Ganhos significativos no poder de resolução de telescópios virtuais podem fornecer evidências da existência de buracos negros
por JR Minkel

NASA, /CXC, MIT, F.K.Baganoff et al

Buraco negro galáctico

Observadores
do céu estão muito perto de encontrar evidências concretas do buraco
negro que provavelmente se esconde no centro da Via Láctea. Para
realizar essa proeza, os astrônomos utilizaram um telescópio “virtual”
que vasculhou mais de 4.500 km para localizar Sagittarius A* (“estrela
A”), a fonte de luz que, segundo eles, indica a localização de um
buraco negro quatro milhões de vezes mais massivo que o Sol.

Eles
conseguiram resolver Sagittarius A* dentro de 37 microssegundos de
arco, o diâmetro de uma bola de beisebol na Lua, vista da Terra. Com
base nas dimensões da região emissora de luz acredita-se que ela esteja
deslocada da posição exata do buraco negro, que suga gás e poeira do
disco que espirala em torno dele e que emite luz.

Por outro
lado, os pesquisadores especulam que Sagittarius A* pode ser ou gás com
alta velocidade situado de um dos lados do disco de acreção em rotação
ou um jato de matéria que esta sendo ejetado de algum ponto em torno do
buraco negro.

Já estamos convencidos de que o buraco negro
existe, comenta o autor do estudo Shepherd Doeleman, astrofísico do
Haystack Observatory do Massachusetts Institute of Technology. "Agora,
podemos obter informações na verdadeira escala em que acreditávamos que
as coisas deviam estar acontecendo no buraco negro galáctico”.

Observações anteriores do provável buraco
negro foram prejudicadas pela presença de gás e poeira das vizinhanças
que refletiam ondas de rádio de comprimentos de onda mais longos.

Para
ultrapassar essa névoa, Doeleman e seus colegas utilizaram um arranjo
espacial para juntar quatro radiotelescópios ─ um no Arizona, outro na
Califórnia e outros dois no Havaí ─ em uma técnica chamada de
interferometria de longa distância de base (VLBI em inglês). Quanto
maiores as dimensões do arranjo de telescópios, maior o poder de
resolução do telescópio virtual equivalente.

Os quatro
instrumentos juntos permitiram fazer varreduras da região com sinais de
rádio em comprimentos de onda muito curtos (1,3 milímetros), na faixa
de microondas, que consegue penetrar na nuvem de gás.

Resultados
das observações indicaram que Sagittarius A* tinha uma extensão de
cerca de 50 milhões de quilômetros, ou um terço da distância média
entre o Sol e a Terra. Os astrônomos gostariam de observar luz
proveniente das vizinhanças do horizonte de eventos ─ o limite além do
qual nem a própria luz consegue escapar da ação gravitacional extrema
do buraco negro.

Acredita-se que a distorção do espaço-tempo em
torno do horizonte de eventos faz o diâmetro dessa região parecer maior
que realmente é e ─ nesse caso ─ maior que os detalhes que o grupo
conseguiu identificar, avalia Doeleman.

Ele observa que o
grupo espera aumentar ainda mais o poder de resolução do arranjo de
telescópios para investigar uma suposta “sombra” na frente do buraco
negro, que poderá fornecer uma prova definitiva de sua existência.

Uma
outra possibilidade seria medir a taxa de rotação do buraco negro, uma
propriedade básica ─ além da massa ─ que os pesquisadores nunca
observaram diretamente antes. Estamos entusiasmados, acrescenta
Doeleman, “pois agora podemos começar a formular perguntas.”

Fonte : SCIAM

Astrônomo brasileiro comenta notícia publicada na Nature, em 11 de setembro de 2008, sobre a morte anunciada da mais luminosa estrela da Via Láctea.

por Augusto Damineli

Eta Carina numa composição de imagens dos telescópios Chandra [raios X] e Hubble [óptico]. O astrônomo Natahn Smith da Universidade da California em Berkeley anuncia evidências de que a estrela luminosa azul eta Carina está já em processo de morte. O evento ocorrido em 1843, quando a estrela foi vista em pleno dia não foi uma erupção, mas a primeira de uma série de explosões nucleares que precedem a explosão final da estrela que acontecerá em breve ─ numa escala de décadas a séculos. Até hoje se imaginava que grandes estrelas, com massa maior que 10 vezes a do Sol terminavam sua vida numa grande explosão, denominada de supernova ─ um único evento que libera a energia que o Sol emitirá ao longo toda sua vida de 10 bilhões de anos, ou seja, o equivalente a quarenta bilhões de magatons a cada segundo. A novidade é que estrelas supermassivas como eta Carina parecem sofrer uma série de explosões nucleares preliminares, antes da explosão final. São como "ataques cardíacos" em que ocorre explosão nuclear parcial do núcleo. Numa oscilação instável, são criados pares de partículas e anti-partículas que detonam parcialmente o núcleo da estrela. No entanto, este volta a se recompor, mas instabilidades fazem o fenômeno acontecer repetidamente até que o núcleo central inteiro explode, brilhando mais que uma centena de galáxias como a nossa. São as chamadas explosões de hipernovas, como a 2006gy, observada em 2006. Nesse caso, antes da explosão final, a estrela havia passado dez anos antes por uma erupção como a que eta Carina teve há dois séculos atrás. Até há pouco tempo, se imaginava que a grande erupção de eta Carina tivesse sido um fenômeno periférico, ocorrido próximo à superfície da estrela. Uma espécie de "doença de pele devido ao estágio senil da estrela". Mas os dados de N. Smith, obtidos com o telescópio Gemini Sul ─ localizado em Cerro Pachón, no Chile ─ mostram duas evidências de que se tratou de uma verdadeira explosão. Por um lado, Smith mediu a massa do Homúnculo ─ nebulosas ejetada pela estrela a 650 km/s ─ obtendo o valor de 12 massas solares, o que exigiria uma potência igual à de uma supernova comum. Por outro lado, ele encontrou bolsões de gás ejetados com velocidades de até 4000 km/s, que não podem ser emitidos por estrelas tão frias como eta Carina (15000 K). Smith mostra que esse gás não vem da estrela secundária ─ invisível e muito mais quente (37000K) ─ proposta em 1997 por Damineli, Conti e Lopes, pois sua composição química é a mesma da estrela principal, mais luminosa. Quando ocorrerá a gigantesca explosão que destacará a Via Láctea dentre todas as outras do Universo local? Bem, eta Carina já exibiu duas outras grandes explosões, uma em 1890 e outra entre 500 e 1000 anos atrás. A próxima pode ser a derradeira e pode acontecer nas próximas décadas, séculos, ou no máximo, em um milênio!

Augusto Damineli É chefe do departamento de astronomia do Instituto Astronômico, Geofísico e de Ciências Atmosféricas (IAG-USP), é o representante brasileiro da IAU para as comemorações do Ano Internacional da Astronomia

As partículas quânticas – também chamadas de partículas sub-atômicas
– têm comprovadamente comportamentos que parecem ser absolutamente
impensáveis. Como elas podem se comportar tanto como partículas quanto
como ondas, elas podem, por exemplo, estar em vários lugares ao mesmo
tempo.

Como é que algo assim tão contra-intuitivo pode ser a base para a
construção do nosso mundo "clássico," onde as coisas se comportam como
estamos acostumados, é uma questão ainda a ser respondida pela ciência.

Medindo objetos quânticos

A teoria atualmente aceita afirma que um objeto quântico pode estar
em qualquer lugar dentre as possibilidades descritas por sua função de
onda. Quando um cientista tenta medir essa onda/partícula, então ela
imediatamente "colapsa", deixando de estar em qualquer lugar para estar
apenas e tão somente naquele exato local onde a medição está sendo
feita, comportando-se como se fosse um objeto clássico.

Desfazendo medições quânticas

E, para demonstrar que o mundo quântico pode ser ainda mais
estranho, os físicos Andrew Jordan e Alexander Korotkov propuseram, em
2006, que seria possível "des-medir" – desfazer a medição – a
onda/partícula, fazendo-a voltar ao seu exato estado quântico anterior,
como se a medição não tivesse acontecido e, portanto, a partícula não
tivesse sofrido qualquer alteração.

Agora, uma equipe da Universidade da Califórnia em Santa Barbara,
nos Estados Unidos, conseguiu fazer esse experimento e comprovou a
teoria. A experiência tem enorme importância para a física e tem
grandes implicações sobre a utilização das teorias do mundo quântico
para explicar questões de forma quase transcendental – e até mesmo
abrindo caminho para explicações ainda mais especulativas.

Fronteira difusa entre mundos clássico e quântico

A nova teoria sugere que a fronteira entre o mundo quântico e o
mundo clássico não é uma linha clara e bem definida como se pensava até
agora. Em vez disso, os dados parecem demonstrar que essa fronteira é
na verdade uma zona cinzenta, com uma amplitude ainda não conhecida,
mas cujo tempo para ser cruzada é maior do que zero.

Reencarnação quântica

O pesquisador Nadav Katz e seus colegas, em um artigo que acaba de
ser publicado no repositório arXiv, explicam como foram capazes até
mesmo de "enfraquecer" a medição de uma partícula quântica, forçando
apenas um colapso parcial – algo como um "estado de coma" de uma
partícula quântica.

A seguir, relatam os pesquisadores, "[nós] desfizemos o dano que
tínhamos feito," alterando certas propriedades da partícula e refazendo
a medição. A partícula retornou ao seu estado quântico como se nada
tivesse acontecido antes, ou seja, como se a primeira medição não
tivesse sido feita.

Computadores quânticos

Esse mecanismo é de extremo interesse para os cientistas que tentam construir computadores quânticos.
Os bits quânticos – qubits – desses computadores futurísticos
aproveitam justamente o fato de que uma partícula pode estar em vários
lugares ao mesmo tempo para armazenar inúmeros dados simultaneamente,
vem apenas de um 0 ou um 1, como nos computadores clássicos.

Construir computadores quânticos, contudo, não é uma tarefa fácil,
porque os qubits são muito sensíveis e sofrem interferência de inúmeros
fatores do ambiente, colapsando e perdendo os dados. O novo sistema de
reversão poderá representar uma possibilidade de se construir
mecanismos de correção de erros que façam com que os qubits tenham
sempre os dados esperados.

Ressuscitando o gato de Schrodinger

No campo da física teórica, a nova descoberta coloca uma pitada
adicional de "estranhice" no famoso "experimento" conhecido como gato
de Schrodinger – um gato fechado em uma caixa contendo um frasco de
veneno que estará aberto se uma partícula quântica estiver em um
estado, e fechado se a partícula estiver em outro.

Em termos quânticos, o gato estará vivo e morto
simultaneamente. Quando alguém abrir a caixa, porém – o equivalente a
medir o estado quântico da partícula – a partícula colapsará e
conheceremos o real estado do gato – vivo ou morto.

Agora que foi demonstrado que é possível reverter o estado da
partícula, isso equivale a dizer que, estando o gato morto, poderá ser
possível refazer o estado original da partícula e trazer de volta o
gato à vida.

Criando realidades

Vários cientistas afirmam que, como a simples medição de uma
partícula quântica afeta seu comportamento, de certa forma nós criamos
a realidade à medida que interferimos com ela.

Katz, agora, afirma que a demonstração de que somos capazes de
reverter o colapso da partícula quântica "nos diz que nós realmente não
podemos assumir que qualquer medição crie a realidade porque é possível
apagar os efeitos da medição e começar de novo."

Interpretações do mundo quântico

"Começar de novo" é uma questão que interessa a inúmeros teóricos –
sem falar em todo um campo de literatura não-científica que floresce ao
redor da "interpretação" das teorias do mundo quântico, tentando
utilizá-las para descrever o mundo clássico.

Os físicos, contudo, continuam trabalhando na busca do entendimento
das diferenças entre o mundo quântico e o mundo clássico, e de como um
dá origem ao outro, sem transcendentalismos, mas com muita especulação
bem fundamentada.

Andrew Jordan, por exemplo, um dos que propuseram a teoria que agora
foi comprovada, acredita que a explicação poderá ser encontrada nas
pesquisas de uma nova área chamada nanofísica, que estuda problemas
físicos fundamentais que ocorrem em dimensões que estão em um
meio-termo entre os dois mundos.

Um asteróide navega pelo espaço próximo ao nosso planeta, segundo informações do site LiveScience.
Depois de dividir-se em duas pedras gigantes que orbitam entre si, o
objeto estará mais próximo da Terra nesta segunda-feira, dia 14 de
julho, a cerca de 1,4 milhões de milhas (dois milhões de quilômetros)
do planeta. É uma distância quase seis vezes maior do que a existente
entre a Terra e a Lua. Não há perigo de haver um choque com a Terra.

Os objetos, catalogados como 2008 BT18, foram descobertos pelo programa de pesquisa MIT LINEAR em janeiro.

Mas os cientistas querem saber mais sobre asteróides binários porque um
dia eles poderão atravessar o nosso caminho. E desviar um binário fora
do curso poderia ser consideravelmente mais desafiador do que alterar a
trajetória de uma única rocha.

Imagens do radar do Observatório Arecibo, em Porto Rico, realizadas nos
dias 6 e 7 de julho "mostram claramente dois objetos", disse Lance
Benner do Jet Propulsion Laboratory da Nasa. Os objetos têm o tamanho
estimado de 600 metros de altura e 200 metros de diâmetro. O maior faz
uma rotação completa em seu eixo em cerca de três horas.

Observações suplementares do radar Goldstone da Nasa, no deserto de
Mojave na Califórnia, devem trazer mais informações sobre a densidade,
formas e da órbita do par.

Asteróides, muitas vezes, soltam pedaços o que faz com que a formação
em pares seja bastante comum. Os cientistas anunciaram no início do mês
de julho que binários podem ser criados quando a energia da luz solar
divide um asteróide em dois.

Embora a maioria dos asteróides movem-se em um cinturão entre Marte e
Júpiter, alguns são lançados deste espaço e cruzam o nosso caminho em
torno do sol. Cerca de 15% destes asteróides próximos da Terra são
binários, mas poucos deles vêm tão perto.

O asteróide 2008 BT18 continua classificado pela NASA como
"potencialmente perigoso" porque a sua órbita futura não foi totalmente
determinada.

Asteróides são conhecidos por mudar de rumo ao longo do tempo e,
segundo observações, uma grande rocha chamada Apophis irá alterar o seu
curso significativamente durante sua passagem pela Terra em 2029. A
gravidade da Terra irá curvar a trajetória da rocha ao redor do sol.
Dependendo de como essa interação acontecer, a Apophis tem uma pequena
chance de bater no nosso planeta em 2036. Os cientistas, no entanto,
esperam que a probabilidade de impacto diminua ou que ela evapore
durante a aproximação.

Há vida no planeta vermelho?
A “Fênix” pode nos mostrar que não estamos sozinhos
A navezinha de quatro rodas empacou na rocha. A milhões de quilômetros dali, no Centro de Controle Espacial, os cientistas emitiram um comando novo e o velocípede solitário continuou seu rumo de besouro sem pai nem mãe. A aventura da nave-robô era o recorde de audiência nas televisões do mundo inteiro.
Mas as telas do mundo todo só mostravam pedras, sempre pedras, numa tediosa solidão. O único ser movente naquele planeta vermelho era o próprio carrinho trôpego que custara milhões, rolando por ladeiras poeirentas. No alto, brilhavam as galáxias vazias de vida.
Era pouco, muito pouco, assistir àquela monotonia mineral, aquele deserto deprimente sob o vasto universo indiferente. Toda a população do planeta queria ver “outros seres”, todos esperavam o surgimento de animais, de vozes, de corpos, mesmo que disformes, de algo, de alguém com aqueles tremores famintos da matéria a que se dá o nome de “vida”.
“Ir tão longe para ver uma merda dessa?”, diziam alguns. Os cientistas já temiam um corte de verbas no Programa Espacial. Era preciso alguma descoberta sensacional, alguma resposta viva naquele planeta, para manter o nível de audiência. Ciência também é mercado. “Se houve água, pode ter havido vida”, falavam os cientistas, constrangidos.
Mas era pouco – eles sabiam. Desanimados, os técnicos do Centro de Controle embicaram a navezinha para uma grande faixa lisa que apareceu no chão vermelho. Como que tomado de nova esperança, o veículo ganhou mais velocidade, na grande “estrada” reta para o horizonte, sob o sol cor-de-urina. Nesse novo terreno, aparentemente liso, o “besourinho” começou a trepidar, como se navegasse agora sobre uma estrada de baixos-relevos petrificados. Estranhos desenhos e saliências se faziam sentir sob as rodas. O espectrógrafo da nave enviava mensagens incessantes, analisando os inesperados entalhes no solo, como traços cuneiformes de uma “escrita” antiquíssima.
E os sinais, os riscos, objetos desconhecidos começaram a desfilar no olho eletrônico da nave, num travelling sem fim, como se rolasse sobre o frontispício de um templo caído onde estava esculpida a epopéia de um planeta extinto.
Que eram aqueles detritos?
Seriam os ossos de um passado? Seriam segredos de vida, as delicadas curvas no chão? Seriam montanhas as massas que já avultavam no horizonte vermelho, seriam restos de pirâmides, palácios, silos gigantescos? Seria o quê, essa “ilíada” gravada ali sob o espectrógrafo, o cromatógrafo, o densitômetro, entre os braços de gafanhoto da nave, que trabalhavam febrilmente?
No Centro Espacial os técnicos se puseram a dançar e cantar com entusiasmo. Iluminados de beleza, os olhos do planeta se cravaram nas imagens que o veículo mandava para as telas. Houve um súbito salto na. audiência. Ninguém trabalhava nesses dias vermelhos, ligados na pequena aranha lenta e persistente, tão longe, tão longe…
E o encantamento aumentava. Foram surgindo rasgos no solo como relâmpagos sem luz, asas ou algo como asas, delicados ossos (mortos fossilizados?), desenhos de corpos e membros gelados no movimento, proas à mostra (navios?), metais de cores novas, que o cromatógrafo custava a transmitir: azul, esmeralda, ouro, prata, espelhos no chão que refletiam a própria nave. Os povos se encantavam diante do imenso afresco de descobertas, enquanto batalhões de antropólogos trans-espaciais retraçavam, em simulações matemáticas, os detalhes do que teria sido a saga daqueles seres do planeta vermelho. Surgiam mármores de templos, estátuas em ruínas, gestos parados no ar, fragmentos de rostos, bocas gritando, torsos, árvores de pedra vermelha.
Os cientistas tentavam retraçar em seus aparelhos, a flora e a fauna de onde sobraram aqueles detritos. Tentavam reviver emsimulaçõesvirtuais o fogo, a água que teriam existido, os animais e seus urros, os seres e seus sentimentos, como um quebra-cabeças montado ao contrário. “Ab unge leonem” – `a partir da garra, reconstruir o leão”, como se diz em heráldica. Mas ainda era pouco. Essas coisas eram mortas, não estavam ali, se movendo “live and in color”.
De novo, o tédio voltava, as televisões se desligavam diante daquele longínquo desfilar de hipóteses.
Foi então que aconteceu. A pequena aranha esbarrou numa massa escura que parecia um mecanismo. Seus dedos de lagosta apalparam as arestas e pequenas reentrâncias daquele estranho aparelho, diante do tédio brutal dos espectadores. Nada se movia. O mundo morto não era mais notícia. Até que um dos dedos da nave roçou um botão pequeno, uma grande luz inundou as telas e, num grito, o mundo inteiro se eletrizou com deslumbramento. E viram.
Imensas florestas coloridas se retorciam sob as chamas que douravam as árvores, altíssimas torres desmoronavam como blocos de açúcar luminoso, tropas de animais a galope fugiam sob chuvas ácidas multicoloridas, peixes saltavam em mares azuis e naufragavam nas praias, onde multidões de estranhos seres bípedes corriam como se dançassem num grande festival.
Os habitantes do planeta exultavam diante de tanta beleza, diante das lindas nuvens de poeira marchetadas de arcos-íris, diante dos milhares de seres ajoelhados e cantando em desertos brancos, sob fogos maravilhosos que continuavam a explodir nos céus.
Os espectadores do planeta tremiam de fascinação vendo os lindos mares subindo, como numa apoteose, invadindo cidades, cobrindo torres altíssimas. As imagens passavam cada vez mais rápidas. Até que tudo parou.
A tela ficou negra. Lentamente, foi se avermelhando e voltaram a aparecer as mesmas imagens mortas que a navezinha já enviava.
E, naquele longínquo planeta da Constelação do Cisne, as multidões silenciaram, espantadas. Seus tênues sensores tremeram, membros gelatinosos se agitaram, olhos cristalinos perceberam horrorizados que não tinham assistido a festas de vida. Era agonia. E todos entenderam: tinham visto um passado e agora olhavam o presente vermelho e morto daquele remoto planeta que os antigos habitantes chamavam de “Terra”. 

Arnaldo Jabor

Agora, em um feito ainda mais inesperado, cientistas da Universidade do Havaí anunciaram ter gerado o primeiro mapa detalhado da energia escura.

Teoria da energia escura

Segundo a teoria cosmológica atualmente aceita, a energia escura seria o principal componente do nosso universo, responsável por 72% de toda a sua estrutura. Mas esta é uma teoria recente – acaba de completar 10 anos – e ainda é alvo de variadas críticas. Ou seja, não há unanimidade entre os físicos que a energia escura realmente exista.

Em 1998, astrofísicos descobriram que as supernovas mais distantes da Terra apresentavam a luz mais tênue do que seria de se esperar – logo, elas estariam mais distantes de nós, concluíram eles. Isto sugeriu que a expansão do universo estava se acelerando. A causa para essa expansão foi então chamada de energia escura, uma energia cujos efeitos os físicos acabavam de medir, mas que não havia ainda sido detectada diretamente.

"Fotografia" da energia escura

Agora, a equipe do professor István Szapudi anunciou ter detectado outro efeito, incontestável, segundo eles, da existência da energia escura. "Nós mostramos a marca da energia escura na radiação cósmica de fundo. Em certo sentido, nós tiramos uma fotografia da energia escura," disse Szapudi.

Szapudi e seus colegas afirmam que seu mapa descarta a idéia de que a energia escura seja uma ilusão. "Nós de fato atacamos a questão da energia escura de uma forma diferente das medições das supernovas. É difícil argumentar que uma ilusão possa ser responsável por este efeito," afirma ele.

Supervazios

O efeito a que Szapudi se refere é conhecido como efeito de Sachs-Wolfe. A aparente aceleração do universo é atribuída à pressão negativa da energia escura. Essa aceleração diminui o potencial gravitacional, causando um efeito direto sobre fótons que viajem ao longo do universo: eles ganham energia – se aquecem – ao passar por grandes aglomerados de galáxias, e perdem energia – se resfriam – ao viajar pelos supervazios, enormes regiões com pequena densidade de estrelas ou outros corpos celestes.

A "fotografia" da energia escura de Szapudi e seus colegas é, na verdade, um mapa dessas variações de temperatura dos fótons, mostrando regiões quentes e frias que refletem variações na densidade do universo em seus primeiros estágios. Essas áreas quentes e frias são condizentes com a teoria da energia escura, que inclusive predizia sua existência.

Variações gravitacionais

Um fóton viajando através do universo ganha energia quando entra em uma região densamente povoada por galáxias, repleta de energia gravitacional – é mais ou menos como se ele estivesse caindo num buraco.

Depois que ele atravessa essa região, saindo para outra com menor densidade de matéria – e, portanto, também de energia gravitacional – ele perde energia. É mais ou menos como ele estivesse tentando sair do buraco.

Mapa da energia escura

Se a energia escura não for levada em conta, o ganho e a perda de energia desse fóton viajante devem se equivaler. Mas, se a energia escura realmente existir, o universo se expande rápido o suficiente para esticar o buraco gravitacional enquanto o fóton ainda está lá dentro. Isso torna o buraco mais raso, facilitando a saída do fóton, que perderá menos energia nesse processo.

O resultado é um fóton que ganha mais energia do que perde, transformando os supervazios em áreas mais quentes. Logo, uma imagem da radiação de fundo aparece "marcada" por estas regiões mais quentes e mais frias.

Como esse efeito é muito pequeno, os cientistas se concentraram em áreas nos dois extremos: 3.000 superaglomerados de galáxias e 500 supervazios. Pelos seus cálculos, a chance de que o mapa que eles produziram não seja causado pela energia escura é de 1 em 200.000.

O trabalho foi submetido para publicação da revista Astrophysical Journal Letters e ainda está em processo de avaliação por outros cientistas.

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