‘Supernovas’…e a Vida no Universo

“Como nenhuma outra ciência — a ‘astrofísica’ semeia… a experiência de químicos, biólogos, geólogos e físicos, para descobrir o futuro, passado e presente do cosmos…e nosso próprio lugar dentro dele.” (Neil de Grasse) 

http://www.sterne-und-weltraum.de/news/selten-toedlich/1139975

Ilustração artística de um “GRB”

Associados a explosões de extrema energia em longínquas galáxias, os surtos de raios gama – gamma ray burst (GRB) são considerados um dos “eventos eletromagnéticos” de maior ‘luminosidade‘ do Universo.

Douglas Galante… pesquisador do “Instituto de Astronomia” da USP, utilizou modelos matemáticos, na  avaliação … de como a ocorrência de tal evento superenergético nas proximidades de um ‘exoplaneta’, afetaria a vida, que tivesse por lá.

O estudo resultou na 1ª tese defendida no Brasil em “astrobiologia … recente campo surgido da integração em diversas áreas, da pesquisa sobre a origem e evolução da vida    na Terra, e eventualmente, em outros lugares do Universo. – De acordo com Galante, a astrobiologia – uma interface entre a astronomia e a biologia, aborda questões, como a formação e deteção de moléculas pré-bióticas em planetas… – e no meio interestelar; a influência de eventos astrofísicos sobre a vida na Terra – e… a análise das condições de viabilidade da ‘vida microbiana‘…em outros planetas, ou satélites. – E Galante explica:

“Poucos pesquisadores têm trabalhado com astrobiologia no Brasil, por isso a tese foi pioneira na área. Mas ela está ganhando espaço; estamos formalizando a criação de um grupo de estudos nessa área, envolvendo pesquisadores de várias instituições. No IAG, estamos criando também         o 1º laboratório de pesquisa em astrobiologia… denominado AstroLab“.

Galante, que prepara seu pós-doutorado, explica que o grupo de pesquisas envolve pesquisadores do IAG…do Instituto de Biociências…do Instituto de Oceanografia da         USP… além da UFRJ… do INPE… e, da PUC de Campinas… — E, ele assim comenta:

Meu pós-doutorado consiste na coordenação da construção do novo laboratório no IAG, que será voltado à simulação de ambientes planetários e espaciais, e terá a possibilidade de estudar material geológico e biológico. — O objetivo é analisar como microorganismos terrestres sobreviveriam em condições diferentes das que estão acostumados, ou seja…em situações de alta radiação – vácuo – variações bruscas de temperatura… e/ou de pressão“.

Vida baseado no DNA

A astrobiologia, surgida há cerca de 15 anos, tem, como uma de suas principais vertentes,   a busca de vida em outros planetas/satélites. Esta linha se baseia no estudo das condições de ‘exoplanetas’ para abrigar vida, buscando, de forma pragmática fora da Terra, planetas com condições de conter ‘material genético‘. 

O modo mais simples para isso – é procurar ‘água líquida‘, condição necessária mas não suficiente… – como assim comenta Galante:

“Não podemos garantir que toda vida possua DNA, mesmo porque as concepções sobre as formas de vida hoje conhecidas… estão mudando,          a partir da descoberta de ‘organismos extremófilos’ vivendo no fundo        da Terra…na ausência de luz…de água… – e… sob pressões incríveis”.

Simulando efeitos de um evento cósmico sobre a vida

No estudo, para quantificar os danos à biosfera, foram utilizados dois microrganismos como parâmetro biológico: as bactérias ‘Escherichia coli’ e ‘Deinococcus radiodurans’.       A 1ª extremamente sensível à radiação – em especial a ultravioleta – e a 2ª, altamente resistente a vários agentes deletérios…como radiação ultravioleta ionizante, peróxidos orgânicos e dessecação…A ideia era descobrir quais seriam os efeitos biológicos de um evento astrofísico superenergético…para avaliar como essa radiação iria interagir com        a atmosfera e biosfera do planeta. — Na avaliação feita pelo pesquisador do IAG/USP: 

“O que aprendemos é que o efeito de maior importância em qualquer ponto da galáxia não seria o impacto direto da radiação… – mas sim… a ação da radiação ultravioleta pela influência do ‘vento solar’, destruindo boa parte da camada de ozônio de um planeta… — devido aos surtos de raios gama”.

Para realizar o estudo, foi preciso primeiro modelar a fonte do evento astrofísico…e, em seguida, a interação da radiação com a atmosfera… Só depois se pôde entender como os GRB iriam interferir na biosfera…Nesse sentido, foram utilizados modelos matemáticos  com base em dados experimentais de biologia, além de dados químicos…No laboratório, esse estudo terá continuidade…avaliando outras variáveis – pela simulação em “câmara    de vácuo”… – do sol e planetas… – sob várias possibilidades de “fontes de radiação“.

Os GRBs foram descobertos pela primeira vez em 1967 por cientistas russos, tentando detectar testes com armas nucleares… — Embora não haja consenso sobre sua origem, especula-se o seu surgimento a partir de supernovas … sendo muito úteis no estudo da expansão do Universo.  ‘texto base’  (15/06/2009)  (As instalações do novo laboratório  ficam na sede do IAG, Valinhos (SP), onde se situa o Observatório ‘Abraão de Moraes’) **********************************************************************************

“Supernovas” podem estar controlando a vida no universo                                     “Nada em biologia faz sentido, a não ser à luz da evolução.”  (Theodore Dobzhansky)

Segundo estudo recente, enormes explosões estelares, chamadas “supernovas“, podem estar por trás do “desenvolvimento da vida” em nosso planeta… (e…em outros mundos).

Uma propriedade especial das “moléculas orgânicas” da Terra — pode ter origem na explosão de uma ‘supernova’ — sugerindo que as bases moleculares para a formação da “vida orgânica” … não foram criadas em nosso planeta…mas sim, no ‘cosmos‘.

Os cientistas acreditam que isso aconteça, porque as “bases da vida” – como açúcares e aminoácidos…têm ‘formato quiral‘. Isso quer dizer que se os dividirmos ao meio…cada metade seria a imagem espelhada da outra. Na química, a quiralidade significa que as moléculas não podem ser sobrepostas. Elas são consideradas canhotas ou destras… – dependendo da forma com que seus átomos são organizados… – Na Terra, as bases da vida tendem a ser ‘canhotas’ – assim como no resto do Universo… (pelo menos é isso que suspeitam os astrônomos…ao analisar meteoritos).

Pesquisadores do Lawrence Livermore National Laboratory acreditam que as supernovas sejam o motivo pelo nosso mundo ser “canhoto”. – Quando uma estrela entra em colapso, ela ejeta partículas que incluem elétrons antineutrinos…’destros. – Essas partículas poderiam interagir com partículas canhotas – como átomos de nitrogênio…de dentro dos aminoácidos… já que seriam quirais. – Então, essa interação converteria nitrogênio em carbono, destruindo a parte destra do aminoácido, e sobrando as partículas canhotas… o que explicaria a prevalência desse tipo de molécula na Terra e outros lugares do universo.

Se isso for verdade, significa que os aminoácidos da Terra teriam sua origem em outro lugar do espaço… e que nós, humanos – assim como todas as formas de vida, seríamos uma espécie invasora em nosso próprio planeta. [original] # ‘texto base’ (18/08/2010) **********************************************************************************

Raios cósmicos e a vida na Terra

Raios cósmicos produzidos em regiões limítrofes da galáxia… devastam a vida na Terra a cada 62 milhões de anos, de acordo com estudos dos pesquisadores Mikhail Medvedev, e Adrian Melott, da Universidade de Kansas… nos EUA.  A conclusão que eles chegaram em sua nova teoria – sugere que o movimento do Sistema Solar na galáxia e desta no “grupo local” … exerce uma influência considerável sobre a “biodiversidade”.

A teoria oferece a primeira explicação para um padrão misterioso encontrado no registro de ‘fósseis’… — ao longo dos últimos 550 milhões de anos…correspondente a um período regular de 62 milhões de anos entre altas e baixas no número de animais marinhos. Para este mistério – nem mesmo os cientistas…que inicialmente descobriram o padrão cíclico, haviam desenvolvido uma explicação convincente.

Diversas possibilidades foram consideradas, entre as quais, atividade vulcânica… impactos de cometas…e alterações no nível do mar – mas nenhuma delas era capaz de justificar…a ‘regularidade’ do fenômeno.

Os pesquisadores descobriram que o volume elevado de ‘extinções’…no ciclo, coincide – de maneira quase perfeita com as “excursões” periódicas do Sistema Solar para além do plano central da Via Láctea. Ou seja… as excursões ao norte galático coincidem com as quedas na biodiversidade… – Nesses períodos, que incluem algumas das maiores extinções em massa reveladas pelos registros fósseis, a Terra sofre bombardeio intenso de raios cósmicos…cuja radiação prejudica a biodiversidade…ao causar mutações, e deflagrar alterações climáticas.

Richard Muller – físico da Universidade de Berkeley, na Califórnia…com a colaboração de seu aluno, Robert Rohde… foram os descobridores da existência do ciclo de 62 milhões de anos, conforme um artigo publicado na “Nature”, em março de 2005…E Muller comentou sobre o assunto…“Procurávamos por possíveis mecanismos, quando descobri que Melott e Medvedev… – felizmente… – haviam obtido sucesso…num ponto em que fracassamos”.

Nosso sistema solar viaja pela Via Láctea… uma galáxia em forma de disco, em um complicado circuito, que leva cerca de 225 milhões de anos para ser concluído. Em intervalos regulares… — o percurso do sistema cruza a fina porção central do disco,       para baixo, ou para cima. O Sol atinge sua maior distância quanto ao plano central               da galáxia a cada 62 milhões de anos… – Enquanto isso…todo o “disco galático” se arremessa pelo envoltório de gás quente numa velocidade de cerca de 200 km/seg.

Galactic_Plane_1

A nova teoria sugere que raios cósmicos são ‘continuamente’ gerados devido a uma ‘onda de choque’ no disco galático… – À medida que o…”Sistema Solar” atravessa o ‘plano galático’, ele fica mais exposto à…”frente de choque” das ‘fontes radiativas’; ao mesmo tempo que… recebe menos proteção dos…’campos magnéticos’…que formam um ‘escudo protetor’… — contra a radiação cósmica… – na densa porção central da galáxia. – Melott então, aplicou o modelo desenvolvido por seu grupo de trabalho ao maior banco de dados sobre fósseis existente, e confirmou a constatação de uma “flutuação na densidade“… — a cada 62 milhões de anos.

Raios cósmicos, e extinções em massa

Em mais recente artigo… – publicado na “Astrophysical Journal” em abril/2007, os dois cientistas discutem mecanismos possíveis para que a exposição aos raios cósmicos tenha como consequência extinções em massa… – E… sobre esse assunto… Medvedev explicou:

“Por si sós, os raios cósmicos não são tão perigosos. O problema é que…pela colisão entre eles e a atmosfera terrestre, são criadas partículas, que por ela se propagam, dotadas de tal carga energética (múons), que podem prover a organismos doses fatais de radiação”.

As mudanças na química da atmosfera, causadas pela poluição…e a redução da camada de ozônio que as acompanha… também podem causar mutações mais intensas. – Além disso, partículas com carga elétrica… – produzidas pelo bombardeio com raios cósmicos, podem gerar aumento considerável da presença de nuvens… – o que geraria alterações climáticas.

Os pesquisadores dizem que seu modelo não explica todas as maiores extinções em massa. Por exemplo, a extinção dos dinossauros, que as teorias mais aceitas atribuem ao impacto de um asteroide contra a Terra, não se enquadra no ciclo de 62 milhões de anos… – Já em relação à expectativas futuras, as opiniões são controversas…como assim concluiu Melott:

“O Sistema Solar recentemente passou pelo plano central da galáxia e está subindo a eclíptica, o que poderia implicar em maior exposição a radiação. Mas, o próximo efeito cíclico dos raios cósmicos só se fará sentir dentro de 10 milhões de anos”…… National Geographic – abril/2007…… (texto base************************(texto complementar)**************************

‘RAIOS CÓSMICOS’…VIDA E OBRA

Constituídos de ‘prótons energizados‘ provenientes de ondas de choques de supernovas, ‘raios cósmicos‘ podem ficar “viajando” pela galáxia durante milhões de anos antes de atingir algo. Sobre toda atmosfera terrestre caem como uma chuva constante… – Apesar dessa intensidade, nenhum deles chega a atingir o solo – pois, ao colidir com átomos da atmosfera, criam uma longa camada de partículas secundárias. Ao nível do mar, grande parte dos raios cósmicos secundários se transforma em múons – subpartícula atômica. 

A cada minuto…somos atingidos por cerca de 10 mil deles… que, ocasionalmente, podem causar mutações genéticas. – Como no passado, tudo leva a crer que a radiação incidente sobre atmosfera e solo terrestre fosse bastante mais forte…um fenômeno desse tipo pode ter uma grande importância evolutiva em relação à mutação genética dos organismos ao longo da história… Por outro lado, um modo de descobrir se alguma extinção de espécies ocorreu…sob a ação dos “raios cósmicos“… – é analisar os “isótopos radioativos“, que se formariam em uma supernova próxima à Terra.

Em 1999, um grupo da Universidade de Munique, Alemanha, detetou o isótopo de ferro-60 em rochas no fundo do mar. Este isótopo…originário de supernovas, é extremamente raro, possuindo um tempo de vida médio de 1,5 milhões de anos – portanto…oriundo de uma supernova recente. Analisando a localização e concentração do isótopo na rocha…a equipe calculou que a supernova explodiu, há 2,8 milhões de anos… – a 100 anos-luz de  distância – talvez, não perto o suficiente para causar um evento cataclísmico no planeta. Supõe-se que, para causar efeitos biológicos drásticos…a supernova teria que explodir a    30 anos-luz da Terra; distância pequena numa escala galática. É presumível porém, que    a Terra já sofreu cerca de uma dezena de radiações mortais em seus 4,5 bilhões de anos. **********************************************************************************

‘Raios cósmicos são criados em “supernovas (15 de fevereiro de 2013)

supernova

“Raios cósmicos” soam como item típico de filmes, ou livros de ficção científica… porém – na verdade, são fenômenos que ocorrem…em todas as galáxias, e chegam à Terra de todos os lados, penetrando na atmosfera — ao desencadear uma “chuveirada” de micropartículas. A sua origem…até a pouco tempo desconhecida — agora… por uma recente pesquisa, acaba de ser confirmada. — Eles são criados como resultado das violentas explosões dentro daquelas estrelas gigantes, conhecidas como ‘supernovas‘.

A conclusão é de um estudo anunciado durante a reunião anual da “American Association for the Advancement of Science”, em Boston, EUA… A pesquisa, conduzida por um grupo internacional de cientistas, analisou 4 anos de dados obtidos do telescópio espacial Fermi de raios gama da NASA. E é É a 1ª evidência incontestável da origem dos ‘raios cósmicos. Os resultados da pesquisa, também foram publicados na nova edição da revista “Science”.

Os cientistas identificaram sinais de 2 supernovas antigas (W44, a 5 mil anos-luz da Terra, e IC 443, a 10 mil anos-luz), cujas ondas de choques de suas explosões aceleraram prótons a velocidades próximas da luz… transformando as partículas naquilo que se convencionou chamar de “raios cósmicos”… De acordo o astrofísico Stefan Funk, da Stanford University, EUA, e orientador da pesquisa… – quando esses prótons carregados de energia se chocam com prótons estáticos… em meio a gás ou poeira estelar, o resultado é a produção de raios gama com características distintas… – E sobre isso… Funk ainda explicou:

“Raios cósmicos não são exatamente raios…mas sobretudo prótons. Contudo, não são todas partículas subatômicas aceleradas em uma supernova que se tornam raios cósmicos, e sim uma pequena parte”.

Mais de 90% dos raios cósmicos que atingem a atmosfera terrestre na forma de “duchas de radiação”…são compostos por prótons…Hoje, esta radiação é ‘desprezível’…mas na história do Sistema Solar foi tão relevante a ponto de influenciar a própria ‘evolução galática’.

Cesar Lattese os Píons

Cientistas há anos estipulam que as 2 fontes mais prováveis na geração de raios cósmicos são explosões de ‘supernovas‘ na Via Láctea, ou jatos de energia de ‘buracos negros’, para além da galáxia. Isso por causa da dimensão dos fenômenos… uma vez que – para lançar partículas por toda galáxia… a fonte deveria ter energia suficiente para tanto. Porém até hoje não foram encontradas evidências que comprovem a ‘veracidade’ dessas suspeitas.

A explosão estelar conhecida como supernova é capaz de irradiar energia equivalente à que o Sol emitirá durante toda a sua existência. As ondas de choque de uma supernova aceleram os prótons até os transformarem em raios cósmicos, em um processo no qual prótons são presos nas regiões de choque, que se aceleram cada vez mais…por meio de ‘campos magnéticos’… – Como assim explicou Funk:

“As energias desses prótons estão muito além do que os maiores aceleradores                   de partículas da Terra… – como o próprio ‘LHC‘… – são capazes de produzir”.

Mas, como destaca Luiz Vitor de Souza Filho… do Instituto de Física de São Carlos (USP): “Esses raios cósmicos têm energia muito baixa, menor que 10e(16) eV. Os raios cósmicos de energia maiores, como os estudados pelo Observatório Pierre Auger não são gerados em supernovas, e não podem ser explicados por este artigo”. 

As colisões entre prótons…cada vez mais rápidos… e prótons…que se movem bem  mais lentamente (em nuvens de poeira e gás)…acarretam na formação de ‘píons(partículas neutras). – Essas partículas, descobertas na década de 1940… – pelos físicos Cesar Lattes, G. Occhialini e Cecil Powell, por sua vez… decaem em “raios gama (altamente energéticos). – E, foi esse “decaimento“… com sua assinatura em raios gama detetada por telescópios espaciais…que comprovou a origem dos raios cósmicos. E Jerry Ostriker conclui:

“Até agora, tínhamos apenas cálculos teóricos e o senso comum para nos guiar na ideia de que os raios cósmicos têm origem em supernovas… A deteção direta das assinaturas do decaimento dos píons em resíduos de supernova…fecha o circuito, dando evidências observacionais para um componente significativo desses Raios Cósmicos(texto base) **********************************************************************************

A provável origem extragalática de raios cósmicos ultra-energéticos (set/2017)

Tanque Cerencov

Detetores de partículas do Observatório Pierre Auger, instalado na província de Mendoza, Argentina

Astrônomos do Observatório ‘Pierre Auger’  podem ter solucionado um mistério, que já dura cinco décadas… – a origem dos “raios cósmicos ultra-energéticos“…detetados na Terra… – considerados, as partículas mais energéticas do Universo. — Bastante raros, chegam ao planeta a velocidades próximas à da luz… – e originam milhares de outras partículas — ao interagir com átomos de…  oxigênio e nitrogênio da atmosfera.

A existência destas partículas, com energia superior a 8 ‘exaelétron’-volts … ou 8×1018    elétron-volts foi comprovada nos anos 1960, mas havia dúvida se eram geradas na própria Via Láctea ou se vinham de fora da galáxia. Ao longo de 13 anos, pesquisadores do “Auger” rastrearam a direção de chegada de cerca de 30 mil dessas partículas… — que atingiram a atmosfera terrestre. – E, num estudo publicado hoje (22/9) na revista ‘Science’, concluem que elas chegam em maior número vindas de uma direção do céu, bem longe do centro da Via Láctea…indicando, portanto, que se originam fora da nossa galáxia. A física brasileira Carola Dobrigkeit Chinellato, professora da ‘Universidade de Campinas’…e líder do grupo brasileiro que participa do Pierre Auger, explica assim:

“Esse resultado indica fortemente a natureza extragalática                          dos raios cósmicos ultra-energéticos, sendo a chance dessa              conclusão ser fruto do acaso… igual a de 2 em 100 milhões”.

O físico Ronald Cintra Shellard, diretor do Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF), um dos 30 brasileiros que integram a ‘colaboração internacional’…afirma que o principal mérito do trabalho é a precisão na determinação da origem extragalática desses raios cósmicos, que são bastante raros. – Eles chegam à Terra com uma frequência de um por km² /ano… sendo este, do ponto de vista científico, um dos resultados mais importantes nessa área nas últimas décadas.

Apesar de o estudo indicar que esses raios cósmicos vêm de fora da Via Láctea, muitos enigmas persistem…Não se conhece com precisão a natureza dessas partículas, nem os fenômenos que as produzem…Também, ainda não é possível determinar com exatidão,      de quais galáxias esses raios cósmicos vieram — porque eles são desviados pelo campo magnético da Via Láctea, e de outras galáxias…Em busca de respostas a essas questões,        os astrofísicos do Pierre Auger, que conta com pouco mais de 400 pesquisadores de 18 países, entre eles o Brasil…planejam aprimorar o sistema de detetores do observatório.

O objetivo é tentar detetar mais desses raros ‘raios cósmicos’,                        que não sofreriam tanto desvio na viagem até nosso planeta,              permitindo melhor definir a sua região de origem no espaço.

O Observatório Pierre Auger começou a operar em 2004, e sua construção foi finalizada em 2008. – Hoje ele ocupa uma área correspondente a 2 vezes a da cidade de São Paulo.    E a previsão atual… – é que continue a coletar dados, pelo menos, até 2025. (texto base)

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Sobre Cesarious

estudei Astronomia na UFRJ no período 1973/1979.
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