Duas galáxias podem se fundir e você pode estar se perguntando o que acontece com os buracos negros supermassivos que se escondem em seus centros. Basta imaginar as forças desencadeadas quando dois buracos negros com centenas de milhões de vezes a massa do Sol se reúnem. A resposta irá surpreendê-lo. Felizmente, é um evento que deve ser capaz de detectar a partir de aqui na Terra, se nós sabemos o que estamos procurando.
A maioria, se não todas, as galáxias no Universo parecem conter buracos negros supermassivos. Alguns dos maiores podem conter centenas de milhões, ou até bilhões de vezes a massa do nosso Sol E os ambientes em torno deles só pode ser chamado de "extremo". Os investigadores pensam que muitos poderiam estar girando às taxas máximas previstas pelas teorias da relatividade de Einstein - a uma fração significativa da velocidade da luz.
Quando duas galáxias se fundem, os seus buracos negros supermassivos eventualmente interagem. Quer através de uma colisão direta, ou por uma espiral para dentro até que eventualmente fundem-se.
E é aí que as coisas começam a ficar interessantes.
De acordo com simulações feitas pela GA Shields, da Universidade do Texas, Austin, e pela EW Bonning, da Universidade de Yale, o resultado é muitas vezes um recuo poderoso. Em vez se se juntarem, as forças são tão extremas que os buracos negros são chutados para longe em uma tremenda velocidade.
O chute máximo acontece com os dois buracos negros estão girando em sentidos opostos no mesmo plano orbital - imagine dois piões girando, um na direção do outro. Em uma fração de segundo, um buraco negro dá um pontapé suficiente para enviar o outro diretamente para fora da galáxia recém-fundida, para nunca mais voltar.
Na medida que um buraco negro dá um pontapé, o outro recebe uma quantidade enorme de energia, injetada no disco de gás e poeira em torno dele. O disco de acreção vai brilhar com um alargamento de raio-X suave que deve durar milhares de anos.
Assim, mesmo que as fusões entre buracos negros supermassivos são eventos extremamente raras, o brilho dura o tempo suficiente para que sejamos capazes de detectar um grande número no espaço agora. Os pesquisadores estimam que pode haver até 100 desses eventos recentes acontecendo em um raio de 5 bilhões de anos-luz da Terra.
Em outro tipo de colisão, ao invés do buraco negro lançar outro para longe, os dois agregam suas massas. Essa animação mostra como dois buracos negros se comportariam se, por qualquer motivo, começassem a se aproximar um do outro na nossa própria galáxia. Por mais que sejam apenas dois buracos negros na simulação, eles dobram a luz as estrelas próximas de maneiras estranhas e maravilhosas e acabam fazendo com que todo o espaço pareça estar derretendo.
Ondas gravitacionais
Mas o que você realmente vê? Para um tal evento cataclísmico, tudo isso poderia acontecer com notável discrição porque os buracos negros por sua própria natureza, não emitem luz diretamente. Em vez de luz, seria uma história diferente se nossos olhos pudessem ver as ondas gravitacionais.
Isto é o que a fusão de dois buracos negros pareceria. É uma simulação computadorizada das ondas gravitacionais que se propagam para longe da colisão titânica, um pouco ondas num lago quando uma pedra cai na água.
No caso de ondas gravitacionais, as perturbações não estão na água mas no contínuo espaço-tempo. Este é o 'tecido' matemático do espaço e do tempo que Albert Einstein usava para explicar a gravidade.
A Radiação gravitacional foi observada indiretamente, mas nunca vista diretamente. Sua detecção abriria toda uma nova maneira de estudar o Universo. A Radiação gravitacional é incrivelmente difícil de medir. As ondulações causam vibrações de 1 a cada 1000 000 000 000 000 000 000 átomos. Construir um detector para perceber isso é como medir a distância da Terra ao Sol na precisão do tamanho de um átomo de hidrogênio.
Após décadas de desenvolvimento de tecnologia e experiências, detectores estão se aproximando a sensibilidade necessária. As primeiras detecções são esperados nos próximos anos. Mas esses detectores podem ver apenas metade da imagem. A massa dos buracos negros determina a frequência da radiação gravitacional.
A fusão de pequenos buracos negros, cada um sobre algumas vezes a massa do Sol, irá criar ondas gravitacionais de alta freqüência que pode ser vista a partir do solo. Mas os buracos negros gigantes que permanecem no centro das galáxias com massas de um milhão de vezes a do Sol irão gerar ondas gravitacionais de muito menor frequência. Estes não podem ser detectados com os sistemas terrestres porque a interferência sísmica e outros ruídos vão submergir os sinais. Por isso, são necessários observatórios espaciais.
A ESA escolheu o Universo gravitacional como o foco para a terceira grande missão no plano Visão Cósmica, com uma data de lançamento de cerca de 2.034.
Em outro tipo de colisão, ao invés do buraco negro lançar outro para longe, os dois agregam suas massas. Essa animação mostra como dois buracos negros se comportariam se, por qualquer motivo, começassem a se aproximar um do outro na nossa própria galáxia. Por mais que sejam apenas dois buracos negros na simulação, eles dobram a luz as estrelas próximas de maneiras estranhas e maravilhosas e acabam fazendo com que todo o espaço pareça estar derretendo.
Mas o que você realmente vê? Para um tal evento cataclísmico, tudo isso poderia acontecer com notável discrição porque os buracos negros por sua própria natureza, não emitem luz diretamente. Em vez de luz, seria uma história diferente se nossos olhos pudessem ver as ondas gravitacionais.
Isto é o que a fusão de dois buracos negros pareceria. É uma simulação computadorizada das ondas gravitacionais que se propagam para longe da colisão titânica, um pouco ondas num lago quando uma pedra cai na água.
No caso de ondas gravitacionais, as perturbações não estão na água mas no contínuo espaço-tempo. Este é o 'tecido' matemático do espaço e do tempo que Albert Einstein usava para explicar a gravidade.
A Radiação gravitacional foi observada indiretamente, mas nunca vista diretamente. Sua detecção abriria toda uma nova maneira de estudar o Universo. A Radiação gravitacional é incrivelmente difícil de medir. As ondulações causam vibrações de 1 a cada 1000 000 000 000 000 000 000 átomos. Construir um detector para perceber isso é como medir a distância da Terra ao Sol na precisão do tamanho de um átomo de hidrogênio.
Após décadas de desenvolvimento de tecnologia e experiências, detectores estão se aproximando a sensibilidade necessária. As primeiras detecções são esperados nos próximos anos. Mas esses detectores podem ver apenas metade da imagem. A massa dos buracos negros determina a frequência da radiação gravitacional.
A fusão de pequenos buracos negros, cada um sobre algumas vezes a massa do Sol, irá criar ondas gravitacionais de alta freqüência que pode ser vista a partir do solo. Mas os buracos negros gigantes que permanecem no centro das galáxias com massas de um milhão de vezes a do Sol irão gerar ondas gravitacionais de muito menor frequência. Estes não podem ser detectados com os sistemas terrestres porque a interferência sísmica e outros ruídos vão submergir os sinais. Por isso, são necessários observatórios espaciais.
A ESA escolheu o Universo gravitacional como o foco para a terceira grande missão no plano Visão Cósmica, com uma data de lançamento de cerca de 2.034.
Fontes: Arxiv, Phys, Popular Science
O novo artigo sobre buracos negros do físico Stephen Hawking foi bem vindo para uns, mas, para outros, não houve certeza de seus méritos
Quase um mês depois de Stephen Hawking e seus colegas colocarem um artigo sobre os buracos negros on line, os físicos ainda não conseguem concordar sobre o que significa.
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| Um buraco negro, visualizado aqui na galáxia M60-UCD1, foi pensado para perder informações, a medida que ele desaparece. NASA, ESA, D. Coe, G. Bacon (STScI) |
Alguns apoiam a alegação da pré-impressão - que fornece um caminho promissor para resolver um enigma conhecido como o paradoxo da informação do buraco negro, que Hawking identificou a mais de 40 anos atrás. "Eu acho que há um sentimento geral de excitação que temos uma nova forma de olhar para as coisas que podem nos tirar desse impasse", diz Andrew Strominger, um físico da Universidade de Harvard em Cambridge, Massachusetts, e um co-autor do mais recente artigo.
Strominger apresentou os resultados no dia 18 de Janeiro, numa auditório lotado na Universidade de Cambridge, Reino Unido, onde Hawking trabalha.
Outros não têm tanta certeza de que a abordagem possa resolver o paradoxo, embora alguns dizem que o trabalho ilumina vários problemas em física. Em meados da década de 1970, Hawking descobriu que os buracos negros não são realmente preto, e de fato emitem alguma radiação [2]. De acordo com a física quântica, pares de partículas devem aparecer fora de flutuações quânticas apenas fora do horizonte de eventos - ponto de não retorno do buraco negro. Algumas dessas partículas escapam da atração do buraco negro, mas retiram uma porção de sua massa com eles, fazendo com que o buraco negro encolha lentamente e desapareça eventualmente.
Em um artigo [3] publicado em 1976, Hawking salientou que as partículas trasbordantes - agora conhecidas como radiação Hawking - teriam propriedades completamente aleatórias. Como resultado, uma vez que o buraco negro se foi, a informação transportada por qualquer coisa que já havia caído no buraco seria perdida para o Universo. Mas este resultado confronta com leis da física que dizem que a informação, assim como a energia, é conservada, criando o paradoxo. "Esse artigo foi responsável por muitas noites sem dormir entre físicos teóricos do que qualquer outro na história", disse Strominger durante sua palestra.
O erro, explicou Strominger, foi ignorar o potencial do espaço vazio de transportar informações. Em seu trabalho, ele e Hawking, junto com seu terceiro co-autor Malcolm Perry, também da Universidade de Cambridge, inclinam-se para partículas suaves. Estas são versões de baixa energia de fótons, partículas hipotéticas conhecidas como grávitons e outras partículas. Até recentemente, estas foram usadas principalmente para fazer cálculos em física de partículas. Mas os autores observam que o vácuo em que um buraco negro reside não precisa ser desprovido de partículas - apenas energia - e, portanto, as partículas suaves estão presentes lá em um estado de energia zero.
Segue-se, escrevem eles, que qualquer coisa que cai em um buraco negro iria deixar uma marca sobre estas partículas. "Se você está em um vácuo e você respira sobre ele - ou faça qualquer coisa com ele - você agita um monte de grávitons suaves", disse Strominger. Após este distúrbio, o vácuo em torno do buraco negro muda, e as informações são preservadas, afinal.
O artigo continua a sugerir um mecanismo para transferir essas informações para o buraco negro - que teria que acontecer para o paradoxo ser resolvido. Os autores fazem isso calculando como codificar os dados em uma descrição quântica do horizonte de eventos, conhecida caprichosamente como "cabelos de buraco negro".
Transferência de Tricky
Ainda assim, o trabalho está incompleto. Abhay Ashtekar, que estuda a gravitação na Pennsylvania State University, em University Park, diz que ele encontra o caminho que os autores sugerem para que as informações sejam transportadas do buraco negro - que eles chamam de 'cabelo macio' - não convence. E os autores reconhecem que eles ainda não sabem como a informação seria posteriormente transferida para a radiação de Hawking, um passo adiante necessário.
Steven Avery, um físico teórico da Universidade de Brown, em Providence, Rhode Island, é cético de que a abordagem resolva o paradoxo, mas está animado com a maneira que amplia o significado de partículas suaves. Ele observa que Strominger descobriu que partículas suaves revelam simetrias sutis das forças conhecidas da natureza [4], "algumas das quais eram conhecidas e algumas das quais são novas".
Outros físicos estão mais otimistas sobre as perspectivas do método para resolver o paradoxo da informação, incluindo Sabine Hossenfelder do Instituto de Estudos Avançados Frankfurt, na Alemanha. Ela diz que os resultados no cabelo macio, juntamente com um pouco de seu próprio trabalho, parecem resolver uma controvérsia mais recente sobre buracos negros, conhecida como o problema de firewall. Esta é a questão de saber se a formação de radiação Hawking faz com que o horizonte de eventos seja um lugar muito quente. Isso contradiz a teoria geral de Albert Einstein da relatividade, em que um observador caindo através do horizonte que não veria mudanças bruscas no ambiente.
"Se o vácuo tem diferentes estados", diz Hossenfelder ", então você pode transferir informações para a radiação sem ter de colocar qualquer tipo de energia no horizonte. Consequentemente, não há nenhum firewall. "
Para entender mais sobre informações quântica em buracos negros, sugiro que você leia nossa série especial sobre o tema:
Parte 1 - parte 2 - parte 3
Referências:
Para entender mais sobre informações quântica em buracos negros, sugiro que você leia nossa série especial sobre o tema:
Parte 1 - parte 2 - parte 3
Referências:
Em 28 de Janeiro de 1986, um ônibus espacial explodiu apenas 73 segundos após decolar, matando os sete astronautas a bordo
Em um dia como hoje, 30 anos atrás, a NASA sofreu uma tragédia de voo espacial que surpreendeu o mundo e mudou para sempre os rumos da agência.
Em 28 de janeiro de 1986, o ônibus espacial Challenger explodiu apenas 73 segundos após decolar do Centro Espacial Kennedy na Flórida, matando os sete astronautas a bordo, incluindo a professora Christa McAuliffe, do New Hampshire, uma civil que tinha sido selecionada para voar através do programa da NASA "Professor no Espaço".
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Tragédias na agência já haviam acontecido mesmo antes da Apollo-1. Os tripulantes Ed White, Gus Grissom e Roger Chaffee morreram quando durante um incêndio dentro de seu módulo de comando em um exercício de lançamento em 27 janeiro de 1967, mas o desastre do Challenger foi algo completamente diferente.
"O país e o mundo inteiro estavam em choque quando isso aconteceu, porque essa era a primeira vez que os Estados Unidos tinham, na verdade, perdido um veículo espacial com tripulação a bordo", disse o ex-astronauta da NASA Leroy Chiao, que voou em três missões do ônibus espacial durante sua carreira (em 1994, 1996 e 2000), e também serviu como comandante da Estação Espacial Internacional de outubro de 2004 a abril de 2005.
"Foi ainda mais chocante porque Christa McAuliffe não era um astronauta profissional", disse Chiao ao Space.com. "Se você perder os militares durante uma operação militar, é triste e é trágico, mas eles são profissionais que fazem um trabalho, e esse é o tipo de coisa que eu enxergo em astronautas profissionais. Mas você levar alguém que não é um profissional, e ela passar a ser mais uma perda da missão - isso adiciona o choque "
A TRIPULAÇÃO DE VOO STS-51L CHALLENGER RECEBE TREINAMENTO DE SAÍDA DE EMERGÊNCIA NAS CESTAS DE ARAME. SÃO ELES ( DA ESQUERDA PARA A DIREITA): RONALD MCNAIR, ESPECIALISTA DE CARGA, GREGORY JARVIS, PROFESSORA, CHRISTA MCAULIFFE. LOGO ATRÁS DELES ESTÃO OS ESPECIALISTAS DA MISSÃO JUDY RESNIK E ELLISON ONIZUKA. NASA NO THE COMMONS / FLICKR
Mudança na cultura
Antes do Challenger ser lançado em sua malfadada missão STS-51L, o programa do ônibus espacial havia completado 24 missões consecutivas, começando com a decolagem do ônibus espacial Columbia em de abril 198. Dessa série de sucessos foi criada uma medida de complacência, disse Chiao.
"Houve uma 'febre lançamentos' no momento, para tentar concluir essas missões antes do prazo, e assim conseguir mais missões", disse ele.
Esse tipo de pensamento apressado desempenhou um papel significativo no desastre, concluíram especialistas. O Challenger foi perdido porque a borracha de vedação "O-ring" no reforço no foguete direito da nave falhou, permitindo que o gás quente escapasse e danificasse o tanque externo de combustível da nave, assim como a engrenagem que anexava o reforço para o tanque.
O O-ring falhou em parte porque as temperaturas excepcionalmente frias no dia do lançamento causaram o seu endurecimento. A temperatura no momento da decolagem foi de 36 graus Fahrenheit (2 graus Celsius) -15 graus F(8 graus C), ou seja, mais frias do que qualquer lançamento de ônibus espaciais anteriormente, segundo os oficiais da NASA.
"A decisão de lançar o Challenger foi falha. Aqueles que tomaram essa decisão não tinham conhecimento da história recente de problemas relativos aos anéis de vedação e da articulação, e não tinham conhecimento da recomendação inicial por escrito do contratante desaconselhando o lançamento em temperaturas abaixo de 53 graus Fahrenheit [11.7 graus C] e a oposição contínua dos engenheiros da Thiokol [Morton Thiokol, que construíram sólidos propulsores de foguetes do ônibus espacial] após a administração reverter sua posição ", escreveram pesquisadores em seu relatório sobre o desastre, que é conhecido como o Relatório da Comissão Rogers.
"Eles não têm um entendimento claro da preocupação de Rockwell que não era seguro para o lançamento por causa do gelo no", acrescentaram. (O Rockwell International construiu as naves espaciais para a NASA.) "Se os decisores conhecessem todos os fatos sobre os problemas, é altamente improvável que eles decidiriam lançar 51L em 28 de janeiro de 1986."
De certa forma, o acidente sacudiu esses tomadores de decisão, disse Chiao.
"Um monte de coisas mudou", disse ele. "O ônibus espacial teve de ser totalmente re-certificado. Cada última peça técnica foi re-analisada."
Este trabalho levou quase três anos. O programa do ônibus foi aterrado até que o ônibus de órbita Discovery decolar em 29 de setembro de 1988.
Heróis caídos
O desastre da Challenger causou a morte de sete pessoas: O comandante Francis "Dick" Scobee; o piloto Mike Smith; os especialistas de missão Judith Resnik, Ron McNair e Ellison Onizuka; a especialista de carga e Greg Jarvis e a civíl McAuliffe.
Eles ainda fazem falta hoje, três décadas mais tarde.
"Trinta anos apenas parece que foi ontem", disse Barbara Morgan, que serviu como backup de McAuliffe no programa "Teacher in Space" e, eventualmente, tornou-se a orbitar em 2007, a bordo do ônibus espacial Endeavour. "Essas pessoas ainda estão comigo o tempo todo, todos os dias."
Morgan disse que o programa "Teacher in Space" teve um enorme impacto em McAuliffe, embora a missão STS-51L terminasse em tragédia.
"Foi um momento muito ruim para a educação. Um enorme estudo tinha saído - um grande documento chamado "A Nation at Risk", que falou sobre o quão ruim o nosso sistema de educação era, e que todas as escolas e todos os professores eram "pintados" com um grande e largo pincel ruim", disse Morgan Space.com. "Havia um ditado muito popular na época:" Aqueles que podem, para fazer aqueles que não podem, para ensinar. '. "
Mas McAuliffe ajudou a mudar essa percepção, acrescentou.
"Christa era apenas uma professora maravilhosa, um ser humano maravilhoso e uma maravilhosa representante da nossa profissão, e que fez com que ela se transformasse", disse Morgan. "Isso é algo que eu estou muito, muito grata e orgulhosa."
Apenas alguns meses após o acidente do Challenger, os "membros da família" dos astronautas perdidos na missão configuraram uma organização sem fins lucrativos chamada de Centro Challenger para a Educação Ciência Espacial, que visa despertar o interesse dos alunos em ciência, tecnologia e matemática, dando-lhes experiências emocionantes e ajudando-os nesse campo.
O Centro Challenger atingiu quase 4,5 milhões de crianças nos últimos 30 anos, disse Morgan.
A organização sem fins lucrativos é um "legado vivo à educação, o exercício da missão de educação que a Challenger representava," disse ela. "Para mim, isso diz muito sobre como e quem eram os membros da tripulação e o que refletiram em suas famílias maravilhosas também."
A exploração continua
Infelizmente, Challenger não foi a única tragédia do programa do ônibus espacial. Em 1 de fevereiro de 2003, o orbitador Columbia se partiu acima de re-entrada da atmosfera terrestre, matando os sete astronautas a bordo.
Esses tripulantes eram o comandante Rick Husband; o piloto William McCool; o comandante carga Michael Anderson; os especialistas de missão David Brown, Kalpana Chawla e Laurel Clark; e a especialista de carga Ilan Ramon, da Agência Espacial Israel.
Um pedaço de espuma isolante que tinha se quebrado do tanque externo de combustível do Columbia durante o lançamento do ônibus espacial mais de duas semanas antes, danificou a ala esquerda da nave. Os investigadores determinaram mais tarde que esse dano permitiu os gases atmosféricos quentes entrarem no interior da asa, levando à destruição do ônibus espacial.
Desastres como o Challenger e Columbia serviram como lembretes de que o voo espacial é uma proposição inerentemente difícil e arriscada, disse Chiao.
"Eu não acho que as viagens espaciais nunca vão ser tão seguras quanto o transporte aéreo comercial, apenas porque a quantidade de energia que você tem que colocar em um veículo para acelerá-lo até a velocidade orbital a 17,500 mph [28.160 km/h] - qualquer tempo que você tiver que colocar tanta energia em um veículo e, em seguida, tirá-la novamente para trazê-lo de volta, será o risco envolvido", disse ele.
"O que temos a fazer é vermos o que podemos aprender com essas tragédias, aplicar as lições aprendidas e seguir em frente."
O caminho que a NASA seguiu não incluiu o ônibus espacial; a agência aterrizou bem suas sondas restantes em julho de 2011.
Os astronautas americanos atualmente dependem da espaçonave russa Soyuz para chegar à Estação Espacial Internacional, embora a NASA disse que espera que uma nave espacial privada seja desenvolvida pela Boeing e SpaceX , que estão prontas para assumir este serviço de táxi até o final de 2017.
Programa de voos espaciais tripulados da NASA, enquanto isso, estão ocada em levar as pessoas a Marte em algum momento dos anos 2030 (com uma missão a um asteroide capturado em órbita lunar na década de 2020 atualmente concebida como uma espécie de trampolim).
A agência está desenvolvendo uma cápsula chamada Orion e um enorme foguete chamado de Sistema de Lançamento Espacial para fazer tudo isso acontecer.
"Eu sei que nós vamos chegar lá", disse Morgan. "Levou mais tempo do que eu acho que todos nós desejamos, mas é emocionante."
Traduzido e adaptado de Scientific American
Vida em outros planetas provavelmente se extinguiu logo após sua origem, devido ao aquecimento ou arrefecimento do fugitivo em seus planetas incipientes
Em uma pesquisa com o objetivo de entender como a vida pode se desenvolver, cientistas perceberam que formas de vida recém teriam geralmente morrem devido ao aquecimento ou arrefecimento em seus planetas incipientes.
"O universo provavelmente está cheio de planetas habitáveis, por isso muitos cientistas pensam que devem ser repletos de alienígenas", disse Aditya Chopra, da ANU Research School of Earth Sciences e autora principal do artigo, publicado na revista Astrobiology.
"O início da vida é frágil, por isso acreditamos que raramente evolui com rapidez suficiente para sobreviver."
"A maioria dos ambientes planetários são instáveis. Para produzir um planeta habitável, formas de vida precisam regular gases de efeito estufa, tais como água e dióxido de carbono para manter as temperaturas de superfície estável."
Cerca de quatro bilhões de anos atrás a Terra, Vênus e Marte podem ter sido habitáveis. No entanto, um bilhão de anos ou mais após a formação, Vênus se transformou em uma estufa e Marte congelou como uma geladeira.
A vida microbiana precoce em Vênus e Marte, se havia alguma, não conseguiu estabilizar o ambiente em rápida mutação, disse o co-autor e Professor Associado, Charley Lineweaver, do Instituto de Ciência Planetária ANU.
"A vida na Terra provavelmente desempenhou um papel fundamental na estabilização do clima do planeta", disse ele.
Dr. Chopra disse que sua teoria resolveu um quebra-cabeça.
"O mistério de por que ainda não encontraram sinais de aliens pode ter menos a ver com a probabilidade de a origem da vida ou inteligência e tem mais a ver com a raridade da rápida emergência de regulação biológica de ciclos de feedback sobre superfícies planetárias ," disse ele.
Planetas rochosos úmidos, com ingredientes e fontes de energia necessários para a vida parecem ser onipresentes, no entanto, como o físico Enrico Fermi destacou em 1950, nenhum sinal de sobreviventes extra-terrestres foram encontrados.
Uma solução plausível para o paradoxo de Fermi, segundo os pesquisadores, está na extinção precoce universal, que deram o nome de Gargalo de Gaia.
"Uma previsão intrigante do modelo do Gargalo de Gaia é que a grande maioria dos fósseis no universo existem em forma de vida microbiana extinta, não de espécies multicelulares, como dinossauros ou humanoides que levam milhares de milhões de anos para evoluir", disse o professor associado Lineweaver.
Jornal de referência:
- Aditya Chopra, Charles H. Lineweaver. O caso para um Gargalo de Gaia: A Biologia da Habitabilidade. Astrobiology, 2016; 16 (1): 7 DOI: 10,1089 / ast.2015.1387
Este 'planeta solitário' orbita sua estrela a uma distância de aproximadamente um trilhão de quilômetros.
Astrônomos descobriram o maior sistema solar conhecido que reúne uma estrela e o que acredita-se ser um livre e flutuante 'planeta solitário' em órbita a cerca de 1 trilhão (1 milhão de milhões) de quilômetros de seu sol.
O planeta, conhecido como 2MASS J2126-8140, e sua estrela, chamada TYC 9486-927-1, foram identificados na última década, mas a distância enorme entre eles significava que ninguém nunca tinha considerado que o par de astros eram do mesmo sistema. 2MASS J2126-8140 é um gigante gasoso de cerca de 12 a 15 vezes a massa de Júpiter, localizado a cerca de 100 anos-luz de distância da Terra.
"Este é o sistema planetário mais vasto encontrado até agora e ambos os membros desta organização foram conhecidos por oito anos, mas ninguém havia feito a ligação entre os objetos antes", disse Niall Deacon, da Universidade de Hertfordshire, no Reino Unido. "O planeta não é tão solitário quanto nós pensávamos em primeiro lugar, mas está certamente em uma relação muito longa distância."
A distância de 2MASS J2126-8140 de sua estrela é de cerca de 7.000 vezes a distância entre a Terra e o Sol e cerca de 140 vezes a distância entre Plutão e o Sol. Isto faz com que seja a mais vasta órbita de qualquer planeta em torno de uma estrela com uma margem significativa (cerca de três vezes a largura da maior par anteriormente descoberto). Você pode ver algumas comparações na imagem abaixo:
Essa lacuna enorme - que equivale a 6.900 Unidades Astronômicas (UA) - significa que seria necessário cerca de 900.000 anos para que o planeta complete uma única órbita em torno de TYC 9486-927-1.
Ao estimar a idade da estrela usando sua assinatura DE lítio, os pesquisadores TYC 9486-927-1 disseram que ela está em algum lugar entre 10 milhões e 45 milhões de anos de idade. Isto significaria que 2MASS J2126-8140 completou no total de menos de 50 órbitas em torno de sua estrela.
Embora seja improvável que 2MASS J2126-8140 abrigue vida, de acordo com os pesquisadores, quaisquer habitantes do planeta provavelmente não teria que se preocupar muito com protetor solar. A distância do planeta até a estrela TYC 9486-927-1 significaria que o sol do planeta seria semelhante apenas uma das outras estrelas brilhantes no céu, ou seja, quaisquer formas de vida no planeta não poderiam imaginar que estariam ligados à estrela (e isso é se eles não estivessem muito ocupados, congelando até a morte).
"Ficamos muito surpresos ao encontrar um objeto de tão baixa massa tão longe de sua estrela-mãe," disse um dos astrônomos, Simon Murphy, da Universidade Nacional da Austrália (ANU). "É impossível que essa planeta tenha sido formado da mesma forma como nosso sistema solar, de um grande disco de poeira e gás."
Os pesquisadores descobriram que os dois estavam ligados quando compararam o movimento dos dois através do espaço e perceberam que, tanto o planeta quanto a a estrela, estavam se movendo juntos.
"Eles não devem ter vivido suas vidas em um ambiente muito denso", disse Murphy. "Eles são tão sutilmente ligados entre si que qualquer estrela próxima teria interrompido sua órbita completamente."
Os resultados foram publicados no Monthly Notices da Royal Astronomical Society.
Uma publicação conjunta como Fermilab/SLAC
Imagine que, em algum lugar da galáxia, existe um cadáver de uma estrela tão denso que perfura o tecido do espaço e do tempo. Tão densa que devora qualquer matéria circundante que se aproxima demais, puxando-o em uma correnteza de gravidade que nada, nem mesmo a luz, pode escapar.
Imagine que, em algum lugar da galáxia, existe um cadáver de uma estrela tão denso que perfura o tecido do espaço e do tempo. Tão densa que devora qualquer matéria circundante que se aproxima demais, puxando-o em uma correnteza de gravidade que nada, nem mesmo a luz, pode escapar.
E, uma vez que a matéria atravessa o ponto de não retorno, o horizonte de eventos, ela irá em espirais impotentes em direção a um ponto quase infinitamente pequeno, um ponto onde o espaço-tempo é tão curvado que todas as nossas teorias quebram: a singularidade. Ninguém sai vivo.
Os buracos negros soam estranhos demais para serem reais. Mas eles são realmente muito comuns no espaço. Existem dezenas conhecidos e provavelmente milhões mais na Via Láctea e um bilhão de deles a espreita fora desta. Os cientistas também acreditam que poderia haver um buraco negro supermassivo no centro de quase todas as galáxias, inclusive a nossa. Os ingredientes e a dinâmica dessas deformações monstruosas de espaço-tempo foram confundiram os cientistas durante séculos.
Trabalhos de arte por Sandbox Studio, Chicago com Ana Kova
Uma história de buracos negros
Tudo começou na Inglaterra em 1665, quando uma maçã rompeu com o galho de uma árvore e caiu no chão. Assistindo a partir de seu jardim em Woolsthorpe Manor, Isaac Newton começou a pensar sobre a descida do maçã: uma linha de pensamento que, duas décadas depois, terminou com sua conclusão de que deve haver algum tipo de força universal que rege o movimento de maçãs e balas de canhão e mesmo organismos planetários, como a Lua. Ele o chamou isso de gravidade.
Newton percebeu que qualquer objeto com massa teria uma força gravitacional. Ele descobriu que, com o acréscimo de massa, a gravidade aumenta. Para escapar da gravidade de um objeto, você precisa para atingir a sua velocidade de escape. Para escapar da gravidade da Terra, você precisaria viajar a uma velocidade de cerca de 11 quilômetros por segundo.
Foi a descoberta das leis da gravidade e do movimento de Newton que, 100 anos depois, levou o reverendo John Michell, um polímata britânico à conclusão de que, se houvesse uma estrela muito mais maciça ou muito mais comprimida do que o Sol, sua velocidade de escape poderia superar até mesmo a velocidade da luz. Ele chamou esses objetos "estrelas escuras." Doze anos mais tarde, o cientista e matemático francês Pierre Simon de Laplace chegou à mesma conclusão e ofereceu a prova matemática da existência do que nós conhecemos agora como buracos negros.
Em 1915, Albert Einstein expôs a teoria revolucionária da relatividade geral, que considerava o espaço e o tempo como um objeto quadridimensional curvo. Ao invés de ver a gravidade como uma força, Einstein viu-o como uma deformação do espaço e o próprio tempo. Um objeto de grande massa, como o Sol, criaria um poço no espaço-tempo, um poço gravitacional, fazendo com que todos os objetos circundantes, tais como os planetas do nosso sistema solar, a seguirem um caminho curvo em torno dele.
Um mês depois de Einstein publicou esta teoria, o físico alemão Karl Schwarzschild descobriu algo fascinante em equações de Einstein. Schwarzschild encontrou uma solução que levou os cientistas a concluírem que uma região do espaço poderia tornar-se tão deformada que criaria um poço gravitacional onde nenhum objeto pudesse escapar.
Até 1967, estas regiões misteriosas do espaço-tempo não tinham sido concedidas com um título universal. Cientistas lançaram termos como "colapsar" ou "estrela congelada" quando se discutiu as parcelas escuras de gravidade inevitável. Em uma conferência em Nova York, o físico John Wheeler popularizou o termo "buraco negro".
Trabalhos de arte por Sandbox Studio, Chicago com Ana Kova
Como encontrar um buraco negro
Durante a formação de estrela, a gravidade comprime até que ela é parada pela pressão interna da estrela. Se a pressão interna não impede a compressão, pode resultar na formação de um buraco negro.
Alguns buracos negros se formam quando estrelas massivas colapsam. Outros, acreditam os cientistas, foram formados muito cedo no universo, um bilhão de anos após o Big Bang.
Não há limite para o imenso buraco negro, às vezes eles têm mais de um bilhão de vezes a massa do sol. De acordo com a relatividade geral, também não há limite para o quão pequeno eles podem ser (embora a mecânica quântica sugira o contrário). Os buracos negros crescem em massa a media que eles continuam a devorar sua matéria circundante. Buracos negros menores acrescem matéria de uma estrela companheira enquanto os maiores se alimentam de qualquer matéria que fica muito perto.
Os buracos negros contêm um horizonte de eventos, para além do qual nem mesmo a luz pode escapar. Como nenhuma luz pode sair, é impossível ver além dessa superfície de um buraco negro. Mas só porque você não pode ver um buraco negro, não significa que você não pode detectar um.
Os cientistas podem detectar buracos negros, olhando para o movimento de estrelas e gás nas proximidades, bem como a matéria acrescidos de seus arredores. Esta matéria gira em torno do buraco negro, a criação de um disco achatado chamado disco de acreção. A matéria girando perde energia e emite radiação na forma de raios-X e outras radiações electromagnéticas antes de, eventualmente, passar o horizonte de eventos.
Foi assim que os astrônomos identificaram Cygnus X-1 em 1971. Cygnus X-1 foi encontrada como parte de um sistema binário em que uma estrela extremamente quente e brilhante chamada uma supergigante azul formando um disco de acreção ao redor de um objeto invisível. O sistema estelar binário estava emitindo raios-X, que não são normalmente produzidos por supergigantes azuis. Ao calcular o quão longe e rápido a estrela visível estava se movendo, os astrônomos foram capazes de calcular a massa do objeto invisível. Apesar de ter sido comprimida em um volume menor do que a Terra, a massa do objeto era seis vezes maior do que a do nosso Sol.
Vários experimentos diferentes estudam buracos negros. O telescópio horizonte de eventos vai olhar para os buracos negros no núcleo da nossa galáxia e uma galáxia próxima, M87. Sua resolução é alta o suficiente para captar a imagem do gás que flue em torno do horizonte de eventos.
Os cientistas também podem fazer mapeamento de reverberação, que utiliza telescópios de raios-X para olhar para as diferenças de tempo entre as emissões de vários locais perto do buraco negro para entender as órbitas de gás e fótons em torno do buraco negro.
O Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferômetro Laser, ou LIGO, procura identificar a fusão de dois buracos negros, que emitem radiação gravitacional, ou ondas gravitacionais, como os dois buracos negros se fundem.
Ondas gravitacionais finalmente foram detectadas, segundo novos rumores
Além de discos de acreção, os buracos negros também têm ventos e jatos incrivelmente brilhantes em erupção ao longo de seu eixo de rotação, atirando para fora matéria e radiação quase à velocidade da luz. Os cientistas ainda estão trabalhando para entender como esses jatos se formam.
Trabalhos de arte por Sandbox Studio, Chicago com Ana Kova
O que não sabemos
Os cientistas descobriram que os buracos negros não são tão negros como eles pensavam que fossem. Algumas informações podem escapar deles. Em 1974, Stephen Hawking publicou resultados que mostravam que os buracos negros devem irradiar energia, ou radiação de Hawking.
Como os buracos negros evaporam? Explicando a Radiação Hawking
Pares de matéria-antimatéria estão constantemente a serem produzidos em todo o universo, até mesmo fora do horizonte de eventos de um buraco negro. A teoria quântica prevê que uma partícula pode ser arrastada antes de o par ter a chance de aniquila-se, e a outra pode escapar sob a forma de radiação de Hawking. Isto contradiz o conceito da relatividade geral de um buraco negro a partir do qual nada pode escapar.
Mas, a medida que um buraco negro irradia radiação Hawking, ele lentamente evapora até que finalmente desaparecer. Então o que acontece a toda a informação codificada no seu horizonte? Será que ela desaparece, o que violaria a mecânica quântica? Ou é preservada, como a mecânica quântica poderia prever? Uma teoria é que a radiação Hawking contém todas essas informações. Quando o buraco negro evaporar e desaparecer, ele já tem preservado as informações de tudo o que caiu dentro dele, irradiando-as para fora no universo.
Os buracos negros dão aos cientistas uma oportunidade para testar a relatividade geral em campos gravitacionais muito extremos. Eles vêem os buracos negros como uma oportunidade para responder a uma das maiores questões na teoria física de partículas: Por que não podemos conciliar a mecânica quântica com a relatividade geral?
Além do horizonte de eventos, a curva de buracos negros é um dos mistérios mais sombrios da física. Os cientistas não conseguem explicar o que acontece quando os objetos cruzam o horizonte de eventos e a espiral em direção à singularidade. A relatividade geral e a mecânica quântica colidem e as equações de Einstein explodem em infinitos pedaços. Os buracos negros podem até serem portais para outros universos chamados buracos de minhoca e fontes violentas de energia e matéria chamados buracos brancos, embora pareça muito improvável que a natureza permitiria que estas estruturas de existam.
Buracos negros, buracos brancos e buracos de minhoca - qual a diferença?
Às vezes a realidade é mais estranha do que a ficção
Traduzido e adaptado de Symetry Magazine
Scientific Visualization Estúdio / Goddard Space Flight Center
A medição da temperatura de superfície da Terra estabeleceu um novo recorde no ano passado, com a maior temperatura média global desde que os modernos registros começaram em 1880.
Análises separadas pela NASA e pela Administração Oceânica e Atmosférica Nacional (NOAA) revelam que a temperatura média global quebrou o recorde anterior - fixado em 2014 - com um aumento de 0,13 graus Celsius (0,23 graus Fahrenheit).
Este aumento, em si, é o segundo maior aumento na temperatura média global e tem sido vista contínua tendência de aquecimento de longo prazo em 15 dos 16 anos mais quentes registrados ocorrendo desde 2001.
"A mudança climática é o desafio de nossa geração, e trabalho vital da NASA sobre esta importante questão afeta cada pessoa na Terra", disse o administrador da NASA Charles Bolden. "O anúncio de hoje não só ressalta quão crítico é o programa de observação da Terra da NASA é, é um ponto de dados chave para tomar decisores e fazer com que os políticos tomem conhecimento. Agora é a hora de agir sobre o clima"
O dados da NASA são provenientes de 6.300 estações meteorológicas localizadas em todo o mundo, além de uma série de sistemas navais baseados em boias de medição da temperatura do mar e centros de pesquisa localizados na Antártida.
Os cálculos resultantes de todos estes pontos de observação fornecem uma estimativa da diferença de temperatura média global a partir de um período de referência de 1951-1980.
Para ver uma demonstração da tendência de aquecimento de longo prazo desde 1880, a NASA fez a seguinte animação, que mostra o mundo lentamente ficando cada vez mais quente ao longo dos últimos 135 anos:
Na animação, as cores alaranjadas representam temperaturas que são mais quentes do que a média de 1951-1980, enquanto os azuis indicam que as temperaturas são mais frias.
As temperaturas de costa a costa estabelecida em 2014 e 2015, fornecem evidências adicionais (em caso de necessidade) que o mundo está em um estado de aquecimento global. De acordo com pelo menos uma estimativa, as chances de definir tais registros em dois anos sucessivos seria de cerca de uma chance em cada 1.500 anos, se o clima não estiver aquecendo - embora isso aumente a uma maior probabilidade de uma em 10 chances em uma situação em que o planeta está se aquecendo.
Fenômenos climáticos, como o atual El Niño são uma das razões da temperatura de 2015 ter sido tão alta - e por que ele pode aumentar novamente no próximo ano - apesar de não contar toda a história de por que nós estamos vendo essas temperaturas recordes.
"2015 foi notável, mesmo no contexto da contínua El Niño", disse Gavin Schmidt, diretor do Instituto Goddard da NASA para Estudos Espaciais. "As temperaturas do ano passado tiveram ajuda de El Niño, mas é o efeito cumulativo da tendência de longo prazo que resultou no registro de aquecimento que estamos vendo."
Mas o que dizer de 2016? "Não é sem precedentes para ter dois anos consecutivos de temperaturas recordes, mas em nossos registros, nunca tivemos três anos consecutivos", disse Schmidt ao Los Angeles Times. "Se 2016 for tão quente quanto nós antecipamos, seria sem precedentes em nosso livro de registro."
Hawking não é o único cientista que pensa assim. A teoria de um juízo final do bóson de Higgs, onde uma flutuação quântica cria um criar uma "bolha" de vácuo que se expandirá pelo espaço e apagará o universo, já existe há algum tempo. No entanto, os cientistas não acham que isso possa acontecer a qualquer momento em breve.
"O mais provável é que vai demorar de 10 elevado a 100 anos [1 seguido de 100 zeros] para que isso aconteça, então provavelmente você não deve vender a sua casa e você deve continuar a pagar seus impostos", disse Joseph Lykken, físico teórico do Fermi National Accelerator Laboratory, em Batavia, Illinois, durante sua palestra no Instituto SETI em setembro. "Por outro lado, se acontecer, a bolha pode estar a caminho daqui agora. E você não vai saber pois ela virá à velocidade da luz, então não vai existir qualquer aviso."
O bóson de Higgs, por vezes referido como a "partícula de Deus", para grande desgosto de cientistas que preferem o nome oficial, é uma pequena partícula que os pesquisadores há muito suspeitavam existissem. Sua descoberta dá forte apoio para o modelo padrão da física de partículas, ou as regras conhecidas da física de partículas que os cientistas acreditam que governam os blocos básicos da matéria. O bóson de Higgs é tão importante para o Modelo Padrão porque sinaliza a existência do campo de Higgs, um campo de energia invisível presente em todo o universo que imbui outras partículas com massa. Desde a sua descoberta, há dois anos, a partícula mexeu com toda na comunidade física.
Agora que os cientistas mediram a massa da partícula no ano passado, eles podem fazer muitos outros cálculos, incluindo um que parece soletrar o fim do universo.
O apocalipse do Universo
O bóson de Higgs tem cerca de 126 bilhões de elétron-volts, ou cerca de 126 vezes a massa de um próton. Esta acaba por ser a massa exata necessária para manter o universo à beira da instabilidade, mas os físicos dizem que o delicado estado acabará por entrar em colapso e o universo se tornará instável. Esta conclusão envolve o campo de Higgs.
O campo de Higgs surgiu com o nascimento do universo e tem atuado como sua própria fonte de energia, desde então, disse Lykken. Os físicos acreditam que o campo de Higgs pode ter mudando lentamente enquanto tentava encontrar um equilíbrio entre a força do campo e energia necessária para manter essa força.
"Assim, a matéria pode existir como líquido ou sólido, de modo que o campo de Higgs, a substância que preenche todo o espaço-tempo, poderia existir em dois estados," explicou Gian Giudice, um físico teórico no laboratório CERN, onde o bóson de Higgs foi descoberta, durante uma palestra no TED em outubro de 2013.
Neste momento, o campo de Higgs está em um estado mínimo de energia potencial - como um vale em um campo de montes e vales. A enorme quantidade de energia necessária para mudar para outro estado é como atravessar/subir uma colina. Se o campo de Higgs faz com que a colina seja feita de energia, alguns físicos acham que a destruição do universo está esperando do outro lado.
Mas uma flutuação quântica, ou uma mudança de energia, poderia desencadear um processo chamado "tunelamento quântico." Em vez de ter de subir a colina de energia, tunelamento quântico seria possível para o campo de Higgs "túnelar" através da colina para a próxima, com menor consumo de energia. Esta flutuação quântica vai acontecer em algum lugar no vácuo do espaço vazio entre as galáxias, e irá criar uma "bolha", disse Lykken.
Veja como Hawking descreve este cenário apocalíptico do Higgs no novo livro: "O potencial de Higgs tem a característica preocupante que pode tornar-se metaestável em energias acima de 100 [bilhões] giga elétron-volts (GeV) ... Isto poderia significar que o universo poderia sofrer deterioração catastrófica do vácuo, com uma bolha de vácuo se expandindo a velocidade da luz. Isso pode acontecer a qualquer momento e nós não a veremos chegando."
O campo de Higgs dentro dessa bolha será mais forte e tem um nível de energia mais baixo do que os seus arredores. Mesmo que o campo de Higgs dentro da bolha fosse ligeiramente mais forte do que é agora, ele poderia encolher átomos, desintegrar os núcleos atômicos, e fazê-lo assim que o hidrogênio seria o único elemento que poderia existir no universo, Giudice explicou em sua palestra TED.
Mas o uso de um cálculo que envolve a massa atualmente conhecida do bóson de Higgs, pesquisadores prevêem essa bolha iria conter um campo de Higgs ultra-fortes que iria expandir na velocidade da luz através do espaço-tempo. A expansão seria imparável e iria acabar com tudo no universo existente, disse Lykken.
"Mais interessante para nós como físicos é quando você faz este cálculo usando o padrão da física que conhecemos, verifica-se que estamos no limite entre um universo estável e um universo instável", disse Lykken. "Estamos numa espécie de lugar certo na borda onde o universo pode durar por um longo tempo, mas eventualmente ele deverá "crescer".
Nem tudo é tristeza e melancolia
Ou tudo no espaço-tempo existe na borda deste navalha entre um universo estável e instável, ou o cálculo está errado, disse Lykken.
Se o cálculo está errado, ele deve vir de uma parte fundamental da física que os cientistas ainda não descobriram. Lykken disse que uma possibilidade é a existência de invisível de matéria escura que os físicos acreditam compor cerca de 27 por cento do universo. Descobrir como a matéria escura interage com o resto do universo poderia revelar propriedades e regras que os físicos não conhecem ainda.
A outra é a ideia de "supersimetria". No Modelo Padrão, cada partícula tem um parceiro, ou o sua própria anti-partícula. Mas a supersimetria é uma teoria que sugere que cada partícula tem também uma partícula parceiro supersimétrica. A existência dessas outras partículas ajudaria a estabilizar o universo, disse Lykken.
"Nós encontramos o bóson de Higgs, que foi um grande negócio, mas nós ainda estamos tentando entender o que isso significa e também estamos tentando entender todas as outras coisas que vão junto com ela."
"Isso é só começo da história e eu mostrei-lhe algumas indicações que essa história poderia prosseguir, mas acho que poderia haver surpresas que ninguém tenha sequer pensado," concluiu Lykken em sua palestra.
Traduzido e adaptado de LiveScience
Traduzido e adaptado de LiveScience
O sistema solar parece ter um novo nono planeta. Hoje, em 2016, dois cientistas aanunciaram evidências de um corpo celeste quase do tamanho de Netuno, mas ainda com uma órbita invisível (ou seja, em certos momentos, o planeta não está visualizado na parte visível do espectro) a cada 15.000 anos. Durante a infância do Sistema Solar, há 4,5 bilhões de anos, este planeta gigante recém descoberto foi jogado para fora da região de formação planetária próxima ao Sol. Abrandado por gás, o planeta ficou em uma órbita elíptica distante, na qual ainda encontra-se escondido.
A busca secular por um “planeta X” tem sido atormentada por argumentos incongruentes que vem de reivindicações rebuscadas à charlatanismos sem rodeios. Agora, a nova evidência vem de um par de cientistas planetários respeitados, Konstantin Batygin e Mike Brown, do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech), em Pasadena, que se prepararam para o inevitável ceticismo ante a sua descoberta com análises detalhadas das órbitas de outros objetos distantes e meses de simulações de computador. "Se você diz, 'Temos provas para o Planeta X', quase qualquer astrônomo vai dizer, 'De novo isto'? 'Esses caras são claramente loucos'! ", disse Brown. "Por que esse é diferente? Esse é diferente porque desta vez estamos certos. "
Batygin e Brown inferiram esta presença a partir do agrupamento peculiar de seis objetos previamente conhecidos que orbitam além de Netuno. Segundo a dupla de astrônomos, há uma chance de apenas 0,007%, ou cerca de um em 15.000, que o agrupamento poderia ser uma coincidência. Em vez disso, inferiu-se que um planeta com a massa de 10 Terras conduziu seis objetos em órbitas elípticas estranhas, inclinado-os para fora do plano do sistema solar.
A órbita do planeta inferido é inclinada, bem como estende à distâncias que vão derrubar concepções anteriores do sistema solar. Sua abordagem mais próxima ao sol é sete vezes mais distante do que a de Netuno, ou 200 unidades astronômicas (AUS). (Uma UA é a distância entre a Terra e o Sol, cerca de 150 milhões de quilômetros.) Este Planeta X vaga tanto quanto 600-1200 UA, muito além do cinturão de Kuiper, a região de pequenos mundos gelados que começa na borda da Netuno, a cerca de 30 UA.
Se o Planeta X existir, disseram Brown e Batygin, os astrônomos devem encontrar mais objetos em órbitas reveladoras, formadas pela força do gigante escondido. Brown sabe que ninguém vai realmente se convencer na descoberta até Planeta X, em si, aparecer dentro de um visor telescópio. "Até que haja uma detecção direta, é uma boa hipótese, ainda que seja hipótese em potencial", explicou o cientista. A equipe espera usar o grande telescópio no Havaí, que é adequado para a pesquisa, e esperam que outros astrônomos participem da caçada.
Batygin e Brown publicaram o resultado de hoje (quando?) no The Astronomical Journal. Alessandro Morbidelli, um dinamicista do planetário do Observatório de Nice, na França, realizou a revisão pelos pares do artigo. Em um comunicado, ele afirma que Batygin e Brown fizeram um "argumento muito sólido" e que ele está "muito convencido com a existência de um planeta distante."
Defender um novo nono planeta é um papel irônico para Brown; pois ele é mais conhecido como um assassino de planetas. A descoberta de Eris em 2005, um mundo gelado remoto quase do mesmo tamanho de Plutão, revelou que o que foi visto como o planeta mais externo de nosso sistema solar foi apenas um dos muitos mundos do cinturão de Kuiper. Astrônomos prontamente reclassificaram Plutão como um planeta anão. Brown contou essa Saga em seu livro How I Killed Plutão.
Agora, ele juntou-se a centenária busca de novos planetas. Seu método — inferir a existência do planeta X em seus efeitos gravitacionais fantasmagóricos — tem um histórico respeitável. Em 1846, por exemplo, o matemático francês, Urbain Le Verrier, previu a existência de um planeta gigante através de irregularidades na órbita de Urano. Astrônomos do Observatório de Berlim encontraram o novo planeta, Netuno, onde ele deveria estar, o que provocou uma sensação na mídia.
Restantes soluços na órbita de Urano levaram os cientistas a pensar que havia ainda mais um planeta, e, em 1906, Percival Lowell, um magnata, começou a busca por aquilo que chamou de "Planeta X" em seu observatório em Flagstaff, Arizona. Em 1930, Plutão apareceu, mas era demasiado pequeno para puxar significativamente Urano. Mais de meio século depois, novos cálculos baseados em medições da sonda Voyager revelaram que as órbitas de Urano e Netuno trabalham muito bem por conta própria: Sem necessidade de um planeta X.
No entanto, o fascínio do Planeta X persistiu. Na década de 1980, por exemplo, os pesquisadores propuseram que uma estrela anã marrom invisível poderia causar extinções periódicas na Terra, desencadeando fuzilamentos de cometas. Na década de 1990, os cientistas invocaram um planeta do tamanho de Júpiter, na borda do sistema solar, para explicar a origem de certos cometas raros. Apenas em dezembro de 2015, os pesquisadores afirmaram ter detectado o brilho fraco de microondas de um planeta rochoso, com tamanho invulgar, a cerca de 300 UA de distância, usando uma variedade de antenas do telescópio Chileno chamado Atacama Large Millimeter Array (ALMA). (Brown foi um dos muitos céticos, notando que o estreito campo de visão do ALMA aumentou as chances de encontrar um objeto muito pequeno).
Brown conseguiu o primeiro indício de sua presa atual em 2003, quando liderou uma equipe que descobriu Sedna, um objeto um pouco menor do que Eris e Plutão. A estranha órbita de Sedna, longínquo, tornou o objeto mais distante conhecido no sistema solar até aquele momento. Seu periélio, ou ponto mais próximo do Sol, estava a 76 UA(, eliminar) além do cinturão de Kuiper e agora, fora da influência da gravidade de Netuno. A implicação era clara: algo enorme, muito além de Netuno, puxou Sedna para longe de sua órbita.
Isso é algo que não tem que ser um planeta. O empurrão gravitacional de Sedna poderia ter vindo de uma estrela de passagem, ou a partir de um dos muitos outros berçários estelares que cercavam o Sol, nascente no momento da formação do sistema solar.
Desde então, um punhado de outros objetos gelados transformaram-se em órbitas semelhantes. Ao combinar Sedna com outros cinco objetos, Brown descartou a possibilidade de estrelas como a influência invisível: Apenas um planeta poderia explicar tais órbitas estranhas. Das suas três principais descobertas - Eris, Sedna, e agora, potencialmente, Planeta X - Brown diz que o último é o mais sensacional. "Matar Plutão foi divertido. Encontrar Sedna foi cientificamente interessante", diz ele. "Mas este, este está muito acima de tudo o resto."
Isso é algo que não tem que ser um planeta. O empurrão gravitacional de Sedna poderia ter vindo de uma estrela de passagem, ou a partir de um dos muitos outros berçários estelares que cercavam o Sol, nascente no momento da formação do sistema solar.
Desde então, um punhado de outros objetos gelados transformaram-se em órbitas semelhantes. Ao combinar Sedna com outros cinco objetos, Brown descartou a possibilidade de estrelas como a influência invisível: Apenas um planeta poderia explicar tais órbitas estranhas. Das suas três principais descobertas - Eris, Sedna, e agora, potencialmente, Planeta X - Brown diz que o último é o mais sensacional. "Matar Plutão foi divertido. Encontrar Sedna foi cientificamente interessante", diz ele. "Mas este, este está muito acima de tudo o resto."
Órbita sugerida do suposto planeta X(DATA) JPL; BATYGIN E BROWN / CALTECH; (Diagrama) A. CUADRA / CIÊNCIA
Em 2004, na Caltech, Batygin e Brown começaram a discutir os resultados da descoberta do novo planeta. Tramando as órbitas dos objetos distantes, disse Batygin, eles perceberam que o padrão que Sheppard e Trujillo notaram que "era apenas metade da história." Não foram só os objetos próximos da eclíptica em periélios, mas seus periélios foram fisicamente agrupados no espaço (veja o diagrama acima).
Para o próximo ano, a dupla secretamente discutiu o padrão e o que isso significava. Era um relacionamento fácil, e suas habilidades complementavam-se. Batygin, um jovem gênio de 29 anos, modelador digital, foi para a faculdade na UC Santa Cruz para estudar, curtir as praias e tocar em uma banda de Rock. Mas deixou sua marca modelando o destino do sistema solar ao longo de bilhões de anos, mostrando que, em casos raros, foi instável: Mercúrio pode mergulhar no Sol ou colidir com Vênus. "Foi um feito incrível para um estudante", diz Laughlin, que trabalhou com ele na época.
Brown, de 50 anos, é o astrônomo observacional, com um toque de descobertas dramáticas e a confiança para corresponder. Ele usa shorts e sandálias para trabalhar, coloca os pés em cima da mesa, e tem uma grandeza e ambição que mascaram intensidade na sua personalidade. Ele tem um programa para peneirar o Planeta X em dados de um grande telescópio no momento em que este se tornar disponível ao público ainda este ano (2016).
Primeiro, eles peneiraram uma dúzia de objetos estudados por Sheppard e Trujillo para os seis mais distantes, descobertos por seis pesquisas diferentes, com seis telescópios diferentes. Isso torna menos provável que a agregação possa ser devido a um viés de observação, tais como apontar um telescópio para uma parte específica do céu.
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Batygin começou semeando seus modelos do sistema solar com o Planeta X de vários tamanhos e órbitas, para ver qual versão mais bem explicada nos caminhos dos objetos. Alguns dos computadores levaram meses para executar o programa. Um tamanho preferido do Planeta X emergiu entre cinco e 15 massas terrestres, bem como uma órbita preferida: anti-alinhada no espaço de seis pequenos objetos, de modo que a sua periélio fique na mesma direção que o afélio dos seis objetos.
"Sheppard, que com Trujillo também havia suspeitado um planeta invisível", disse Batygin. "Brown tomou o nosso resultado para o próximo nível. ... Eles entraram com a dinâmica profunda, algo que Chad e eu não somos muito bons."
À primeira vista, um outro potencial problema vem do Widefield Infrared Survey Explorer, da NASA (WISE), um satélite que completou um levantamento de todo o céu, procurando o calor de anãs marrons, ou planetas gigantes. Ele descartou a existência de um planeta maior que Saturno, tanto fora quando 10.000 UA, de acordo com um estudo de 2013 por Kevin Luhman, astrônomo da Universidade Estadual da Pensilvânia, University Park. Mas Luhman observa que, se o Planeta X for do porte de Netuno ou menor, como Batygin e Brown disseram, WISE teria percebido isso. Ele diz que há uma pequena chance de detecção em um outro conjunto de dados do WISE em comprimentos de onda — sensíveis à radiação do refrigerador — que coletou 20% do céu.
Mesmo se Batygin e Brown pudessem convencer outros astrônomos que o Planeta X existe, eles enfrentam outro desafio: explicar como o planeta foi parar tão longe do Sol. Em tais distâncias, o disco protoplanetário de gás e poeira provavelmente seja demasiado fino para alimentar o crescimento do planeta. E mesmo que o Planeta X fizesse uma posição como um planetesimal, teria se movido muito lentamente em sua vasta órbita, ficando "preguiçoso" para aspirar o material suficiente para se tornar um gigante.
Em vez disso, Batygin e Brown propõem que o Planeta X formado muito mais próximo do Sol, ao lado de Júpiter, Saturno, Urano e Netuno. Os modelos de computador mostraram que o sistema solar primitivo era uma mesa de bilhar tumultuada, com dezenas ou mesmo centenas de blocos de construção planetários do tamanho da Terra saltando ao redor um do outro. Outro planeta gigante embrionário poderia facilmente ter se formado lá e seria facilmente jogado para o exterior por um chute gravitacional de um outro gigante gasoso.
Tudo isso significa que o Planeta X permanecerá no limbo até que ele é realmente seja encontrado.
Os astrónomos têm algumas boas ideias sobre onde procurar, mas detectar o novo planeta não vai ser fácil. Como os objetos em órbitas altamente elípticas mover mais rápido quando estão perto do Sol, Planeta X gasta muito pouco tempo a 200 UA. E se fosse lá agora, diz Brown, que seria tão brilhante que os astrônomos provavelmente já teria visto isso.
Um telescópio pode ajudar: Subaru, um telescópio Japonês de 8 metros no Havaí. Ele tem área suficiente de captação de luz para detectar um objeto tão leve, juntamente com um enorme campo de visão de 75 vezes maior que a de um telescópio Keck. Isso permite que os astrônomos digitalizem grandes áreas do céu cada noite. Batygin e Brown estão usando Subaru para olhar para o Planeta X, e eles estão coordenando os seus esforços com os seus concorrentes de outrora, Sheppard e Trujillo, que também se juntaram à caçada com o Subaru. Brown diz que levará cerca de 5 anos para as duas equipes procurarem a maior parte da área onde o Planeta X poderia estar à espreita.
Se a pesquisa seguir, como se chamará o novo membro do sistema Solar? Brown diz que é muito cedo para se preocupar com isso e escrupulosamente evita oferecer sugestões. Por enquanto, ele e Batygin estão chamando Planeta Nove (e, para o ano passado, informalmente, Planeta Phattie da década de 1990 - "Phattie" é a gíria para "legal"). Brown observa que nem Urano nem Netuno - os dois planetas descobertos em tempos modernos - acabaram sendo chamados por seus descobridores, e ele acha que isso é provavelmente uma coisa boa. É maior do que qualquer pessoa, ele diz: "É uma espécie de como encontrar um novo continente na Terra."
Ele está certo, porém, o Planeta X, ao contrário de Plutão - merece ser chamado de planeta. Algo do tamanho de Netuno no sistema solar? Nem pergunte. "Ninguém diria isto, nem mesmo eu."
Ele está certo, porém, o Planeta X, ao contrário de Plutão - merece ser chamado de planeta. Algo do tamanho de Netuno no sistema solar? Nem pergunte. "Ninguém diria isto, nem mesmo eu."
Fonte: Revista Nature
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