Julho 2023
Ciência Na Frente
Do Infinitamente Pequeno ao Infinitamente Grande
Julho de 2023
O persistente mistério da taxa de expansão do Universo
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| Visão artística da medição da taxa de expansão do Universo |
Investigadores americanos usaram um novo método para medir a taxa de expansão do Universo. Este último relança um debate de longa data sobre a determinação da sua idade. Explicações com Thibaut Louis, investigador do CNRS.
O Universo está em expansão. Isso significa que as galáxias se estão afastando inexoravelmente umas das outras. Em física, essa taxa de expansão pode ser medida usando o que é comumente chamado da constante de Hubble H0, em homenagem ao astrónomo americano Edwin Hubble. Convencionalmente, esta constante é de cerca de 70 km/s/Mpc (para calcular as distâncias no Universo, usa-se o ano-luz. Na prática, os astrónomos usam o parsec (pc) que é a contração de "paralaxe-segundo". Um parsec equivale a 3.262 anos-luz. Um megaparsec (Mpc) é, portanto, equivalente a 1 milhão de parsecs, ou seja, 3,262 milhões de anos-luz).
Assim, o valor da constante de Hubble significa que as galáxias localizadas a uma distância de 1 Mpc da Terra se afastam a uma velocidade de 70 km/s. As localizados a uma distância de 2 Mpc da Terra afastam-se a uma velocidade de 140 km/s, etc. Quanto mais distantes estão as galáxias, mais rápido elas se afastam. Patrick L. Kelly, professor assistente da School of Physics and Astronomy no Minnesota Institute of Astrophysics (EUA), e a sua equipa publicaram, no Science and The Astrophysical Journal, em 11 de maio de 2023, um método inovador para chegar a essa descoberta, demarcando-se assim das abordagens tradicionalmente usadas pelos astrofísicos.
Taxa de expansão do Universo: a comunidade científica divide-se quanto aos métodos a usar.
Para compreender o alcance destes novos trabalhos, andemos alguns anos para trás. Até ao fim de 2010. Dois métodos foram utilizados para estimar a taxa de expansão do Universo.
O primeiro método utiliza o que os astrónomos chamam de "velas padrão". Primeiro, calcula-se a velocidade com que uma galáxia está a afastar-se, usando o desvio para o vermelho (redshift) do seu espetro (a sua emissão em função do seu comprimento de onda). Em seguida, medimos a sua distância em relação à Terra graças ao estudo das supernovas do tipo IA. A escolha deste tipo de supernovas vem do facto destas serem as mais luminosas e comuns. Os investigadores precisam destes objetos que são muito brilhantes (podem ser observados de muito longe) e extremamente uniformes. O mecanismo de explosão destas estrelas implica que as suas luminosidades sejam relativamente universais, o que torna possível usá-las para medir a distância da sua galáxia hospedeira, a partir da sua magnitude aparente. É essa propriedade que lhes confere o status de "velas padrão". Este é o método utilizado em 2019 pela equipa de Adam Riess, astrofísico e cosmólogo americano que atualmente trabalha no Space Telescope Science Institute, nos Estados Unidos, que obteve um valor de H0 à volta de 74 km/s/Mpc.
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| Imagem de galáxias e de supernovas do tipo IA do Sloan Digital Sky Survey (SDSS). Fonte: NASA/SDSS |
O segundo método usa a radiação cósmica de fundo, radiação térmica residual do Big Bang. É comumente chamado de "CMB", uma contração de "fundo de micro-ondas cósmico". Os investigadores apoiam-se em programas de observação das propriedades estatísticas desse sinal, destinadas a estimar os parâmetros do modelo ΛCDM, modelo do Big Bang que explica a expansão do Universo. Inferem as densidades de energia dos diferentes constituintes do Universo (matéria escura, matéria bariónica, energia escura) e usam a teoria da relatividade de Albert Einstein para deduzir qual deveria ser a sua taxa de expansão. Dados de satélites como o Planck, forneceram estimativas precisas da constante com um valor H0 de 67,3 km/s/mpc.
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| O ruído de fundo difuso cosmológico é a radiação mais antiga do Universo. Fonte: NASA/ESA |
A conclusão é então muito surpreendente: deveríamos esperar que uma constante tivesse o mesmo valor usando métodos diferentes, mas descobrimos o oposto! Alguns cientistas questionam as suposições e métodos usados, enquanto outros procuram refinar as medições para chegar a um consenso. Neste contexto, Patrick L. Kelly e a sua equipa estão entre os astrofísicos que, desde 2010, têm vindo a inovar na medição da constante de Hubble, com métodos independentes.
O atraso gravitacional da luz: um terceiro método para encerrar o debate?
Um terceiro método, chamado "atraso gravitacional da luz", usa um efeito da relatividade geral que explica que o tempo de chegada de um sinal que se propaga no espaço é afetado pelo campo gravitacional no qual a luz se propaga. O efeito de lente gravitacional permite aos astrónomos estudar e analisar esses sinais distantes com mais detalhe, amplificando a sua intensidade. Isso é proporcional à H0, o que nos permite medi-lo.
Em 2019, Kenneth C. Wong, investigador do projeto de pós-doutorado do Observatório Astronómico Nacional do Japão (NAOJ), e a sua equipa usaram medições de "atraso de tempo" para medir a H0. Apoiaram-se em quasares lentes, fenómenos astrofísicos onde a sua luz é distorcida pela gravidade, devido a um objeto maciço localizado entre o quasar e o observador. Estes objetos maciços podem ser galáxias, aglomerados de galáxias ou outras estruturas cósmicas. Graças a isto, os investigadores obtiveram um valor de H0 em 73,3 km/s/Mpc em concordância com a equipe de Riess e em desacordo com Planck. À primeira vista, este estudo confirmou de forma independente os resultados de Adam Riess e, portanto, permitiu reforçar uma maior legitimidade para este método. No entanto, o debate permanece aberto, pois, segundo outros investigadores, as incertezas da medição de H0 por Kenneth C. Wong e a sua equipa foram amplamente subestimadas.
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Gráfico que ilustra como um longínquo quasar (região extremamente brilhante no centro de certas galáxias) é alterado por uma galáxia maciça em primeiro plano. Isto é o que se chama de "efeito de lente gravitacional". Fonte: NASA/ESA/D. Player |
Um método promissor
Em 2014, Patrick L. Kelly e a sua equipa descobriram a supernova Refsdal, numa galáxia espiral, localizada na constelação do Leão. A sua particularidade reside no facto de que a sua luz sofrer um efeito de lente gravitacional extremamente poderoso, causado pela presença de um aglomerado de galáxias próximo. Um fenómeno muito raro! Como foi referido anteriormente, a lente gravitacional tem o efeito de desviar os raios de luz que passam perto dela, distorcendo assim as imagens recebidas por um observador colocado na linha de visão.
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| Representação de uma supernova. Quando explode, a supernova atinge uma magnitude absoluta de cerca de -19,5, tornando-se tão brilhante como o núcleo de uma galáxia. |
Para além do desvio dos raios de luz causado pelo efeito de lente gravitacional, as diferentes imagens da supernova Refsdal aparecem em momentos diferentes, devido ao efeito de atraso gravitacional da luz. Quatro imagens foram assim observadas em 2014 e outra, bastante mais tarde, em 2015. Foi precisamente ao medir esse atraso que os investigadores conseguiram obter uma medida de H0. Assim, usaram essa mesma técnica numa supernova com efeito de lentes e não em quasares lentes, como Kenneth C. Wong havia feito.
Finalmente, obtiveram dois valores de H0 com base nas suposições feitas com a sua análise. Um a 64,8 km/s/Mpc e o outro a 66,6 km/s/Mpc.
Os resultados não colocam um ponto final no mistério
Segundo Thibaut Louis, investigador do CNRS, que trabalha no laboratório de física de 2 infinitos, Irène Joliot Curie (Universidade CNRS-Paris-Saclay), os resultados de Patrick L. Kelly e da sua equipa são interessantes, mas não permitem afirmar ou invalidar de uma forma independente qualquer um destes métodos, com os dois valores de H0 obtidos: "As incertezas são muito grandes para optar por um. Os resultados são compatíveis com a medição do CMB e do Riess". Para além disso, o método continua interessante e "pode ser decisivo no futuro, as medições do 'tempo de atraso' são uma alternativa às medições padrão do tipo vela", conclui o investigador.
O valor de H0 é um enigma crucial no campo da cosmologia, pois molda a nossa percepção da evolução do Universo. Se o valor medido pela equipa de Adam Riess for autêntico, as nossas conceções do Universo seriam viradas de cabeça para baixo, exigindo uma revisão completa dos nossos modelos atuais.
Fonte: Sítio da Science et Avenir - maio 2023
Matéo Da Ponte
(adaptado)
Três equipas conseguiram imitar um embrião humano numa etapa inédita da sua evolução
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| Estes novos modelos imitam o embrião humano após a sua implantação no útero |
Equipas americanas, inglesas e israelitas apresentaram os seus novos modelos do desenvolvimento embrionário, que imitam o embrião humano na etapa de pós-implantação.
Dois anos depois destas façanhas, esta competição científica, para ser o primeiro a desenvolver o modelo de embrião mais realista, está no auge. Com as três equipas mais avançadas, que com abordagens semelhantes, acabam de conseguir mimetizar o embrião humano pós-implantação (que corresponde aproximadamente ao embrião com 9 dias após o encontro dos gametas e após ter sido implantado no útero). Os seus modelos embrionários foram apresentados em dois artigos da revista Nature, em 27 de junho de 2023, um realizado por investigadores da Universidade de Yale, nos Estados Unidos, e do Instituto Max Planck, na Alemanha, e o outro da Universidade de Cambridge, no Reino Unido, e da Universidade de Washington em Seattle, EUA. O terceiro foi colocado na Internet, como uma pré-impressão (ainda não revisto pelos pares) em 15 de junho, por investigadores do Weizmann Institute of Science em Israel.
Embrióides que imitam o embrião humano
Esses embriões artificiais não são embriões reais, pois não possuem todas as estruturas necessárias para passar à etapa fetal. É por isso que os especialistas preferem chamá-los de embrioides (como aquelas cópias de órgãos feitos em laboratório conhecidas como organoides). Essa incapacidade de se tornarem fetos (e, portanto, possivelmente bebés) é de facto uma vantagem desses modelos embrionários, que podem ser cultivados para estudá-los sem o risco de que as manipulações que eles sofrem, durante esses estudos, um dia sejam encontradas num ser humano.
Tentativas anteriores com esses embrioides conseguiram imitar a etapa de blastocisto, quando o embrião se separa numa camada periférica (o trofectoderma, que dará origem à placenta e ao cordão umbilical) e um aglomerado de células no interior (a massa interna das células) que irá dar nascimento ao feto. Esta fase corresponde aproximadamente ao quinto dia após a fecundação do ovo. Agora, os investigadores conseguiram passar dessa fase, chegando ao momento em que esse aglomerado de células da massa interna se diferencia em epiblasto e hipoblasto. Nas fases seguintes, o epiblasto tornar-se-ia o endoderma, mesoderma e ectoderma do feto, enquanto o hipoblasto guiaria o desenvolvimento dessas estruturas. O interesse destes novos modelos é justamente poder estudar como o hipoblasto se comunica com o epiblasto para direcionar a formação do futuro feto.
Modelos que ainda não são cópias perfeitas
As três equipas chegaram a essa etapa embrionária tratando células-tronco com fatores de transcrição, para forçar a expressão de certos genes e, assim, reprogramar essas células para se tornarem os diferentes tipos de células que compõem um embrião. No entanto, as suas abordagens ainda apresentam falhas e não conseguem imitar totalmente o embrião em desenvolvimento. Por exemplo, o embrioide da Universidade de Yale, feito de células-tronco pluripotentes, agregadas numa estrutura 3D, mostra uma assinatura epigenética (os genes que estão ligados ou desligados num determinado momento) mais próxima dessas células-tronco do que das células embrionárias nessa etapa.
O de Cambridge, a partir de células-tronco embrionárias, requer a super expressão de certos genes para que as células se organizem corretamente, o que poderia levar a erros posteriores no desenvolvimento embrionário, segundo os autores. O do Weizman Institute seria o mais bem-sucedido destes modelos, segundo especialistas ouvidos pelo MIT Technology Review. Mas também é o único artigo que ainda não foi revisto pelo pares. Assim, é muito cedo para tirar conclusões. O que é certo é que a corrida pelo imitação do embrião humano está mais acirrada do que nunca e o progresso, neste campo científico, não vai demorar (especialmente desde a remoção dos limites de tempo para a cultura laboratorial de embriões humanos).
Fonte: Sítio da Science et Avenir - junho 2023
Nicolas Gutierrez
(adaptado)
O que posso observar no céu de julho?
01 - Conjunção Mercúrio, Sol, Terra - 05:46
04 - Lua no perigeu a 359 126 Km da Terra - 23:28
6 - Terra no afélio a 152,1 milhões de quilómetros do Sol - 21:00
07 - Lua a 3ºS de Saturno - 04:05
10 - Pico da chuva de meteoros dos Pegasídeos
10 - Marte a 1ºS de Regulus - 06:18
21 - Lua a 1ºS de Júpiter - 20:44
14 - Mercúrio a 0,17ºS do Presépio - 23:33
20 - Lua no apogeu a 406 942 Km da Terra - 07:56
21 - Lua a 3ºN de Marte - 05:00
28 - Pico da chuva de meteoros das Dracónidas e das Piscis Austrinídeos
30 - Pico da chuva de meteoros das alfa-Capricornídeos e das delta-Aquáridas do Sul
Fases da Lua em julho
17 - às 19h 32 min - nova
25 - às 23h 07min - crescente
25 - às 23h 07min - crescente
03 - às 12h 39min - cheia
10 - às 02h 48min - minguante
Planetas visíveis a olho nu em junho
MERCÚRIO - Pode ser visto no início do crepúsculo vespertino, ao princípio da noite.
VÉNUS - Pode ser visto de noite, até às 23:30 nas primeiras semanas de julho e até às 20h no final do mês. É um dos astros mais brilhantes do céu noturno.
JÚPITER - Pode ser visto no início do mês a partir das duas da manhã, indo gradualmente nascendo mais cedo durante este mês.
SATURNO - Pode ser visto a partir da meia-noite, durante toda a noite.
Fonte: APP Sky Tonight
(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. | ||
| 1-7 | -2,8 | 03:47:34 | 35° | ONO | 03:48:22 | 42° | NNO | 03:51:34 | 10° | NE | visível |
| 1-7 | -1,1 | 05:23:40 | 10° | NO | 05:25:44 | 15° | N | 05:27:48 | 10° | NNE | visível |
| 2-7 | -2,8 | 03:00:13 | 46° | NE | 03:00:13 | 46° | NE | 03:02:43 | 10° | NE | visível |
| 2-7 | -1,3 | 04:34:10 | 10° | ONO | 04:36:34 | 18° | NNO | 04:38:58 | 10° | NNE | visível |
| 3-7 | -1,3 | 02:12:49 | 18° | ENE | 02:12:49 | 18° | ENE | 02:13:45 | 10° | ENE | visível |
| 3-7 | -1,6 | 03:45:39 | 15° | ONO | 03:47:25 | 23° | NNO | 03:50:09 | 10° | NE | visível |
| 3-7 | -0,9 | 05:23:16 | 10° | NNO | 05:25:02 | 14° | N | 05:26:49 | 10° | NNE | visível |
| 4-7 | -2,2 | 02:58:10 | 31° | NNO | 02:58:17 | 31° | NNO | 03:01:18 | 10° | NE | visível |
| 4-7 | -0,9 | 04:33:53 | 10° | NO | 04:35:46 | 14° | N | 04:37:40 | 10° | NNE | visível |
| 5-7 | -1,7 | 02:10:37 | 27° | NNE | 02:10:37 | 27° | NNE | 02:12:26 | 10° | NE | visível |
| 5-7 | -0,9 | 03:44:22 | 10° | NO | 03:46:30 | 16° | NNO | 03:48:39 | 10° | NNE | visível |
| 5-7 | -0,8 | 05:22:12 | 10° | NNO | 05:24:14 | 15° | N | 05:26:15 | 10° | NE | visível |
| 6-7 | -0,9 | 01:22:58 | 14° | NE | 01:22:58 | 14° | NE | 01:23:28 | 10° | NE | visível |
| 6-7 | -1,2 | 02:55:47 | 15° | NO | 02:57:15 | 19° | NNO | 02:59:43 | 10° | NNE | visível |
| 6-7 | -0,7 | 04:33:06 | 10° | NNO | 04:34:56 | 14° | N | 04:36:45 | 10° | NE | visível |
| 7-7 | -1,5 | 02:08:01 | 24° | NNO | 02:08:01 | 24° | NNO | 02:10:48 | 10° | NE | visível |
| 7-7 | -0,7 | 03:43:48 | 10° | NO | 03:45:35 | 14° | N | 03:47:22 | 10° | NNE | visível |
| 7-7 | -1,0 | 05:20:39 | 10° | NNO | 05:23:14 | 21° | NNE | 05:25:50 | 10° | ENE | visível |
| 8-7 | -1,5 | 01:20:04 | 24° | NNE | 01:20:04 | 24° | NNE | 01:21:52 | 10° | NE | visível |
| 8-7 | -0,7 | 02:54:18 | 10° | NO | 02:56:14 | 14° | N | 02:58:10 | 10° | NNE | visível |
| 8-7 | -0,7 | 04:31:40 | 10° | NNO | 04:33:56 | 17° | NNE | 04:36:12 | 10° | NE | visível |
| 9-7 | -1,4 | 00:31:48 | 19° | NE | 00:31:48 | 19° | NE | 00:32:53 | 10° | NE | visível |
| 9-7 | -0,8 | 02:04:39 | 10° | NO | 02:06:52 | 16° | NNO | 02:09:05 | 10° | NNE | visível |
| 9-7 | -0,6 | 03:42:37 | 10° | NNO | 03:44:35 | 15° | N | 03:46:33 | 10° | NE | visível |
| 9-7 | -2,0 | 05:18:53 | 10° | NO | 05:22:00 | 36° | NNE | 05:25:06 | 10° | E | visível |
| 9-7 | -1,8 | 23:42:37 | 20° | NE | 23:42:37 | 20° | NE | 23:43:47 | 10° | NE | visível |
| 10-7 | -1,1 | 01:15:15 | 11° | ONO | 01:17:31 | 20° | NNO | 01:20:05 | 10° | NNE | visível |
| 10-7 | -0,5 | 02:53:22 | 10° | NNO | 02:55:11 | 14° | N | 02:56:58 | 10° | NE | visível |
| 10-7 | -1,3 | 04:29:54 | 10° | NO | 04:32:44 | 25° | NNE | 04:35:34 | 10° | E | visível |
| 10-7 | -3,7 | 22:48:07 | 10° | SO | 22:51:21 | 49° | SE | 22:54:35 | 10° | ENE | 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.
Coluna Azimute - a direção da Estação tendo o Norte geográfico como ponto de partida.
Fonte: http://www.heavens-above.com/
David Wengrow é professor de Arqueologia Comparada no Institute of Archaeology da University College de Londres e foi professor visitante na Universidade de Nova Iorque. É autor de três livros, entre os quais What Makes Civilization?. Wengrow faz investigação arqueológica no terreno em várias regiões de África e do Médio Oriente.
Vídeo do Mês
O Universo observável
(Quando necessário, para ativar as legendas automáticas proceder do seguinte modo: no canto inferior direito clicar no símbolo "roda dentada"; abrem-se as Definições; clicar aí e escolher Legendas; depois clicar em Traduzir Automaticamente; finalmente escolher Português na lista.)
Imagem do Mês
Relâmpago em Júpiter
Os relâmpagos ocorrem apenas na Terra? Não. As sondas que orbitam o nosso Sistema Solar detetaram relâmpagos noutros planetas, incluindo Marte, Júpiter e Saturno. É provável que também ocorram em Vénus, Urano e Neptuno. Os relâmpagos são uma descarga repentina de partículas eletricamente carregadas de um local para outro. Na Terra, são as correntes de gelo e gotículas de água em colisão que criam uma separação da carga geradora dos raios. Mas o que acontece em Júpiter? Imagens e dados da sonda Juno, da NASA, que tem orbitado Júpiter, reforçam as especulações anteriores de que os relâmpagos jupiterianos também são criados por nuvens que contêm água e gelo. Nesta fotografia obtida pela Juno , um flash ótico foi capturado num grande vórtice de nuvens, perto do polo norte de Júpiter. Durante os próximos meses, Juno irá fazer várias passagens próximas do lado noturno de Júpiter, provavelmente permitindo à sonda robótica capturar mais dados e imagens de relâmpagos jupiterianos.
Fonte: www.nasa.gov
Livro do Mês
Sinopse
Durante séculos ouvimos uma história bem conhecida sobre as origens das sociedades humanas e das desigualdades sociais: os seres humanos viveram a maior parte da sua existência na Terra em pequenos clãs de caçadores-recoletores. Depois, veio a agricultura, e com ela surgiu a propriedade privada. Por fim, criaram-se as cidades, e com elas nasceram as civilizações e as guerras, a burocracia, o patriarcado e a escravatura. Mas esta narrativa tem um problema: é falsa.
Assente em investigações inovadoras, este bestseller internacional traz-nos uma perspetiva radicalmente diferente acerca da história da humanidade, questionando os nossos pressupostos fundamentais sobre a evolução social - desde o desenvolvimento da agricultura e das cidades às origens do Estado, da democracia e da desigualdade -, e abrindo os nossos horizontes, ao mostrar que é sempre possível reinventar as nossas liberdades e os nossos modos de organização social.
Um livro monumental de um extraordinário alcance intelectual de que ninguém sairá indiferente e que vai, sem dúvida, alterar a nossa perceção da história humana.
Sobre os autores:
David Graeber (1961-2020) foi professor associado na Universidade de Yale e professor de Antropologia na London School of Economics. Colaborou com Harper’s Magazine, The Guardian e The Baffler. Foi um pensador e um ativista de renome, tendo ganhado notoriedade nos protestos contra o Fórum Económico Mundial de 2002 e no movimento Occupy Wall Street.
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