Nova maneira de enxergar a gravidade pode ser uma alternativa ao paradigma da matéria escura

A matéria escura é praticamente uma unanimidade entre a comunidade científica. Mas unanimidades também podem estar erradas. Por milênios, nós, humanos, tínhamos uma crença muito firme. Acreditávamos que nosso planeta, a Terra, estava no centro de um vasto universo, e todos os planetas, estrelas e os corpos celestes giravam em torno de nós. Este modelo geocêntrico, apesar de ter sido considerado desde o século 6 aC, foi escrito por Claudius Ptolomeu em 140 dC. 

Quando esse modelo encontrou problemas, como os movimentos retrógrados dos planetas, os cientistas trabalharam novamente os dados para se adequarem ao modelo, criando fenômenos como epiciclos.  Somente em 1543, 1400 anos depois, Nicolau Copérnico desencadeou uma mudança de paradigma que daria lugar a séculos de novas descobertas. De acordo com a teoria radical de Copérnico, a Terra não era o centro do universo, mas simplesmente um de uma longa lista de planetas orbitando ao redor do sol. 

Mas mesmo com as evidências de que vivemos em um sistema heliocêntrico e cientistas como Galileo Galilei aperfeiçoando o modelo, a sociedade sustentou a crença de que todo o universo orbitava em torno da Terra até o início do século 19.  Para Erik Verlinde, físico teórico da Universidade de Amsterdã, a ideia de matéria escura é o modelo geocêntrico do século 21. “O que as pessoas estão fazendo agora é permitir-se parâmetros livres para se adequarem aos dados”, diz Verlinde. “Você acaba com uma teoria que tem tantos parâmetros livres que é difícil de refutar”.

Gravidade como resultado da estrutura quântica do espaço

A matéria escura, uma forma de matéria ainda não detectada que os cientistas acreditam que compõe mais de um quarto da massa e da energia do universo, foi primeiramente teorizada quando os cientistas notaram que as estrelas nas bordas externas das galáxias e dos aglomerados de galáxias estavam se movendo muito mais rápido do que a teoria da gravidade de Newton dizia que elas deveriam. Até agora, os cientistas assumiam que a melhor explicação para isso é que deve haver massa faltante no universo que manteria essas estrelas em movimento rápido na forma de matéria escura.

Mas Verlinde apresentou um conjunto de equações que explica essas curvas de rotação galáctica através da observação da gravidade como uma força emergente – um resultado da estrutura quântica do espaço.

A ideia está relacionada à energia escura, que os cientistas pensam ser a causa da aceleração da expansão do nosso universo. Verlinde acredita que o que vemos como matéria escura na verdade são apenas interações entre galáxias e o mar de energia escura em que elas estão incorporadas. 

Antes de começar a trabalhar nisso, nunca tive dúvidas sobre a matéria escura”, diz Verlinde. “Mas, então, comecei a pensar nesta conexão com a informação quântica e tive a ideia de que a energia escura está transportando mais da dinâmica da realidade do que percebemos”.

Verlinde não é o primeiro teórico a apresentar uma alternativa à matéria escura. Muitos acham que sua teoria ecoa o sentimento das equações do físico Mordehai Milgrom da “dinâmica Newtoniana modificada”, ou MOND. Assim como Einstein modificou as leis de gravidade de Newton para caber na escala de planetas e sistemas solares, a MOND modifica as leis da gravidade de Einstein para se ajustarem à escala de galáxias e aglomerados de galáxias.

Verlinde, no entanto, faz a distinção de que ele não está derivando as equações de MOND, em vez disso ele está derivando o que ele chama de “relação de escala”, ou um efeito de volume do espaço-tempo que só se torna importante a grandes distâncias.

Stacy McGaugh, astrofísico da Case Western Reserve University, nos EUA, diz que, enquanto a MOND é principalmente a noção de que a força efetiva da gravidade muda com a aceleração, as ideias de Verlinde são mais um trabalho teórico.

“Ele está tentando olhar a estrutura do espaço-tempo e ver se o que chamamos de gravidade é uma propriedade que emerge dessa estrutura quântica, daí o nome da gravidade emergente”, diz McGaugh. “Em princípio, é uma abordagem muito diferente que não necessariamente leva em consideração a MOND ou tem algo a ver com isso”.

Uma das coisas atraentes da teoria de Verlinde, diz McGaugh, é que naturalmente produz evidências de MOND de uma maneira que “simplesmente acontece”. “Esse é o tipo de coisa que se procura”, aponta. “Deve haver alguma base para que a MOND aconteça, e essa teoria pode fornecer isso”.

Ceticismo entre os pares

As ideias de Verlinde foram recebidas com bastante ceticismo na comunidade científica, em parte porque, de acordo com Kathryn Zurek, física teórica do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley, do Departamento de Energia dos EUA, sua teoria deixa muitas coisas sem explicações.

“As teorias da gravidade modificada apenas tentam explicar as curvas de rotação galáctica [esses planetas em rápido movimento]”, diz Zurek. “Como evidência de matéria escura, essa é apenas uma parte muito pequena do quebra-cabeça. A matéria escura explica toda uma série de observações desde o tempo das microondas cósmicas de fundo, quando o universo tinha apenas alguns centenas de milhares de anos, através da formação de estruturas até hoje”.

Zurek diz que, para que os cientistas comecem a dar peso às suas reivindicações, Verlinde precisa desenvolver argumentos em torno de sua teoria e mostrar que ela acomoda uma ampla gama de observações.

“Deve-se sempre ‘cutucar’ o paradigma”, diz Zurek, “embora o paradigma da matéria escura tenha sido extremamente bem-sucedido, você sempre quer verificar seus pressupostos e certificar-se de que não está faltando algo que poderia ser a ponta do Iceberg”, sugere.

McGaugh teve uma crise de fé semelhante na matéria escura quando estava trabalhando em uma experiência em que as previsões da MOND eram as únicas que se tornaram realidade em seus dados. Ele estava fazendo observações de galáxias de brilho superficial, nas quais as estrelas se espalham mais do que em galáxias como a Via Láctea, onde as estrelas estão localizadas relativamente próximas umas das outras.

McGaugh diz que seus resultados não faziam sentido para ele no contexto padrão da matéria escura, e descobriu-se que as propriedades que estavam confundindo ele já haviam sido preditas pelas equações MOND de Milgrom em 1983, antes que as pessoas tivessem começado a levar a sério a ideia de galáxias de brilho superficial.

Embora a experiência de McGaugh o tenha feito questionar a existência de matéria escura e, em vez disso, defender a MOND, outros não foram tão rápidos em se juntar à causa.

“Subscrevemos um paradigma particular e a maior parte do nosso pensamento está limitado nos limites desse paradigma e, portanto, se encontrarmos uma situação em que exista uma mudança de paradigma, é realmente difícil pensar fora dessa caixa”, diz ele. “Mesmo que tenhamos regras para o jogo quanto a quando você deveria mudar de ideia e nós, em princípio, tentamos seguir isso, na prática há algumas mudanças de mentalidade tão grandes que simplesmente não podemos superar a nossa natureza humana”, tenta explicar.

Algo errado com as teorias da gravidade?

McGaugh diz que muitos de seus colegas acreditam que há tantas evidências de matéria escura que é uma perda de tempo considerar quaisquer alternativas. Mas ele acredita que todas as evidências da matéria escura podem ser uma indicação de que há algo errado com nossas teorias da gravidade.

“Eu meio que me preocupo que estejamos nos dirigindo a mais mil anos de epiciclos escuros”, diz McGaugh.

Mas, de acordo com Zurek, se a MOND estivesse perto das evidências que foram acumuladas pelo paradigma da matéria escura, as pessoas estariam reunidas em torno dela. O problema, ela diz, é que, no momento, a MOND não está nem perto de passar pela quantidade de testes que a matéria escura passou. Ela acrescenta que existem alguns físicos que argumentam que o paradigma de matéria escura pode, de fato, explicar essas observações sobre galáxias de brilho superficial.

Recentemente, a Case Western realizou uma oficina em que se reuniram representantes de diferentes comunidades, incluindo aqueles que trabalham em modelos de matéria escura, para discutir galáxias anãs e o efeito de campo externo, que é a noção de que objetos de muito baixa densidade serão afetados pelo que está em volta eles. A MOND prevê que a dinâmica de uma pequena galáxia satélite dependerá de sua proximidade com seu hospedeiro gigante de uma maneira que não acontece com a matéria escura.

McGaugh diz que na oficina havia um grupo de pessoas mais filosoficamente inclinadas que usam um conjunto de regras para julgar as teorias, que eles compilaram ao analisar como as teorias se desenvolveram no passado.

“Uma das coisas interessantes que surgiram foi que a MOND está melhorando nesse cartão de pontuação”, diz ele. “É mais progressiva no sentido de que está fazendo previsões bem-sucedidas para novos fenômenos, enquanto no caso da matéria escura tivemos que invocar repetidamente correções ad hoc ( algo com o objetivo de legitimar uma teoria, e não em decorrência de uma compreensão objetiva e isenta da realidade) para corrigir as coisas”.

As ideias de Verlinde, no entanto, não surgiram muito na oficina. Enquanto McGaugh diz que as duas teorias são tão intimamente relacionadas que esperava que as mesmas pessoas que buscam a MOND estariam interessadas na teoria de Verlinde, ele acrescentou que nem todos compartilham essa atitude. Muitos aguardam mais desenvolvimento teórico e outros testes observacionais.

“A teoria precisa fazer uma previsão clara para que possamos elaborar um programa para testá-la”, diz ele. “Precisa ser desenvolvida para ir além de onde estamos agora”.

Verlinde diz que ele percebe que ainda precisa desenvolver mais suas ideias e estendê-las para explicar coisas como a formação de galáxias e aglomerados de galáxias. Embora ele tenha trabalhado principalmente nesta teoria por conta própria, ele reconhece a importância de construir uma comunidade em torno de suas ideias.

Ao longo dos últimos meses, ele tem feito apresentações em diferentes universidades americanas, incluindo Princeton, Harvard, Berkeley, Stanford e Caltech. Atualmente, existe uma grande comunidade de pessoas que trabalham em ideias de informação quântica e gravidade, diz ele, e seu objetivo principal é conseguir que mais pessoas, em particular teóricos de cordas, comecem a pensar em suas ideias para ajudá-lo a melhorá-las.

“Eu acho que quando entendermos a gravidade melhor e usarmos essas equações para descrever a evolução do universo, poderemos responder as perguntas mais precisamente sobre como o universo começou”, diz Verlinde. “Eu realmente acho que a descrição atual é apenas uma parte da história e há uma maneira muito mais profunda de entendê-la – talvez uma maneira ainda mais bonita”. 

Físicos querem encontrar quinta dimensão estudando a gravidade

Já há algumas ideias sobre como "ver" dimensões extras do espaço - alguns físicos acreditam que a matéria escura pode ser extradimensional.[Imagem: Andrew J. Hanson/Indiana University]

Dimensão perdida

"Qual é a 5ª dimensão? Eu sei que a primeira é a altura, a segunda é a largura, a terceira é a profundidade e a quarta, o tempo. Mas ninguém parece saber o que é a quinta!".

Esta pergunta foi enviada por Lena Komaier-Peeters, uma menina de 12 anos, a um programa de divulgação científica da emissora britânica BBC.

Os organizadores do programa foram tentar encontrar alguma pista para responder às perguntas da garota no LHC, o maior experimento científico já construído, onde físicos do mundo todo tentam desvendar os segredos da matéria.

E foram para lá por uma boa razão: algumas teorias indicam que o LHC pode dar pistas sobre os grávitons, hipotéticas partículas que explicariam a força da gravidade e, ao dar essa explicação, poderiam comprovar a existência de dimensões adicionais do Universo.

O que sabemos sobre a força da gravidade? Bem pouco. [Imagem: Sandbox Studio/Ana Kova]

Gravidade e múltiplas dimensões

Mas como é que uma explicação para a força da gravidade pode dar pistas sobre a quinta dimensão - e a sexta, e a sétima etc.

"Uma razão muito convincente é que realmente não entendemos por que a força da gravidade é muito mais fraca do que as outras forças fundamentais que experimentamos. Se eu te der um ímã de geladeira e uma chave qualquer, o ímã levantará a chave com muita facilidade. A força magnética desse pequeno ímã supera a força da gravidade da Terra, que é enorme, que puxa a chave na direção oposta.

"A hipótese é que a gravidade pode experimentar dimensões adicionais, enquanto nós não temos essa capacidade. E ela se dissipa nessas outras dimensões e é por isso que sentimos que ela é muito fraca," explicou a física Rakhi Mahbubani, do LHC.

Se essa teoria estiver correta, há uma pequena probabilidade de que uma das partículas subatômicas produzidas nas colisões do LHC seja um gráviton. A física atual estabelece que cada força tem uma partícula relacionada que a transporta - a luz é transportada por fótons e, do mesmo modo, a gravidade deveria teoricamente ser transportada por grávitons. Só que ninguém nunca capturou um deles.

Se, e quando, os grávitons puderem ser capturados, então será possível observar seu comportamento e seus níveis de energia e verificar se eles de fato parecem estar perdendo potência ao mergulhar em dimensões extras do Universo que fogem à nossa percepção.

Nas teorias da gravidade quântica, as dimensões podem se evaporar. [Imagem: Ambjørn/Jurkiewicz/Loll]

Gráviton no LHC? Muito difícil

Infelizmente, muitos físicos não são nem um pouco otimistas com um eventual sucesso do LHC em capturar os grávitons

"Temos certeza de que os grávitons existem, o que não temos certeza é que eles podem ser descobertos com o Grande Colisor de Hádrons. Na verdade, é o oposto: você tem que ser muito, muito, muito sortudo para poder encontrar grávitons nessa máquina. Existem teorias e as estamos testando, mas, se os grávitons estivessem lá, poderíamos tê-los visto facilmente e não os vimos, então as probabilidades são mínimas," defende o professor Sean Carroll, do Instituto de Tecnologia da Califórnia, que também contraria muitos dos seus colegas defendendo que o tempo é mesmo real, e não uma ilusão.

Mesmo assim, acrescenta Carroll, vale a pena continuar procurando por outras dimensões porque, se elas forem encontradas, "tudo o que pensamos sobre as leis fundamentais da natureza mudará: seria uma descoberta transcendental. Se nós não as vemos [as partículas grávitons], isso não significa que elas não estão lá, mas que nossos experimentos ainda não são bons o suficiente. Se continuarmos tentando, vamos achar algum dia."

As ondas gravitacionais também poderão mostrar o desaparecimento de dimensões. [Imagem: NASA]

Dimensões escondidas

E então, quando finalmente tivermos sucesso em comprovar a existência de outras dimensões, poderemos "acessá-las"?

"Nós tendemos a acreditar que uma outra dimensão é um lugar aonde você vai e é possuído por criaturas estranhas. E uma dimensão é simplesmente uma direção no espaço. Neste momento, nós conhecemos três, que poderíamos chamar de 'para cima-para baixo', 'para a esquerda e para a direita' e 'para a frente e para trás'," explica Carroll.

Assim, não faz sentido perguntar "Onde está a dimensão para cima-para baixo?" porque ela está em todo o lugar, assim como todas as outras.

"O que sabemos com certeza é que elas estão escondidas de alguma forma, então podem ser muito, muito, muito pequenas, tanto que nunca as veremos - essa é a maneira mais fácil de se esconderem," afirmou o físico.

Mas também há outras possibilidades - os físicos já conseguiram pensar em pelo menos duas.

"Uma é que [as dimensões] são apenas um pouco pequenas, com um milímetro ou um décimo de milímetro. E a outra é que as dimensões são infinitamente grandes, mas não podemos alcançá-las porque estamos presos em um subespaço da dimensão inferior do Universo," disse Carroll.

Isso é algo que os físicos chamam de Teoria das Cordas, ou Teoria das Branas, uma referência a membranas, que limitariam nosso Universo de quatro dimensões dentro de um espaço de dimensionalidade superior.

"Se isso for verdade, pode haver múltiplas branas, múltiplos subespaços de bi, tri, tetra e penta dimensionais paralelos. Nesse sentido, poderia haver mundos paralelos incorporados nessas outras dimensões," disse Carroll.

No fim das contas, algo que parece estar bem comprovado é que os físicos gostam muito de uma dimensão maravilhosa: a da imaginação, o ponto de partida de tantas grandes descobertas.

Fonte: Inovação Tecnológica

Gravidade impressionante

A gravidade faz tanto parte da nossa vida o dia todo, que as vezes esquecemos o seu poder, mas aí, olhamos para a escala galáctica e lembramos imediatamente da força que ela tem.

Essa imagem foi feita com a Wide Field Camera 3 do Telescópio Espacial Hubble, da NASA/ESA e mostra um objeto de nome SDSS J1138+2754. Esse objeto age como uma lente gravitacional, ilustrando o verdadeiro poder da gravidade: uma grande massa, nesse caso um aglomerado de galáxias, está criando um campo gravitacional tão intenso que está curvando o tecido do espaço-tempo ao seu redor.

Isso faz com a luz de galáxias localizadas a bilhões de anos-luz de distância, atrás do aglomerado viaje ao longo de trajetórias curvas e distorcidas, transformando as suas formas familiares, espirais e elípticas, em arcos espalhados ao redor do centro do aglomerado.

Algumas galáxias distantes aparecem até mesmo múltiplas vezes nessa imagem. Como as galáxias são objetos gigantescos, a luz de um lado da galáxia passa através da lente gravitacional de forma diferente da luz do outro lado. Quando a luz das galáxias chega na Terra, ela parece estar refletida, como é possível ver numa galáxia localizada na parte inferior esquerda da lente, ou distorcida como se pode ver na galáxia na parte superior direita.

Esses dados foram parte de um projeto de pesquisa sobre formação de estrelas no universo distante, feito com base nas imagens de campo profundo do Hubble. O Hubble observou 73 galáxias por meio de lentes gravitacionais para esse projeto.

Crédito: Reconhecimento da ESA / Hubble & NASA : Judy Schmidt

Teoria da gravidade salva da morte

A galáxia ultra-difusa NGC 1052-DF2, vista pelo Telescópio Espacial Hubble. Apesar do seu pequeno tamanho, está no centro de um debate acerca de qual da lei da gravidade é a correta. Crédito: HST/Oliver Müller

Uma equipe internacional de astrónomos, incluindo físicos da Universidade de St. Andrews, ressuscitou uma teoria da gravidade anteriormente descartada, argumentando que os movimentos dentro de galáxias anãs seriam mais lentos se perto de uma galáxia massiva. A equipe de investigação examinou uma teoria previamente publicada na revista Nature que afirmava que a teoria MOND (MOdified Newtonian Dynamics) não podia ser verdadeira porque os movimentos internos eram muito lentos no interior da galáxia anã NGC 1052-DF2, uma galáxia pequena com cerca de 200 milhões de estrelas.

A teoria MOND é uma controversa alternativa à relatividade geral, a compreensão predominante e inspirada de Einstein do fenómeno da gravidade, que requer a existência da matéria escura, mas que até agora nunca foi provada. MOND não requer matéria escura. Tais teorias são essenciais na compreensão do nosso Universo, dado que segundo a física conhecida, as galáxias giram tão rapidamente que deveriam fragmentar-se.

Foram apresentadas várias teorias para explicar o que as mantém unidas, e o debate continua sobre qual a correta. O estudo agora derrotado afirmava que MOND estava morta. No entanto, esta investigação mais recente - também publicada na Nature - mostra que o trabalho anterior negligenciou um efeito ambiental subtil. A nova investigação argumenta que o trabalho anterior não considerou que a influência do ambiente gravitacional em torno da anã podia afetar os seus movimentos interiores. Por outras palavras, se a anã estivesse perto de uma galáxia massiva - o que é aqui o caso - então os movimentos dentro da anã seriam mais lentos.

O autor principal Pavel Kroupa, professor da Universidade de Bona e da Universidade Charles em Praga, afirma: "Houveram muitas afirmações prematuras sobre a morte da teoria MOND em publicações muito influentes. Até agora, nenhuma resistiu ao escrutínio detalhado. As galáxias giram tão rapidamente que deviam fragmentar-se, de acordo com a física conhecida. Duas teorias atuais explicam isto - a primeira coloca um halo de matéria escura em redor de cada galáxia. No entanto, as partículas de matéria escura nunca foram descobertas, apesar de muitas décadas de pesquisas muito sensíveis, frequentemente usando grandes detetores.

A segunda é a MOND, que explica uma vasta riqueza de dados sobre as velocidades de rotação galáctica usando apenas as estrelas e o gás. A MOND fá-lo com uma receita matemática que fortalece a gravidade do material visível, mas somente quando fica muito fraca. Caso contrário, a gravidade seguiria a lei convencional de Newton, por exemplo no Sistema Solar - ou perto de uma galáxia massiva. O Dr. Indranil Banik da Escola de Física e Astronomia da Universidade de St. Andrews, que em breve será da Universidade de Bona, realçou: "É notável que a MOND ainda faça previsões tão bem-sucedidas baseadas em equações escritas há 35 anos."

O Dr. Hongsheng Zhao, da Escola de Física e Astronomia da Universidade de St. Andrews, acrescentou: "A nossa modelagem do efeito ambiental MOND foi posteriormente confirmada por outro grupo. Hosein Haghi, professor de Física no Instituto de Estudos Avançados em Ciências Básicas, Irão, disse: "Este efeito é conhecido há muito tempo. Os autores da Nature desconheciam os nossos artigos sobre a sua inclusão."

Fonte: Astronomia OnLine - http://www.ccvalg.pt/astronomia/

Duas novas técnicas de medição mudam constante gravitacional

Diagrama esquemático das duas técnicas usadas para medir a constante de gravitação universal. [Imagem: Qing Li et al. - 10.1038/s41586-018-0431-5 ]

Constante gravitacional 

Uma equipe da China e da Rússia criou duas novas maneiras de medir a constante gravitacional - embora alguns experimentos abram a possibilidade de que a força da gravidade possa não ser constante.  A gravidade é uma das quatro forças fundamentais da natureza - as outras são a interação fraca e forte e o eletromagnetismo. Apesar de centenas de anos de esforços, ainda não há explicação de como a gravidade funciona. Outra frustração está no fato de que ninguém foi capaz de encontrar uma maneira de medir a força real da gravidade. 

Os cientistas têm tentado fazer isso também por centenas de anos, com o método mais conhecido tendo sido criado por Henry Cavendish em 1798 - é claro que, desde então, ele foi modificado várias vezes para torná-lo mais preciso. O valor atual da constante de gravitação universal aceito pela comunidade científica é G = 6,67408 × 1011 m3 kg-1 s-2 - não confundir o G com o g, que é o símbolo normalmente associado à intensidade da aceleração da gravidade junto à superfície do planeta.

Como medir a gravidade

Já existem propostas para produzir e controlar a gravidade usando campos magnéticos. [Imagem: André Füzfa]

Neste novo esforço, Qing Li e seus colegas modificaram a técnica padrão de pêndulos de torsão usados para medir a constante gravitacional. Na primeira abordagem, eles construíram um detector constituído por uma placa de sílica revestida com metal e suspensa no ar por um fio. Duas bolas de aço proporcionam uma atração gravitacional. A força da gravidade foi medida observando o quanto o fio torce pela ação da gravidade.

A segunda abordagem é semelhante à primeira, exceto que a placa fica pendurada em uma plataforma giratória que mantém o fio no lugar. A força gravitacional é medida avaliando a rotação do prato giratório. Em ambas as abordagens, os pesquisadores acrescentaram recursos para impedir a interferência de objetos próximos e distúrbios como tremores sísmicos de fundo.

A primeira medição resultou em G = 6,674484 × 1011 m3 kg-1 s-2, enquanto a segunda deu G = 6,674184 × 1011 m3 kg-1 s-2.  Segundo a equipe, ambas são mais precisas do que todas as medições feitas anteriormente. E o resultado é um tanto surpreendente, uma vez que se considerava que a incerteza na medição mais aceita estava apenas na quinta casa decimal, ou seja, no 8 de 6,67408.

A Teoria da Relatividade Geral de Einstein Acabou de Sobrecarregar o Espaço Sideral

Nesta ilustração, uma nuvem de detritos quente, densa e em expansão é retirada das estrelas de nêutrons pouco antes de colidirem.Crédito: Centro de Vôo Espacial Goddard da NASA / CI Lab

A gravidade é grande e estranha e difícil de estudar. Ele se move através do espaço como uma onda, mais ou menos como a luz faz. Mas essas ondas são sutis e difíceis de detectar. Eles ocorrem em quantidades mensuráveis ​​somente após eventos massivos, como a colisão de buracos negros. A humanidade não localizou sua primeira onda gravitacional até 2015. Então, em 2017, os astrônomos detectaram pela primeira vez as ondas gravitacionais e a luz de um único evento: uma colisão de estrelas de nêutrons. Agora, os pesquisadores estão usando dados desse evento para confirmar alguns fatos básicos sobre o universo.

Em um documento enviado primeiro 01 de novembro para o servidor preprint arXiv (que Ciência Viva viu pela primeira vez relatado na ScienceAlert), os pesquisadores anunciaram que encontraram nenhuma evidência de "vazamento gravitacional." Os cientistas pensaram que era possível que a gravidade penetrasse em altas dimensões (aquelas além das quatro que os humanos experimentam - cima / baixo, lado a lado, frente / trás, tempo), mesmo que a luz não o faça. Se isso acontecesse, a força da gravidade perderia mais energia do que a luz ao passar pelo espaço. Mas comparar a luz e as ondas gravitacionais daquela colisão de estrelas de nêutrons mostrou que isso não estava acontecendo.

Toda a gravidade de nossa dimensão parece estar exatamente onde está, como Albert Einstein previu em sua teoria da relatividade geral.

Os pesquisadores do novo estudo também analisaram ondas gravitacionais para ver se o gráviton - a partícula teórica que carrega a gravidade - poderia ter massa, como outras partículas fazem. Se houvesse algo como "gravitação maciça", as ondas gravitacionais também teriam massa, e se essas ondas tivessem massa, elas exibiriam sinais de momento, ao contrário das partículas de luz, que não têm massa. Isso também seria uma violação da relatividade geral. Mas, novamente, isso não aconteceu.

No geral, os pesquisadores descobriram que as teorias da gravidade de Einstein permanecem basicamente intactas. Algum dia, isso pode mudar. Mas ainda não aconteceu, mesmo depois que duas estrelas de nêutrons se chocaram.

Fonte: Livescience.com

Astrônomos descobrem dez luas novas ao redor de Júpiter

A equipe, liderada pelo astrônomo Scott Sheppard, observou pela primeira vez algumas das novas luas enquanto procuravam por objetos bastante distantes em nosso Sistema Solar, para lá de Plutão, usando o telescópio Blanco, de quatro metros de extensão, no Observatório Interamericano de Cerro Tololo, no Chile. Júpiter estava por acaso no campo de visão dos cientistas, e eles notaram um punhado de novos objetos perto do planeta, com diâmetro de um a quatro quilômetros.

Depois de rastrear as órbitas dos objetos por cerca de um ano com outros telescópios chilenos, além de alguns no Arizona e no Havaí, os cientistas puderam confirmá-las como luas.  No ano passado, essa mesma equipe anunciou a descoberta de duas outras luas, que levaram o total da contagem de Júpiter à época para 69.

Duas das luas recém-descobertas estão próximas a Júpiter — não tão perto quanto as grandes luas galileanas: Io, Europa, Ganímedes e Calisto. Essas luas são “luas prógradas”, ou seja, que orbitam Júpiter na mesma direção que o planeta gira. Pelo fato de suas órbitas as colocarem perto de outras luas prógradas, elas são pensadas como pedaços de uma lua maior que foi quebrada por uma colisão muito tempo atrás.

Sete das novas luas orbitam um pouco mais além e na direção oposta, o que as torna luas retrógradas. Há uma multidão de outras luas retrógradas naquela região mais distante, que caem em três agrupamentos distintos de órbitas similares. Os pesquisadores acham que esses três grupos um dia foram três luas maiores, que também foram quebradas por colisões.

E então tem a décima lua — a diferente. Ela orbita no mesmo caminho geral de todas as luas retrógradas, mas na direção oposta, prógrada. Sheppard disse ao Gizmodo que ela poderia ser uma remanescente de algum objeto aleatório no Sistema Solar que foi sugada pela gravidade de Júpiter — como um cometa sem órbita permanente em torno de uma estrela, por exemplo —, que atingiu algumas das luas retrógradas, quebrando-as nas várias luas menores que orbitam o gigante de gás atualmente.

Embora esse objeto errante não exista mais completamente, a lua excêntrica poderia ser um fragmento dele. A equipe propôs o nome “Valetudo” para esta lua na órbita maluca, em homenagem à bisneta do deus romano Júpiter, de acordo com a divulgação do Carnegie Institution for Science. “Isso mostra como o nosso Sistema Solar era caótico no passado. Essas luas exteriores de Júpiter são remanescentes do caos”, disse Sheppard. Ele também acrescentou que a Valetudo deverá colidir com algo novamente no futuro e virar pó. "É como dirigir um carro no lado errado da rodovia".

O motivo pelo qual essas luas estão sendo descobertas agora é que a tecnologia do telescópio melhorou muito na última década ou duas, disse Sheppard ao Gizmodo. Os astrônomos podem tirar fotos maiores e de maior resolução e são menos afetados pelo brilho e pela luz difusa dos planetas.

"Tem havido uma barreira tecnológica", disse Sheppard. “Júpiter é um grande planeta, e há uma grande área do céu em volta dele para pesquisar e encontrar todas as suas várias luas. Agora, podemos tirar quatro fotos grandes e ver tudo ao redor. Porém, no início dos anos 2000, era como olhar através de um canudo.

À medida que os telescópios continuam melhorando, Sheppard espera que encontremos ainda mais luas orbitando Júpiter, já que é o planeta é enorme.  Alycia Weinberger, também astrônoma do Carnegie e que não esteve envolvida no estudo, concorda com Sheppard.

“Apenas alguns anos depois de as primeiras luas serem descobertas, as pessoas começaram a encontrar muito mais (luas) o tempo todo”, ela disse ao Gizmodo. “Isso sugere que existem mais por aí, à espreita. À medida que as coisas ficam menores, elas ficam mais difíceis de se detectar. Acho que seria tolo algum dia pensar que sabemos tudo.”

Novas descobertas de luas poderiam ajudar a revelar mais sobre a história de Júpiter e de outros gigantes de gás, porque as luas frequentemente são um vislumbre de como um planeta se formou. Júpiter, por exemplo, se formou em um disco giratório de poeira; a gravidade fez com que um monte de massa se juntasse, criando vários objetos gasosos e rochosos, que uma hora colidiram entre si para criar o gigante de gás que conhecemos hoje. 

Porém, algumas sobras do nascimento de Júpiter não foram sugadas até o planeta e continuaram orbitando na direção original do disco e no que viria a ser a direção de giro de Júpiter. Essas são as luas prógradas. No entanto, a equipe acha que as luas retrógradas de Júpiter são, em grande parte, feitas de objetos que passavam de outros cantos do Sistema Solar e que Júpiter acabou aspirando e capturando com sua gravidade.  Entender os relacionamentos planeta-lua como este poderia ser especialmente útil para estudar outros sistemas solares e exoplanetas. Os cientistas descobriram a primeira exoluasó no ano passado.

“(Luas de exoplanetas) Poderiam potencialmente nos dizer como um exoplaneta se formou e quão quieto ou violento foi o processo de formação do planeta”, disse Weinberger. “Se certas colisões acontecem aqui, elas acontecem em outros sistemas.”

Independentemente disso, luas de qualquer tipo valem a atenção.

“Tudo isso se resume a aprender sobre como sistemas solares funcionam e como corpos pequenos em sistemas solares se movem”, disse Scott Bolton, investigador principal da espaçonave Juno, da NASA, e que não esteve envolvido no estudo, disse ao Gizmodo. “Sempre é animador descobrir novas luas ou quaisquer corpos que sejam parte de nosso Sistema Solar.”

Fonte: MSN

Conheça a nova lua de Netuno, Hippocamp

Embora as origens da pequena lua ainda não estejam claras, os pesquisadores acham que ela compartilha um passado com a segunda maior lua de Netuno, Proteus.

O hipocampo é uma pequena lua cuja descoberta exigiu alguma inovação por parte de seus observadores.

Netuno tem uma lua nova, e também é a menor da gigante de gás até hoje - apenas um pouco mais de 20 milhas de diâmetro. O novo satélite é chamado Hippocamp.  Os astrónomos liderados por Mark Showalter, do Instituto SETI, descobriram-no utilizando o Telescópio Espacial Hubble, combinado com um método inovador para rastrear objetos escuros e minúsculos à medida que orbitam. Como o objeto é tão pequeno, ainda há muito que os astrônomos não sabem sobre o Hippocamp, em homenagem a um monstro marinho grego, de acordo com o tema náutico de Netuno. Mas a lua oferece algumas pistas sobre sua história.

Hippocamp é um chip fora do bloco

Por um lado, ele orbita muito perto de uma das maiores luas de Netuno, Proteus. Isso, combinado com seu pequeno tamanho, faz os astrônomos pensarem que pode ser um fragmento da lua maior. De fato, algo como 4 bilhões de anos atrás, um asteroide atingiu o Proteus, deixando para trás uma cratera que cobre a maior parte da superfície da lua. Se o Hippocamp é um produto deste impacto, como Showalter especula, então é apenas uma pequena parte do total de destroços, cerca de 2% da massa total escavada de Proteus durante a colisão.

Se a lua vem desse impacto em particular ou não, os cientistas ainda acham provável que Proteus e Hippocamp compartilhem um passado. Como nossa própria lua e Terra, Proteus está lentamente se afastando de Netuno devido às forças das marés. O hipocampo, sendo muito menor, não está sujeito às mesmas forças - e está em órbita exatamente onde Proteus costumava existir há muito tempo.

O hipocampo é minúsculo comparado às outras luas de Netuno.

É improvável que o Hippocamp tenha tido um tempo fácil. Dada a quantidade de detritos naquela região do sistema solar, Showalter calcula que um corpo do tamanho do Hippocamp teria sido atingido por um grande impactor, algo como nove vezes nos últimos 4 bilhões de anos, com cada ataque quebrando a pequena lua e deixando para reformar. “Isso é uma média”, mostra Showalter. "Pode ser seis vezes, ou pode ser vinte."

A lua é tão pequena e fraca que a maioria das imagens do sistema Netuno não revela nada. Os astrônomos tiveram que adivinhar o movimento do objeto com base nas leis do movimento de Newton. Ao mover e empilhar suas imagens de acordo com o local onde eles pensam que a lua deveria estar, eles podem estender artificialmente o tempo de exposição de suas imagens, iluminando até mesmo os recursos mais escuros. Este novo truque revelou a pequena lua, cuja descoberta é publicada em 20 de fevereiro na Nature .

Os astrônomos ainda não sabem do que o Hippocamp é feito, mas estão assumindo que, por enquanto, é semelhante ao material que compõe o Proteus. Showalter diz que nenhum dos nossos telescópios atuais pode resolver a lua bem o suficiente para dizer mais.

"Até que algum dia nós enviamos um orbitador para Netuno", diz ele. "Então teremos muito tempo para nos aproximarmos."

Showalter aponta que o Hubble, com 30 anos de idade, ainda é um dos telescópios mais poderosos disponíveis para os astrônomos, e o único instrumento, dado seus pontos de vista de espaço livre, que poderia ter encontrado o Hippocamp.

Fonte: Astronomy.com

A NASA propôs uma missão à Tritão da Lua de Netuno

Aprendemos muito sobre a maior lua de Netuno, Tritão, desde que foi descoberta pela primeira vez em 1846. Alguns cientistas acreditam que pode ser um "mundo oceânico" com água líquida - e talvez até abrigar vida .

E agora, aguardando aprovação, em breve poderemos ter o nosso melhor vislumbre ainda. O Laboratório de Propulsão a Jato da NASA propôs na terça-feira em uma conferência no Texas para enviar uma nave espacial chamada "Trident" para Triton - com o objetivo de descobrir se é um mundo habitável.

Em vez de gastar bilhões de dólares, a sonda proposta, a Trident, tem como objetivo manter os custos baixos - aproximadamente o "preço de uma pequena missão à Lua", no cálculo do New York Times .

"Agora é hora de fazer isso a um baixo custo", disse Louise Prockter na conferência Lunar and Planetary Science Conference, no Texas, diretor do Lunar and Planetary Institute, em Houston, e principal investigador da missão proposta.

"E vamos investigar se é um mundo habitável, o que é de enorme importância".

Junto com um sobrevôo de Triton, Trident também visitaria a lua de Júpiter, Io, e pararia em Vênus - faz quase vinte anos que a nave espacial da NASA Cassini-Huygens visitou o segundo planeta a partir do sol.

A última boa olhada que recebemos de Netuno foi durante um sobrevôo de 1989 da Voyager 2 da NASA - a primeira vez que qualquer espaçonave fez isso.

"Estamos comparando com o encontro da Voyager em 1989, que foi construído no início da década de 1970, essencialmente uma câmera de televisão ligada a uma máquina de fax", disse Karl Mitchell, cientista do projeto da missão proposta, segundo o Times.

Fonte: ScienceAlert

Como seria viver na lua de Netuno Tritão

Vivendo na lua de Netuno, Tritão, você estará sujeito às temperaturas mais baixas do sistema solar, gravidade incrivelmente fraca e nasceres e pores do sol retrógrados. Esta imagem de Triton foi tirada pela sonda Voyager 2 da NASA em 1989. (Imagem: © NASA / JPL)

Netuno, como os outros gigantes gasosos do nosso sistema solar, não tem muita superfície sólida para viver. Mas a maior lua do planeta, Triton, poderia ser um lugar interessante para montar uma colônia espacial.  Até agora, apenas uma única espaçonave já visitou Tritão . No verão de 1989, a Voyager 2 voou por Netuno e seu sistema, e foi capaz de fotografar o hemisfério sul da lua.

Imagens mostram que a superfície de Triton, que é composta principalmente de rocha e nitrogênio, tem regiões crateras e lisas lado a lado. Essas áreas suaves são o resultado de plumas de poeira e gás nitrogênio que saem da crosta lunar e, em seguida, são suavemente sopradas pela atmosfera tênue de Tritão. Não está claro, no entanto, o quanto esses gêiseres seriam perigosos para quem estivesse ao lado deles.

"Mal entendemos essa atividade de pluma", disse Adam Space, físico espacial do Imperial College London, no Reino Unido, à Space.com. "Mas eu iria errar do lado da cautela e não quero ficar na região onde a pluma irrompe."

Embora haja leves ventos na atmosfera rarefeita de Tritão, você não sentiria nenhuma brisa ao ficar de pé na superfície. "Seria como estar de pé na nossa lua", disse Masters, acrescentando que a atmosfera fraca de Triton não permite cores do clima ou do céu.

A superfície da lua de Netuno, Tritão, é tão fria que o solo é feito de nitrogênio congelado. Veja como seria para um astronauta vivendo em Triton neste infográfico completo.

Como Neptune faz sua viagem de 165 anos ao redor do sol, as regiões polares de Triton se revezam tomando banho ao sol por cerca de 80 anos de cada vez. A luz do sol resulta em mudanças sazonais na  pressão da superfície de Triton - a atmosfera engrossa um pouco depois que o sol causa o congelamento de nitrogênio, metano e monóxido de carbono na superfície de Triton para sublimar o gás. Estima-se que a pressão atmosférica no hemisfério sul de Triton quadruplicou desde que a Voyager 2 visitou a lua, mas ainda é 20.000 vezes menor que a pressão da superfície da Terra.

Se você vivesse em Tritão, não conseguiria aproveitar os efeitos sazonais da temperatura. Com uma temperatura média de menos 391 graus Fahrenheit (menos 235 Celsius), Triton é o objeto mais frio conhecido no sistema solar.

Curiosamente, Tritão não se formou junto com seu planeta pai e provavelmente foi um objeto capturado por Netuno . Por causa disso, Tritão é a única lua no sistema solar que orbita em uma direção oposta à rotação de seu planeta pai.

Se você vivesse em uma região na lua que fica noite e dia (um dia em Tritão é quase seis dias terrestres), você veria o sol - que seria apenas um ponto no céu - surgiria no oeste e se assentaria o leste.

Além do mais, a órbita de Tritão em torno de seu planeta é inclinada, então se você estivesse do lado da lua que sempre enfrenta Netuno, você teria uma visão não apenas da região equatorial de Netuno, mas também das regiões polares do norte e polar do sul. "Isso é diferente de qualquer outra lua no sistema solar ", disse Masters. E com Netuno aparecendo 10 vezes maior que a nossa lua, você seria capaz de ver claramente suas características.

Não está claro se Tritão tem alguma característica geológica interessante que você gostaria de visitar, mas se você fizesse uma caminhada ao redor da Lua em linha reta, levaria 70 dias terrestres, disse Masters. No entanto, supondo que você possa se acostumar a andar na gravidade incrivelmente baixa de Triton, que é cerca de 8% da gravidade da Terra, ou metade da gravidade da lua.

Mas não espere que você passe o tempo durante a sua caminhada falando ao telefone com alguém na Terra - são necessárias quatro horas de luz (e sinais de rádio) para viajar de Tritão para a Terra.

 "Isso seria uma conversa muito lenta", disse Masters.

Titã será o próximo mundo do Sistema Solar a receber sonda da NASA

Em janeiro, a NASA disse que decidiria, ainda em 2019, se levaria adiante o projeto Dagonfly para lançar um helicóptero (que na verdade seria um misto de drone com robô exploratório) à lua Titã, de Saturno. E nesta quinta (27), a agência espacial dos EUA confirmou que Titã será mesmo seu próximo alvo no Sistema Solar.

"Avançando em nossa busca pelos blocos de construção da vida, a missão Dragonfly voará várias vezes para amostrar e examinar locais ao redor da lua gelada de Saturno", disse a NASA em comunicado oficial. A missão será lançada em 2026 e chegará a seu destino em 2034, com o helicóptero rodeando Titã em busca de processos químicos prebióticos em comum entre o satélite de Saturno e a Terra.

Esta será a primeira vez em que a agência espacial lançará um drone com vários rotores para outro planeta — o Dragonfly tem oito rotores e funciona como um grande drone altamente tecnológico. Para voar, o drone se aproveitará da densa atmosfera de Titã, com densidade quatro vezes maior que a da Terra.

Acredita-se que Titã seja um análogo à Terra primitiva, e estudar este satélite natural de pertinho pode fornecer mais pistas sobre como a vida deve ter surgido em nosso planeta. Por cerca de três anos, mais ou menos, a Dragonfly explorará diversos ambientes de Titã, incluindo suas dunas orgânicas e crateras de impacto — locais onde água líquida e materiais orgânicos essenciais à vida existiram juntos possivelmente há dezenas de milhares de anos.

"Visitar este misterioso mundo oceânico poderá revolucionar o que sabemos sobre a vida no universo. Esta missão de ponta teria sido impensável há apenas alguns anos, mas agora estamos prontos para o fantástico voo da Dragonfly", declarou entusiasmado o administrador da NASA, Jim Bridenstine.

Com voos curtos, o drone explorará inicialmente os campos de dunas equatoriais chamados de Shangri-La, que são semelhantes às dunas lineares da Namíbia, na África Austral. Ao longo do caminho, o helicóptero fará algumas paradas para coletar amostras de áreas com geografia diversa, até que finalmente chegará à cratera Selk, onde há evidências de que, no passado, existiu água no estado líquido.

A sonda voará mais de 175 quilômetros (quase o dobro da distância que até hoje foi percorrida por todos os rovers de Marte combinados). A lua Titã é maior do que o planeta Mercúrio e é o segundo maior satélite natural do Sistema Solar. Por estar muito longe do Sol, sua temperatura superficial é de cerca de -179 graus Celsius, e sua pressão superficial é 50% mais intensa do que a da Terra.

A missão Dragonfly agora faz parte do programa New Frontiers da NASA, que inclui a missão New Horizons (que estudou Plutão e mais recentemente sobrevoou o objeto transnetuniano Ultima Thule), a missão Juno (que estuda Júpiter), e a OSIRIS-REx (que estuda o asteroide Bennu). 

Fonte: Canaltech

Oceano da lua Europa é salgado assim como os oceanos da Terra, diz estudo

Um novo estudo sobre o oceano subterrâneo da lua Europa, de Júpiter, indica que essas águas ainda tão misteriosas podem ser mais parecidas com os oceanos da Terra do que imaginávamos. É que, de acordo com os pesquisadores, o oceano de Europa é salgado assim como os terrestres.

O oceano subterrâneo de Europa tem bastante sais de sulfato, sendo que tal oceano abriga cerca de duas vezes mais água do que todos os mares da Terra reunidos. Agora, contando com o telescópio espacial Hubble, os cientistas do Instituto de Tecnologia da Califórnia detectaram a provável presença de cloreto de sódio por lá — a mesma substância que compõe o sal de cozinha que usamos no dia a dia.

"Se esse cloreto de sódio é realmente reflexo da composição interna [de Europa], então [seu oceano] pode ser mais parecido com a Terra do que costumávamos pensar", disse Samantha Trumbo, autora principal do estudo em questão.

Para a descoberta, a equipe procurou sinais de cloreto de sódio na superfície de Europa, pois a sonda Galileo, da NASA (que orbitou Júpiter entre 1995 e 2003), avistou na época manchas amareladas ali que, em simulações posteriores, foram analisadas como sendo uma possível fonte da substância. Então, usando o instrumento STIS (Space Telescope Imaging Spectrograph) do Hubble, em observações feitas entre maio e agosto de 2017, a equipe começou a investigação.

O STIS detectou uma característica que pode ser de cloreto de sódio irradiado, mas essa assinatura não apareceu espalhada por toda a extensão de Europa, aparecendo apenas no hemisfério da lua que está constantemente "olhando" para Júpiter. A equipe diz, ainda, estar confiante de que o cloreto de sódio em Europa vem de seu interior, com a suspeita de que sua origem é justamente o oceano subterrâneo.

Vale lembrar que a NASA pretende enviar, em 2023, a missão Europa Clipper a este satélite natural de Júpiter, justamente para investigar de perto seu misterioso oceano que fica abaixo da crosta congelada. A ideia é entender a composição de tal oceano, bem como sua extensão, para buscar sinais de algum tipo de vida microbiana por lá.

A sonda chegará a apenas 25 km da superfície; então, além de estudar a geologia de Europa e investigar seu oceano, também nos presenteará com muitas fotografias sem precedentes deste objeto peculiar do Sistema Solar. Ainda, a nave será capaz de voar através das plumas de água que são despejadas a partir de fendas na superfície de Europa.

Fonte: Canaltech