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Astrônomos identificam origem de partícula que pode ajudar a contar a história do Universo

By Astrofísica, Astronomia, Atualidades, Cosmologia, Física Quântica, Instrumentos Astronômicos, Notícias, Tecnologia

Equipe internacional de cientistas detecta fonte de neutrinos de alta energia; emissão das partículas subatômicas elementares encontradas no Polo Sul vem de um corpo celeste localizado a 3,7 bilhões de anos-luz da Terra, na Constelação de Órion.

Equipe internacional de cientistas detecta fonte de neutrinos de alta energia; emissão das partículas subatômicas elementares encontradas no Polo Sul vem de um corpo celeste localizado a 3,7 bilhões de anos-luz da Terra, na Constelação de Órion.

Astrônomos identificam origem de partícula que pode ajudar a contar a história do Universo

A cada segundo, cerca de 65 bilhões de neutrinos atravessam seu corpo e tudo o que está em volta na Terra sem deixar quase nenhum vestígio. Os cientistas já conheciam duas fontes dessa “partícula fantasma”: o Sol e as supernovas, que são as grandes explosões de estrelas gigantes. Agora, também foram detectados na Terra neutrinos vindos de um blazar –objeto celestial que concentra grande quantidade de energia e que está associado a um buraco negro.

Dois estudos publicados na revista Science nesta quinta-feira (12) trazem detalhes da descoberta. Os pesquisadores que participaram dos estudos analisaram dados coletados pelo observatório de neutrinos IceCube, localizado na Antártida.

Em 2013, o IceCube detectou um tipo de neutrino de alta energia. Os cientistas iniciaram então uma busca pela fonte dessa partícula. Em setembro de 2017, nova detecção revelou que a direção por onde chegavam os neutrinos na Terra é consistente com a posição do blazar TXS 0506+056. Esse objeto astronômico poderosamente energético produz um jato direcionado para a Terra enquanto seu material cai no buraco negro a ele associado.

Motivados por esta descoberta, os cientistas fizeram um levantamento de registros de neutrinos detectados pelo IceCube durante quase dez anos antes das recentes observações, encontrando diversos eventos vindos da direção onde está o blazar TXS 0506+056.

Partículas extremamente leves

Os neutrinos são partículas subatômicas muito mais leves que os elétrons e que interagem de maneira muito frágil com a matéria comum. Contudo, são abundantes no Universo. Além de se originarem no Sol, os neutrinos podem ser produzidos em reatores nucleares, em explosões atômicas e no decaimento de elementos radioativos.

No IceCube existem detectores de neutrinos enterrados em profundidades entre 1,5 km e 2,5 km. O estudo dos neutrinos é importante para que se possa entender questões fundamentais da composição do Universo, como sua massa, por exemplo.

Uma nova era de pesquisas especiais se inaugura nesta quinta-feira (12). Isso porque uma equipe internacional de astrônomos descobriu a fonte de neutrinos de alta energia encontrados no Polo Sul – e esta partícula misteriosa abre uma oportunidade para contar a história e esclarecer enigmas do próprio Universo.

A descoberta está na edição desta quinta da revista “Science” e foi divulgada em coletiva de imprensa na sede da National Science Foundation, em Alexandria, Virginia (EUA).

“Neutrinos de alta energia realmente nos fornecem uma nova janela para observar o Universo”, comenta o físico Darren Grant, da Universidade de Alberta, em entrevista à BBC News Brasil.

Astrônomos identificam origem de partícula que pode ajudar a contar a história do Universo

Cientistas acham fonte de “partículas fantasmas” que atravessam a Terra

Grant é um dos mais de 300 pesquisadores de 49 instituições que integram o grupo IceCube Collaboration – responsável pela descoberta. “As propriedades dos neutrinos fazem deles um mensageiro astrofísico quase ideal. Como eles viajam de seu ponto de produção praticamente desimpedidos, quando são detectados, podemos analisar que eles transportaram informações de sua origem.”

Os neutrinos são partículas subatômicas elementares, ou seja, não há qualquer indício de que possam ser divididas em partes menores. São emitidos por explosões estelares e se deslocam praticamente à velocidade da luz.

Instalado no Polo Sul e em operação desde 2010, o IceCube é considerado o maior telescópio do mundo – mede um quilômetro cúbico. Levou dez anos para ser construído e fica sob o gelo antártico.

O IceCube consiste em um conjunto de mais de 5 mil detectores de luz, dispostos em uma grade e enterrados no gelo. É um macete científico. Quando os neutrinos interagem com o gelo, produzem partículas que geram uma luz azul – e, então, o aparelho consegue detectá-los. Ao mesmo tempo, o gelo tem a propriedade de funcionar como uma espécie de rede, isolando os neutrinos, facilitando sua observação.

Partícula é segredo do Universo
Desde a concepção do projeto, os cientistas tinham a intenção de monitorar tais partículas justamente para descobrir sua origem. A ideia é que isso dê pistas sobre a origem do próprio Universo. E é justamente isso que eles acabam de conseguir.

Os pesquisadores já sabem que a origem de neutrinos observados na Antártica são um blazar, ou seja, um corpo celeste altamente energético associado a um buraco negro no centro de uma galáxia. Este corpo celeste está localizado a 3,7 bilhões de anos-luz da Terra, na Constelação de Órion.

“Eis a descoberta-chave”, explica Grant. “Trata-se das primeiras observações multimídia de neutrinos de alta energia coincidentes com uma fonte astrofísica, no caso, um blazar. Esta é a primeira evidência de uma fonte de neutrinos de alta energia. E fornece também a primeira evidência convincente de uma fonte identificada de raios cósmicos.”

Cientistas acham fonte de "partículas fantasmas" que atravessam a Terra

Astrônomos identificam origem de partícula que pode ajudar a contar a história do Universo

Conforme afirma o físico, a novidade é a introdução, no campo da astronomia, de uma nova habilidade para “ver” o universo. “Este é o primeiro passo real para sermos capazes de utilizar os neutrinos como uma ferramenta para visualizar os processos astrofísicos mais extremos do universo”, completa Grant.

“À medida que esse campo de pesquisa continua se desenvolvendo, também deveremos aprender sobre os mecanismos que impulsionam essa partículas. E, um dia, começaremos a estudar essa partícula fundamental da natureza em algumas das energias mais extremas imagináveis, muito além daquilo que podemos produzir na Terra.”

“Esta identificação lança um novo campo da astronomia de neutrinos de alta energia, e esperamos que traga avanços emocionantes em nossa compreensão do Universo e da física, incluindo como e onde essas partículas de energia ultra-alta são produzidas”, afirma o astrofísico Doug Cowen, da Universidade Penn State. “Por 20 anos, um dos nossos sonhos era identificar as fontes de neutrinos cósmicos de alta energia. Parece que finalmente conseguimos.”

Mapeando o desconhecido
Foram décadas em que astrônomos de todo o mundo procuraram detectar os chamados neutrinos cósmicos de alta energia, em tentativas frustradas de compreender onde e como essas partículas subatômicas são geradas com energias de milhares a milhões de vezes maiores do que as alcançadas no planeta Terra.

O IceCube conseguiu detectar pela primeira vez neutrinos do tipo em 2013. A partir de então, alertas eram disparados para a comunidade científica a cada nova descoberta. A partícula-chave, entretanto, só veio em 22 de setembro de 2017: o neutrino batizado de IceCube-170922A, com a impressionante energia de 300 trilhões de elétron-volts demonstrou aos cientistas uma trajetória.

“Apontando para um pequeno pedaço do céu na constelação de Órion”, relata a astrofísica Azadeh Keivani, da Universidade Penn State, coautora do artigo publicado pela Science. Tão logo a partícula foi identificada, de forma coordenada e automatizada, quatorze outros observatórios do mundo passaram a unir esforços para identificar sua origem, com telescópios de espectroscopia nuclear e observações de raio-X e ultravioleta.

Todos os dados gerados foram analisados pelo grupo internacional de cientistas até a conclusão de que a fonte era o buraco negro supermassivo a 3,7 bilhões de anos-luz da Terra.

Essa distância do planeta significa que as informações carregadas pelo neutrino são de 3,7 bilhões de anos atrás, supondo que o mesmo tenha viajado à velocidade da luz. Nesse ponto, compreender tais propriedades é como olhar para os confins do passado do Universo – atualmente, acredita-se que o Big Bang tenha ocorrido há 13,8 bilhões de anos.

Após concluir a origem do neutrino IceCube-170922A, os cientistas vasculharam os dados arquivados pelo detector de neutrinos e concluíram que outros 12 neutrinos identificados entre 2014 e 2015 também eram oriundos do mesmo blazar. Ou seja: há a possibilidade de comparar partículas com a mesma origem, aumentando assim a consistência da amostra.

De acordo com os cientistas do IceCube, essa detecção inaugura de forma incontestável a chamada “astronomia multimídia”, que combina a astronomia tradicional – em que os dados dependem da ação da luz – com novas ferramentas, como a análise dos neutrinos ou das ondas gravitacionais.

“É um campo novo, empolgante e veloz. Que proporciona aos pesquisadores novos insights sobre a maneira como o Universo funciona”, analisa o astrofísico Phil Evans, da Universidade de Leicester.

Seria a misteriosa matéria escura formada por buracos negros

By Astrofísica, Cosmologia, Física, Física Quântica, Notícias, Relatividade

Sabe tudo que existe? Você, sua mãe, o Sol, a constelação de Órion e os bons bilhões de galáxias que não são a Via Láctea? Pois é, essa porção de coisas – que em conjunto é chamada pelos físicos de “matéria bariônica” – corresponde a só 15% da massa do Universo. O resto é uma substância misteriosa chamada “matéria escura”. Ela não interage com a matéria normal. Não emite radiação detectável nem reflete a radiação que a atinge. Inclusive, pode ser que haja um pouquinho dela debaixo do seu nariz nesse exato momento. Tanto faz.

A ideia de que um anel de buracos negros possa explicar o movimento das galáxias é improvável – mas não impossível

Seria a misteriosa matéria escura formada por buracos negros?

Só sabemos que ela está lá porque, se não fosse sua influência gravitacional, as galáxias simplesmente não poderiam girar da maneira como giram. A matéria escura existe para justificar um dos únicos descompassos entre as previsões teóricas da elegante Relatividade Geral de Einstein e o que acontece no espaço de verdade.

A maior parte dos especialistas concorda que, se a matéria escura existe mesmo, então ela é algo diferente dos prótons, nêutrons e elétrons que nos compõem. Algo que ainda está além do alcance da ciência. Mas um pequeno grupo de dissidentes acha que ela é composta de velhos conhecidos nossos: buracos negros. Montes deles.

Essa hipótese não é nova – afinal, astros tão pesados que engolem até a luz são bons candidatos a formar coisas invisíveis, capazes de influenciar a rotação de galáxias inteiras. Mas da década de 1970 pra cá, diversas observações, simulações de computador e modelos teóricos foram na contramão dessa hipótese. Ela só voltou a ser popular no mainstream científico em 2015, quando o observatório LIGO detectou pela primeira vez ondas gravitacionais oriundas de um choque entre dois buracos negros – cada um deles com dezenas de vezes a massa do Sol.

Não é que a colisão tenha invalidado tudo que se sabia sobre matéria escura até então: a teoria continua tão sólida quanto sempre foi. Mas a percepção de que há choques entre buracos negros ocorrendo com frequência a bilhões de anos-luz daqui reacendeu em alguns físicos cabeça aberta a esperança de que esses monstros cósmicos sejam mais comuns do que parece – de que sua população seja grande o suficiente para justificar uma teoria alternativa sobre o inexplicável equilíbrio gravitacional de aglomerados de estrelas como a Via Láctea.

Essa alternativa à matéria escura vai assim: para dar o empurrãozinho que corresponde às observações – que reconciliaria Einstein com o Universo real, como já explicado há alguns parágrafos –, todas as galáxias precisariam estar assentadas em uma espécie de cama (um halo) formada por milhares de buracos negros primordiais. Um buraco negro primordial não é um dos comuns, formado quando uma estrela de altíssima massa explode ao final de sua vida. Ele é uma singularidade que nasceu na juventude do Universo, provavelmente por causa do “desabamento” de enormes nuvens de gás hidrogênio – sem antes passar pelo estágio de estrela.

Esse halo de buracos primordiais teria densidade e outras características diferentes de um halo formado por partículas da misteriosa matéria escura, o que permitiria um desempate entre as duas ideias. Para ver se essas diferenças poderiam ser medidas por nós, daqui da Terra, a equipe do astrônomo Qirong Zhu, da Universidade Estadual da Pensilvânia, rodou uma simulação de computador para descobrir como, exatamente, galáxias anãs seriam afetadas pelo fenômeno. Galáxias anãs têm pouco brilho e os corpos que as compõem estão mais sujeitos a serem influenciados visivelmente pela presença de corpos invisíveis em seu entorno, o que as tornam bons laboratórios para especulações cósmicas.

Eles concluíram que sim, que buracos negros são uma alternativa viável à matéria escura, e que nós conseguiríamos notar as diferenças entre os dois. Basta que as singularidades tenham algo entre 2 e 14 vezes a massa do Sol, o que é bem aceitável. Mas isso não significa, é claro, que o mistério esteja resolvido: ainda estamos muito, muito longe de saber a identidade de 85% do Universo. Há mais coisas no vão entre uma galáxia e outra do que imagina nossa vã filosofia.

 

 

Equipe acha galáxia sem matéria escura

By Astrofísica, Atualidades, Cosmologia, Física Quântica, Notícias, Relatividade

Um grupo de astrônomos americanos publicou uma descoberta extremamente importante para confirmar a existência da misteriosa matéria escura. Eles encontraram uma galáxia sem matéria escura.Equipe acha galáxia sem matéria escura

Parece paradoxal que uma galáxia assim possa ser evidência da existência de algo que ela não tem, mas é exatamente esse o caso. Palmas, portanto, para a galáxia NGC1052-DF2, localizada a aproximadamente 65 milhões de anos-luz daqui.

Os astrônomos costumam “pesar” galáxias medindo a luz que elas emanam — que dão pistas da massa existente em termos de gás e estrelas ali — e o movimento dos objetos mais externos da galáxia em questão, que, em sua órbita, segundo a gravidade conforme descrita pela teoria da relatividade geral, precisam obedecer à quantidade total de massa presente. Normalmente, esses dois conjuntos de medidas sugerem que cada galáxia tem cerca de 30 vezes mais massa do que a que é visível diretamente por sua luz. Daí o nome “matéria escura” — trata-se de algo que exerce gravidade, mas não interage com a matéria convencional de nenhum outro modo.

Entra em cena a galáxia NGC1052-DF2. Combinando observações feitas com o Telescópio Espacial Hubble ao estudo espectroscópico de dez objetos pertencentes à galáxia que parecem ser aglomerados globulares de estrelas, feito com o telescópio de 10 metros do Observatório Keck, no Havaí, os pesquisadores puderam medir tanto a massa visível quanto a massa total, baseada no movimento dos aglomerados. E aí veio a surpresa: a massa visível bate com a massa total. Estamos diante de uma galáxia que não tem matéria escura.

“NGC1052-DF2 demonstra que a matéria escura não está sempre associada à matéria bariônica em escalas galácticas”, afirmam Pieter van Dokkum, da Universidade Yale, e seus colegas, em artigo publicado nesta semana no periódico Nature.

Equipe acha galáxia sem matéria escura

O achado é um grande alívio e compõe o conjunto de evidências reunidas pelos cientistas de que a matéria escura existe mesmo, e não é simplesmente um artefato gerado por uma compreensão deficiente da lei da gravidade nas maiores escalas. Se o que medimos como matéria escura fosse na verdade um problema com a teoria da relatividade geral, sempre que houvesse grande quantidade de matéria convencional, bariônica, haveria também um sinal de matéria escura.

No passado, os pesquisadores já haviam encontrado um par de aglomerados de galáxias distante, conhecido como o “aglomerado da bala”, em que a colisão entre os dois separou matéria escura da matéria convencional. Agora, com a descoberta de que a galáxia NGC1052-DF2 não tem matéria escura, fica mais uma vez constatado que não se trata apenas de um entendimento deficiente de como funciona a gravidade — há algo real, que pode ou não estar presente em galáxias e aglomerados galácticos.

Há modelos que explicam como pode haver galáxias sem matéria escura. No caso em questão, uma hipótese provável, segundo os cientistas, é que a galáxia tenha se formado a partir de um bolsão de gás que foi ejetado durante uma colisão de galáxias maiores. Na trombada, uma parte do gás é ejetada, mas a matéria escura das galáxias maiores não, reunindo-se ao redor das duas galáxias fundidas. “A localização [de NGC1052-DF2] próxima a uma galáxia elíptica e sua velocidade peculiarmente alta são consistentes com essa ideia”, explicam os cientistas em seu artigo.

Ao que parece, Einstein triunfará mais uma vez, e as teorias alternativas da gravidade capazes de dispensar a existência da matéria escura vão ficando pelo caminho. Resta, contudo, o grande enigma: se já sabemos o que a matéria escura não é, resta descobrir o que de fato ela é! De que é feita? Que tipo de partículas? Por que elas não interagem com a luz e com a matéria, exceto pela gravidade? Galáxias como a NGC1052-DF2 são só a proverbial ponta do iceberg.

Stephen Hawking pode ter solucionado paradoxo sobre buracos negros

By Astrobiologia, Astrofísica, Cosmologia, Física Quântica, Notícias
BURACO NEGRO PRÓXIMO A CENTAURO: SERÁ QUE UM DIA APRENDEREMOS TODOS OS SEUS MISTÉRIOS? (FOTO: WIKIMEDIA)

BURACO NEGRO PRÓXIMO A CENTAURO: SERÁ QUE UM DIA APRENDEREMOS TODOS OS SEUS MISTÉRIOS? (FOTO: WIKIMEDIA)

No ano passado, o físico teórico (e celebridade pop) Stephen Hawking anunciou que estava trabalhando em um artigo que poderia solucionar um mistério científico: o paradoxo da informação em buracos negros. De acordo com a Teoria Geral da Relatividade de Einstein, toda informação que cruza a fronteira do buraco negro, chamada horizonte de eventos, é perdida para sempre. Nem mesmo a luz é exceção a isso.

Em 1970, Hawking propôs que o Universo seria cheio de “partículas virtuais” que, de acordo com o que sabemos sobre mecânica quântica, aparecem e desaparecem simultaneamente, além de aniquilarem umas às outras quando entram em contato – a não ser que estejam em diferentes extremidades de um horizonte de eventos de um buraco negro. Nesse cenário, teoricamente, uma das partículas seria engolida – e a outra sobreviveria, radioativa. Essa radiação que escapou, em tese, tiraria uma certa quantidade de energia do buraco; logo, ele estaria fadado a desaparecer também. De acordo com o cálculo de Hawking, escreveu Devin Powell, a única informação que fica para trás de um buraco negro é radiação – e ela não contém nenhuma informação sobre como o buraco negro se formou. Logo, essa informação também se perdeu para sempre, o que é um problemão para a mecânica quântica, que afirma que informação simplesmente não desaparece. Esse é o paradoxo que Hawking vem tentando esmiuçar – e aparentemente, está mais perto da resposta.

Depois da publicação de Hawking, os estudiosos da física quântica se dividiram. Alguns passaram a defender a teoria de que buracos negros têm “cabelo”: na verdade, seriam deformidades de minutos no espaço-tempo, que poderiam conter essas informações de alguma forma. Hawking sempre foi um defensor da teoria dos “cabelos” e, agora, essa seria a solução do paradoxo. Em agosto de 2015, Hawking fez uma palestra onde dizia que as deformidades não se encontravam dentro do buraco negro, mas na fronteira mencionada ali em cima, o horizonte de eventos. “Buracos negros não são prisões eternas como pensávamos. Coisas podem escapar do buraco negro por qualquer um dos lados – e talvez saiam em outro Universo”, explicou na ocasião.

Agora, Hawking – acompanhado de seus colegas Malcolm J. Perry e Andrew Strominger – está tentando aprofundar sua linha de raciocínio e encontrar provas “palpáveis” . Strominger anunciou à Scientific American que quando uma partícula carregada entra dentro de um buraco negro, adiciona um tipo de fóton a ele, gerando os tais “cabelos”. Essas partículas deixam uma espécie de impressão holográfica e bidimensional no horizonte de eventos. Tudo que é físico desaparece por completo no buraco negro, menos essas “impressões” que foram deixadas; logo, as informações sobre o buraco negro – como o que ele comeu, por exemplo – não morrem.

Mas as partículas de informação não ficam ali, paradas, na fronteira do buraco negro. Por conta de um fenômeno apelidado de “radiação de Hawking”, elas são expelidas com toda a força para longe dali. “A informação está ali, mas toda misturada e caótica”, explicou Hawking. Isso resolve o mistério da informação que não pode desaparecer – mas ainda não é uma resposta definitiva.

Agora que o artigo está online, comentários da comunidade científica são encorajados e já estão aparecendo. Há quem diga que o artigo está incompleto, uma vez que não traz uma solução para a perda de informação caso o buraco negro desapareça – afinal, se tudo depende dos tais “cabelos”, que irão desaparecer com a morte do buraco negro, onde fica a informação armazenada quando tudo acabar? E qual o limite de armazenamento de informação dos “cabelos”? Perry, outro colega de Hawking, admitiu que ainda não estão totalmente seguros de todas as respostas, mas chegando mais perto. “É um passo na direção correta”, comentou o físico.

 

 

 

 

 

 

 

Stephen Hawking publicou último artigo duas semanas antes de morrer

By Atualidades, Cosmologia, Física Quântica, Notícias

Texto oferece fundamentos para a comprovar
a existência de universos paralelos

corpo era limitado por uma doença degenerativa desde o início da idade adulta, mas a mente do gênio Stephen Hawking, morto na semana passada aos 76 anos, continuou ativa até o fim da vida. No último dia 4, menos de duas semanas antes de falecer, o físico britânico apresentou ao mundo sua última contribuição científica. No artigo “A Smooth Exit from Eternal Inflation”, Hawking, com o colega Thomas Hertog, da Universidade Leuven, traçou a matemática fundamental que limita a existência de possíveis universos paralelos.

Matemático sofria de esclerose amiotrófica desde os 21 anos

Aos 76 anos, morre o físico britânico Stephen Hawking

O artigo foi publicado na plataforma arXiv — mantida pela Universidade Cornell para estudos ainda não revisados pela comunidade científica — ano passado, mas atualizado no dia 4 de março. A teoria do multiverso, conhecida popularmente por séries de ficção científica, prevê a existência de universos paralelos. O artigo de Hawking e Hertog define o escopo teórico para que uma espaçonave encontra evidências sobre o multiverso.

Para Hertog, caso tal evidência fosse encontrada durante a vida, Hawking seria um forte candidato ao Prêmio Nobel, que o físico britânico almejou por tanto tempo, mas nunca recebeu. “Este era o Stephen: ir de forma destemida onde ‘Star Trek’ não se arriscava”, disse Hertog, ao Sunday Times. “Ele era sempre indicado ao Nobel e deveria ter recebido. Agora, não poderá mais.”

Texto oferece fundamentos para a comprovar a existência de universos paralelos

STEPHEN HAWKING. ASTROFÍSICO MORREU AOS 76 ANOS (FOTO: CHINA PHOTOS/GETTY IMAGES)

Em seu último trabalho, Hawking confrontou uma questão que o intrigava desde 1983, quando descreveu, ao lado de James Hartle, como o universo surgiu com o Big Bang. Segundo esta teoria, o nosso universo expandiu — e continua expandindo — de um pequeno ponto no espaço, num processo conhecido como inflação. O problema é que esta tese prevê que o nosso Big Bang foi acompanhado por infinitos outros, cada um produzindo um universo diferente.

Este paradoxo matemático tornou a teoria impossível de ser testada, já que o único universo onde podemos realizar experimentos é o nosso. Há 15 dias, Hertog se encontrou com Hawking para a revisão final do artigo, que está sob análise para ser publicado num renomado periódico científico, segundo o Sunday Times. “Nós queríamos transformar a ideia do multiverso num quadro científico testável”, explicou Hertog.

Neil Turok, diretor do Perimeter Institute, no Canadá, discorda da tese de Hawking. “O que me intriga é por que ele achou esta visão interessante”, avaliou.

Já Carlos Frenk, professor de Cosmologia na Universidade Durham, considera que o último trabalho de Hawking pode preencher uma lacuna na história da evolução do universo.

“A ideia intrigante no artigo de Hawking é que o multiverso deixa marcas na radiação que permeia o nosso universo e nós podemos medi-las com um sensor numa espaçonave”, comentou Frenk. “Essas ideias oferecem a possibilidade de se encontrar evidências para a existência de outros universos. Isso poderia mudar profundamente nossa percepção sobre o nosso lugar no cosmos.”

Mas a teoria final de Hawking oferece uma visão trágica sobre o nosso futuro. Ela prevê que o destino do nosso universos é simplesmente desaparecer, assim como as estrelas se apagam com o fim da energia.

Aos 76 anos, morre o físico britânico Stephen Hawking

By Astrofísica, Atualidades, Cosmologia, Física Quântica, Notícias

Matemático sofria de esclerose amiotrófica desde os 21 anos

físico e matemático britânico Stephen Hawking morreu nesta quarta-feira (14) aos 76 anos de idade, em sua casa em Cambridge, informou sua família em comunicado. A causa da morte não foi revelada.

Matemático sofria de esclerose amiotrófica desde os 21 anos

Aos 76 anos, morre o físico britânico Stephen Hawking

“Estamos profundamente tristes pela morte do nosso pai hoje”, disseram seus filhos Lucy, Robert e Tim. “Era um grande cientista e um homem extraordinário, cujo trabalho e legado viverão por muitos anos”, acrescentou o texto.

Autor de grande parte das descobertas da astrofísica moderna, Hawking sofria de esclerose lateral amiotrófica (ELA), uma rara doença degenerativa que o imobilizou e o fez se comunicar por meio de um sintetizador de voz.

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Depois de desafiar a atrofia muscular progressiva desde os 21 anos, o matemático desafiou a física com a mesma determinação e, graças a ele, os buracos negros deixaram de ser uma hipótese fantasiosa. Além disso, viu em outra de suas mais fortes convicções, a teoria do espaço-tempo, a esperança de sobrevivência da humanidade.

Nascido em Oxford em 8 de janeiro de 1942, exatamente 300 anos após a morte de Galileu Galilei, como ele sempre disse, Hawking sempre se descreveu como um filho desordenado e desprevenido, tanto que aprendeu a ler somente aos 8 anos.

No entanto, as coisas seguiram um rumo diferente quando ele foi diagnosticado com a doença. Naquele momento ” tudo mudou”.

“Quando você enfrenta a possibilidade de uma morte precoce, você percebe todas as coisas que você gostaria de fazer e que a vida deve ser vivida na íntegra”, disse ele.

A ciência de Hawking O universo sempre exerceu um enorme fascínio sobre Hawking e, em 1963, essa paixão o trouxe para a Universidade de Cambridge, onde obteve seu doutorado em Física Teórica e Cosmologia.

Os anos entre 1965 e 1975 foram cientificamente entre os mais produtivos de sua vida. Após conseguir seu doutorado, Hawking se dedicou à pesquisa e ao ensino na faculdade de Gonville e Caius.

Em 1988, ele escreveu seu livro mais famoso: “Uma breve história do tempo”. Já em 1997, ele ingressou no Departamento de Matemática Aplicada e Física Teórica de Cambridge, onde foi professor de Fisica Gravitacional. Três anos depois, conquistou a titularidade da cátedra Lucasiana de Matemática Aplicada e Física Teórica, que foi ocupada por Isaac Newton em 1663.

Sua pesquisa sobre buracos negros permitiu confirmar a teoria do Big Bang, a explosão da qual o universo nasceu. A partir dos anos 1970, ele começou a trabalhar sobre a possibilidade de integrar as duas grandes teorias da física contemporânea : a teoria da relatividade de Einstein e a mecânica quântica.

Autor de grande parte das descobertas da astrofísica moderna, Hawking sofria de esclerose lateral amiotrófica (ELA), uma rara doença degenerativa que o imobilizou e o fez se comunicar por meio de um sintetizador de voz.

Depois de desafiar a atrofia muscular progressiva desde os 21 anos, o matemático desafiou a física com a mesma determinação e, graças a ele, os buracos negros deixaram de ser uma hipótese fantasiosa. Além disso, viu em outra de suas mais fortes convicções, a teoria do espaço-tempo, a esperança de sobrevivência da humanidade.

Nascido em Oxford em 8 de janeiro de 1942, exatamente 300 anos após a morte de Galileu Galilei, como ele sempre disse, Hawking sempre se descreveu como um filho desordenado e desprevenido, tanto que aprendeu a ler somente aos 8 anos.

No entanto, as coisas seguiram um rumo diferente quando ele foi diagnosticado com a doença. Naquele momento ” tudo mudou”.

“Quando você enfrenta a possibilidade de uma morte precoce, você percebe todas as coisas que você gostaria de fazer e que a vida deve ser vivida na íntegra”, disse ele.

A ciência de Hawking O universo sempre exerceu um enorme fascínio sobre Hawking e, em 1963, essa paixão o trouxe para a Universidade de Cambridge, onde obteve seu doutorado em Física Teórica e Cosmologia.

Os anos entre 1965 e 1975 foram cientificamente entre os mais produtivos de sua vida. Após conseguir seu doutorado, Hawking se dedicou à pesquisa e ao ensino na faculdade de Gonville e Caius.

Em 1988, ele escreveu seu livro mais famoso: “Uma breve história do tempo”. Já em 1997, ele ingressou no Departamento de Matemática Aplicada e Física Teórica de Cambridge, onde foi professor de Fisica Gravitacional. Três anos depois, conquistou a titularidade da cátedra Lucasiana de Matemática Aplicada e Física Teórica, que foi ocupada por Isaac Newton em 1663.

Sua pesquisa sobre buracos negros permitiu confirmar a teoria do Big Bang, a explosão da qual o universo nasceu. A partir dos anos 1970, ele começou a trabalhar sobre a possibilidade de integrar as duas grandes teorias da física contemporânea : a teoria da relatividade de Einstein e a mecânica quântica.

Prova matemática de que o universo teve um começo

By Cosmologia, Física Quântica, Matemática

Em um novo estudo, cosmólogos usaram as propriedades matemáticas da eternidade para mostrar que, apesar do universo poder durar para sempre, ele deve ter tido um começo.

O Big Bang tornou-se parte da cultura popular desde que a expressão foi cunhada pelo físico Fred Hoyle, nos anos 1940, e representaria o nascimento de tudo.

Prova matemática de que o universo teve um começo

Em um novo estudo, cosmólogos usaram as propriedades matemáticas da eternidade para mostrar que, apesar do universo poder durar para sempre, ele deve ter tido um começo.

No entanto, o próprio Hoyle preferia muito mais um modelo diferente do cosmos: um universo de estado estacionário, sem começo nem fim, que se estende infinitamente para o passado e para o futuro.

Essa ideia, entretanto, nunca vingou. Mas nos últimos anos, os cosmólogos começaram a estudar uma série de novas ideias com propriedades semelhantes. Curiosamente, essas ideias não entram necessariamente em conflito com a noção de um Big Bang.

Por exemplo, uma ideia é que o universo é cíclico, com big bangs seguidos de “big crunches” (crises) seguido de big bangs em um ciclo infinito.

Essas teorias cosmológicas modernas sugerem que a evidência observacional de um universo em expansão (como o nosso) é consistente com um cosmo sem começo nem fim. Mas não é bem assim.

Audrey Mithani e Alexander Vilenkin, da Universidade Tufts em Massachusetts, EUA, dizem que todos os modelos propostos são matematicamente incompatíveis com um passado eterno.

A análise dos pesquisadores sugere que estes três modelos do universo devem ter tido um começo.

Seu argumento centra-se sobre as propriedades matemáticas da eternidade – um universo sem começo e sem fim. Tal universo deve conter trajetórias que se estendem infinitamente no passado.

No entanto, Mithani e Vilenkin lembram que este tipo de trajetória do passado não pode ser infinita se for parte de um universo que se expande de uma maneira específica.

Universos cíclicos e universos de inflação eterna se expandem dessa forma específica. Então, esses tipos de universo não podem ser eternos no passado, e devem, portanto, ter tido um começo.

“Embora a expansão possa ser eterna no futuro, não pode ser estendida indefinidamente para o passado”, dizem eles.

Esses modelos podem parecer estáveis do ponto de vista clássico, mas são instáveis do ponto de vista da mecânica quântica. A conclusão é inevitável. “Nenhum desses cenários pode realmente ser eterno no passado”, diz Mithani e Vilenkin.

Como a evidência observacional é que o nosso universo está se expandindo, então ele também deve ter nascido em algum ponto no passado. Não adianta fugir dele… Voltamos para o Big Bang.

“A questão é mais simples do que parece!
Mas temos de deixar de pensar apenas em termos de física e matemática e nos lembrsrmos um pouco do pensamento dos primeiros filósofos (pré-sócraticos), como Zenão, de Eléia, segundo o qual toda trajetória precisa ter um início. Ele explicava que é impossível o caminho precedente estender-se ilimitadamente porque senão jamais chegaríamos ao ponto atual, em que nos encontramos. Resumindo: tudo ten de ter un começo, é a lógica!”

Astrônomos encontram 1ª evidência de efeito quântico raro previsto há 80 anos

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O ESO (Observatório Europeu do Sul, sigla em inglês) explicou nesta quarta-feira (30) que a polarização da luz emitida pela estrela RZ J1856.5-3754 “sugere que o espaço vazio ao redor” deste “corpo celeste de nêutrons está sujeito ao efeito quântico conhecido como birrefringência do vácuo”.

birrefringência do vácuo

birrefringência do vácuo

Um grupo de astrônomos acredita que se deparou, ao observar a luz emitida por uma estrela de nêutrons a 400 anos-luz da Terra, com a primeira prova empírica que demonstra um estranho efeito quântico teorizado há 80 anos.

Este fenômeno, que foi teorizado nos anos 1930 pelo cientista Werner Heisenberg, supõe que os campos magnéticos das estrelas de nêutrons são tão fortes que afetam inclusive o vácuo interestelar que as rodeia e que, apesar de seu nome, se sabe que conta com “partículas virtuais”.

Esses campos magnéticos “modificam” o entorno da estrela, o que “afeta a polarização da luz que o atravessa”, acrescentou o ESO no comunicado, que remete à teoria da eletrodinâmica quântica.

Um vácuo altamente magnetizado atua “como um prisma para a propagação da luz, um efeito conhecido como birrefringência do vácuo”, afirmou o responsável pela pesquisa, Roberto Mignani, do INAF (Instituto de Astrofísica Espacial e Física Cósmica) de Milão, na Itália.

A polarização linear detectada pelos astrônomos situa-se em torno de 16%, o que “possivelmente se deve ao efeito amplificador” deste fenômeno, comentou Mignani.

“É difícil de explicar a alta polarização linear que medimos com nossos modelos, a menos que incluamos os efeitos da birrefringência do vácuo”, acrescentou o cientista.

Este estranho efeito quântico só pode ser comprovado em estrelas de nêutrons por suas características peculiares e a RZ J1856.5-3754, apesar de sua distância, é uma das mais próximas de nosso planeta.

Estes objetos estelares, acrescentou a ESO, são o núcleo sobrevivente de estrelas massivas que explodiram como supernovas e que se caracterizam por serem extremamente densos e por terem campos magnéticos trilhões de vezes mais fortes que o do Sol.

“Este efeito só pode ser detectado na presença de campos magnéticos extremamente potentes, como os que rodeiam as estrelas de nêutrons. Isto demonstra, de novo, que as estrelas de nêutrons são laboratórios de um valor incalculável para o estudo das leis fundamentais da natureza”, afirmou Roberto Turolla, da Universidade de Pádua, na Itália.

As observações do grupo de cientistas foram possíveis graças ao telescópio VLT da ESO situado no deserto de Paranal, no Chile.

teoria quântica da gravidade

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A teoria quântica da gravidade

A teoria quântica da gravidade

A jornada épica para uma teoria quântica da gravidade
Não e possivek ainda descrever o que aconteceu no big bang.
A Teoria Quântica e a teoria da relatividade falham neste quase infinitamente denso e quente estado primitivo do universo.

Talvez através de uma rede, a teoria da gravidade quântica que une estes dois pilares fundamentais da física poderia fornecer uma visão sobre a forma como o universo começou. Einstein e seus sucessores, tem procurado por isto durante quase cem anos.
O espaço é formada por minúsculas células elementar ou “átomos do espaço” em algumas teorias modernas da gravidade quântica tentando unificar a relatividade geral e mecânica quântica. Gravidade quântica deve tornar possível descrever a evolução do universo a partir do big bang para hoje dentro de uma única teoria.
Nosso mundo é governado por quatro forças fundamentais: a força massiva de objetos, a interação eletromagnética entre cargas elétricas, a interação nuclear forte segurando os núcleos juntos e a força nuclear fraca causando decaimento. Os físicos quânticos têm teorias para os últimos três deles que permitam muito cálculos precisos de fenômenos sobre o menor, escalas subatômicas.
No entanto, a gravidade não se encaixa neste regime. Apesar de décadas de pesquisa, não há geralmente aceitação sobre a teoria quântica da gravidade, que é necessária para melhor compreender os aspectos fundamentais do nosso universo.
Em o q & a abaixo, física de partículas e astrofísica professor lance dixon da Universidade de Stanford e o departamento de energia é slac National Accelerator Laboratory (imagem abaixo) explica uma abordagem para desenvolver esta teoria, chamada gravidade quântica.

Qual a mais alta temperatura possível?

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Sabemos que existe uma temperatura mínima que um corpo pode atingir, o chamado zero absoluto (-273,15°C), em que suas partículas param de se movimentar e de emitir energia. Contudo, fica uma dúvida: será que existe uma temperatura máxima possível? Uma espécie de “calor absoluto”, tão quente que não teria como esquentar mais?

Para começo de conversa, a ideia de que uma temperatura é “alta” é relativa. No corpo humano, cuja temperatura média é de 37°C, uma febre de 42°C pode ser fatal. No Vale da Morte, deserto localizado no leste da Califórnia (EUA), foi registrada a temperatura atmosférica mais alta já atingida na Terra: 54°C.

Qual a mais alta temperatura possível?

Qual a mais alta temperatura possível?

Acha “quente”? Para se preparar uma xícara de café, recomenda-se usar água a 82°C, temperatura abaixo da ideal para se assar um bolo (100°C), por exemplo.

Fugindo do dia-a-dia, podemos encontrar temperaturas mais intimidadoras: lava que acabou de sair de um vulcão pode atingir cerca de 1090°C, o que não é nada perto do calor da superfície do sol (5,5 mil °C). Em comparação com seu núcleo, porém, a superfície do sol chega a ser “fria”: ele atinge 15 milhões °C.

Quando um objeto alcança temperaturas absurdas como a do centro do sol, libera uma imensa quantidade de energia. Se aquecêssemos a cabeça de um alfinete a essa temperatura, a energia emitida mataria qualquer um em um raio de 160 mil km. A temperaturas como essa, a matéria atinge seu quarto estado físico: o plasma, em que os elétrons começam a circular dispersos de seus núcleos.

Mais quente que o sol (literalmente)

O sol não está nem perto de ser o objeto mais quente do universo: o núcleo de uma estrela oito vezes maior que ele alcançaria a temperatura de 3 bilhões °C no momento de seu colapso.

Há uma estrela, chamada WR104, cuja massa é 25 vezes maior que a do sol. Quando ela “morrer”, irá emitir uma energia maior do que a que o sol será capaz de gerar durante toda a sua existência. Felizmente, a WR104 está bem longe, a cerca de 8 mil anos-luz da Terra.

Mesmo na Terra, aliás, já foram geradas temperaturas mais altas que a do sol: na Suécia, cientistas geraram temperaturas de 1 x 10¹⁸ °C usando colisores de partículas. As experiências foram seguras, contudo, porque envolviam poucas partículas e a temperatura permanecia tão alta apenas por uma fração de segundo.

Temperatura de Planck: o limite?

Qualquer objeto cuja temperatura esteja acima do zero absoluto emite algum tipo de radiação eletromagnética – para que a radiação emitida se torne visível ao olho humano, é preciso que a temperatura esteja acima do Ponto de Draper (525°C).

Há uma relação entre a temperatura de um corpo e o comprimento de onda da radiação emitida: quanto mais quente o objeto, menor o comprimento de onda (ou, se preferir, maior sua frequência).

Se um corpo atingisse a temperatura de 141 x 10³⁰ °C (a chamada Temperatura de Planck), a radiação emitida teria o menor comprimento de onda possível (161 x 10⁻²⁶ nanômetros), a Distância de Planck. De acordo com a física quântica, essa é a menor distância possível em nosso universo. Se aumentássemos a temperatura (e, com isso, diminuíssemos o comprimento de onda), não se sabe o que aconteceria.

Teoricamente, não há limite para a quantidade de energia que podemos adicionar a um corpo. Se ultrapassássemos a Temperatura de Planck, é possível que um buraco negro se formasse – um buraco negro formado a partir de energia, inclusive, tem um nome especial: Kugoblitz.

Para encerrar, uma pequena curiosidade física: embora o sol emita uma grande quantidade de energia, não é tanta, levando em conta sua massa total. Proporcionalmente, um ser humano emite mais calor do que o sol (lembre-se disso quando estiver com frio).

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