Céus vazios, grandes respostas: o que os resultados nulos nos ensinam sobre a vida no universo

 Mesmo que nenhuma vida seja encontrada em outros planetas, um projeto de pesquisa inteligente e estatísticas cuidadosas ainda podem revelar o quão rara, ou comum, a vida realmente é no universo. 

O que acontece se procurarmos no cosmos por sinais de vida e não encontrarmos nada? Pesquisadores exploraram o valor científico de um “resultado nulo” e como ele ainda pode revelar o quão rara a vida pode ser. Crédito: SciTechDaily.com

O que acontece se escanearmos dezenas de planetas distantes em busca de sinais de vida e não encontrarmos nada? Uma equipe liderada pelo Dr. Daniel Angerhausen, um físico do Exoplanets and Habitability Group da ETH Zurich e afiliado do SETI Institute , explorou essa questão. Eles perguntaram o que ainda poderíamos aprender sobre a vida no universo se futuras missões espaciais não detectassem nenhuma evidência dela.

O novo estudo, publicado hoje (7 de abril) no The Astronomical Journal e conduzido pelo Centro Nacional Suíço de Competência em Pesquisa, PlanetS, usa uma abordagem estatística bayesiana para estimar quantos planetas precisam ser observados para tirar conclusões significativas sobre a frequência de mundos habitados.

Quantos planetas são suficientes?

Os pesquisadores descobriram que se 40 a 80 exoplanetas semelhantes à Terra fossem pesquisados ​​e nenhum mostrasse sinais de vida, um resultado nulo chamado "perfeito", poderíamos concluir razoavelmente que menos de 10 a 20 por cento dos planetas semelhantes hospedam vida. Em nossa galáxia, esses 10 por cento ainda se traduziriam em cerca de 10 bilhões de planetas potencialmente habitados. Mesmo sem detectar vida, esse tipo de resultado permitiria aos cientistas estabelecer um limite superior significativo sobre o quão comum a vida pode ser em todo o cosmos, algo que permaneceu ilusório até agora.

Mas há um porém. Mesmo um resultado nulo “perfeito” vem com incerteza, o que pode afetar a confiabilidade das conclusões. Um tipo de incerteza, conhecida como incerteza de interpretação, envolve o risco de falsos negativos – casos em que sinais de vida estão presentes, mas não são detectados. Outro, chamado incerteza da amostra, envolve vieses nos tipos de planetas selecionados para observação. Por exemplo, se a amostra incluir planetas que não são realmente capazes de suportar vida, os resultados podem ser enganosos. Entender e contabilizar essas incertezas é essencial para fazer inferências científicas sólidas de futuras missões de caça a planetas.

Fazendo as perguntas certas

“Não se trata apenas de quantos planetas observamos – trata-se de fazer as perguntas certas e quão confiantes podemos estar em ver ou não ver o que estamos procurando”, diz Angerhausen. “Se não formos cuidadosos e estivermos muito confiantes em nossas habilidades de identificar vida, até mesmo uma grande pesquisa pode levar a resultados enganosos.” 

Tais considerações são altamente relevantes para missões futuras, como a missão internacional Large Interferometer for Exoplanets (LIFE), liderada pela ETH Zurich. O objetivo do LIFE é sondar dezenas de exoplanetas semelhantes em massa, raio e temperatura à Terra, estudando suas atmosferas em busca de sinais de água, oxigênio e bioassinaturas ainda mais complexas. De acordo com Angerhausen e colaboradores, a boa notícia é que o número planejado de observações será grande o suficiente para tirar conclusões significativas sobre a prevalência de vida na vizinhança galáctica da Terra.

Impressão artística do exoplaneta rochoso Kepler-186f, que é o primeiro planeta conhecido do tamanho da Terra orbitando uma estrela na “zona habitável” — o intervalo de distância de uma estrela onde água líquida pode se acumular na superfície de um planeta em órbita. Crédito: NASA/Ames/SETI Institute/JPL–Caltech.

Ainda assim, o estudo enfatiza que mesmo instrumentos avançados exigem contabilidade cuidadosa e quantificação de incertezas e vieses para garantir que os resultados sejam estatisticamente significativos. Para abordar a incerteza da amostra, por exemplo, os autores apontam que perguntas específicas e mensuráveis, como "Qual fração de planetas rochosos na zona habitável de um sistema solar mostra sinais claros de vapor de água, oxigênio e metano?" são preferíveis ao muito mais ambíguo "Quantos planetas têm vida?"

Perspectivas Bayesianas vs. Frequentistas

Angerhausen e colegas também estudaram como o conhecimento prévio assumido – chamado de prior em estatística bayesiana – sobre variáveis ​​de observação dadas afetará os resultados de pesquisas futuras. Para esse propósito, eles compararam os resultados da estrutura bayesiana com aqueles fornecidos por um método diferente, conhecido como abordagem frequentista, que não apresenta priors. Para o tipo de tamanho de amostra visado por missões como a LIFE, a influência de priors escolhidos nos resultados da análise bayesiana é considerada limitada e, nesse cenário, as duas estruturas produzem resultados comparáveis.

“Na ciência aplicada, as estatísticas bayesianas e frequentistas são às vezes interpretadas como duas escolas de pensamento concorrentes. Como estatística, gosto de tratá-las como formas alternativas e complementares de entender o mundo e interpretar probabilidades”, diz a coautora Emily Garvin, que atualmente é uma estudante de doutorado no grupo de Quanz. Garvin se concentrou na análise frequentista que ajudou a corroborar os resultados da equipe e a verificar sua abordagem e suposições. “Pequenas variações nos objetivos científicos de uma pesquisa podem exigir métodos estatísticos diferentes para fornecer uma resposta confiável e precisa”, observa Garvin. “Queríamos mostrar como abordagens distintas fornecem uma compreensão complementar do mesmo conjunto de dados e, dessa forma, apresentar um roteiro para a adoção de diferentes estruturas.”

O poder de apenas uma descoberta

Este trabalho mostra por que é tão importante formular as perguntas de pesquisa certas, escolher a metodologia apropriada e implementar projetos de amostragem cuidadosos para uma interpretação estatística confiável do resultado de um estudo. “Uma única detecção positiva mudaria tudo”, diz Angerhausen, “mas mesmo que não encontremos vida, seremos capazes de quantificar o quão raros – ou comuns – planetas com bioassinaturas detectáveis ​​realmente podem ser.”

Scitechdaily.com

Primeiro sistema binário de anã branca destinado a explodir como supernova tipo 1a

Aprenda como a gravidade e a massa estão puxando duas estrelas para uma órbita mais próxima e rápida, com uma colisão explosiva inevitável.

Nesta imagem, capturamos o binário no momento em que a primeira anã branca acaba de explodir, arremessando material em direção à sua companheira próxima, que também está à beira da explosão. Este evento ocorrerá em cerca de 23 bilhões de anos, mas em apenas 4 segundos ambas as estrelas explodem. (Crédito da imagem: University of Warwick/Mark Garlick)

Romeu e Julieta eram um par de amantes condenados e desafortunados. Agora, astrônomos detectaram um par de estrelas condenadas e desafortunadas. Como o famoso casal azarado de Shakespeare, duas anãs brancas girando em espiral uma em torno da outra estão em um curso em direção à destruição.

Astrônomos descobriram que os parceiros estelares estão separados por uma distância de 1/60 da diferença entre a Terra e o Sol, eles relatam na Nature Astronomy . Essa proximidade acabará destruindo-os.

Curso de colisão estelar para supernova

Quando a gravidade as puxa juntas, elas explodem como uma supernova tipo 1a. Acredita-se que essa forma rara de explosão cósmica seja desencadeada quando uma anã branca acumula massa demais e, então, cai vítima de sua própria gravidade. Os astrônomos há muito teorizam que duas anãs brancas em órbita são a raiz da maioria das explosões de supernovas tipo 1a.

Este é o primeiro avistamento de tal fenômeno. Embora os astrônomos o tenham previsto há muito tempo, testemunhá-lo de fato foi uma emoção.

“Por anos, uma binária anã branca dupla local e massiva foi antecipada, então, quando avistei pela primeira vez esse sistema com uma massa total muito alta na nossa porta Galáctica, fiquei imediatamente animado”, disse James Munday , pesquisador da Universidade de Warwick e autor do estudo, em um comunicado à imprensa . “Com uma equipe internacional de astrônomos, quatro baseados na Universidade de Warwick, imediatamente perseguimos esse sistema em alguns dos maiores telescópios ópticos do mundo para determinar exatamente o quão compacto ele é.”

A resposta curta? É bem compacto.

Estrelas destinadas a explodir

O sistema representa o mais pesado de seu tipo já confirmado. As duas estrelas têm uma massa combinada de 1,56 vezes a do nosso Sol. Com duas estrelas com tanta massa tão próximas uma da outra, as estrelas estão "destinadas a explodir", de acordo com o press release.

Devemos estar seguros dessa erupção, por dois motivos. Primeiro, embora o sistema, a cerca de 150 anos-luz de distância da Terra, seja considerado relativamente próximo em termos cósmicos, devemos estar bem fora da zona de explosão. Segundo, não está previsto que aconteça por cerca de outros 23 bilhões de anos. 

Ainda assim, quando isso acontecer, deve produzir um estrondo e tanto. Os astrônomos preveem uma explosão com a força de mil trilhões de trilhões de vezes a de uma bomba nuclear. É quase desnecessário dizer que é poder suficiente para destruir tudo dentro do sistema estelar binário.

Mas haverá uma longa, lenta e vagarosa dança estelar antes dessa detonação. As duas anãs brancas agora orbitam uma à outra em cerca de 14 horas. Essa taxa aumentará gradativamente ao longo de bilhões de anos. Eventualmente, esse processo levará cerca de 30 segundos a 40 segundos.

Uma Detonação Quádrupla

Nesse ponto, sua proximidade e atração gravitacional terão acelerado a dança significativamente. Quando as duas estrelas chegarem ao ponto sem retorno, a massa mudará de uma anã branca para a outra. Isso iniciará não uma, mas quatro explosões — uma detonação quádrupla.

Primeiro, a estrela que está ganhando massa verá sua superfície explodir. Seu núcleo explodirá em seguida. Esses eventos lançarão material em todas as direções, disparando o mesmo estrondo duplo na outra anã branca.

Se houver alguém por perto para testemunhar o evento, verá uma luz até dez vezes mais brilhante que a da Lua e 200.000 vezes mais brilhante que a de Júpiter.

Embora, assim como no final de "Romeu e Julieta", a morte das estrelas seja bastante previsível, isso não deve prejudicar o drama.

Discovermagazine.com

Uma luz inexplicável detectada no Universo profundo

 Uma galáxia distante surpreende os astrônomos. JADES-GS-z13-1, observada pouco após o Big Bang, emite uma luz que não deveria ser visível. 

Um ponto vermelho proveniente do Universo profundo que intriga os cientistas

Esta descoberta, realizada graças ao telescópio espacial James Webb, questiona nossa compreensão da evolução do Universo. A galáxia, situada em um redshift de 13, emite uma radiação de hidrogênio, normalmente absorvida pela névoa cósmica da época. Os cientistas estão intrigados por esta observação inesperada.

A emissão Lyman-alfa detectada em JADES-GS-z13-1 é um fenômeno raro para uma época tão remota. Esta luz, produzida pelos átomos de hidrogênio, é habitualmente bloqueada pelo gás neutro presente no Universo jovem. Sua presença sugere que o processo de reionização, que dissipou essa névoa, poderia ter começado mais cedo do que o previsto.

Os pesquisadores utilizaram o instrumento NIRSpec do telescópio Webb para confirmar a distância da galáxia. Os dados espectroscópicos revelaram um redshift de 13,0, correspondendo a uma época em que o Universo tinha apenas 330 milhões de anos. Essa precisão abre novas perspectivas para o estudo das primeiras galáxias.

A teoria atual indica que a névoa de hidrogênio neutro impede a difusão dessa luz ultravioleta. No entanto, JADES-GS-z13-1 conseguiu emitir uma assinatura luminosa clara. Essa anomalia poderia indicar a existência de estrelas massivas ou de um núcleo galáctico ativo, capazes de ionizar seu ambiente mais rapidamente.

As implicações desta descoberta são vastas. Ela poderia levar a uma revisão dos modelos cosmológicos atuais. Os astrônomos agora consideram que a era da reionização pode ter sido mais curta ou mais dinâmica do que se acreditava até então.

Este estudo, publicado na Nature, marca um ponto de virada em nossa compreensão do Universo primordial. O telescópio James Webb continua a revelar surpresas, provando sua importância na exploração dos confins do espaço e do tempo.

A galáxia distante JADES-GS-z13-1 foi observada 330 milhões de anos após o Big Bang. Ela foi descoberta graças à imagem profunda da câmera NIRCam do telescópio espacial James Webb. Uma poderosa emissão de hidrogênio foi detectada em uma época muito precoce do Universo. Seu desvio para o vermelho de 13 indica uma distância e uma idade extremas. Os dados provêm da colaboração JADES e de várias instituições internacionais.

O que é o redshift?

O redshift, ou desvio para o vermelho, é um fenômeno físico em que a luz de um objeto cósmico é esticada para comprimentos de onda mais vermelhos devido à expansão do Universo. Quanto mais distante um objeto, maior seu redshift.

Este conceito é crucial para medir distâncias no Universo. Ele permite aos astrônomos determinar em qual época estão observando as galáxias. Um redshift de 13, como no caso de JADES-GS-z13-1, indica uma observação muito próxima do Big Bang.

O redshift também é uma ferramenta para estudar a evolução do Universo. Ao analisar a luz de galáxias distantes, os cientistas podem reconstruir a história cósmica e entender como as estruturas se formaram.

O que é a emissão Lyman-alfa?

A emissão Lyman-alfa é uma linha espectral específica produzida quando os elétrons dos átomos de hidrogênio passam de um nível de energia elevado para um mais baixo. Ela é frequentemente usada para detectar galáxias jovens e quasares.

No Universo primordial, essa emissão era absorvida pela névoa de hidrogênio neutro. Sua detecção em JADES-GS-z13-1 é, portanto, surpreendente, pois sugere que o hidrogênio ao redor já estava ionizado.

Esta observação levanta questões sobre os mecanismos de ionização precoce. Ela poderia envolver fontes de energia extremamente poderosas, como as primeiras estrelas ou buracos negros supermassivos, capazes de perfurar a névoa cósmica.

Techno-science.net

NGC 4414: Uma galáxia espiral floculenta

 

 Crédito da imagem: ESA/Hubble & NASA , O. Graur , SW Jha, A. Filippenko

Quanta massa as espirais floculentas escondem? A imagem em destaque da galáxia espiral floculenta NGC 4414 foi tirada com o Telescópio Espacial Hubble para ajudar a responder a essa pergunta. Espirais floculentas — galáxias sem braços espirais bem definidos — são uma forma bastante comum de galáxia, e NGC 4414 é uma das mais próximas. Estrelas e gás perto da borda visível das galáxias espirais orbitam o centro tão rápido que a gravidade de uma grande quantidade de matéria escura invisível deve estar presente para mantê-los juntos. Entender a distribuição de matéria e matéria escura de NGC 4414 ajuda a humanidade a calibrar o resto da galáxia e, por dedução, espirais floculentas em geral. Além disso, calibrar a distância para NGC 4414 ajuda a humanidade a calibrar a escala de distância cosmológica de todo o universo visível .

Aapod.nasa.gov

A Jornada ao Gigante Cósmico: TON 618

 Imagine um buraco negro tão colossal que, se colocássemos no centro do nosso sistema solar, ele engoliria não apenas a órbita de Plutão, mas ainda deixaria um vasto espaço até sua borda. Esse gigante é conhecido como TON 618, um dos maiores buracos negros já descobertos.

Pesando, aproximadamente 40 bilhões de massas solares e com um raio de aproximadamente 1.000 unidades astronômicas (UA), o TON 618 fica a cerca de 18,2 bilhões de anos-luz de distância da Terra. No céu noturno, fica na fronteira entre as constelações Cães de Caça e Cabeleira de Berenice, e foi detectado pela primeira vez durante uma pesquisa no Observatório Tonantzintla do México, no ano de 1957.

O Brilho do Quasar

O TON 618 não é apenas o maior buraco negro já descoberto, ele também alimenta um dos objetos mais brilhantes do universo, um quasar. Imagine uma fonte de luz com o poder de 140 trilhões de sóis! O quasar brilha intensamente porque o material ao redor do buraco negro está caindo, se aquecendo e liberando uma quantidade colossal de radiação. É como uma lâmpada cósmica que nunca se apaga, iluminando o universo por milhões de anos.

A Magia da Alimentação Cósmica

Como um aspirador cósmico, TON 618 cresce alimentando-se de material ao seu redor e, ocasionalmente, se fundindo com outros buracos negros. Mas há um truque – essa alimentação cria radiação que aquece o material, evitando que ele caia rapidamente. Esse equilíbrio mantém o buraco negro grande, mas não em um crescimento descontrolado.

Os cientistas estimam que, baseado na taxa de alimentação e na idade do universo, um buraco negro não pode ultrapassar 50 bilhões de massas solares. Porém, a verdade é que o cosmos ainda pode guardar segredos maiores. A possibilidade de buracos negros ainda maiores, formados por colapsos de grandes aglomerados de matéria escura no início do universo, mantém a mente dos astrônomos fervilhando com perguntas e descobertas futuras.

Fontes

NASA - Buracos Negros Supermassivos

ESA - Observações de Buracos Negros

Scientific American - Buracos Negros Supermassivos

Astrophysical Journal - Estudo sobre Buracos Negros Supermassivos

James Webb confirma que há algo profundamente errado na nossa compreensão do universo

 No vasto universo que continua a intrigar até as mentes mais brilhantes, novas observações do Telescópio Espacial James Webb estão causando inquietação científica profunda. Astrônomos confirmaram algo que tem sido sussurrado nos círculos da física há anos: nosso entendimento atual do cosmos pode estar fundamentalmente errado. O culpado? Um fenômeno conhecido como tensão de Hubble—agora mais enigmático do que nunca.

Entendendo a tensão de Hubble

Imagine assar um pão cheio de passas. À medida que cresce no forno, as passas—semelhante às galáxias—se afastam umas das outras. Cientistas tentam há tempos medir a rapidez com que nosso “pão” cósmico está se expandindo, algo crucial para entender a origem e o destino do universo.

Aqui está a reviravolta: existem duas maneiras diferentes de medir essa taxa de expansão cósmica, e elas não concordam. Um método analisa o passado distante através da radiação cósmica de fundo em micro-ondas, o fraco brilho remanescente do Big-Bang. O outro observa estrelas variáveis Cefeidas em galáxias próximas, cuja luminosidade permite mapear uma expansão mais recente.

Você esperaria que ambos os métodos dessem a mesma resposta. No entanto, eles discordam—e muito. Essa discrepancia é o que os cientistas chamam de tensão de Hubble.

James Webb alimenta o debate

Medições anteriores usando o Telescópio Espacial Hubble iniciaram esse debate em 2019. Agora, as observações ultraprecisas do James Webb confirmaram e aprimoraram essas descobertas, deixando pouca margem para erro.

Utilizando os poderosos instrumentos infravermelhos do Webb, pesquisadores analisaram centenas de estrelas Cefeidas em cinco galáxias—algumas a até 130 milhões de anos-luz de distância. Essas estrelas funcionam como réguas cósmicas, oferecendo aos cientistas a visão mais clara até agora de como o universo está se expandindo perto de nós.

O resultado? Os dados do Webb concordam com os do Hubble e descartam completamente o erro de medição como causa da discrepância. Agora é mais difícil do que nunca explicar a tensão como um acaso estatístico.

O que está realmente acontecendo?

Esta inconsistência sugere que algo grande pode estar faltando em nosso entendimento do universo—algo além das teorias atuais envolvendo matéria escura, energia escura ou até mesmo a gravidade. Quando o mesmo universo parece se expandir a taxas diferentes, dependendo de como e onde você olha, levanta a possibilidade de que todo nosso modelo cosmológico possa precisar de uma revisão. 

Cientistas propuseram ideias ousadas: novas formas de energia, partículas desconhecidas ou talvez mudanças sutis nas leis da física que presumimos serem constantes. Mas nenhuma delas foi comprovada conclusivamente. As descobertas do telescópio Webb não resolvem o mistério—elas o aprofundam.

Um ponto de virada na cosmologia moderna

O que está claro agora é que a cosmologia entrou em uma nova era. Com ferramentas como James Webb e Hubble fornecendo medições cada vez mais precisas, o fardo recai sobre os teóricos para explicar as rachaduras crescentes em nosso plano cósmico.

Para os pesquisadores, este momento é tanto desorientador quanto estimulante, Como observou o astrofísico Adam Riess, laureado com o Nobel, em entrevistas anteriores: quando sua teoria não bate com os dados, os dados vencem. Essa é a beleza da ciência: ela evolui.

O caminho a seguir

As implicações da tensão de Hubble são enormes. Se confirmadas por futuras observações, podem forçar uma reescrita do modelo padrão da cosmologia, semelhante a como a teoria da relatividade de Einstein revolucionou a física há um século.

E enquanto a pessoa comum pode não sentir os tremores deste terremoto intelectual imediatamente, são descobertas como essa que eventualmente permeiam tudo, desde nossa compreensão do tempo e espaço até as tecnologias que construímos.

Portanto, da próxima vez que você olhar para as estrelas, lembre-se : em algum lugar lá fora, o universo pode estar se expandindo de maneiras que ainda não conseguimos entender completamente. E graças a telescópios como o James Webb, estamos cada vez mais perto de descobrir o porquê.

Hypescience.com

Um dia em Urano ficou 28 segundos mais longo

 

Esta imagem fornecida pela ESA/Hubble mostra as auroras de Urano tiradas pelo Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA em 10 de outubro de 2022. Crédito: ESA/Hubble via AP

 Cientistas relataram na segunda-feira que observações do Telescópio Espacial Hubble confirmaram que Urano leva 17 horas, 14 minutos e 52 segundos para completar uma rotação completa. Isso é 28 segundos a mais do que as estimativas da nave espacial Voyager 2 da NASA na década de 1980.

Uma equipe liderada por franceses estudou uma década de observações de aurora no gigante de gelo para rastrear seus polos magnéticos . Esse rastreamento de longo prazo forneceu um período de rotação mais preciso para Urano, o sétimo planeta a partir do sol. Dessa distância, Urano leva cerca de 84 anos terrestres para orbitar o sol.

"As observações contínuas do Hubble foram cruciais", disse o autor principal Laurent Lamy, do Observatório de Paris, em um comunicado. Lamy e sua equipe internacional disseram que essa nova abordagem pode ajudar a identificar a rotação de qualquer mundo com auroras e uma magnetosfera.

Phys.org

Starquakes nos faz uma serenata com canções sobre a formação da galáxia

 Saiba mais sobre as canções das estrelas, que contam a transformação da nossa galáxia ao longo do tempo. 

Quando ouvimos, aprendemos com as canções das estrelas gigantes vermelhas. (Crédito da imagem: Claudia Reyes/ANU) 

As estrelas da nossa galáxia estão nos serenatando com canções, isto é, se reservarmos um tempo para traduzi-las.

De acordo com um novo artigo publicado na Nature , constantes “starquakes” fazem com que algumas estrelas flutuem em brilho — um resultado que parece não ter relação com a música. Mas, ao traduzir essas flutuações em brilho em flutuações em frequências acústicas, os cientistas podem sintonizar o som de uma estrela, aprendendo informações importantes sobre sua idade e outras características.

Estudando 27 estrelas separadas no Aglomerado Aberto M67 da nossa galáxia, os autores do artigo descobriram que as frequências acústicas de uma estrela param de flutuar em um ponto específico de sua vida útil, permitindo que os cientistas identifiquem a idade de uma estrela com um som estagnado.

“Esta pesquisa nos ajuda a entender melhor como as estrelas evoluem e fornece uma nova ferramenta para estimar sua idade”, disse Claudia Reyes, autora do artigo e asterosismóloga na Australian National University, de acordo com um press release . “O que é crucial para estudar a evolução da nossa galáxia.”

Os sons de um Starquakes

Embora pareçam silenciosas no céu, as estrelas em nossa galáxia estão sempre fazendo música. Isso porque starquakes, ou vibrações no interior de uma estrela, podem causar mudanças contínuas em seu brilho que se traduzem em mudanças contínuas em suas frequências auditivas.

“Starquakes ocorrem em certas estrelas, levando a um ciclo contínuo de brilho e escurecimento”, disse Reyes no press release. “Observando cuidadosamente essas pequenas flutuações no brilho, podemos ouvir o ritmo musical de uma estrela.”

Com sua própria melodia musical, o canto de uma estrela pode informar aos cientistas sobre sua idade e também sua massa.

“Essas flutuações são como notas musicais, semelhantes às vibrações de uma corda”, Reyes acrescentou no press release. “Cada frequência nos diz mais sobre o tamanho da estrela, composição química[,] e estrutura interna.”

Partindo para estudar essas músicas, os autores do novo artigo se voltaram para o Open Cluster M67, uma área da nossa galáxia que contém várias estrelas subgigantes e gigantes vermelhas. Lá, a equipe descobriu que as flutuações nas frequências acústicas de uma estrela param em um ponto específico da vida da estrela. Nesse ponto — "o platô", de acordo com o press release — a estrela envia um único sinal auditivo, "repetindo-se como um disco quebrado".

“Descobrimos que o platô ocorre devido a eventos em uma camada específica da estrela e em frequências específicas que são influenciadas pela massa e metalicidade de uma estrela”, disse Reyes no press release. “Isso significa que podemos prever quando e em qual frequência o platô ocorrerá durante o ciclo de vida de uma estrela, permitindo estimativas de idade extremamente precisas para estrelas atualmente em sua fase de platô.”

M67 estrelas em música

As 27 estrelas que a equipe estudou não foram selecionadas por seus estilos musicais específicos. Em vez disso, elas foram escolhidas porque seus sons faziam sentido para comparação. Semelhantes em idade, essas estrelas vêm todas da mesma nuvem molecular, mais ou menos na mesma época, e todas mostram uma composição química semelhante, muito "como irmãs", de acordo com o comunicado.

As estrelas do Open Cluster M67 também ofereceram uma oportunidade de ouvir a evolução das estrelas. “Estudamos frequências emitidas por estrelas neste cluster conforme elas evoluíram para subgigantes e gigantes vermelhas — algo que nunca havia sido totalmente explorado antes”, disse Reyes no press release.

No geral, o trabalho da equipe mostra que sempre há algo a aprender quando ouvimos, mesmo quando isso exige uma tradução excelente.

Discovermagazine.com

Lua visita estrelas irmãs

 

 Crédito da imagem: Cayetana Saiz

Às vezes, a Lua visita as Plêiades. Tecnicamente, isso significa que a órbita da nossa Lua a leva diretamente para a frente do famoso aglomerado estelar das Plêiades , que está bem distante. O termo técnico para o evento é uma ocultação , e a Lua é famosa por suas raras ocultações de todos os planetas e várias estrelas brilhantes bem conhecidas . A órbita inclinada e em precessão da Lua torna suas ocultações do aglomerado estelar das Sete Irmãs agrupadas , com a época atual começando em 2023 continuando mensalmente até 2029. Depois disso, porém, a próxima ocultação não ocorrerá até 2042. Tirada da Cantábria , Espanha, em 1º de abril, a imagem em destaque é uma composição onde exposições anteriores das Plêiades da mesma câmera e local foram adicionadas digitalmente à última imagem para trazer à tona o brilho azul icônico do aglomerado estelar .

Apod.nasa.gov

"Galáxias" aparecem no metal: de onde elas vêm?

 Um estudante de doutorado fez uma descoberta inesperada ao observar padrões espirais, como galáxias microscópicas, em um chip de germânio. Essas formas podem atrapalhar nossa compreensão dos padrões naturais. 

Uma espiral de 500 μm de diâmetro. Crédito: Yilin Wong

Yilin Wong, da Universidade da Califórnia, em Los Angeles, deixou acidentalmente uma amostra de germânio coberta com películas metálicas em contato com água. No dia seguinte, padrões espirais eram visíveis no microscópio. Essa observação casual abriu caminho para um estudo aprofundado desses fenômenos.

Esta descoberta, publicada na Physical Review Materials , é o avanço mais importante no estudo de padrões químicos desde a década de 1950. Os pesquisadores variaram parâmetros como a espessura da película metálica para produzir padrões diferentes.

O processo envolve uma camada de cromo e ouro em uma pastilha de germânio, exposta a uma solução de corrosão. A reação química, catalisada pela película metálica, cria padrões na superfície. Tensões mecânicas na película metálica desempenham um papel fundamental na formação desses padrões, mostrando uma interação única entre química e física .

Essa descoberta tem implicações para a compreensão de processos naturais, como formação de rachaduras ou crescimento biológico. Os padrões observados assemelham-se aos produzidos por sistemas biológicos, onde enzimas catalisam o crescimento que deforma os tecidos. Este sistema fornece um modelo para estudar essas interações em laboratório.

O estudo de motivos químicos começou na década de 1950 com o trabalho de Boris Belousov e Alan Turing. O sistema de Wong e Zocchi representa um grande avanço, fornecendo uma nova estrutura para explorar esses fenômenos. O trabalho deles pode inspirar novas pesquisas em física e biologia.

Como as restrições mecânicas influenciam os padrões químicos?

Tensões mecânicas em filmes metálicos podem deformar a superfície, criando padrões específicos durante reações químicas. Essas deformações funcionam como modelos para os padrões que se formam.

A tensão ou compressão pré-existente no metal determina a forma dos padrões. Isso mostra como a física e a química interagem para criar estruturas. Esse fenômeno é semelhante ao crescimento de tecidos biológicos sob a influência de enzimas.

Techno-science.net

Quando um buraco negro nos pisca o olho

 Um investigador da Universidade do Estado do Michigan, nos EUA, observou raios X provenientes de um buraco negro utilizando o telescópio de raios X Chandra da NASA.

Uma vista da galáxia de Andrómeda no visível e uma vista melhorada, com zoom, usando o XMM-Newton e o telescópio Chandra. Crédito: SDSS, XMM-Newton, Observatório de raios X Chandra, recolhido via Aladin 

"Todas as grandes galáxias têm um buraco negro supermassivo, mas a natureza exata da relação entre os dois ainda é misteriosa", disse Stephen DiKerby, investigador associado de física e astronomia. "Depois de analisar os dados [do telescópio Chandra], tive um arrepio, porque percebi que estava a ver os raios X de um buraco negro supermassivo a piscar".

Os buracos negros têm uma mística, uma aura. São os monstros invisíveis do Universo, mas os cientistas de todo o mundo não se intimidam perante estes colossos. Aceitam-nos como laboratórios de investigação em física e astronomia.

Os buracos negros supermassivos são objetos com milhões ou milhares de milhões de vezes a massa do Sol, comprimidos num espaço tão pequeno que nem a luz consegue escapar. O material que cai na gravidade intensa do buraco negro pode aquecer até temperaturas extremas.

Os raios X do ambiente próximo de buracos negros supermassivos podem ser observados com telescópios como o Observatório de Raios X Chandra, que orbita a Terra.

DiKerby, que também é membro do Observatório de Neutrinos IceCube, e os seus colaboradores examinaram 15 anos de dados recolhidos pelo Chandra. Depois, juntaram um registo dos raios X produzidos por um buraco negro supermassivo na galáxia de Andrómeda chamado M31*.

A sua investigação permite compreender a relação única entre uma galáxia e o seu buraco negro. Este facto é fundamental para compreender como o Universo se desenvolveu nos últimos 14 mil milhões de anos. Os resultados das suas análises foram recentemente publicados na revista The Astrophysical Journal.

Tudo começou com uma linha "de migalhas de pão" de neutrinos

A história não começa com os buracos negros, mas com os neutrinos - partículas minúsculas e eletricamente neutras que atravessam o espaço em direção à Terra. DiKerby e os seus colegas do IceCube seguem os neutrinos como um rasto de migalhas de pão através do espaço para obterem uma melhor compreensão do funcionamento dos sistemas mais extremos do Universo. Os neutrinos podem ser produzidos pelos ambientes próximos de buracos negros supermassivos como o de M31*.

"O Chandra tem uma resolução espacial tão fina que consegue distinguir a emissão de raios X de M31* de três outras fontes de raios X que se aglomeram à sua volta no núcleo de Andrómeda. É o único telescópio que consegue fazer isto", disse DiKerby. "Conseguimos reconstruir a imagem - ampliar e melhorar como numa série policial de televisão - para separar a emissão e medir apenas os raios X de M31* e não os das outras fontes".

Fotões piscantes iluminam o buraco negro

Dados de raios X recolhidos pelo telescópio Chandra no centro de M31, destacando as quatro fontes nucleares - S1, SSS, N1 e P2. P2 corresponde à posição do buraco negro supermassivo no centro da galáxia de Andrómeda. Crédito: DiKerby, Zhang, e Irwin 2025, The Astrophysical Journal

Os investigadores determinaram que M31* tem estado num estado elevado desde 2006, quando ejetou um dramático sinal de raios X. Descobriram também que M31* sofreu outra erupção de raios X em 2013, antes de se fixar no estado pós-2006. Este achado alinha-se com uma descoberta recente do IceCube que ligou as erupções relacionadas com neutrinos noutra galáxia com o seu supermassivo negro. Estes resultados mostram como as observações de buracos negros supermassivos próximos podem revelar prováveis janelas temporais para emissões de neutrinos.

O seu trabalho utilizou as posições precisas de quatro fontes de raios X no núcleo da galáxia de Andrómeda - S1, SSS, N1 e P2 - para identificar a localização do buraco negro supermassivo em P2.

DiKerby compara o rastreio do brilho em raios X destes objetos a medir, na linha de fundo, a intensidade de quatro velas tremeluzentes no extremo oposto de um estádio de futebol. Com a resolução do telescópio Chandra, a equipa pôde diferenciar os dados para isolar cada um dos objetos vizinhos.

Este trabalho só é possível graças às capacidades de observação únicas do Chandra. Apesar de continuar a funcionar bem, o telescópio está em risco de perder financiamento. A proposta de um telescópio da próxima geração, AXIS, ainda está na fase inicial de desenvolvimento e só estará operacional na década de 2030.

"Se o Chandra for desativado, o recurso para fazer estas observações de resolução fina desaparecerá para sempre", disse DiKerby. "É vital manter estas capacidades e planear a próxima geração de telescópios".

DiKerby espera que este artigo científico motive as pessoas a continuar a analisar os dados de M31*. O telescópio Chandra precisa de continuar em funcionamento enquanto se planeia o desenvolvimento de futuros telescópios.

"Quero que continuemos a observar o sistema, que continuemos a observar estas erupções e que continuemos a escrever a história dos buracos negros supermassivos", disse.

Astronomia OnLine

As explosões mais poderosas do universo podem revelar de onde vem o ouro

  “A ideia para este estudo surgiu de conversas com meus filhos”

As explosões de raios gama, que são as mais intensas conhecidas no universo, podem ajudar a resolver um dos maiores mistérios da física: como os elementos mais pesados do universo, como o ouro, são criados. Um novo estudo sugere que a luz extremamente forte dessas explosões de raios gama pode ajudar formando esses elementos a partir das camadas externas de estrelas que estão morrendo.

Uma ilustração de uma explosão de raios gama. (Crédito da imagem: NASA, ESA e M. Kornmesser)

Pesquisas anteriores indicavam que, para criar elementos pesados como o ouro, é necessário um número enorme de nêutrons, que os núcleos dos átomos absorvem para ficar cada vez maiores. Por causa disso, “os cientistas achavam que esses elementos só podiam ser formados em lugares onde já existissem muitos nêutrons disponíveis”, explicou Matthew Mumpower, o físico que liderou o estudo no Laboratório Nacional de Los Alamos, no Novo México, em entrevista ao site Space.com.

Normalmente, os nêutrons estão presos dentro dos núcleos dos átomos ou na matéria de estrelas superpoderosas chamadas estrelas de nêutrons. Reações nucleares, como fissão ou fusão, podem liberar esses nêutrons para ajudar formando elementos pesados. Mas, segundo Mumpower, “os nêutrons livres geralmente se desfazem em cerca de 15 minutos”. Isso significa que só existem poucas situações raras em que há nêutrons livres em quantidade suficiente para criar elementos pesados. Uma dessas situações é a colisão catastrófica de duas estrelas de nêutrons.

“Eu estudo a origem dos elementos pesados há 20 anos”, disse Mumpower. “É um tema que me fascina porque há muitas perguntas sem resposta, o que o torna um dos problemas mais difíceis de resolver na física.”

Agora, Mumpower e seus colegas propõem uma nova forma de criar esses elementos pesados. Eles acreditam que fótons poderosos (partículas de luz) das explosões de raios gama podem gerar nêutrons.

“Se você tem fótons cheios de energia, eles produzem nêutrons, e com nêutrons você pode criar elementos pesados”, explicou Mumpower.

Esse novo cenário imagina uma estrela gigante morrendo quando seu combustível acaba. Sem energia para resistir à força de sua própria gravidade, o núcleo da estrela colapsa e forma um buraco negro. Essa morte violenta pode gerar explosões incrivelmente fortes de radiação – os raios gama.

As estrelas giram, assim como o nosso Sol, e se o buraco negro formado pela estrela morta girar rápido o suficiente, ele pode lançar um jato poderoso cheio de fótons de alta energia. Esse jato atinge as camadas externas da estrela moribunda, criando uma espécie de casulo quente de material. Nesse casulo, os pesquisadores acreditam que os fótons de alta energia do jato interagem com os núcleos dos átomos, transformando prótons em nêutrons em uma velocidade impressionante – em menos de um bilionésimo de segundo. Esses fótons também podem quebrar os núcleos dos átomos, liberando nêutrons livres.

Todos esses nêutrons podem, então, ajudar formando elementos pesados.

“A inspiração para este estudo veio de conversas com meus filhos”, contou Mumpower. “Eles adoram assistir vídeos em câmera lenta no YouTube, e uma noite, durante a pandemia, vimos um clipe incrível de um trem de carga atravessando uma pilha gigante de neve. A neve não sumiu – ela foi jogada para os lados e envolveu o trem.”

“E se esse trem fosse como um jato astrofísico cheio de fótons de alta energia, e a neve fosse uma estrela sendo destruída, criando um casulo quente capaz de gerar nêutrons””, pensou Mumpower. “Essa comparação foi o meu momento ”eureka”, que deu início a essa pesquisa.”

Essa nova descoberta pode explicar coisas estranhas encontradas antes, como certos materiais radioativos, como ferro-60 e plutônio-244, aparecendo juntos em sedimentos no fundo do mar na Terra. Estudos anteriores sugeriam que esses materiais vieram do espaço, mas a fusão de estrelas de nêutrons, que é uma das principais formas conhecidas de criar elementos pesados, não explica facilmente a presença deles.

Esses resultados também podem ajudar a entender a recente descoberta de uma kilonova – um brilho de luz visível e infravermelha – associada a explosões de raios gama de longa duração. Antes, as kilonovas eram ligadas principalmente à colisão de duas estrelas de nêutrons ou à fusão de uma estrela de nêutrons com um buraco negro, e não a estrelas em colapso.

Mumpower espera que observações futuras tragam provas claras que apoiem as novas descobertas da equipe. Por exemplo, telescópios que detectam luz, neutrinos e ondas gravitacionais poderiam acompanhar como uma estrela em colapso gera uma explosão de raios gama e uma kilonova. “Essas informações seriam a prova definitiva do mecanismo físico que estamos propondo”, disse ele.

Terrarara.com.br

HH 49: Jato interestelar de Webb

 

 Crédito da imagem: NASA , ESA , CSA , STScI , JWST

O que há na ponta deste jato interestelar? Primeiro, vamos considerar o jato: ele está sendo expelido por um sistema estelar em formação e é catalogado como Herbig-Haro 49 (HH 49). O sistema estelar que expele este jato não é visível — está no canto inferior direito. A complexa estrutura cônica apresentada nesta imagem infravermelha do Telescópio Espacial James Webb também inclui outro jato catalogado como HH 50. As partículas rápidas do jato impactam o gás interestelar circundante e formam ondas de choque que brilham intensamente na luz infravermelha — mostradas aqui como cristas marrom-avermelhadas. Esta imagem do JWST também resolveu o mistério do objeto incomum na ponta de HH 49 : é uma galáxia espiral distante. O centro azul, portanto, não é uma estrela, mas muitas, e os anéis circulares circundantes são, na verdade, braços espirais .

Apod.nasa.gov