Agosto 2020

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Ciência Na Frente

Do Infinitamente Pequeno ao Infinitamente Grande

Agosto de 2020

Continuamos em estado de alerta.

O vírus ainda anda por aí e não há vacina... ainda. 

Não descuidem o distanciamento social, a lavagem das mãos e o uso de máscara em locais públicos fechados. 

O regresso da constante cosmológica

Nesta pequena área do céu revelado pelo Hubble, os pontos luminosos são galáxias. Este tipo de sondagem levanta dificuldades sobre a questão da homogeneidade do cosmos, uma hipótese muito importante para a cosmologia.

     Entre o fim de 1915 e o início de 1916, Albert Einstein publicou vários artigos que estabeleceram a teoria da relatividade geral. As «equações de Einstein» estabelecem a igualdade entre duas quantidades: por um lado, a geometria do espaço-tempo - o tensor de Einstein -, por outro lado, a matéria e a energia contidas nesse espaço - o tensor de energia impulsão. A Einstein colocou-se de imediato a questão cosmológica: como construir uma representação científica coerente do Universo na sua totalidade? Para isso acrescenta ao primeiro termo da sua equação uma constante suplementar, batizada de «constante cosmológica» (diz-se por vezes que introduziu esta constante para rejeitar um Universo em expansão. Tratar-se-ia assim de um recurso: Einstein considerava que o Universo era estático, mas não insistiu muito nesta hipótese). Este conceito, que tem um efeito repulsivo contrariando o efeito atrativo da gravidade é acrescentado à geometria do espaço e não tem nenhuma ligação direta com o vazio.

     Este aspeto foi desenvolvido por Georges Lemaître num curto artigo em 1934. Chamou a atenção para que tudo se passa como se esta constante cosmológica equivalesse a uma densidade de energia do vazio diferente de zero. Por outro lado, todos os observadores em movimento uniforme, uns em relação aos outros, devem perceber o vazio da mesma maneira. O vazio deve assim ser visto como um fluido possuindo uma pressão negativa - daí o caráter repulsivo da constante cosmológica. Entretanto, a demonstração da expansão do Universo, nomeadamente pelo americano Edwin Hubble (e para a qual Lemaître contribuiu), levou a que Einstein abandonasse a ideia da constante cosmológica.  A maioria dos físicos da altura rejeitam-na. Alguns cosmólogos, entre os quais Lemaître, continuarão todavia a examinar o seu interesse face às observações. Por exemplo, as primeiras medições da taxa de expansão eram muito elevadas, da ordem dos 500 quilómetros por segundo, por megaparsec (Mpc, ou milhão de parsecs, é uma unidade de distância da cosmologia e que equivale a 3,26 milhões de anos-luz), o que tornava a idade do Universo muito jovem, entrando em contradição com a idade estimada da Terra (com efeito, quanto maior esta constante for, menor é a idade do Universo; hoje em dia, o seu valor estimado é à volta de 70Km/s/Mpc).

     Paralelamente à relatividade geral, a física quântica, a outra grande teoria física do século XX, desenvolve-se. Ora esta prevê, desde o seu aparecimento, a existência de flutuações de energia no vazio. Poderá estar aqui uma ligação com a constante cosmológica? O físico soviético Iakov Zeldovitch foi um dos que levantou esta questão no final dos anos 1960. Mas esta ligação surgiu sobretudo no início dos anos 1980 com o modelo da inflação, proposta nomeadamente pelo americano Alan Guth. Segundo ele, quando o Universo tinha uma idade de apenas 10

     Este papel do vazio foi apresentado, em particular, para explicar uma predição da inflação em ligação com a densidade do Universo. O Universo possui uma geometria euclidiana, ou seja, plana. Ora, na relatividade  geral, geometria e conteúdo do Universo estão estreitamente ligados. Uma predição forte dos modelos de inflação  seria a de que a densidade média do Universo deveria possuir um valor bem particular: a chamada densidade crítica. Esta é precisamente a única que permite um Universo plano. A menos que as observações astronómicas indiquem valores mais fracos, à volta dos 30% dessa densidade crítica. A densidade observada apenas corresponde à da matéria. Uma solução para ultrapassar este afastamento consiste, precisamente, em ter em conta a densidade devido a uma constante cosmológica. Por outras palavras, juntando a densidade observada e a densidade devida a uma constante cosmológica, podemos chegar a um Universo tendo efetivamente a densidade crítica. Se esta ideia, introduzida pelo cosmólogo James Peebles, tem sido invocada por alguns cientistas, é-o com muita precaução. Esta situação evoluiu em dois tempos.

     Em primeiro lugar, as primeiras medições das flutuações do fundo difuso cosmológico nas escalas angulares do grau, desde 1995, confirmaram a geometria plana do Universo, e portanto o facto de ele ter a densidade crítica. Em segundo lugar, a tempestade surgiu em 1998, quando duas equipas coordenadas por Saul Perlmutter e Brian Schmidt anunciaram resultados que estavam de acordo com a medição da taxa de expansão do Universo a partir da análise das supernovas de tipo Ia. Estas supernovas são objetos muito luminosos e das quais sabemos medir as distâncias. Assim, elas permitem medir a maneira de como a expansão do Universo varia no decorrer do tempo. Os modelos cosmológicos em que a constante cosmológica é nula possuem todos uma taxa de expansão que abranda devido ao efeito da gravidade e da matéria. Ora os resultados das equipas de Saul Perlmutter e Brian Schmidt mostraram que a taxa de expansão aumenta no decurso do tempo! Há por isso uma força repulsiva à escala do Universo capaz de abrandar a ação atrativa da matéria. Esta força tem as características de uma constante cosmológica, equivalente a uma densidade de energia do vazio e que, com os 30% de matéria, permite um Universo que possui uma densidade crítica. Esta descoberta deverá dar o prémio Nobel da física de 2021 aos seus autores. 

     Eis a constante introduzida por Einstein em 1917 a regressar em força. Com o seu símbolo grego lambda (), participa no cenário cosmológico atualmente defendido pela comunidade científica: o modelo ACDM (Lambda Cold Dark Matter). Este modelo permitiu prever, entre outros, as características da distribuição das galáxias em grande escala, observadas pela primeira vez em 2005. Todas estas medições estão largamente de acordo com as predições do modelo ACDM. Mas por trás destes sucessos, há questões que permanecem: qual é a origem desta força repulsiva? Será realmente devido à presença de um vazio gravitacional? Com esta «simples» constante cosmológica, numerosos cosmólogos preferem imaginar hipóteses mais complexas, reagrupadas no termo genérico de «energia negra». O vazio e o Universo estão ainda longe de revelarem todos os seus mistérios...              

     

Fonte: julho/agosto 2020, n.º 561/562, p. 52  

Alain Blanchard, universidade Paul Sabatier, Touluse  (adaptado)

     

Será este o buraco negro mais próximo da Terra?

Esta representação mostra as órbitas dos três objetos do sistema HR 6819: duas estrelas (linhas azuis) e um putativo buraco negro (linha vermelha). 

       Os astrónomos anunciaram que tinham descoberto o buraco negro mais próximo da Terra - um objeto invisível dançando entre duas estrelas brilhantes a cerca de 1000 anos-luz de distância.

     Thomas Rivinius (do Observatório Europeu do Sul, no Chile) e a sua equipa, encontraram vestígios deste objeto no espetro da estrela HR 6819, na constelação do Telescópio. A HR 6819 é uma estrela

     Baseado nos desvios do espetro desta estrela gigante e na massa média para este tipo de estrelas, os astrónomos estimaram que o objeto não visto contem mais do que quatro massas solares. Com este peso, este objeto deixaria as suas marcas no espetro se fosse uma estrela. A equipa concluiu portanto que deveria ser um buraco negro. Os investigadores divulgaram o resultado na edição de maio da revista

     Se for real, o buraco negro da HR 6819 assumirá o lugar do mais próximo da Terra, destronando o buraco negro na V616 Monoceros, que está a cerca de 3300 anos-luz de distância.

     Contudo, Hugues Sana (KU Leuven, na Bélgica), expressa apreensão sobre este resultado já que a equipa não incluiu no artigo a análise de separação dos espetros. Apesar de Sana considerar que há claramente duas estrelas no sistema - a estrela estreitas - sugere que se esta estrela gigante é de alguma forma atípica, o cálculo da sua massa pode estar errado. Se assim for a massa estimada do terceiro objeto seria para lançar fora.

     Quer Sana, quer Rivinius enfatizam semelhanças entre a HR 6819 e um outro sistema apelidado LB-1. O LB-1 foi notícia há uns meses atrás quando uma outra equipa anunciou que uma estrela do tipo-B parecia estar emparelhada com um buraco negro tão maciço que violava todas as regras de como estes objetos se formam. Rapidamente refutada por outros astrónomos (incluindo Sana) levou à redução do tamanho do buraco negro. Há agora um debate a decorrer para saber o que é que está realmente no sistema LB-1.

     Uma análise preliminar feita pela equipa de Sana sugere que o LB-1 contem estrelas de tipo-B e Be - mas nenhum buraco negro. Por outro lado, a equipa de Rivinius fez as suas próprias observações do sistema LB-1 e disse que encontraram evidências de uma arquitetura exatamente igual à que tinham proposto para o HR 6819: uma estrela Be, uma estrela tipo-B e um terceiro objeto não-estelar.

     O que for que se passe no LB-1, Sana e Rivinius afirmam que o HR 6819 pode ser o seu gémeo.

        

         Fonte: agosto 2020, Vol. 140, n.º 2, p. 8  

Camille M. Carlisle (adaptado)

O que posso observar no céu de agosto?

2 - Lua a 1,5ºS de Júpiter - 01:00

2 - Pollux a 7ºS de Mercúrio - 07:00

9 - Lua no apogeu a 404 660 Km da Terra - 14:50

12 - Pico da chuva de meteoros das Perseidas 

21 - Lua no perigeu a 363 512 Km da Terra - 11:57

29 - Lua a 1,4ºS de Júpiter - 03:00

Fases da Lua em agosto

19 - às 03h 42min - nova

25 - às 18h 58min - crescente

03 - 16h 59min - cheia 

  11 - às 17h 45min - minguante

Planetas visíveis a olho nu em agosto 

MERCÚRIO - Poderá ser visto somente próximo do horizonte, a leste, antes do nascimento do Sol ou a oeste, depois do ocaso do Sol. Será visível, de manhã, por volta do começo do crepúsculo civil, até 9 de agosto e regressará a 27. 

VÉNUS - Pode ser visto como a estrela da tarde. 

MARTE - Pode ser visto na constelação de Peixes durante a maior parte da noite.

JÚPITER - Pode ser visto durante toda a noite na constelação de Sagitário. 

SATURNO - Pode ser visto na constelação de Sagitário durante toda a noite. 

Fonte: Observatório Astronómico de Lisboa 

Visibilidade da Estação Espacial Internacional

(para localizações aproximadas de 41.1756ºN, 8.5493ºW)

Data	Magnitude	Início			Ponto mais alto			Fim			Tipo da passagem
	(mag)	Hora	Alt.	Az.	Hora	Alt.	Az.	Hora	Alt.	Az.
28-8	-1,1	04:25:30	16°	E	04:25:30	16°	E	04:26:42	10°	E	visível
28-8	-3,2	05:58:27	18°	O	06:00:42	48°	NNO	06:03:59	10°	NE	visível
29-8	-3,9	05:12:48	72°	O	05:13:02	78°	NO	05:16:24	10°	NE	visível
30-8	-1,6	04:27:06	26°	ENE	04:27:06	26°	ENE	04:28:43	10°	ENE	visível
30-8	-2,0	06:00:03	12°	ONO	06:02:26	24°	NNO	06:05:14	10°	NE	visível
31-8	-2,6	05:14:18	31°	NO	05:14:37	32°	NNO	05:17:42	10°	NE	visível
1-9	-1,5	04:28:30	25°	NNE	04:28:30	25°	NNE	04:30:08	10°	NE	visível
1-9	-1,4	06:02:04	10°	NO	06:04:16	16°	NNO	06:06:29	10°	NNE	visível
2-9	-1,7	05:15:38	18°	NO	05:16:22	19°	NNO	05:18:52	10°	NNE	visível
3-9	-1,2	04:29:47	19°	NNE	04:29:47	19°	NNE	04:31:18	10°	NE	visível
3-9	-1,1	06:04:19	10°	NO	06:06:10	14°	N	06:08:01	10°	NNE	visível
4-9	-1,2	05:16:53	12°	NNO	05:18:12	14°	N	05:20:10	10°	NNE	visível
5-9	-0,9	04:31:03	15°	N	04:31:03	15°	N	04:32:27	10°	NNE	visível
5-9	-1,0	06:05:58	10°	NNO	06:08:03	15°	N	06:10:07	10°	NE	visível
6-9	-1,0	05:18:10	10°	NNO	05:20:03	14°	N	05:21:56	10°	NE	visível

   

Como usar esta grelha:

Coluna Data - data da passagem da Estação;

Coluna Brilho/Luminosidade (magnitude) - Luminosidade da Estação (quanto mais negativo for o número maior é o brilho);

Coluna Hora - hora de início, do ponto mais alto e do fim da passagem;

Coluna Altitude - altitude medida em graus tendo o horizonte como ponto de partida 0º;
Coluna Azimute - a direção da Estação tendo o Norte geográfico como ponto de partida.

Fonte: http://www.heavens-above.com

Vídeo do Mês

A antigravidade


(Quando necessário, para ativar as legendas automáticas proceder do seguinte modo: no canto inferior direito clicar no símbolo "

Imagem do Mês

As caudas do cometa NEOWISE

         O que é que provoca as formas das caudas do cometa NEOWISE? Das duas caudas evidentes, a cauda ionizada azul, à esquerda, aponta diretamente para longe do Sol e é empurrada para fora pelo fluxo carregado do vento solar. A estrutura desta cauda iónica provém de diferentes taxas de iões azuis brilhantes expulsos do núcleo do cometa, bem como da estrutura sempre complexa e em constante mudança do vento solar. Menos comum neste cometa C/2020 F3 (NEOWISE) é a estrutura ondulada da sua cauda de poeira. Esta cauda de poeira é empurrada para fora pela luz solar, mas as curvas com partículas de poeiras mais pesadas são mais capazes de resistir a essa leve pressão e continuar ao longo da órbita solar. As impressionantes estrias da cauda de poeira do cometa NEOWISE não são ainda totalmente compreendidas, mas parecem estar relacionadas com a rotação de correntes de areia que refletem a luz solar e que são libertadas pelo derretimento do seu núcleo com 5 quilómetros de largura. Este conjunto de 40 imagens, digitalmente melhoradas, foram capturadas nos escuros céus do deserto de Góbi, na Mongólia interior, na China. 
Fonte: www.nasa.gov