Nova evidência sugere a existência de uma quinta força da natureza

Nature News, via GizModo Brasil (UOL)

George Dvorsky

27 de junho de 2016

Todos sabemos quais são as quatro forças fundamentais da natureza: gravidade, electromagnetismo, e as forças fortes e fracas entre átomos. Mas poderia existir uma quinta força esperando ser descoberta? Um novo experimento realizado na Hungria sugere que esse pode ser o caso.

De acordo com o Nature News, uma equipe de físicos liderados por Attila Krasznahorkay a Acadêmica de Ciências da Hungria publicou um artigo no fim do ano passado na Physical Review Letters afirmando que um decaimento radioativo anormal é indicativo de uma força fundamental desconhecida.

Apesar da alegação forte, o artigo deles ficou na obscuridade até o físico Jonathan Feng e seus colegas da Universidade da Califórnia decidirem observar com mais atenção – e eles não encontraram nada de errado no experimento e conclusão dos húngaros.

O mundo da física está em polvorosa com a possibilidade de uma força fundamental desconhecida. Especulações sobre essa tal quinta força existem há anos, parcialmente por causa da incapacidade do modelo padrão de físicas de partículas de explicar a matéria escura – uma forma hipotética de matéria que consiste em uma enorme porção da massa e da energia no universo observável.

Teorias sobre gravidade modificada já foram levantadas, assim como ideias sobre partículas exóticas transportadoras de força chamadas “fótons escuros.” E eram esses fótons escuros o que os cientistas procuravam quando chegaram a algo completamente diferente.

Durante o experimento, os pesquisadores dispararam fótons em uma pequena tira de lítio. Conforme ele absorvia os prótons, ele se transformou em uma versão instável do berílio, e continuou decaindo, cuspindo pares de elétrons e pósitrons. Quando os prótons esmagaram o lítio em um ângulo preciso de 140 graus, mais elétrons e pósitrons eram cuspidos do que o esperado.

Krasznahorkay e seus colegas teorizam que essa coisa extra está vindo de uma nova partícula 34 vezes mais pesada do que o elétron – um possível indício de que há uma força desconhecida esperando ser descoberta.

Como o artigo do Nature News destaca, há uma mistura interessante de ceticismo e empolgação com os resultados do experimento. Físicos agora estão pensando em formas diferentes de analisar essa descoberta intrigante. Pesquisadores do Thomas Jefferson National Accelerator Facility, nos EUA, e outros grupos de cientistas europeus e dos EUA estão trabalhando no problema, e esperam confirmar ou invalidar o experimento húngaro em até um ano.

Brasileiro vai conhecer telescópios mais avançados do mundo

MCTI, via AEB

21 de junho de 2016

Imagine poder observar o céu por meio dos telescópios mais potentes da Terra? Um estudante brasileiro terá essa oportunidade no próximo fim de semana, quando vai conhecer as instalações do Observatório Europeu do Sul (ESO), no Chile. Trata-se do conjunto de equipamentos astronômicos mais avançados do mundo.

A viagem é um prêmio conquistado pelo estudante Giancarlo Sciacca Guimarães Pereira, de 16 anos, pela primeira colocação na seletiva brasileira para a 10ª Olimpíada Internacional de Astronomia e Astrofísica (IOAA, sigla em inglês), marcada para dezembro deste ano, na Índia.

Antes da seletiva, ele participou da Olimpíada Brasileira de Astronomia e Astronáutica (OBA), que, no ano passado, mobilizou 838 mil estudantes de escolas públicas e particulares de todo o país. A OBA é organizada anualmente pela Sociedade Astronômica Brasileira (SAB) em parceria com a Agência Espacial Brasileira (AEB), vinculada ao Ministério da Ciência, Tecnologia, Inovações e Comunicações (MCTIC).

Aluno de ensino médio de São Paulo (SP), Giancarlo conta que dedicou muito tempo de estudo para a seletiva da olimpíada internacional, mas pensou que não havia se saído bem na prova. “Foi completamente inesperado, eu não sabia como reagir, não sabia o que falar e meus pais não conseguiam conter a felicidade. Foi muito especial”, relata sobre o momento em soube que havia obtido a melhor colocação. A notícia foi dada pelo professor Thiago Paulin Caraviello, que vai acompanhá-lo na visita ao observatório.

Ele diz que a expectativa é grande para visitar o complexo de telescópios. “Com certeza passarei a noite em claro para poder olhar completa e profundamente um dos céus mais lindos da face da Terra.”

Giancarlo é fascinado pelo céu e tem algumas preferências. “Sinto uma forte conexão com a constelação de Escorpião, que é gigante no céu, e com as várias nebulosas e galáxias que observamos em diferentes constelações, como a do Véu, a Nebulosa do Caranguejo, que é meu papel de parede do computador, e a Galáxia do Sombreiro.”

Localizado em Cerro Paranal, no deserto do Atacama, o Observatório Europeu do Sul possui o conjunto de telescópios (Very Large Telescope, VLT) com os instrumentos ópticos mais avançados da Terra. Ele é composto por quatro telescópios com espelhos principais de 8,2 metros e quatro auxiliares móveis com espelhos de 1,8 metro.

Os equipamentos podem funcionar em conjunto, formando um gigantesco ‘interferômetro’ (VLTI, na sigla em inglês), que permite aos astrônomos observar detalhes com enorme precisão. O VLTI seria capaz, por exemplo, de distinguir individualmente os dois faróis de um carro na Lua.

Estímulo - A visita às instalações do observatório faz parte de uma parceria entre a OBA e o ESO, uma organização intergovernamental de ciência e tecnologia. A premiação tem o intuito de estimular os jovens a estudar mais as ciências espaciais. Giancarlo é um exemplo de que esse objetivo é cumprido. “Essas premiações atiçam um desejo de querer se dedicar mais a uma área de estudo, fazendo o aluno atingir patamares mais elevados de aprendizado e também de interesse em conhecer novas culturas e novos povos, como é o meu caso.”

O estudante revela que seu interesse por astronomia começou quando era criança, mas se intensificou nos últimos dois anos. “Desde pequeno meu pai colocava um telescópio antigo em nossa varanda para olharmos os planetas e algumas estrelas. Mas nunca achei que fosse deixar de ser um hobby para ser algo tão concreto e relevante em minha vida.”

Para Giancarlo, a astronomia é uma de suas prioridades e, em um futuro bem próximo, pretende trabalhar com algo relacionado à área. Mas, neste momento, ele se concentra nos preparativos para a viagem deste fim de semana ao Chile. Na mochila, além de roupas e objetos de uso pessoal, Giancarlo conta que já separou protetor solar e óculos para se proteger da forte exposição a raios ultravioletas na região. Além disso, levará um casaco para aguentar o frio durante a madrugada no observatório. “Estou alucinado com o fato de que poderei visitar as instalações de um complexo gigante de telescópios que faz observações espetaculares em nosso céu”.

Satélite russo estuda buracos negros e ondas gravitacionais

Sputnik, via Jornal do Brasil

19 de junho de 2016

A sonda espacial Lomonosov lançada em abril com o telescópio Master-Choque vão ajudar o observatório gravitacional norte-americano (LIGO em inglês) a procurar os sinais óticos de fusões de buracos negros com pulsares e que provocam o aparecimento de ondas gravitacionais, acredita o astrônomo Vladimir Lipunov.

As fotografias do céu noturno do hemisfério sul da Terra, que foram obtidas pelos telescópios desta rede no dia 14 de setembro de 2015, quando foi gravado o primeiro relâmpago de ondas gravitacionais, foram usados por LIGO para buscar o ponto do seu aparecimento. Segundo ele, os dados obtidos pelo MASTER ajudaram os cientistas a provar que este relâmpago apareceu por causa dos buracos negros e não por causa da explosão de uma estrela supernova.

"Quando o LIGO foi construído, as pessoas não sabiam para que tinha ele sido criado, eles esperavam estudar estrelas neutrônicas e não buracos negros. Por isso o detector devia funcionar nas outras frequências mais elevadas. Ainda em 1990, nós mostrámos que é mais provável que o LIGO veja buracos negros em vez de pulsares e nos convencemos a expandir a amplitude de funcionamento do detector. As duas últimas descobertas mostram que nós tínhamos razão", disse Lipunov.

Segundo Lipunov, as mais de 20 redes do telescópio, que estão observando quase toda a superfície do céu noturno da Terra, participam da busca de ondas gravitacionais e suas fontes em conjunto com o LIGO, incluindo a rede russa MASTER.

"Considerando que o relâmpago foi no hemisfério sul, o MASTER foi a única rede que conseguiu realizar buscas em grande escala da fonte do relâmpago", continuou o astrônomo.

Segundo o cientista, o MASTER vai continuar a cooperar com o LIGO após o relançamento do observatório gravitacional que deverá ocorrer no início do outono deste ano. Além dos componentes terrestres da rede MASTER, o seu "primo" espacial, a sonda Lomonosov vai continuar estudando as ondas gravitacionais no espaço.

Detectores LIGO identificam segundo evento de ondas gravitacionais. Pesquisadores do INPE integram projeto

INPE

15 de junho de 2016

Em 26 de dezembro, às 01:38:53 no horário de Brasília (03:38:53 UTC), ondas gravitacionais — ondulações no tecido do espaço — foram detectadas pela segunda vez por ambos os detectores gêmeos do Observatório Interferométrico de Ondas Gravitacionais LIGO (do inglês Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory), localizados em Livingston, Louisiana, e Hanford, Washington, nos Estados Unidos. O anúncio da segunda detecção aconteceu nesta quarta-feira (15/6).

Cientistas do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), em São José dos Campos (SP), integram o projeto internacional que inaugurou uma nova etapa para a ciência por meio da observação de ondas gravitacionais de buracos negros em colisão. A primeira detecção foi anunciada em fevereiro.

Os observatórios LIGO são financiados pela Fundação Nacional de Ciências dos Estados Unidos (NSF, na sigla em inglês) e foram concebidos, construídos e são operados pelos institutos de Tecnologia da Califórnia (Caltech) e de Massachusetts (MIT). A descoberta, aceita para publicação no jornal cientifico Physical Review Letters, foi feita pela Colaboração Científica LIGO (a qual inclui a Colaboração GEO600 e o Consórcio Australiano de Astronomia Interferométrica Gravitacional) e, também, pela  Colaboração Virgo utilizando dados dos dois detectores LIGO.

Ondas gravitacionais carregam informações sobre suas origens e sobre a natureza da gravidade que não podem ser obtidas de outra forma. Físicos concluíram que estas ondas gravitacionais foram produzidas durante os momentos finais da fusão de dois buracos negros — de 14 e 8 vezes a massa do Sol — para produzir um único e massivo buraco negro com 21 vezes a massa do Sol.

“Estes buracos negros eram bem menores que aqueles da primeira detecção", disse Gabriela Gonzalez, porta-voz da Colaboração Científica LIGO e professora de física e astronomia na Universidade Estadual da Louisiana. “Por causa das suas massas menores comparadas às da primeira detecção, eles passaram mais tempo — cerca de um segundo— na banda de maior sensibilidade dos detectores. É um começo promissor para mapear as populações de buracos negros no nosso universo."

Durante a fusão, a qual ocorreu há aproximadamente 1.4 bilhões de anos atrás, aproximadamente o equivalente à massa do Sol foi convertida em ondas gravitacionais. O sinal detectado vem das últimas 27 órbitas antes da fusão. Baseado no tempo de chegada dos sinais — com o detector de Livingston medindo as ondas 1.1 milissegundos antes do detector de Hanford — a posição da fonte no céu pode ser determinada aproximadamente.

“Em um futuro próximo, Virgo, o interferômetro europeu, vai se juntar à uma crescente rede de detectores de ondas gravitacionais, os quais observam juntos com telescópios instalados no solo que acompanham os sinais”, diz Fulvio Ricci, porta-voz da Colaboração Virgo. “Os três interferômetros juntos vão permitir uma localização dos sinais no céu muito melhor.”

A primeira detecção de ondas gravitacionais, anunciada em 11 de fevereiro, foi um marco da física: ela confirmou uma importante previsão da teoria da relatividade geral de 1915 de Albert Einstein e marcou o início do novo campo da astronomia de ondas gravitacionais.

Para os cientistas, a segunda descoberta colocou de fato o 'O' (de Observatório) na sigla LIGO. Com as detecções de dois eventos em quatro meses da primeira corrida observacional, pode-se começar a fazer previsões sobre a frequência em que serão “ouvidas” as ondas gravitacionais no futuro. Deste modo, o LIGO traz uma nova maneira de observar alguns dos mais “escuros”, porém mais energéticos eventos no nosso universo.

“Estamos começando a ter um vislumbre do tipo de informação astrofísica nova que pode vir somente de detectores de ondas gravitacionais”, diz David Shoemaker, do MIT, que liderou o programa de construção do detector LIGO Avançado.

Ambas as descobertas foram possíveis pelas capacidades melhoradas do LIGO Avançado, uma atualização importante que aumentou a sensibilidade dos instrumentos comparados aos da primeira geração de detectores LIGO, permitindo um grande aumento no volume do universo sondado.

Contribuição do Brasil

Existem dois grupos no Brasil, ambos no estado de São Paulo, que participam oficialmente da LSC. O primeiro deles está na Divisão de Astrofísica do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), órgão do Ministério da Ciência, Tecnologia, Inovações e Comunicações (MCTIC) e conta com seis membros, e o outro no Instituto de Pesquisa Fundamental da América do Sul, filiado ao Centro Internacional de Física Teórica (ICTP), da UNESP, na cidade de São Paulo.

O grupo do INPE, dirigido por Odylio Aguiar e César Costa, trabalha no aperfeiçoamento da instrumentação de isolamento vibracional do LIGO, na sua futura operação com espelhos resfriados e na caracterização dos detectores, buscando determinar as suas fontes de ruído e a minimização dos seus efeitos nos dados coletados, permitindo que sinais de ondas gravitacionais fortes sejam mais facilmente localizados nos dados.

Já o grupo da UNESP, dirigido por Riccardo Sturani, trabalha na modelagem e análise dos dados de sinais de sistemas estelares binários coalescentes, como os dois eventos detectados até agora. A modelagem é particularmente importante porque as ondas gravitacionais interagem fracamente com a matéria, tornando necessário, além de detectores de alto desempenho, técnicas de análises eficazes e uma modelagem teórica precisa dos sinais.

Marte vai parecer maior hoje; planeta estará a menor distância em 11 anos

UOL

30 de maio de 2016

Nesta segunda (30), Terra e Marte estarão na posição mais próxima já registrada nos últimos 11 anos. A menor distância registrada no século entre o "planeta vermelho" e o nosso foi em agosto de 2003. Hoje, Marte ficará mais iluminado e poderá ser visto a olho nu.

A distância entre os dois planetas será de 75,3 milhões de quilômetros nesta noite. O número pode parecer alto, mas essa distância pode chegar até 400 milhões de quilômetros. Em 2003, foi registrada a menor distância em 60 mil anos --quando a marca foi de 55,76 milhões de quilômetros.

O fenômeno acontece quando a Terra forma um alinhamento quase perfeito com o Sol e Marte, num fenômeno chamado de oposição afélica. "Por estar mais distante do Sol, a órbita de Marte é maior que a da Terra. O tempo que Marte gasta para dar uma volta em torno da estrela é de aproximadamente dois anos terrestres", afirma Renato Las Casas, coordenador do grupo de astronomia da UFMG (Universidade Federal de Minas Gerais).

Esse alinhamento acontece a cada 26 meses, mas como as circunferências da Terra e de Marte não são perfeitas, a distância entre os dois planetas no momento do alinhamento nem sempre é a mesma.

O fenômeno irá acontecer novamente em julho de 2018 com uma aproximação ainda menor que a deste ano: 57, 6 milhões de quilômetros.