera extremamente pequena, quente e densa.

O que poderia causar esse evento seria uma partícula subatômica, como o bóson de Higgs, ficar em um estado ultra-denso e “borbulhar” de repente em um determinado lugar do universo em um determinado momento.

“A bolha se expandiria na velocidade da luz por todo o espaço… todas as partículas elementares dentro da bolha atingiriam uma massa muito mais pesada do que se estivessem fora da bolha, e iriam ser atraídas para formar centros supermassivos”.

Como se isso não fosse assustador o suficiente, os pesquisadores dizem que isso já poderia estar acontecendo em algum lugar do universo, agora. “Talvez o colapso já começou em algum lugar no universo e agora está fazendo o seu caminho para o resto do cosmo… ou talvez ele vai começar bem longe daqui, em um bilhão de anos.”

Claro que essa nova teoria tem uma chance de não acontecer realmente. Mais uma vez, ela se resume a cálculos. ”Se o universo conter partículas desconhecidas, toda a base para a previsão seria falsa”. [News.com.au]

O universo é real?

O universo inteiro está fervilhando com incontáveis partículas subatômicas que interagem entre si. Suas mãos, por exemplo, possuem zilhões de elétrons que interagem e repelem os zilhões de elétrons que compõem seu mouse que você eventualmente está segurando agora. E isso vale para qualquer coisa.

E há quem diga que essas infinitas interações entre partículas se assemelha ao funcionamento de um computador. Essa questão já foi levantada há tempos: o universo que conhecemos é apenas uma mera simulação computadorizada? Seria eu, você, os planetas, as estrelas e as galáxias um enorme amontoado de bits (os famosos ‘zeros’ e ‘uns’ que ‘dão vida’ a um computador? Seria o nosso universo uma ilusão?

E alguns cientistas dizem que sim. Seth Loyd, professor de engenharia mecânica no Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), nos EUA, afirma em seu livro Programming the Universe que “simplesmente por existirem, todos os sistemas físicos registram informações, e o universo é um grande sistema físico – pelo menos para a mecânica quântica, a física que governa o mundo do muito pequeno.

A mecânica quântica surgiu no começo do século passado, e explica o bizarro mundo das partículas subatômicas. É a física que governa uma terra sem leis, onde uma partícula pode estar em vários lugares ao mesmo tempo, e se comunicar com uma outra partícula instantaneamente, mesmo esta estando do outro lado do universo.

A física quântica também fala sobre informação, ou melhor, sobre quanta informação podemos obter a respeito de uma determinada partícula. Acontece que se queremos saber a velocidade de uma partícula, é impossível saber sua posição. Isso acontece porque um observador (ao observar uma partícula) acaba alterando seu estado, isto é, é impossível saber como ela era antes de ser observada. E algum físicos gostam de fazer essa analogia aos computadores. O processador de um computador processa sequências de zero e um transformando-as em novas sequências, seguindo um padrão lógico. No caso da física quântica, as partículas interagem entre si e mudam seu estado, que pode ser representado pelos qubits (bits quânticos).

Esses bits quânticos são o segredo para a computação quântica. Ao invés dos bits tradicionais (que podem ser 0 ou 1), os qubits podem ser 0 e 1 ao mesmo tempo, o que resulta em um poder de processamento muito maior.

Segundo Loyd, o universo é apenas um complexo computador quântico. E ele até calculou a capacidade computacional de todo o universo, que é de 1 seguido de 120 zeros, de acordo com a idade do cosmo (13,7 bilhões de anos).

Para uma civilização suficientemente inteligente programar o nosso universo inteiro em um computador quântico, ela precisaria ter todo esse poder computacional. Será que isso é possível? Provavelmente não, mas esse poder ainda pode ser reduzido, considerando o fato de que não temos acesso a todas as informações do universo, isto é, é impossível medir as informações de átomos que estão em uma galáxia localizada há 10 bilhões de anos-luz de distância

“Simular o universo inteiro até o nível quântico é impraticável”, diz Loyd. “Mas, para obter uma simulação realista da experiência humana, muito menos é preciso – apenas o que for necessário para garantir que os humanos simulados, interagindo de formas humanas normais com seu ambiente simulado, não notem nenhuma irregularidade. A estrutura microscópica do interior da Terra pode ser omitida com segurança. Objetos astronômicos distantes podem ter representações altamente compactadas, e por aí vai.”

E para isso é preciso um poder computacional muito menor. Talvez até o tenhamos no futuro, e poderemos dizer se realmente é ou não possível simular um universo em computador quântico. [Seth Lloyd: Programando o Universo]

Estrelas de nêutrons: uma concepção cataclísmica

Uma supernova é um dos mais intensos e violentos fenômenos do espaço. Agora, uma equipe de pesquisadores do Instituto Max Planck de Astrofísica estudou a formação de estrelas de nêutrons, que são resultado das supernovas – o colapso de estrelas muito massivas. Através do uso de sofisticadas simulações computacionais, a equipe foi capaz de criar modelos tridimensionais que mostram os efeitos físicos – movimentos intensos e violentos que ocorrem quando a matéria estelar é atraída para dentro.

Como sabemos, as estrelas que têm de oito a dez vezes a massa do Sol estão destinadas a acabar suas vidas em uma enorme explosão. Esses eventos cataclísmicos estão entre os eventos mais brilhantes e mais poderosos do universo, e podem ofuscar uma galáxia inteira quando ocorrem. É este mesmo processo que cria os elementos essenciais para a vida e os espalham pelo universo – e é também o processo responsável pela formação de bizarros objetos conhecidos como estrelas de nêutrons.

Estrelas de nêutrons são um enigma. Esses remanescentes estelares altamente compactos contém até 1,5 vezes a massa do Sol, emas estão compactados em apenas alguns quilômetros de diâmetro, o que as torna extremamente densas. Tão densas que nem mesmo os átomos podem existir. Em vez disso, os prótons e elétrons se fundem para criar nêutrons. Esta compactação ocorre quando o núcleo estelar implode a partir da intensa gravidade de sua própria massa… e leva apenas uma fração de segundo. Nada pode pará-lo? Sim. Ele tem um limite. O colapso cessa quando a densidade do núcleo atômico é excedida, o que é equivalente a cerca de 300 milhões de toneladas compactadas em algo do tamanho de um cubo de açúcar. Em outras palavras, um cubo de açúcar em uma estrela de nêutrons pesaria centenas de milhões de toneladas. Somente os buracos negros são mais densos do que as estrelas de nêutrons.

Estudar estrelas de nêutrons abre uma nova dimensão de perguntas que os cientistas estão ansiosos para responder. Eles querem saber o que provoca as perturbações estelares e como a implosão do núcleo estelar pode reverter uma explosão. No momento, eles acreditam que os neutrinos podem ser um fator crítico. Essas minúsculas partículas elementares são criados e liberadas em números monumentais durante uma supernova e podem muito bem atuar como elementos de aquecimento que inflamam a explosão. De acordo com os pesquisadores, os neutrinos podeam transmitir energia para o gás estelar, fazendo com que uma enorme pressão seja criada. A partir daí, uma onda de choque é criada e conforme ela acelera, pode perturbar a estrela e causar uma supernova.

Tão plausível como possa parecer, os astrônomos não têm certeza se esta teoria pode estar certa ou não. Como os processos de uma supernova não podem ser recriados em laboratório e não somos capazes de ver diretamente o interior de uma supernova, temos que confiar em simulações computadorizadas.  Agora, os pesquisadores foram capazes de recriar um evento de supernova com equações matemáticas complexas que reproduzem os movimentos do gás estelar e as propriedades físicas que acontecem no momento crítico do colapso do núcleo da estrela. Este tipo de cálculo requer a utilização de alguns dos supercomputadores mais poderosos do mundo.

Com o apoio da Rechenzentrum Garching (RZG), os cientistas foram capazes de criar um programa de computador singularmente eficiente e rápido. Eles também tiveram acesso aos mais poderosos supercomputadores do planeta.

“Tivemos que contar com 16 mil núcleos de processador de modo paralelo, e mesmo assim o processamento dos cálculos durou 4,5 meses.” disse o estudante de doutorado Florian Hanke, que fez parte da equipe que realizou as simulações.

Com vários bilhões de bytes de informação, levou algum tempo antes de os investigadores poderem compreender plenamente as implicações de seu modelo. No entanto, o que eles viram os surpreendeu. O gás estelar se comportou de modo muito parecido com a convecção comum, com os neutrinos conduzindo o processo de aquecimento. E isso não é tudo … Eles também descobriram fortes movimentos que mudam temporariamente para movimentos de rotação.

De acordo com o comunicado de imprensa, “Esse termo expressa o fato de que a esfericidade inicial da onda de choque da supernova é quebrada espontaneamente”.

O processo pode ser demonstrado de maneiras menos técnicas, eliminando os efeitos importantes do aquecimento conduzido pelos neutrinos – uma razão que fez com que muitos astrofísicos duvidassem que o colapso estrelas pode passar por este tipo de instabilidade. No entanto, os novos modelos são capazes de demonstrar que essa instabilidade é um fator crítico.

Agora, os astrofísicos vão aprofundar o seu conhecimento através da realização de mais e mais simulações para revelar como instabilidade e aquecimento dos neutrino reagem juntos. Talvez um dia eles serão capazes de mostrar essa relação para ser o gatilho que desencadeia uma explosão de supernova e concebe uma estrela de nêutrons. [UniverseToday]

Tudo o que você precisa saber sobre os neutrinos

Alguns meses atrás, cientistas usaram IceCube, um  observatório de neutrinos localizado Antártida, para descobrir dois neutrinos de alta energia – chamados Bert e Ernie – que pareciam ter se originado a partir de fora do nosso sistema solar.

A equipe do IceCube ainda não tem certeza de onde os neutrinos vieram (possíveis fontes: os buracos negros e explosões de raios gama), mas eles tem 99% de certeza que as partículas não foram produzidas localmente a partir de raios cósmicos batendo na atmosfera – uma comum fonte de neutrinos de alta energia na Terra. Um mês depois, o mesmo grupo de cientistas anunciou a detecção de mais de duas dezenas de neutrinos mais energéticos.

O que são neutrinos?

No sentido mais básico, os neutrinos são partículas subatômicas elementares que quase não têm massa e podem viajar grandes distâncias sem interagir com a matéria normal. “Eles podem passar por anos-luz de chumbo sem parar”, diz Nathan Whitehorn, um físico do IceCube e da Universidade de Wisconsin-Madison. Na verdade, trilhões de neutrinos estão passando por você a cada segundo.

Neutrinos devem seus poderes fantasmas ao fato de que eles não têm carga elétrica (não se incomodam com as forças eletromagnéticas) e só são afetados pela força nuclear fraca, que trabalha em intervalos muito curtos, e da gravidade, que é bastante fraca em escalas subatômicas. [Os 7 elementos do universo]

O famoso físico Wolfgang Pauli propôs inicialmente o conceito do neutrino em 1930 para explicar o que acontece quando o trítio (um isótopo do hidrogênio) sofre decaimento beta. Quando o trítio decai em hélio-3, um elétron também é liberado, liberando um pouco da energia. Mas os cientistas notaram que a equação foi desequilibrada – o trítio tinha mais energia do que seu produto de decaimento resultante, sugerindo que uma partícula invisível deveria carregar energia adicional.

Pauli inicialmente pensou chamar essa misteriosa partícula de “nêutrons”, mas isso levou a uma confusão quando James Chadwick descobriu uma partícula nuclear em 1932 e a nomeou de nêutron. Logo depois, Enrico Fermi desenvolveu uma teoria de decaimento beta, que incluiu a partícula invisível de Pauli – ele decidiu chamar a nova partícula de neutrino, ou “aquele neutro”.

Desde então, os cientistas descobriram algumas propriedades estranhas dos neutrinos. Ele existem em vários tipos diferentes, ou sabores,  que são assim chamados pela partícula carregada que está associada. Cowan e Reines detectaram o neutrino (tecnicamente, o antineutrino do elétron), o qual está relacionado com o do eletrón, mas também há neutrinos do múon e tau, que estão associados com o múon e tau, respectivamente.

Curiosamente, os neutrinos podem oscilar ou mudar de sabores em pleno voo. Essa capacidade ímpar foi sugerida pela primeira vez em um trabalho do físico Ray Davis Jr., em 1960. Cientistas calcularam quantos neutrinos o Sol deve produzir, mas Davis só detectou uma fração das partículas que esperava encontrar – essa discrepância foi mais tarde chamada de “o problema do neutrino solar”, e durou cerca de 40 anos.

Os neutrinos estavam apenas movendo-se em um tipo que os físicos não podiam ver. Ou seja, os neutrinos oscilam em neutrinos do múon e tau, mas os detectores eram sensíveis apenas ao neutrinos de elétrons.

De onde os neutrinos vêm?

Existem inúmeras fontes de neutrinos no universo, tanto no espaço quanto na Terra. “Onde quer que haja a física nuclear, existem neutrinos”, disse o principal investigador do IceCube, Francis Halzen. “Neutrinos são as ligações que fazem a física nuclear possível.”

Por exemplo, você já sabe que os neutrinos são produzidos pelo Sol e por outras estrelas. Eles são o subproduto da fusão nuclear, o qual envolve a fusão de dois prótons (átomos de hidrogênio) para formar um deutério, liberando um pósitron (antipartícula do elétron) e um neutrino ao mesmo tempo.

Estrelas de alta massa terminam suas vidas em explosões de supernovas, que também produzem neutrinos. Antes da explosão, a estrela colapsa sobre si mesma, forçando os prótons a se combinar com os elétrons, formando nêutrons e neutrinos de elétrons. Eventualmente, um núcleo de nêutrons se formará no centro da estrela moribunda – enquanto esfria, ela libera pares de neutrino-antineutrino de todos os sabores.

Os cientistas também acreditam que toneladas de neutrinos foram criadas durante o Big Bang, que devem ter fo0rmado um “fundo cósmico de neutrinos” similar à radiação cósmica de fundo em microondas. Estas partículas, no entanto, são pensadas para ter energias muito baixas para serem detectadas com os atuais detectores de neutrinos. “Algumas outras fontes astrofísicas de neutrinos poderiam ser buracos negros no centro de galáxias ativas, explosões de raios gama e, potencialmente, algumas regiões de formação estelar em galáxias”, acrescenta Halzen.

Existem várias fontes de neutrinos aqui na Terra. Em termos de fontes artificiais, os reatores nucleares produzem antineutrinos de elétrons por meio do decaimento beta, enquanto os aceleradores de partículas produzem neutrinos de sabores diferentes disparando prótons em alvos. O decaimento natural de certos elementos radioativos – potássio-40, urânio-238 e tório-232 – também geram antineutrinos, que são às vezes chamados de geoneutrinos.

Há também uma fonte surpreendente de neutrinos na Terra: os nossos corpos. Você os produz o tempo todo quando o potássio no corpo se decompõe em neutrinos.

A mais intensa fonte de neutrinos locais, especialmente os neutrinos de alta energia, são os raios cósmicos (que na verdade são partículas de alta energia) que se colidem com a atmosfera da Terra. Quando prótons de alta energia interagem com as moléculas na atmosfera, eles formam uma chuva de minúsculas partículas. A decadência de píons para múons e neutrinos do múon, por sua vez, decaem em elétrons, neutrinos do múon e neutrinos do elétron.

Como os cientistas estudam neutrinos?

Assim como existem várias fontes de neutrinos na Terra, há uma série de projetos que procuram detectar e aprender mais sobre essas partículas vindas do espaço. Neutrinos são invisíveis, por isso os cientistas só podem detectá-los indiretamente quando interagem com outras matérias. Como você pode imaginar, isso não é fácil, considerando o fato de que os neutrinos são eletricamente neutros.

A solução: coloque um monte de matéria em seu caminho e use um grande detector. Alguns detectores de neutrinos, tais como aqueles utilizados por Ray Davis Jr., consistem em grandes tanques cheios com soluções de cloro, tais como fluido de tetracloroetileno. Os cientistas podem detectar um neutrino quando ele cai em um núcleo de cloro, transformando-o em um núcleo de argônio.

Vários outros detectores usam uma abordagem diferente – eles medem a radiação Cherenkov, uma espécie de estrondo sônico para a luz. Embora nada possa viajar mais rápido do que a velocidade da luz no vácuo, estas partículas carregadas podem viajar mais rápido do que a luz em um meio, tal como a água ou o gelo, criando um flash azul que os cientistas podem detectar.

Por que os cientistas estudam neutrinos?

Halzen e Whitehorn identificam duas razões principais para o estudo dos neutrinos. O primeiro tem a ver com as suas oscilações. Inicialmente, os cientistas acreditavam que os neutrinos não tinham massa – na verdade, no Modelo Padrão da Física de Partículas, os neutrinos não têm massa. “Mas você não pode ter oscilações sem massa”.

“A massa dos neutrinos foi uma grande descoberta – a primeira falha no Modelo Padrão”, acrescenta Halzen. “Todo mundo pensa que o neutrino é como o canário na mina de carvão que vai nos conduzir a partir do Modelo Padrão para o próximo modelo da física.”

É importante notar que os cientistas ainda não sabem a massa de qualquer um dos sabores de neutrinos, só que suas massas são muito, mas muito pequenas. Estudar oscilações de neutrinos podem ajudar os cientistas a entender melhor a massa dos neutrinos e qual sabor é o mais pesado e qual é o mais leve.

Neutrinos também são importantes porque permitem aos cientistas estudar grandes eventos astrônomicos. O início da astronomia dos neutrinos pode ser rastreada até a SN 1987A – a famosa supernova na Grande Nuvem de Magalhães. Horas antes de a luz visível a partir da supernova alcançar a Terra, vários observatórios de neutrinos detectaram o evento.

Além disso, os neutrinos – todos os 24 deles – deram aos astrônomos importantes percepções sobre as supernovas. “O modelo é que se forma uma estrela de nêutrons a partir do colapso do núcleo”, disse Whitehorn. “Os neutrinos deram a única evidência direta sobre isso. Neutrinos são a forma ideal para estudar o universo violento.”

O projeto IceCube está tentando descobrir mais neutrinos extra-solares. Os neutrinos Bert e Ernie eram 100 milhões de vezes mais energéticos do que os neutrinos de supernovas e milhares de vezes mais energéticos do que os neutrinos produzidos em aceleradores.

Em última análise, os cientistas esperam que os neutrinos os ajudarão a entender melhor as origens dos raios cósmicos de alta energia, que são um mistério. Basicamente, qualquer coisa que pudesse produzir raios cósmicos também iriam produzir estes neutrinos de alta energia. Então, eles estão agora tentando rastrear os neutrinos de volta à sua fonte – uma tarefa que deve ser mais fácil do que remontar raios cósmicos porque neutrinos viajam em linha reta, sem se perturbar por fortes campos magnéticos. [io9, BNL, NASA]