O homem um dia chegará a um exoplaneta?

Acho que é provável que consigamos alcançar planetas fora do nosso sistema solar. Podemos nem precisar de navios muito rápidos para fazer isso. O sistema estelar mais próximo da Terra é Alpha Centauri, que fica a 4,3 anos-luz de distância. Planetas já foram descobertos lá, mas alcançá-los, por enquanto, está além de nossas capacidades tecnológicas. Viajar para um destino tão remoto, mesmo a 10% da velocidade da luz, levaria 43 anos, e da forma como a física é compreendida atualmente, velocidades como essa estão além do nosso alcance.

É praticamente inevitável, no entanto, que existam planetas mais próximos que ainda não conhecemos. Cada vez que um sistema planetário em torno de uma estrela é formado em um disco protoplanetário, até mesmo alguns planetas são ejetados antes que as órbitas de mundos recém-unidos se estabeleçam. Nossa galáxia contém de 200 a 400 bilhões de estrelas, mas algumas estimativas mais recentes colocam o número desses planetas desonestos na Via Láctea em cerca de 1 trilhão. Isso significa que existem 2,5 a 5 mundos desonestos para cada estrela em nossa galáxia. Deve haver alguns que estão atualmente jorrando perto do nosso Sol. Felizmente, há pelo menos um a menos de um ano-luz de distância em algum lugar.

Nossos instrumentos para detectá-los ainda são muito rudimentares. Afinal, tais mundos não emitem luz, então eles não podem ser vistos facilmente. Espero que, no futuro, encontremos maneiras de revelar suas localizações. Estima-se que os ejetados dos sistemas durante a formação planetária tenham cerca de 5% de chance de reter suas luas se as tivessem, mas não são o único tipo de planetas que podem ser encontrados. Alguns desses mundos se formam diretamente de nebulosas de gás interestelar, assim como as estrelas são formadas. É mais provável que sejam sistemas complexos de um planeta central e, esperançosamente, muitos mundos intrigantes que o orbitam.

Júpiter tem um exemplo fascinante de tal lua, Io. Está longe do Sol, mas tem lava na superfície a temperaturas de 1600K/1300C/2400F. Isso ocorre porque é aquecido pelos efeitos de maré do colossal Júpiter que orbita. Poderia haver luas semelhantes de planetas rebeldes que não teriam lava sulfúrica como em Io, mas gêiseres de água, mares e oceanos na superfície. Muitas outras luas de planetas gigantes gasosos em nosso sistema têm oceanos subterrâneos de água, o que significa que H2O também pode ser comum em luas de planetas rebeldes. Gigantes gasosos massivos podem ter luas do tamanho da Terra e ainda maiores.

Ainda seria um desafio chegar a esses locais, mas reduziria significativamente o tempo e os recursos necessários para chegar lá se o destino estivesse a menos de um ano-luz de distância. Também é possível que chegar a outro sistema pessoalmente possa ser muito ambicioso para os humanos. Com sorte, poderemos enviar pelo menos missões robóticas. A sofisticação de nossos robôs de inteligência artificial está aumentando a cada ano. Talvez haja um momento em que enviá-los em tal missão não seja tão diferente de enviar humanos.

Nós seremos capazes de mandar um ser humano para fora do sistema solar ainda neste século? Se sim, o que falta para conseguirmos isto?

 Somos capazes de fazer isto HOJE. É só traçar uma bela rota usando estilingues gravitacionais, colocar nosso amiguinho na ponta disto aqui…

E acionar os propulsores! Em pouco mais de sete ou oito anos, ele já terá ultrapassado a órbita de Plutão! Em mais algumas décadas, poderá alcançar a heliopausa, mais um punhado de milhares de anos chegará à Nuvem de Oort e, se estiver orientado na direção correta… Bastará esperar mais algumas dezenas de milhares de anos para chegar a Próxima Centauri!

Ah, você queria que ele chegasse vivo?

Pois é… Este é o grande empecilho.

O espaço tem uma série de perigos à vida. A radiação, a falta de gravidade, a possibilidade de ocorrer uma ruptura na espaçonave e sua atmosfera interna se perder são apenas alguns deles. São nestes que estamos trabalhando agora, já que, quando os solucionar, poderemos fazer algumas viagens interessantes, como a ida até os planetas internos, ou até mesmo a Júpiter e suas luas. Outros problemas com ESTA espaçonave (que pode vir a ser esta:)…

…são o suprimento de água e alimento à tripulação. Mas ainda são problemas que sabemos sermos capazes de solucionar com a tecnologia que temos. O caminho Elon// Quero dizer, É promissor.

Porém…

Não dá para usar uma Starship tripulada para sairmos do sistema solar. Ela, simplesmente, não está sendo desenhada para isto. Como as distâncias astronômicas são exatamente o que o nome diz, para irmos para fora do sistema solar (até mesmo a Plutão ou outro corpo celeste em suas proximidades) demoraria, no mínimo, décadas. Não dá para se viver por décadas dentro de uma destas. Precisaremos de algo maior, capaz de levar algum tipo de biosfera autossuficiente, onde água, alimentos e ar serão reciclados até a chegada ao destino, que pode estar a milhares de anos de distância, independentemente de seu sistema de propulsão, que é outro problema gigantesco a ser resolvido.

Para ESTE tipo de astronave… Ainda não estamos preparados.

Estaremos até o fim do século?

Acho possível, até provável. Mas não acho que uma delas já estará sendo preparada para a viagem.

Ainda temos muito a aprender.

FONTE DAS IMAGENS: Falcon Heavy – Wikipédia, a enciclopédia livre

Nosso sistema solar sempre teve os mesmos planetas ou já teve mais planetas?

 

O Sistema Solar era bem diferente do que conhecemos em seus primórdios e desde lá, planetas nasceram e morreram. Um pequeno fragmento de um desses planetas veio parar na Terra, através de um meteorito que atesta que há muito tempo tivemos um vizinho que já não existe mais. A descoberta ajuda a entender a formação de um planeta, processo que conhecemos até certo ponto, mas não de forma muito detalhada.

Um meteorito caiu no deserto da Núbia, localizado no trecho leste do deserto do Saara. Apelidado de Almahata Sitta, o objeto contém partículas de diamante cuja formação só poderia ter ocorrido em condições semelhantes às da formação de protoplanetas, indicando que a pedra tem provável origem em algum planeta antigo do Sistema Solar, que certamente já não existe mais.

Esses diamantes foram submetidos a uma pressão equivalente a 200 mil vezes a pressão atmosférica do fundo do oceano na Terra. Baseados nesse número, os cientistas da Escola Politécnica Federal de Lausanne, na Suiça, que analisaram o meteorito, estimam que o planeta extinto devia ter um tamanho variável entre o de Mercúrio e o de Marte, sendo portanto um pouco menor do que a Terra.

Essa descoberta joga um pouco de luz sobre a formação do Sistema Solar e a existência de outros planetas no passado, que possivelmente deram origem aos planetas existentes hoje

Alpha Centauri tem um sistema solar como o nosso?

 A estrela Alpha Centauri A é um pouco maior que o nosso Sol, cerca de 10% mais massiva e um raio de 161 mil quilômetros maior. A massa aumentada faria com que todos os planetas tivessem órbitas mais elípticas. O que é mais lamentável para a Terra é que a Alpha Centauri A é 50% mais brilhante que o nosso sol, o que coloca a Terra apenas no limite da zona habitável, como mostrado na figura:

De acordo com o Universe Sandbox 2, que é o que eu usei para criar essa imagem, a temperatura média da superfície da Terra agora seria de cerca de 43 graus Celsius, o que colocaria a maior parte da superfície da Terra como inabitável. No entanto, foi-me indicado que uma temperatura tão alta provavelmente aumentaria o conteúdo de vapor de água na atmosfera, levando a um efeito estufa descontrolado. (Obrigado a Michael Keefer por apontar isso.)

Como a Artemis II tira fotos da terra parada se ela esta orbitando em alta velocidade?

 Isto é uma foto da nebulosa de Orion:

No fundo é uma foto feita com recurso a múltiplas exposições, com um telescópio que tem uma montagem que segue o céu para que o objecto esteja sempre na “moldura”.

No fundo, este objeto aparenta dar a volta à Terra uma vez a cada cerca de 23 horas, 56 minutos e 4 segundos.

A nebulosa está a cerca de 1 344 anos luz de distância, por isso, da perspectiva de alguém que está numa posição fixa na Terra, ela aparenta mover-se quase a 10% da velocidade da luz, cerca de 29 mil km/s ou cerca de 106 milhões de km/h.

Portanto, não é realmente difícil tirar uma foto da Terra em comparação, quando a velocidade relativa da Artemis II estava na ordem dos 6 mil km/h. E mais fácil é quando a Terra é bastante mais brilhante que a nebulosa, mesmo quando fotografas a parte escura.

A foto da Artemis II foi tirada com 0.25 segundos de exposição e um ISO de 52 100. Em 0.25 segundos a Terra gira 0.001° (equivalente a cerca de 100 metros de rotação ao nível do equador) e a Artemis II afasta-se dela cerca de 400 metros. Uma foto que foi tirada a uma distância na ordem dos 170 000 km. Essas centenas de metros à distância a que a Artemis II estava representam, basicamente, nada que fosse visível a mudar durante o tempo de exposição da foto. Precisarias de uma foto com 30 mil pixeis de largura ao nível do equador da Terra para veres um único pixel a mexer do início ao fim da exposição.

Um ISO de 52 100 é equivalente a 128 vezes o tempo de exposição de um ISO 400 (+ ruído), portanto, temos 0.25 segundos de exposição amplificados como se fossem 32 segundos num ISO mais “normal”.

NGC 602 e além

 

 Crédito da imagem : NASA , ESA e Equipe Hubble Heritage ( STScI / AURA ) - Colaboração ESA /Hubble

As nuvens podem parecer uma ostra e as estrelas, pérolas, mas olhe além. Próximo à periferia da Pequena Nuvem de Magalhães , uma galáxia satélite a cerca de 200 mil anos-luz de distância, encontra-se o aglomerado estelar NGC 602 , com 5 milhões de anos de idade . Cercado por gás e poeira em formação, o NGC 602 é o destaque desta impressionante imagem do Hubble da região. Cristas fantásticas e formas alongadas sugerem fortemente que a radiação energética e as ondas de choque das jovens e massivas estrelas do NGC 602 erodiram o material empoeirado e desencadearam uma progressão de formação estelar à medida que se afasta do centro do aglomerado. À distância estimada da Pequena Nuvem de Magalhães , a imagem em destaque abrange cerca de 200 anos-luz, mas uma variedade fascinante de galáxias de fundo também é visível nesta nítida imagem multicolorida . As galáxias de fundo estão a centenas de milhões de anos-luz ou mais além do NGC 602 .

Apodnana.gov

A origem cataclísmica dos anéis de Saturno está se tornando mais clara.

 Os magníficos anéis de Saturno, muito mais jovens do que se pensava anteriormente, podem dever sua existência à destruição de uma antiga lua. Esse mesmo evento também explicaria por que o planeta está inclinado atualmente. Essa hipótese, apresentada em uma conferência científica , oferece uma resposta coerente para duas questões antigas.

Os anéis de Saturno emitem luz infravermelha – imagem tirada por James Webb. Crédito: NASA, ESA, CSA

De acordo com essa hipótese, uma lua chamada Crisálida acompanhou Saturno por bilhões de anos. No entanto, há cerca de 100 milhões de anos, sua órbita tornou-se instável, fazendo com que ela espiralasse em direção ao planeta. As forças gravitacionais extremas teriam então despedaçado esse satélite , espalhando seus detritos pelo espaço.

Simulações computacionais indicam que, durante essa aproximação, as forças de maré de Saturno removeram principalmente o manto de gelo de Chrysalis, preservando em grande parte seu núcleo rochoso. Esse mecanismo explica a composição atual dos anéis, feitos quase exclusivamente de gelo de água e praticamente desprovidos de rocha , o que corresponde às observações .

Além disso, a inclinação axial de Saturno, de aproximadamente 26,7 graus, também poderia ser explicada por esse cenário. Até então, essa inclinação era atribuída a uma ressonância gravitacional com Netuno.

Outras luas de Saturno, como Titã, também influenciaram a evolução dos anéis. Suas forças gravitacionais provavelmente removeram até 70% da massa inicial dos anéis ao longo do tempo . Assim, o anel original deve ter sido muito mais massivo do que o que vemos hoje.

Atualmente, os cientistas estão investigando o destino do núcleo remanescente de Chrysalis e buscando vestígios desse evento em outras luas de Saturno. Missões futuras poderão detectar impactos anômalos, fornecendo novas informações para reconstruir a história completa.

Essa teoria se baseia em trabalhos anteriores, notadamente um estudo publicado na revista Science em 2022, que já havia destacado o papel de Chrysalis. Modelagens recentes esclarecem os mecanismos de formação, reforçando a probabilidade dessa origem para os anéis.

Techno-science.net

Miscelânea de Michael: Observe a Galáxia de Bode

 Você encontrará essa incrível maravilha do céu profundo no céu nordeste após o pôr do sol. 

A Galáxia de Bode, conhecida como M81, NGC 3031 e por muitas outras denominações, é uma galáxia espiral de destaque na constelação boreal da Ursa Maior. Crédito: Johannes Schedler

Na região noroeste da Ursa Maior, encontra-se a magnífica galáxia espiral M81 (NGC 3031). Com magnitude 6,9, ela está entre as galáxias mais brilhantes do céu. Você a encontrará a 2° a leste-sudeste da estrela 24 Ursae Majoris, de magnitude 4,5.

O astrônomo e cartógrafo celeste alemão Johann Elert Bode descobriu este objeto, e a galáxia irregular próxima M82, em 31 de dezembro de 1774. O astrônomo francês Pierre François André Méchain descobriu ambas as galáxias independentemente em agosto de 1779 e relatou a descoberta a Messier, que as adicionou à sua lista. Mas, como Bode a viu primeiro, os astrônomos informalmente a nomearam em sua homenagem.

Com sua magnitude relativamente brilhante e dimensões de 24′ por 13′, a Galáxia de Bode brilha intensamente o suficiente para ser vista com binóculos, mas quanto maior o telescópio que você apontar para ela, melhor. Com um telescópio de 8 polegadas, você verá uma grande e brilhante região central circundando o núcleo, que é muito mais brilhante. Com um instrumento de 11 polegadas, você poderá observar como os braços espirais se enrolam firmemente ao redor do núcleo. O braço mais a leste parece mais brilhante. Infelizmente, você não conseguirá detectar faixas de poeira ou regiões de formação estelar com telescópios amadores de qualquer tamanho.

M81 é o membro mais brilhante do Grupo M81, um dos grupos galácticos mais próximos do nosso Grupo Local. O Grupo M81 contém cerca de uma dúzia de galáxias e está localizado a 12 milhões de anos-luz de distância. Outros membros deste grupo incluem a Galáxia do Charuto (M82), NGC 2403, NGC 2366 e NGC 3077.

Então, em algum momento nos próximos meses, escolha uma noite clara e sem luar e aponte seu telescópio para a Galáxia de Bode. Você não vai se arrepender. Boa sorte!

Astronomy.com

Qual é a duração das nebulosas planetárias?

 Em média, uma nebulosa planetária deve permanecer visível por cerca de 25.000 anos antes que sua camada de gás se torne invisível. 

A nebulosa planetária NGC 6302, também chamada de Nebulosa da Borboleta e Nebulosa do Inseto, está localizada na Via Láctea, a cerca de 3.800 anos-luz de distância, na constelação de Escorpião. Com aproximadamente 2.200 anos de idade, a NGC 6302 é relativamente jovem. Crédito: NASA, ESA e Equipe ERO do Hubble SM4. 

Qual é a duração média das nebulosas planetárias? Quais são alguns dos fatores que as controlam?  Doug Kaupa, Council Bluffs, Iowa

Para entender por quanto tempo uma nebulosa planetária permanece visível, primeiro precisamos entender por que ela é visível. Quando uma estrela do tipo solar (com massa de 0,8 a oito vezes a do nosso Sol) chega ao fim de seu ciclo de vida, ela expele suas camadas externas, deixando para trás um núcleo quente que emite grandes quantidades de raios ultravioleta de alta energia. A camada de gás em expansão absorve esses raios, e essa absorção deixa os gases em um estado excitado, o que significa que os elétrons dentro dos átomos são elevados a níveis de energia mais altos. Esses elétrons, então, emitem luz visível quando retornam aos seus estados originais. À medida que a camada de gás continua a se expandir, a nebulosa planetária permanecerá visível para nós até que os gases se tornem muito difusos.

A duração do período de visibilidade dependerá, portanto, da quantidade de material expelido, que está diretamente relacionada à massa da estrela; naturalmente, quanto maior a massa, maior a quantidade de material expelido. O tempo de visibilidade de uma nebulosa também depende de sua taxa de expansão: quanto mais rápido ela se expande, menos tempo levará para se tornar difusa demais para absorver energia suficiente para brilhar. Outro fator é a metalicidade, ou composição química. Envoltórios gasosos com menor teor de metais tendem a ser menos densos e, portanto, se tornarão rarefeitos demais para permanecerem visíveis por um período de tempo mais curto. (Nota: Astronomicamente falando, um metal é definido como qualquer elemento mais pesado que o hélio.)

Levando esses fatores em consideração, os astrônomos estimam que uma nebulosa planetária deva, em média, permanecer visível por 21.000 a 25.000 anos antes que sua camada externa se torne invisível. Lembre-se de que esse valor é uma média. Nebulosas planetárias que se expandem muito rapidamente e são menos densas desaparecerão mais cedo, enquanto aquelas que se expandem mais lentamente e são mais densas durarão mais tempo.

Em 2022, uma equipe de astrônomos da Universidade de Hong Kong e do Laboratório de Pesquisa Espacial descobriu uma nebulosa planetária no aglomerado estelar M37, cuja idade foi estimada em 70.000 anos. (Os astrônomos podem estimar a idade de uma nebulosa planetária medindo sua velocidade de expansão e extrapolando para o passado.) Essa nebulosa planetária, IPHASX J055226.2+323724 , é a mais antiga das aproximadamente 4.000 nebulosas planetárias conhecidas em nossa galáxia. Embora seja um caso atípico, ela ilustra o fato de que algumas nebulosas planetárias podem durar bem mais de 25.000 anos. No entanto, é altamente improvável que qualquer nebulosa planetária permaneça visível por mais de 100.000 anos.

Podemos concluir que as nebulosas planetárias que podemos observar através de nossos telescópios (por exemplo, a Nebulosa do Anel e a Nebulosa da Hélice) permanecerão visíveis por milhares de anos. Mas, em comparação com as estrelas que as produzem, as nebulosas planetárias são, de fato, entidades efêmeras.

Edward Herrick-Gleason,- Educador de Astronomia, St. John's, Terra Nova e Labrador

Astronomy.com

Entre a noite e o dia eternos, os rostos de dois primos da Terra.

Uma equipe internacional, incluindo a Universidade de Berna (UNIBE) e a Universidade de Genebra (UNIGE), membros do Centro Nacional de Competência em Pesquisa PlanetS, conseguiu mapear, pela primeira vez, o clima de exoplanetas rochosos com massas semelhantes à da Terra. Essa descoberta foi baseada em observações contínuas realizadas com o Telescópio Espacial James Webb. 

Esta ilustração artística mostra TRAPPIST-1 e seus planetas refletidos em uma superfície. O potencial para a existência de água em cada um dos mundos também é representado pela geada, poças d'água e vapor que circundam a cena. Crédito: NASA/R. Hurt/T. Pyle

Os dois planetas estudados pertencem ao icônico sistema planetário TRAPPIST-1 , descoberto há 10 anos. Este sistema de sete planetas é um laboratório para cientistas que estudam a vida no universo, particularmente ao redor de estrelas anãs vermelhas.

Os dois planetas aparentemente não possuem atmosferas, já que as observações mostram diferenças de temperatura entre o dia e a noite superiores a 500 graus Celsius. Os resultados foram publicados na revista Nature Astronomy .

Estrelas anãs vermelhas — mais frias e menores que o nosso Sol — compõem mais de 75% das estrelas da nossa galáxia. Os astrônomos demonstraram que pequenos planetas semelhantes à Terra são comuns ao redor desse tipo de estrela. Consequentemente, a questão do surgimento da vida nesses mundos, tão diferentes do nosso, rapidamente se tornou uma questão central.

Dentre os sistemas planetários descobertos ao redor de anãs vermelhas, o TRAPPIST-1, que celebra seu décimo aniversário este ano, ocupa um lugar de destaque na pesquisa científica.

Mapas de temperatura calculados para quatro simulações distintas de Modelos de Circulação Global (MCG), juntamente com um caso de planeta sem atmosfera e com baixo albedo. Crédito: Nature Astronomy (2026). DOI: 10.1038/s41550-026-02806-9

Os astrônomos marcaram este aniversário com uma campanha de observação usando o Telescópio Espacial James Webb (JWST), focando nos dois planetas mais internos do sistema (mais próximos da estrela), TRAPPIST-1b e TRAPPIST-1c. Essas observações contínuas descartaram a hipótese de atmosferas densas nos dois planetas, confirmando que as condições extremas ao redor dessas estrelas podem influenciar a evolução planetária.

"O sistema TRAPPIST-1 é incrível! Sete planetas, alguns com massas semelhantes à da Terra, orbitam a mesma estrela. Pelo menos três planetas estão localizados na zona habitável da estrela, onde as temperaturas da superfície permitiriam a presença de água líquida", entusiasma-se Emeline Bolmont, professora associada do Departamento de Astronomia da Faculdade de Ciências, diretora do Centro para a Vida no Universo (CVU) da UNIGE e coautora do estudo.

"É o cenário perfeito para a planetologia comparativa, desvendando os mistérios desse tipo de planeta e testando nossas hipóteses sobre o desenvolvimento da vida ao redor dessas estrelas."

bombardeios de energia

Embora as estrelas anãs vermelhas e seus planetas sejam comuns em nossa galáxia, sua habitabilidade não é necessariamente garantida. Em primeiro lugar, essas estrelas são muito ativas e bombardeiam seus planetas com intensa radiação ultravioleta e fluxos de partículas energéticas, o que poderia corroer suas atmosferas e erradicar qualquer forma de vida que possa existir ali.

Em segundo lugar, os planetas na zona habitável de uma anã vermelha orbitam muito perto de sua estrela, e as forças de maré sincronizam sua rotação com seu período orbital, de forma semelhante à Lua com a Terra. Esses planetas, portanto, completam uma rotação em torno de seu eixo ao mesmo tempo em que orbitam sua estrela. O resultado é um dia permanente de um lado e uma noite permanente do outro.

"A presença de uma atmosfera em torno desses planetas com rotação sincronizada poderia permitir a transferência de energia entre os lados diurno e noturno, resultando em temperaturas mais moderadas em todo o planeta, o que teria um impacto significativo em sua potencial habitabilidade", acrescenta Brice-Oliver Demory, professor e diretor do Centro de Espaço e Habitabilidade da UNIBE e coautor do estudo.

"Detectar com sucesso a atmosfera de um desses planetas tornou-se, portanto, um objetivo fundamental para nossa comunidade, destacando a importância do sistema TRAPPIST-1 com o JWST", explica ele.

Sessenta horas de observações do TRAPPIST-1

As observações com o JWST envolveram a observação contínua dos dois planetas mais próximos da estrela, e portanto mais expostos à sua influência, em luz infravermelha ao longo de uma órbita completa. Essas 60 horas de observações permitiram aos cientistas, pela primeira vez, mapear o clima de planetas do tamanho da Terra.

Ao medir o fluxo de luz do sistema TRAPPIST-1 e dos planetas "b" e "c", os astrônomos conseguiram determinar com grande precisão as temperaturas da superfície de ambos os planetas, tanto em seus lados diurnos quanto noturnos.

TRAPPIST-1b e TRAPPIST-1c exibem uma diferença de temperatura significativa entre seus dois hemisférios. Durante o dia, as temperaturas da superfície dos dois planetas ultrapassam 200°C e quase 100°C, respectivamente, enquanto suas noites registram temperaturas gélidas abaixo de -200°C.

Esse enorme contraste sugere uma falta de redistribuição de energia entre os dois lados dos planetas e, portanto, a ausência de atmosferas. Se os dois planetas possuíam atmosferas durante sua formação, estas foram completamente destruídas pelas condições extremas impostas por sua estrela.

As buscas continuam.

A ausência de uma atmosfera densa nos dois planetas internos do sistema TRAPPIST-1 corrobora a hipótese de que a radiação intensa e as ejeções energéticas de anãs vermelhas desempenham um papel significativo na evolução de planetas ao redor desse tipo de estrela.

E quanto aos planetas um pouco mais distantes, localizados na zona habitável? O JWST está atualmente observando o planeta "e" do sistema, que se encontra dentro da zona habitável da estrela — a região onde a água líquida pode existir na superfície.

"O sistema TRAPPIST-1 serve como referência. Nossos modelos teóricos mostram que os planetas mais externos do sistema TRAPPIST-1 podem possuir atmosfera, apesar da ausência dela nos dois planetas internos. Isso é semelhante a Mercúrio, o planeta mais próximo do nosso Sol, que não possui atmosfera, enquanto Vênus e a Terra conservaram as suas. Aguardamos ansiosamente a continuação da exploração do sistema TRAPPIST-1", conclui Emeline Bolmont.

Phys.org

Astrofotografia amadora captura uma ondulação galáctica

 Uma imagem capturada por um astrofotógrafo amador mostra um fenômeno cósmico espetacular: o encontro de duas galáxias, NGC 4038 e NGC 4039, conhecidas como Galáxias Antena. Esse processo de fusão, que começou há centenas de milhões de anos, resultou em uma paisagem caótica e colorida . 

As galáxias Antena estão se fundindo na constelação de Corvus. Crédito: Greg Meyer

Outrora espirais bem ordenadas, esses dois sistemas agora estão distorcidos pela atração mútua. Seus braços se estendem formando longos rastros luminosos, que lembram as antenas de um inseto — característica que deu origem ao seu apelido. Essa interação libera quantidades colossais de energia que estão remodelando o espaço ao redor.

A colisão entre esses gigantes desencadeia uma explosão de formação estelar. Áreas densas de gás e poeira se inflamam, dando origem a aglomerados estelares massivos. Alguns desses aglomerados podem persistir como aglomerados globulares, enquanto outros eventualmente se dispersarão.

Para capturar esta cena do Observatório Starfront, no Texas, Greg Meyer acumulou quase 21 horas de exposições. O uso de filtros especializados e um processamento meticuloso revelaram os detalhes mais sutis dessa interação, incluindo núcleos alaranjados e estruturas alongadas. 

Essa fusão galáctica oferece uma janela para a evolução dos sistemas estelares, revelando um cosmos em movimento perpétuo. Tais imagens fornecem aos pesquisadores dados para entender como as galáxias crescem e se transformam. 

Interações gravitacionais entre galáxias

As galáxias não são ilhas solitárias; elas interagem frequentemente sob a influência da gravidade. Quando duas galáxias se aproximam, a atração gravitacional mútua as deforma, criando estruturas como caudas de maré. Esses fenômenos são comuns no cosmos e contribuem ativamente para a evolução galáctica.

Esses encontros podem durar bilhões de anos, alterando as trajetórias de estrelas e gás. Às vezes, eles desencadeiam surtos de formação estelar, como observado nas Galáxias Antena. Esse processo contribui para o enriquecimento das galáxias com elementos pesados, essenciais para a formação de novos planetas e o desenvolvimento da vida.

Fusões frequentemente resultam na criação de galáxias elípticas, que são mais massivas e menos estruturadas. É provável que nossa Via Láctea tenha absorvido galáxias menores em seu passado. 

Simulações computacionais, apresentadas em publicações como a Nature Astronomy, permitem estudar essas colisões virtualmente. Elas confirmam que as interações gravitacionais são um fator chave para explicar a diversidade galáctica, preenchendo a lacuna entre as observações e os modelos teóricos.

Techno-science.net

O tempo é controlado: Experimentos vão rumo ao passado ou ao futuro

  Rumo ao futuro. Agora de volta ao passado, por favor.

Você já deve estar acostumado com os estranhos comportamentos do tempo no reino da mecânica quântica, como a reversão do tempo: O tempo não anda para trás em nosso cotidiano, mas a simetria temporal garante que não há algo como uma seta do tempo inexoravelmente indo do passado para o futuro quando chegamos às dimensões atômicas. 

Será que existe uma fronteira onde o tempo começa a não fluir para o futuro? Talvez, mas há também quem aposte que o tempo vai e vem. [Imagem: Initiative for Theoretical Sciences/CUNY]

Agora, um trio de físicos do Laboratório Nacional Los Alamos, nos EUA, desenvolveu protocolos de controle para experimentos quânticos que geram processos mais consistentes com o tempo fluindo para trás, para o passado, do que para frente, rumo ao futuro.

Os protocolos - técnicas para controlar sistemas formados por partículas subatômicas - modificam a flecha do tempo de um sistema quântico, esticando, desfocando e até mesmo revertendo o conceito do tempo se movendo em uma única direção.

É uma curiosidade científica e filosófica e tanto, mas o trabalho também abre possibilidades para a extração de energia de sistemas regidos pela mecânica quântica - sim, é isso mesmo, as baterias quânticas poderão ser recarregadas fazendo o tempo andar para trás.

Além de desafiar a termodinâmica, o Demônio de Maxwell reduz erros dos computadores quânticos. Controlá-lo será um grande ganho. [Imagem: Mark A. I. Johnson et al. - 10.1103/PhysRevX.12.041008]

Ajustes na seta do tempo

Um sistema quântico - pense em uma fileira de qubits em um computador quântico, por exemplo - é regido pelas leis da mecânica quântica. Os protocolos de controle criados pela equipe podem ser ajustados para impedir o surgimento da flecha do tempo em um sistema desses ou até mesmo inverter sua direção, isto é, fazer com que o tempo pareça fluir para o passado.

Para comprovar a possibilidade de uso prático dos seus controles, a equipe utilizou os protocolos para projetar um mecanismo de medição que extrai energia das próprias medições realizadas no sistema. Ao contrário da física clássica, onde medir alguma coisa tem pouca influência sobre o fenômeno observado, na física quântica as medições alteram o estado do sistema, induzindo uma flecha do tempo. 

A equipe projetou uma sequência de campos e pulsos que é capaz de emular os efeitos das medições. Usando esse dispositivo em um processo retroalimentado, torna-se possível cancelar, amplificar ou sobrecompensar as perturbações induzidas pelas medições, gerando novas trajetórias das sequências de eventos. 

São essas trajetórias, com suas sequências totalmente anômalas, que são consistentes com setas do tempo esticadas, borradas ou até mesmo invertidas. 

Baterias e demônios quânticos

Essa capacidade de modificar o fluxo de energia que entra e sai de um sistema quântico poderá ser útil em termos práticos, incluindo alimentar um mecanismo de medição contínua. Em outras palavras, o mecanismo irá extrair energia do próprio processo de medição.

As medições quânticas, portanto, podem funcionar como um recurso termodinâmico do qual se pode extrair energia - por exemplo, para impulsionar outro processo ou armazenar essa energia em uma bateria quântica.

A equipe pretende agora fazer uma demonstração experimental do uso dos seus controles usando qubits supercondutores, eventualmente criando uma plataforma que permita uma retroalimentação rápida e de alta eficiência. Sabe o que isso significa? Que essencialmente passará a ser possível controlar um demônio de Maxwell, aquele carinha estranho que adora brincar com as leis da termodinâmica.

Inovação Tecnológica

Oceanos ocultos de magma podem estar protegendo vida alienígena.

 No interior de exoplanetas rochosos massivos, oceanos ocultos de rocha derretida podem estar gerando campos magnéticos poderosos de uma maneira inesperada. 

Camadas profundas de rocha derretida no interior de algumas super-Terras podem gerar campos magnéticos poderosos — potencialmente mais fortes que o da Terra — e ajudar a proteger esses exoplanetas da radiação nociva. Crédito: Ilustração do Laboratório de Energética a Laser da Universidade de Rochester / Michael Franchot

Bem abaixo da superfície de exoplanetas rochosos distantes, conhecidos como super-Terras, vastas camadas de rocha derretida podem estar desempenhando um papel notável. Esses reservatórios ocultos poderiam gerar campos magnéticos fortes o suficiente para proteger planetas inteiros da radiação cósmica e de outras partículas de alta energia.

Na Terra, o campo magnético surge do movimento no núcleo externo de ferro líquido do planeta, um processo chamado dínamo, mas planetas rochosos maiores podem não funcionar da mesma maneira. Algumas super-Terras podem ter núcleos sólidos ou totalmente líquidos, limitando sua capacidade de produzir campos magnéticos por meio desse mecanismo conhecido.

Em um artigo publicado na Nature Astronomy , pesquisadores da Universidade de Rochester, incluindo Miki Nakajima, professora associada do Departamento de Ciências da Terra e do Meio Ambiente, descrevem uma fonte diferente. Eles apontam para uma camada profunda de rocha derretida conhecida como oceano de magma basal (OMB). Essa ideia pode mudar a forma como os cientistas entendem o interior dos planetas e influenciar a maneira como avaliam se mundos distantes podem abrigar vida.

“Um campo magnético forte é muito importante para a vida em um planeta”, diz Nakajima, “mas a maioria dos planetas terrestres do sistema solar, como Vênus e Marte , não os possuem porque seus núcleos não têm as condições físicas adequadas para gerar um campo magnético. No entanto, super-Terras podem produzir dínamos em seus núcleos e/ou magma, o que pode aumentar sua habitabilidade planetária.”

O que é uma super-Terra?

Super-Terras são planetas maiores que a Terra, mas menores que gigantes de gelo como Netuno . Acredita-se que sejam predominantemente rochosos, com superfícies sólidas em vez de espessas camadas de gás como as que envolvem Júpiter ou Saturno . Embora sejam o tipo de exoplaneta mais comumente detectado em nossa galáxia, não existe nenhum em nosso próprio sistema solar. O termo "super-Terra" refere-se apenas ao seu tamanho e massa, não ao quão semelhantes à Terra eles são em outros aspectos. 

Por serem tão comuns, as super-Terras fornecem informações valiosas sobre como os planetas se formam e se transformam ao longo do tempo. Muitas orbitam dentro de zonas habitáveis ​​ao redor de suas estrelas, onde a água líquida pode existir. Ao examinar sua estrutura, atmosferas e campos magnéticos, os cientistas estão reunindo pistas sobre como os sistemas planetários se desenvolvem e onde podem surgir condições favoráveis ​​à vida.

Simulação de super-Terras na Terra

Os pesquisadores acreditam que, no início de sua história, a Terra também pode ter tido um oceano de magma basal. Essa camada de rocha fundida ou parcialmente fundida na base do manto pode influenciar o campo magnético, o fluxo de calor interno e o desenvolvimento químico de um planeta. Como as super-Terras são maiores e experimentam uma pressão interna muito maior, é mais provável que elas mantenham essas camadas fundidas por longos períodos, tornando os oceanos de magma basal fundamentais para a compreensão de sua dinâmica interna e potencial habitabilidade.

Para estudar essas condições extremas, Nakajima e sua equipe realizaram experimentos de choque a laser no Laboratório de Energética a Laser da Universidade de Rochester. Eles combinaram esses experimentos com simulações de mecânica quântica e modelos de evolução planetária, concentrando-se em como a rocha derretida se comporta sob pressões semelhantes às encontradas no interior de um objeto magnético de massa (BMO).

Os resultados mostram que, sob pressões tão elevadas, a rocha derretida nas profundezas do manto de um planeta pode se tornar eletricamente condutora o suficiente para sustentar um campo magnético por bilhões de anos. Essa descoberta sugere que super-Terras com três a seis vezes o tamanho da Terra poderiam gerar campos magnéticos poderosos e duradouros por meio de dínamos impulsionados pelo magma. Esses campos podem ser ainda mais fortes e persistentes do que o da Terra, aumentando as chances de que tais planetas possam abrigar vida.

“Este trabalho foi empolgante e desafiador, visto que minha formação é principalmente em computação e este foi meu primeiro trabalho experimental”, diz Nakajima. “Sou muito grato pelo apoio dos meus colaboradores de diversas áreas de pesquisa para realizar este trabalho interdisciplinar. Estou ansioso pelas futuras observações do campo magnético de exoplanetas para testar nossa hipótese.”

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Cientistas descobrem um novo e estranho estado da matéria no interior de Urano e Netuno

 Nas profundezas dos gigantes de gelo distantes do nosso Sistema Solar, elementos familiares podem se comportar de maneiras incomuns. 

Bela vista do planeta Netuno. Um novo estado da matéria previsto para o interior de Urano e Netuno poderá reformular a forma como os cientistas entendem o interior dos planetas. Crédito: Shutterstock

O interior profundo de gigantes de gelo como Urano e Netuno pode conter uma forma de matéria até então desconhecida, de acordo com uma nova pesquisa computacional realizada pelos cientistas Cong Liu e Ronald Cohen, da Carnegie Institution for Science.

O estudo, publicado na Nature Communications , sugere que o hidreto de carbono pode formar um estado superiônico quase unidimensional sob as pressões e temperaturas extremas encontradas muito abaixo da superfície desses planetas distantes.

Mais de 6.000 exoplanetas já foram identificados, e esse número continua a crescer. Para melhor compreender esses mundos, pesquisadores das áreas de astronomia, ciência planetária e geociências estão trabalhando cada vez mais em conjunto. Combinando observações, experimentos e modelos teóricos, eles buscam desvendar os processos que moldam os planetas, incluindo a formação de campos magnéticos.

Esse esforço crescente também aumentou o interesse no que acontece no interior dos planetas e luas do nosso próprio Sistema Solar. Estudar essas regiões ocultas pode aprimorar nossa compreensão do comportamento planetário e até mesmo fornecer pistas sobre a habitabilidade além da Terra.

Ilustração do composto de hidreto de carbono hexagonal previsto sob condições internas semelhantes às de Netuno. Nesta estrutura, o carbono forma as cadeias espirais externas (amarelas) e o hidrogênio forma as cadeias espirais internas (azuis), o que está de acordo com o comportamento superiônico quase unidimensional identificado em simulações de primeiros princípios. Crédito: Cong Liu

O Mistério dos “Gelos Quentes”

Dados sobre Urano e Netuno mostram que seus interiores provavelmente contêm camadas de "gelos quentes" incomuns. Essas camadas se situam entre as atmosferas externas de hidrogênio e hélio e os núcleos rochosos internos. Os cientistas acreditam que elas são compostas de água (H2O), metano (CH4) e amônia (NH4), mas, sob condições tão extremas, esses materiais podem assumir formas desconhecidas.

Em condições de pressão e temperatura extremamente elevadas, a matéria pode se comportar de maneiras inesperadas. É por isso que os cientistas utilizam tanto experimentos quanto modelos teóricos para explorar o que pode existir no interior desses planetas.

Para investigar isso, Liu e Cohen usaram computação avançada e aprendizado de máquina para executar simulações em nível quântico de hidreto de carbono (CH). Eles examinaram condições que variam de cerca de 5 milhões a 30 milhões de vezes a pressão atmosférica da Terra (500 a 3.000 gigapascais) e temperaturas entre 6.740 e 10.340 graus Fahrenheit (4.000 a 6.000 Kelvin) (cerca de 12.000 a 18.600 graus Fahrenheit). 

Os resultados apontam para a formação de uma rede hexagonal estruturada, onde os átomos de hidrogênio se movem ao longo de trajetórias espirais. Esse movimento cria um estado superiônico quase unidimensional.

Os materiais superiônicos situam-se entre os sólidos e os líquidos. Nesses sistemas, um conjunto de átomos permanece fixo em uma estrutura cristalina, enquanto outro conjunto se move livremente através dela.

“Essa fase carbono-hidrogênio recém-prevista é particularmente impressionante porque o movimento atômico não é totalmente tridimensional”, explicou Cohen. “Em vez disso, o hidrogênio se move preferencialmente ao longo de trajetórias helicoidais bem definidas, inseridas em uma estrutura de carbono ordenada.”

Implicações para a Ciência Planetária

O movimento direcional do hidrogênio nesse material pode afetar a forma como o calor e a eletricidade fluem dentro dos planetas. Isso, por sua vez, pode influenciar a distribuição de energia, a condutividade elétrica dessas regiões e a interpretação dos campos magnéticos dos gigantes de gelo pelos cientistas.

O estudo também demonstra que mesmo sistemas químicos simples podem desenvolver estruturas complexas sob condições extremas, ampliando o conhecimento dos pesquisadores sobre a matéria em altas pressões e temperaturas.

“O carbono e o hidrogênio estão entre os elementos mais abundantes nos materiais planetários, mas seu comportamento combinado em condições de planeta gigante ainda está longe de ser totalmente compreendido”, concluiu Liu.

Além da ciência planetária, a descoberta de materiais com propriedades fortemente direcionais também pode ser útil na ciência e engenharia de materiais, onde esse comportamento pode levar a novas tecnologias.

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Novo estudo sugere que ondas gravitacionais podem ter criado a matéria escura.

 Um novo estudo sugere que ondulações tênues e antigas no espaço-tempo podem conter a chave para um dos maiores mistérios da física. 

Ondas gravitacionais tênues da infância do universo podem conter pistas sobre como a matéria escura se formou. Crédito: Shutterstock

Ondas gravitacionais podem ter desempenhado um papel na criação da matéria escura durante os primeiros momentos do universo, de acordo com um novo estudo do Professor Joachim Kopp da Universidade Johannes Gutenberg de Mainz (JGU) e do Cluster de Excelência PRISMA++, em colaboração com a Dra. Azadeh Maleknejad da Universidade de Swansea .

Publicado na revista Physical Review Letters , o estudo apresenta novos cálculos que descrevem uma forma até então inexplorada de formação da matéria escura, envolvendo as chamadas ondas gravitacionais estocásticas .

Este trabalho aborda uma questão central na física de partículas: do que constitui o universo. Objetos do cotidiano, como planetas, estrelas e organismos vivos, são compostos de matéria visível, mas esta representa apenas cerca de quatro por cento do cosmos. O restante é em grande parte invisível, constituído de matéria escura e energia escura.

A matéria escura, por si só, representa cerca de 23% do universo. Observações mostram que ela está espalhada por todo o espaço, moldando galáxias e as maiores estruturas cósmicas. Apesar de sua ampla influência, as partículas fundamentais que compõem a matéria escura permanecem desconhecidas. Os cientistas continuam a investigar esse mistério por meio de modelos teóricos e buscas experimentais.

Um novo método para formação de partículas

Ondas gravitacionais são ondulações no espaço-tempo tipicamente produzidas por eventos extremamente energéticos, como colisões entre buracos negros ou estrelas de nêutrons. Em contraste, ondas gravitacionais estocásticas surgem de uma gama de processos que não envolvem objetos astronômicos massivos.

Essas ondas mais fracas contribuem para um sinal de fundo que preenche o universo. Muitas delas remontam aos estágios iniciais da história cósmica. Elas podem ter se formado durante eventos como transições de fase da matéria à medida que o universo esfriava após o Big Bang quente , ou a partir de campos magnéticos primordiais.

“Neste artigo, investigamos a possibilidade de ondas gravitacionais – que se acredita terem sido onipresentes no início do universo – serem parcialmente convertidas em partículas de matéria escura”, explicou Kopp. “Isso leva a um novo mecanismo de produção de matéria escura que não havia sido pesquisado antes.”

Das Ondas às Partículas

Os pesquisadores propõem que as ondas gravitacionais podem ter produzido férmions sem massa ou quase sem massa. Os férmions incluem partículas conhecidas como elétrons, prótons e nêutrons.

Segundo o modelo deles, essas partículas primordiais ganharam massa posteriormente e evoluíram para a matéria escura que ainda existe hoje.

“O próximo passo no desenvolvimento desta linha de pesquisa é ir além de nossas estimativas analíticas e realizar cálculos numéricos para aprimorar a precisão de nossas previsões. Outra via para pesquisas futuras é a investigação de possíveis efeitos adicionais das ondas gravitacionais no universo primordial. Um exemplo disso seria um mecanismo que pudesse explicar a conhecida diferença entre partículas e antipartículas produzidas”, disse Kopp.

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