Dia 27/03: 87.º dia do calendário gregoriano.
História: Em 1845, nascia Wilhelm Röntgen, físico alemão que produziu e detetou radiação eletromagnética num comprimento de onda que hoje chamamos de raios-X, um feito que lhe valeu o Prémio Nobel da Física em 1901.
Em 1969, era lançada a Mariner 7.
Em 1972, lançamento da soviética Venera 8, um veículo de aterragem que alcançou o planeta Vénus no dia 22 de julho do mesmo ano e transmitiu dados durante 50 minutos. Observações: A Lua continua a crescer com o passar dos dias e hoje encontra-se para baixo de Vénus, a oeste ao anoitecer.
Dia 28/03: 88.º dia do calendário gregoriano. História: Em 1802, Heinrich Wilhem Matthäus Olbers descobre 2 Pallas, o segundo asteroide conhecido.
Em 1993 é descoberto um remanescente de supernova na galáxia M81 (Ursa Maior), pelo astrónomo amador espanhol Francisco Garcia Diaz. Observações: Repare que a Lua Crescente está agora para a esquerda de Vénus, separados por quase 6º. Com o anoitecer, repare que formam um triângulo com as Plêiades, que está para cima dos dois astros.
Não se esqueça de mudar a hora antes de se deitar.
Dia 29/03: 89.º dia do calendário gregoriano. História: Em 1807, Vesta, o asteroide mais brilhante e o único que por vezes pode ser visto a olho nu, é descoberto por Heinrich Wilhem Olbers.
Em 1941 nascia Joseph Hooton Taylor, Jr., astrofísico americano.
Foi laureado com o Prémio Nobel da Física pela sua descoberta, em conjunto com Russell Alan Hulse, de um novo tipo de pulsar num sistema binário, que usou para demonstrar a existência da radiação gravitacional, prevista por Einstein.
Em 1974, a sonda Mariner 10 torna-se a primeira a passar por Mercúrio. Observações: Na madrugada de 29 de março, a hora legal muda do regime de inverno para o regime de verão. Adiante o relógio 60 minutos à 1 hora da manhã (meia-noite nos Açores).
A Lua continua a sua viagem pelo céu. Hoje está para a direita de Aldebarã, entre as estrelas das Híades.
Dia 30/03: 90.º dia do calendário gregoriano. História: Em 1982, acaba a missão STS-3, com a aterragem do Columbia no Novo México.
Em 2017, a SpaceX leva a cabo a sua primeira reutilização de um foguetão de classe orbital. Observações: Esta é a altura do ano em que a Ursa Menor situa-se para a direita da Estrela Polar (o fim da sua "pega") durante as primeiras horas da noite. Esta é também a altura do ano em que Orionte, descendo a sudoeste após o anoitecer, mostra a sua Cintura mais ou menos na horizontal.
Curiosidades
O enxame de galáxias de Perseu é um dos objetos mais massivos do Universo conhecido, com milhares de galáxias embebidas numa vasta nuvem. É também o enxame mais brilhante do céu quando visto em raios-X.
Buracos negros supermassivos pouco depois do Big Bang: como os "semear"
Impressão de artista de um dos mais primitivos buracos negros supermassivos conhecidos (círculo preto central) no núcleo de uma jovem galáxia, rica em estrelas.
Crédito: NASA/JPL-Caltech
São milhares de milhões de vezes maiores que o nosso Sol: como é possível que, como observado recentemente, os buracos negros supermassivos já estivessem presentes quando o Universo, agora com quase 14 mil milhões de anos, tinha "apenas" 800 milhões de anos? Para os astrofísicos, a formação destes monstros cósmicos num tão curto espaço de tempo é uma verdadeira dor de cabeça científica, que levanta questões importantes sobre o conhecimento atual do desenvolvimento destes corpos celestes.
Um artigo publicado recentemente na revista The Astrophysical Journal, pelo estudante de doutoramento Lumen Boco e pela sua orientadora Andrea Lapi, do SISSA (Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati), fornece uma possível explicação para esta difícil questão. Graças a um modelo original teorizado por cientistas de Trieste, Itália, o estudo propõe um processo muito rápido de formação nas fases iniciais do desenvolvimento dos buracos negros supermassivos, até agora consideradas mais lentas. Provando, matematicamente, que a sua existência era possível no jovem Universo, os resultados da investigação conciliam o tempo necessário para o seu desenvolvimento com os limites impostos pela idade do Cosmos.
A teoria pode ser totalmente validada graças a futuros detetores de ondas gravitacionais, como o Telescópio Einstein e o LISA, mas testada também em vários aspetos básicos com o atual sistema Advanced LIGO/Virgo.
O monstro cósmico que cresce no centro das galáxias
Os cientistas começaram o seu estudo com uma evidência observacional bem conhecida: o crescimento de buracos negros supermassivos ocorre nas regiões centrais das galáxias, progenitores das galáxias elípticas atuais, que tinham um conteúdo de gás muito alto e em que a formação estelar era extremamente intensa. "As maiores estrelas vivem pouco tempo e evoluem muito rapidamente para buracos negros estelares, tão grandes quanto várias dezenas de massas solares; são pequenos, mas nestas galáxias muitos formam-se."
O gás denso que os rodeia, explicam Boco e Lapi, tem um efeito definitivo muito poderoso de atrito dinâmico e faz com que migrem muito depressa para o centro da galáxia. A maioria dos inúmeros buracos negros que alcançam as regiões centrais fundem-se, criando a semente do buraco negro supermassivo. Boco e Lapi continuam: "De acordo com as teorias clássicas, um buraco negro supermassivo cresce no centro de uma galáxia capturando a matéria circundante, principalmente gás, 'cultivando-se' a ele próprio e finalmente devorando essa matéria a um ritmo proporcional à sua massa."
"Por esta razão, durante as fases iniciais do seu desenvolvimento, quando a massa do buraco negro é pequena, o crescimento é muito lento. Na medida em que, de acordo com os cálculos, para atingir a massa observada, milhares de milhões de vezes a do Sol, seria necessário um tempo muito longo, ainda maior do que a idade do Universo jovem." O seu estudo, no entanto, mostrou que as coisas podem desenvolver-se muito mais depressa.
A corrida louca dos buracos negros: o que os cientistas descobriram
"Os nossos cálculos numéricos mostram que o processo de migração dinâmica e fusão de buracos negros estelares pode fazer com que a semente do buraco negro supermassivo alcance uma massa entre 10.000 e 100.000 vezes a massa do Sol em apenas 50-100 milhões de anos." Neste ponto, dizem os cientistas, "o crescimento do buraco negro central de acordo com a acreção direta de gás, mencionada anteriormente e prevista pela teoria padrão, tornar-se-ia muito mais rápida, porque a quantidade de gás que conseguirá atrair e absorver tornar-se-ia imensa, e predominante no processo que propomos".
"No entanto, precisamente o fato de partir de uma semente tão grande, como previsto pelo nosso mecanismo, acelera o crescimento global do buraco negro supermassivo e permite a sua formação, também no Universo jovem. Em resumo, à luz desta teoria, podemos afirmar que 800 milhões de anos após o Big Bang, os buracos negros supermassivos já podiam povoar o Cosmos".
"Olhando" para o crescimento das sementes dos buracos negros supermassivos
O artigo, além de ilustrar o modelo e demonstrar a sua eficácia, também propõe um método de teste: "A fusão de vários buracos negros estelares com a semente do buraco negro supermassivo no centro produzirá ondas gravitacionais que esperamos ver e estudar com detetores atuais e futuros," explicam os investigadores.
Em particular, as ondas gravitacionais emitidas nas fases iniciais, quando a semente do buraco negro central ainda é pequena, serão identificáveis pelos detetores atuais Advanced LIGO/Virgo e totalmente caracterizáveis pelo futuro Telescópio Einstein. As fases subsequentes de desenvolvimento do buraco negro supermassivo podem ser investigadas graças ao futuro detetor LISA, com lançamento previsto para mais ou menos 2034. Desta forma, explicam Boco e Lapi, "o processo que propomos pode ser validado nas suas diferentes fases, de maneira complementar, pelos futuros detetores de ondas gravitacionais."
"Esta investigação," conclui Andrea Lapi, coordenadora do grupo de Astrofísica e Cosmologia do SISSA, "mostra como os estudantes e investigadores do nosso grupo estão a aproximar-se completamente da nova fronteira das ondas gravitacionais e da astronomia multimensageira. Em particular, o nosso principal objetivo será desenvolver modelos teóricos, como o desenvolvido neste caso, que servem para capitalizar as informações provenientes das experiências atuais e futuras de ondas gravitacionais, fornecendo assim soluções para problemas não resolvidos relacionados com a astrofísica, cosmologia e física fundamental."
Astrónomos usaram o Chandra para procurar partículas de massa extraordinariamente baixa, parecidas a axiões, no enxame de galáxias de Pesrseu. A ausência de uma deteção, nestas observações do Chandra, ajuda a descartar algumas versões da teoria das cordas, um conjunto de modelos com o objetivo de unificar todas as forças, partículas e interações conhecidas.
Crédito: NASA/CXC/Universidade de Cambridge/C. Reynolds et al.
Uma das maiores ideias da física é a possibilidade de que todas as forças, partículas e interações conhecidas possam ser ligadas numa única estrutura. A teoria das cordas é sem dúvida a proposta mais bem conhecida para uma "teoria de tudo" que uniria a nossa compreensão do Universo físico.
Apesar de existirem muitas versões diferentes da teoria das cordas a circular durante décadas pela comunidade da física, têm havido muito poucos testes experimentais. No entanto, os astrónomos que usam o Observatório de raios-X Chandra da NASA deram um passo significativo nessa área.
Pesquisando enxames galácticos, as maiores estruturas do Universo mantidas juntas pela gravidade, os investigadores conseguiram procurar uma partícula específica que muitos modelos da teoria das cordas preveem que deveria existir. Embora a não deteção resultante não descarte completamente a teoria das cordas, dá um golpe em certos modelos dessa família de ideias.
"Até recentemente, eu não fazia ideia do quanto os astrónomos de raios-X 'traziam para a mesa' quando se trata da teoria das cordas," disse Christopher Reynolds, da Universidade de Cambridge, Reino Unido, que liderou o estudo. "Se estas partículas forem eventualmente detetadas, isso mudaria a física para sempre."
A partícula que Reynolds e seus colegas estavam a procurar é chamada de "axião". Estas partículas ainda não detetadas devem ter massas extraordinariamente baixas. Os cientistas não sabem o intervalo preciso de massa, mas muitas teorias apresentam massas axiais que variam de mais ou menos um milionésimo da massa de um eletrão até massa zero. Alguns cientistas pensam que os axiões poderiam explicar o mistério da matéria escura, responsável pela grande maioria da matéria no Universo.
Num enxame de galáxias, os fotões de raios-X de uma fonte embebida ou de fundo podem viajar através de uma grande quantidade de gás quente permeado com linhas de campo magnético. Alguns dos fotões de raios-X podem ser convertidos em partículas tipo-axião, ou vice-versa, durante esta viagem. Esta ilustração simplificada mostra o processo, com fotões de raios-X de comprimento de onda mais curto (em azul) convertendo-se em partículas tipo-axião (amarelo) e de volta a fotões, à medida que viajam pelas linhas de campo magnético (a cinzento) no enxame. Os fotões de raios-X de comprimento de onda mais longo (vermelho) são convertidos em partículas tipo-axião, mas não de volta a fotões. Algumas conversões provocariam uma distorção no espectro de raios-X de uma fonte brilhante ou embebida de raios-X.
Crédito: Amanda Smith/Instituto de Astronomia/Universidade de Cambridge
Uma propriedade invulgar destas partículas de massa ultrabaixa seria a de que às vezes convertem-se em fotões (isto é, "pacotes" de luz) à medida que passam através de campos magnéticos. O oposto também pode ser verdadeiro: os fotões também podem ser convertidos em axiões sob certas condições. A frequência com que esta conversão ocorre depende da facilidade com que a fazem, ou seja, da sua "conversibilidade."
Alguns cientistas propuseram a existência de uma classe mais ampla de partículas de massa ultrabaixa com propriedades semelhantes às dos axiões. Os axiões teriam um único valor de conversibilidade em cada massa, mas as "partículas semelhantes a axiões" teriam um intervalo de conversibilidade na mesma massa.
"Embora possa parecer um tiro no escuro procurar partículas minúsculas como os axiões em estruturas gigantescas como enxames galácticos, na verdade são lugares ótimos para a procura," disse o coautor David Marsh da Universidade de Estocolmo na Suécia. "Os enxames de galáxias contêm campos magnéticos enormes e também costumam conter fontes brilhantes de raios-X. Juntas, estas propriedades aumentam a probabilidade de detetar a conversão de partículas parecidas a axiões."
Para procurar sinais de conversão por partículas tipo-axião, a equipa de astrónomos examinou mais de cinco dias de observações em raios-X, pelo Chandra, de material a cair em direção ao buraco negro supermassivo no centro do enxame de galáxias de Perseu. Eles estudaram o espectro do Chandra, ou a quantidade de emissão de raios-X observada em diferentes energias desta fonte. A longa observação e a brilhante fonte de raios-X forneceram um espectro com sensibilidade suficiente para mostrar distorções que os cientistas esperavam caso partículas tipo-axião estivessem presentes.
A ausência de deteção de tais distorções permitiu que os investigadores descartassem a presença da maioria dos tipos de partículas parecidas a axiões na gama de massas às quais as suas observações eram sensíveis, abaixo de mil bilionésimos da massa de um eletrão.
O espectro do Chandra (vermelho) do buraco negro central de Perseu mostra a intensidade dos raios-X em função da energia dos raios-X, juntamente com um exemplo (a preto) de um modelo do espectro de raios-X previsto caso partículas tipo-axião tivessem realmente sido detetadas a convertem-se de e para fotões. Para realçar as distorções que podiam ter sido detetadas, também são mostrados os dados divididos pelo modelo de exemplo.
Crédito: NASA/CXC/Universidade de Cambridge/C. Reynolds et al.
"A nossa investigação não descarta a existência destas partículas, mas definitivamente não ajuda ao seu caso," disse a coautora Helen Russell da Universidade de Nottingham no Reino Unido. "Estas restrições investigam o leque de propriedades sugeridas pela teoria das cordas e podem ajudar os teóricos das cordas a eliminar as suas teorias."
O resultado mais recente foi cerca de três a quatro vezes mais sensível do que a melhor investigação anterior de partículas semelhantes a axiões, proveniente de observações Chandra do buraco negro supermassivo da galáxia M87. Este estudo do enxame de galáxias de Perseu também é cerca de cem vezes mais poderoso que as medições atuais que podem ser realizadas em laboratórios aqui na Terra, para o intervalo de massa que consideraram.
Claramente, uma possível interpretação deste trabalho é que não existem partículas do tipo-axião. Outra explicação é que as partículas têm valores de conversibilidade ainda mais baixos do que o limite de deteção desta observação, e inferiores aos esperados por alguns físicos de partículas. Também podem ter massas mais altas do que as estudadas com os dados do Chandra.
O artigo que descreve estes resultados foi publicado na edição de 10 de fevereiro de 2020 da revista The Astrophysical Journal e está disponível online.
Os pedregulhos de Bennu brilham como faróis para a OSIRIS-REx da NASA
Durante o evento de recolha de amostras, O NFT (Nature Feature Tracking) guiará a sonda OSIRIS-REx da NASA até à superfície do asteroide Bennu. A sonda captura imagens em tempo real de características à superfície do asteroide, enquanto desce, e compara-as com imagens de um catálogo a bordo. A nave então usa estes marcos geográficos para se orientar e pousar com precisão no local previsto.
Crédito: NASA/Goddard/Universidade do Arizona
Este verão, a sonda OSIRIS-REx empreenderá a primeira tentativa da NASA de tocar a superfície de um asteroide, recolher uma amostra e recuar em segurança. Mas, desde que chegou ao asteroide Bennu há mais de um ano, a equipa da missão tem vindo a enfrentar um desafio inesperado: como realizar este feito num asteroide cuja superfície está coberta de pedras do tamanho de edifícios.
Usando estas rochas perigosas como marcos, a equipa da missão desenvolveu um novo método de navegação de precisão para superar o desafio.
A equipa da OSIRIS-REx havia planeado originalmente usar um sistema LIDAR para navegar até à superfície de Bennu durante o evento de recolha de amostras TAG (Touch-And-Go). O LIDAR é semelhante a radar, mas usa pulsos de laser em vez de ondas de rádio para medir distâncias. O LIDAR GNC (Guidance, Navigation, and Control) da OSIRIS-REx foi construído para navegar a sonda até uma superfície relativamente livre de riscos. A missão previa originalmente um local de pouso com 50 metros de diâmetro, mas as maiores áreas seguras de Bennu são muito mais pequenas. O maior local tem apenas 16 metros de diâmetro, ou aproximadamente 10% da área segura prevista. A equipa percebeu que precisava de uma técnica mais precisa de navegação que permitisse à sonda atingir com exatidão locais muito pequenos, evitando ao mesmo tempo os potenciais riscos.
Diante deste desafio, a equipa da OSIRIS-REx mudou para um novo método de navegação chamado NFT (Natural Feature Tracking). O NFT fornece recursos de navegação mais abrangentes do que o LIDAR e é essencial para executar o que a equipa está a chamar "Bullseye TAG," que encaminha a sonda para uma área de amostragem muito menor. Como uma técnica de navegação ótica, requer a criação de um catálogo de imagens de alta resolução a bordo da nave.
No início deste ano, a sonda realizou passagens de reconhecimento sobre o local primário de recolha e sobre o local backup da missão, designados Nightingale e Osprey, voando tão perto quando 625 m acima da superfície. Durante estas passagens rasantes, a sonda recolheu imagens de diferentes ângulos e condições de iluminação para completar o catálogo NFT de imagens. A equipa usa este catálogo para identificar pedregulhos e crateras exclusivas da região do local de amostragem e fará o upload destas informações para a sonda antes do evento de recolha de amostras. O NFT guia autonomamente a sonda até à superfície de Bennu, comparando o catálogo de imagens a bordo com imagens de navegação em tempo real, obtidas durante a descida. À medida que a sonda desce até à superfície, o NFT atualiza o seu ponto de contato previsto, dependendo da posição da sonda em relação aos pontos de referência.
No solo, os membros da equipa criaram "mapas de risco" para os locais Nightingale e Osprey a fim de documentar todas as características de superfície que podem potencialmente prejudicar a nave, como grandes rochas ou encostas íngremes. A equipa usou o catálogo de imagens em conjunto com os dados do OLA (OSIRIS-REx Laser Altimeter) para criar mapas 3D que modelam com exatidão a topografia de Bennu. Como parte do NFT, estes mapas documentam as alturas dos pedregulhos e as profundidades das crateras, e guiam a sonda para longe de potenciais perigos enquanto tem como alvo um local muito pequeno. Durante a descida, caso a sonda preveja tocar terrenos inseguros, ela afastar-se-á autonomamente da superfície. No entanto, se a área estiver livre de perigos, continuará a descer e tentará recolher uma amostra.
O NFT será usado em abril para navegar a sonda durante o seu primeiro ensaio de recolha de amostras. A equipa de operações realizou testes preliminares durante a fase B da missão orbital, no final de 2019, e os resultados demonstraram que o NFT trabalha em condições reais, conforme projetado. O NFT também será usado para navegação durante o segundo ensaio planeado para junho.
A primeira tentativa de recolha de amostras da OSIRIS-REx está planeada para agosto. A sonda partirá de Bennu em 2021 e deverá entregar as amostras à Terra em setembro de 2023.
Ciência espacial em casa: recursos para crianças e adultos (via ESA)
Atualmente, com muitas pessoas em todo o mundo a ficar em casa, a ESA organizou uma seleção de atividades para passar o tempo e aprender mais sobre ciência espacial nos entretantos. Ler fonte
Álbum de fotografias - Região de Formação Estelar S106
A estrela massiva IRS 4 começa a espalhar as suas asas. Nascida há apenas aproximadamente 100.000 anos, o material expelido desta estrela recém-nascida formou a nebulosa denominada Sharpless 2-106 (S106), na imagem acima. Um grande disco de poeira e gás orbitam a Fonte Infravermelha 4 (InfraRed Source 4, IRS 4), visível a castanho perto do centro da imagem, que dá à nebulosa a forma de uma ampulheta ou de uma borboleta. O gás de S106 perto de IRS 4 age como uma nebulosa de emissão à medida que emite luz após ser ionizada, enquanto a poeira longe de IRS 4 reflete luz da estrela central e por isso age como uma nebulosa de reflexão. Uma inspeção mais detalhada de uma imagem infravermelha relevante de S106 revela centenas de anãs castanhas de baixa-massa que espreitam por entre o gás da nebulosa. S106 mede cerca de 2 anos-luz e está situada a aproximadamente 2000 anos-luz de distância na direção da constelação de Cisne.
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