“Perigo em Pégasus!”

“Nessas férias… evite viajar para o sistema binário II Pegasi. Cientistas detetaram uma ‘erupção estelar’ tão forte lá… – que, se houvesse algum planeta habitado – toda vida ali teria sido extinta… instantaneamente.”

A erupção em II Pegasi é a mais energética já vista na história da astronomia…resultando numa liberação de energia, de cerca de 100 milhões de vezes mais poderosa do que a típica ‘erupção solar’. – A deteção foi feita pelo satélite Swift, da Nasa, em dezembro de 2005… e, a partir daí…estudada pelo grupo liderado por Rachel Osten da Universidade de Maryland.

Spectral distribution RS CVn Bynary II Pegasi

Distribuição de energia espectral do sistema binário II Pegasi, medido pelo telescópio espacial Spitzer. A fotometria infravermelha do sistema estelar mostra um fluxo em excesso das fotosferas estelares, indicando a presença de poeira circunstelar, possivelmente de um sistema fóssil planetário, recentemente desestabilizado pela evolução da estrela binária RS CVn. [NASA / JPL-Caltech / Harvard-Smithsonian CfA]

Estrelas binárias RS CVn                                                                                                  Acredita-se que as estrelas sejam binárias coalescentes                                                              de ‘tipo tardio’…pelo alto grau de “rotação do sistema”.

Acredita-se que a convecção… — juntamente com uma alta rotação estelar… resulte em um mecanismo de dínamo que converte a energia mecânica de rotação e convecção em energia magnética. Este dínamo é o que impulsiona a atividade solar e estelar. As estrelasRS CVnsão do tipo tardio da evolução espectral, localizadas em sistemas binários. O fato de serem  “estrelas frias” significa que possuem uma profunda “zona de convecção”…Além disso, por formarem sistemas binários…o ‘efeito de maré’ com a estrela companheira a obriga a girar em alta velocidade… Como consequência, essas estrelas mostram o resultado da ‘atividade magnética’ na forma de ‘manchas’ (‘efeito Doppler’)…‘flares’…‘coroa estelar’…raios-X…etc.

Devido à profunda zona de convecção, e altas taxas de rotação do par estelar… o nível de atividade é muitas ordens de grandezas maior que a atividade solar. No Sol por exemplo, manchas solares cobrem apenas um pequeno percentual da superfície solar… mesmo no máximo período. Em estrelas “RS CVn”…todavia, as manchas podem cobrir de 10 a 20% da superfície. Supõe-se que estas manchas estelares…assim como as solares…definam o fluxo magnético da superfície… Sendo assim, o efeito Doppler desses fenômenos, nos dá informações importantes sobre morfologia das manchas, além da rotação diferencial da estrela…e os ciclos de atividade estelares – de uma forma bem parecida com o resultado    do estudo das manchas solares, sobre o que sabemos da atividade solar. (gráfico) (texto)

Travamento gravitacional

O “binário estelar” está a 135 anos- luz da Terra; uma distância segura, mas é impossível não pensar… que algo parecido pudesse ocorrer com nossa estrela. Afinal… quem gerou essa ‘monstruosa’ erupção foi uma estrela um pouco mais velha, e um pouco menor do que o nosso “Sol”.

Osten destaca que – a despeito das similaridades entre a estrela violenta e o Sol, existe uma diferença fundamental — aquela vive num sistema binário, ou seja é ‘casada’ com outra estrela. Não surpreende que estrelas casadas fiquem meio estressadas de vez em quando… E, ao que tudo indica… – nesse caso… – foi exatamente isso o que aconteceu.

O fato das 2 estrelas girarem muito próximas uma da outra… — fez com que a gravidade as levasse a ter o mesmo tempo de rotação, e de translação. Trata-se de perigosa combinação, que pode levar a tragédias… – de proporções gigantescas… Como melhor explica Osten:

“A maioria das estrelas com a idade do Sol são bem calmas, como o Sol… Você precisa de algum mecanismo especial, assim como um  ‘travamento gravitacional’  de órbitas da estrela binária com a rotação, para ter uma “estrela ativa“…com tais erupções.”

A parte perigosa é que a erupção vista nesse sistema binário ocorreu como resultado das 2 estrelas “travarem” suas órbitas com sua rotação…o que acontece somente depois que      as estrelas passam da idade de produziremerupções – por serem jovens. A astrônoma também comenta que esta descoberta pode ser considerada uma má notícia…em relação às esperançosas perspectivas do desenvolvimento da vida em outras partes do Universo:

“Sim, acho que isso precisa ser reavaliado…Em tese podemos ter formação planetária (e vida) evoluindo ao redor de um sistema assim… mas quando as órbitas sincronizarem com a rotação     das estrelas a erupção surgiria. E isso…atualmente…não é levado em conta…nos estudos astrobiológicos.”

Mas, como boa astrônoma, Osten prefere destacar as revelações puramente astronômicas do estudo. – Segundo ela, essa é a primeira vez que se consegue observar as propriedades dos elétrons que são acelerados durante uma erupção dessas em outra estrela… Até então, isso só havia sido observado em nossa própria estrela-guia…o Sol.  texto base (nov/2006)

Um ‘clarão’… gigantesco… em Pégasus  O clarão detetado em dez/2005  pelo satélite ‘Swift’ da NASA num sistema binário estelar, pode ter sido o mais poderoso ‘flare‘ já visto.

Em tese originados do súbito realinhamento do ‘campo magnético’, na alta atmosfera das estrelas, os “Flares” impulsionam partículas até altíssimas velocidades… Estas partículas, ao serem aceleradas, emitem raios-X de alta energia. – Esta radiação… por ser de curta duração… – normalmente não é observada, mas aquece o gás na superfície estelar … até milhões de graus…O gás quente por sua vez, emite raios-X menos energético – o qual…é então detetado, pelo fenômeno dos “flares“. Novas observações, ocorridas em dezembro de 2005, no entanto, sugerem que o telescópio espacial ‘Swift’ da NASA detetou…pela 1ª vez, a emissão original de raios-X de alta energia das partículas aceleradas em um ‘flare’, confirmando o mecanismo básico por trás de tais eventos. – Rachel Osten, da Maryland University, EUA…conduziu os estudos. – O flare foi ejetado da estrela II Pegasi… a 135 anos-luz da Terra. Foi 100 mil vezes mais poderoso do que os ‘clarões‘ mais violentos já observados na superfície do Sol… – com duração calculada em pouco mais de uma hora, enquanto os ‘flares’ solares geralmente emitem raios-X por apenas uns poucos minutos.

Os ‘clarões’ muito fortes geralmente acontecem em estrelas muito novas, que giram uma vez a cada 2 dias ou mais (o Sol gira uma vez a cada 28 dias). A rotação mais rápida gera mais energia magnética, o que, por sua vez, acarreta ‘flashes’ mais potentes. II Pegasi no entanto não segue este padrão … supondo-se mais antiga que o Sol. Mas, por ser um par binário, a gravidade da companheira a faz girar mais rápido… – uma vez… a cada 7 dias.

Acredita-se que… nos últimos bilhões de anos… o Sol já teve flares                com um poder aproximado…quando tinha apenas alguns milhões                  de anos de idade,   e girava bem mais rápido; mas sua velocidade                  de rotação diminuiu muito…desde então…para poder produzi-los.

O flare aconteceu em dezembro de 2005, e foi tão poderoso que poderia ter eliminado qualquer potencial de vida nas suas proximidadesOs cientistas ainda não entendem totalmente o mecanismo desses disparos, mas esperam aprender mais sobre eles com         o Swift. O satélite pode monitorar grande parte do céu em um dado momento… o que permitiu capturar esse raro e ultra-poderoso processo em andamento…e, logo alertar        os astrônomos sobre o evento… – para que os ‘telescópios terrestres’ então pudessem acompanhar as observações… – em outros comprimentos de onda. ** (texto original) ********************************************************************************

Pégasus LL

Espiral em Pégasus (mar/2017)

Novas imagens captadas pelo maior radiotelescópio do mundo o ‘ALMA’, mostram a “espiral cósmica” que se formou pelo gás expelido, de forma contínua — pela estrela binaria “LL Pegasi” (estrela de carbono central,    e… 1 moribunda gigante vermelha).

As imagens disponibilizadas aparecem em 2D, no entanto é destacado no artigo que em 3D a espiral tem a forma de ‘concha’. Esta descoberta revela dados sobre a natureza das ‘estrelas binárias‘, através do gás que emitem; que permanecendo afastado da estrela,    a uma distância de vários milhares de raios estelares…vai ajudar os cientistas a definir a órbita da…”estrela binária“… – de maneira a que esta órbita – de formato elíptico…seja refletida em cada ciclo da espiral…como assim explica Mark Morris, co-autor do estudo:

“Este sistema invulgarmente ordenado, abre as portas à compreensão de como as órbitas de estes sistemas evoluem com o tempo, já que cada ciclo espiral mostra uma órbita diferente… em um marco de tempo diferente”.

O par binário, que se encontra a uma distância de 3.400 anos-luz da Terra, é formado          pela estrela de carbono LL Pegasi e pela nebulosa IRAS 13166+1655  que conclui seu          ciclo de órbita elíptica em 800 anos… A interpretação da espiral, em forma de concha, representa uma maneira de sequenciar a… ‘historia total’… de seu movimento orbital.

Esta observação foi realizada pelo “ALMA” (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), localizado no deserto de Atacama — no Chile… — Esta instalação conta com 66 radiotelescópios de alta precisão que funcionam em simultâneo, o que faz com que, no conjunto, possa ser considerado o maior radiotelescópio do nosso planeta. (texto base) **************************************************************************

exoplaneta-51-Pegasi-b

Concepção artística do exoplaneta 51 Pegasi b (ESO/M. Kornmesser/Nick Risinger)

O planeta 51 Pegasi B

Numa noite de inverno…a observação do então estudante de astronomia Didier Queloz no observatório Haute-Provence, na França … foi atrapalhada pela chuva. Ele então…decidiu ir à biblioteca – criar um programa – capaz de analisar dados já coletados por ele. Era janeiro de 1995 e outros grupos de astrônomos também procuravam a mesma coisa: um planeta na órbita de uma estrela…que não o Sol.

Seus dados sugeriam que uma estrela brilhante chamada 51 Pegasi tremia ligeiramente, o que era justamente o indício que Queloz estava procurando. Esse movimento estelar poderia indicar a presença de um planeta. A 51 Pegasi, uma estrela localizada na constelação de Pegasus a apenas 47,9 anos-luz da Terra, é visível com o uso de binóculos, ou até mesmo a olho no, em um céu com boas condições. Trata-se de uma anã amarela com 7,5 bilhões de anos, um pouco mais velha que o Sol, e também ligeiramente mais massiva.

Foi no dia 6 de outubro de 1995 que Michael Mayor e Didier Queloz anunciaram a descoberta do exoplaneta, chamado de 51 Pegasi B, na revista Nature. Eles projetaram um instrumento de detecção sensível o suficiente para essa tarefa e o acoplaram a um telescópio, o que permitiu, finalmente, confirmar a existência do exoplaneta.

Eles também colaboraram com o projeto Corot, um telescópio espacial francês lançado em 2007 que conseguiu detectar planetas menores, e a descoberta dos primeiros exoplanetas foi merecedora do Nobel não só pela revolução na astronomia: é que, com a confirmação de que há outros sistemas estelares como o nosso, também vem a implicação filosófica de que talvez não estejamos sozinhos no universo – e consequentemente não somos tão especiais assim.

Mayor e Queloz, segundo o comunicado do Comitê, “exploraram a nossa galáxia, a Via Láctea, à procura de mundos desconhecidos; em 1995, fizeram a primeira descoberta de um planeta fora do sistema solar, um exoplaneta, que orbita uma estrela semelhante ao Sol, a 51 Pegasi”. (texto base)

******************************(texto complementar)******************************

estrelainteriorNascimento e morte…de uma “estrela”

Uma estrela…desde que se condensa a partir de uma nuvem de gás… — está sob a ação de sua própria gravidade… que comprime o gás em direção ao seu centro, obrigando-a assim a produzir energia – que gere uma suficiente pressão para conter o colapso. – O núcleo da estrela… gigantesco reator de ‘fusão nuclear’, processa a matéria do meio interestelar, dela sintetizando…”elementos químicos pesados”.

A gravidade atua inexoravelmente, comprimindo a estrela até levá-la a esgotar sua fonte de energia. As estrelas de pequena massa caminham para a morte esfriando lentamente, enquanto que as de grande massa explodem violentamentecom um brilho 100 bilhões   de vezes maior que o Sol…espalhando pelo meio interestelar os elementos químicos que foram processados no núcleo. A matéria interestelar assim “enriquecida”…de elementos pesados será continuamente…reprocessada… – em novos…”ciclos de formação estrelar”.

A maior proporção de elementos químicos pesados nas estrelas jovens, em relação às mais antigas é a evidência de que muitos ciclos de reprocessamento ocorreram na nossa galáxia, desde sua formação. – A matéria base da constituição dos organismos vivos (C, O, Fe, etc.) teria se originado no centro de estrelas…e participado de eventos catastróficos envolvendo as maiores liberações de energia conhecidas no universo (as “supernovas“)… – Portanto, podemos então dizer que – de fato… somos um dos produtos finais da…”evolução estelar”.

ciclo H

O processo mais simples de nucleossíntese estelar é a queima de Hidrogênio com a formação de Hélio.

Evolução Estelar (estágios iniciais)

A energia liberada pela fusão dos núcleos atômicos no interior das estrelas… gera a pressão necessária para equilibrar toda a sua massa, em compressão gravitacional. Nesse processo… uma parte da energia é irradiada. As estrelas de massa reduzida, queimam lentamente o Hidrogênio … de modo…a nunca atingir uma temperatura suficiente para iniciar a queima de Hélio.

pp

O valor para a temperatura do núcleo do Sol é de 15 milhões de graus Kelvin, e à esta temperatura, o ciclo próton-próton domina.

À medida que o Hidrogênio vai se fundindo em Hélio… o nº de “partículas livres” no centro da estrela diminui… gerando uma redução da…”pressão interna”.

Desta forma … à medida que a própria estrela vai produzindo “elementos químicos” pesados, se torna menos eficiente…uma geração de energia por “fusão”.

Para queimar elementos mais pesados é preciso temperaturas cada vez mais elevadas…Por exemplo, para elementos químicos de massa atômica 50, estas temperaturas são da ordem de 4x10e9ºK. Porém, temperaturas mais elevadas que esta favorecem os processos de foto-desintegração, dificultando a fusão de núcleos pesados…Isto leva a uma maior abundância dos núcleos de maior estabilidade (maior energia de ligação), gerando maior porcentagem de núcleos atômicos de elementos químicos próximos ao Fe56 (o chamado pico do Ferro). À medida que a estrela constrói elementos químicos mais pesados — a geração de energia por fusão se torna mais ineficiente… — Até que ela acabe por esgotar sua fonte de energia.

gases-ideaisEstágios avançados da evolução estelar

Sem fonte de energia, a massa estelar é comprimida até atingir densidades elevadas. Nessas condições, a ‘equação de gás perfeito‘ não mais pode descrever o comportamento da matéria…e, precisamos elaborar outro modelo, agora respeitando o tipo de interação dominante entre as partículas, para cada densidade.

Se a aceleração da gravidade for muito elevada, então o campo gravitacional descrito pela teoria de Newton não é mais uma aproximação satisfatória…e torna-se necessário utilizar a teoria da Relatividade Geral de Einstein. Enquanto isso, a partir dos anos 30, conforme aos efeitos quânticos, foram construídas equações de estado para a ‘matéria condensada’, conseguindo…não só dar conta de fatos observacionais da época (‘anãs brancas’, núcleos estelares), como prever a existência de situações extremas…só postas em evidência pelas observações recentes. – O conhecimento dos resultados finais da “evolução estelar” está, portanto…envolvido com as refinadas elaborações da Relatividade, e Mecânica Quântica.

Por outro lado…o progresso de técnicas observacionais tem sido extremamente rápido nos últimos anos…e os dados se amontoam…exigindo técnicas de processamento mais rápidas para dar conta de suas inúmeras descobertas… – ‘Anãs Brancas’ são hoje bem conhecidas;Estrelas de Neutronsforam identificadas em 1967; e objetos ocultando “Buracos Negros” têm sido vistos regularmente, em toda faixa eletromagnética (e gravitacional). (texto base************************************************************************************

Físicos resolvem velho mistério guardado dentro do núcleo atômico (fev/2019)

crédito ShutterstockEis uma misteriosa verdade… que os cientistas conhecem desde 1983… os prótons e neutrons – quando dentro de um átomo … em vez de flutuarem livremente pelo espaço, agem de um modo diferente… – Especificamente, as… partículas subatômicas – que os compõem, chamadas de “quarks”, diminuem sua velocidade – quando confinadas a um…núcleo atômico.

E isso soa estranho aos físicos…porque neutrons são neutrons, bem como prótons            são prótons, estejam dentro de um átomo ou não. Tanto prótons quanto neutrons,          são compostos de 3 partículas menores chamadas quarks, unidas pela ‘força forte‘;        como explicou Or Hen…físico do MIT, e co-autor do estudo… “Quando quarks são colocados num núcleo, eles começam a se mover mais  lentamente…e isso é muito estranho, porque as ‘poderosas interações‘ entre quarks basicamente determinam            sua velocidade… enquanto as forças que ligam o núcleo…seriam bem mais fracas”.

E não há outra força conhecida que possa modificar tão intensamente o comportamento dos quarks em um núcleo. – Ainda assim…o efeito permanece…e os físicos de partículas chamam esse caso de “efeito EMC” (European Muon Collaboration), em homenagem ao grupo que o descobriu. – Até recentemente, não se tinha qualquer ideia sobre sua causa.

Duas partículas num núcleo são normalmente unidas por uma força de cerca de 8 milhões de elétron-volts (8 MeV), uma medida de energia em partículas. Quarks, em um próton ou neutron se mantêm unidos por cerca de 1.000 MeV. – Por isso, não faz sentido ‘interações nucleares’…(comparativamente suaves)…impactarem tão fortemente…sobre as poderosas interações (“gluônicas”) dentro dos quarks…“O que são 8 em relação a 1.000?”, disse Hen.

Mas o “efeito EMC”… dependendo do núcleo envolvido, não parece um leve empurrão de uma mera força externa. Mesmo variando…de um tipo a outro de núcleo… o ‘tamanho aparente’ dos ‘núcleons’ (função de sua velocidade) pode variar de 10 a 20%… No núcleo do ouro, prótons e neutrons são 20% menores, do que quando livremente. E o físico do “MIT” acrescentou que:

“Várias teorias, com vários modelos diferentes, tentaram explicar isso… – mas nenhuma conseguiu explicar todos as peças, e o que restou foi um grande ‘quebra-cabeças’. Temos muitos dados agora, medições de como os quarks se movem, dentro de todos os tipos de núcleos diferentes, mas mesmo assim não podíamos explicar o que estava acontecendo”.

Em vez de tentar explicar todo o quebra-cabeça de uma só vez – Hen e seus colegas, decidiram examinar somente um ‘caso especial’ da interação de neutrons e prótons.          Na maioria dos casos, prótons e neutrons no núcleo não se sobrepõem, respeitando        cada um os limites um do outro – mesmo que … apenas sistemas de quarks ligados.        Mas…algumas vezes, núcleons se ligam dentro do núcleo, e começam a se sobrepor fisicamente, tornando-se o que os cientistas chamam de “pares correlacionados”. A qualquer momento, cerca de 20% dos núcleons de um núcleo, assim se sobrepõem.              E, quando isso acontece… – grandes quantidades de energia fluem entre os quarks, mudando fundamentalmente sua estrutura e comportamento vinculados – em um fenômeno causado pela força forte. Num artigo publicado em 20 de fevereiro na        revista “Nature”, os pesquisadores argumentam que esse ‘fluxo de energia’ explica precisamente o ‘efeito EMC’ (segundo o… “modelo padrão de física de partículas“.)

A equipe bombardeou muitos tipos diferentes de núcleos com elétrons e encontrou uma relação direta entre esses “pares de núcleons” e o “efeito EMC”. Seus dados…fortemente sugerem, que os quarks na maioria dos núcleons não mudam quando entram no núcleo. Mas aqueles poucos envolvidos em “pares de núcleons”, mudam seu comportamento de forma tão dramática, que distorcem a média dos resultados…em qualquer experimento.    É normal que muitos quarks “empacotados” em um espaço tão pequeno causem alguns efeitos dramáticos de força forte. O efeito EMC é o resultado de apenas uma minoria de anomalias, em vez de uma mudança no comportamento de todos os prótons e neutrons.

A partir desses dados a equipe derivou uma função matemática descrevendo com precisão como o efeito EMC se comporta de um núcleo…ao núcleo seguinte…como explicou Gerald Feldman – físico da Universidade George Washington – que mesmo não fazendo parte da equipe, também escreveu na “Nature” um artigo, comentando a pesquisa…E, ele concluiu:

“Eles (os autores do artigo) fizeram uma previsão – e sua previsão foi razoavelmente confirmada… – Essa é uma forte evidência de que esse ‘efeito de emparelhamento’ é a resposta real para o mistério da EMC”.

Depois de décadas, os físicos de partículas parecem ter resolvido esse problema com muitas soluções triviais. Hen disse que eles já têm idealizados experimentos, para ir      ainda mais a fundo na questão…e então revelar novos segredos desconhecidos sobre            o comportamento de…”núcleons emparelhados”…dentro de átomos. (texto original)

Sobre Cesarious

estudei Astronomia na UFRJ no período 1973/1979.
Esse post foi publicado em astronomia e marcado , , . Guardar link permanente.

Uma resposta para “Perigo em Pégasus!”

Deixe um comentário

Preencha os seus dados abaixo ou clique em um ícone para log in:

Logotipo do WordPress.com

Você está comentando utilizando sua conta WordPress.com. Sair /  Alterar )

Foto do Google

Você está comentando utilizando sua conta Google. Sair /  Alterar )

Imagem do Twitter

Você está comentando utilizando sua conta Twitter. Sair /  Alterar )

Foto do Facebook

Você está comentando utilizando sua conta Facebook. Sair /  Alterar )

Conectando a %s