Einstein ainda está certo

Astrônomos usaram o Very Large Telescope (VLT) do ESO e radiotelescópios de todo o mundo para encontrar e estudar um par estelar bizarro, constituído pela estrela de nêutrons de maior massa conhecida até hoje e uma estrela anã branca.

© ESO/L. Calçada (ilustração de um pulsar e uma anã branca)

Este estranho sistema binário permite testar a teoria da gravitação de Einstein, a relatividade geral, de maneiras que não tinham sido possíveis até hoje. Até agora, as novas observações estão exatamente de acordo com as previsões da relatividade geral e são inconsistentes com algumas teorias alternativas.

Uma equipe internacional descobriu um sistema binário exótico, constituído por uma estrela de nêutrons, pequena mas excepcionalmente pesada, que gira em torno de seu próprio eixo 25 vezes por segundo, e por uma estrela anã branca que a orbita a cada duas horas e meia. A estrela de nêutrons é um pulsar que emite ondas de rádio, que podem ser observadas a partir da Terra com radiotelescópios. Além de ser muito interessante por si só, este par incomum é também um laboratório único para testar os limites das teorias físicas.
O pulsar chamado PSR J0348+0432 é o que resta da explosão de uma supernova. Ele tem duas vezes mais massa que o Sol, mas tem um diâmetro de apenas 20 quilômetros. A gravidade em sua superfície é mais de 300 bilhões de vezes mais intensa que a sentida na Terra, e em seu centro cada pedaço do tamanho de um cubo de açúcar tem mais de um bilhão de toneladas de matéria comprimidas. A sua companheira anã branca é apenas um pouco menos exótica: trata-se de um resto brilhante de uma estrela muito mais leve, que perdeu a sua atmosfera e que lentamente vai se apagando.
“Observei este sistema com o VLT do ESO, procurando variações na radiação emitida pela anã branca, causadas pelo seu movimento em torno do pulsar”, diz John Antoniadis, um estudante de doutorado no Instituto Max Planck de Rádio Astronomia (MPIfR) em Bonn, e autor principal do artigo científico que descreve estes resultados. “Uma análise rápida fez-me perceber que o pulsar é um verdadeiro peso pesado. Tem duas vezes a massa do Sol, o que o torna  a estrela de nêutrons de maior massa conhecida até hoje e é também um excelente laboratório para a física fundamental”.
A teoria da relatividade geral de Einstein, que explica a gravidade como uma consequência da curvatura do espaço-tempo criada pela presença de matéria e energia, tem resistido a todos os testes desde o primeiro momento da sua publicação, há quase um século atrás. Mas ela não pode ser a explicação derradeira e deverá, em última instância, perder a sua validade. A relatividade geral não é consistente com outra grande teoria física do século XX, a mecânica quântica. Ela também prevê singularidades para certas circunstâncias, quando algumas quantidades tendem para o infinito, tal como no centro de um buraco negro.
Os físicos construíram outras teorias de gravidade que levam a previsões diferentes das da relatividade geral. Para algumas destas alternativas, as diferenças são percebidas apenas para campos gravitacionais extremamente fortes, os quais não podem ser encontrados no Sistema Solar. Em termos de gravidade, o PSR J0348+0432 é de fato um objeto extremo, mesmo quando comparado com outros pulsares que foram usados em testes de alta precisão da relatividade geral de Einstein. O primeiro pulsar binário, PSR B1913+16, foi descoberto por Joseph Hooton Jr. e Russell Hulse, que ganharam por isso o Prêmio Nobel da Física em 1993. Os cientistas mediram de forma exata as variações nas propriedades deste objeto, mostrando que eram precisamente consistentes com as perdas de energia de radiação gravitacional previstas pela relatividade geral.

Em campos gravitacionais tão fortes, pequenos aumentos na massa podem levar a grandes variações no espaço-tempo em torno destes objetos. Até agora, os astrônomos não tinham ideia do que podia acontecer na presença de uma estrela de nêutrons de massa tão elevada como a PSR J0348+0432. Este objeto oferece a oportunidade única de levar estes testes a território desconhecido.
A equipe combinou as observações da anã branca, obtidas pelo VLT, com o sinal muito preciso do pulsar obtido pelos radiotelescópios. Este trabalho utilizou dados dos radiotelescópios de Effelsberg, Arecibo e Green Bank, além dos telescópios ópticos Very Large Telescope e William Herschel Telescope.

Um sistema binário tão próximo emite ondas gravitacionais e perde energia, o que faz com que o período orbital varie de uma pequena quantidade, sendo que as previsões para esta variação feitas pela relatividade geral e pelas outras teorias são diferentes.
“As nossas observações em rádio foram tão precisas, que já conseguimos medir a variação do período orbital com valores da ordem de 8 milionésimos de segundo por ano, exatamente como previsto pela teoria de Einstein”, diz Paulo Freire, outro integrante da equipe.
Este é apenas o começo dos estudos detalhados sobre este objeto único, e os astrônomos irão utilizá-lo para testar a relatividade geral com cada vez mais precisão, à medida que o tempo passa.

Os resultados deste estudo foram publicados hoje na revista Science.

Fonte: ESO

Calor do nascimento de estrelas afeta galáxias

Astrônomos utilizando o telescópio espacial Hubble mostraram pela primeira vez que a explosão resultante da formação de estrelas tem um impacto muito maior do que os limites da galáxia onde elas se encontram.

© NASA/ESA (starburst na galáxia M82)

Esses eventos de energia podem after o gás galáctico em distâncias até 20 vezes maiores do que o tamanho visível da galáxia, alterando a forma como a galáxia evolui, e como a matéria e a energia se espalham pelo Universo.

Quando as galáxias formam novas estrelas, por vezes ocorrem episódios de atividade intensa conhecidos como starbursts (explosão de estrelas). Esses eventos ocorriam com frequência nos primórdios do Universo, mas são mais raras em galáxias próximas. Durante essas explosões, centenas de milhões de estrelas nascem, e seu efeito combinado pode formar um poderoso vento que viaja para além da galáxia.

Até então, se sabia que esses ventos afetavam a galáxia progenitora, mas o novo estudo desenvolvido por pesquisadores das agências espaciais americana (NASA) e europeia (ESA) mostra que o efeito é muito mais intenso do que se imaginava. A equipe internacional de astrônomos responsável pelo estudo observou 20 galáxias próximas, algumas das quais passavam por uma starburst. Eles descobriram que os ventos que acompanhavam o processo de formação das estrelas eram capazes de ionizar gases a até 650 mil anos-luz do centro da galáxia, distância cerca de 20 vezes superior ao seu tamanho visível.

Essa é a primeira evidência direta da observação de explosões estelares locais impactando grande quantidade de gás ao redor da galáxia que habitam, e tem consequências significativas sobre como a galáxia continua a evoluir e formar galáxias.

Fonte: NASA e ESA

Magnetosfera, a “bolha magnética” que protege a Terra

Costumamos imaginar a Terra girando ao redor do sol tranquilamente, sem grandes complicações. Contudo, as coisas são, na verdade, um pouco mais “dramáticas”: enquanto nosso planeta avança pelo espaço, é constantemente bombardeado por partículas solares energizadas. Felizmente, a Terra conta com a proteção da magnetosfera, uma espécie de “bolha” na qual boa parte dessas partículas bate e é desviada.

 

A imagem acima é uma representação do que a Terra enfrenta em seu trajeto. Na parte “dianteira” do planeta se forma uma região em que o conflito com as partículas solares é especialmente forte, chamada “bow shock” (que pode ser traduzido como “choque de proa” e é parecido com o que se forma na proa de um navio que se desloca pelo mar).

Analisando dados coletados pela espaçonave da NASA WIND (que já viajou 17 vezes até os limites da magnetosfera entre 1998 e 2002), cientistas não só conseguiram criar uma representação consistente do fenômeno, como também puderam começar a entender melhor esse cenário.

“A frente da magnetosfera fica bem na linha entre o Sol e a Terra, por isso é um lugar crucial para entendermos coisas pequenas que podem ter consequências grandes”, destaca o pesquisador David Sibeck, do Centro de Voo Espacial Goddard em Greenbelt (EUA). “O que acontece no campo magnético da Terra depende do que está acontecendo na frente, no choque de proa”.

De acordo com Sibeck, a maneira como as partículas e também ondas de energia atingem a magnetosfera interfere na quantidade delas que consegue atravessá-la. “Uma vez dentro da magnetosfera, podem criar poderosas tempestades solares e impactar comunicações e satélites de GPS do qual dependemos diariamente”.

[Daily Mail UK, NASA]

 

Para marcar 23 anos no espaço, Hubble mostra nova imagem de nebulosa

Para celebrar os 23 anos de observação no espaço, as agências espaciais americana (Nasa) e europeia (ESA) divulgaram nesta sexta-feira uma nova imagem feita pelo telescópio espacial Hubble de uma das nebulosas mais apreciadas por astrônomos amadores e profissionais, a Cabeça de Cavalo. A foto mostra a imagem sob uma forte luz, coberta por nuvens de poeira.

Nesses 23 anos de observação, que serão completados na próxima semana, o telescópio espacial produziu centenas de imagens astronômicas impressionantes. Muitas delas são de nebulosas - local de formação de novas estrelas - cobertas de nuvens de gás e com um colorido característico.

A nova imagem capturada para marcar esse momento mostra parte do céu na constelação de Orion. Também conhecida como Barnard 33, esta é uma das nebulosas mais conhecidas devido à forma de sua nuvem escura de poeira e gases, semelhante à cabeça de um cavalo. A nebulosa está situada a 1,3 mil anos luz da Terra.

Somos todos poeira de estrela: restos de supernova podem ser encontrados em bactérias pré-históricas

Um material que não se forma na Terra (isótopo Ferro-60) foi encontrado em 2004 no fundo do Oceano Pacífico e, de acordo com as análises da época, a fonte teria sido uma supernova ou, mais precisamente, seus restos que chegaram ao nosso planeta 2,2 milhões de anos atrás. Agora, um grupo de pesquisadores liderado pelo físico Shawn Bishop, da Universidade Tecnológica de Munique (Alemanha) investiga se é possível encontrar esse “metal extraterrestre” em fósseis.

Entre os candidatos estão fósseis de bactérias pré-históricas que absorvem ferro do ambiente para produzir minúsculos cristais magnéticos e, com eles, se orientar a partir do campo magnético da Terra.
 A equipe adquiriu amostras de sedimentos do fundo daquela região do Pacífico que datam de 1,7 milhões a 3,3 milhões de anos atrás. Em seguida, dividiram o material em camadas correspondentes a intervalos de 100 mil anos e usaram processos químicos para extrair ferro unicamente de fontes biológicas – evitando pegar Ferro-60 que teria vindo de rochas continentais, por exemplo.
De acordo com análises preliminares, existem, sim, traços do “ferro extraterrestre”, que teria chegado ao planeta junto com destroços radioativos de uma estrela – não se sabe qual, mas acredita-se que ela fizesse parte dos conjuntos estelares de Escorpião e Centauro e estivesse a 424 anos-luz do sol.[Nature, Icarus]