DIA 05/07: 187.º DIA DO CALENDÁRIO GREGORIANO
NESTE DIA ACONTECEU...
Em 1687, era publicado o Philosophiae Naturalis Principia Mathematica de Isaac Newton.
Pela primeira vez era dada uma explicação para a causalidade do movimento dos planetas e satélites.
Em 2016, a sonda Juno chega a Júpiter. HOJE, NO COSMOS:
A Terra encontra-se hoje no afélio, a sua posição mais distante do Sol, apenas 3,3% mais do que no periélio em janeiro.
Lua Nova, pelas 23:57.
DIA 06/07: 188.º DIA DO CALENDÁRIO GREGORIANO
NESTE DIA ACONTECEU...
Em 2003, o radar planetário de Yevpatoria, com 70 metros, envia uma mensagemMETI para 5 estrelas: Hip 4872, HD 245409, 55 Cancri, HD 10307 e 47 Ursae Majoris, que chegará em 2036, 2040, 2044, 2044 e 2049, respetivamente. HOJE, NO COSMOS:
O maior asteroide, 1 Ceres, encontra-se em oposição na "pega" do "bule de chá" de Sagitário. Encontra-se ao alcance de uns binóculos, com magnitude 7,3. Use um mapa celeste virtual para o encontrar.
Ao lusco-fusco, cerca de 20 ou 30 minutos depois do pôr-do-Sol, tente avistar a extremamente fina Lua Crescente baixa a oeste-noroeste. Será que é o seu recorde de "Lua mais jovem"?
DIA 07/07: 189.º DIA DO CALENDÁRIO GREGORIANO
NESTE DIA ACONTECEU...
Em 1959, Vénus oculta a estrela Régulo. Este evento raro é usado para determinar o diâmetro de Vénus e a estrutura da atmosfera venusiana.
Em 1988, era lançada a sonda soviética Phobos 1.
Infelizmente a sonda perdeu-se no caminho até Marte devido a uma má atualização do software a 29/30 de agosto. Este erro impediu o alinhamento correto dos painéis solares com o Sol, o que esgotou a bateria.
Em 2003, lançamento do rover Opportunity da NASA, a bordo de um foguetão Delta II.
Em 2015, a sonda New Horizons capta uma fotografia de Plutão a 12,8 milhões de quilómetros e descobre o seu "coração". HOJE, NO COSMOS:
A Lua Crescente, com menos de dois dias, "aponta" para Mercúrio ao lusco-fusco (siga a direção das "pontas" do terminador). Tente também Vénus, para baixo e para a direita do par anterior. São observações difíceis devido ao brilho do céu e à baixa posição dos astros, perto do horizonte a oeste-noroeste.
DIA 08/07: 190.º DIA DO CALENDÁRIO GREGORIANO
NESTE DIA ACONTECEU...
Em 2011, o vaivém espacial Atlantis é lançado na sua missão final. HOJE, NO COSMOS:
A Lua continua a sua viagem mensal pelo céu. Hoje está mais afastada do planeta Mercúrio. O nosso satélite natural e os dois planetas mais interiores do Sistema Solar perfazem uma linha diagonal perto do horizonte a oeste-noroeste.
Porque é que parece que estamos sozinhos na Via Láctea? A investigação de dois geocientistas
Imagem, gerada por IA (inteligência artificial), de um exoplaneta habitado. Tem oceanos, ecossistemas diversos, até um lago formado numa antiga cratera. No lado noturno, luzes brilhantes de megalópoles assinalam a presença de uma civilização avançada.
Crédito: Image Creator - Copilot Designer
Uma nova investigação realizada pelo Dr. Robert Stern, geocientista da Universidade do Texas em Dallas, e por um colega, sugere uma explicação geológica para o facto de não terem sido encontradas evidências conclusivas da existência de civilizações extraterrestres avançadas, apesar da equação de Drake prever que deveriam existir muitas civilizações deste tipo na nossa Galáxia, capazes de comunicar connosco.
Num estudo publicado dia 12 de abril na edição online da revista Scientific Reports, Stern e o Dr. Taras Gerya, professor de Ciências da Terra no ETH ("Eidgenössische Technische Hochschule", em português Instituto Federal de Tecnologia) em Zurique, propõem que, em planetas com vida, é essencial, para a evolução de civilizações ativas e comunicativas, a presença de oceanos e continentes, bem como de placas tectónicas a longo prazo.
Os investigadores concluem que a provável escassez destes três requisitos, em exoplanetas, diminuiria significativamente o número esperado de civilizações extraterrestres na Galáxia.
"A vida existe na Terra há cerca de 4 mil milhões de anos, mas organismos complexos como os animais só apareceram há cerca de 600 milhões de anos, ou seja, pouco tempo depois do início do episódio moderno da tectónica de placas", disse Stern, professor de ciências de sistemas sustentáveis da Terra na Escola de Ciências Naturais e Matemática da Universidade do Texas. "As placas tectónicas dão início à máquina da evolução e pensamos compreender porquê."
Onde estão os ETs?
Em 1961, o astrónomo Dr. Frank Drake concebeu uma equação em que vários factores são multiplicados para estimar o número de civilizações inteligentes na nossa Galáxia capazes de dar a conhecer a sua presença aos humanos:
A equação de Drake.
Crédito: imagem pela Universidade do Texas em Dallas
N - o número de civilizações da Via Láctea cujas emissões eletromagnéticas (ondas de rádio, etc.) são detetáveis; R* - o número de estrelas formadas anualmente; fp - a fração dessas estrelas com sistemas planetários; ne - o número de planetas por sistema solar com um ambiente adequado à vida; fl - a fração de planetas adequados em que a vida realmente aparece; fi - a fração de planetas com vida em que surge vida inteligente; fc - a fração de civilizações que desenvolvem uma tecnologia que produz sinais detetáveis da sua existência; L - o período médio de tempo (anos) em que essas civilizações produzem esses sinais.
A atribuição de valores às sete variáveis tem sido um jogo de adivinhação, levando a previsões de que tais civilizações devem ser comuns. Mas se isso é verdade, porque é que não existem evidências conclusivas da sua existência?
Esta contradição é conhecida como o paradoxo de Fermi, nome dado em homenagem ao Dr. Enrico Fermi, físico nuclear e Prémio Nobel, que colocou informalmente a questão aos seus colegas.
No seu estudo, Stern e Gerya propõem o aperfeiçoamento de uma das incógnitas da equação de Drake - fi, a fração de planetas com vida em que surge vida inteligente - para ter em conta a necessidade de grandes oceanos e continentes e a existência de placas tectónicas, há mais de 500 milhões de anos, nesses planetas.
"Na formulação original, pensava-se que esta incógnita era quase 1, ou 100% - isto é, em todos os planetas com vida a evolução avançaria e, com tempo suficiente, transformar-se-ia numa civilização inteligente", disse Stern. "A nossa perspetiva é: isso não é verdade".
O impacto das placas tectónicas
A tectónica de placas é uma teoria científica formulada no final da década de 1960 que afirma que a crosta e o manto superior da Terra estão divididos em pedaços móveis, ou placas, que se movem muito lentamente - mais ou menos tão depressa como as unhas e o cabelo crescem.
No nosso Sistema Solar, apenas um dos quatro corpos rochosos com deformação da superfície e atividade vulcânica - a Terra - tem placas tectónicas. Três outros - Vénus, Marte e a lua de Júpiter, Io - estão ativamente deformados e têm vulcões jovens, mas não têm placas tectónicas, disse Stern. Dois outros corpos rochosos - Mercúrio e a Lua - não têm essa atividade e estão tectonicamente mortos.
"É muito mais comum os planetas terem um invólucro exterior sólido que não está fragmentado, o que é conhecido como tectónica de uma só placa", disse Stern. "Mas a tectónica de placas é muito mais eficaz do que a tectónica de uma só placa a levar ao aparecimento de formas de vida avançadas."
À medida que as placas tectónicas se movem, estas chocam ou afastam-se umas das outras, formando estruturas geológicas como montanhas, vulcões e oceanos, que também permitem o desenvolvimento de padrões meteorológicos e climáticos moderados. Através da meteorização (ou intemperismo), os nutrientes são libertados nos oceanos. Ao criar e destruir habitats, as placas tectónicas exercem uma pressão ambiental moderada, mas incessante, sobre as espécies, para que evoluam e se adaptem.
Stern e Gerya também avaliaram a importância da presença duradoura de grandes massas de terra e de oceanos para a evolução que levou a uma espécie ativa e capaz de comunicar.
"Tanto os continentes como os oceanos são necessários para as civilizações ativas e comunicativas, porque a evolução da vida multicelular simples para a vida multicelular complexa tem de acontecer na água, mas a evolução posterior que leva a pensar no céu noturno, a aproveitar o fogo e a usar metais para criar novas tecnologias e, finalmente, ao aparecimento de civilizações ativas e comunicativas capazes de emitir ondas de rádio e de enviar foguetões para o espaço, tem de acontecer em terra", disse Stern.
Aperfeiçoando a equação de Drake
A equipa de investigação propôs uma revisão da equação de Drake que define "fi" como o produto de dois termos: foc, a fração de exoplanetas habitáveis com continentes e oceanos significativos, e fpt, a fração de planetas que tiveram placas tectónicas de longa duração.
Com base na sua análise, Stern disse que a fração de exoplanetas com um volume ideal de água é provavelmente muito pequena. Estimam que o valor de foc varia entre 0,0002 e 0,01. Da mesma forma, a equipa concluiu que a tectónica de placas com uma duração superior a 500 milhões de anos é também altamente invulgar, o que leva a uma estimativa de fpt inferior a 0,17.
"Quando multiplicamos estes factores, obtemos uma estimativa refinada de 'fi' que é muito pequena, entre 0,003% e 0,2%, em vez de 100%", disse Stern. "Isto explica a extrema raridade de condições planetárias favoráveis ao desenvolvimento de vida inteligente na nossa Galáxia e resolve o paradoxo de Fermi".
De acordo com a NASA, foram confirmados mais de 5000 exoplanetas na Via Láctea a partir de observações terrestres e no espaço, como os telescópios Kepler e James Webb. Embora os cientistas, incluindo o caçador de planetas da Universidade do Texas em Dallas, Dr. Kaloyan Penev, professor assistente de física, tenham melhorado a sua capacidade de encontrar planetas à volta de outras estrelas e de estimar o número de planetas rochosos, ainda não têm capacidade para detetar placas tectónicas em exoplanetas.
"A biogeoquímica postula que a Terra sólida, particularmente no que respeita às placas tectónicas, acelera a evolução das espécies", disse Stern. "Estudos como o nosso são úteis porque estimulam o pensamento sobre mistérios maiores e fornecem um exemplo de como podemos aplicar o nosso conhecimento dos sistemas da Terra a questões interessantes sobre o nosso Universo."
Simulação cósmica revela como os buracos negros crescem e evoluem
Esta imagem da simulação mostra um buraco negro supermassivo, ou quasar, rodeado por um disco giratório de material chamado disco de acreção.
Crédito: Caltech/grupo de Phil Hopkins
Uma equipa de astrofísicos liderada pelo Caltech (Instituto de Tecnologia da Califórnia) conseguiu, pela primeira vez, simular a viagem do gás primordial que data do início do Universo até à fase em que é arrastado para um disco de material que alimenta um único buraco negro supermassivo. A nova simulação de computador põe em causa as ideias que os astrónomos tinham sobre esses discos desde a década de 1970 e abre caminho a novas descobertas sobre a forma como os buracos negros e as galáxias crescem e evoluem.
"A nossa nova simulação marca o culminar de vários anos de trabalho de duas grandes colaborações iniciadas aqui no Caltech", diz Phil Hopkins, professor de astrofísica teórica.
A primeira colaboração, designada por FIRE (Feedback in Realistic Environments), centrou-se nas maiores escalas do Universo, estudando questões como a formação das galáxias e o que acontece quando estas colidem. A outra, denominada STARFORGE, foi concebida para examinar escalas muito mais pequenas, incluindo a maneira como as estrelas se formam em nuvens de gás individuais. "Mas havia uma grande lacuna entre as duas", explica Hopkins. "Agora, pela primeira vez, conseguimos colmatar essa lacuna". Para tal, os investigadores tiveram de construir uma simulação com uma resolução mais de 1000 vezes superior à melhor neste campo.
Para surpresa da equipa, tal como relatado na revista The Open Journal of Astrophysics, a simulação revelou que os campos magnéticos desempenham um papel muito mais importante do que se pensava na formação e definição dos enormes discos de material que giram em torno e alimentam os buracos negros supermassivos. "As nossas teorias diziam-nos que os discos deviam ser achatados como crepes", diz Hopkins. "Mas sabíamos que isso não estava certo porque as observações astronómicas revelam que os discos são na realidade 'fofos' - mais parecidos com um bolo de anjo. A nossa simulação ajudou-nos a compreender que os campos magnéticos estão a sustentar o material do disco, tornando-o mais fofo."
Visualizando a atividade em torno de buracos negros supermassivos usando "superzoom"
Na nova simulação, os investigadores fizeram aquilo a que chamam um "superzoom" num único buraco negro supermassivo, um objeto monstruoso que se encontra no coração de muitas galáxias, incluindo a nossa Via Láctea. Estes corpos vorazes e misteriosos contêm entre milhares e milhares de milhões de vezes a massa do Sol, exercendo assim um enorme efeito sobre tudo o que se aproxima.
Há décadas que os astrónomos sabem que, à medida que o gás e a poeira são puxados pela enorme gravidade destes buracos negros, não são imediatamente sugados. Em vez disso, o material forma primeiro um disco que gira rapidamente, chamado disco de acreção. E quando o material está prestes a cair, irradia uma enorme quantidade de energia, brilhando com uma luminosidade sem igual em quase tudo no Universo. Mas ainda não se sabe muito sobre estes buracos negros supermassivos ativos, chamados quasares, e como se formam e comportam os discos que os alimentam.
Embora os discos em torno de buracos negros supermassivos já tenham sido fotografados anteriormente - o EHT (Event Horizon Telescope) fotografou discos em torno de buracos negros no coração da nossa própria Galáxia em 2022 e em Messier 87 em 2019 - estes discos estão muito mais próximos e são mais calmos do que os existentes em torno dos quasares. Para visualizar o que acontece à volta destes buracos negros mais ativos e distantes, os astrofísicos recorrem a simulações em supercomputadores. Alimentam milhares de processadores que trabalham em paralelo com informações sobre a física que atua nestes cenários galácticos - tudo, desde as equações básicas que regem a gravidade até à forma de tratar a matéria escura e as estrelas. Este input inclui muitos algoritmos, ou séries de instruções, que os computadores devem seguir para recriar fenómenos complicados. Assim, por exemplo, os computadores sabem que quando o gás se torna suficientemente denso, forma-se uma estrela. Mas o processo não é assim tão simples.
"Se dissermos apenas que a gravidade atrai tudo e que o gás acaba por formar uma estrela e que as estrelas se vão formando, estamos a interpretar tudo muito mal", explica Hopkins. Afinal, as estrelas fazem muitas coisas que afetam o que as rodeia. Emitem radiação que pode aquecer ou empurrar o gás circundante. Sopram ventos como o vento solar criado pelo nosso próprio Sol, que pode varrer material. Explodem como supernovas, por vezes lançando material para fora das galáxias ou alterando a química do seu ambiente. Assim, os computadores têm de conhecer todos os meandros deste "feedback estelar", uma vez que regula o número de estrelas que uma galáxia pode efetivamente formar.
Uma imagem anterior da simulação mostra um emaranhado de galáxias em fusão.
Crédito: Caltech/grupo de Phil Hopkins
Construindo uma simulação para abranger várias escalas
Mas nestas escalas maiores, a física mais importante a incluir e as aproximações que podem ser feitas diferem das escalas mais pequenas. Por exemplo, à escala galáctica, os pormenores complicados de como os átomos e as moléculas se comportam são extremamente importantes e devem ser incluídos em qualquer simulação. No entanto, os cientistas concordam que, quando as simulações se centram na área mais imediata em torno de um buraco negro, a química molecular pode ser praticamente ignorada, porque o gás aí existente é demasiado quente para que existam átomos e moléculas. Em vez disso, o que existe é plasma quente ionizado.
A criação de uma simulação que pudesse cobrir todas as escalas relevantes até ao nível de um único disco de acreção em torno de um buraco negro supermassivo era um enorme desafio computacional - um desafio que também exigia um código que pudesse lidar com toda a física. "Havia alguns códigos que tinham a física necessária para fazer a parte do problema em pequena escala e alguns códigos que tinham a física necessária para fazer a parte cosmológica do problema, mas nada que tivesse ambas", diz Hopkins.
A equipa liderada pelo Caltech utilizou um código a que chamaram GIZMO para os projetos de simulação em grande e pequena escala. O mais importante é que construíram o projeto FIRE de modo a que toda a física que lhe adicionassem pudesse funcionar com o projeto STARFORGE e vice-versa. "Construímo-lo de uma forma muito modular, de modo a que se pudesse ligar e desligar qualquer parte da física que se quisesse para um determinado problema, mas todas elas eram compatíveis", diz Hopkins.
Isto permitiu aos cientistas simular um buraco negro com uma massa cerca de 10 milhões de vezes superior à do nosso Sol, começando no início do Universo. A simulação aproxima-se desse buraco negro no momento em que um fluxo gigante de material é arrancado de uma nuvem de gás com formação estelar e começa a girar em torno do buraco negro supermassivo. A simulação pode continuar a aproximar-se, resolvendo uma área mais fina em cada passo, à medida que segue o gás no seu caminho em direção ao buraco negro.
Discos magnéticos surpreendentemente fofos
"Na nossa simulação, vemos este disco de acreção formar-se à volta do buraco negro", diz Hopkins. "Teríamos ficado muito entusiasmados se tivéssemos visto apenas esse disco de acreção, mas o que foi muito surpreendente foi o facto do disco simulado não se parecer com o que pensámos, durante décadas, que deveria ser."
Em dois influentes artigos científicos da década de 1970, que descreviam os discos de acreção que alimentam os buracos negros supermassivos, os cientistas assumiram que a pressão térmica - a alteração da pressão causada pela mudança de temperatura do gás nos discos - desempenhava o papel dominante na prevenção do colapso desses discos sob a enorme gravidade que sofrem perto do buraco negro. Reconheceram que os campos magnéticos podem ter um papel menor em ajudar a sustentar os discos. Em contrapartida, a nova simulação revelou que a pressão dos campos magnéticos desses discos era, de facto, 10.000 vezes superior à pressão do calor do gás.
"Assim, os discos são quase completamente controlados pelos campos magnéticos", diz Hopkins. "Os campos magnéticos têm muitas funções, uma das quais é sustentar os discos e tornar o material fofo".
Esta constatação altera uma série de previsões que os cientistas podem fazer sobre esses discos de acreção, tais como a sua massa, a densidade e espessura que devem ter, a rapidez com que o material deve ser capaz de se deslocar deles para um buraco negro e até a sua geometria (por exemplo, se os discos podem ter deformações).
Para o futuro, Hopkins espera que esta nova capacidade de colmatar a lacuna entre as escalas das simulações cosmológicas abra muitas novas vias de investigação. Por exemplo, o que acontece em pormenor quando duas galáxias se fundem? Que tipos de estrelas se formam nas regiões densas das galáxias, onde as condições são diferentes das da vizinhança do nosso Sol? Qual terá sido o aspeto da primeira geração de estrelas no Universo? "Há tanto para fazer", diz.
Álbum de fotografias M83: Correntes Estelares e Mil Rubis
(clique na imagem para ver versão maior)
Crédito: Michael Sidonio
Grande, brilhante e bela, a galáxia espiral M83 está situada a uns meros doze milhões de anos-luz de distância, perto da ponta sudeste da longa constelação de Hidra. Com cerca de 40.000 anos-luz de diâmetro, M83 é conhecida como Cata-Vento do Sul devido aos seus pronunciados braços espirais. Mas a riqueza das avermelhadas regiões de formação estelar, localizadas perto das extremidades das densas correntes de poeira dos braços, também sugerem outra designação popular, a Galáxia dos Mil Rubis. Esta nova e profunda imagem digital telescópica também regista o halo ténue e extenso da galáxia brilhante. Arqueando-se na parte inferior da paisagem cósmica encontra-se uma corrente estelar, detritos arrastados da enorme M83 pela perturbação gravitacional de uma galáxia satélite mais pequena e em fusão. Os astrónomos David Malin e Brian Hadley descobriram a elusiva corrente estelar em meados da década de 1990, melhorando chapas fotográficas.
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