Descoberta nova população de planetas isolados e estrelas frias

Esta imagem da região de formação estelar da Nebulosa de Órion foi criada a partir de várias exposições obtidas pela câmera infravermelha HAWK-I, montada no VLT, no Chile

Estrelas frias ou planetas quentes?

Ao captar a imagem mais detalhada já obtida da Nebulosa de Órion, os astrônomos tiveram uma surpresa. A imagem revela cerca de 10 vezes mais anãs marrons e "objetos de massa planetária isolados" do que se calculara anteriormente. Isto não apenas desafia o cenário normalmente aceito da história de formação estelar das nebulosas, como também pede outras explicações e catalogações desses "corpos estelares" e planetas isolados. "Compreendermos porque é que tantos objetos de baixa massa se encontram na Nebulosa de Órion é importante porque nos ajuda a colocar limites nas atuais teorias de formação estelar. Sabemos agora que o modo como estes objetos de baixa massa se formam depende do meio que os envolve," disse Amelia Bayo, da Universidade de Valparaíso, no Chile.

Função de Massa Inicial

Os astrônomos contam quantos objetos de diferentes massas se formam em regiões como a Nebulosa de Órion para tentar compreender o processo de formação estelar. Esta informação é usada para criar uma métrica chamada Função de Massa Inicial (FMI) - um modo de descrever quantas estrelas de diferentes massas compõem uma população estelar quando da sua formação. Antes da observação feita agora, o maior número de objetos encontrados tinha massas de cerca de um quarto da massa do nosso Sol. A descoberta de uma enorme quantidade de novos objetos com massas muito inferiores a essa cria um "segundo máximo" na distribuição da contagem de estrelas com uma massa muito menor.

Planetas pequenos e isolados

Os dados sugerem também que o número de objetos do tamanho de planetas pode ser muito maior do que se pensava anteriormente. Apesar de a tecnologia necessária para observar diretamente estes planetas ainda não existir, o futuro telescópio E-ELT, previsto para começar a funcionar em 2024, tem a realização desse tipo de observação como um dos seus objetivos.  O nosso resultado é para mim como um espreitar para uma nova era da formação planetária e estelar. O enorme número de planetas isolados encontrados com os nossos atuais limites observacionais me faz pensar que certamente ainda vamos descobrir uma imensa quantidade de planetas menores que a Terra com o E-ELT," disse o professor Holger Drass, da Universidade Católica de Chile, líder do projeto.

O Sistema Kepler-444

Os astrônomos descobriram um sistema solar antigo, formado pela estrela Kepler-444 e por 5 exoplanetas pequenos. O nome do sistema solar é Kepler-444, foi formado há 11,2 bilhões de anos, sendo o mais antigo sistema solar de exoplanetas de tamanho terrestre já descoberto, com exoplanetas com cerca de 2,5 vezes mais velhos que o planeta Terra. Os cientistas observaram as ondas de pressão da estrela Kepler-444, com isso, descobriram sua idade. Todos os 5 exoplanetas completam suas órbitas em torno da estrela Kepler-444 em menos de 10 dias.

No sistema Kepler-444, temos um exoplaneta conhecido como Kepler-444b, um dos 5 exoplanetas, que orbita sua estrela, Kepler-444, esse exoplaneta é menor que a Terra, orbitando sua estrela, que é menor que o nosso sol. O Kepler usou a técnica de observar a estrela por um tempo para encontrar o exoplaneta quando ele transitar a estrela, e quando o Kepler-444b transitou a estrela, teve uma queda de brilho de ~0.00266% na estrela Kepler-444, isso aconteceu quando o Kepler-444b estava a ~0.0392 UA de distância da estrela Kepler-444 (Segundo o modelo).

No sistema Kepler-444 também existem outros 4 exoplanetas, como o Kepler-444c, que é menor que a Terra e fez o brilho da estrela cair ~0.00431%, em uma distância de ~0.0438 UA de distância da estrela Kepler-444. Já o Kepler-444d, fez o brilho da estrela cair em ~0.00484%, em uma distância de ~0.0562 UA de sua estrela mãe, diferente do Kepler-444e, que fez o brilho da estrela cair em ~0.00521% em uma distância de 0.0653 UA da estrela Kepler-444. No sistema Kepler-444, também existe o exoplaneta Kepler-444f, que está a ~0.0761 UA da estrela Kepler-444, e fez o brilho da estrela Kepler-444 cair em ~0.00738%.

Exoplaneta parecido com Vénus poderá ter atmosfera de oxigénio

Impressão de artista de GJ 1132b, um exoplaneta rochoso muito parecido com a Terra no que toca ao tamanho e massa, que orbita uma anã vermelha. Crédito: Dana Berry

O distante planeta GJ 1132b intrigou os astrónomos quando foi descoberto no ano passado. Localizado a apenas 39 anos-luz da Terra, poderá ter uma atmosfera apesar de ser cozido a uma temperatura de aproximadamente 230º C. Mas será que a atmosfera é espessa ou fina? Uma nova investigação sugere que o segundo cenário é muito mais provável. A astrónoma Laura Schaefer, do Centro Harvard-Smithsonian para Astrofísica, e colegas examinaram a questão do que aconteceria a GJ 1132b ao longo do tempo caso começasse com uma atmosfera abafada e rica e em água.

Orbitando tão perto da sua estrela, a uma distância de apenas 2,3 milhões de quilómetros, o planeta é inundado com radiação UV. A luz ultravioleta quebra as moléculas de água em hidrogénio e oxigénio, as quais, em seguida, são perdidas para o espaço. No entanto, dado que o hidrogénio é mais leve, escapa mais facilmente, enquanto o oxigénio persiste atrás. "Em planetas mais frios, o oxigénio pode ser um sinal de vida extraterrestre e habitabilidade. Mas num planeta quente como GJ 1132b, é um sinal exatamente do oposto - um planeta que está a ser cozido e esterilizado," comenta Schaefer.

Dado que o vapor de água é um gás de efeito estufa, o planeta teria um forte efeito estufa, ampliando o já intenso calor da estrela. Como resultado, a sua superfície pode ficar derretida durante milhões de anos.Um "oceano de magma" iria interagir com a atmosfera, absorvendo algum desse oxigénio, mas quanto? De acordo com o modelo criado por Schaefer e colegas, apenas cerca de um-décimo. A maioria dos restantes 90% flui para o espaço. No entanto, algum pode persistir. "Esta poderá ser a primeira vez que detetamos oxigénio num planeta rochoso para lá do Sistema Solar," afirma Robin Wordsworth (Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas John A. Paulson de Harvard).

Se algum desse oxigénio ainda se apega a GJ 1132b, a próxima geração de telescópios como o GMT (Giant Magellan Telescope) ou o Telescópio Espacial James Webb poderá ser capaz de o detetar e analisar. O modelo de oceano-atmosfera de magma pode ajudar os cientistas a resolver o puzzle de como Vénus evoluiu ao longo do tempo. Vénus provavelmente começou com quantidades de água semelhantes às da Terra, que teriam sido quebradas pela luz solar. No entanto, mostra poucos sinais de oxigénio persistente. O problema da falta de oxigénio continua a confundir os astrónomos.

Schaefer prevê que o seu modelo também possa fornecer informações sobre outros exoplanetas parecidos. Por exemplo, o sistema TRAPPIST-1 contém três planetas que podem estar na zona habitável. Uma vez que são mais frios do que GJ 1132b, têm mais hipóteses de reter uma atmosfera.Este trabalho foi aceite para publicação na revista The Astrophysical Journal e está disponível online.

Fonte: Astronomia Online

O Kepler-452b

Os astrônomos descobriram e relataram um exoplaneta conhecido  como Kepler-452b e há um “período de tempo considerável” de estudos sobre o Kepler-462b, um exoplaneta que a NASA estudou durante anos, que possivelmente seja um exoplaneta rochoso, tendo cerca de 1.63 R⊕.

O exoplaneta Kepler-452b é um exoplaneta maior que a Terra, exoplaneta que orbita sua estrela de classe espectral G2 a cada ~ 384.84 dias terrestres, um grande período orbital para um exoplaneta. Há uma grande possibilidade do planeta Kepler-452b ser um exoplaneta rochoso (possibilidade de 49% a 62%). Segundo os dados recolhidos pelo Kepler da NASA,  a estrela Kepler-452, é uma estrela que tem uma idade maior que a idade do sol e um raio de 1,11 raios solares.

O estudo dos exoplanetas só “começou a ser levado a sério” com a descoberta do 51 Peg b, que é um exoplaneta Júpiter quente que orbita sua estrela a cada 4.2 dias terrestres.

Se existirem exoplanetas mais perto da estrela Kepler-452 do que o Kepler-452b, ou esses exoplanetas são muito pequenos a ponto de não serem identificados pelo método do trânsito de exoplanetas, ou esses exoplanetas têm uma órbita muito inclinada de modo que o telescópio não descubra trânsitos.

O exoplaneta Kepler-452b teve trânsitos que duraram aproximadamente 10.5 horas, sendo que eles estavam a 220 ppm de profundidade. Os resíduos da curva de luz são uniformes, o que nos mostra que em todas essas observações foram feitas estudando o Kepler-452b, e não outros objetos com longo período orbital. Ao exoplaneta Kepler-452b passar pela estrela, houve uma queda no brilho da estrela.

Os 6 planetas extraterrestres mais parecidos com a Terra

Descobrir a primeira verdadeira Terra extraterrestre é um sonho antigo dos astrónomos - e as descobertas de exoplanetas recentes sugerem que esse sonho será realidade num futuro próximo.

Os cientistas já descobriram cerca de 2.000 planetas alienígenas desde 1995. Mais de metade destas descobertas foram feitas pelo telescópio espacial Kepler, da NASA, que foi lançado em 2009 com a missão de determinar de que forma os planetas como a Terra são comuns na Via Láctea. As observações do Kepler têm mostrado que os pequenos mundos rochosos, como o nosso, são abundantes na galáxia e alguns deles podem ser capazes de conter vida como a conhecemos. Para se qualificar como potencialmente favorável à vida, um planeta deve ser relativamente pequeno (e, portanto, rochoso) e orbitar na "zona habitável" da sua estrela, que é vagamente definida como um local onde a água pode existir na forma líquida à superfície. Quando a tecnologia telescópica aumentar, outros fatores serão considerados tais como a composição atmosférica do planeta e quão ativa é a sua estrela-mãe. Enquanto a Terra 2.0 permanece indefinida, apresentamos em seguida o que a NASA considera serem os análogos conhecidos mais próximo ao nosso planeta.

Gliese 667Cc

Este exoplaneta, que fica a apenas 22 anos-luz da Terra, tem pelo menos 4,5 vezes a massa da Terra, e os pesquisadores não tem certeza se é ou não rochoso. Gliese 667Cc completa uma órbita em torno da sua estrela-mãe em apenas 28 dias, uma anã vermelha consideravelmente mais fria do que o sol, de modo que se pensa que o exoplaneta reside na zona habitável.

Kepler-22b

Kepler-22b encontra-se a 600 anos-luz de distância. Foi o primeiro planeta Kepler encontrado na zona habitável da sua estrela-mãe, mas o mundo é consideravelmente maior que a Terra - cerca de 2,4 vezes o tamanho do nosso planeta. Não está claro se esta "super-Terra" é rochosa, líquida ou gasosa. A sua órbita é de cerca de 290 dias.

Kepler-69c

Kepler-69c, que fica a cerca de 2.700 anos-luz de distância, é cerca de 70 por cento maior do que a Terra. Desta forma, mais uma vez, os pesquisadores não tem certeza sobre a sua composição. O planeta completa uma órbita a cada 242 dias, fazendo com que a sua posição dentro do seu sistema solar seja comparável à de Vénus no nosso. A estrela hospedeira de Kepler-69c é cerca de 80 por cento tão luminoso como o sol, de modo que o planeta parece estar na zona habitável.

Kepler-62f

Este planeta é cerca de 40 por cento maior que a Terra e orbita uma estrela muito mais fria do que o nosso sol. A sua órbita é de 267 dias e o exoplaneta parece estar dentro da zona habitável. O sistema Kepler-62 fica a cerca de 1.200 anos-luz de distância da Terra.

Kepler-186F

Este planeta é, no máximo, 10 por cento maior que a Terra, e também parece residir na zona habitável da sua estrela, embora no limite exterior dessa zona; Kepler-186F recebe apenas um terço da energia da sua estrela que a Terra recebe do sol. A estrela-mãe de Kepler-186F é uma anã vermelha, de modo que o mundo alienígena não é um verdadeiro gémeo da Terra. O planeta fica a cerca de 500 anos-luz.

Kepler-452b

Este mundo, cuja descoberta foi anunciada no mês passado, é o planeta mais parecido com a Terra encontrado até agora, afirma a NASA. A sua estrela-mãe é muito semelhante ao nosso sol, e o planeta orbita na zona habitável. Com 1,6 vezes o tamanho da Terra, Kepler-452b tem uma boa chance de ser rochoso. Kepler-452b está a 1.400 anos-luz da Terra.

Terra (para comparação)

Apesar do nome do nosso planeta ser Terra, cerca de 70 por cento da sua superfície está coberta de água. A Terra orbita uma estrela de meia-idade chamada Sol, que tem cerca de 4,5 bilhões de anos e da qual se espera uma quantidade consistente de energia ainda por mais vários bilhões de anos.

O que a 'nova Terra' tem de especial?

O planeta Proxima b, recém descoberto, tem tudo para ser uma versão plus do nosso: temperaturas que beiram os 30°C, água líquida, 30% maior... E o melhor: fica aqui do lado

No último dia (24), uma notícia deixou de orelhas em pé tanto os amantes da ficção científica quanto os da ciência da vida real: astrônomos do European Southern Observatory, um dos maiores observatórios do mundo, anunciaram a descoberta de um planeta que pode ter muitas das condições necessárias aos surgimento e à evolução da vida. Batizado de Proxima b, ele orbita uma anã vermelha chamada Proxima Centauri - e já foi carinhosamente apelidado de nova Terra. Entenda por quê, e veja o que ele tem de bacana:

1. Ele está na distância perfeita de sua estrela

O Proxima b está a 7,5 milhões de km de sua estrela-mãe, a Proxima Centauri. Isso é bem perto: é 5% da distância da Terra ao Sol. Mercúrio mesmo fica bem mais longe: a 57 milhões de km. Toda essa proximidade pode parecer ruim, mas está tranquilo, está favorável, para o planeta recém-descoberto: sua estrela é bem mais fria e muito menor do que o Sol - tem menos de 15% do diâmetro dele (pouco maior que Júpiter). Isso compensa a proximidade. Isso significa que, no Proxima b, pode haver água líquida, o ingrediente básico para a vida.

2. A estrela dele vai viver muito mais do que o Sol A Proxima Centauri é uma anã vermelha que pertence à constelação do Centauro, e que provavelmente tem a mesma idade que o Sol. Mas as análises dos astrônomos mostram que a Proxima vai continuar brilhando - e "alimentando" Proxima b - por alguns bilhões de anos depois de o nosso sol morrer, o que vai acontecer daqui a 7 bilhões de anos. Ou seja: contando que o planeta seja mesmo habitável e que, um dia, seja alcançavel pelas nossas naves, poderemos nos mudarmos para lá para passar mais alguns bilhões com um sol para chamar de nosso. 

3. O céu no planeta, provavelmente, é vermelho Se você chegasse em Proxima b, em vez do familiar céu azul aqui da Terra, você veria uma imensidão vermelha, como um por do sol eterno. Isso porque a luz da estrela é avermelhada.

4. Ele está MUITO perto da gente Daqui até Proxima b, é um pulinho (pelo menos, em termos astronômicos): só 4,2 anos-luz (37 trilhões de km). Pode parecer bastante, mas os outros planetas semelhantes à Terra que nós já encontramos ficam bem mais longe: o Kapteyn b, na constelação de Pictor, está a quase 13 anos-luz de distância; o Wolf 1061 c, na constelação do Serpentário, fica a 14 anos-luz; e o GJ 667 C c, na constelação de Escorpião, a 22 anos-luz. De fato, a Proxima Centauri é a estrela que está mais perto do sistema solar - daí o nome da estrela, e o do planeta, que ganhou o  nome da estrela adicionado da letra "b" - o "a" seria a própria anã-vermelha.

5. Ele é uma Terra com esteroides A massa do Proxima b é só 30% maior que a nossa. A principio, isso nao faz sentido. Os modelos científicos mais avançados de formação de corpos celestes mostram que as estrelas pequenas, como o Proxima Centauri, só conseguem comportar planetas minúsculos: bem menores que o nosso. Os astrônomos ainda não sabem o que possibilitou o crescimento do Proxima b, mas têm algumas hipóteses: a primeira defende que o planeta, depois de pronto, acabou "empurrado" por algum agente externo para perto da estrela; a segunda é que embriões planetários (pequenos planetas em formação) ou pequenas rochas, que já estavam próximos da estrela, acabaram se fundindo e criando o Proxima b. 

6. Pode existir vida por lá O palneta está na chamada zona habitável da órbita da estrela - perto o bastante para que a água presente ali não congele, e longe o suficiente para que não evapore. Ou seja: ele pode ter água líquida, o ingrediente essencial para a vida. Essencial, mas não exclusivo: também é preciso haver um campo magnético que proteja o planeta da radiação que vem da estrela - que, no caso do Proxima b, é GRANDE: ele recebe 400 vezes mais raios X do que a Terra. 

7. Ele não tem dia e noite

Saber a Lua, que está sempre com a mesma face voltada para a Terra? Então: com o Proxima b é a mesma coisa. A configuração da gravidade do planeta e da estrela, somada à proximidade dos dois, travou um "de frente" para o outro - não há rotação, só translação. Isso significa que Proxima b não tem dia e noite, mas também indica que o lado iluminado deve ter uma temperatura relativamente amena - que pode variar entre 0°C a 30°C -, enquanto o outro, sempre no escuro, pode chegar a um frio de -60°C. Mas isso até que é ok, se a gente considerar que a temperatura mais fria registrada na Terra foi de -89,2°C, no Polo Sul, e a mais quente, 54°C. Outra coisa interessante sobre a falta de rotação: se o planeta tiver água líquida, ela provavelmente vai estar no hemisfério que encara a estrela, ou então em um cinturão tropical.

Astrônomos descobrem o maior objeto no universo até agora: BOSS Great Wall

Astrônomos anunciaram recentemente a descoberta do BOSS Great Wall, um grupo de superaglomerados de galáxias que se estende por cerca de 1 bilhão de anos-luz de diâmetro. Ou seja, esta é a maior estrutura já encontrada no espaço.

Uma coisa só

O BOSS Great Wall é resultado do levantamento espectroscópico da oscilação acústica dos bárions, uma cadeia de superaglomerados conectados por gases que encontram-se cerca de 4,5 a 6,5 bilhões de anos-luz de distância da Terra. Graças à gravidade, estes superaglomerados se mantêm ligados e se agitam em conjunto através do vácuo do espaço. A estrutura foi descoberta por uma equipe do Instituto Ilhas Canárias de Astrofísica e é composta de 830 galáxias, com uma massa 10.000 vezes maior do que a Via Láctea. No entanto, nem todos concordam que o BOSS Great Wall deva mesmo ser considerado uma estrutura única. O argumento é que estes superaglomerados não estão realmente conectados. Em vez disso, possuem lacunas mais ou menos ligadas por nuvens de gás e poeira. Esse debate ocorre sempre que tais objetos são encontrados. No final das contas, os argumentos parecem resumir-se a definições pessoais do que constitui uma estrutura singular, com a maioria dos pesquisadores concordando que tais aglomerados são uma coisa só.

Mais por vir

O que ninguém discorda, no entanto, é que o BOSS Great Wall é até agora o maior objeto já encontrado no espaço. Ainda mais incompreensível é o fato de que pode haver um monte de superaglomerados parecidos flutuando milhares e milhões de anos-luz de distância. Conforme nossa tecnologia melhorar e nossa capacidade de ver mais longe no universo aumentar, podemos ter mais surpresas. Além de ser incrível, a nova teia de galáxias também pode ajudar os pesquisadores a entender melhor como o universo foi estruturado após o Big Bang.

A medição da taxa de expansão do Universo cria quebra-cabeça cosmológica

Imagem combinando luz visível, infravermelho e raio-X de M101, a Galáxia do Catavento, uma das estudadas

Trabalhando com um método novo para medir a expansão do universo, que usa lâmpadas padrão em vez do mapa da radiação cósmica de fundo, físicos trabalhando nos Estados Unidos encontraram um valor 8% maior do que o previsto pelas leis da física atuais. Este resultado, se confirmado por trabalhos independentes, pode forçar uma revisão na compreensão de como a matéria escura e a energia escura têm influenciado a evolução do universo nos últimos 13,8 bilhões de anos, e alguma coisa no modelo padrão de partículas provavelmente vai ter que mudar. Acho que há algo no modelo cosmológico padrão que não entendemos”, afirmou o pesquisador Adam Riess, da Universidade Johns Hopkins, um dos codescobridores da energia escura em 1998. 

Desde a descoberta da energia escura, a evolução do universo tem sido explicada em termos da competição entre o efeito de expansão desta energia, que compõe 68% do universo, e o efeito contrário da matéria escura, que compõe 27% do universo, com a matéria normal respondendo por meros 5% do universo. Este cabo-de-guerra cósmico foi descoberto com a ajuda das medidas da radiação que foi deixada pelo Big Bang, que agora pode ser observada como a radiação cósmica de fundo de microondas, ou CMB na sigla em inglês. Pelas observações, a aceleração causada pela energia escura teria ficado constante desde o Big Bang.

Imagem da radiação cósmica de fundo. Crédito: NASA

Esta hipótese tem sido apoiada pelas análises mais completas já feitas do CMB, executadas recentemente pelo Observatório Planck, da ESA. As observações do Planck também têm sido usadas para estimar a taxa de expansão em qualquer ponto da história do universo. Só que, por anos, as predições discordaram das medições diretas da expansão cósmica atual, também conhecida como constante Hubble. Esta discordância tem sido ignorada, pelo motivo simples que as margens de erro na medição da constante Hubble eram grandes o suficiente para permitir isso. Só que depois que Riess e seus colegas começaram a usar um novo método para medir a expansão do universo, usando o brilho de “lâmpadas padrão” como as cefeidas e certas supernovas, a discrepância apareceu novamente, na forma de uma expansão 8% mais rápida que o previsto pelas medidas do Planck. Lâmpadas padrão são fontes de luz que têm uma luminosidade conhecida. É como medir a luz de uma lâmpada de 20W a uma certa distância, e comparar com o brilho de uma lâmpada igual a um metro. A partir da diferença de brilho, dá para calcular a distância entre as duas lâmpadas. Geralmente são usadas estrelas cefeidas e supernovas do tipo Ia.

A equipe de Riess analisou 18 destas lâmpadas padrão a partir de dados obtidos pelo Telescópio Espacial Hubble para então chegar ao valor de uma velocidade de expansão diferente, 8% maior a partir do que se obtém ao analisar os dados da radiação cósmica de fundo obtidos pelo Observatório Planck. Se estas novas medições são precisas, e nossos mapas do CMB também são precisos, então algo fundamental na nossa compreensão do universo está errado. Pode ser que a matéria escura tenha algum efeito desconhecido sobre a expansão, ou talvez a energia escura tenha ficado mais forte com o passar do tempo. Ou talvez a maneira que medimos a expansão não é muito precisa – “lâmpadas padrão” podem não ser tão padrão assim, como parecem indicar alguns estudos. O trabalho poi postado no site gratuito de pré-impressão arXiv, e está esperando a revisão por pares. 

Físicos demonstraram que o Big Bang pode ter sido um Big Bounce

Uma equipe internacional de pesquisadores demonstrou que a hipótese de que o Big Bang foi na verdade um Big Bounce é possível. Isso significa que o universo não surgiu de uma grande explosão que trouxe tudo à existência. Ao invés disso, simplesmente começou a se expandir novamente depois de se contrair totalmente. O novo estudo foi publicado na revista Physical Review Letters.

O que é o Big Bounce?

A teoria do Big Bounce, pensada pela primeira vez mais de cem anos atrás, foi criada para explicar como o universo se formou. Ao contrário do modelo do Big Bang, que afirma que o nosso universo nasceu de uma gigantesca explosão de um ponto infinitamente denso, o Big Bounce propõe que o universo está em constante expansão e contração. Isto significa que o universo funciona como uma espécie de balão: se expande a partir de um único ponto, cresce até atingir uma certa distância máxima, e depois se contrai de volta ao ponto original, para começar todo o processo novamente. Até agora, um dos maiores problemas com este modelo hipotético era explicar como o universo faria a transição de contração para expansão uma vez que estivesse totalmente “esvaziado”. O novo estudo tentou resolver essa questão usando as propriedades da mecânica quântica.

Modelo computacional

De acordo com os físicos do Imperial College London (Reino Unido) e do Perimeter Institute for Theoretical Physics (Canadá) envolvidos no estudo, quando o universo está em seu menor ponto, é governado pela mecânica quântica, em vez da física clássica que rege o mundo cotidiano em torno de nós. Nesta escala extremamente pequena, o universo seria salvo da destruição porque os efeitos da mecânica quântica, em essência, evitam que as coisas se quebrem e se separem. Para chegar a essa conclusão, a equipe construiu um modelo de computador que simula como o universo pode ter evoluído ao longo do tempo. Eles descobriram, usando a mecânica quântica, que o universo poderia ter se ampliado a partir de um único ponto mesmo com a quantidade mínima de ingredientes – radiação e um pouco de matéria – presentes no momento. Enquanto o atual modelo explica como o universo pode fazer a transição entre expansão e contração, a equipe ainda precisa determinar se ele pode eventualmente produzir objetos dentro do universo como galáxias e outras estruturas celestes.

Espaço...a última fronteira

Abell S1063, um enxame de galáxias que foi observado pelo Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA como parte do programa "Frontier Fields". A enorme massa do enxame age como uma lupa cósmica e amplia galáxias ainda mais distantes.  Crédito: ESA/NASA

Há 50 anos atrás, o Capitão Kirk e a tripulação da nave espacial Enterprise iniciaram a sua viagem para o espaço – a última fronteira. Agora, ao mesmo tempo que o filme Star Trek chega aos cinemas, o telescópio espacial Hubble da NASA/ESA encontra-se também a explorar novas fronteiras, observando galáxias distantes no conjunto de galáxias Abell S1063 como parte do programa "Frontier Fields".

Espaço… a última fronteira. Estas são as histórias do Telescópio Espacial Hubble. A sua missão contínua é a de explorar novos e estranhos mundos e ousadamente olhar para onde nenhum outro telescópio olhou antes. O mais recente alvo da missão do Hubble é o distante conjunto de galáxias Abell S1063, potencialmente o lar de milhares de milhões de novos e estranhos mundos. Esta visão do conjunto de galáxias, o qual pode ser observado no centro da imagem, mostra como era há quatro mil milhões de anos atrás. Mas Abell S1063 permite-nos explorar um tempo ainda mais cedo do que este, onde nenhum outro telescópio procurou antes.

A grande massa do conjunto distorce e amplifica a luz de outras galáxias que se encontram por trás devido a um efeito designado por lente gravitacional. Isto permite ao Hubble ver galáxias que de outra forma seria muito difícil observar e torna possível procurar, e estudar, a primeira geração de galáxias do Universo. "Fascinante", como diria um famoso Vulcan.

Os primeiros resultados dos dados sobre Abell S1063 prometem algumas notáveis novas descobertas. Neste momento, já se encontrou uma galáxia que é observada como era apenas há mil milhões de anos após o Big Bang.

Os astrónomos identificaram também dezasseis galáxias no fundo, cuja luz foi distorcida pelo conjunto, causando múltiplas imagens delas aparecerem no céu. Isto ajudará os astrónomos a melhorar os seus modelos de distribuição tanto da matéria comum como da matéria negra no conjunto de galáxias, uma vez que é a gravidade destas que causa os efeitos de distorção. Estes modelos são a chave para a compreensão da misteriosa natureza da matéria negra.

Abell S1063 não se encontra sozinho na habilidade de distorcer a luz das galáxias de fundo, e também não é a única destas enormes lentes cósmicas a ser estudada pelo Hubble. Três outros conjuntos de galáxias já foram observados como parte do programa "Frontier Fields", e mais duas serão ainda observadas nos próximos anos, dando aos astrónomos uma imagem notável de como funcionam e o que jaz tanto dentro como para lá delas. Dados recolhidos anteriormente de conjuntos de galáxias foram estudados por equipas por todo o mundo, permitindo-lhes fazer importantes descobertas, entre elas, galáxias que existiram apenas centenas de milhares de anos depois do Big Bang e a primeira aparição prevista de uma supernova lente gravitacional.

Tal extensa colaboração internacional teria tornado Gene Roddenberry, o pai de Star Trek, orgulhoso. No mundo fictício criado por Roddenberry, uma equipa diversificada trabalhou junta para explorar pacificamente o Universo. Este sonho é parcialmente conseguido pelo programa Hubble no qual a Agência Espacial Europeia (ESA), apoiada por 22 estados-membro, e a NASA colaboram para operar um dos instrumentos científicos mais sofisticado do mundo. Já para não mencionar as dezenas de outras equipas científicas internacionais que cruzam o estado, país ou fronteira continental para alcançar os seus objetivos científicos.

Missão do FERMI expande a procura por matéria escur

Topo: os raios-gama (linhas magenta) oriundos de uma fonte brilhante como NGC 1275 no Enxame Galáctico de Perseu deverão formar um tipo particular de espectro (direita). Em baixo: os raios-gama convertidos em hipóteticas partículas tipo-axião (pontos verdes) e vice-versa quando encontram campos magnéticos (curvas cinzentas). O resultante espectro de raios-gama (curva à direita) deveria mostrar falhas e "escadas" não vistas nos dados do Fermi, o que significa que uma gama destas partículas não poderá constituir parte da matéria escura. Crédito: Laboratório do Acelerador Nacional SLAC/Chris Smith

A matéria escura, a misteriosa substância que constitui a maior parte do material do Universo, permanece tão evasiva como sempre. Embora experiências terrestres e espaciais tenham ainda de encontrar traços da matéria escura, os resultados estão a ajudar os cientistas a descartar algumas das muitas possibilidades teóricas. Três estudos publicados no início deste ano, usando seis ou mais anos de dados do Telescópio Espacial de Raios-gama Fermi da NASA, ampliaram a missão de caçar matéria escura usando algumas abordagens novas. Nós olhámos para os suspeitos do costume, nos locais habituais, e não encontrámos sinais sólidos, de modo que começámos a procurar algumas novas maneiras criativas," afirma Julie McEnery, cientista do projeto Fermi no Centro de Voo Espacial Goddard da NASA em Greenbelt, no estado americano do Arizona.

"Com estes resultados, o Fermi excluiu mais candidatos, mostrou que a matéria escura pode contribuir para apenas uma pequena parte do fundo de raios-gama para lá da nossa Galáxia, a Via Láctea, e produziu limites fortes para as partículas de matéria escura na segunda maior galáxia que a orbita. A matéria escura não emite nem absorve luz, interage principalmente com o resto do Universo através da gravidade e, ainda assim, corresponde a cerca de 80% da matéria no Universo. Os astrónomos vêm os seus efeitos em todo o cosmos - e na rotação das galáxias, na distorção da luz que passa através de enxames galácticos e em simulações do Universo jovem, que até exige a presença da matéria escura para a formação de galáxias.

Os principais candidatos para a matéria escura são classes diferentes de partículas hipotéticas. Os cientistas pensam que os raios-gama, a forma mais energética de luz, pode ajudar a revelar a presença de alguns tipos de partículas propostas da matéria escura. Anteriormente, o Fermi procurou sinais de raios-gama associados com a matéria escura no centro da nossa Galáxia e em pequenas galáxias anãs que a orbitam. Embora sem a descoberta de sinais convincentes, estes resultados eliminaram candidatos dentro de uma gama de massas e taxas de interação, limitando ainda mais as possíveis características das partículas de matéria escura.

A Pequena Nuvem de Magalhães, no centro, é a segunda maior galáxia satélite da Via Láctea. Esta imagem sobrepõe uma fotografia da galáxia com uma metade de um modelo da sua matéria escura (direita do centro). As cores mais claras indicam uma maior densidade e mostra uma forte concentração no centro da galáxia. 95% da matéria escura está contida dentro de um círculo que traça o limite exterior do modelo aqui visto. Em seis anos de dados, o Fermi não descobriu nenhuma indicação de raios-gama oriundos da matéria escura da Pequena Nuvem de Magalhães. Crédito: matéria escura - R. Caputo et al., 2016; fundo - Axel Mellinger, Universidade do Michigan Central

Entre os novos estudos, o cenário mais exótico investigado foi a possibilidade de a matéria escura consistir de partículas hipotéticas chamadas axiões ou outras partículas com propriedades semelhantes. Um aspeto interessante das partículas tipo-axião é a capacidade de conversão em raios-gama e vice-versa quando interagem com campos magnéticos fortes. Estas conversões deixariam para trás traços característicos, como falhas e "escadas" no espetro de uma fonte de raios-gama brilhante. Manuel Meyer da Universidade de Estocolmo liderou um estudo para procurar estes efeitos nos raios-gama de NGC 1275, a galáxia central do Enxame Galáctico de Perseu, localizado a aproximadamente 240 milhões de anos-luz de distância. Pensa-se que as emissões altamente energéticas de NGC 1275 estejam associadas com um buraco negro supermassivo no seu centro. Tal como em todos os aglomerados de galáxias, o Enxame de Perseu tem gás quente envolvido com campos magnéticos, que permitem a transição entre raios-gama e partículas tipo-axião. Isto significa que alguns dos raios-gama provenientes de NGC 1275 podem converter-se em axiões - e potencialmente de volta - enquanto viajam até nós.

A equipa de Meyer recolheu observações com o instrumento LAT (Large Area Telescope) do Fermi e procurou distorções previstas no sinal de raios-gama. Os achados, publicados no dia 20 de abril na revista Physical Review Letters, exclui uma pequena gama de partículas tipo-axião que poderiam ter constituído cerca de 4% da matéria escura. Apesar de não sabermos ainda o que é a matéria escura, os nossos resultados mostram que podemos examinar modelos tipo-axião e fornecer as restrições mais fortes, até à data, para certas massas," comenta Meyer. "Notavelmente, atingimos uma sensibilidade que pensávamos só ser possível numa experiência laboratorial dedicada, o que é uma prova da incrível capacidade do Fermi.

Outra classe ampla de candidatos da matéria escura são os chamados WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles). Em algumas versões, os WIMPs que colidem ou se aniquilam mutuamente ou produzem uma partícula intermédia e de rápida decomposição. Ambos os cenários resultam em raios-gama que podem ser detetados pelo LAT. Regina Caputo da Universidade da Califórnia, em Santa Cruz, procurou estes sinais na Pequena Nuvem de Magalhães, localizada a cerca de 200.000 anos-luz de distância, a segunda maior galáxia que orbita a Via Láctea. Parte do encanto da Pequena Nuvem de Magalhães no que toca a uma investigação de matéria escura é que está relativamente perto de nós e a sua emissão de raios-gama, que vem de fontes convencionais como formação estelar e pulsares, é bem compreendida.

Esta animação alterna entre duas imagens do céu em raios-gama, visto pelo instrumento LAT (Large Area Telescope) do Fermi, uma usando os primeiros três meses de dados do LAT, a outra que mostra uma exposição acumulada de sete anos. A cor azul, que representa a menor quantidade de raios-gama, inclui o Fundo Extragaláctico de Raios-gama (FER). Os blazares constituem a maior parte das fontes brilhantes aqui vistas (de vermelho a branco). Com uma exposição maior, o Fermi revela mais. Um novo estudo mostra que os blazares são praticamente os únicos responsáveis pelo brilho de fundo. Crédito: NASA/DOE/Colaboração LAT do Fermi

Mais importante ainda, os astrónomos têm medições de alta precisão da curva de rotação da Pequena Nuvem de Magalhães, que mostra como a sua velocidade de rotação muda com a distância ao centro e indica a quantidade de matéria escura presente. Num artigo publicado no dia 22 de março na revista Physical Review D, Caputo e colegas modelaram o teor de matéria escura da Pequena Nuvem de Magalhães, mostrando que possuía o suficiente para produzir sinais detetáveis de dois tipos de WIMPs. "O LAT definitivamente vê raios-gama da Pequena Nuvem de Magalhães, mas podemos explicá-los todos através de fontes convencionais," realça Caputo. "Nenhum sinal da aniquilação de matéria escura foi considerado estatisticamente significativo."

No terceiro estudo, investigadores liderados por Marco Ajello da Universidade de Clemson na Carolina do Sul, EUA, e por Mattia Di Mauro do Laboratório do Acelerador Nacional do SLAC na Califórnia, levaram a investigação numa direção diferente. Em vez de olhar para alvos astronómicos específicos, a equipa usou mais de 6,5 anos de dados do LAT para analisar o fundo de raios-gama visto em todo o céu. A natureza desta radiação, chamada Fundo Extragaláctico de Raios-gama (FER), tem sido debatida desde que foi medida pela primeira vez pelo SAS-2 (Small Astronomy Satellite 2) da NASA na década de 1970. O Fermi mostrou que grande parte desta radiação tem origem em fontes não resolvidas de raios-gama, particularmente galáxias chamadas blazares, galáxias alimentadas por material que cai em direção a buracos negros gigantescos.

Os blazares constituem mais de metade do total das fontes de raios-gama observadas pelo Fermi e compõem uma percentagem ainda maior num novo catálogo LAT dos raios-gama mais energéticos.Alguns modelos preveem que os raios-gama do FER possam surgir de distantes interações com partículas de matéria escura, como a aniquilação ou decaimento dos WIMPs. Numa análise detalhada dos raios-gama altamente energéticos do FER, publicada no dia 14 de abril na revista Physical Review Letters, Ajello e sua equipa mostram que os blazares e outras fontes discretas podem ser responsáveis pela quase totalidade desta emissão.

"Há muito pouco espaço para sinais de fontes exóticas no Fundo Extragaláctico de Raios-gama, o que por sua vez significa que qualquer contribuição destas fontes deverá ser também muito pequena," comenta Ajello. "Esta informação pode ajudar a colocar limites na frequência da colisão ou decaimento das partículas WIMPs. Apesar destes estudos mais recentes terem ficado de mãos vazias, a busca para encontrar matéria escura continua tanto no espaço como em experiências terrestres. Ao Fermi junta-se o instrumento AMS da NASA, um detetor de partículas a bordo da Estação Espacial Internacional.

Fonte: NASA

Físicos confirmam descoberta de possível 5ª força da natureza

Galáxias como esta espiral, conhecida como NGC 6814, são mantidas juntas por uma misteriosa matéria escura

Existem quatro forças fundamentais da natureza: gravidade, eletromagnetismo e as forças nucleares forte e fraca. Agora, descobertas recentes feitas por físicos teóricos da Universidade da Califórnia, em Irvine, nos EUA, indicam a possível descoberta de uma partícula subatômica previamente desconhecida, que pode ser a evidência de uma quinta força da natureza. Seu estudo foi publicado em um artigo da revista Physical Review Letters.  Se for verdade, é revolucionário”, disse Jonathan Feng, professor de física e astronomia, ao portal Phys.org. “A descoberta de uma possível quinta força iria mudar completamente a nossa compreensão do universo, com consequências para a unificação das forças e matéria escura”.

Anomalia

Os pesquisadores tiraram suas conclusões a partir de um estudo feito por físicos nucleares experimentais da Academia de Ciências da Hungria, em 2015, que originalmente estavam à procura de “fótons escuros”, partículas que significariam a matéria escura invisível que provavelmente compõe cerca de 85% da massa do universo. O trabalho dos húngaros descobriu uma anomalia, um decaimento radioativo, que apontava para a existência de uma partícula de luz 30 vezes mais pesada do que um elétron. No entanto, eles não foram capazes de afirmar que essa era uma nova força. Não estava claro se a anomalia era uma partícula de matéria ou uma partícula que transmite força. Recentemente, o grupo da Universidade da Califórnia estudou os dados dos pesquisadores húngaros, bem como todas as outras experiências anteriores nesta área, e mostrou que a evidência desfavorece fortemente a ideia de que seja uma partícula de matéria ou fótons escuros. Assim, eles propuseram uma nova teoria que sintetiza todos os dados existentes e determina que a anomalia pode indicar uma quinta força fundamental.

Bóson protofóbico x

O novo estudo demonstra que, em vez de ser um fóton escuro, a partícula pode ser um “bóson protofóbico x. Enquanto a força elétrica normal age sobre elétrons e prótons, esse bóson interage apenas com elétrons e nêutrons, e em uma gama extremamente limitada. Existe a possibilidade dessa potencial quinta força ser ligada às forças eletromagnética e nuclear forte e fraca, como “manifestações de uma força maior e mais fundamental”, de acordo com Feng. No entanto, ele observa que novas experiências são cruciais para confirmar os resultados. “A partícula não é muito pesada, e os laboratórios têm as energias necessárias para produzi-la desde os anos 50 e 60. A razão pela qual tem sido difícil de encontrá-la é que suas interações são muito débeis. Dito isto, porque a nova partícula é tão leve, existem muitos grupos experimentais que trabalham em pequenos laboratórios ao redor do mundo que podem seguir as indicações, agora que sabem onde procurar”.

Matéria e força escuras

Como muitos avanços científicos, este abre inteiramente novos campos de investigação para os físicos. Citando o modelo padrão de partículas, Feng especula que pode haver um setor escuro separado, com sua própria matéria e forças.  É possível que estes dois setores conversem um com o outro e interajam um com o outro. Este setor escuro pode se manifestar como esta força protofóbica que estamos vendo como resultado da experiência húngara. Num sentido mais amplo, se encaixa com a nossa pesquisa original para compreender a natureza da matéria escura”, sugere Feng.

Onde está a borda do Universo?

Esta imagem de campo profundo extrema Hubble mostra muitas galáxias fora da Via Láctea. Crédito: NASA; ESA; G. Illingworth, D. Magee, e P. Oesch, Universidade da Califórnia, Santa Cruz; R. Bouwens, da Universidade de Leiden; ea Equipe HUDF09

Nós todos sabemos que o Universo está se expandindo, certo? Bem, se você não estava ciente, agora você está. Vivemos em um universo em expansão: cada galáxia distante está se afastando em relação à outras. Isto naturalmente leva a uma pergunta comum: Se o Universo está em expansão, ele está expandindo dentro de alguma outra coisa maior?  De outro universo? Do nada? Algo semelhante a  nevoeiro indefinido? Onde está a borda da nossa bolha de sabão cósmica?  Bem, o nosso universo não têm uma borda - ou seja, quando dizemos "nosso universo," estamos nos referindo ao universo observável. A velocidade da luz é apenas isso - uma velocidade - e o Universo só tem existindo em torno de tão longa (cerca de 13.77 bilhões de anos), o que significa que somente uma parte do universo foi revelada a nós através da luz que tem viajado através destas vastas distâncias cósmicas.

E o que está fora do nosso limite observável?

Esta é fácil: Existem apenas mais coisas, como galáxias e buracos negros e novas variedades fantásticas de queijo. Há sempre algo inalcançável por nós, com certeza - mas esse algo ainda está lá. e nossa perspectiva, parece que estamos no centro de tudo, e cada galáxia está voando para longe de nós. De modo que, naturalmente, nos leva a pensar que "realmente existe uma borda". Mas digamos que você pule paraAndrômeda, a nossa vizinha galáctica mais próxima. A partir desse novo ponto de vista,  ainda parece que você está no centro do universo e tudo está voando para longe de você. Agora vamos loucamente fingir que podemos nos teleportar para a galáxia mais distante observável, na extremidade mais distante do nosso alcance observacional. Adivinha? Sim, a partir de sua posição, parece que você está no centro do universo, e cada galáxia - incluindo a Via Láctea distante - está correndo para longe de você.

Isso é o que queremos dizer quando dizemos "O universo está se expandindo." Cada galáxia está se afastando de todas as outras galáxias (com algumas pequenas exceções de fusões locais, mas isso é assunto para outro artigo). 

Mas tem que haver um limite, certo? Não é como se o universo fosse infinito, certo? Certo?

Bem, provavelmente não. Embora seja muito, muito, muito grande, o universo  provavelmente não é infinitamente grande.

Mas ele ainda não precisa de uma borda.

Imagine novamente você pulando de galáxia para galáxia. A partir da Via Láctea, o universo parece com uma bolha de sabão enorme crescendo em tamanho, com a gente no centro. Mas de outra galáxia, esta bolha universal parece diferente, porque não há uma galáxia diferente no "centro" da bolha. O que nós tentamos chamar de "dentro" ou uma "borda" do nosso universo não tem sentido a partir de uma nova perspectiva. E isso é verdade para cada galáxia. 

Eu vou dizer outra vez: "Universo em expansão" significa apenas que cada galáxia está se movendo mais distantes de qualquer outra galáxia. É isso aí! Sem borda. Nenhuma bolha. Nada está se expandindo para nada. A matemática é simples: o universo se torna maior com o tempo. Ponto.

Vamos dar um passo para trás. Todo mundo já ouviu falar nessas analogias comuns usadas ​​para descrever um universo em expansão: Galáxias são como formigas rastejando em torno de uma bola de praia. Somos todos passas em um pedaço de pão. E - oh! - A bola de praia está inflando! Sim! O pão está crescendo no forno! O espaço está se expandindo e as galáxias são indo junto com ele! Veja? Fácil, não?!

Essas analogias certamente atravessam um ponto importante: As galáxias não estão voando ou correndo ou dançando umas com as outras. É o espaço que as galáxias estão que faz todo o trabalho de expansão; as galáxias estão apenas em passeio no tapete cósmico.

Mas essas analogias também carregam uma falha fatal. Todos nós podemos facilmente imaginar uma bola de praia inflar ou pão crescendo com fermento, e nós imediatamente pensamos neles como expandindo em uma coisa: o ar vazio. A bola de praia tem uma pele. O pão tem um deliciosa crosta crocante. Eles têm bordas, e eles estão se movendo para algo.

Nossas mentes têm desempenhado um truque conosco, e isso está nos enganando e nos deixando totalmente boquiaberto com o que está acontecendo.

Quando usamos a analogia das formigas-na-bola-de-praia, a primeira coisa que as pessoas dizem é: "Por que formigas?" Eu não sei; aceite que dói menos. Lide com isso. E a segunda coisa que as pessoas dizem é: "Oh, o centro do universo está bem ali, no meio da bola." Nesse ponto, eu tenho que saltar com as limitações da analogia: Todo o nosso universo é a superfície da bola de praia. E a superfície da bola não tem centro. Assim como a superfície da Terra não tem centro. Nós poderíamos ter feito os pólos em qualquer lugar que quisesse. 

No modelo bola de praia, todo o nosso universo é uma superfície bidimensional, cheio de formigas idiotas que tentam rastrear umas as outras, mas falham porque algum idiota está inflando a bola.. OK, tudo bem, que seja. Esse é um modelo de universo bidimensional, mas com os olhos da nossa mente, nós imediatamente pensamos que ele está expandindo em uma terceira dimensão - uma dimensão que as formigas não podem acessar, pois elas não podem saltar. Mas essa dimensão extra fornece um "local" para a superfície da bola se expandir.

Mas o nosso verdadeiro universo é tridimensional. Enquanto a teoria das cordas sugere que pode haver dimensões extras, eles são todas super finas, então elas não contam. Então, há uma quarta dimensão extra que fornece o "material" para o nosso universo se expandir? 

Talvez não. Aqui está a coisa: A matemática poderia apoiar uma quarta dimensão para o nosso universo 3D se expandir sobre ela. E nós definitivamente teríamos uma "borda" nesta dimensão extra, da mesma forma que você pode apontar para a "borda" de uma superfície 2D da bola de praia.

Mas não precisa. 

Nós não precisamos de uma quarta dimensão para embrulhar nosso universo como um papel de pão. Nós temos uma descrição matemática completa e consistente da expansão do universo usando apenas as três dimensões normais, cotidianas que nós conhecemos e amamos. Então isso significa que nós podemos ter um universo em expansão sem a necessidade de uma borda ou uma coisa para ele se expandir.

Nós todos temos problemas para assimilar geometrias acima de nossa compreensão. Mas essa é a beleza de usar a matemática para entender o universo: Nós podemos criar e manipular conceitos que nossos cérebros simplesmente não conseguem lidar por conta própria. 

Onde é o limite do universo?

O que está além do universo conhecido? Onde acaba o universo? Ou melhor, ele acaba?

Definir o “além do universo” implicaria que o universo tem uma borda. E é aí que as coisas ficam muito complicadas, porque os cientistas não estão certos se tal borda existe.

A resposta depende de como se vê a questão.

PRINCÍPIO COSMOLÓGICO

Existiria algum lugar ao qual poderíamos ir e “ver” o que está “além do universo”, como se pode espiar além da borda de um penhasco ou para fora de uma janela?  Essa questão envolve o “princípio cosmológico”, de acordo com Robert McNees, professor de física na Universidade Loyola em Chicago, nos EUA. O princípio cosmológico dita que a distribuição da matéria em qualquer parte do universo parece praticamente a mesma que em qualquer outra parte, independentemente da direção que você olha. Em termos científicos, o universo é isotrópico. Há muita variação local – estrelas, galáxias, aglomerados etc -, mas, em média, em grandes pedaços de espaço, nenhum lugar é realmente tão diferente do que qualquer outro “, disse McNees ao portal Live Science. Logo, não há qualquer “borda”; não há nenhum lugar onde o universo apenas termina e uma pessoa poderia ver o que está além dele.

O UNIVERSO COMO UM BALÃO

Uma analogia frequentemente usada para descrever este universo sem bordas é a superfície de um balão. Uma formiga em tal superfície pode andar em qualquer direção e ela parecerá “ilimitada” – isto é, a formiga pode voltar para onde começou, mas não haveria fim para a viagem. Assim, mesmo que a superfície de um balão tenha um número finito de unidades quadradas, não há nenhuma borda, fronteira ou centro.  O universo é como uma versão tridimensional da superfície de tal balão.

UM BALÃO EXPANDINDO

Sabemos que o universo está se expandindo, mas como, se não há fim ou borda nele?

Usando a analogia do balão novamente, se adicionássemos mais ar para o balão, a formiga observaria as coisas na superfície do balão ficando mais longe. E quanto maior a distância entre a formiga e algum objeto, mais rápido o objeto estaria recuando. Mas não importa para onde a formiga fosse, a velocidade com que esses objetos se afastariam dela seguiria as mesmas relações.

ESSA PERGUNTA NÃO DEVERIA SER FEITA

Por definição, o universo contém tudo, por isso não há “lá fora”.

O físico Stephen Hawking, por exemplo, crê que essa questão – se o universo tem uma borda – não faz sentido, porque se o universo veio do nada e trouxe tudo à existência, perguntar o que está além do universo é como perguntar qual é o norte do Polo Norte.

O UNIVERSO OBSERVÁVEL

Existe um limite para o tamanho do universo que os humanos podem ver, chamado de universo observável, conforme explicou a Dra. Katie Mack, astrofísica teórica da Universidade de Melbourne, na Austrália, ao Live Science. Este tamanho é de 46 bilhões de anos-luz em qualquer direção, mesmo que o universo tenha nascido apenas 13,8 bilhões de anos atrás. Qualquer coisa fora desse raio não é visível para os terráqueos, e nunca será. Isso porque as distâncias entre os objetos do universo continuam ficando maiores a uma taxa que é mais rápida do que os feixes de luz podem chegar a Terra.

Em cima disso, a taxa de expansão não é uniforme. Por uma breve fração de segundo após o Big Bang, houve um período de expansão acelerada chamado de inflação, durante o qual o universo cresceu a um ritmo muito mais rápido do que está crescendo agora. Regiões inteiras do espaço nunca serão observáveis da Terra por esse motivo. Mack ainda nota que, assumindo que a inflação aconteceu, o universo é realmente 10^23 vezes maior do que os 46 bilhões de anos-luz que os seres humanos podem ver. Portanto, se há uma borda para o universo, é tão longe que nunca a veremos.

UM ESPAÇO INFINITO?

Enquanto isso, há a questão de saber se o universo é na verdade infinito, uma que Mack disse ainda estar em aberto. O universo pode “dar a volta” em torno de si mesmo da mesma forma que a superfície de uma esfera 2D envolve-se em três dimensões (isso implicaria uma quarta dimensão espacial). Ou pode ser infinito.  Alguns pesquisadores estão tentando descobrir se o universo é como uma esfera através da observação de pontos repetidos no céu. Se astrônomos encontrarem dois lugares em lados opostos do céu que são exatamente iguais, isso seria um forte indício de que o universo é curvo. Não há garantias, no entanto. Além de existir a possibilidade real de que o universo não tenha um limite, é mais provável que nós nunca descobriremos a resposta a essa pergunta.

Os mistérios recentes do universo que têm intrigado cientistas

Incógnitas.

Por mais que diversos astrônomos espalhados pelo mundo estejam de olho no universo, o espaço é muito vasto para sabermos (e entendermos) tudo o que acontece fora da Terra. Há alguns mistérios que abalam os cientistas há tempos, como matéria escura, explosões estelares, energia escura, coroa solar e raios cósmicos. Mas há também descobertas mais recentes com questões ainda sem solução para a astronomia. Veja a seguir alguns exemplos.

Ilha mágica

Durante uma ronda por Titã (uma das luas de Saturno), a sonda Cassini encontrou uma enorme mancha brilhante. Desde então, astrônomos de todo o mundo estão intrigados com o fenômeno apelidado de ilha mágica. Em julho do ano passado, Cassini – sonda da agência espacial americana – sobrevoava Ligeia Mare, um lago de metano e etano do polo norte de Titã. Foi quando observou a ilha mágica. Porém, em suas outras passagens pelo local a mancha havia desaparecido. O sumiço deixou cientistas intrigados. Um grupo de pesquisadores resolveu, então, estudar o fenômeno. Em entrevista à BBC, Jason Hofgartner, um dos autores de um estudo publicado na revista Nature Geoscience, afirmou que ilha mágica é apenas um termo coloquial, pois os cientistas não acreditam que a mancha é uma ilha. Segundo Hofgartner, como a luminosidade surgiu e sumiu rapidamente, é improvável que tenha sido causada por uma ilha vulcânica. É mais provável que o fenômeno tenha acontecido por causa de ondas, bolhas de gás, sólidos flutuantes e sólidos em suspensão. Serão necessárias novas análises para descobrir a causa dessa ilha mágica.

Sinal de raios-X

Um grupo de astrônomos detectou um sinal misterioso a 240 milhões de anos-luz de distância da Terra no aglomerado Perseus, um dos objetos de maior massa no Universo. Se a teoria dos cientistas for confirmada, esta pode ser a primeira detecção de matéria escura. Os cientistas ainda não sabem qual é a origem do sinal de raios-X. Mas uma das teorias levanta a hipótese de que ele tenha surgido por causa de uma partícula subatômica chamada neutrino estéril, que pode estar relacionado com a matéria escura. Esse tipo de matéria é invisível, não emite nem absorve a luz. No entanto, pode ser detectado por meio de sua influência gravitacional sobre os movimentos e aparência de outros objetos, como estrelas ou galáxias. As observações feitas por telescópios espaciais detectaram um comprimento de onda diferente. Os cientistas envolvidos com as observações imaginam que o evento foi causado por neutrinos estéreis, que são pensados para interagir com a matéria comum pela gravidade. Esta, portanto, pode ser a primeira detecção de matéria escura.

Colisão de galáxias

Um time de astrônomos dos Estados Unidos, do Chile e do Brasil descobriu que a NGC 6872 é a maior galáxia em espiral já registrada até hoje, com um tamanho cinco vezes maior do que a Via Láctea. A galáxia fica a 212 milhões de anos-luz da Terra, na constelação de Pavo. Ela já era conhecida por ter uma grande espiral. Mas o recorde de tamanho é resultado de uma colisão com a galáxia vizinha IC 4970. O telescópio espacial Galex (Galaxy Evolution Explorer), da Nasa (agência espacial americana) mostrou que a colisão tornou a galáxia NGC 6872 ainda maior. Isso porque a galáxia que colidiu com a NGC 6872 espalhou estrelas por toda parte. Medida de ponta a ponta de seus dois braços espirais, a galáxia se estende por mais de 522.000 anos-luz. O que intriga os pesquisadores é que apesar de acreditarem que galáxias crescem e engolem vizinhas menores, a interação entre a NGC 6872 e a IC 4970 parece agir no sentido oposto. Isso espalha as estrelas que poderão ainda formar uma nova galáxia de pequeno porte.

Alinhamento em nebulosas

Astrônomos acharam um alinhamento misterioso em nebulosas com forma de borboleta. As nebulosas se formam em locais diferentes e têm características diversas. Mas as chamadas bipolares são conhecidas por formar ampulhetas ou borboletas fantasmagóricas em torno das suas estrelas progenitoras. Um estudo mostra semelhanças surpreendentes entre algumas destas nebulosas: muitas delas alinham-se no céu da mesma maneira. Mas o grupo das nebulosas bipolares mostrava uma preferência surpreendente por um determinado alinhamento. Segundo Bryan Rees (Universidade de Manchester), um dos dois autores do estudo, muitas destas borboletas fantasmagóricas parecem ter os seus eixos maiores alinhados ao longo do plano da nossa Galáxia. Os astrônomos sugerem que as nebulosas planetárias são esculpidas pela rotação do sistema estelar a partir do qual se formam, dependendo das propriedades do sistema, como o número de planetas em sua órbita. Mas o alinhamento de nebulosas bipolares indica que algo de estranho acontece nos sistemas estelares de onde surgiram as nebulosas.