Explosão de raios gama em galáxias distantes

                              © ESO (ilustração de explosões de raios gama em galáxias distantes)

As explosões de raios gama são as explosões mais brilhantes do Universo.

São inicialmente observadas por observatórios que se encontram em órbita terrestre, que detectam a curta explosão inicial de raios gama. Depois de localizadas as suas posições, são imediatamente estudadas utilizando telescópios de grandes dimensões instalados no solo, que detectam a radiação visível e infravermelha remanescente emitida ainda nas horas e dias que se seguem à explosão inicial. Uma destas explosões, chamada GRB 090323, foi inicialmente detectada pelo Telescópio Espacial Fermi Gamma-ray da NASA. Pouco tempo depois, o sinal emitido foi observado pelo detector de raios X do satélite Swift da NASA e pelo sistema GROND do telescópio MPG/ESO de 2.2 metros instalado no Chile. Esta explosão foi estudada detalhadamente pelo Very Large Telescope (VLT) do ESO, apenas um dia depois da explosão inicial.

As observações obtidas com o VLT mostram que a luz brilhante emitida pela explosão de raios gama passou através da própria galáxia hospedeira e também de outra galáxia próxima. Estas galáxias estão sendo observadas tal como eram há 12 bilhões de anos atrás. As galáxias foram observadas com um desvio para o vermelho de 3,57 correspondendo a 1,8 bilhões de anos depois do Big Bang. Galáxias muito distantes estão raramente envolvidas neste tipo de fenômeno.

“Quando estudamos a radiação emitida por esta explosão de raios gama não sabíamos o que iríamos encontrar. Foi surpreendente descobrir que o gás frio existente nestas duas galáxias do Universo primitivo tem uma composição química tão inesperada,” explica Sandra Savaglio (Instituto Max-Planck para a Física Extraterrestre, Garching, Alemanha), autora principal do artigo científico que descreve este estudo.

Estas galáxias têm mais elementos pesados do que o observado em qualquer galáxia do Universo primordial.

Quando a radiação da explosão de raios gama passou através das galáxias, o gás aí contido atuou como um filtro e absorveu parte desta radiação em certos comprimentos de onda. Sem a explosão de raios gama estas galáxias tênues seriam completamente invisíveis. Ao analisar cuidadosamente as impressões digitais dos diferentes elementos químicos, a equipe conseguiu determinar a composição do gás frio destas galáxias muito distantes e em particular descobriu o seu rico conteúdo em elementos pesados.

Espera-se que as galáxias no Universo primitivo tenham menor quantidade de elementos pesados do que as galáxias no Universo atual, tais como a Via Láctea. Os elementos pesados são produzidos ao longo da vida e morte de várias gerações de estrelas, que gradualmente vão enriquecendo o gás das galáxias. A matéria produzida pelo Big Bang, há 13,7 bilhões de anos, era quase toda hidrogênio e hélio. Os elementos mais pesados, tais como oxigênio, nitrogênio e carbono, foram posteriormente produzidos por reações termonucleares no interior das estrelas e lançados de volta às reservas de gás existentes na galáxia próximo da morte das estrelas. Por isso, espera-se que a quantidade de elementos pesados na maioria das galáxias aumente gradualmente à medida que o Universo envelhece. Os astrônomos utilizam o enriquecimento químico das galáxias para determinar em que período das suas vidas estas se encontram. No entanto e surpreendentemente, estas novas observações revelaram que algumas galáxias já são muito ricas em elementos pesados numa altura correspondente a menos de dois bilhões de anos depois do Big Bang, algo inimaginável até agora.

O par de galáxias jovens descoberto deve estar formando estrelas a uma taxa extremamente elevada, podendo enriquecer tanto e muito depressa o gás frio. Uma vez que as duas galáxias estão muito próximas uma da outra, é possível que se encontrem em processo de fusão, o que dará origem a formação estelar quando as nuvens de gás colidirem entre si. Os novos resultados apoiam também a ideia de que as explosões de raios gama podem estar associadas a formação estelar intensa.

Formação estelar muito violenta como esta poderá ter cessado muito cedo na história do Universo. Doze bilhões de anos mais tarde, os restos de tais galáxias conteriam um grande número de restos estelares tais como buracos negros e anãs brancas frias, formando uma população de “galáxias mortas” difíceis de detectar, apenas sombras tênues de como teriam sido nas suas juventudes brilhantes. Encontrar tais cadáveres atualmente seria um grande desafio.

“Tivemos muita sorte em observar a GRB 090323 quando ainda estava suficientemente brilhante, de tal modo que foi possível obter observações muito detalhadas com o VLT. As explosões de raios gama permanecem brilhantes apenas por curtos espaços de tempo, por isso conseguir dados de boa qualidade é muito difícil. Esperamos poder observar novamente estas galáxias num futuro não muito longínquo quando tivermos disponíveis instrumentos mais sensíveis. Estes objetos seriam um alvo ideal para o E-ELT,” conclui Savaglio.

Fonte: ESO

Leis da Física variam ao longo do Universo

 

Constante de estrutura fina

Um dos mais queridos princípios da ciência - a constância das leis da física - pode não ser verdadeiro.
Um estudo publicado na mais conceituada revista de física, a Physical Review Letters, afirma que as leis da natureza podem variar ao longo do Universo.
O estudo concluiu que uma das quatro forças fundamentais, o eletromagnetismo, parece variar de um lugar para outro.
O eletromagnetismo é medido por meio da chamada constante de estrutura fina, simbolizada pela letra grega alfa (α).
Esta constante é uma combinação de três outras constantes: a velocidade da luz (c), a carga do elétron (e) e a constante de Planck (h), onde α = e²/hc.
O resultado é cerca de 1/137, um número sem dimensão, o que a torna ainda mais fundamental do que as outras constantes, como a gravidade, a velocidade da luz ou a carga do elétron.
Em termos gerais, a constante alfa mede a magnitude da força eletromagnética - em outras palavras, a intensidade das interações entre a luz e a matéria.

Constantes inconstantes

Agora, John Webb e seus colegas das universidades de Nova Gales do Sul e Swinburne, na Austrália, e Cambridge, no Reino Unido, mediram o valor de alfa em cerca de 300 galáxias distantes, usando dados do Very Large Telescope do ESO, no Chile.
"Os resultados nos deixaram estupefatos," disse o professor Webb. "Em uma direção, a partir de nossa localização no Universo, a constante alfa vai ficando gradualmente mais fraca, e gradualmente mais forte na direção oposta."
Isso mostra uma espécie de "eixo preferencial" para o Universo - chamado pelos cientistas de "dipolo australiano" - de certa forma coincidente com medições anteriores que deram origem à teoria do chamado Fluxo Escuro, que indica que uma parte da matéria do nosso Universo estaria vazando por uma espécie de "ralo cósmico", sugada por alguma estrutura de um outro universo.

"A descoberta, se confirmada, terá profundas implicações para o nosso entendimento do espaço e do tempo, e viola um dos princípios fundamentais da teoria da Relatividade Geral de Einstein," completou Webb, referindo-se ao princípio da equivalência de Einstein.
O resultado não é uma completa surpresa: as conclusões haviam sido anunciadas pela equipe em 2010:
Naquele momento, porém, o estudo ainda não havia sido publicado em uma revista revisada pelos pares - tanta demora para que outros cientistas analisassem o estudo é uma indicação bem clara do impacto que os resultados podem ter sobre todo o edifício científico estabelecido.
O Dr. Webb e seus colegas vêm trabalhando no assunto há muito mais tempo. Seus primeiros resultados vieram em 1999, mas eram baseados em um número menor de galáxias, de uma região mais restrita do céu.

Universo infinito ou múltiplos universos

Uma das implicações dessas "constantes inconstantes" é que o Universo pode ser infinito.
"Essas violações são de fato esperadas por algumas 'teorias de tudo', que tentam unificar todas as forças fundamentais. Uma alteração suave e contínua de alfa pode implicar que o Universo seja muito maior do que a parte dele que conseguimos observar, possivelmente infinito," propõe o Dr. Victor Flambaum, coautor do estudo.
Outra possibilidade derivada dessa variação na constante alfa é a existência de multiversos, múltiplos universos que podem, de alguma forma, "tocar-se" uns aos outros.

O professor Webb afirma que esta descoberta também pode dar uma resposta muito natural para uma questão que tem intrigado os cientistas há décadas: por que as leis da física parecem tão bem ajustadas para a existência da vida?
"A resposta pode ser que outras regiões do Universo não são tão favoráveis à vida como nós a conhecemos, e que as leis da física que medimos em nossa parte do Universo são meramente 'regras locais'. Neste caso, não seria uma surpresa encontrar a vida aqui," afirma o cientista.
Isto porque basta uma pequena variação nas leis da física para que, por exemplo, as estrelas deixem de produzir carbono, o elemento básico da "vida como a conhecemos".

Como os cientistas chegaram a esta conclusão
Para chegar às suas conclusões, os cientistas usaram a luz de quasares muito distantes como faróis.
O espectro da luz que chega até nós, vinda de cada quasar, traz consigo sinais dos átomos nas nuvens de gás que a luz atravessou em seu caminho até a Terra.
Isto porque uma parte da luz é absorvida por estes átomos, em comprimentos de onda específicos que revelam a identidade desses átomos - de quais elementos eles são.
Essas "assinaturas espectrais", chamadas linhas de absorção, são então comparadas com as mesmas assinaturas encontradas em laboratório aqui na Terra para ver se a constante alfa é mesmo constante.
Os resultados mostraram que não, que alfa varia ao longo de um eixo que parece atravessar o Universo, assim como um eixo magnético atravessa a Terra.
Novas teorias
Quanto ao espanto causado pelos resultados, o Dr. Webb afirma que as chamadas leis da física não estão "escritas na pedra".
"O que nós entendemos por 'leis da natureza'? A frase evoca um conjunto de regras divinas e imutáveis que transcenderiam o 'aqui e agora' para aplicar-se em todos os lugares e em todos os tempos no Universo. A realidade não é tão grandiosa.
"Quando nos referimos às leis da natureza, estamos na verdade falando de um determinado conjunto de ideias que são marcantes na sua simplicidade, que parecem ser universais e que têm sido verificadas por experimentos.
"Portanto, somos nós, seres humanos, que declaramos que uma teoria científica é uma lei da natureza. E os seres humanos frequentemente estão errados," escreveu ele em um artigo na revista Physics World.
Reação muito semelhante teve um dos pesquisadores responsáveis pelo recente experimento que teria identificado neutrinos viajando a vez, outro achado que contraria as atuais leis da física.
Ao falar sobre a controvérsia e as inúmeras tentativas de dar outras explicações para os resultados, o Dr. Sergio Bertolucci afirmou que "um experimentalista tem que provar que uma medição está certa ou está errada. Se você interpretar cada nova medição com as velhas teorias, você nunca terá uma nova teoria".
E como os cientistas poderão ter certeza de que é hora de investir em uma nova teoria?
Se há variação em uma das constantes, é de se esperar que as outras constantes fundamentais também variem.
Tudo o que eles terão que fazer será projetar experimentos que possam verificar variações na gravidade, na carga do elétron ou na velocidade da luz.

Nebulosa iluminada por estrela jovem

Os tufos de pérolas em torno da estrela central IRAS 10082-5647 nesta imagem do Hubble certamente chama a atenção para os céus.

A nuvem de aparência divina é uma nebulosa de reflexão, composta por gás e poeira brilhando suavemente pela luz refletida de estrelas próximas, neste caso, uma jovem estrela Herbig Ae/Be.

A estrela, como outras desse mesmo tipo, ainda é relativamente jovem, tendo apenas alguns milhões de anos. Ela ainda não atingiu a chamada fase de sequência principal, onde vai gastar cerca de 80% de sua vida criando energia pela queima de hidrogênio em seu núcleo. Até então, a estrela aquece-se por colapso gravitacional, à medida que o material na estrela cai sobre si mesma, tornando-se cada vez mais densa e gerando uma imensa pressão que por sua vez emite grandes quantidades de calor.

As estrelas gastam apenas cerca de 1% de suas vidas nesta fase anterior à fase da sequência principal. Eventualmente, o colapso gravitacional vai aquecer o núcleo da estrela o suficiente para a fusão do hidrogênio começar, impulsionando a estrela para a fase de sequência principal, e colocando-a na sua fase de idade adulta.

A Advanced Camera for Surveys, a bordo do Telescópio Espacial Hubble captou a nebulosa, iluminada com a luz de IRAS 10082-5647 nos comprimentos de onda do visível (555 nm) e do infravermelho próximo (814 nm) que foram coloridos de azul e vermelho, respectivamente.

Fonte: ESA

China lança nave espacial não tripulada Shenzhou 8

Nave espacial não tripulada Shenzhou-8 é lançada no Centro de Lançamento Espacial de Jiuquan
Foto: EFE

A China lançou com sucesso nesta terça-feira uma nave espacial sem tripulantes que tentará executar um acoplamento com um módulo de teste em órbita, o que constitui uma nova etapa do programa que pretende estabelecer uma estação espacial permanente até 2020, anunciou a agência oficial Xinhua.
A nave Shenzhou VIII, que servirá de módulo de treinamento, foi lançada nesta terça-feira às 5h58 (19h58 de Brasília, segunda-feira) da base de Jiuquan (noroeste), no deserto de Gobi.
O Shenzhou VIII se acoplará a Tiangong-1, um módulo de teste lançado em 29 de setembro, a uma altitude de 343 km, uma operação considerada crucial na conquista do espaço. Em 2012, a China executará outros acoplamentos com duas naves, Shenzhou IX e Shenzhou X, uma delas tripulada. Duas mulheres treinam para esta missão e devem ser as primeiras chinesas astronautas.
A China, como aconteceu com seu primeiro voo espacial tripulado, recupera o atraso tecnológico em relação a Estados Unidos e Rússia com a reprodução de experiências executadas por estes países nos anos 60.

Astronautas da viagem simulada a Marte estão de volta

Reentrada virtual

Os 520 dias de isolamento da tripulação da missão MARS500 chegarão ao fim no dia 4 de Novembro, quando a escotilha da "nave espacial"' será aberta pela primeira vez, depois de ter sido fechada em Junho do ano passado.
Os cientistas aguardam pelas análises finais enquanto a tripulação conta as horas até a liberdade.
Durante a missão de 17 meses de simulação de uma viagem a Marte, os seis homens fizeram inúmeras experiências: monitoraram seus cérebros, fizeram varreduras em corpos, coletaram todo o tipo de amostras e cuidaram da "nave".
A qualidade única do material recolhido até agora já deixou os cientistas satisfeitos. Mesmo assim eles estão ansiosos por trabalhar com o novo material que será obtido com a "chegada da nave".

Sobrevivência ao isolamento

A revelação dos resultados científicos completos vai demorar algum tempo, mas a principal questão já foi respondida - ou quase:
"A resposta é sim," diz Patrik Sundblad, especialista da ESA em ciências da vida.
"Sim, a tripulação consegue sobreviver ao isolamento obrigatório para uma viagem de ida e volta a Marte. Psicologicamente, somos capazes de aguentar.

"Além disso, esta investigação é muito importante para a compreensão de questões clínicas em terra.
"A tripulação teve os seus altos e baixos, mas isto já era esperado. De fato, estávamos contando com muito mais problemas, mas a equipe tem-se portado extraordinariamente bem.
"O mês de Agosto foi a fase mais difícil do ponto de vista mental: foi a fase mais monótona da missão, os amigos e a família estavam de férias e não mandavam tantas mensagens e a comida era pouco variada," explica o especialista.
O humor melhorou com a proximidade do final da missão, com o fluxo normal de mensagens depois do período de férias e, especialmente, com o regresso às comunicações em tempo real, em 15 de Setembro, terminado o retardamento artificial.

Simulação fiel

"A grande fidelidade da simulação foi um fator importante para o sucesso da experiência," ressalta Patrik.

"Simular uma missão a Marte, de uma forma tão real quanto possível em Terra, foi muito importante para a tripulação.
"Saber que esta missão está de fato ajudando a tornar possível uma verdadeira missão a Marte tornou esta experiência de longa duração num desafio mais fácil para a tripulação," afirmou.
Os verdadeiros astronautas terão de enfrentar desafios psicológicos adicionais. Eles estarão em perigo constante porque não podem simplesmente sair da nave espacial em caso de emergência.
Viajar até tão longe e ver a Terra transformar-se em mais um ponto brilhante entre tantas estrelas pode criar uma sensação de separação, que se junta a outros fatores de estresse.
A ausência de gravidade e a radiação são outros desafios.
Alguns fatores analisados podem ser explorados em terra, em estudos de pacientes acamados e em tripulações que ficam completamente isoladas na Antártida durante inverno.
"Até certo ponto estamos usando os mesmos questionários psicológicos no Mars500 que usamos com as tripulações da base Concordia durante o Inverno e em estudos com acamados," diz Patrik. "É muito interessante compará-los."

Cooperação
A missão Mars500 foi muito além do isolamento de seis homens - envolveu a cooperação internacional e a criação de toda uma infra-estrutura em torno da missão.
"A tripulação trabalhou muito bem, quer individualmente, quer em equipe, e a cooperação aqui fora tem sido extraordinária," nota Patrik.
"A Rússia, a China e a Europa tornaram possível esta experiência única.
"Esta é uma importante lição para uma futura missão a Marte: não se trata apenas da nave espacial e da sua tripulação, mas também da cooperação em Terra entre todas as equipes e agências espaciais internacionais," concluiu.