Cadê a luz que devia ter aparecido?

A Teoria da Relatividade Geral de Einstein previa a emissão de ondas gravitacionais por corpos celestiais massivos em movimento pelo espaço-tempo. 

Durante todo o século passado, todas as tentativas de detecção dessas ondas fracassaram, porém recentemente a colaboração LIGO-Virgo anunciou a primeira detecção de ondas gravitacionais, emitidas por um par de buracos negros que colidiram. Colisões de sistemas binários são famosos por produzirem “fogos-de-artifício” celestiais, de forma que uma equipe de astrônomos, inclusive os de Harvard, foi procurar indícios dessa colisão em radiação eletromagnética. Muito embora nada tenha sido encontrado, este trabalho foi a primeira busca detalhada pela contraparte visível de um evento gerador de ondas gravitacionais. Ela também vai servir como modelo para futuras buscas do follow-up desses eventos.

“Nossa equipe estava aguardando ansiosamente pela primeira detecção de ondas gravitacionais, para que pudéssemos rapidamente apontar nossa Câmera de Energia Escura para o local e procurar pela luz visível associada”, diz Edo Berger do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA), o principal investigador da equipe de follow-up. “Esta câmera é um dos instrumentos mais poderosos que há no mundo para este propósito”.

A detecção conjunta de ondas gravitacionais e de luz não é algo fácil, necessitando de telescópios grandes e de amplo campo para rapidamente varrer a área do céu correspondente à fonte de uma onda gravitacional. A equipe usou o imageador de 3 graus quadrados da Dark Energy Camera (DECam) montada no Telescópio Blanco (de 4 metros) no Observatório Interamericano de Cerro Tololo no Chile. O programa de buscas é uma colaboração entre astrônomos de váras instituições nos EUA, a Dark Energy Survey (DES) e membros da Colaboração LIGO.

A equipe rapidamente começou a observar a presumida localização da primeira fonte de ondas gravitacionais descoberta pelo LIGO, um dia após a detecção da onda gravitacional, portanto em 16 de setembro de 2015.

“O planejamento e a execução destas observações se tornou imediatamente nossa maior prioridade. Foi frenético, mas também entusiasmante poder fazer o follow up de uma descoberta tão significativa”, declarou Marcelle Soares-Santos do Fermilab, membra da DES e principal autora do artigo que descreve a busca e os resultados.

A equipe enfrentou um obstáculo significativo, já que a área de busca era enorme: 700 graus quadrados de céu, ou cerca de 2.800 vezes o tamanho de uma Lua cheia. A equipe observou grandes faixas dessa região várias vezes por um período de três semanas, mas não detectou qualquer jato incomum de luz visível. Esta informação servirá como parâmetro para por um limite na luminosidade que pode servir como referencial para futuras tentativas.

“Esta primeira tentativa para detectar luz visível associada a ondas gravitacionais foi muito desafiadora”, declarou Berger, “mas ela pavimenta o caminho para um novo campo da astrofísica”.

A equipe planeja continuar a buscar por luz visível nos futuros eventos de detecção de ondas gravitacionais.

Fonte: Results of first search for visible light associated with gravitational waves

Forte abraço,

Prof. Sérgio Torres

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A “onda” do "VIVA VAMOS VIAJAR NO TEMPO!!!" dos sites sensacionalistas a respeito da detecção das ondas gravitacionais

Acima: Amplitude estimada do efeito da onda gravitacional vinda de GW150914. Mostra todo o comprimento de onda das ondas de choque, sem filtros. A imagem inserida mostra a relatividade numérica dos modelos dos horizontes de eventos dos buracos negros, na medida em que estes coalesceram. Abaixo: a separação entre os buracos negros coalescentes medida em unidades de raio de Schwarzschild (RS=2GM/c2) e a velocidade relativa calculada pelo parâmetro pós-newtoniano v/c=(GMπf/c3)1/3, onda f é a frequência da onda gravitacional calculada com relatividade numérica e M é a massa total. Data 11 de fevereiro de 2016 Fonte: Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger B. P. Abbott et al. (LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration) Phys. Rev. Lett. 116, 061102 doi:10.1103/PhysRevLett.116.061102 Autor Abbott, B. P. et al. Retirado da WikiMedia Commons: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Estimated_gravitational-wave_strain_amplitude_from_GW150914.png

Bem… A estas horas você, leitor, já deve estar meio saturado de tanta notícia sobre a detecção (afinal!) das ondas gravitacionais – previstas na Relatividade Geral de Einstein, mas, até agora, nunca detectadas e por um motivo óbvio: são fraquíssimas!

Você deve ter visto milhões de infográficos, animações, ilustrações, inclusive aquelas da analogia de um peso (normalmente uma bola de boliche sobre uma cama elástica) e as bolinhas de gude “orbitando” pelas bordas do buraco. Você leu traduções apressadas das conferências dadas pelo LIGO e Virgo – inclusive aqui… eu achei melhor perder o “furo” e esperar um press-release de uma fonte confiável; no caso o da National Science Foundation, via EurekAlert – porque, desde o fiasco dos “neutrinos mais rápidos que a luz” (que, no fim, era apenas um cabo defeituoso…), eu fiquei muito cauteloso; na verdade, a descoberta já estava correndo as redes sociais desde novembro do ano passado.

Outra coisa que você já deve ter visto, são notícias meio entusiasmadas demais… Gente falando de “uma nova janela para a astronomia”, “viagens espaciais usando dobras espaço-temporais” e sabe-se lá quantas teorias de conspiração que dizem que isso tudo é apenas uma farsa para encobrir tal ou qual plano sinistro de algum governo, da “big-pharma”, do Banco Mundial em conluio com o FMI, and you-name-it…

Hora de baixar a bola e colocar as coisas na devida proporção!

Os Observatórios LIGO começaram a ser construídos em 1992 e entraram em operação de 2002 até 2010, quando passaram por uma reforma que durou cinco anos e custou 620 milhões de dólares para aumentar exponencialmente sua sensibilidade, voltando a operar em 18 de setembro de 2015. Em apenas dois meses, bingo!

Bom… Ou colisões entre buracos negros com massas entre 20 e 50 vezes a do Sol são muito mais comuns do que se pensa (esta foi a primeira vez que o fenômeno foi observado e, mesmo assim, indiretamente… “em algum lugar do hemisfério (celeste) Sul”), ou foi uma sorte dos diabos!… Como diz o press-release da NSF: “Durante a fração de segundo final, os buracos negros colidem a cerca de metade da velocidade da luz e acabam formando um único buraco negro mais massivo, convertendo parte da massa combinada dos buracos negros em energia, conforme a famosa fórmula de Einstein E=mc². Essa energia é emitida como um forte jato de ondas gravitacionais. E foram essas ondas gravitacionais que o LIGO observou.” 

O Hemisfério Sul da Terra já não é mais tão pobre em observatórios como era no século XX. Os australianos são os “bambas” da radioastronomia e o ESO no Atacama tem feito descobertas que vêm revolucionando o que se pensava que se sabia de astronomia. E esse canibalismo de buracos negros ainda não foi detectado?…

Se esse cataclismo cósmico foi capaz de gerar ondas gravitacionais perceptíveis aqui na Terra, certamente houve uma massiva emissão de raios eletromagnéticos ao longo de todo o espectro, desde ondas longas, até raios gama. Claro, com a distância (calculada em 6,5 bilhões de anos-luz) até os raios gama devem chegar em frequências bem mais baixas, ou seja, cadê a luz que deveria ter aparecido?

Outra previsão da Relatividade Geral, ainda não confirmada experimentalmente, é o “arrasto do referencial”, ou, em termos leigos, o fato de que nada no universo está parado, portanto qualquer referencial inercial também se move com relação a algo mais. Dito de outra forma, o espaço-tempo em torno da Terra não é só deformado pela massa da Terra, mas também por seu movimento de rotação. Lançaram já duas sondas espaciais para checar isso (Gravity Probe A e B), mas a gravidade é algo tão fraquinho que todos os indícios de arrasto de referencial foram inconclusivos, por conta de interferências externas, inclusive e principalmente a flatulência de nosso Sol que vive ejetando massa coronal.

Um novo projeto de detecção de ondas gravitacionais está em andamento, o eLISA da ESA. Um conjunto de três satélites, dispostos em triângulo equilátero com 1 milhão de km de lado, em órbita heliocêntrica, fazendo as vezes dos lasers em “L” dos LIGO (que também devem ganhar o reforço de um terceiro observatório LIGO na Índia). Por enquanto, a ESA lançou um precursor, o LISA Pathfinder, para estudar o problema de comunicação entre os satélites eLISA e a antena em Terra.

O simples fato de que fomos capazes de detectar uma pequena perturbação no espaço-tempo, confirmando algo já confirmado: a Relatividade Geral (se você usa GPS, a Teoria da Relatividade é aplicada todos os dias) é, na realidade, muito cedo para que comecemos a "surfar" nas ondas gravitacionais e se aproveitar da ocasião para divulgar em vários meios de comunicação sensacionalistas e ganhar atenção do público leigo como frases do tipo "VIVA VAMOS VIAJAR NO TEMPO!!!!!"

Aí, leitor, é demais para meu gosto.

Sinceramente,

Forte abraço,

Prof. Sérgio Torres

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APÓS MEIO SÉCULO, COMENTÁRIO SOBRE UMA PROVA DA 4ª SÉRIE PRIMÁRIA DE 1971. VEJA COMO ERA A PROVA. Física Século 21

A PROVA DA 4ª SÉRIE FOI DIVIDIDA EM DUAS PARTES NO TOTAL DE 20 QUESTÕES.

Correção, número decimal é aquele que pode ser representado por uma fração cujo denominador é uma potência de dez e não até a casa decimal como afirma o vídeo, ok? No caso um número até a casa de décimos de milésimos é um número decimal. Não é número decimal, ou seja, números que não podem ser representados sob forma de fração com denominadores que sejam potência de 10, os números irracionais ou também as dízimas periódicas, blz? Então, corrigido esse comentário infeliz no vídeo vamos à prova. Obrigado.

O QUE VOCÊ ACHA QUE ACONTECERIA SE ESSA PROVA FOSSE APLICADA HOJE NUMA TURMA DE 4ª SÉRIE?

EIS A PROVA:

 BEM, AGORA A PROVA INTEIRA CORRIGIDA PELA PROFESSORA, 
TIREI 7,0 FAZER O QUÊ?

Forte abraço,

Prof. Sérgio Torres 

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Formação de planetas em sistemas estelares binários

Concepção artísitica do sistema estelar binário HD 142527 baseado nos dados do Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). A imagem mostra um distinto arco de poeira (vermelho) inserido no disco protoplanetário. No arco vermelho, não há gases, o que sugere que o monóxido de carbono “congelou”, formando uma camada de geada sobre os grãos de poeira nessa região. Os astrônomos especulam que esta geada fornece um impulso inicial para a formação de planetas. Os dois pontos no centro representam as duas estrelas do sistema.
Crédito da imagem: B. Saxton (NRAO/AUI/NSF)

Através do ALMA, os astrônomos tiveram uma nova visão detalhada dos estágios iniciais da formação de planetas em torno de uma estrela binária. Inserida na periferia do disco protoplanetário da estrela dupla, os astrônomos encontraram uma surpreendente região em forma de crescente composta por poeira e conspicuamente sem gases. Este resultado, apresentado na reunião da AAAS em Washington, D.C., permite novas abordagens sobre o potencial de formação de planetas em um sistema estelar binário.

Os astrônomos têm grandes dificuldades para compreender como se formam planetas em sistemas estelares binários. Os primeiros modelos sugeriam que o cabo-de-guerra entre dois corpos estelares colocaria planetas jovens em órbitas excêntricas, possivelmente ejetando-os do sistema ou os enviando em rota de colisão com as estrelas. As observações, entretanto, mostram que planetas realmente se formam e conseguem manter órbitas surpreendentemente estáveis em torno de estrelas duplas.

Para compreender melhor como tais sistemas se formam e evoluem, os astrônomos se valeram do Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) para fazer uma nova e detalhada observação do disco protoplanetário em torno do sistema HD 142527, um sistema binário a cerca de 450 anos-luz da Terra em um aglomerado estelar jovem, conhecido como Associação Escorpião-Centauro.

O sistema HD 142527 consiste de uma estrela principal com um pouco mais que o dobro da massa do Sol e uma pequena companheira com apenas cerca de um terço da massa do Sol. Elas estão separadas mais ou menos pela distância entre o Sol e Saturno. Estudos anteriores desse sistema com o  ALMA revelaram detalhes surpreendentes acerca das estruturas de seus discos interno e externo..

“Há muito tempo se sabe que este sistema binário tem uma corona de formação de planetas, de gás e poeira”, diz Andrea Isella, astrônomo da Rice University em Houston, Texas. “As novas imagens do ALMA revelam detalhes até agora não vistos acerca dos processos físicos que regulam a formação de planetas em torno deste e provavelmente vários outros sistemas binários”.

Planetas se formam a partir de extensos discos de poeira e gás que circundam estrelas jovens. Pequenos grãos de poeira e bolsões de gás eventualmente são arrebanhados pela gravidade, formando aglomerações cada vez maiores que, eventualmente, se tornarão asteróides e planetas. Entretanto, os detalhes desse processo ainda não são bem compreendidos. Os astrônomos, estudando uma grande série de discos protoplanetários com o ALMA, esperam compreender melhor as situações que criam as condições para a formação de planetas pelo universo afora.

As novas imagens em alta resolução obtidas pelo ALMA do HD 142527 mostram um largo anel elíptico em torno da estrela dupla. O disco começa incrivelmente longe da estrela central – cerca de 50 vezes a distãncia da Terra ao Sol. a maior parte do disco é composta por gases, inclusive duas formas de monóxido de carbono (¹³CO e C¹⁸O), mas existe uma notável ausência de gases dentro de um enorme arco de poeira que se estende por cerca de um terço do disco em torno do sistema estelar.

Esta nuvem de poeira em forma de crescente pode ser resultante de forças gravitacionais peculiares a estrelas binárias e pode ser também a chave para a formação de planetas, especula Isella. A ausência de gases livres é provavelmente resultante de seu congelamento, formando uma fina camada de gelo nos grãos de poeira.

“A temperatura é tão baixa que os gases congelam e aderem aos grãos”, explica Isella. “Acresita-se que este processo aumente a capacidade dos grãos de poeira grudarem uns nos outros, o que faz disso um forte catalizador para a formação de planetesimais e, no fim, de planetas”.

“Estamos estudando discos protoplanetários há pelo menos 20 anos”, prossegue Isella. “Existem algo entre algumas centenas e alguns milhares deles que podemos examinar novamente com o ALMA para descobrir novos e surpreendentes detalhes. Esta é a beleza do ALMA. Cada vez que se obtém novos dados, é como abrir um presente. Ninguém sabe o que vai encontrar”.

O HD 142527 será o objeto de um artigo a ser publicado que tem como autor principal o postdoctoral fellow da Rice, Yann Boehler, que trabalha com o grupo de Isella.

Forte abraço,

Prof. Sérgio Torres

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