Friday, October 15, 2021

Matéria Escura: Evidências de sua presença

O que é a tal Matéria Escura ?

Ninguém sabe ao certo. Parece que essa entidade não interage com forças eletromagnéticas (não emite e nem absorve luz) mas interage gravitacionalmente. Descrevo aqui rapidamente quais são as evidências da presença da Matéria Escura que foram observadas até hoje

  • Lentes Gravitacionais
Esse é um efeito previsto pela Teoria da Relatividade Geral de Einstein e rege sobre os efeitos causados na luz pela distorção do espaço-tempo.
A idéia é mais ou menos o que acontece quando a luz atravessa uma lente. Ela sofre uma alteração, podemos ver isso claramente por exemplo quando usamos uma lupa para direcionar a luz do SOL.

No Cosmos existem essas "lentes". São as estruturas de grande massa como os aglomerados galácticos. Se houver um objeto entre nós e um aglomerado galáctico, é possível que enxerguemos alguma distorção na luz emitida/refletida por esse objeto.


Foto: Efeito lentes gravitacionais capturado pelo Hubble/NASA no aglomerado SDSS J0952+3434
  • Dinâmica das Estrelas
Por qual motivo nosso planeta não é engolido pelo SOL ? Porque há uma velocidade de translação em uma determinada órbita. Caso contrário, se estivéssemos parados a força da gravidade faria seu papel e seríamos atraídos, iríamos de encontro ao SOL. Portanto a força da gravidade deve contrapor a força centrifuga:

Desta demonstração podemos dizer que a velocidade depende da massa M e diminui a medida que o raio R aumenta. Por isso a velocidade de translação da Terra é maior que a de Netuno. A massa significativa ai é a do SOL.

Qual a relação disso com a cinemática das estrelas e a matéria escura ?

A maior parte da massa (matéria bariônica) de uma galáxia está mais próxima do seu centro do que no limite externo do seu disco. Pois bem, se medirmos a velocidade de translação de uma estrela no limite do disco e comparar com a velocidade de uma estrela mais próxima ao centro, usando a fórmula acima veríamos que a estrela mais próxima ao centro tem uma velocidade de translação maior.

Mas não é isso que acontece! As medições desse tipo indicam que as velocidades se mantem mais ou menos constantes. Para que isso ocorra precisaria haver mais massa bariônica no limite do disco e não é isso que se vê. Levando em consideração a massa de todas as estrelas e gases presentes, ainda assim faltaria muita massa para justificar tal velocidade.

O motivo então seria a presença da Matéria Escura. A idéia mais aceita é que existe um halo de materia escura entorno da galáxia.

Claro que o cálculo de rotação de uma galáxia é mais elaborado que essa demonstração. Mas a idéia principal permanece, veja esse grafico da velocidades observadas na galáxia UGC05721 no artigo "Rotação de galáxias e matéria escura" de Alejandro Hernández-Arboleda e Davi C. Rodrigues. As velocidades não diminuem com o aumento da distância.


  • Dinâmica de aglomerados Galácticos
As galáxias que fazem parte de aglomerados não estão paradas, elas giram entorno de um centro. A idéia aqui é a mesma da cinemática das estrelas. As velocidades medidas das galáxias só são justificadas com a presença da matéria escura, pois a soma da matéria bariônica não justifica tais velocidades.
  • Temperatura dos gases em aglomerados Galácticos
Os aglomerados de Galáxias ainda nos dão uma outra evidência da matéria escura. A temperatura dos gases intra-aglomerado. Em última instância a temperatura de um gás é o nível da agitação das partículas e observou-se que a matéria bariônica ali presente não seria suficiente para tornar o gás tão quente, portanto a matéria escuro estaria ali presente.

Céus limpos

@astronomiaNoCerrado

Saturday, October 2, 2021

Da Bariogénese à consciência do Cosmos

É possível traçar um paralelo entre a evolução da Astronomia e da Humanidade no que diz respeito a forma que nos vemos nesse Planeta. Saímos de épocas de escuridão, onde achávamos que éramos o centro de tudo, navegamos em mares iluminados e percebemos que somos parte de um todo. Com a ajuda da Física, da Filosofia e de outras ciências nos encontramos num processo de entendimento das Leis Naturais buscando nossa consciência como seres de vida avançada.

Com um certo senso de consciência coletiva ou de brevidade, muitos deixaram o seu melhor para nós na arte e na ciência, transformando para melhor nossa "cultura humana".

Estamos sempre comprimindo a mola, estamos adicionando a tensão necessária para que haja transformação em algum momento. Vez ou outra navegamos pela cegueira intelectual: o fracasso que deve ser escondido, o imperfeito excluído de nossas vidas.

Pois bem, digo-lhes que os fracassos e as imperfeições são características fundamentais no processo evolutivo do Cosmos e foram catalisadores de transformações. O Cosmos deixou para trás um mundo hostil, época de grande densidade de radiação e matéria bariônica ,fracassou por bilhões de anos, por uma infinidade de reações químicas até conseguir uns dos seus sucessos que foi a vida e em seguida sua consciência através da vida avançada.

Não sabemos qual o próximo passo nessa caminhada evolutiva do Cosmos, o que virá no pós- consciência. Mas é provavel que as grandes transformações venham catalizadas pelo imperfeito e o fracasso.

Acredito que se tivermos consciência de nossa finitude como matéria desse Cosmos e decidirmos deixar nosso melhor legado, estaremos mais próximo das respostas ou ao menos deixaremos para trás mais rapidamente os momentos de cegueira intelectual. Ficaremos mais perto do próximo passo evolutivo, sentiremos que somos guardiões da vida em um Planeta raro. E mais do isso, que somos os únicos exemplares da espécie Humana!

Céus limpos

@astronomiaNoCerrado

Tuesday, September 21, 2021

Nebulosa Cabeça de Cavalo

A famosa região da Cabeça de Cavalo na constelação de Orion está localizada a 1.500 anos-luz da Terra na proximidade de uma das "As Três Marias", a estrela Alnitak (Zeta Orionis). Que na realidade não é uma única estrela, mas um sistema triplo onde sua primária possui 28 vezes mais massa que o nosso Sol.

A formação que dá origem ao nome dessa região é em si uma nebulosa escura, grande porção densa de poeira e gás que absorve boa parte da luz que a ilumina vinda da estrela Sigma Orionis, esculpida por ventos e radiação estelares.


A região também possui uma enorme quantidade de Hidrogênio, que ionizado pela energia liberada pelas estrelas próximas dão uma tonalidade avermelha na imagem.

Foram 3 horas de captura durante a lua cheia e usando filtro banda de banda estreita L-Enhance.

Céus limpos

@astronomiaNoCerrado

Tuesday, September 14, 2021

Astronomia: Um ensaio sobre Ciência e Fé

Esse não é um texto sobre religião e sim sobre acreditar em algo que não se vê, que não se mede e que nem mesmo sabemos se realmente existe. A fé não só não se sobrepõe a ciência como é essencial, sem ela não há busca pelo desconhecido, pelo novo e pela evolução das leis que regem o universo. Precisamos simplesmente crer que a ignorância do ser humano de hoje será superada um dia e trará luz sobre a incompreensão.

A astronomia de nossos ancestrais nasceu da fé, quando os povos antigos observavam as danças das estrelas, cometas, planetas e buscavam o entendimento. Naquela época sem a compreensão das leis da Física, só podiam crer que havia alguma explicação para tudo aquilo.

A ciência Astronomia avançou muito com a ajuda de Kepler, Galileu, Isaac Newton, Einstein e tantos outros gênios da ciência que ajudaram a humanidade e descrever a dança do universo com as leis essenciais da física. Mas ainda assim há de termos fé pois mesmo após alguns milênios ainda não estamos nem perto de compreender questões essenciais como a se estamos sozinhos nesse universo, qual foi a Primeira Causa para que aquele universo denso se expandisse dando origem a tudo, é possível o tudo nascer do nada? Simplesmente temos que ter fé que a ciência não é finita e completa, portanto estar abertos a todas as possibilidades de respostas.

Observar o cosmos é tão intrigante quanto fascinante. Ao mesmo tempo que um olhar quantitativo do universo desperta uma sensação de insignificância, também paramos para pensar o quão raro é a vida. Foram bilhões de anos onde um infinito de experiências físicas e químicas tiveram que ocorrer e falhar para estarmos aqui hoje. Esse fato deveria nos trazer um sentimento de gratidão.

Parafraseando Carl Sagan, somos formados por restos de estrelas mortas. Sabemos disso pois a ciência já descobriu que aquilo que nos forma biologicamente está presente em abundância no Cosmos. E os sentimentos? O que une o carbono ao amor?

Hoje apenas a fé. Para essa ponte muitos dão o nome de Espiritualidade. Não falo da religião, mas das características ainda inexplicáveis pela ciência que a vida avançada adquiriu com a evolução: amar, ter consciência de si e do mundo e ter fé.


Céus limpos
@astronomiaNoCerrado

Monday, September 6, 2021

Limite Astrobiológico Copernicano

Quantas civilizações inteligentes podem haver por ai na Via Láctea ?

Em 2020 um artigo científico chamado The Astrobiological Copernican Weak and Strong Limits for Extraterrestrial Intelligent Life trouxe uma abordagem atualizada da Equação de Drake para determinar o número de possíveis civilizações inteligentes em nossa galáxia.

A ideia desse post não é trazer o conteúdo desse artigo e sim fazer nossas próprias estimativas usando o modelo matemático proposto:

N = Nt * fl * fhz * fm * (L/τ')

Onde

N = É o número de civilizações inteligentes no momento em nossa galáxia.

Nt= Total de estrelas em nossa galáxia.

fl= Porcentagem de estrelas que possuem +5 bilhões de anos.

fhz= Porcentagem de estrelas que podem ter um planeta capaz de suportar vida.

fm= Porcentagem desses planetas que podem ter metais suficientes para desenvolvimento de vida avançada.

L = Tempo que uma civilização inteligente precisa para desenvolver formas de comunicação.

τ'= Tempo necessário para a vida inteligente se desenvolver em um planeta até ser possível se comunicar.

Tudo posto na mesa, vamos a estimativa. 

Consideremos que existam por volta de 100 bilhões de estrelas em nossa galáxia. 10% dessas estrelas seriam anãs amarelas como o nosso Sol e portanto idade aproximada, estimativas usando dados do telescópio Kepler sugerem que podem haver 300 milhões de exoplanetas habitáveis e vamos assumir que 50% deles teriam metais para o desenvolvimento de vida avançada. Sabemos de evidências de vida na Terra que datam de aproximadamente 3.5 bilhões de anos atrás e portanto podemos estimar que o tempo necessário pata o surgimento da vida seja de no mínimo 1 bilhão de anos. Mas vamos adicionar mais 3 bilhões de anos nessa conta, já que esse é o tempo total que conhecemos para o surgimento de vida avançada (nós? 😅)

Por fim, usando novamente a humanidade como exemplo podemos dizer que seriam necessário ao menos uns 100 anos para criarmos nossos sistemas de comunicação inteligentes.

Colocando tudo isso no modelo, temos um total de 38 civilizações inteligentes por ai! 👽👽👽

Vamos extrapolar mais um pouco. Digamos que a Via Láctea tenha um volume de um cilindro de 50mil anos-luz de raio e mil anos-luz de altura. Portanto 7 x 10^12 anos-luz^3.

Qual a probabilidade de uma civilização estar a 4 anos-luz de nós ? (Estrelas mais próxima depois do Sol). Podemos assumir que seria 

P = Volume De uma Esfera de 4anos-luz de raio / Volume da Via Láctea

Então a probabilidade seria de 3 x 10^-9 %. O que ajuda a explicar porque ainda não achamos nada! Mais fácil ganhar na Mega-sena!

Valeu a brincadeira.

Obs: A estimativa no artigo fala em 36 civilizações em condições mais restritas. Então nossa conta não ficou muito fora.

Céus limpos!

@astronomiaNoCerrado

Monday, August 23, 2021

Nebulosa do Pelicano

Muitos astrônomos amadores nem tirariam seus equipamentos da caixa para tentar capturar algum objeto de céu profundo durante o pico da Lua cheia. Isso é que se escuta e se lê por ai... resolvi testar eu mesmo e tirar minhas conclusões.

Joguei tudo no bagageiro da rural e parti para dentro do cerrado goiano em um céu bortle 5. Planejei tentar um astro que ficasse o  mais distante possível da Lua no céu, que me permitisse algumas horas de trabalho e que fosse uma nebulosa de emissão, já que eu iria usar um filtro de banda estreita.

A escolha foi a Nebulosa do Pelicano. Região de emissão na constelação de Cisne (próxima a estrela Deneb) situada a 2.000 anos-luz da Terra. Essa é uma região de HII, caractetizada pela presença de gases Hidrogênio ionizado (principalmente na linha H-alpha) e Helio, que em Pelicano estão se tornando mais quentes gradativamente devido a presença de estrelas jovens e quentes.

Espera-se desse tipo de região uma tonalidade mais rosada/avermelhada (devido as linhas de Hidrogênio e He). Mas é possível também observar regiões menores em outras tonalidades.


A curiosidade que trago aqui é uma estrutura (aparenta um filamento) na parte de trás da cabeça do pelicano cósmico. Esse tipo de estrutura é comum em regiões HII. Foi catalogada como IC5067 e se estende por 10 anos-luz!


Foram aproximadamente 7 horas de captura durante duas noites de Lua cheia! Acho que valeu a pena!

Céus limpos!

@astronomiaNoCerrado

Wednesday, August 11, 2021

Nebulosa da Cobra

Região na constelação de Ophiucus onde o contraste entre o campo estrelado e as porções do cosmo onde a luz não consegue atravessar a enorme quantidade de poeira, dá origem a Nebulosa escura da Cobra.

Impressionante a quantidade de estrelas que vemos nesse pequeno campo de menos de 3x2 graus não é?  E ainda sim uma porção muito pequena das centenas de bilhões de estrelas da nossa Via Láctea!!


Céus limpos!

@astronomianocerrado


Matéria Escura: Evidências de sua presença

O que é a tal Matéria Escura ? Ninguém sabe ao certo. Parece que essa entidade não interage com forças eletromagnéticas (não emite e nem abs...