Ondas gravitacionais foram detectadas pela primeira vez

Publicado em 11.02.2016

No início da tarde desta quinta-feira (11), o Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferômetro Laser (LIGO) fez um esperado anúncio sobre as ondas gravitacionais. “Nós detectamos ondas gravitacionais. Nós conseguimos”, anunciou com muita emoção David Reitze, diretor do LIGO.

Os dois detectores do LIGO, que ficam em extremos opostos dos Estados Unidos, captaram no dia 14 de setembro de 2015 quase que simultaneamente as ondas que seguiram exatamente a previsão do que seriam as ondas gravitacionais. O que eles captaram foram as ondas geradas pela fusão de dois buracos negros que viajaram por mais de 1 bilhão de anos até a Terra.

Os dados captados foram estudados e checados por meses, até o dia da confirmação do fenômeno. A detecção foi anunciada exatamente 100 anos depois da criação da Teoria Geral da Relatividade de Einstein.

Reitze explica que os buracos negros tinham 150 quilômetros de diâmetro, que é praticamente o tamanho da região metropolitana de Washinton D.C., mas com a massa 30 vezes maior que a do sol e com a metade da velocidade da luz.

Antes da fusão, os buracos se moviam em espiral um ao redor do outro, fazendo com que as estrelas ao redor se movessem por conta da enorme gravidade. Quando dois buracos negros se unem, uma onda é liberada, e viaja pelo universo, causando alterações no tempo-espaço, fazendo com que o tempo fique mais rápido e mais lento, segundo explicam os cientistas que fizeram o anúncio.

Quando a onda chega à Terra, o planeta se move como uma gelatina, mas apenas em nível microscópico, muito menor do que o tamanho de um próton. É aí que os detectores do LIGO entram em ação, identificando essas minúsculas ondas, que assim como as ondas sonoras, podem ser ouvidas.

“O que é empolgante é o que vem agora. Estamos abrindo uma janela para o universo através das ondas gravitacionais. Podemos ver coisas que esperamos e coisas que não esperamos”, conclui Reitze.

Stephen Hawking comemora

O cientista celebrou a descoberta. Ele publicou um texto no Facebook elogiando a equipe do LIGO pelo resultado, comparando-o à descoberta de Bóson de Higgs. “Esse resultado é pelo menos tão importante quanto a descoberta do Bóson de Higgs”, escreveu ele. “Essas observações são consistentes com meu trabalho teórico sobre buracos negros dos anos 1970. Como físico teórico, passei minha vida contribuindo com nosso conhecimento sobre o universo. É empolgante ver previsões como a que eu fiz há 40 anos serem observadas durante minha vida”. [LIGO, Youtube, Stephen Hawking, Gizmodo]

Astrônomos descobriram a maior supernova já vista da Terra

Publicado em 15.01.2016

Você sabe que tem uma descoberta nas mãos quando o resumo na revista científica Science tem expressões como “pouco conhecida”, ou “maior que todas já vistas”, ou ainda “mecanismo ainda mal compreendido”. Tudo isto se aplica àquela que pode ser a mais brilhante supernova já detectada, a ASASSN-15lh (chamada de “assassin 15lh”).

No artigo que foi publicado, a ASASSN-15lh é descrita com “a supernova mais luminosa já encontrada”, com “mais do dobro da luminosidade que qualquer supernova já relatada” e “fontes de energia e progenitores atualmente pouco compreendidos”, além de “desafiar o modelo de magnetar”, expressões que demonstram o espanto do astrônomos com este objeto a 3,8 bilhões de anos-luz da Terra.

A supernova

A história começa no mês de junho de 2015, com a detecção da supernova SN-2015L, a mesma que tem o nome de ASASSN-15lh. Ela foi descoberta em uma galáxia anônima, com pouca atividade, mas bastante brilhante. Nos quatro meses seguintes à sua descoberta, tem brilhado imensamente.

Conforme relatou o astrônomo Kryzsztof Stanek, da OSU (Universidade Estadual de Ohio, nos EUA), no início a supernova parecia normal, mas nos dias seguintes o seu brilho aumentou muito.

“Se uma supernova típica – uma anã branca explodindo – fosse 1 em termos de energia, esta seria 200″, conta o professor Stanek. Uma explosão 570 bilhões de vezes mais brilhante que o sol, ou com 20 vezes o brilho de todas as estrelas da Via Láctea, juntas. Em outras palavras, uma supernova superluminosa.

O que sobrou da explosão é uma nuvem de gás e poeira e um núcleo minúsculo, denso e brilhante.

O objeto deixado por uma supernova geralmente é um magnetar, mas, se for este o caso, trata-se de um magnetar que extrapola todas as energias previstas. “A resposta honesta é que até este ponto não sabemos qual pode ser a fonte da energia da ASASSN-15lh”, conta o pesquisador chinês Subo Dong do Kavii Institute for Astronomy and Astrophysics (KIAA), da Universidade de Pequim, na China.

“A ASASSN-15lh pode levar a novas ideias e novas observações de toda a classe de supernovas superluminosas, e esperamos ter bastante das duas nos próximos anos”, conclui Dong. Calcula-se que o objeto, seja lá o que for, tem pouco mais de 16 km de diâmetro.

ASAS-SN

O ASAS-SN (“Assassin”) é um projeto conjunto para detectar supernovas, como o próprio nome diz – All Sky Automated Survey for SuperNovae (“Levantamento Automático de SuperNovas em Todo Céu” em tradução livre).

Atualmente, conta com dois telescópios, o “Brutus”, um conjunto de 4 telescópios robóticos de 14cm, em Haleakala, e o “Cassius”, que consiste de 4 telescópios de 14cm em Cerro Tololo, Chile (se alguém não se ligou, Marcus Junius Brutus e Gaius Cassius Longinus estavam envolvidos no assassinato do imperador romano Júlio César).

Quer dizer, eles chamam de telescópio, mas a gente chama de lente Nikon AF-S Nikkor 400mm f/2.8G ED VR AF. Isto mesmo, são lentes teleobjetivas comuns, como as usadas por fotógrafos de natureza e de esportes. E as câmeras são ProLine PL230 CCD.

Com estes dois conjuntos de lentes, cientistas têm descoberto muitas supernovas. Em noite clara, o céu é fotografado automaticamente, e as fotos examinadas em busca de alterações. Como as supernovas são extremamente brilhantes, não é preciso um telescópio muito poderoso para encontrá-las. [ScienceDaily, BBC, Los Alamos National Laboratory, ASAS-SN, KIAA, Science]

As novas descobertas vão acabar com o Modelo Padrão da física

Problemas no paraíso da física subatômica. Novas evidências do maior acelerador de partículas do mundo, o Grande Colisor de Hádrons (LHC), em Genebra, na Suíça, sugerem que certas partículas subatômicas minúsculas chamadas léptons não se comportam conforme o esperado.
Até agora, os dados apenas sugerem esses léptons estranhos. Porém, se mais dados confirmarem o seu comportamento rebelde, essas partículas representariam as primeiras rachaduras no modelo de física reinante para partículas subatômicas, o Modelo Padrão, dizem os pesqui

O modelo reinante

Um modelo único, chamado Modelo Padrão, governa o mundo bizarro das coisa realmente pequenas. Ele determina o comportamento de cada partícula subatômica, desde neutrinos espectrais até o há muito procurado bóson de Higgs (descoberto em 2012), que explica como outras partículas adquirem sua massa. Em centenas de experiências por mais de quatro décadas, os físicos têm confirmado repetidas vezes que o Modelo Padrão é um indicador preciso da realidade.
Mas o Modelo Padrão não fornece o quadro completo de como o universo funciona. Por um lado, os físicos não encontraram ainda uma maneira de conciliar o microcosmo do Modelo Padrão com a teoria da relatividade geral de Einstein, que descreve como a massa distorce o espaço-tempo em uma escala maior. Ele tampouco explica a substância misteriosa chamada matéria escura, que compõe a maior parte da matéria do universo, mas não emite luz. Por isso, os físicos têm ido em busca de quaisquer resultados que contradizem premissas básicas do Modelo Padrão, na esperança de que eles poderiam revelar uma nova física.

Rachaduras na fundação

Os físicos podem ter encontrado essa contradição no LHC, que acelera feixes embalados com prótons em torno de um anel subterrâneo de 27 km e os esmaga um contra o outro, criando uma chuva de partículas de vida curta.
Enquanto peneiravam a sopa de letrinhas dessas partículas de vida curta, cientistas envolvidos no experimento LHCb notaram uma discrepância na forma como muitas vezes os mésons B – partículas com massa cinco vezes maior do que a de um próton – decaíam em dois outros tipos de partículas parecidas com elétrons, chamadas de lépton tau e múon.
Os cientistas do LHC notaram um pouco mais de léptons tau do que o esperado, mas esse resultado foi muito preliminar. Considerando apenas este dado, havia uma grande chance – cerca de 1 em 20 – que um acaso estatístico pudesse explicar os resultados.
“Esta é uma pequena dica, e nós não ficaríamos extremamente animados até ver isso acontecer mais vezes”, disse na época Hassan Jawahery, físico de partículas da Universidade de Maryland, nos EUA, que trabalha no experimento LHCb.
Mas essa mesma discrepância na proporção lépton tau/múon aconteceu antes, no experimento BaBar da Universidade de Stanford, que acompanhou o declínio dos elétrons que colidiam com os seus parceiros de antimatéria, os pósitrons.
Com as duas fontes de dados combinadas, as chances de que a discrepância seja um subproduto do acaso cai significativamente. Os novos resultados estão em um nível de certeza “4-sigma”, o que significa que há uma chance de 99,993% de a discrepância entre léptons tau e múons representar um fenômeno físico real, e não um subproduto do acaso. (Normalmente, os físicos anunciam grandes descobertas, como a do bóson de Higgs, quando os dados atingem um nível 5-sigma de significância, o que significa que há 1 em 3,5 milhões de chances de que a descoberta seja um acaso estatístico).
“Seus resultados estão totalmente de acordo com os nossos”, disse Vera Luth, física da Universidade de Stanford, na Califórnia, que trabalhou no experimento BaBar. “Estamos obviamente muito contentes de que isso não se pareça em nada como uma flutuação”.

Novos mundos?

Claro, ainda é muito cedo para dizer com certeza absoluta que algo suspeito está acontecendo numa parte muito pequena do universo. Mas o fato de que resultados semelhantes foram encontrados usando completamente diferentes modelos experimentais reforça os achados do LHCb, afirma Zoltan Ligeti, físico teórico do Laboratório Nacional Lawrence. Além disso, o experimento de colisão de átomos KEK-B no Japão encontrou um desvio semelhante, acrescentou.
Se o fenômeno que eles mediram for comprovado, “as implicações para a teoria e como vemos o mundo seriam extremamente substanciais”, comemora Ligeti. “É realmente um desvio do Modelo Padrão em uma direção que a maioria das pessoas não teria esperado”.
Por exemplo, um dos principais candidatos para explicar a matéria escura e a energia escura é uma classe de teorias conhecidas como supersimetria, que postula que cada partícula conhecida tem um “superparceiro” com características ligeiramente diferentes. Mas as versões mais populares dessas teorias não conseguem explicar os novos resultados.
E é bom ressaltar que esses novos resultados não estão confirmados ainda. Isso vai ter que esperar até que a equipe comece a analisar os dados da mais recente experiência do LHC, que teve uma escalada para quase o dobro dos níveis de energia em abril, conta Jawahery. [Live Science]

O tempo está ficando mais lerdo – e nós podemos perceber isso

Um dos problemas de longa data da física tem sido a existência de energia escura. Nós podemos ver seus efeitos, mas ainda não temos ideia do que ela seja exatamente. Uma equipe de professores da Universidade do País Basco, em Bilbao, e da Universidade de Salamanca, na Espanha, têm sugerido que todos os nossos esforços para encontrar e definir a energia escura tem sido em vão, simplesmente porque ela não existe.

Em vez disso, dizem eles, todos os efeitos da energia escura podem ser explicados pela ideia alternativa de que o que estamos realmente vendo é tempo diminuindo sua velocidade, e se preparando para uma eventual parada.

Veja, por exemplo, o fenômeno astronômico de desvio da luz para o vermelho.

Quando vemos estrelas que têm um comprimento de onda de luz que é vermelho, sabemos que elas estão acelerando. O grupo de professores espanhóis está agora tentando explicar o fenômeno da aceleração do universo como sendo o resultado não da presença de energia escura, mas simplesmente de uma ilusão criada pelo tempo em processo de desaceleramento.

A luz leva uma boa quantidade de tempo para chegar até nós. Conforme o tempo passa, ele vai ficando mais lento, fazendo com que pareça que tudo está se acelerando para longe.

O tempo é extremamente lento, mas, dada a vastidão do espaço, é ampliado através da quantidade incompreensível de distância, o que significa que podemos ver isso quando olhamos para as estrelas.

Eles também dizem que, gradualmente, o tempo vai continuar a diminuir até que simplesmente pare completamente. O universo irá congelar para toda a eternidade.

Mas não se preocupe, estamos a salvo. Isso só acontecerá a milhares de milhões de anos de distância, e a Terra já não estará por aqui.

Aids: cientistas descobrem exatamente a origem geográfica da doença

Um novo estudo revela, pela primeira vez, onde, quando e como a pandemia mundial da Aids se originou. Graças a uma análise estatística de todos os dados genéticos disponíveis sobre o vírus da imunodeficiência humana (HIV), uma equipe internacional de pesquisadores acaba de confirmar que o flagelo eclodiu em 1920, em Kinshasa, a capital do que é hoje a República Democrática do Congo. Ao comparar este resultado com dados históricos, os pesquisadores explicam como, a partir de uma única contaminação por um chimpanzé, o HIV se espalhou para os seres humanos.

A Aids é uma das doenças mais devastadoras da história da humanidade. Desde a sua transmissão aos seres humanos por grandes macacos, o patógeno responsável, o vírus da imunodeficiência humana (HIV) já infectou 75 milhões de pessoas. No entanto, 30 anos após a descoberta de sua existência, pouco se sabia sobre a cadeia de eventos na origem da pandemia global. Uma equipe internacional, liderada pelas universidades de Oxford, na Inglaterra, e Louvain, na Bélgica, em colaboração com pesquisadores do IRD, organização sem fins lucrativos que busca ajudar populações vulneráveis ao redor do mundo, acaba de publicar um novo estudo que revela como a pandemia começou e se espalhou.

Graças ao sequenciamento do genoma do vírus e as mais recentes técnicas filogeográficas, os pesquisadores recriaram a história genética da epidemia.

Eles compararam a diversidade genética dos vírus coletados nos países da bacia do Congo, considerados potenciais locais de origem. O resultado: a origem do flagelo foi Kinshasa, a capital do que é hoje a República Democrática do Congo, e remonta a 1920.

Uma vez que a origem geográfica do HIV foi determinada, os cientistas foram capazes de ligar os seus dados genéticos sobre a evolução do vírus com os dados históricos, para determinar as circunstâncias que permitiram a sua eclosão em Kinshasa e sua propagação entre as populações humanas. Arquivos coloniais belgas no ex-Zaire revelam que, no início do século, uma grande quantidade de comércio ocorreu por via fluvial (marfim, borracha, etc) entre o sudeste de Camarões e Kinshasa. Isso poderia explicar por que a epidemia humana eclodiu na capital congolesa, e não em Camarões, onde os chimpanzés que contaminaram os humanos são encontrados.

Em seguida, entre 1920 e 1950, a urbanização e o desenvolvimento dos transportes, em especial ferrovias, fez de Kinshasa uma das cidades mais conectadas na África Central. No final da década de 1940, mais de um milhão de pessoas passaram pela cidade a cada ano para chegar ao norte ou ao sul do país ou viajar para países vizinhos. Esta mistura de fatores, combinados com a adaptabilidade genética do vírus, levou a sua propagação muito rápida em todo o país (que é tão grande como a Europa Ocidental), bem como focos secundários no sul e leste da África. Mais tarde, após a década de 1960, outras mudanças sociais, tais como o aumento da prostituição e o uso de agulhas não esterilizadas em iniciativas de saúde pública, contribuíram para transformar pequenos surtos de infecção em uma pandemia real.

Buraco negro monstruoso acorda após 26 anos

Publicado em 28.06.2015

Impressão artística de um buraco negro engolindo matéria de sua estrela companheira em um sistema binário

O satélite Integral da Agência Espacial Europeia (ESA) observou uma explosão excepcional de luz de alta energia produzida por um buraco negro que está devorando material de sua companheira estelar.

O que há de excepcional nisso? Esse buraco negro em questão, um dos mais brilhantes do universo, estava “dormindo” há 26 anos.

O monstro acordou

Em 15 de junho de 2015, um conhecido de longa data fez um retorno clássico ao palco cósmico: V404 Cygni, um sistema que compreende um buraco negro e uma estrela que orbitam um ao outro, localizado em nossa galáxia a quase 8.000 anos-luz de distância da Terra, na constelação de Cygnus, o Cisne.

Neste tipo de sistema binário, material flui da estrela em direção ao buraco negro se aglomera em um disco onde é aquecido, brilhando intensamente em comprimentos de onda ópticos, ultravioletas e raios-X antes de espiralar para dentro do buraco negro.

“O comportamento desta fonte de luz é extraordinário, com flashes luminosos repetidos em escalas de tempo mais curtas do que uma hora, algo raramente visto em outros sistemas de buraco negro”, comenta Erik Kuulkers, cientista do projeto Integral da ESA. “Neste momento, é o objeto mais brilhante de raios-X no céu – até cinquenta vezes mais brilhante do que a nebulosa do Caranguejo, normalmente uma das fontes mais brilhantes de alta energia no céu”.

V404 Cygni não ficava tão aceso e ativo desse jeito desde 1989, quando foi observado pela primeira com o satélite japonês de raios-X Ginga e instrumentos de alta energia a bordo da estação espacial Mir.

V404 Cygni

A explosão de 1989 foi crucial no estudo dos buracos negros. Até então, os astrônomos conheciam poucos objetos que achavam que poderiam ser buracos negros, e V404 Cygni era um dos candidatos mais convincentes.

Cerca de dois anos depois da explosão de 1989, uma vez que a fonte tinha voltado a um estado mais calmo, os astrônomos foram capazes de ver sua estrela companheira, que tinha sido ofuscada pela atividade extrema. Ela possui cerca de metade da massa do sol, e ao estudar o movimento relativo dos dois objetos no sistema binário, foi determinado que seu companheiro deveria ser um buraco negro, cerca de doze vezes mais massivo que o sol.

Na época, os astrônomos também olharam os dados de arquivo de telescópios ópticos ao longo do século XX, encontrando duas explosões anteriores do V404 Cygni, uma em 1938 e outra em 1956.

Estes picos de atividade, que ocorrem a cada duas ou três décadas, são provavelmente causados por material lentamente se acumulando no disco em torno do buraco negro, até finalmente chegar a um ponto de inflexão que muda drasticamente a rotina de alimentação do objeto por um curto período.

Oportunidade rara

Como os diferentes componentes de um sistema binário de buraco negro emitem radiação em diferentes comprimentos de onda através do espectro, os astrônomos estão combinando observações de alta energia com outras feitas em comprimentos de onda ópticos e de rádio a fim de obter uma visão completa do que está acontecendo neste objeto único.

“Estamos ansiosos para testar a nossa compreensão atual de buracos negros e seus hábitos alimentares com estes dados ricos”, disse Teo Muñoz-Darias, do Instituto de Astrofísica das Canárias, em Tenerife, Espanha.

Estas imagens mostram o pedaço do céu onde o sistema binário V404 Cygni está localizado

Os astrônomos vão explorar as observações de rádio, por exemplo, para investigar os mecanismos que dão origem aos poderosos jatos de partículas se afastando a velocidades próximas à da luz do disco de acreção do buraco negro.

Existem poucos sistemas binários de buracos negros sobre os quais tantos dados foram coletados simultaneamente em vários comprimentos de onda como esse. Por isso, a explosão atual de V404 Cygni oferece uma rara oportunidade de reunir observações deste tipo

Quem vivia na Terra? Equipe encontra ferramentas anteriores ao primeiro homem

Reprodução

Uma descoberta feita no Quênia está deixando cientistas e paleontólogos de todo o mundo extremamente inquietos. Trata-se de um conjunto de ferramentas encontrada em um sítio arqueológico datado do período Plioceno, ou seja, há mais de 3,3 milhões de anos. O dado é que esse tempo é anterior ao surgimento dos primeiros homens.

O primeiro homem conhecido é o Homo habilis, que surgiu milhares de anos depois do período Plioceno. Por conta disso, cientistas e especialistas acreditam que a nova descoberta poderá fazer com que toda a história da humanidade — e talvez do planeta — seja reescrita. Isso porque, além da data em questão, as ferramentas são consideradas bastante sofisticadas: há martelos, bigornas e seixos esculpidos.

Em artigo publicado na Nature, revista especializada no ramo, os responsáveis pela descoberta deram o nome de Lomekwian a essa produção proto-humana. Ela é 700 mil anos mais velha que a produção olduvaiense, até então a mais antiga já descoberta. Mais do que a antiguidade, os pesquisadores agora se preocupam com a única pergunta sem resposta: se essas ferramentas são anteriores ao homem, quem as teria produzido e utilizado?

Em relatos recentes, cientistas afirmam que serem marinhos como os golfinhos já utilizaram ferramentas ao longo de seu desenvolvimento. A teoria, porém, é controversa e não aceita por toda a comunidade. A descoberta no Quênia abre mais um caminho para que se descubra além disso e, portanto, é considerada histórica.