Novo Modelo de SN tipo IA

 O site científico Scitechdaily publicou um artigo que fala de um novo modelo proposto para as Supernovas tipo IA . O tema é fascinante e se o modelo for confirmado esse tipo de Supenova pode não mais ser considerada uma vela padrão. O artigo original que traduzi e adaptei está aqui. http://scitechdaily.com/new-supernova-model-challenges-predominant-one/ O paper do estudo pode ser acessado aqui

Um estudo recém-publicado pelo Instituto de Astrofísica da Andaluzia descarta a possibilidade de que supernovas do tipo Ia possam ser resultado de explosões de anãs brancas alimentadas por estrelas normais. Se estas conclusões se generalizarem, supernovas do Tipo Ia poderão não servir mais como “velas padrão”  (standard candles) para medir distâncias astronômicas.

Supernovas do Tipo Ia acontecem quando uma anã branca, o “cadáver” de uma estrela parecida com o Sol, absorve material de uma estrela gêmea até que atinja uma massa crítica de 1,4 vezes a massa do Sol e exploda. Por causa de sua origem, todas estas explosões compartilham de uma luminosidade muito semelhante. Esta uniformidade fez das supernovas do Tipo Ia objetos ideais para medir distâncias no universo, mas o estudo da supernova 2014J sugere um cenário que as invalidaria como “velas padrão”.

“Supernovas Tipo Ia são consideradas velas padrão, pois sua constituição é muito homogênea e praticamente todas elas atingem a mesma luminosidade máxima. Elas ainda nos permitiram descobrir que o universo estava se expandindo a um ritmo acelerado. No entanto, nós ainda não sabemos que  sistemas estelares dão origem a este tipo de supernovas “, diz Miguel Ángel Pérez Torres, pesquisador do Instituto de Astrofísica da Andaluzia (IAA-CSIC) encarregado do estudo.

Um novo modelo que postula a fusão de duas anãs brancas está agora desafiando o modelo predominante, composto por uma anã branca e uma estrela normal. O novo cenário não implica a existência de um limite máximo de massa e, portanto, não necessariamente produz explosões de luminosidade semelhante.

Os resultados mencionados acima foram obtidos a partir do estudo da supernova 2014J, situada a 11,4 milhões de anos-luz de distância do nosso planeta, usando as redes EVN e e MERLIN de radiotelescópios. “É um fenômeno que muito raramente ocorre em nosso universo imediato. 2014J é a supernova tipo IA  mais próxima de nós desde 1986, quando os telescópios eram muito menos sensíveis, e pode muito bem ser a única que vai ser capaz de ser  observada em tais vizinhanças nos próximos 150 anos “, diz Pérez Torres (IAA-CSIC).

A observação por Radio torna possível revelar que  sistemas estelares estão por trás de supernovas tipo Ia. Se a explosão procede de uma anã branca que está sendo alimentada por uma estrela dupla, por exemplo, uma grande quantidade de gás deve estar presente no ambiente; Após a explosão, o material ejetado pela supernova irá colidir com este gás e produzir uma intensa emissão de raios X e ondas de rádio. Por outro lado, um par de anãs brancas não irá gerar este envelope gasoso e, por conseguinte, não haverá emissão de raios X, quer ou ondas de rádio.

“Nós não detectamos emissões de rádio em SN 2014J, o que favorece o segundo cenário”, diz Pérez Torres. “Se esses resultados ganharem aceitação geral, as consequências cosmológicas seriam de peso, porque o uso de supernovas do tipo Ia para medir distâncias seria questionada”, conclui o pesquisador.

Publicação:. MA Pérez-Torres, et al, “restrições no sistema progenitor e os arredores de SN 2014J a partir de observações de rádio profundas”, APJ, 2014, 792, 38; doi: 10.1088 / 0004-637X / 792/1/38

Ventos Solares e Exoplanetas

 

DESDE A PRIMEIRA DETECÇÃO DE UM EXOPLANETA, ESSA ÁREA VEM SE DESENVOLVENDO EM RITMO ALUCINANTE.

ALÉM DOS MÉTODOS DE DETECÇÃO DE PLANETAS QUE CONHECEMOS:

 – ASTROMETRIA;

– MÉTODO DA VELOCIDADE RADIAL;

– MÉTODO DO TRÂNSITO;

– MÉTODO DO PULSAR;

– MICRO LENTE GRAVITACIONAL;

-IMAGEAMENTO DIRETO;

O ESTUDO PROPOSTO NESSA PALESTRA APRESENTA MAIS UMA FORMA DE DETECTAR A PRESENÇA DE UM EXOPLANETA PERTO DE SUA ESTRELA, DESTA VEZ PELO EFEITO QUE O VENTO SOLAR E O MAGNETISMO DA ESTRELA PODEM CAUSAR AO PLANETA.

SEGUNDO O ESTUDO, 90% DOS PLANETAS DETECTADOS ATÉ O PRESENTE ORBITAM ESTRELAS COM MASSA DE APROXIMADAMENTE 1.3 MASSAS SOLARES. ASSIM, A PESQUISA SE CONCENTRA NO ESTUDO DE ESTRELAS ANÃS DO TIPO ESPECTRAL M.

VENTOS SOLARES E EXOPLANETAS

AS ESTRELAS PERDEM MASSA POR MEIO DE SEUS VENTOS SOLARES AO LONGO DE TODA SUA VIDA. SE TEMOS UMA ESTRELA MUITO MASSIVA, DEPENDENDO DE SUA FASE NA EVOLUÇÃO ESTELAR, A PERDA DE MASSA PODE SER BASTANTE SIGNIFICATIVA E OS VENTOS SÃO SUPER MASSIVOS. JÁ EM ESTRELAS MAIS FRIAS E DE MENOR MASSA, O VENTO É BEM MENOS MASSIVO, FAZENDO COM QUE A ESTRELA PERCA MUITO MENOS MASSA E VIVA MUITO MAIS TEMPO. MESMO ASSIM, AINDA QUE MAIS RAREFEITO,  O MOMENTO ANGULAR DESTE VENTO É SUFICIENTE PARA ALTERAR A EVOLUÇÃO ROTACIONAL DA ESTRELA. À MEDIDA QUE O VENTO SAI DA ESTRELA, ELE PERMEIA O ESPAÇO INTERPLANETÁRIO, INTERAGINDO COM QUALQUER PLANETA QUE ENCONTRE PELO CAMINHO. DEPENDENDO DA EVOLUÇÃO ROTACIONAL DA ESTRELA, DE SUAS PROPRIEDADES INTERNAS E DA EVOLUÇÃO DE SUA ATIVIDADE MAGNÉTICA, SUA INTERAÇÃO COM O PLANETA (OU COM SEU CAMPO MAGNÉTICO, SE O PLANETA TIVER,) PODE APRESENTAR UMA ASSINATURA DETECTÁVEL. 

Representação artística do vento solar interagindo com a magnetosfera do planeta Terra. Credito NASA

A PRINCIPAL FERRAMENTA PARA O DESENVOLVIMENTO DESTA PESQUISA É A CRIAÇÃO E ESTUDO DE MAPAS DA ATIVIDADE MAGNÉTICA ESTELARES COMO ABAIXO.  O ESTUDO E MAPEAMENTO DESSES CAMPOS PODEM DETERMINAR QUE INTERFERÊNCIA O VENTO SOLAR EXERCE EM SEUS PLANETAS E , POR OUTRO LADO, A PRESENÇA DE PLANETAS PODE DAR PISTAS DAS CARACTERÍSTICAS DO CAMPO MAGNÉTICO E VENTOS SOLARES DA ESTRELA HOSPEDEIRA.

Mapa topológico do campo magnético da estrela t tauri. Crédito:T.A. Carroll, K.G. Strassmeier, J.B. Rice, and A. Kuenstler

 AINDA HÁ MUITO A DESENVOLVER.

SN 1987A Ejecta

 Anos e anos procurando pela estrela de neutrons que todos sabiam estar lá e finalmente astrônomos da Universidade de Cardiff conseguiram. O artigo a seguir é uma adaptação em português brasileiro do artigo original publicado pela Universe Today escrito por Evan Gough, e pode ser acessado aqui.

Astrônomos da Universidade de Cardiff fizeram algo que ninguém mais foi capaz de fazer. Uma equipe, liderada pelo Dr. Phil Cigan da Escola de Física e Astronomia da Universidade de Cardiff, encontrou a estrela de nêutrons remanescente da famosa supernova SN 1987A. Suas evidências encerram uma busca de 30 anos pelo objeto.

SN 1987A era uma supernova na Grande Nuvem de Magalhães. Era uma supernova tipo II a cerca de 168.000 anos-luz de distância, e sua luz atingiu a Terra em 1987. É cientificamente significativa porque representa uma grande oportunidade para estudar supernovas com colapso do núcleo em suas diferentes fases.

 

“Pela primeira vez, podemos dizer que há uma estrela de nêutrons dentro desta nuvem dentro da remanescente de supernova.”

Dr. Phil Cigan, Universidade de Cardiff, Autor Líder do Estudo.

Mas, embora os cientistas tenham aprendido muito em suas observações , uma pergunta permaneceu sem resposta, até agora. Onde estava a estrela de nêutrons que deveria estar no centro da onda de choque em expansão? A teoria dizia que ela deveria estar lá, e os dados dos neutrinos da época forneciam as evidências.

Como ninguém conseguia encontrá-la, razões diferentes foram apresentadas para a estrela de neutrons não estar lá. Alguns se perguntaram se  SN 1987A teria formado uma estrela de quarks em vez de uma estrela de nêutrons. Outra teoria sugeria que um pulsar tinha se formado e que seu campo magnético era pequeno ou incomum, impedindo sua detecção. Uma terceira possibilidade era que gás e poeira caíssem de volta na estrela de nêutrons, fazendo com que ela colapsasse em um buraco negro.

Outra explicação mais simples era que ela estava lá, apenas obscurecida por tanto gás e poeira que não conseguíamos vê-la.

Agora, essa equipe diz que  encontrou a estrela com o telescópio Atacama Large Millimeter / sub-millimeter Array (ALMA). Ela está escondida em uma faixa de poeira particularmente brilhante, exatamente onde a estrela de nêutrons deveria estar. A explicação mais simples venceu.

Uma visão aproximada de diferentes componentes no sistema SN 1987A: o gás molecular de monóxido de carbono é mostrado em laranja, o gás de hidrogênio quente é mostrado em roxo e a poeira que circunda a estrela de nêutrons é mostrada em ciano. Universidade de Cardiff de crédito

A equipe publicou suas descobertas no Astrophysical Journal. O artigo é intitulado “High Angular Resolution ALMA Images of Dust and Molecules in the SN 1987A Ejecta.O autor principal é o Dr. Phil Cigan da Universidade de Cardiff.

“Pela primeira vez, podemos dizer que há uma estrela de nêutrons dentro desta nuvem dentro da remanescente da supernova”, disse Cigan em comunicado à imprensa. Sua luz foi encoberta por uma nuvem muito espessa de poeira, bloqueando a luz direta da estrela de nêutrons em muitos comprimentos de onda, como a neblina mascarando um holofote. ”

A Dra. Mikako Matsuura é professora sênior da Escola de Física e Astronomia da Universidade de Cardiff. Sua pesquisa concentra-se em poeira e moléculas nos restos de supernovas e remanescentes de supernovas, e ela foi uma das autoras deste estudo.

“Embora a luz da estrela de nêutrons seja absorvida pela nuvem de poeira que a cerca, isso por sua vez faz com que a nuvem brilhe com uma luz sub-milimétrica, que agora podemos ver com o telescópio ALMA extremamente sensível”, disse Matsuura.

“Nossas novas descobertas agora permitirão aos astrônomos entender melhor como estrelas massivas terminam suas vidas, deixando para trás essas estrelas de nêutrons extremamente densas”, continuou o Dr. Matsuura.

A luz da SN 1987A foi detectada pela primeira vez em 23 de fevereiro de 1987. Estava a cerca de 160 milhões de anos-luz de distância, mas brilhou com uma luz igual a 100 milhões de sóis e ficou brilhante por vários meses.

A SN 1987A foi a supernova mais próxima em 400 anos. Desde a Supernova de Kepler, em 1604, não tínhamos uma supernova tão brilhante e tão próxima. (A Supernova de Kepler estava na Via Láctea, a apenas 20.000 anos-luz de distância.) A SN 1987A tem sido um objeto constante de atenção dos astrônomos e astrofísicos, e eles a observam de perto há mais de três décadas.

Uma imagem de SN 1987A de 2010 do Hubble mostrando a onda de choque em expansão do material, atingindo o material circundante , aquecendo-o, fazendo com que brilhe. Crédito de imagem: Pela NASA Goddard Space Flight Center de Greenbelt, MD, EUA

A explosão da supernova criou uma enorme onda de choque em expansão, superaquecida a mais de um milhão de graus F. À medida que o gás resfriava, parte dele se tornava sólido, formando uma densa nuvem de poeira. Dentro dessa poeira está a estrela de nêutrons, exatamente onde os cientistas pensavam que estaria.

“Estamos confiantes de que essa estrela de nêutrons existe atrás da nuvem e que sabemos sua localização precisa”, disse Matsuura. “Talvez quando a nuvem de poeira começar a desaparecer no futuro, os astrônomos conseguirão ver diretamente a estrela de nêutrons pela primeira vez.”

Micronova

Com o auxílio do Very Large Telescope (VLT) do Observatório Europeu do Sul (ESO), uma equipe de astrônomos observou um novo tipo de explosão estelar — uma micronova.

Um novo tipo de explosão estelar foi anunciada esta semana por uma equipe de astrônomos da Durham University no Reino Unido com auxílio do VLT da ESO.

Uma nova, evento bem conhecido pelos astrônomos, ocorre quando ocorre uma explosão nuclear em uma estrela, causada pela acreção de hidrogênio à superfície de uma anã branca, levando à ignição e iniciando a fusão nuclear.

As micronovas são eventos extremamente poderosos, mas são pequenas em escalas astronômicas e muito menos energéticas as novas que já conhecemos, Ambos os tipos de explosões ocorrem em anãs brancas, estrelas resultantes da morte de uma estrela, com uma massa comparáveis à do nosso Sol, mas tão pequenas como a Terra em termos de tamanho, o que significa que são objetos muito densos.

Se uma anã branca estiver próxima a sua estrela companheira, dependendo desta proximidade a anã branca pode “roubar” material, principalmente hidrogênio, de sua estrela companheira . À medida que este gás vai caindo na superfície muito quente da estrela anã branca, os átomos de hidrogênio vão se fundindo em hélio de forma bastante explosiva. Nas novas, estas explosões termonucleares ocorrem em toda a superfície estelar.

As micronovas são explosões semelhantes, mas menores em escala e mais rápidas, durando apenas algumas horas. Ocorrem em algumas anãs brancas com campos magnéticos fortes, onde o material é encaminhado em direção aos polos magnéticos da estrela. “Vimos pela primeira vez que a fusão do hidrogênio também se pode dar de maneira localizada. O hidrogênio fica contido na base dos polos magnéticos de algumas anãs brancas, de tal maneira que a fusão ocorre apenas nesses polos magnéticos”, disse Paul Groot, co-autor do estudo e astrônomo na Universidade de Radbound, Holanda.

Estas novas micronovas desafiam a compreensão dos astrônomos no que concerne explosões estelares, podendo ser mais abundantes do que o que se pensava anteriormente.

 Embora “micro” possa implicar que esses eventos sejam pequenos, devemos lembrar que em termos astronômicos esse termo é relativo: apenas uma dessas explosões pode queimar cerca de 20.000.000 trilhões de kg.

Descobrir um buraco negro de 70 massas solares é rotina, não impossível .

 

Quando um buraco negro e uma estrela companheira orbitam uma à outra, o movimento da estrela muda com o tempo devido à influência gravitacional do buraco negro, enquanto a matéria da estrela pode se acumular no buraco negro, resultando em emissões de raios-X e rádio. Recentemente, foi encontrado um buraco negro de 70 massas solares que se encaixa nesse cenário, o maior buraco negro de massa estelar já descoberto assim. Mas isso foi um alívio para os astrônomos, não uma surpresa! JINGCHUAN YU / BEIJING PLANETARIUM / 2019

Você ouviu dizer que os astrônomos descobriram recentemente um buraco negro de massa estelar que era tão pesado que não deveria existir? Com 70 massas solares e mais perto do centro galáctico do que nós, é certamente um sistema interessante de descobrir, inteiramente digno de sua publicação na Nature na semana passada. (Pré-impressão completa e gratuita disponível aqui.) Ele se posiciona, no momento, como o buraco negro de massa estelar mais pesada (em oposição a supermassivo) já descoberto por meio de técnicas ópticas.

Mas, em termos teóricos, alegar que esse objeto não deveria existir não é apenas tolice, requer também que você ignore vários fatos básicos sobre astronomia e o Universo. Já descobrimos um punhado de buracos negros de massa comparável a esse por meio de ondas gravitacionais e temos uma boa ideia de como eles se formam e por que. Aqui está a ciência desses pesados buracos negros que vão além do superficial.

Embora vários buracos negros e até pares de buracos negros tenham sido detectados, teremos que esperar milhões de anos até que algum dos que já detectamos se fundam… [+] NASA / GODDARD SPACE FLIGHT CENTER / S. IMMLER E H. KRIMM

Quando se trata de detectar buracos negros em geral, existem três maneiras de fazer isso.

1.Você pode encontrar um buraco negro que absorve ativamente a matéria e medir a radiação (raios X e / ou rádio) que emite, inferindo a massa do buraco negro a partir da luz que medimos.

2.Você pode encontrar um objeto emissor de luz (como uma estrela ou pulsar) orbitando um buraco negro, medir sua órbita ao longo do tempo e deduzir qual deve ser a massa do buraco negro.

3.Ou, a partir de 2015, é possível procurar ondas gravitacionais decorrentes da inspiração e fusão de dois objetos densos e massivos (como buracos negros) e, com detectores suficientes, determinar suas massas pré-fusão e pós-fusão, bem como sua localização no céu.

Todos os três métodos se mostraram extremamente úteis, revelando algumas informações fascinantes sobre o nosso universo.

Quando uma estrela se aproxima e atinge a periapsia de sua órbita em torno de um buraco negro de massa estelar ou supermassivo, seu desvio gravitacional para o vermelho e sua velocidade orbital aumentam. Se pudermos medir os efeitos apropriados da estrela em órbita, poderemos determinar as propriedades do buraco negro central, incluindo sua massa e se ele obedece às regras da relatividade especial e geral. NICOLE R. FULLER, NSF

Quando uma estrela se aproxima e atinge a periapsia de sua órbita em torno de um buraco negro de massa estelar ou supermassivo, seu desvio gravitacional para o vermelho e sua velocidade orbital aumentam. Se pudermos medir os efeitos adequados da estrela em órbita, poderemos determinar as propriedades do buraco negro central, incluindo sua massa e se ele obedece às regras da relatividade especial e geral. NICOLE R. FULLER, NSF

Sabe-se que a maioria dos buracos negros de massa estelar – onde o buraco negro em questão está na mesma faixa de massa que encontramos em estrelas (até cerca de 300 massas solares) – é relativamente leve: entre cerca de 5 e 20 massas solares. No entanto, você não pode simplesmente criar um buraco negro tão pesado quanto quiser. Existem importantes restrições astrofísicas sobre a magnitude de um buraco negro, e nem todo resultado possível é fisicamente permitido.

Por exemplo, a maneira mais comum de o Universo fazer um buraco negro é através de uma explosão de supernova: a morte de uma estrela massiva. Quando as estrelas vivem, a pressão interna da radiação resultante da fusão nuclear neutraliza a força gravitacional que tenta colapsar a estrela. Quando uma estrela muito massiva fica sem combustível em seu núcleo, esse colapso é subitamente inevitável, e o núcleo implode para formar um buraco negro, enquanto uma reação de fusão descontrolada explode as camadas externas.

As emissões de raios-X grandes, ampliadas e ricas em estruturas destacam uma variedade de supernovas vistas na galáxia. Alguns deles têm apenas algumas centenas de anos; outros são muitos milhares. A ausência completa de raios-X indica a falta de uma supernova. No início do Universo, esse era o mecanismo de morte mais comum das primeiras estrelas. NASA / CXC / SAO

É aqui que as coisas começam a ficar interessantes. O destino da sua estrela não está apenas ligado à sua massa, embora a massa seja certamente um fator importante. Além disso, o ambiente da estrela também é importante, incluindo:

• de quais elementos ele é composto inicialmente (hidrogênio e hélio, além de elementos mais pesados, como oxigênio, carbono, silício, ferro e mais),
• se há uma estrela companheira capaz de desviar a matéria da estrela, entregando a matéria à estrela ou mesmo se fundindo com a própria estrela,
• e quais processos ocorrem com eficiências específicas dentro dessa estrela.

Só esse primeiro fator – o que os astrônomos chamam de metalicidade de uma estrela – pode desempenhar um papel enorme no resultado final de uma estrela, e os buracos negros resultam ( ou não) de sua morte.

Os tipos de supernovas em função da massa inicial de estrelas e do conteúdo inicial de elementos mais pesados que o hélio (metalicidade). Observe que as primeiras estrelas ocupam a linha inferior do gráfico, sem metal, e que as áreas pretas correspondem a buracos negros de colapso direto. Para as estrelas modernas, não temos certeza se as supernovas que criam estrelas de nêutrons são fundamentalmente iguais ou diferentes daquelas que criam buracos negros e se existe uma ‘lacuna de massa’ entre elas na natureza. Na extremidade de alta massa, os buracos negros além de um certo limite de massa são restritos. FULVIO314 / WIKIMEDIA COMMONSa legenda

Há uma alegação muito controversa de que, além de uma certa massa, as supernovas que ocorrem para uma estrela extremamente massiva não resultarão em um buraco negro. Em vez disso, a ideia é que a temperatura interna da estrela fique tão quente que você forma espontaneamente pares de elétrons / pósitrons (o par mais leve de matéria-antimatéria que acopla a fótons) vindos da radiação da estrela e você obtém um evento de instabilidade de pares , que leva a um buraco negro imediatamente ou destrói completamente a estrela.

Isso serve para estrelas de baixa metalicidade, em teoria. Para estrelas de alta metalicidade, no entanto, a ideia é que as partes externas da estrela explodam a maior parte do hidrogênio e do hélio. O núcleo restante pode tornar-se uma supernova, mas não deixará um buraco negro acima de 20 massas solares. Essa é a velha ideia a que muitos se referiram ao afirmar que este buraco negro de 70 massas solares em um ambiente de alta metalicidade é impossível.

Mas sabemos que essa ideia não é verdadeira.

As fotos de infra vermelho próximo do Hubble mostram uma estrela massiva, cerca de 25 vezes a massa do Sol, que desapareceu, sem supernova ou outra explicação. O colapso direto é a única explicação razoável possível, e é uma maneira conhecida, além das fusões de supernovas ou estrelas de nêutrons, de formar um buraco negro pela primeira vez. NASA / ESA / C. KOCHANEK (OSU)

Uma razão pela qual sabemos que isso é falso é porque nem todas as estrelas massivas terminam suas vidas em uma supernova; uma fração substancial sofre o que chamamos de “colapso direto”. As estrelas podem queimar seu combustível nuclear, percorrendo o caminho em direção a uma supernova de elemento mais pesado a elemento mais pesado, onde o núcleo se contrai e esquenta à medida que passa da queima de carbono para oxigênio para neon, magnésio, silício, enxofre e além.

Mas de vez em quando, uma tentativa de subir a escada cria um ambiente denso demais rapidamente, e um buraco negro se forma, engolindo rapidamente toda a estrela. Isso foi observado pela primeira vez em 2015 pelo Hubble, onde uma estrela previamente vista conhecida como N6946-BH1, de cerca de 25 massas solares, espontaneamente entrou em colapso em um buraco negro sem supernova. Isso é real, acontece e facilmente leva a buracos negros mais massivos do que o limite superior anterior.

Os 11 eventos detectados com robustez pelo LIGO(Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory/Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferômetro Laser ) e Virgo durante suas duas primeiras execuções de dados, de 2015 a 2017. Observe que quanto maiores as amplitudes de sinal (que correspondem a massas maiores), menor a duração do sinal (devido à faixa de sensibilidade de frequência do LIGO). O sinal de maior duração, para fusões binárias de estrelas de nêutrons, também é o sinal de menor amplitude. À medida que o LIGO melhora seu alcance e sensibilidade (e reduz seu nível de ruído), esperamos que essa suposta diferença de massa seja “espremida” tanto de cima como de baixo. COLABORAÇÃO LIGO

A segunda razão pela qual sabemos que buracos negros acima de 20 massas solares não são apenas possíveis, mas comuns vem de nossas observações diretas do Universo por meio das ondas gravitacionais. Quando os buracos negros orbitam outros buracos negros, eles irradiam energia na forma de ondas gravitacionais, fazendo com que as duas massas se fundam. Durante as duas primeiras rodadas científicas de LIGO e Virgo, um total de 11 eventos foram vistos, sendo 10 deles resultantes de fusões buraco negro e buraco negro.

Se observarmos as 5 fusões de buracos negros mais maciças, descobriremos que o LIGO viu dois buracos negros de:

50,6 e 34,3 massas solares que se fundem para produzir uma das 80,3 massas solares,
39,6 e 29,4 massas solares que se fundem para produzir uma das 65,6 massas solares,
35,6 e 30,6 massas solares que se fundem para produzir uma das 63,1 massas solares,
35,5 e 26,8 massas solares que se fundem para produzir uma das 59,8 massas solares, e
Massas solares 35.2 e 23.8 que se fundem para produzir uma das 56,4 massas solares.

Os 11 eventos de ondas gravitacionais detectados por LIGO e Virgo, com seus nomes, parâmetros de massa e … [+] A COLABORAÇÃO CIENTÍFICA LIGO, A COLABORAÇÃO VIRGEM; ARXIV: 1811.12907

Como podemos ver claramente, buracos negros acima de 20 massas solares não são apenas comuns, eles são comumente vistos pelo LIGO e outros detectores de ondas gravitacionais no ato de se fundirem, produzindo buracos negros ainda maiores que podem facilmente atingir ou exceder os 70 metros solares. massas observadas neste novo estudo.

No próprio estudo, os autores observam que esse buraco negro de 70 massas solares foi encontrado porque está em uma órbita binária com outra estrela massiva: uma estrela da classe B, de vida curta e maciça, candidata a criar uma supernova e criar um buraco negro por si só. Mas é exatamente aqui que você esperaria encontrar um buraco negro de 70 massas solares! Há uma razão simples para isso que a maioria dos astrônomos raramente faz referência: os sistemas estelares não vêm apenas em singletos e binários, mas que três ou mais estrelas são frequentemente encontradas no mesmo sistema e podem facilmente levar a buracos negros maciços que se fundem , ainda tendo estrelas restantes companheiras.

Embora praticamente todas as estrelas no céu noturno pareçam pontos únicos de luz, muitas delas são sistemas de várias estrelas, com aproximadamente 50% das estrelas que vemos ligadas em sistemas de várias estrelas. Castor é o sistema com mais estrelas dentro de 25 parsecs: é um sistema sêxtuplo. NASA / JPL-CALTECH / CAETANO JULIO

Se analisássemos os sistemas estelares mais próximos do nosso, descobriríamos que em cerca de 25 parsecs (cerca de 82 anos-luz), existem aproximadamente 3.000 estrelas. Mas se observarmos como essas estrelas estão ligadas, descobriremos que:

• cerca de 50% deles são sistemas singlete como o nosso Sol, com apenas uma estrela,
• enquanto 35% são sistemas binários, com duas estrelas,
• aproximadamente 10% são sistemas trinários, com três estrelas,
• cerca de 3% são sistemas quádruplos com quatro estrelas,
• e os 2% restantes têm cinco ou mais estrelas,
• com o notável Castor (acima) sendo um sistema sextuplo.

Uma imagem ultravioleta e uma pseudo-imagem espectrográfica das estrelas mais quentes e azuis do núcleo do R136. Somente neste pequeno componente da Nebulosa da Tarântula, nove estrelas com mais de 100 massas solares e dezenas com mais de 50 são identificadas através dessas medições. A estrela mais massiva de todas aqui, o R136a1, excede 250 massas solares e é candidata, mais tarde em sua vida, à fotodisintegração. ESA / HUBBLE, NASA, K.A. BOSTROEM (STSCI / UC DAVIS)

Quando observamos as maiores e mais brilhantes regiões de formação estelar de todas, que contêm as mais recentes coleções de estrelas massivas, descobrimos que aglomerados densos de estrelas de massa comparável são realmente muito comuns. É muito fácil imaginar um cenário em que:

• um grande número de sistemas estelares com três ou mais estrelas massivas é criado,
• pelo menos dois deles formam buracos negros, seja por supernova tipo II (colapso do núcleo padrão), supernovas tipo Ib ou Ic (núcleo despojado) ou colapso direto,
• esses múltiplos buracos negros se fundem para criar um ainda mais massivo,
• enquanto ainda estiver sendo orbitado por pelo menos uma estrela adicional.

Isso não é fantasia ou ficção científica; isso é a reunião de quatro etapas individuais que foram observadas isoladamente, mas que a humanidade simplesmente não existe há tempo suficiente para vê-las todas acontecerem em um conjunto sequencial de eventos.

Buracos negros são regiões do espaço em que há tanta massa em um volume tão pequeno que existe um horizonte de eventos: uma região a partir da qual nada, nem mesmo a luz, pode escapar. No entanto, isso não significa necessariamente que os buracos negros sugam matéria; eles simplesmente gravitam e podem permanecer em sistemas estelares binários, trinários ou até maiores, estáveis. J. WISE / GEORGIA INSTITUTE OF TECHNOLOGY E J. REGAN / DUBLIN CITY UNIVERSITY

Não há nada que um bom cientista goste mais do que uma surpresa: onde uma teoria ou modelo faz previsões explícitas que não podem explicar as observações. Mas não é isso que temos aqui. Em vez disso, temos uma teoria em particular que sabemos que é simplificada demais e excessivamente restritiva ao ponto em que não descreve o universo que já observamos e falha em descrever também uma nova observação.

A nova observação em si é digna de nota, pois um buraco negro de massa estelar tão grande – atingindo 70 massas solares – nunca foi visto em um sistema binário antes. Mas o próprio buraco negro deveria existir absolutamente, pois o torna o quarto buraco negro conhecido com mais de 60 massas solares. Além disso, é consistente com o que é teoricamente esperado em um universo mais realista, como o que habitamos.

Para os buracos negros reais que existem ou são criados em nosso Universo, podemos observar a radiação emitida por sua matéria circundante e as ondas gravitacionais produzidas por seu percurso, fusão e ringdown. Mas só porque ainda temos que detectar uma fusão em nossa própria Via Láctea,  não significa que elas não tenham ocorrido muitas vezes nos últimos milhões de anos ou em prazos ainda mais longos. ESTADO LIGO / CALTECH / MIT / SONOMA (AURORE SIMONNET)
 

Os astrônomos não ficam perplexos com esse objeto (ou similares), mas ficam fascinados em descobrir os detalhes de como eles se formaram e de quão comuns eles realmente são. O mistério não é por que esses objetos existem, mas como o Universo os faz na abundância que observamos. Não geramos falsa excitação , espalhando desinformação que diminua nosso conhecimento e idéias prévias a essa descoberta.

Em ciência,  a corrida final vem da descoberta de algo que promove a nossa compreensão do Universo dentro do contexto de tudo o que sabemos. Que nunca sejamos tentados a fingir que seja diferente.

100 anos de ciência

 O texto foi editado, adaptado e traduzido para o português brasileiro.

Há um século atrás, os artigos de precursores do Science News freqüentemente enfocavam a astronomia e o espaço, explorando questões como a existência de outros planetas além de Netuno.
Cred:SCIEPRO/SCIENCE PHOTO LIBRARY/GETTY IMAGES

NÓS COBRIMOS CIÊNCIA POR 100 ANOS. FOI ASSIM QUE ELA MUDOU – E NÃO MUDOU

Há mais detalhes e sofisticação, mas algumas das questões permanecem as mesmas

Há um século atrás, as pessoas precisavam de ajuda para entender a ciência. Tanto quanto precisam hoje.

Naquela época, como agora, nem sempre era fácil separar o correto do incorreto. A grande mídia, assim como hoje em dia, considerava a ciência secundária em relação a outros aspectos de sua missão. E quando a ciência fazia a notícia, era frequentemente (assim como agora) distorcida, ingênua ou perigosamente enganosa.

E.W. Scripps, um proeminente editor de jornal, e William Emerson Ritter, um biólogo, perceberam uma necessidade: eles imaginaram um serviço que forneceria notícias confiáveis sobre ciência para o mundo, dedicado à verdade e à clareza. Para Scripps e Ritter, o jornalismo científico tinha um propósito nobre: “descobrir a verdade sobre todos os tipos de coisas de interesse humano e relatá-la com veracidade e em uma linguagem compreensível para aqueles cujo bem-estar estivesse envolvido”.

E assim nasceu o Science Service, há 100 anos – logo para dar à luz a revista agora conhecida como Science News.

Em seu primeiro ano de existência, o Science Service entregava seus despachos semanais aos jornais na forma de pacotes mimeografados. Em 1922, esses pacotes tornaram-se disponíveis ao público por assinatura, dando origem ao Science News-Letter, o progenitor do Science News. Naqueles tempos, como agora, os leitores da revista se deliciavam com uma miscelânea de petiscos deliciosos de um menu que abrangia todos os sabores da ciência – do átomo ao espaço sideral, da agricultura à oceanografia, do transporte até, é claro, comida e nutrição.

A cobertura regular também foi dedicada a novas tecnologias – especialmente em rádio. Um artigo do One Science Service ensinou aos leitores como fazer seu próprio rádio doméstico por US $ 6. E em 1922 a Science News-Letter relatou uma descoberta surpreendente no rádio: um aparelho que podia operar sem bateria. Você pode simplesmente ligá-lo a uma tomada elétrica.

Muito do futuro científico do século foi pressagiado nesses primeiros relatórios. Em maio de 1921, um artigo sobre experimentos subatômicos recentes observou o “sonho do cientista e do romancista de que o homem um dia aprenderia a utilizar as vastas reservas de energia dentro dos átomos”. Em 1922, o editor do Science Service, Edwin Slosson, especulou que a “menor unidade de eletricidade positiva” (o próton) poderia “ser um complexo de muitas partículas positivas e negativas”, uma vaga mas profética previsão da existência de quarks.

É verdade que alguns prognósticos não envelhecem tão bem. Uma previsão de 1921 de que os Estados Unidos seriam forçados a adotar o sistema métrico para transações comerciais ainda está aguardando cumprimento. Uma linguagem auxiliar internacional simples – “prevista com confiança” em 1921 que viesse a se tornar “uma parte das ferramentas de cada pessoa instruída” – permanece não estabelecida até hoje. E apesar das sérias considerações sobre a reforma do calendário por astrônomos e dignitários da igreja relatadas em maio de 1922, bem mais de 1.000 dos mesmos meses antigos se passaram sem a menor alteração.

Um prognóstico felizmente falso foi a previsão repetida do surgimento da eugenia como um empreendimento “científico”.

“A organização de uma seleção artificial é apenas uma questão de tempo. Será possível renovar como um todo, em alguns séculos, toda a humanidade, e substituir a massa por outra massa muito superior ”, anunciou uma“ distinta autoridade em antropossociologia ” em uma notícia do Science Service de 1921. Outro eugenista proclamou que a “Ciência eugênica” deveria ser aplicada para “lançar a luz da razão sobre o instinto primitivo de reprodução”, de modo que “casamentos desagradáveis” fossem proibidos da mesma forma que a bigamia e o incesto.

No século seguinte, graças a um conhecimento mais sadio e sofisticado da genética (e mais esclarecimento social em geral), a eugenia foi rejeitada pela ciência e agora é revivida em espírito apenas pelos ignorantes ou malévolos. E durante esse tempo, a ciência real progrediu para um elevado grau de sofisticação de muitas outras maneiras, a uma extensão quase inimaginável para os cientistas e jornalistas da década de 1920.

Quando o Science Service (agora Society for Science) lançou sua missão, os astrônomos não sabiam da extensão do universo. Nenhum biólogo sabia o que o DNA fazia ou como a química do cérebro regulava o comportamento. Geólogos viram que os continentes da Terra pareciam peças de quebra-cabeça separadas, mas declararam que isso era uma coincidência.

Os cientistas modernos sabem melhor. Os cientistas agora entendem muito mais sobre os detalhes do interior do átomo, as moléculas da vida, as complexidades do cérebro, as entranhas da Terra e a expansão do cosmos.

No entanto, de alguma forma, os cientistas ainda buscam as mesmas questões, se agora em níveis mais elevados de abstração teórica enraizada em camadas mais profundas de evidências empíricas. Sabemos como funcionam as moléculas da vida, mas nem sempre como reagem a novas doenças. Sabemos como o cérebro funciona, exceto para aqueles que sofrem de demência ou depressão (ou quando a consciência faz parte da questão). Sabemos muito sobre como a Terra funciona, mas não o suficiente para prever sempre como ela responderá ao que os humanos estão fazendo com ela. Achamos que sabemos muito sobre o universo, mas não temos certeza se o nosso é o único, e não podemos explicar como a gravidade, a força dominante em todo o cosmos, pode coexistir com as forças que governam os átomos.

Acontece que as descobertas experimentais inovadoras do século passado, revelações teóricas revolucionárias e especulações proféticas não eliminaram a familiaridade da ciência com falsos começos, passos em falso infelizes e preconceitos míopes. Os pesquisadores de hoje expandiram o escopo da realidade que podem explorar, mas ainda tropeçam nas selvas não mapeadas restantes de fatos e leis da natureza, buscando mais pistas de como o mundo funciona.

Parafraseando uma velha piada de filosofia, a ciência está mais parecida com o que é hoje do que nunca. Em outras palavras, a ciência continua desafiadora como sempre para a investigação humana. E a necessidade de comunicar seu progresso, percebida por Scripps e Ritter há um século, continua tão essencial agora como então.