O que é a realidade realmente?

O mundo material pode, em algum nível, estar além da compreensão, mas Anton Zeilinger, professor de física da Universidade de Viena, está profundamente esperançoso de que os físicos simplesmente têm passado raspando pela superfície de alguma coisa muito grande. Zeilinger especializa-se nas experiências com o quantum, que demonstram a influência aparente dos observadores na formação da realidade. “Talvez a descoberta real virá quando nós começarmos a realizar as conexões entre a realidade, o conhecimento e as nossas ações,” diz. É um conceito bem estabelecido na prática.

Zeilinger e outros pesquisadores têm mostrado que as partículas que são amplamente separadas podem de algum modo ter estados quânticos vinculados, de modo que, ao observar o estado de um, o efeito no outro também seja afetado. Ninguém conseguiu descobrir ainda como o universo parece saber quando está sendo observado.

O que é a singularidade?

Para o cosmólogo e diretor do Perimeter Institute, Neil Turok, o maior mistério é como tudo começou, a grande explosão, mais conhecida como o big bang. A teoria convencional aponta novamente um estado infinito, quente e denso no início do universo, onde as leis da física conhecidas se dividem. “Nós não sabemos descrevê-la”, disse Turok. “Como pode qualquer um alegar que tem uma teoria sem isso?”.

Ele está esperançoso de que há uma relação entre a Teoria das Super-Cordas e um desenvolvimento conhecido como “o princípio holográfico”, que mostra que uma singularidade em três dimensões pode ser traduzida em uma entidade matematicamente mais manejável em duas dimensões (a qual pode implicar em que a terceira dimensão e a própria gravidade são ilusórias). “Estas ferramentas estão nos dando novas formas de pensar sobre o problema, que são profundamente satisfatórias em um sentido matemático”, diz.

A teoria das super-cordas será provada como correta?

O físico de Cambridge David Tong é apaixonado pela beleza matemática da Teoria das Super-Cordas – ideia de que as partículas fundamentais que observamos não são pontos e sim cordas minúsculas. Ele admite que uma vez teve uma crise filosófica quando concluiu que pode viver sua vida inteira sem saber se a Teoria das Cordas constitui realmente uma descrição de toda a realidade.

Tong se conforta em saber que os métodos da Teoria das Cordas podem atuar como suporte para pesquisas de problemas menos fundamentais, tais como o comportamento dos quarks e de metais exóticos. “É uma teoria útil; então, estou tentando me concentrar nela”, diz.

Como a complexidade acontece?

Do comportamento imprevisível do mercado financeiro à ascensão da vida a partir da matéria inerte, Leo Kadanoff, físico e matemático aplicado da Universidade de Chicago, procura as perguntas mais atraentes sobre a ascensão de sistemas complexos. Ele se preocupa devido a uma parte dos físicos e matemáticos se focalizarem apenas no muito pequeno e no muito grande. “Nós não sabemos como um vidro de janela comum trabalha e toma um formato”, afirma. “A investigação de coisas familiares é importante apenas para chegarmos a um entendimento”, defende. “A vida em si só será verdadeiramente entendida por decodificação de como os componentes simples com interações simples podem conduzir aos fenômenos complexos”, explica.

De que o Universo é feito?

Já é bem claro que a matéria comum – átomos, estrelas e galáxias compõe 4% da energia total do universo. Os outros 96% é que mantêm a física Katherine Freese, da Universidade de Michigan, ocupada. Ela está entusiasmada com uma parte do problema, a natureza de matéria escura e é possível que esteja próxima da solução. Com base em dados de sua nova experiência com o satélite Fermi, da Nasa, ela conseguiu descobrir que as partículas de matéria escura em nossa própria galáxia estão se destruindo em uma taxa mensurável, o que por sua vez poderia revelar suas propriedades. Mas a descoberta da energia escura, que parece acelerar a expansão do universo, criou um novo quebra-cabeça cheio de enigmas e sem nenhuma resposta à vista. Isto inclui a natureza da própria energia escura e a pergunta de por que há um valor tão extraordinariamente pequeno permitindo a formação de galáxias, de estrelas e do surgimento da vida.

Por que este universo?

Em sua busca pelas leis fundamentais da natureza, os físicos têm trabalhado essencialmente sob um paradigma de longa data: demonstrar por que o universo deve ser como o vemos. Mas se outras leis podem ser cogitadas, por que não pode existir um universo em algum outro lugar? “Talvez nós não encontremos outra alternativa que não seja o universo que nós conhecemos”, disse Sean Carroll de Caltech. “Mas eu suspeito que isto não esteja certo”. Carroll acha fácil imaginar que a natureza permite tipos diferentes de universos com leis diferentes. “Logo, em nosso universo, a pergunta transforma-se em: por que estas leis e não algumas outras leis?”

Conheça a intrigante nebulosa quadrada

O que faz com que uma nebulosa seja quadrada? Nenhum cientista está certo, mas é assim que esse sistema estelar conhecido como MWC 922 parece.

A foto acima combina imagens em infravermelho obtidas pelo telescópio Hale, que fica na Califórnia, e pelo telescópio Keck-2, do Havaí.

A hipótese mais aceita é que, antes de explodir, a estrela que originou essa nebulosa expeliu cones de gás de forma simétrica. Cientistas especulam que, se vista de outro ângulo, a nebulosa poderia ter uma forma bem diferente. [Nasa]

Problemas oculares em astronautas podem prejudicar viagens a Marte

Os vôos de longa duração, como os planejados até Marte, estão ainda só no papel. Mas as conclusões de uma recente pesquisa bancada pela Nasa (agência espacial americana) indicam que os empecilhos para se chegar até o planeta vermelho podem ir além das dificuldades impostas pela tecnologia ou pelo tempo de viagem.

O estudo detectou que missões espaciais com no mínimo seis meses de duração provocam problemas oculares em astronautas. Alguns deles, como visão embaçada, parecem persistir mesmo depois do retorno da tripulação à Terra.

Rússia propõe ampliar estadia na ISS de 6 para 9 meses

Essas mudanças provavelmente ocorrem como uma adaptação do organismo ao ambiente de microgravidade. A esperança dos cientista é poder detectar quais são as características que fazem um astronauta menos suscetível a esse feito colateral das missões espaciais.

Segundo os oftalmologistas Thomas Mader e Andrew Lee, que analisaram os casos, as mudanças não teriam relação com o lançamento e a reentrada no espaço, mas sim com a ação da microgravidade sobre o corpo enquanto estavam na ISS (Estação Espacial Internacional).

A dupla examinou sete astronautas, todos eles com idade em torno dos 50 anos que ficaram pelo menos seis meses contínuos no espaço, e avaliou relatórios de viagem de mais 300.

Do grupo menor, todos tiveram uma alteração no tecido, fluido, nervo ou outra estrutura ocular.

Esses ocorrências podem ter sido provocados pelo aumento da pressão no interior do crânio. Ou seja, dentro da cabeça do astronauta. Contudo, nenhum teve sintomas tradicionais como dor de cabeça crônica, visão dupla ou ouvido zunindo.

Os estudiosos acreditam que há outros fatores envolvidos --como o curso anormal do fluido espinhal em torno do nervo óptico ou do sangue na coroide --, mas não sabem ainda dizer quais são.

Telescópio flagra ‘hábitos alimentares’ das galáxias jovens

Cientistas estudam estrelas de 10 bilhões de anos atrás.
Observação é feita com telescópio instalado no Chile.

Pesquisadores do Observatório Europeu do Sul (ESO, na sigla em inglês), projeto do qual o Brasil faz parte, publicaram nesta quarta-feira (14) uma imagem de estrelas “adolescentes”. Adolescência, no jargão dos astrônomos, é o período entre 3 bilhões e 5 bilhões de anos após o Big Bang – a explosão que deu origem ao Universo há pouco menos de 14 bilhões de anos, segundo a teoria mais aceita.

Os cientistas estão usando o Telescópio Muito Grande (VLT, na sigla em inglês), instalado no Chile. O principal objetivo dessas pesquisas é descobrir como crescem essas galáxias.

No início dessa fase, as galáxias se “alimentavam” de correntes de gás. Mais tarde, a principal forma de crescimento mudou e passou a ser o "canibalismo" – ou a fusão – de galáxias menores.

Região da constelação da Baleia com uma seleção de galáxias, marcadas com cruzes vermelhas, utilizadas em pesquisa sobre os hábitos alimentares de galáxias jovens (Foto: ESO/CFHT)

Telescópio VST estreia super câmera de 268 milhões de pixels

Com informações do ESO - 08/06/2011

Telescópio de rastreio

Por trás de enormes lentes do VST está a OmegaCAM, uma super-câmera com 32 sensores CCD, selada a vácuo, capaz de criar imagens de 268 milhões de pixels. Aqui é visto o seu núcleo central.[Imagem: ESO/INAF-VST/OmegaCAM/O. Iwert]

O VST e a OmegaCAM de 268 milhões de pixels começam as operações

O VLT Survey Telescope (VST), recentemente instalado no Observatório do Paranal do ESO, no Chile, divulgou as suas primeiras imagens do céu austral.

O VST é um telescópio de rastreio de campo largo, com um campo de visão duas vezes maior que a Lua Cheia.

Os grandes telescópios, tais como o Very Large Telescope (VLT) e o Telescópio Espacial Hubble, conseguem ver apenas uma parte muito pequena do céu em cada momento - já os telescópios de rastreio atuam de forma automatizada para fotografar grandes regiões do céu rapidamente e com grande precisão, fazendo um levantamento completo de grandes áreas do céu.

O VST o maior telescópio do mundo concebido para mapear o céu no visível de forma exclusiva, com 2,6 metros. Ele complementa o outro telescópio de rastreio do ESO, o VISTA, que opera na faixa do infravermelho.

A maior estrela do VST é a OmegaCAM uma enorme câmera de 268 megapixels, projetada para mapear o céu de modo rápido e com uma excelente qualidade de imagem.

VST - VLT Survey Telescope

O VST é um telescópio de vanguarda, com uma abertura de 2,6 metros, que possui um sistema de óptica ativa que lhe permite manter os espelhos posicionados sempre de modo perfeito.

A óptica do telescópio inclui também correção para a dispersão devida à atmosfera da Terra.

No seu interior, por trás de enormes lentes que garantem a melhor qualidade de imagem possível, encontra-se a OmegaCAM, de 770 kg, construída em torno de 32 sensores CCD, selada a vácuo, capaz de criar imagens de 268 milhões de pixels.

Além dos 32 sensores principais, a OmegaCAM contém ainda alguns CCDs extras, que funcionam com os sistemas do telescópio de modo a controlar os sistemas de guiagem e de óptica ativa.

Para detectar corretamente a cor dos objetos no céu, utilizam-se diferentes filtros de vidro, que são colocados à frente dos detectores. Cada filtro tem cerca de 30 cm de lado e a maior parte deles tem uma cobertura especial que faz com que muito pouca radiação se perca.

Um obturador, constituído por duas lâminas, é utilizado para bloquear a radiação na altura em que os detectores estão sendo lidos.

Volume astronômico

O volume de dados produzidos pela OmegaCAM será enorme. Serão produzidos cerca de 30 terabytes de dados brutos por ano, que irão ser encaminhados para diferentes centros de dados na Europa para processamento.

Um novo e sofisticado sistema de software foi desenvolvido para o tratamento de tão grande quantidade de dados.

O produto final do processamento serão enormes listas dos objetos encontrados, assim como imagens, que estarão disponíveis aos astrônomos de todo o mundo para análise científica.

"A combinação do grande campo de visão, da excelente qualidade de imagem e do modo de operação muito eficiente do VST produzirá uma enorme riqueza de informação que fará certamente avançar muitos campos da astrofísica," conclui Konrad Kuijken, chefe do consórcio OmegaCAM.

O VST, com uma abertura de 2,6 metros, possui um sistema de óptica ativa que lhe permite manter os espelhos posicionados sempre de modo perfeito. [Imagem: ESO/G. Lombardi]

As primeiras imagens

A primeira imagem divulgada mostra a região de formação estelar Messier 17, também conhecida como Nebulosa Ômega ou Nebulosa do Cisne, como nunca foi vista antes.

Esta região de gás, poeira e estrelas quentes jovens situa-se no coração da Via Láctea, na constelação de Sagitário. O campo de visão do VST é tão grande que toda a nebulosa, incluindo as suas zonas exteriores mais tênues, foi captada com uma incrível nitidez em toda a imagem.

A segunda imagem é possivelmente a melhor fotografia do aglomerado globular Ômega Centauri jamais conseguida. É o maior aglomerado globular no céu, mas o campo de visão muito grande do VST e da OmegaCAM consegue captar até as regiões exteriores mais tênues deste objeto.

Esta imagem, que inclui cerca de 300.000 estrelas, demonstra bem a excelente resolução do VST.

Rastreios do céu

O VST fará três rastreios públicos nos próximos cinco anos.

O rastreio KIDS mapeará várias regiões do céu longe da Via Láctea. Será dedicado ao estudo da matéria escura, energia escura e evolução de galáxias e encontrará muitos aglomerados de galáxias e quasares com grande desvio para o vermelho.

O rastreio ATLAS cobrirá uma maior área do céu e está mais direcionado para o estudo da energia escura, ao mesmo tempo que apoiará estudos mais detalhados que utilizam o VLT e outros telescópios.

O terceiro rastreio, o VPHAS+, obterá imagens do plano central da Via Láctea com o intuito de mapear a estrutura do disco galáctico e a sua história de formação estelar. O VPHAS+ compilará um catálogo de cerca de 500 milhões de objetos e descobrirá muitos novos exemplos de estrelas incomuns em todos os estágios da sua evolução.

Esta é a melhor fotografia do aglomerado globular Ômega Centauri jamais conseguida, mostrando algo em torno de 300.000 estrelas. [Imagem: ESO/INAF-VST/OmegaCAM]







Região de formação estelar Messier 17, também conhecida como Nebulosa Ômega ou Nebulosa do Cisne. [Imagem: ESO/INAF-VST/OmegaCAM

Dados públicos

O VST é o mais recente telescópio instalado no Observatório do Paranal do ESO, no deserto do Atacama, no norte do Chile. Ele está situado ao lado dos quatro telescópios que compõem o VLT, no cimo do Cerro Paranal, sob os céus límpidos de um dos melhores locais de observação sobre a Terra.

Nos próximos anos, o VST e a sua câmera OmegaCAM farão vários rastreios muito detalhados do céu austral. Todos os dados serão tornados públicos.

"Estou muito contente por ver estas primeiras imagens tão impressionantes do VST e da OmegaCAM. A combinação única do VST e do VISTA, o telescópio de rastreio no infravermelho, permitirá a identificação de muitos objetos interessantes, os quais serão posteriormente observados detalhadamente com os potentes telescópios que compõem o VLT," diz Tim de Zeeuw, o Diretor Geral do ESO.

O projeto VST é uma colaboração entre o INAF-Osservatorio Astronomico di Capodimonte, em Nápoles, na Itália e o ESO (Observatório Europeu do Sul). O INAF concebeu e construiu o telescópio com a colaboração da indústria italiana e o ESO é responsável pela cúpula e pelos trabalhos de engenharia civil efetuados no local.

A OmegaCAM, a câmera do VST, foi concebida e construída por um consórcio que inclui institutos na Holanda, na Alemanha e na Itália, com contribuições importantes do ESO. A nova infraestrutura será operada pelo ESO, que também irá arquivar e distribuir os dados obtidos pelo telescópio.

Pares de galáxias anunciam futuros enlaces cósmicos

Esses detalhes retirados da nova imagem do jovem aglomerado de galáxias de Hércules, obtida com o telescópio de rastreio do VLT (VST) e a câmera OmegaCAM, mostram uma grande variedade de galáxias interagindo. As numerosas interações, e o grande número de galáxias espirais ricas em gás, dá aos membros do aglomerado de Hércules a aparência das galáxias jovens localizadas no Universo distante.[Imagem: ESO/INAF-VST/OmegaCAM. Agradecimento: OmegaCen/Astro-WISE/Kapteyn Institute]

Interações entre galáxias

O telescópio de rastreamento VST (VLT Survey Telescope), instalado no Observatório do Paranal do ESO, no Chile, obteve imagens de um conjunto de galáxias em interação no aglomerado de galáxias de Hércules.

A nitidez da nova imagem e as centenas de galáxias obtidas com grande detalhe, em menos de três horas de observação, mostram bem a grande capacidade do VST, e da sua enorme câmera OmegaCAM, para explorar o Universo próximo.

• Telescópio VST estreia supercâmera de 268 milhões de pixels

O aglomerado de galáxias de Hércules (também conhecido como Abell 2151) situa-se a cerca de 500 milhões de anos-luz de distância, na constelação de Hércules.

Este aglomerado é claramente diferente de outras associações de galáxias próximas.

Além de apresentar uma forma bastante irregular, o aglomerado contém uma grande variedade de tipos de galáxias, em particular galáxias espirais jovens que estão formando estrelas, não se observando nenhuma galáxia elíptica gigante.

Casamentos galácticos

A nova imagem foi tirada com o VST, o mais recente telescópio instalado no Observatório do Paranal do ESO, no Chile. O VST é um telescópio de rastreio, equipado com uma câmera de 268 milhões de pixels, a OmegaCAM, que captura imagens de grandes áreas do céu.

Normalmente, apenas pequenos telescópios conseguem obter imagens de objetos tão grandes como este de uma única vez, mas o VST de 2,6 metros não só possui um grande campo, como também tira todas as vantagens das excelentes condições de observação do Paranal, conseguindo assim obter muito rapidamente imagens que são simultaneamente muito nítidas e muito profundas.

Por toda a imagem podemos observar pares de galáxias aproximando-se muito umas das outras.

Este processo originará a fusão das galáxias numa só galáxia maior.

As numerosas interações e o grande número de galáxias espirais ricas em gás que estão formando estrelas, fazem com que os membros do aglomerado de galáxias de Hércules se pareçam com as galáxias jovens do Universo mais longínquo.

Devido a esta semelhança, os astrônomos pensam que este aglomerado de galáxias é um aglomerado relativamente jovem. Trata-se dum emaranhado de galáxias, vibrante e dinâmico que, no futuro, se assemelhará aos aglomerados de galáxias mais velhos, típicos da nossa vizinhança galáctica.

Aglomerado de galáxias de Hércules

Os aglomerados de galáxias formam-se quando pequenos grupos de galáxias se juntam devido à força da gravidade.

À medida que estes grupos se aproximam uns dos outros, o aglomerado torna-se mais compacto e de forma mais esférica.

Ao mesmo tempo, as próprias galáxias aproximam-se entre si e começam a interagir. Mesmo que inicialmente as galáxias espirais predominem nestes grupos, as colisões galácticas levam a eventuais distorções das suas estruturas espirais e ao espalhamento de gás e poeira, o que trava a formação estelar.

Por isso, a maioria das galáxias num aglomerado mais evoluído são elípticas ou irregulares. Uma ou duas galáxias elípticas gigantes, formadas a partir da fusão de várias galáxias menores e permeadas de estrelas velhas, costumam encontrar-se no centro destes aglomerados velhos.

Acredita-se que o aglomerado de galáxias de Hércules seja uma coleção de, pelo menos, três aglomerados ou grupos de galáxias menores, que se encontram neste momento a formar uma estrutura maior.

Mais ainda, o próprio aglomerado está em fusão com outros aglomerados grandes, o que irá dar origem a um super-aglomerado de galáxias. Estas gigantescas coleções de aglomerados são algumas das maiores estruturas do Universo.

Rastros de asteroides

Esta imagem mostra não apenas as galáxias do aglomerado de galáxias de Hércules, mas também muitos objetos tênues e difusos no campo de fundo, que são galáxias muito mais afastadas.

Em primeiro plano e muito mais próximo de nós, podem ver-se várias estrelas brilhantes da Via Láctea, observando-se igualmente alguns asteroides através dos curtos rastos que deixaram na imagem à medida que se deslocaram lentamente ao longo desta durante as exposições.

O grande campo de visão e a qualidade de imagem da OmegaCAM, montada no VST, tornam este instrumento ideal no estudo das regiões periféricas dos aglomerados de galáxias, onde interações entre os aglomerados, interações essas que ainda não são bem compreendidas, estão acontecendo.

Comprovada existência da matéria escura

(Esta Matéria é de 2006,mais serve para complementar a notícia anterior)

Matéria Escura

Físicos, astrofísicos e astrônomos nunca se sentiram realmente confortáveis em ter que apelar para algo invisível e indetectável para explicar 90% do nosso universo.

Mas é exatamente isso o que acontece com a matéria escura, até ontem apenas uma teoria, que explica porque as galáxias não saem de seu caminho, apesar de suas imensas massas e velocidade.

Mas agora, graças ao telescópio de raios-X Chandra, da NASA, a matéria escura finalmente deixou de ser uma teoria: os cientistas conseguiram comprovar sua existência a partir da observação do maior evento cósmico já observado pelo homem - o choque entre duas galáxias.

Novas teorias da gravidade

A observação desse espetacular choque galáctico ofereceu o que os cientistas estão chamando de uma "evidência definitiva" que a maioria da matéria no nosso universo é escura - invisível e indetectável.

Apesar de consideráveis evidências já oferecidas em prol da existência da matéria escura, alguns cientistas já estavam propondo teorias alternativas para a gravidade onde ela é mais forte do que seria previsível pelas teorias de Newton e Einstein.

Estas teorias eliminam a necessidade da matéria escura. Mas não conseguem explicar os efeitos observados pela colisão agora acompanhada pelos cientistas.

"Os resultados são uma prova direta de que a matéria escura existe," conclui o Dr. Doug Clowe, da Universidade do Arizona, Estados Unidos, e coordenador do estudo.

Lente gravitacional

Em agrupamentos de galáxias, a matéria normal, como os átomos que formam as estrelas, os planetas e tudo o que existe sobre a Terra, está primariamente na forma de estrelas e gases quentes. A massa desse gás quente entre as galáxias é muitíssimo maior do que a massa de todas as estrelas em todas as galáxias.

A matéria normal das galáxias é mantida no agrupamento pela força da gravidade de uma massa ainda maior de matéria escura. Sem a matéria escura, que é invisível e somente pode ser detectada através do efeito de sua gravidade, as velocíssimas galáxias e o gás quente rapidamente se esfacelariam e espalhariam.

Além do Chandra, os astrônomos precisaram utilizar os telescópios Hubble, VLT e Magellan para completar suas observações. Eles utilizaram um fenômeno chamado de lente gravitacional, no qual a gravidade de grandes massas altera a rota da luz que vem de galáxias mais distantes - um efeito previsto pela teoria de Einstein.

Hubble cria mapa da matéria escura

Completando a matéria anterior-

A matéria escura é representada na imagem pelas manchas claras. Mas se a matéria escura é invisível - é por isto que ele é chamada de escura - como é que os astrônomos fizeram uma imagem dela? [Imagem: NASA, ESA, and Z. Levay (STScI)]

Mapeando o invisível

Usando uma gigantesca lupa cósmica, astrônomos usaram o Telescópio Espacial Hubble para criar um dos mapas mais nítidos e mais detalhados já feitos da matéria escura no Universo.

A matéria escura é uma substância invisível e desconhecida, nunca detectada diretamente, que se acredita compor 22% da massa do Universo, enquanto a matéria comum, das estrelas e planetas, seres humanos inclusive, representa apenas 4%.

Mas se a matéria escura é invisível - é por isto que ele é chamada de escura - como é que os astrônomos fizeram uma imagem dela?

A equipe do Dr. Dan Coe, do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA, direcionou uma das câmeras do Hubble para o gigantesco aglomerado de galáxias Abell 1689, situado a 2,2 bilhões de anos-luz de distância.

A gravidade do aglomerado é grande demais, não podendo ser explicada pela matéria comum - logo, deve ser gerada pela matéria escura. Essa enorme gravidade age como uma lente de aumento cósmica, dobrando e amplificando a luz de galáxias mais distantes, por trás do aglomerado.

Lente gravitacional

O efeito, chamado de lente gravitacional, produz imagens múltiplas, distorcidas, e grandemente ampliadas dessas galáxias.

Ao estudar as imagens distorcidas, os astrônomos calcularam a quantidade de matéria que seria necessária para gerar a gravidade que provocou tais distorções. Deduzindo a massa das galáxias visíveis, eles obtiveram a quantidade de matéria escura que deve existir lá.

"Outros métodos baseiam-se em fazer uma série de suposições sobre como seria o mapa de massa, e então os astrônomos escolhem aquele que melhor se adapta aos dados. Utilizando nosso método, podemos obter, diretamente a partir dos dados, um mapa de massa," explicou Coe.

Os astrônomos estão planejando agora estudar mais aglomerados de galáxias para confirmar a possível influência da energia escura.

Há muita controvérsia entre os estudiosos sobre a matéria e a energia escuras. Enquanto alguns afirmam que a existência da matéria escura está comprovada, outros lançam dúvidas sobre a existência desse "lado escuro do Universo".

Núcleo de matéria escura desafia teorias

Juntando as diversas imagens, os astrônomos perceberam que as galáxias não estão "ancoradas" na matéria escura, como os modelos previam. [Imagem: NASA/ESA/CFHT/CXO/M.J. Jee/A.Mahdavi]

Sem âncoras

O telescópio espacial Hubble observou o que parece ser um aglomerado de matéria escura deixado para trás pela colisão entre grandes aglomerados de galáxias.

O resultado coloca em xeque as teorias atuais sobre a matéria escura, que predizem que as galáxias deveriam estar "ancoradas" a essa substância invisível, mesmo durante uma colisão.

A região conhecida como Abell 520, é uma gigantesca mistura de aglomerados de galáxias, localizadas a 2,4 bilhões de anos-luz de distância.

Núcleo escuro

A matéria escura não é visível, embora a sua presença e sua distribuição venha sendo determinada indiretamente, através dos seus efeitos.

• Hubble cria mapa da matéria escura

A matéria escura pode funcionar como uma lupa, curvando e distorcendo a luz vinda de galáxias e aglomerados de galáxias situadas além dela.

Os astrônomos podem usar este efeito, chamado efeito de lente gravitacional, para inferir a presença da matéria escura em aglomerados de galáxias muito grandes.

Esta técnica revelou que a matéria escura em Abell 520 se aglomerou em um "núcleo escuro", que contém muito menos galáxias do que seria de se esperar se a matéria escura e as galáxias estivessem ancoradas juntas.

A maioria das galáxias aparentemente navegou para longe da colisão.

Quebra-cabeça astronômico

"Este resultado é um quebra-cabeça," disse o astrônomo James Jee, da Universidade da Califórnia, principal autor do estudo.

"A matéria escura não está se comportando como previsto, e não está claro o que está acontecendo. É difícil explicar essa observação do Hubble com as teorias atuais de formação de galáxias e da matéria escura," concluiu.

Sonda Cassini detecta oxigênio em lua de Saturno

Esta imagem captada pela Cassini mostra detalhes das falhas e crateras de Dione, um mundo gelado que mostra sinais claros de atividade geológica. [Imagem: NASA/JPL/Space Science Institute]

Difícil de respirar

A sonda espacial Cassini encontrou traços de oxigênio ao redor da gelada lua Dione, de Saturno.

O oxigênio encontrado não seria suficiente nem mesmo para o menor organismo da Terra, mas é uma importante confirmação de uma tênue atmosfera em Dione - chamada exosfera.

Os cálculos indicam que o oxigênio molecular encontrado equivale a um átomo - na realidade, um íon - em cada 11 centímetros cúbicos de espaço.

Extrapolando para a superfície de Dione, a "concentração" de oxigênio chegaria a 90.000 átomos de oxigênio em cada metro cúbico de espaço.

Isso equivale à concentração de oxigênio encontrado a 480 km de altitude na Terra.

Prova de não-vida

"Nós agora sabemos que Dione, ao lado da lua Rhea e dos anéis de Saturno, é uma fonte de moléculas de oxigênio," disse Robert Tokar, principal autor da descoberta.

"Isto mostra que o oxigênio molecular na verdade é comum no sistema de Saturno, e reforça que ele surge de um processo que não envolve a vida," propõe o cientista.

A equipe acredita que o oxigênio de Dione deriva de fótons solares ou de partículas cósmicas de alta energia bombardeando o gelo de água que cobre a superfície da lua, liberando os íons de oxigênio.

Chamando a atenção

A sonda Cassini já coletou um grande volume de informações de Dione, mas a lua nunca havia despertado muito interesse entre os cientistas porque se acreditava que ela era pequena demais para ter uma exosfera.

"Esta nova pesquisa mostra que Dione é muito mais interessante do que havíamos pensado antes. Os cientistas já começaram a escavar os dados sobre Dione para olhar para a lua em maiores detalhes," delatou Amanda Hendrix, cientista da NASA para a missão Cassini.

Sim, as estrelas piscam. Que mudem as teorias

O piscar das estrelas, uma impressão produzida pela atmosfera terrestre - e isto continua sendo uma impressão - mostrou ser um fato real no caso das estrelas-bebês, ainda em processo de gestação. [Imagem: ESA/PACS/NASA/JPL-Caltech/IRAM]

Região de formação de estrelas

Uma equipe de astrônomos detectou, através dos telescópios espaciais Herschel, da ESA e Spitzer da NASA, mudanças surpreendentemente rápidas no brilho de estrelas embrionárias dentro da bem-conhecida Nebulosa de Órion.

As imagens obtidas pelo detector de infravermelho do Herschel, e por dois instrumentos do Spitzer, trabalhando em comprimentos de onda mais curtos, mostram uma imagem mais detalhada das estrelas em formação no coração deste que se tem como um dos objetos mais estudados pelos astrônomos.

A 1.350 anos-luz da Terra, esta é uma das poucas nebulosas visíveis a olho nu.

Ela contém a região de formação de grandes estrelas mais próxima da Terra, com uma luz ultravioleta intensa proveniente das estrelas jovens e quentes que transformam gases e poeira em uma zona brilhante.

Nascimento de uma estrela

O que agora se descobriu é que, dentro dessa poeira - oculta aos comprimentos de onda visíveis - há uma série de estrelas ainda mais jovens, na primeira fase da sua evolução.

A nova combinação de imagens de infravermelho longo e médio penetrou através da poeira obscura e revelou essas estrelas embrionárias.

Uma estrela se forma, acreditam os astrônomos, quando uma densa nuvem de gás e poeira se funde e colapsa sob a sua própria gravidade, criando uma proto-estrela quente central, rodeada por um disco em espiral e envolvida por um halo maior.

Grande parte desse material vai-se juntando em um redemoinho ao longo de centenas de milhares de anos, antes de ser acionada a fusão nuclear no coração da estrela, e esta se tornar uma estrela de pleno direito.

Alguns dos gases e da poeira remanescentes no disco podem passar a formar um sistema planetário - como se acredita ter acontecido com o nosso Sistema Solar.

Estrelas que piscam

Uma equipe de astrônomos liderados por Nicolas Billot, do Instituto de Radioastronomia Milimétrica, na Espanha, usou o telescópio Herschel para "fotografar" a Nebulosa de Órion uma vez por semana, durante seis semanas, no inverno e primavera do ano passado.

A câmara fotodetectora e o espectrômetro PACS do Herchel detectaram poeiras de partículas frias rodeando as proto-estrelas mais jovens em comprimentos de onda de infravermelho longo.

Estas observações foram combinadas com imagens de arquivo do Spitzer, obtidas em comprimentos de onda na zona dos infravermelhos curtos e médios, que mostram objetos mais velhos e quentes.

Os astrônomos ficaram surpresos ao ver que o brilho das estrelas jovens varia em mais de 20% em poucas semanas - deve-se levar em conta que o processo de acreção deveria levar anos ou mesmo séculos.

Em busca de novas teorias

Em certo sentido, o que os astrônomos descobriram é que sim, as estrelas piscam, e muito - então, que mudem as teorias.

Eles terão agora que encontrar uma explicação para este novo fenômeno, ainda não contemplado nos modelos de formação de estrelas atuais.

Uma possibilidade é que os filamentos de gás irregulares estejam afunilando do disco externo para as regiões centrais perto da estrela, aquecendo temporariamente o disco interior e fazendo-o brilhar.

Outro cenário possível é o material frio estar-se acumulando na borda interna e criando sombras no disco externo, fazendo com que este escureça temporariamente.

Em qualquer dos casos, está claro agora que a gestação de estrelas bebês é tudo, menos um processo suave e uniforme.

"Mais uma vez, as observações do Herschel nos surpreenderam e nos deram pistas interessantes sobre o que acontece durante as fases mais precoces da formação de estrelas e dos planetas," comentou Göran Pilbratt, do projeto Herschel da ESA.

Físicos criam garrafa para guardar antimatéria

As garrafas de antimatéria são formadas por múltiplos compartimentos, chamados células, cujas paredes são formadas não por matéria, mas por campos magnéticos e elétricos.[Imagem: Clifford Surko]

Antimatéria na prática

A antimatéria ficou, durante muito tempo, restrita ao mundo da teoria e da ficção científica.

No campo da ciência, os teóricos continuam desbravando novos caminhos, e já propõem que matéria e antimatéria podem ser criadas do "nada".

Nos últimos anos, contudo, o desenvolvimento de tecnologias experimentais está permitindo manipular diretamente essa "contraparte negativa" da matéria em laboratório.

O ano passado, por exemplo, marcou a descoberta da partícula de antimatéria mais estranha já vista, a demonstração de que pode ser possível construir um laser de raios gama pela aniquilação de matéria e antimatéria e, finalmente, a antimatéria foi capturada pela primeira vez.

Tal sequência de feitos fez com que as pesquisas sobre antimatéria fossem eleitas as mais importantes de 2010.

Produção e armazenamento de antimatéria

Embora os físicos já produzam antimatéria em laboratório de forma rotineira, usando radioisótopos e aceleradores de partículas, resfriar essas antipartículas e armazená-las por qualquer período de tempo é outra história.

Tão logo a antimatéria entra em contato com a matéria ordinária ela é aniquilada, desaparecendo - juntamente com a matéria com a qual ela se chocou - em um clarão de radiação gama.

Agora, Clifford Surko e seus colegas da Universidade da Califórnia, nos Estados Unidos, relataram seus últimos avanços na construção de uma "garrafa de antimatéria", o maior recipiente de antimatéria já construído.

Durante a reunião da Sociedade Americana para o Avanço da Ciência, Surko apresentou as novas técnicas capazes de criar estados especiais de antimatéria na forma de grandes nuvens de antipartículas, comprimir essas nuvens e gerar disparos de feixes de antimatéria - ideais para usos em experimentos de laboratório.

Garrafas de antimatéria

Nos últimos anos, os cientistas desenvolveram novas técnicas para armazenar bilhões de pósitrons - o equivalente de antimatéria do elétron - por várias horas e resfriá-los a baixas temperaturas, a fim de retardar seus movimentos para que eles possam ser estudados - criando moléculas de antimatéria, por exemplo.

Surko relatou que agora já é possível retardar os pósitrons gerados por fontes radioativas, levando-os a condições de baixa energia.

Isto permite que eles sejam guardados por dias em "garrafas de antimatéria" especialmente projetadas, cujas paredes são formadas não por matéria, mas por campos magnéticos e elétricos.

Eles também desenvolveram técnicas para resfriar a antimatéria a temperaturas tão baixas quanto as do hélio líquido e para comprimi-la em altas densidades.

Clifford Surko (centro) e seus colegas estão desenvolvendo o maior depósito de antimatéria já construído, que conterá um trilhão ou mais de antipartículas. [Imagem: Kim McDonald/UCSD]

Feixes de antimatéria

"Pode-se, em seguida, empurrar a antimatéria para fora da garrafa em um fluxo fino, um feixe, de forma parecida com apertar um tubo de pasta de dente," disse Surko, acrescentando que há uma grande variedade de usos para esses feixes de pósitrons.

Atualmente, os pósitrons, ou anti-elétrons, são usados em exames de tomografia conhecidos como PET (Positron Emission Tomography: tomografia por emissão de pósitrons).

Na técnica da garrafa de antimatéria, os feixes de pósitrons serão usados de forma diferente.

"Estes raios oferecem novas formas de estudar como as antipartículas interagem ou reagem com a matéria comum," disse Surko. "Eles são muito úteis, por exemplo, na compreensão das propriedades superficiais dos materiais."

Depósito de antimatéria

Surko e seus colegas estão agora construindo o maior depósito de antimatéria do mundo, que irá armazenar pósitron de baixa energia - a armadilha será capaz de armazenar mais de um trilhão de partículas de antimatéria.

"Estamos trabalhando agora para acumular trilhões de pósitrons ou mais, em armadilhas formadas por múltiplas células, uma matriz de garrafas magnéticas semelhantes a um hotel com muitos quartos, com cada quarto contendo dezenas de bilhões de antipartículas," disse ele.

"Um entusiasmante objetivo de longo prazo do nosso trabalho é a criação de armadilhas portáteis de antimatéria," acrescentou Surko. "Isso aumentaria consideravelmente a capacidade de usar e explorar as antipartículas no nosso mundo de matéria, em situações onde é inconveniente usar os radioisótopos ou as fontes de pósitrons baseadas em aceleradores."

Anti-hélio-4: descoberta mais pesada partícula de antimatéria

Ilustração de um anti-hélio-4 (anti-alfa) emergindo de uma colisão no RHIC. [Imagem: BNL]

Antipartícula de hélio

Em 1911, o cientista neozelandês Ernest Rutherford (1871-1937) utilizou núcleos de átomos de hélio-4 - as chamadas partículas alfa - para demonstrar que os átomos têm sua carga positiva concentrada em um pequeno núcleo.

A descoberta foi o pontapé inicial da física nuclear.

Exatos 100 anos depois da criação do modelo atômico de Rutherford, um grupo internacional de cientistas, com participação brasileira, descreve pela primeira vez a observação e medição de antipartículas de núcleos de hélio-4.

Trata-se da antimatéria mais pesada já produzida e medida em um laboratório.

A descoberta foi antecipada pelo Site Inovação Tecnológica em Março, quando os cientistas disponibilizaram seu estudo no repositório arXiv.

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Agora a pesquisa foi aceita para publicação pela revista Nature.

Além da Tabela Periódica

Com a participação do mesmo grupo, o experimento já havia rendido, há um ano, a primeira evidência experimental de um anti-hipernúcleo: isto é, os cientistas haviam obtido um núcleo que não faz parte da tabela periódica. O estudo foi publicado em março de 2010 na revista Science.

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No trabalho de 2010, as antipartículas foram submetidas à coalescência - um processo análogo à condensação -, agregando dois antinêutrons e um antipróton, formando um antitrítio - isto é, um núcleo de antimatéria correspondente ao do átomo de trítio -, o isótopo do hidrogênio que possui dois nêutrons e um próton.

No trabalho atual, os pesquisadores conseguiram produzir um anti-hélio, com dois antiprótons e dois antinêutrons.

"Observando pela primeira vez o anti-hélio - uma partícula alfa de antimatéria -, demos mais um passo em direção à construção de uma nova tabela periódica. Tratava-se de uma tarefa difícil, porque a possibilidade de haver coalescência decresce à medida que aumenta a complexidade do antinúcleo", disse Alexandre Suaide, do Instituto de Física (IF) da Universidade de São Paulo (USP), um dos participantes brasileiros do estudo.

No experimento STAR, segundo o cientista, foram realizadas colisões de núcleos de átomos de ouro em velocidade próxima à da luz, em temperatura altíssima, criando uma densidade de energia semelhante à que existiu alguns microssegundos após o Big Bang. Tanto no laboratório como no início do Universo, as colisões resultam na formação de uma quantidade equivalente de matéria e antimatéria.

"Teoricamente, acreditamos que o Big Bang surgiu de uma grande concentração de energia em uma singularidade e, a partir de modelos, concluímos que esse processo deve ter produzido muita antimatéria. No entanto, quando olhamos o Universo quase não encontramos a antimatéria. O experimento poderá ajudar a entender o que aconteceu nesses instantes iniciais", disse Suaide.

Contagem de partículas por massa, mostrando os núcleos de hélio comum (He-3 e He-4) em laranja, e seus equivalentes de antimatéria (anti-hélio-3 e anti-hélio-4) em azul. [Imagem: BNL]

Em busca da antimatéria

Para detectar as antipartículas, os cientistas utilizam detectores sofisticados - o maior deles tem 10 metros de largura por 15 metros de comprimento - que medem a trajetória das partículas e a partir delas tenta identificar o tipo de partícula observada.

O armazenamento e a análise da imensa quantidade de dados produzida, segundo Suaide, exigem o envolvimento de dezenas de instituições em todo o mundo e uma poderosa infraestrutura computacional.

"Produzimos no experimento um número de colisões de núcleos de ouro da ordem de 1 bilhão. Cada uma delas produz milhares de partículas diferentes. De todos esses trilhões de partículas, conseguimos encontrar 18 núcleos de anti-hélio. A dificuldade envolvida na tarefa explica por que as partículas antialfa jamais haviam sido observadas, embora a partícula alfa já tenha sido identificada há um século", disse.

De acordo com os autores, a detecção tem consequências importantes para a futura observação de antimatéria no Universo. Segundo eles, o estudo sobre as antipartículas é fundamental para o avanço do conhecimento em aspectos fundamentais da física nuclear, da astrofísica e da cosmologia.

A partir dos estudos sobre as antipartículas em laboratórios, segundo Suaide, os cientistas buscam as condições necessárias para a observação futura da antimatéria no cosmos.

"Esses estudos nos ajudam a saber o que se espera observar. Ao medir o anti-hélio 4, também contribuímos para que os cosmólogos façam previsões sobre como e onde procurar a antimatéria", explicou.

Brasileiros

O experimento, realizado pela Colaboração STAR - que reúne 584 cientistas de 54 instituições em 12 países diferentes -, foi produzido no Colisor Relativístico de Íons Pesados (RHIC, na sigla em inglês), localizado nos Estados Unidos.

Os coautores brasileiros são Alexandre Suaide, Alejandro Szanto Toledo e Marcelo Munhoz - todos eles professores do Departamento de Física Nuclear do Instituto de Física (IF) da Universidade de São Paulo (USP) -, Jun Takahashi, professor do Instituto de Física Gleb Wataghin (IFGW) da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) e seus orientandos de doutorado Rafael Derradi de Souza e Geraldo Vasconcelos.

Suaide conta que o grupo brasileiro faz parte do experimento Star há 15 anos e desempenhou um papel importante no desenvolvimento e construção dos detectores principais.

"Os pesquisadores do Brasil tiveram uma participação ativa no experimento, participando intensamente da coordenação dos subgrupos nos quais se dividem os trabalhos. Neste último trabalho, participamos diretamente da revisão do artigo", afirmou.

Bibliografia:

Observation of the antimatter helium-4 nucleus
The STAR Collaboration
Nature
24 April 2011
Vol.: Published online
DOI: 10.1038/nature10079

Antimatéria é armazenada por 1.000 segundos e já pode ser estudada

Esta é a "garrafa de antimatéria" usada pelos cientistas, um campo magnético de oito polos gerado por ímãs supercondutores.[Imagem: Chukman So/Wurtele Research Group]

Anti-eternidade

A Colaboração ALPHA, um consórcio internacional de cientistas, com participação de brasileiros, criou e armazenou um total de 309 átomos de anti-hidrogênio.

A equipe ganhou a manchetes no final de 2010, quando conseguiram capturar a antimatéria pela primeira vez.

Naquela ocasião, 38 átomos de anti-hidrogênio foram mantidos isolados durante 172 milésimos de segundo.

Agora, o armazenamento durou até 1.000 segundos - quase 17 minutos - além de demonstrar que o armazenamento da antimatéria por períodos bem maiores é factível.

1.000 segundos é quase uma eternidade quando se trata de estudar fenômenos em escala atômica, o que abre pela primeira vez a possibilidade de que os anti-átomos sejam estudados como o são os átomos da matéria comum.

Estado fundamental de energia

"Talvez o aspecto mais importantes desse resultado é que, depois de apenas um segundo, esses átomos de anti-hidrogênio tinham com certeza decaído para seu estado fundamental de energia (ground state). Estes foram provavelmente os primeiros antiátomos já obtidos nesse estado," explicou Joel Fajans, do Laboratório Berkeley, nos Estados Unidos, um dos membros da Colaboração ALPHA (Antihydrogen Laser PHysics Apparatus).

Como quase todas as medições de precisão exigem átomos no estado fundamental de energia, a pesquisa abre possibilidades totalmente novas de experimentos com a antimatéria.

Armadilha de antimatéria

A garrafa de antimatéria usada pelos cientistas é um campo magnético de oito pólos gerado por ímãs supercondutores.

Infelizmente, não dá para ver diretamente a antimatéria guardada lá dentro.

"Atualmente, a única forma de sabermos se capturamos um anti-átomo é desligar o campo magnético," explica Fajans. Quando o anti-átomo atinge a parede da garrafa, ele se aniquila."

Os cientistas então descobrem que ele estava lá dentro detectando uma emissão de raio gama gerada nessa aniquilação de matéria e antimatéria.

Em um átomo de anti-hidrogênio (no alto), um anti-elétron carregado positivamente, ou pósitron, orbita um antipróton carregado negativamente: exatamente um espelho do átomo normal de hidrogênio (embaixo). [Imagem: Chukman So/Wurtele Research Group]

No início, a equipe precisava provar que era capaz de capturar o anti-hidrogênio. Para isso, eles desligavam a armadilha magnética depois de cada tentativa de produzir os anti-átomos - eles conseguiam capturar um anti-átomo a cada 10 tentativas.

Depois de conseguirem a prova, puderam dedicar-se ao melhoramento da armadilha, obtendo melhoramentos significativos, permitindo capturar os anti-átomos e mantê-los até seu decaimento para o estado ground - agora eles capturam um anti-hidrogênio em quase todas as tentativas.

Experiências com antimatéria

Os trabalhos prosseguem sem intervalos. A seguir, os cientistas planejam começar os experimentos diretos com a antimatéria, medindo alterações em seu estado atômico induzido por micro-ondas, o que permitirá avaliar a simetria entre matéria e antimatéria.

O passo seguinte será construir uma armadilha de antimatéria que permita experiências com raios laser.

Os lasers são essenciais para exames de espectroscopia e para "resfriar os anti-átomos", reduzindo sua energia para a realização de outros experimentos.

A equipe ALPHA tem atualmente mais de 40 membros, de 15 universidades ao redor do mundo, incluindo os brasileiros Cláudio Lenz César, da Universidade Federal do Rio de Janeiro, e Daniel de Miranda Silveira, atualmente no Laboratório Riken, no Japão.

CERN mostra avanços no estudo da antimatéria

Os eletrodos de ouro para a armadilha de antimatéria sendo inseridos na câmara de vácuo. Esta é a armadilha usada para combinar ou "misturar" pósitrons e antiprótons para formar o anti-hidrogênio.[Imagem: Nature]

É possível estudar a antimatéria

A colaboração ALPHA, que trabalha no CERN, anunciou hoje um marco importante no caminho para medir as propriedades dos átomos de antimatéria.

O anúncio é uma sequência de um experimento anunciado em junho do ano passado, quando o mesmo grupo conseguiu aprisionar átomos de anti-hidrogênio por longos períodos de tempo.

O avanço mais recente da colaboração ALPHA é a constatação de que é possível projetar experimentos para estudar a antimatéria de forma "quase trivial".

Este promete ser o próximo passo no caminho para a realização de comparações precisas entre os átomos de matéria comum e os átomos de antimatéria.

Isto é essencial para desvendar um dos mais profundos mistérios da física de partículas e, talvez, entender por que esse Universo de matéria que somos e conhecemos existe.

"Nós demonstramos que podemos estudar a estrutura interna do átomo de anti-hidrogênio," disse o porta-voz da colaboração ALPHA, Jeffrey Hangst, "Nós agora sabemos que é possível projetar experimentos para fazer medições detalhadas de anti-átomos."

Materialismo

Hoje, vivemos em um Universo que parece ser feito inteiramente de matéria, ainda que as teorias digam que, no Big Bang, matéria e antimatéria foram criadas em quantidades iguais.

O mistério é que toda a antimatéria parece ter desaparecido, levando à conclusão de que a natureza deve ter uma "ligeira preferência" pela matéria, em detrimento da antimatéria.

Se os átomos de anti-hidrogênio puderem ser estudados em detalhe, como o mais recente resultado da colaboração ALPHA sugere, eles poderão se tornar uma ferramenta importante para a investigação dessa tendência materialista da natureza.

Espectro do anti-hidrogênio

Os átomos de hidrogênio consistem de um elétron orbitando um núcleo. Ao disparar luz sobre eles, os átomos podem ser excitados, com os elétrons saltando para órbitas mais altas e, finalmente, relaxando de volta ao seu estado fundamental e emitindo fótons.

A distribuição de frequência dessa luz emitida forma um espectro que, em todo o mundo da matéria, é único para o hidrogênio.

Princípios básicos da física dizem que o anti-hidrogênio deve ter um espectro idêntico ao hidrogênio, e medir este espectro é o objetivo final da colaboração ALPHA.

"O hidrogênio é o elemento mais abundante no Universo e nós entendemos sua estrutura extremamente bem," disse Hangst. "Agora poderemos finalmente começar a persuadir o anti-hidrogênio a contar suas verdades. Serão eles diferentes? Agora podemos dizer com confiança que o tempo dirá."

A colaboração ALPHA tem atualmente mais de 40 membros, de 15 universidades ao redor do mundo, incluindo os brasileiros Cláudio Lenz César e Daniel de Miranda Silveira.