Efeitos da gravidade extrema são revelados pelo oxigênio

Devido à sua natureza extremamente compacta, é praticamente impossível fotografar diretamente as imediações de uma estrela de nêutrons e o seu disco de acreção.(Imagem: ESA)

Campos gravitacionais

Astrônomos do Instituto de Pesquisas Espaciais (SRON) e da Universidade de Utrecht, na Holanda, detectaram pela primeira vez sinais de campos gravitacionais extremamente fortes registrados em uma linha de emissão de oxigênio.

A assinatura do oxigênio foi detectada nos raios X emitidos por uma estrela de nêutrons que está “engolindo” uma anã branca.

Embora a gravidade extremamente forte nas proximidades de estrelas de nêutrons e de buracos negros já tenha sido estudada antes de forma similar, este resultado é único – esta é a primeira vez que os efeitos da força da gravidade em uma intensidade extrema são revelados pelo oxigênio.

Até hoje, o processo somente havia sido detectado pela assinatura de átomos de ferro. Ocorre que as características dessas chamadas “linhas de ferro” são contestadas, o que as torna menos adequadas para medições.

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Conhecendo um pouco mais sobre a Via Láctea

Um excelente artigo do Zênite para vocês, divirtam-se (:

Talvez pela grandeza e pelos seus muitos mistérios, freqüentemente comparamos o mar com o céu estrelado. No primeiro já navegamos por todos os lados e em muitas profundidades, embora ainda haja muito para aprender. Mas é o mar de estrelas da noite o supremo mistério.

Estamos aprendendo a arte e técnica de sua navegação, que chamamos Astronáutica, e ainda que consideremos tudo o que fizemos, nem sequer ensaiamos nosso primeiro mergulho nesse oceano cósmico.

Ao comparar o firmamento com o mar, o Sol (e seus planetas) são apenas um grãozinho de areia numa imensa ilha que chamamos Via Láctea – a nossa galáxia. A Via Láctea é uma densa coleção de estrelas agrupadas principalmente ao longo de uma imensa espiral. Vista da Terra, a galáxia parece um cinturão envolvendo o céu, ou uma espinha dorsal que sustenta a noite.

Galáxias são como gigantescas ilhas de estrelas. Centenas de bilhões delas, mantidas juntas graças a força gravitacional entre cada estrela, cada nebulosa de gás e poeira. E existem bilhões de ilhas de estrelas como a Via Láctea; muitas se aglomerando em arquipélagos celestiais.

Outra bela galáxia das proximidades é Andrômeda. Via Láctea e Andrômeda são duas das maiores ilhas de estrelas num grande arquipélago que chamamos Grupo Local, que contem de 35 a 50 galáxias – ainda não sabemos o número exato. Galáxias também se adensam em superaglomerados, verdadeiros continentes de estrelas.

Porém, muito mais que os ¾ de mares que recobrem a Terra, o predomínio do mar celestial é absoluto. Só que ao contrário dos oceanos de água salgada, cheios de vida, o espaço em si é um grande vazio, um meio e também um obstáculo para chegarmos onde realmente interessa – às estrelas e seus mundos.

Gravidade

Os planetas giram ao redor de estrelas, as estrelas se agrupam em galáxias e as galáxias em aglomerados – tudo por causa da força da gravidade. A gravidade depende da massa dos corpos que estão interagindo (quanto mais massa, maior a força) e da distância entre eles (quanto mais longe, menor a força).

Foi Isaac Newton quem descobriu que não é a maça que cai da árvore, é a maça e a Terra que se atraem. É claro que sendo o planeta muito mais massivo que a fruta, o deslocamento mais significativo ficará por conta da maça. Mas no caso da Terra e da Lua o puxão mútuo é considerável.

Para evitar que todo o universo se transforme numa massa compacta – com todos caindo sobre todos – existe o movimento orbital. Enquanto a Terra se move a 30 quilômetros por segundo em volta do Sol, por exemplo, não há perigo de colisão.

Mas se o movimento de translação diminuir muito, Terra e Lua serão aos poucos atraídos pelo astro-rei, numa lenta espiral da morte. E se, ao contrário, a velocidade aumentar, nos afastaremos do Sol até cair nas invisíveis garras gravitacionais de um planeta mais massivo, ou de outra estrela.

Classificação de Edwin Hubble dos diversos tipos de galáxias. Tabela disponível no blog em breve.

Canibalismo

Galáxia é simplesmente o nome grego para Via Láctea. O termo vem de galakt, que significa leite. Via Láctea é “caminho de leite”. Parece estranho; mas se você tiver a oportunidade de olhar o céu noturno num local afastado das luzes da cidade, vai ter a impressão que uma parte do céu realmente contém uma estrada esbranquiçada.

Desde os primeiros estudos, as galáxias vem sendo classificadas de acordo com sua forma. As mais famosas são as espirais. A Via Láctea é espiral. A princípio foi difícil percebermos que estávamos dentro de uma galáxia, e mais difícil ainda – mas não impossível – identificarmos sua forma.

A Via Láctea hoje. Como imaginamos a nossa galáxia. Gravura em alta resolução mostra a posição do Sol e sua órbita.

A distância média entre as galáxias em um aglomerado é da ordem de seu próprio diâmetro. Assim, tão próximas, o movimento orbital não é suficiente para mantê-las separadas e por isso as colisões são freqüentes.

Duas galáxias que interagem podem atravessar uma a outra sem haver nenhuma colisão de estrelas. É como o encontro de dois cardumes gigantes.

A forma original de cada galáxia, no entanto, pode se desfazer completamente. E se uma delas for muito maior que a outra, a menor praticamente desaparece. É o chamado canibalismo galáctico.

Agora mesmo a Via Láctea está canibalizando duas pequenas galáxias próximas, mostrando como o oceano cósmico também pode ser revolto. Porém, como a nossa civilização ainda nem saiu da beira da praia, nós nem percebemos direito. Mas navegar é preciso!

Teoria de Einstein derruba dois competidores

A região estudada pelos cientistas cobre uma área do céu de 29 arcominutos (cerca de 5 milhões de anos-luz). Imagem: X-ray (NASA/CXC/SAO/A. Vikhlinin; ROSAT), Optical (DSS), Radio (NSF/NRAO/VLA/IUCAA/J.Bagchi)

Dois novos estudos independentes puseram a Teoria da Relatividade Geral de Einstein à prova como nunca fora feito antes.

Os experimentos, feitos com a ajuda do Telescópio Espacial Chandra, da NASA, que observa o Universo na frequência dos raios X, mostraram, talvez sem muita surpresa, que a teoria de Einstein ainda é a melhor ferramenta disponível para entender o Universo.

Teorias alternativas da gravidade

As duas equipes de cientistas usaram extensas observações de aglomerados de galáxias, os maiores objetos do Universo unidos pela gravidade.

Um dos resultados questiona um modelo da gravidade concorrente com a Relatividade Geral, enfraquecendo os argumentos da hipótese conhecida como “gravidade f(R)”.

O outro estudo mostra que a teoria de Einstein funciona para uma vasta gama de tempos e distâncias em todo o cosmos.

“Se a Relatividade Geral é o campeão dos pesos-pesados, esta outra teoria estava tentando ser o desafiante,” disse Fabian Schmidt, do Instituto de Tecnologia da Califórnia, que liderou o estudo. “Nosso trabalho mostra que suas chances de vir a superar o atual campeão são muito pequenas.”

Aceleração da expansão do universo

Nos últimos anos, os físicos têm voltado sua atenção para as teorias concorrentes à Relatividade Geral em busca de uma possível explicação para a aceleração da expansão do universo.

Atualmente, a explicação mais popular para a expansão acelerada do Universo é a chamada constante cosmológica, que pode ser entendida como a energia que existe no espaço vazio.

Esta energia é denominada energia escura para enfatizar que ela não pode ser detectada diretamente.

Gravidade f(R)

No teoria f(R), a aceleração cósmica não vem de uma forma exótica de energia, mas de uma modificação da força gravitacional. A força modificada também afeta a taxa na qual pequenos aglomerados de matéria podem crescer ao longo das eras para se tornarem grandes aglomerados de galáxias, abrindo a possibilidade de um teste da teoria.

Schmidt e seus colegas usaram as estimativas de massa de 49 aglomerados de galáxias no Universo local, a partir de observações do Chandra, e compararam-nas com as previsões do modelo teórico, com estudos de supernovas, da radiação cósmica de fundo e da distribuição em grande escala das galáxias.

Eles não encontraram nenhuma evidência de que a gravidade seja diferente do previsto pela Relatividade Geral em escalas maiores do que 130 milhões de anos-luz. Este limite corresponde a uma melhoria de cem vezes sobre os limites do alcance da força gravitacional modificada que podem ser estabelecidos sem o uso dos dados dos aglomerados galácticos.

“Esta é a mais forte restrição já feita sobre uma teoria alternativa para a Relatividade Geral nessas grandes escalas de distância”, disse Schmidt. “Nossos resultados mostram que podemos sondar rigorosamente a gravidade em escalas cosmológicas por meio das observações de aglomerados de galáxias.”

A razão para esse ganho dramático em precisão é a forte atuação da gravidade sobre os aglomerados galácticos, em contraste com a expansão universal de fundo. A técnica também promete ser um bom teste de outros cenários modificados da gravidade, como os modelos fundamentados em teorias de várias dimensões e na teoria das cordas.

Relatividade Geral em escala cósmica

O segundo estudo, sem ligação com o primeiro, também reforça o poder explicativo da Relatividade Geral ao testá-la diretamente através de distâncias e tempos cosmológicos.

Até agora, a Relatividade Geral tinha sido testada somente através de experimentos de laboratório para as escalas do Sistema Solar, deixando a porta aberta para a possibilidade de que a Relatividade Geral não funcionasse em escalas muito maiores.

O grupo da Universidade de Stanford comparou as observações do Chandra de quão rapidamente os aglomerados de galáxias têm crescido ao longo do tempo, com as previsões da Relatividade Geral.

O resultado é uma concordância quase perfeita entre a observação e a teoria.

“A teoria de Einstein teve sucesso de novo, desta vez no cálculo de quantos aglomerados maciços se formaram pela atração gravitacional ao longo dos últimos cinco bilhões de anos,” disse David Rapetti, que liderou o estudo. “Os nossos resultados representam o teste de consistência da Relatividade Geral mais robusto já realizado em escalas cosmológicas.”

Aglomerados de galáxias

Os aglomerados de galáxias são objetos importantes na busca por uma maior compreensão do Universo. Como as observações da massa dos aglomerados de galáxias são diretamente sensíveis às propriedades da gravidade, elas fornecem informações cruciais.

Outras técnicas, como as observações de supernovas ou a distribuição das galáxias ao longo de distâncias cósmicas, dependem apenas da taxa de expansão do universo.

Já a técnica utilizada por Rapetti e seus colegas mede também a taxa de crescimento da estrutura cósmica, que é dirigida pela gravidade.

“A aceleração cósmica representa um grande desafio para a nossa compreensão da física,” disse Adam Mantz, do Centro Espacial Goddard, da NASA, coautor do estudo. “As medições da aceleração têm destacado o quão pouco sabemos sobre a gravidade em escalas cósmicas, mas agora estamos começando a empurrar a nossa ignorância para mais longe.”

Do Inovação Tecnológica

Bibliografia:

Constraints on Cosmology and Gravity from the Growth of X-ray Luminous Galaxy Clusters
Adam Mantz, Steve W. Allen, David Rapetti, Harald Ebeling, A. Drlica-Wagner
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society
October 6, 2009
Vol.: In Press

Cluster constraints on f(R) gravity
Fabian Schmidt, Alexey Vikhlinin, Wayne Hu
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society
Vol.: 80, 083505

Afinal, a lua gira ou não em volta da Terra?

Este é um assunto que tem se tornado polêmico no fórum Apolo11, e por isso resolvi postar aqui, para informar de uma vez por todas o que acontece entre a Lua e a Terra.
Para isso, vou pegar partes de alguns sites, com imagens para um melhor entendimento.

– Sob certo ponto de vista, não é incorreto afirmar que o terceiro planeta a partir do Sol é duplo, isto é, são dois planetas girando em torno de um centro comum de gravidade. Mas ao mesmo tempo podemos dizer que a Lua é um satélite da Terra!

O aparente paradoxo está na definição desses termos. Sempre que dois (ou mais) corpos celestes compartilham uma mesma órbita em torno do Sol chamamos o maior de planeta e o(s) outro(s) de satélite(s). Ainda que um deles seja só 1% maior que seu companheiro, teremos um planeta e um satélite.

O termo “planeta duplo”, contudo, ainda não foi bem definido, mas também tem a ver com a massa dos objetos. Normalmente um satélite tem milhares, às vezes milhões de vezes menos massa que seu planeta. No sistema Terra-Lua a correlação de massa é 1/81 (isto é, a Lua tem 81 vezes menos massa que a Terra).

A relação de massa entre Terra e Lua só perde para o sistema Plutão-Caronte, com 1/8 (os astrônomos geralmente concordam que Plutão e Caronte formam um sistema duplo). Porém, no nosso caso, o centro de gravidade do sistema fica no interior da Terra, ainda que não no centro do planeta (veja explicação a seguir), de forma que nem todos os astrônomos concordam com a classificação “planeta duplo” para Terra e Lua.

É possível que a descoberta futura de planetas extra-solares com luas e parecidos com a Terra forcem a uma definição mais formal desse termo.

Baricentro
Satélites proporcionalmente massivos forçam o planeta a girar em torno de um ponto denominado baricentro, que no caso do sistema Terra-Lua está localizado exatamente ao longo da linha que conecta o centro de massa da Terra com o centro de massa da Lua. A distância média entre esses centros é a distância Terra-Lua, ou seja, 384.405 quilômetros.

A distância do centro da Terra ao baricentro é de 4.641 km. Perceba que a Lua não gira em volta do centro de massa da Terra (ou mesmo de um ponto próximo). Ambos, Terra e Lua, giram em torno do baricentro, situado a 1.737 quilômetros abaixo da superfície terrestre.

Se viajássemos numa nave espacial até uma certa distância veríamos Terra e Lua dançando como um par de bailarinos no espaço. Se fossemos ainda mais longe, de modo que toda a órbita terrestre pudesse ser contemplada, perceberíamos que a Terra não segue rigorosamente seu traçado orbital. Quem faz isso é o sistema Terra-Lua.

Mundos irmãos
Há muitas outras coisas curiosas a respeito do sistema planetário do qual fazemos parte. A distância da Lua a Terra é de aproximadamente 60 raios terrestres, maior que a grande maioria dos satélites próximos.

Conhecidas as massas e distâncias, é fácil calcular as atrações gravitacionais que o Sol e os planetas exercem. Fazendo isso você descobrirá, para seu espanto, que no caso da Lua a atração do Sol é 2,2 vezes maior que a exercida pela Terra. Isto significa que se a Lua estivesse imóvel, iria cair na direção do Sol e não da Terra!

A rotação da Lua em volta da Terra se dá num período de aproximadamente 27 dias. Seu percurso não é circular. A Lua ora fica mais perto, ora mais longe de nós, e algumas vezes está adiantada, outras vezes atrasada. No final acaba sempre mostrando a mesma face para a Terra, mas com uma pequena oscilação que nos permite ver um pouco mais que a metade, ou 59% da superfície lunar. É a chamada “libração óptica da Lua”.

Se hoje ela gira em volta da Terra é porque já girava no passado – a Lua não é um corpo celeste capturado. Em termos de composição, origem e evolução, ela é semelhante a qualquer planeta terrestre.

Acredito que com essa explicação tirado do site zenite.nu todos possam ter entendido como que funciona o sistema terra-lua.

Outra questão que eu achei interessante no fórum, é a que é apontada pelo membro Gallahad:

Gallahad (04/12/2010 – 15:32):
Gente, gente… a lua não “Gira”, se ela girasse não teria o lado oculto…
Não sei não mas acho que o termo “transitar em torno da terra” seria uma melhor descrição… mas essa é apenas minha humilde opinião!

Abraços a todos.

Hellraiser (04/02/2010 – 18:31):
Pense bem Gallahad…
Se a Lua não GIRASSE em torno da Terra, ai sim não teria lado oculto.

Ocorre que a velocidade angular do movimento de rotação da Lua faz com que, coincidentemente, uma só face fique voltada para a Terra.

Fosse essa velocidade maior ou menor, ai é que não teríamos um LADO OCULTO.

Apolo11.com (04/02/2010 – 19:19):
Em outras palavras, o tempo que a Lua leva para dar uma volta ao redor da Terra é o mesmo que ela leva para dar 1 giro em torno do próprio eixo. Dessa forma, apresenta sempre a mesma face voltada para nós. Esse tempo é de 29.5 dias.

Rogério Leite – Apolo11.com

Espero ter ajudado a todos a compreender como o sistema funciona! E um grande abraço também ao pessoal do fórum do Apolo11.

Fonte e todos os seus devidos créditos à: Fórum Apolo11 e Zênite.