Foi lançado o telescópio Glast!!

2008 será palco das mais novas revelações dramáticas do Universo. A Nasa acabou de lançar
( ainda estou com lágrimas nos olhos!) à exatos 13h05 minutos (horário de Brasília) o Telescópio Espacial de grande área de raios Gama (The Gamma- Ray Large Area Epace Telescope) ou seja GLAST, para explorar os eventos mais energéticos do Universo como buracos negros supermassivos pulsares, supernovas e fontes potentes de raios gama, (nunca pensei que fosse me emocionar tanto com esse belíssimo lançamento, que mudará nossa compreensão do universo a partir de agora ).

Físicos serão capaz de estudar partículas subatômicas em energias muito maiores do que as observadas nos aceleradores de partículas da terra. E cosmólogos ganharão valiosas informações sobre o nascimento e início da evolução do Universo. Para este esforço único, que reúne as comunidades da física de partículas e astrofísicos, a Nasa se reuniu com Departamento de Energia e Instituições na França, Alemanha, Japão, Itália e Suécia. A General Dynamics foi escolhido para a construção do veículo espacial. o Glast deve ser colocado em uma órbita a 565 km da Terra. O telescópio é composto basicamente de um rastreador de trajetórias de partículas e de um calorímetro (medidor de energia).

equipe do GLAST
Utilizando os telescópios especiais atuais, capazes de captar justamente os raios gama, os cientistas conseguem captar essas explosões, muito curtas, mas extremamente violentas. Acredita-se não haver nada tão poderoso no universo quanto uma dessas explosões de raios gama. Surpreendentemente rico e mutável, o céu em raios gama se apresenta de maneira fantasmagoricamente lindo e aparentemente calmo, mostrando a fúria silenciosa de buracos negros supermassivos arremessando matéria violentamente para o espaço a velocidades próximas da luz, onde residem entre outros fenômenos como, estrelas de nêutrons hiperdensas com campos magnéticos gigantescos e o brilho de alta energia da galáxia produzido pelas colisões de partículas carregadas conhecidas com raios cósmicos. Os raios gama também podem se originar da aniquilação de partículas exóticas que formam a matéria escura.

Desde à muito tempo os astrônomos tem a ciência de que o movimento contínuo das galáxias no interior de aglomerados e das estrelas, em galáxias, é mais rápido do que prevê a gravidade da matéria visível, indicando que uma enorme quantidade de matéria invisível está atuando. E ao mesmo tempo os físicos percebem que extensões do Modelo Padrão podem explicar esse significado. A ampliação mais popular envolve um aspecto hipotético da natureza conhecido como supersimetria, tema que o LHC tem como prioridade. Partículas de matéria escura supersimétrica não são realmente escuras. Mesmo não podendo interagir muito coma a matéria comum e com a luz, acredita-se que elas guardem uma propriedade interessante: de ser suas próprias antipartículas. Sempre que duas dessas partículas se encontram elas se aniquilam, convertendo toda a sua massa em energia, incluindo raios gama. O mistério é saber como distinguir essa radiação da emissão similar produzida por outras fontes. Matéria escura ainda é uma incógnita, tanto que as estimativas da intensidade e energia dos raios gama que ela emite variam significamente.

Nos casos mais bem definidos a aniquilação resulta em apenas dois fótons gama dematéria escura, hoje estimada em torno de centenas de GeV. Essa situação reproduz a versão da matéria escura dos raios gama característicos de 511 quiloelétrons-volts(keV), produzidos quando os elétrons e seu companheiro de antimatéria, o pósitron, se aniquilam. Quando são observados raios gama de 511 keV, os astrônomos sabem que há pósitrons envolvidos. Por outro lado quando é observada uma emissão excessiva de raios gama, com energia na faixa de GeV, eles sabem que a matéria escura está envolvida.

Se o Glast conseguir enxergar os raios gamma, ele não só confirmará que a matéria escura realmente exista( descartando assim teorias alternativas), como revelará propriedades das partículas que formam a matéria escura, comosua massa e interatividade, dando aos físicos excelente oportunidade de entendê-las melhor.

O LHC ( Grande Colisor de Hádrons) é capaz de produzir novas partículas, medir sua massa e determinar a intensidade de suas interações. Essas partículas são candidatas a formar a matéria escura. O Glast poderá então determinar o papel que elas desempenham no Universo como um todo.


É possível também que o GLAST observe raios gama gerados pela explosão de buracos negros microscópicos. Uma teoria notável que emergiu na década de 70 quando Stephen Hawking e seus colegas concluíram que a combinação da gravidade com flutuações quânticas de energia poderia sugerir que os buracos negros são instáveis, e que se originaram no próprio processo de formação do Universo e que esses corpos deveriam irradiar partículas cuja a energia aumentaria à mediada que o buraco negro diminui de tamanho, levando á uma reação de fuga e finalmente a uma terrível explosão.

Segundo os cientistas, o Glast será capaz de medir padrões de alteração da gravidade à procura de novas dimensões ( nossa como estamos avançando já desenvolvemos um telescópio para isso!!!), os grávitons, as partículas que transmitem a gravidade, podem ter partículas similares chamadas de grávitons Kaluza- Klein, que se propagam através de de um volume com um número maior de dimensões. Explosões de supernovas poderiam transferir parte de sua energia a esses grávitons, que decairiam em outras partículas e finalmente raios gamma!. O Glast observará muitos objetos como esses, e no final poderá inviabilizar as versões das teorias de dimensões extras.


Eu fico impressionada o quão extensa é a lista de missões desse que é um dos projetos mais uníssonos que já vi em vida se consolidar, é emocionante está testemunhando e vivenciando uma nova era de descobertas a serem feitas nesse universo de questões infinitas.


O Glast está fadado a resolver muitas questões cruciais do Universo de altas energias e nos envolver cada vez mais com o desconhecido, pois quanto mais a esfera do conhecimento cresce, maior é o contato com o infindável desconhecido.


fonte:http://www.nasa.gov/news/index.html


Estrelas de Quark

No dia 10 de Abril de 2002 foi anunciado, pelo centro responsável pelo observatório de raios-x Chandra, um conjunto de evidências que revelam a existência de uma nova forma de matéria.

A observação, por parte do satélite Chandra, dos objetos RX J1856.5-3754 e 3C58, revelou duas estrelas com propriedades dificilmente explicáveis à luz do nosso conhecimento atual da estrutura da matéria. Em combinação com dados obtidos pelo telescópio espacial Hubble, constatou-se que a fonte RX J1856 irradia como um corpo sólido com uma temperatura de 700000 graus Celsius, possuindo um diâmetro de 11.3 Km. Este diâmetro é demasiado pequeno para ser compatível com modelos de estrelas de nêutrons.

No caso da fonte 3C58, uma remanescente de supernova recente, não foi detectada a radiação-x da estrela de nêutrons que ali deveria existir. Os dados mostram que a temperatura deste corpo não atinge o milhão de graus Celsius, valor bastante inferior ao previsto para estrelas de nêutrons recentes.

A melhor candidata é uma remanescente de supernova, o qual esfriou rápido demais para um objeto de 821 anos (menos de 1 milhão de graus ) . Existem duas formas para uma estrela esfriar mais rápido que o normal: Quarks circulando em torno do núcleo da estrela de quarks. A outra supõe que seja uma estrela de nêutrons, mas que tenha reações nucleares fora do comum.

As observações efetuadas aos objetos RX J1856.5-3754 e 3C58 sugerem que a matéria do qual são compostos é muito mais densa do que a matéria nuclear observada nos laboratórios terrestres. Estes resultados levantam a possibilidade de estes corpos não serem estrelas de nêutrons, mas ainda mais densos, estrelas de quarks puros ou corpos compostos por cristais de partículas sub-nucleares, que em condições normais existem por apenas breves instantes.

Uma estrela de quarks é um hipotético tipo de estrela composto por matéria quark. Estas são fases ultra-densas de matéria degenerada teorizada como casos particulares formados a partir de estrelas de nêutrons massivas. As estrelas de nêutrons têm cerca de 19 km e as estrelas de quark 11 km.
É teorizado que quando a matéria nêutron-degenerada, pela gravidade da própria estrela, atinge suficiente pressão, os nêutrons individuais desabam em seus quarks constituintes, quarks UP e quarks DOWN. Alguns destes quarks podem vir a se tornar quarks STRANGE . A estrela então passa a ser chamada de "estrela de quark", similar a um hádron gigante (mas mantido limitado pela gravidade mais que pela força força forte).

Uma estrela de quarks pode ser formada de uma estrela de nêutron através de um processo chamado "desconfinamento" de quarks. Este processo pode produzir uma nova de quarks. A estrela resultante pode conter quarks livres em seu interior. O processo de "desconfinamento" pode liberar imensas quantidades de energia, talvez sendo as mais energéticas explosões existentes. É provável que as grandes erupções de raios gama evidenciadas pela astrofísica sejam novas de quark. Elas possuem uma alta rotação, com um campo magnético fortíssimo, bem mais do que as de nêutrons, provocando surgimento de feixes de radiação por um período menor do que aqueles de pulsares de nêutrons. Uma estrela de quark situa-se entre as estrelas de nêutrons e os buracos negros em termos tanto de massa como densidade, e se suficiente massa adicional for somada à sua, ela colapsará em um buraco negro.

Estrelas de nêutrons que tenham massa de 1.5 e 1.8 massas solares com rápida rotação são teoricamente as melhores candidatas à conversão. Sua quantidade é estimada em 1% da população das estrelas de nêutrons. Uma extrapolação baseada nisto indica que até 2 novas quark podem ocorrer no universo observável a cada dia.

Teoricamente, estrelas de quark podem ser silenciosas em freqüência de rádio, então estrelas de nêutrons silenciosas em rádio podem ser estrelas de quarks.

Achada uma estrela de quarks na constelação de Coroa Austral mede apenas 11 km de diâmetro, estando a 170.000 anos-luz na Grande Nebulosa de Magalhães.

Outro trabalho teórico, publicado em Physical Review D 73, 114016 (2006), contém: "Uma estreita interface entre a matéria quark e o vácuo teria propriedades muito diferentes na superfície de uma estrela de nêutron"; e, focando-se em parâmetros chave como tensão de superfície e forças elétricas que foram negligenciadas no estudo original, os resultados mostram que tão logo se mantenha a tensão de superfície abaixo de um valor crítico baixo, os maiores “strangelets” são certamente instáveis à fragmentação e estrelas estranhas irão naturalmente apresentar complexas crostas de "strangelets", análogas àquelas das estrelas de nêutrons.

Até ao momento estes são, sem dúvida, os objetos com superfície sólida mais densos conhecidos. Ao desafiarem o nosso entendimento sobre a estrutura da matéria, estas descobertas vêm abrir um novo campo de investigação no parâmetro científico mundial.

fonte:

http://chandra.harvard.edu/press/02_releases/press_041002.html


Erupções de raios gamma

Num dia típico, ocorrem duas a três GRBs no universo observável. Elas acontecem isotropicamente, ou seja, de maneira regular por todo o espaço, o que põe em dúvida a idéia de ocorrerem no interior da Via-Láctea. Se fosse assim faria com que elas aparecessem agrupadas numa certa região do céu, e não é o que acontece, os instrumentos estão captando algo que acontece em todo o Universo.

Os astrônomos que utilizam o XMM-Newton, o observatório de raios-x da ESA(agência espacial européia), estão tentando perceber a causa destas extraordinárias explosões, a partir dos raios-x emitidos durante um dia ou dois após a explosão inicial.

Uma erupção tem uma luminosidade de 10 elevados a 45 watts, 10 elevados a décima nona potência mais brilhante que o Sol. Os quasares considerados muito brilhantes emitem 10 elevados a 40 watts.


As erupções de raios gama mais longas produzem fótons menos energéticos que as curtas. As GRBs curtas também ocorreram em uma variedade maior de galáxias, incluindo as elípticas, onde a formação de estrelas cessou praticamente. Aparentemente elas surgem da fusão de duas estrelas de nêutrons ou entre uma estrela de nêutrons e um buraco negro.


Para cada GRB observável, existiriam 500 invisíveis. Pode existir uma conexão de GRB e Supernovas, mas nem toda supernova podem ser associadas a uma erupção, mas algumas erupções podem ser associadas à supernovas. Essa conexão foi descoberta pela indicação de ferro no espectro de raios X de diversas erupções. Explosões de supernovas sintetizam e lançam átomos de ferro no espaço interestelar. Se esses átomos perdem elétrons e voltam a capturá-lo mais tarde, emitem luz em comprimentos de ondas distintos, que são as linhas de emissão. Ou seja supernovas podem, de vez em quando, lançar jatos de matéria, levando a uma GRB.


Se os jatos estivessem voltados para a Terra, a luz da erupção encobriria a emissão da supernova, se apontassem para outras direções, só a supernova seria visível. Com o jato dirigido para um ponto apenas ligeiramente mais afastado nossa linha de visão seria possível ver ambas.


As erupções de raios gama não são emitidas imediatamente. A liberação inicial de enrgia da explosão é armazenada na energia cinética de uma camada de partículas – “fireball”- que se movimenta perto da velocidade da luz. Entre essas partículas então fótons, elétrons e seu correspondente de antimatéria, os pósitrons. Essa “fireball” aumenta até um diâmetro de entre 10 bilhões e 100 bilhões de km, dimensão em que a densidade dos fótons diminuiu o suficiente para que os raios gama possam passar. A “fireball”, então converte parte de sua energia cinética em radiação eletromagnética, dando origem ás Grbs .


Contudo a evidência do processo implica a seguinte pergunta: O que aconteceu ao espaço circundante de uma GRB? Há alguns anos atrás, alguns astrônomos pensavam que uma GRB poderia exterminar toda a vida de uma galáxia anfitriã. Agora esta parece ser uma visão pessimista porque as últimas evidências mostram que as GRBs concentram a sua energia em dois feixes estreitos, tal como um farol, em vez de explodir em todas as direções como uma bomba. Isto não significa que as GRBs são perigosas. Algumas teorias sugerem que qualquer objeto apanhado pelo feixe, a uma distância de 200 anos-luz, será vaporizado.










fonte:http://www.esa.int/esaCP/index.html
www.sciencedaily.com/releases/2003/09/030923070835.htm - 48k -

Soft Gamma Repeaters (repetidores de gama fraco)

Dia: 5 de março; Ano: 1979 , duas espaçonaves soviéticas, as Venera-11 e 12, viajavam pelo Sistema Solar interno, em órbitas elípticas. Meses antes, tinham lançado sondas de exploração na tóxica atmosfera de Vênus. Depois disso, a viagem prosseguiria sem maiores problemas. Os detectores de radiação a bordo das duas naves oscilavam em torno de 100 registros por segundo. De repente, porém, duas as naves foram atingidas por um impulso de radiação gama. Numa fração de um milissegundo, o nível de radiação subiu para 200 mil registros/s. Onze segundos mais tarde, os raios gama atingiram a espaçonave norte-americana Helius-2. Uma frente de ondas de alta energia estava varrendo o sistema solar. A frente atingiu Vênus e saturou o detector da Pioneer Vênus Orbiter. Segundos depois, os raios gama chegaram á Terra. Inundaram os detectores de três satélites militares norte-americanos Vela, e do satélite soviético Prognoz-7. Finalmente, ao se dirigir para fora do sistema solar, a radiação gama atingiu a International Sun-Earth Explorer.

Esse pulso de radiação de alta energia foi 100 vezes mais intenso que qualquer outra emissão anterior de raios gama vinda de fora do Sistema Solar. Durou apenas dois décimos de segundo. Ninguém notou imediatamente sua passagem, pois a vida continuava normalmente na superfície da Terra, protegida por seu escudo atmosférico.

Os astrônomos obsrevaram várias estrelas que emitem raios gama e raios x , milhões de vezes mais intensas que qualquer outra fonte conhecida. As enormes energias e as emissões em pulsos indicam a presença de uma estrela de nêutrons, o segundo tipo de corpo mais extremo do Universo, depois dos buracos negros. Essas estrelas de nêutrons têm os campos magnéticos mais intensos já registrados. Daí vem o nome de magnetar. As erupções podem ser atribuídas a instabilidades magnéticas parecidas com terremotos. Mas o que leva uma estrela de nêutrons comportarem-se dessa maneira? A solução surgiu de uma linha de trabalho completamente separada que tinha como foco os pulsares em rádio. Acredita-se que os pulsares sejam estrelas de nêutrons magnetizadas que giram rapidamente. No magnetar o campo magnético deveria agir como um freio na rotação. No prazo de cinco mil anos, um campo de 10 elevado a 15 gauss reduziria a rotação para oito segundos, o que explicaria as oscilações observadas na erupção de 1979. Quando o campo evolui e muda de forma, correntes elétricas passam pelas linhas de campo gerando raios X, o campo magnético curva e dilata a crosta rompendo-a como um terremoto. A liberação de energia magnética que acompanha o fenômeno cria uma nuvem densa de elétrons e pósitrons, assim como uma “erupção súbita de raios gama fraco”.

De acordo com as equações de Maxwell sobre o eletromagnetismo, quando um objeto magnetizado se comprime por um fator de dois, seu campo magnético fica mais forte por um fator de quatro. O núcleo de uma estrela de grande massa sofre um colapso por um fator de 10 elevado a 5 entre seu nascimento e a formação de uma estrela de nêutrons. Assim seu campo magnético deve tornar-se 10 elevados a 10 mais fortes.


A história das magnetares nos lembra o quanto ainda precisamos aprender sobre nosso Universo. Identificamos no máximo umas poucas estrelas de soft gama repeaters (estrela de raios gama fraco) no incontável número de estrelas. Eles se revelam apenas por uma fração de segundo, de uma maneira que só os telescópios mais aperfeiçoados podem registrar. No prazo de 10 mil anos, seus campos magnéticos congelam e eles deixam de emitir raios X de alto brilho. Poucas estrelas soft gama repeaters indicam a presença de mais de 1 milhão e de talvez 100 milhões de outros corpos, antigas soft gammas que se apagaram. Mortas, elas vagueiam pelo espaço interestelar. Que fenômenos singulares e espetaculares não nos espera nesse universo ainda completamente desconhecido?










fonte: cfa-www.harvard.edu/events/2002/grbconf/index/speaker_presentation/hurley.pdf -

www.on.br/revista_ed_anterior/novembro_2003/noticias/noticias/magnetar/magnetar.html -