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Como o Universo pode ter surgido do nada? Um brinde a Einstein: Ondas gravitacionais foram detectadas pela primeira vez
Aperte o play: NASA faz upload das gravações do Quando os buracos negros se encontram - dentro dos cataclismos que causam ondas gravitacionais NASA descobre um planeta maior e mais velho que a Terra em zona habitável
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O Observatório de Ondas Gravitacionais LIGO registrou, pela primeira vez na história, ondulações no espaço-tempo oriundas de estrela de nêutrons em colisão. O mesmo evento foi capturado em luz visível em infravermelha em telescópios em solo. E mais: um novo tipo de explosão estelar também foi confirmado a partir deste evento astrofísico.

Assim, os rumores estavam certos, afinal. Em 17 de agosto, Observatório Avançado de Ondas Gravitacionais por Interferometria a Laser (LIGO) registrou pequenas ondulações no espaço-tempo, produzidas por um par estrelas de nêutrons orbitando freneticamente antes que elas colidissem. E tem mais: telescópios no solo e no espaço detectaram o brilho da bola de fogo radioativa que resultou do esmagamento cósmico, em todo o espectro eletromagnético.



"A detecção de ondas gravitacionais de um binário estrelas de nêutrons em fusão é algo que estávamos nos preparando há décadas", conta o astrofísico Alan Weinstein (Caltech). "Todos os nossos sonhos se tornaram realidade." De acordo com o seu colega Barry Barish (Caltech), um dos fundadores do LIGO e co-ganhador do Prêmio Nobel 2017 em Física, a nova descoberta "estabelece a ciência de ondas gravitacionais como um novo campo emergente." Vicky Kalogera (Northwestern University) acrescenta: "Eu não podia acreditar nos meus olhos. É muito mais emocionante do que a primeira detecção de ondas gravitacionais da colisão de buracos negros, em setembro de 2015.”

A excitação é plenamente justificada. A observação de ambas as ondas gravitacionais e radiação eletromagnética da coalescência catastrófica de duas estrelas de nêutrons hiper-densas fornece aos astrônomos com uma riqueza de informação nova, detalhada. A nova palavra de ordem é a astronomia multi-mensageira, o estudo do universo usando fundamentalmente diferentes tipos de saída.

Rumores sobre o evento de estrela de nêutrons têm circulado desde 18 de agosto, quando Craig Wheeler (Universidade do Texas em Austin) twittou: 'New LIGO. Fonte com contrapartida óptica'' Então, em 27 de setembro, a colaboração LIGO-Virgo anunciou a detecção de GW170814 - o sinal de uma  onda gravitacional oriunda de uma fusão de buracos negros - levando alguns a supor que os rumores anteriores eram falsos.

No entanto, a colisão de buracos negros não emite radiação eletromagnética ou qualquer contrapartida óptica. Em um discurso em 03 de outubro, após sua co-recepção, o laureado ao Nobel, Ranier Weiss (MIT) confirmou que outro anúncio estava vindo, mas não disse do que se tratava. Hoje, em uma grande conferência de imprensa em Washington, DC, astrônomos e físicos finalmente revelaram seu segredo.

As massas de restos estelares são medidas em muitas maneiras diferentes. Este gráfico mostra as massas para buracos negros detectadas através de observações electromagnéticas (roxo); os buracos negros medidos por observações de ondas gravitacionais (azul); estrelas de nêutrons medidas com observações electromagnéticos (amarelo); e as massas das estrelas de neutrões que se fundiram no evento denominado GW170817, que também foram detectadas em ondas gravitacionais (laranja). O remanescente de GW170817 não é classificado, e foi rotulado como um ponto de interrogação.  LIGO / Virgo, Frank Elavsky / Northwestern

Colisão estrelas de nêutrons

Eis o que aconteceu. Na quinta-feira, 17 de agosto, às 12:41:04 UT, O LIGO teve seu quinto sinal de onda gravitacional confirmada, agora designada GW170817. Mas este sinal durou muito mais do que os quatro primeiros: em vez de uma fração de segundo, como as detecções anteriores, as ondulações no espaço-tempo duraram colossais noventa segundos, e aumentando sua frequência de algumas dezenas de hertz a cerca de um kilohertz - o máximo de frequência que LIGO pode observar.


Este é o sinal de onda gravitacional esperado de estrelas de nêutrons com órbita próxima, ambas com menos de duas vezes a massa do Sol. Eventualmente, elas giravam em torno de si centenas de vezes por segundo (mais rápido do que o seu liquidificador de cozinha), em uma fração justa da velocidade da luz. As ondas emitidas pelas massas em aceleração mantiveram a drenagem do sistema de energia orbital, e em pouco tempo, as duas estrelas de nêutrons colidiram. A colisão ocorreu a uma distância de cerca de 150 milhões de anos-luz da Terra.

A explosão de raios gama (Gamma Ray Bursts)

Apenas dois segundos após o evento de ondas gravitacionais, em 12:41:06 UT, O Telescópio Espacial Fermi Gamma-ray da NASA detectou uma curta explosão de raios gama (GRB) - um breve e poderoso “Flash”, de radiação eletromagnética mais enérgico na natureza. A explosão foi confirmada pelo observatório de raios gama Integral da Agência Espacial Europeia.

Explosões de raios gama curtas são produzidas pela colisão de estrelas de nêutrons. A explosão lançou dois jatos estreitos e energéticos de partículas e radiação no espaço (provavelmente perpendicular ao plano orbital as estrelas de nêutrons). Se um dos jatos fossem dirigidos à Terra, veríamos uma explosão de raios gama durando entre uma fração de um segundo ou dois segundos mais ou menos. A pergunta natural foi, poderia GRB170817A possivelmente estar relacionado com o evento LIGO que foi observado um pouco antes?

Astrônomos tinha suas dúvidas. Explosões de raios gama ocorrem geralmente em distâncias de bilhões de anos-luz. GRB170817A parecia tão brilhante para o Fermi quanto outras GRBs, por isso, se esta explosão tivesse ocorrido em um mero 150 milhões de anos-luz de distância, ela deve ter sido demasiado fraca. Além disso, seria uma coincidência estranha que a explosão de raios gama mais próxima já vista, não tivesse sido apontada em direção à Terra.

Contrapartida eletromagnética e um novo tipo de explosão estelar.

A rede de observatórios LIGO-Virgo posicionaram a fonte das ondas gravitaconais dentro de uma grande região do céu do Sul, do tamanho de várias centenas de luas cheias e que contêm milhões de estrelas. Quando a noite caiu no Chile muitos telescópios observaram para este pedaço de céu, em busca de novas fontes. Estes incluíram do ESO Telescope Visível e Infravermelho Pesquisa de Astronomia (VISTA) e VLT Pesquisa Telescope (VST) no Observatório Paranal, o telescópio italiano Rapid Eye Mount (REM) do La Silla Observatory, ESO, o LCO telescópe de 0,4 metros no Observatório Las Cumbres e o Observatório Interamericano  DECAM em Cerro Tololo. O Swope telescópio de 1 metro foi o primeira a anunciar um novo ponto de luz. Parecia muito perto de NGC 4993, uma galáxia lenticular na constelação de Hydra, e observações do telescópio VISTA, do ESO, identificaram esta fonte em comprimentos de onda infravermelhos quase ao mesmo tempo. Quando a noite manchava a oeste em todo o globo, os telescópios da ilha havaiana Pan-Starrs e Subaru também capturaram o evento rapidamente. 

“Há raras ocasiões em que um cientista tem a chance de testemunhar uma nova era no seu início,” disse Elena Pian, astrônomo do INAF, Itália, e principal autora de um dos artigos da Nature. “Este é um tal momento! ”

Em uma de suas maiores chances, o ESO observou o objeto ao longo das semanas após a detecção do LIGO-Virgo. O Very Large Telescope (VLT), New Technology Telescope (NTT), VST, o telescópio MPG/ESO de 2.2 metros, e o Large Millimeter matriz Atacama / submillimeter (ALMA) todos observaram o evento e seus efeitos posteriores sobre uma ampla gama de comprimentos de onda. Cerca de 70 observatórios de todo o mundo também observaram o evento, incluindo o Telescópio Espacial Hubble da NASA / ESA .

Estimativas de distância de ambos os dados de ondas gravitacionais e outras observações concordam que GW170817 estava à mesma distância como NGC 4993, cerca de 130 milhões de anos-luz da Terra. Isso faz com que a fonte seja o evento mais próximo de ondas gravitacionais detectado até agora e também um das mais próximos fontes de explosão de raios gama já vista.

As ondulações no espaço-tempo conhecidos como ondas gravitacionais são criados por massas em movimento, mas apenas as mais intensas, criada pelas mudanças rápidas na velocidade de objetos maciços, podem atualmente ser detectadas. Um desses eventos é a fusão de estrelas de nêutrons, um tipo de estrelas colapsadas deixam para trás um núcleo denso de nêutrons após a explosão de supernova. Estas fusões foram de longe a principal hipótese para explicar curtas explosões de raios gama. Um evento explosivo 1000 vezes mais brilhante do que uma típica nova - conhecido como um kilonova - espera-se que acompanhe este tipo de evento.

As detecções quase simultâneas de ambas as ondas gravitacionais e raios gama da GW170817 aumentaram as esperanças de que esse objeto seja de fato uma kilonova tão procurada pelo ESO. Kilonovas foram sugeridas mais de 30 anos atrás, mas esta é a primeira observação confirmada.

Após a fusão das duas estrelas de nêutrons, uma explosão de rápida expansão de elementos químicos pesados ​​radioativos deixou o kilonova, movendo-se tão rápido quanto um quinto da velocidade da luz. A cor da kilonova passou de muito azul para muito vermelho ao longo dos próximos dias, uma mudança mais rápida do que a observado em qualquer outra explosão estelar observada.

“Quando o espectro apareceu em nossas telas percebi que este foi o evento transiente mais incomum que eu já vi,” comentou Stephen Smartt, que liderou observações com NTT do ESO. “Eu nunca tinha visto nada parecido. Nossos dados, juntamente com os dados de outros grupos, provaram a todos que esta não era uma supernova ou uma estrela variável de primeiro plano, mas era algo bastante notável".

Espectros do ePESSTO e do instrumento X-shooter do VLT sugerem a presença de césio e telúrio ejetados das estrelas de nêutrons em fusão. Estes e outros elementos pesados, produzidos durante a fusão de estrelas de neutrões, iriam ser soprados para dentro do espaço pela kilonova subsequente. Estas observações  confirmam a formação de elementos mais pesados do que o ferro através de reações nucleares dentro objetos estelares de alta densidade, conhecido como nucleossíntese de processo-r, algo que só era anteriormente  teorizado.

“Os dados que temos até agora é um jogo incrivelmente próxima da teoria. É um triunfo para os teóricos, uma confirmação de que os eventos LIGO-Virgo são absolutamente reais, e uma conquista para o ESO ter reunido um conjunto de dados surpreendentes definidos na kilonova, ”acrescenta Stefano Covino, principal autor de um dos artigos da Nature.

A grande força do ESO é que ele tem uma ampla gama de telescópios e instrumentos para lidar com projetos astronômicos grandes e complexos, e a curto prazo. Entramos em uma nova era da astronomia multi-messengeira!”, conclui Andrew Levan, principal autor de um dos artigos.
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O ESO (Observatório Europeu do Sul) ligado à Agência Espacial Europeia, anunciará nesta segunda (16) uma descoberta astrofísica sem precedentes. O anúncio será feito a partir da sede do ESO em Garching, na Alemanha, para apresentar observações pioneiras de um fenômeno astronômico nunca visto antes.

O evento será introduzido a partir Observatório Paranal do ESO, no Chile, pelo Diretor-Geral, Xavier Barcons, e contará com palestras de representantes de muitos grupos de investigação em toda a Europa.

Também, nesta segunda, o Observatório de Ondas Gravitacionais LIGO e o Virgo também anunciarão uma grande descoberta envolvendo ondas gravitacionais em uma conferência de imprensa em Washington D.C. 

A dúvida agora é se há uma ligação entre os dois anúncios. Resta esperarmos para ver. 

A próxima segunda promete ser um dia memorável para astrofísica e astronomia observacionais. 

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Embora os cientistas ainda estejam lutando para explicar exatamente o que é um buraco negro é, eles estão agora examinando a possibilidade de outras entidades misteriosas - os buracos brancos.


O que os cientistas sabem sobre os buracos negros é que eles são um ponto no espaço onde a gravidade é tão intensa que nem mesmo a luz pode escapar - o que significa que eles são impossíveis de ver, mesmo com a tecnologia moderna.

Enquanto nada em relação aos buracos negros é atualmente certo, os especialistas acreditam que uma vez que a informação está dentro de um buraco negro, ela estará perdida para sempre - mesmo que isso vá contra as leis da física.

Outra coisa em relação ao buraco negro, onde as leis da física são jogadas para fora da janela são os horizonte de eventos - o ponto em que nada pode escapar de sua atração - que é conhecido como uma singularidade.


Como é frequentemente o caso das singularidades no Universo - cuja única conhecida e explicada pelos métodos científicos atuais - muitas vezes há um pedaço do quebra-cabeça faltando.

É aí onde buracos brancos entram na equação.

Alguns acreditam que buracos brancos teóricos poderia ser simplesmente antigos buracos negros que começaram a vomitar toda a matéria e as informações que eles sugaram ao longo do tempo, o que significa que a informação não foi perdida para sempre.

Outra hipótese é que os buracos brancos poderia ser o portal de buracos negros de outras dimensões.


Buracos brancos seriam os opostos de buracos negros, com uma quantidade incomensurável de matéria e informação derramando deles - mas isso deve vir de algum lugar.

A teoria do multiverso afirma que nosso Universo pode não ser o único, mas sim que há um número infinito de universos.

Todos os universos seria provavelmente similares em sua composição, o que significa que eles também teriam buracos negros e buracos brancos.

Se os buracos negros estão sugando tudo o que chega perto deles em um universo, esta matéria poderia estar sendo derramada em outro.

Isso poderia até mesmo explicar o Big Bang.

Se uma supernova ocorrer em outro universo resultando em um buraco negro, um buraco branco pode ter sido o nascimento do nosso universo, com a matéria caindo para fora desse universo e criando o nosso através de um buraco branco.


Nikodem Poplawski, um físico teórico da Universidade de New Haven, escreveu para InsideScience.org: “O que começou o Big Bang? O que fez com que a inflação cósmica terminasse? Qual é a fonte da misteriosa energia escura que, aparentemente, está fazendo com que o universo acelerar sua expansão?”

O físico polonês descreve buracos negros como um “forno” do Universo. Quando essa semente está na parte inferior, e com a torção buraco negro quase à velocidade da luz, a pequena semente torna-se torcida e comprimida, até que de repente explode, dando origem a tudo o que sabemos.

Ele acrescenta: “Por isso Torsion fornece uma base teórica para um cenário em que o interior de cada buraco negro torna-se um novo universo.”

Traduzido e adaptado de Express

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Duas equipes de astrônomos trabalhando independentemente encontraram provas da existência da matéria bariônica - partículas que ligam galáxias. Uma equipe era composta por membros do Instituto de Astrofísica, a outra era da Universidade de Edimburgo. Ambas as equipes enviaram um artigo descrevendo seu trabalho para o site de pré-impressão ArXiv e ambas estão reivindicando suas descobertas resolvendo o mistério de onde a mairoia da matéria normal ou visível do Universo - prótons,  nêutrons e elétrons -  tem se escondido.


Uma vez que cientistas surgiram com a Teoria do Big Bang, um problema imediato surgiu - depois de calcular quanta matéria normal ou visível deveria existir no Universo neste momento no tempo, eles descobriram que cerca de 50% dela estava faltando. Desde então, os cientistas têm trabalhado em teorias para explicar onde toda esta matéria estava se escondendo - a teoria sugere que esta matéria faltante existe em forma de fios de matéria bariônica flutuando no espaço entre galáxias e não pode ser vista com instrumentos convencionais - esta é a teoria que ambas as equipes tem se esforçado para testar. 

Para contornar o problema de não sermos capazes de ver a matéria bariônica diretamente, os pesquisadores consideraram um fenômeno chamado de efeito Sunyaev-Zeldovich, no qual a luz que sobrou do Big Bang espalhou-se à medida que passou através do gás quente - e esta, por sua vez, deve ser mensurável na radiação cósmica de fundo. Ambas as equipes usaram dados do satélite Planck lançado há dois anos para criar um mapa de lugares onde possam existir fios de matéria bariônica. Cada uma das equipes selecionou um par de galáxias para estudar, incidindo sobre o espaço entre elas. Em seguida, empilharam dados entre as duas galáxias para ampliar os dados que se acredita ser de matéria bariônica.










A matéria bariônica faltante está escondida na forma de filamentos que unem duas galáxias. S. Epps & M. Hudson / University of Waterloo

Ambas as equipes repetiram este processo com vários pares de galáxias para mostrar que suas leituras foram consistentes em vários lugares. Uma equipe testou um milhão de pares, a outra, 260.000. Ambos os relatórios encontraram provas dos filamentos teorizados entre as galáxias. Um grupo descobriu filamentos três vezes mais densos do que a média de matéria observável, o outro grupo descobriu filamentos seis vezes mais densos, uma diferença que era esperada, os grupos explicam, devido a diferenças nas distâncias das galáxias que foram estudadas.

Ambos os grupos afirmam que seus resultados provam a existência da matéria bariônica faltante, assim, resolvendo o mistério de onde toda a matéria imensurável tem se escondido.

[Phys]

Mais informações: A Search for Warm/Hot Gas Filaments Between Pairs of SDSS Luminous Red Galaxies, arXiv:1709.05024 [astro-ph.CO] arxiv.org/abs/1709.05024
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Um astrônomo sênior do Instituto de Pesquisa por Inteligência Extraterrestre (SETI) acredita que estamos apenas a duas décadas de distância de confirmar a existência de vida extraterrestre inteligente.

O Instituto SETI passou décadas pesquisando e explorando os fenômenos misteriosos, e muitas vezes inexplicáveis, do nosso universo. A esperança é que a pesquisa nos ajude a confirmar que existe, de fato, vida lá fora. 

Em uma entrevista ao Futurism , o astrônomo sênio do Instituto SETI e do Words Fair USA - NY, Seth Shostak, discutiu onde atualmente estão na busca de vida extraterrestre inteligente.

Ele começou por dizer enfaticamente que "apostas todas as fichas que  vamos encontrar vida inteligente dentro de 20 anos".

Quando perguntado o que a ciência tem a dizer atualmente sobre a existência de aliens, Shostak disse: "Muito pouco - porque nós não encontramos nenhum."

Shostak passou a dizer que, enquanto não pudermos encontrar provas que confirmem vida extraterrestre ainda, o que descobrimos sobre o nosso Universo, digamos, ao longo dos últimos 20 anos, não tem sido insignificante.

Na verdade, essas descobertas podem significar muito para a nossa pesquisa. Uma coisa que sabemos agora que não sabíamos há décadas é que há muita coisa inexplorada na imensidão cósmica lá fora.

Vida fora da Terra

Shostak passou a discutir a probabilidade e a natureza da descoberta da vida alienígena em algum lugar lá fora, nas partes ainda desconhecidas do nosso Universo.

"Nós podemos encontrar a vida microbiana - o tipo que você encontraria nos cantos de sua banheira. Podemos descobrir isto muito mais cedo. Vai demorar um pouco, mas vai acontecer, eu acho que, dentro de uma geração..."

Enquanto Shostak está confiante de que, não apenas, eventualmente, mas relativamente breve, vamos descobrir a existência de vida extraterrestre inteligente, mas o 'contato' pode não se parecer com o que imaginamos ou com o que décadas de ficção científica nos mostraram. 

"Eu não sei se isso pode ser um contato", disse Shostak. "Quero dizer, se eles estão a 500 anos-luz de distância ... você vai ouvir um sinal de 500 anos de idade, e se você transmitir de volta um 'Oi, somos da Terra, como vão?' - vai demorar 1.000 anos antes de ouvir de volta deles. Isto se você ouvir um retorno! Então, não é exatamente um contato, mas pelo menos você saberá que eles estão lá"...

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A academia real de ciências da Suécia decidiu atribuir metade do prêmio Nobel de física 2017 para Rainer Weiss e a outra metade em conjunto para Barry c. Barish e Kip. Thorne da Colaboração LIGO/Virgo.













Rainer Weiss, Barry Barish e Kip Thorne, vencedores do Prêmio Nobel de física para 2017. Ilustração: NobelPrize.org

"Pelas contribuições decisivas do detector do LIGO e pelas observação das ondas gravitacionais".

Em 14 de setembro de 2015, as ondas gravitacionais do Universo foram observadas pela primeira vez. As ondas, que foram previstas por Albert Einstein, há cem anos, vieram de uma colisão entre dois buracos negros. Foram necessários 1.3 bilhões de anos para as ondas chegarem ao detector do LIGO nos EUA. A descoberta inaugurou a era da astronomia de ondas gravitacionais.

O sinal era extremamente fraco quando chegou à Terra, mas já está a prometer uma revolução em astrofísica. As ondas gravitacionais são uma forma totalmente nova de observar os eventos mais violentos no espaço e testar os limites do nosso conhecimento.

LIGO, o Observatório de Ondas Gravitacionais, é um projeto de colaboração com mais de mil pesquisadores de mais de vinte países. Os premiados com o Nobel de 2017 têm - com o seu entusiasmo e determinação - um valor inestimável para o sucesso do LIGO. Os Pioneiros Rainer Weiss e kip S. Thorne, juntamente com o Barry c. Barish, o cientista e líder que trouxe o projeto à conclusão, assegurou que quatro décadas de esforço fizeram com que as ondas gravitacionais fossem finalmente observadas.

O Instituto Max Planck de Física Gravitacional (Albert Einstein Institute/AEI), em Potsdam e Hannover, e o Leibniz Universität em Hannover felicitam Rainer Weiss, Barry C. Barish e Kip S. Thorne pelo recebimento do Prêmio Nobel de Física 2017: "Os nossos sinceros parabéns aos nossos colegas. Estamos muito satisfeitos que esses três pioneiros da pesquisa de ondas gravitacionais, que nunca perderam o controle de seu objetivo e gerações de jovens cientistas inspirados, são honrados com este prêmio" , diz Bruce Allen, Alessandra Buonanno e Karsten Danzmann, diretores da AEI e Bernard F . Schutz, AEI diretor fundação, que se aposentou em 2014. “Nós estamos orgulhosos de ser parte da colaboração internacional que descobriu a primeira passagem de ondas gravitacionais através da Terra há dois anos.

Sinal a partir do espaço: Dois buracos negros com 31 e 25 massas solares fundem-se, emitindo, assim, ondas gravitacionais. As cores caracterizar a força do campo. © simulação numérica-relativística simulação: S. Ossokine, A. Buonanno (Instituto Max-Planck de Física de gravidade), simulando eXtreme Projecto spacetimes; Visualização Científica: T. Dietrich (Instituto Max-Planck de Física de gravidade), R. Haas (NCSA)

A história por trás da detecação

Desde os anos 1960, a pesquisa de ondas gravitacionais foi conduzida por uma colaboração internacional de cientistas que trabalharam em conjunto, apesar dos desafios do frio escassez de guerra e de financiamento em muitos países. Cientistas do Max Planck estavam envolvidos desde o início e ter feito muitas contribuições importantes. Hoje, o campo tem crescido em uma rede global de mais de 1000 cientistas.

Pesquisadores do Instituto Max Planck de Física Gravitacional (Albert Einstein Institute; AEI), em Hannover e Potsdam, na Alemanha, e do Instituto de Física Gravitacional na Leibniz Universität Hannover fizeram contribuições cruciais para as descobertas em várias áreas-chave:

  • O desenvolvimento e funcionamento dos detectores altamente sensíveis empurrado para os limites da física;
  • Métodos de análise de dados eficientes em execução em aglomerados de computadores poderosos;
  • construção de modelos de formas de onda precisos para a detecção e interpretação de sinais.


No início da década de 1970, o grupo de Billing começou - naquela época como as únicas pessoas no mundo - a trabalhar com interferometria laser. O grupo construiu protótipos e empurrou o desenvolvimento de tecnologia à frente.

A Sociedade Max Planck consistentemente apoiou este grupo após Billing se aposentar, passando o bastão para Gerd Leuchs em 1986 e em 1989 para Karsten Danzmann. Com parceiros britânicos das Universidades de Glasgow e Cardiff, eles foram os primeiros a conceber e propor um detector de interferometria em grande escala com braços de 3 km de comprimento, mas o financiamento para tal instrumento não estava disponível na Alemanha.

Em 1995, a Sociedade Max Planck trouxe Bernard Schutz de Cardiff para a Alemanha para ajudar a fundar o AEI, pela primeira vez em Potsdam e em 2002, em Hannover, com a missão explícita de se tornar um centro mundial de pesquisa de ondas gravitacionais. O Leibniz Universität Hannover e o Volkswagenstiftung tinham sido inaugurados antes, e a cooperação com Glasgow e Cardiff foi intensificada. Em 1994, que foi o ponto de partida para GEO600, um baixo custo observatório de ondas gravitacionais germano-britânica, que - paralelamente à observação corre com os instrumentos do LIGO e Virgo - serviu como um think tank para o desenvolvimento detector desde então. A tecnologia criada por eles estão agora no centro de todos os grandes observatórios de ondas gravitacionais, incluindo Avançada LIGO.

Enquanto experimentalistas estavam construindo instrumentos cada vez mais sensíveis, os teóricos estavam desenvolvendo ideias precisas para entender o que eram os sinais de ondas gravitacionais e quais eram suas fontes. Logo ficou claro que os métodos de análise de dados complexos seriam necessários para detectar os sinais fracos. Bernard Schutz havia sido o pioneiro destes métodos com dados dos pequenos protótipos de detectores de Munique e Glasgow, e a AEI tornou-se um centro mundial para o desenvolvimento de métodos de análises sofisticadas, se tornando o maior do mundo em desenvolvimento de simulações de computador de fusões de buracos negros; tais simulações foram uma parte integrante da detecção e interpretação das observações do LIGO.

As ondas gravitacionais simuladas são importantes, mas não o suficiente. Algoritmos de análise de dados usam várias centenas de milhares de modelos e podem demorar semanas para produzir uma única simulação, é crucial desenvolver métodos aproximados, mas rápidos para resolver as equações de Einstein, de modo que as formas de onda possam ser geradas rapidamente.

No final de 1990 Alessandra Buonanno, diretora do Instituto Max Planck desde 2014, desenvolveu uma nova abordagem para o problema da órbita binária que combina vários métodos para a construção de formas de onda aproximadas da coalescência de buracos negros binários. Nos últimos 15 anos, este formalismo tem sido desenvolvido em um método altamente preciso que também inclui os resultados de simulações numéricas da relatividade, e se estende até as estrelas de nêutrons binárias. Cientistas da AEI em Potsdam, e anteriormente da Universidade de Maryland, construíram modelos de forma de onda exatos que combinam as melhores ferramentas para resolver as equações de Einstein e usá-las para detectar ondas gravitacionais na observação avançada do LIGO.

Pesquisadores do Instituto Max Planck de Física Gravitacional, em Hannover, liderados por Bruce Allen, usaram esses modelos para analisar os dados do detector em supercomputadores de alto desempenho. Uma vez que os sinais foram encontrados, os modelos são usados ​​para inferir informações astrofísicas sobre a detecção: onde exatamente está a fonte? Qual é a sua natureza? São buracos negros e/ou estrelas de nêutrons? Quais são as suas massas e rotações?

Para as primeiras detecções de ondas gravitacionais, os pesquisadores da AEI realizaram a maior parte da análise de dados de produção. Além disso, cerca de metade dos recursos computacionais para as descobertas e análises dos dados avançados do LIGO foram fornecidos pelo Atlas, o aglomerado de computador mais poderoso do mundo projetado para análise de dados de ondas gravitacionais, operado pela AEI em Hannover. O Atlas forneceu cerca de 160 milhões de horas do núcleo da CPU para a análise de dados do LIGO.

Este estudos, tecnologia, simulações, cálculos analíticos e análises de dados, permitiram aos cientistas trazer luz ao lado escuro e invisível do Universo. O anúncio do Prêmio Nobel de hoje homenageia os fundadores deste campo cujo trabalho pioneiro provocou o alvorecer de uma nova era da astronomia.

Comunicado de imprensa: goo.gl/7auu
Informação Popular "que cósmica" (PDF): goo.gl/VaR6qp
Informação avançada do Comité Nobel da física (PDF): goo.gl/7avfu5


Com informações do Max Planck Institute e Nobel Prize 
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Elon Musk, fundador e CEO da SpaceX, uma das maiores empresas de tecnologia aeroespacial do mundo, planeja começar a colonizar Marte dentro de cinco anos.

Musk twittou nesta segunda-feira que iria revelar "grandes melhorias" para o seu plano de colonizar o planeta no Congresso Internacional de Astronáutica (IAC) em Adelaide, provavelmente na forma de alterações em uma das duas partes do veículo de 40 andares de altura chamado de Sistema de Transporte Interplanetário que se espera que dê suporte para levar as primeiras 100-200 pessoas para o Planeta vermelho.


Quando o ano de "2022" apareceu na tela de apresentação, Musk sentiu a necessidade de falar: "Isso não é um erro de digitação... embora seja uma mera aspiração."

A SpaceX planeja desembarcar pelo menos duas naves de carga em Marte em 2022, para "confirmar os recursos hídricos, identificar os riscos" e "colocar energia, mineração e infra-estrutura de suporte de vida para voos futuros".

Os recursos hídricos são cruciais para a criação dos propulsores para levar as naves e a carga humana de volta à Terra.

Em 2024, Musk almeja lançar quatro naves, duas das quais serão tripulados com 100 pessoas cada, as outras duas são naves de carga. Todas farão uma viagem de três meses.

Essa missão levará os materiais para construir um depósito propulsor - painéis solares e equipamentos de mineração para extrair e refinar a água e CO2.

Em seguida, a base começará a crescer, começando com uma nave:

SpaceX/YouTube

Em seguida, várias naves:
SpaceX/YouTube

Então a cidade se forma.
SpaceX/YouTube

E ficará cada vez maior:
SpaceX/YouTube

Musk disse então que após isso, virá a terraformação, "tornando Marte um lugar melhor para viver", como este:
SpaceX/YouTube

Musk revelou pela primeira vez o sistema no IAC do ano passado em Guadalajara, México e o plano de colonização completo foi repetido em detalhe em uma revista científica em junho.

No entanto, seus planos para o evento deste ano foram ofuscados pela Lockheed Martin, que, poucas horas antes de Musk subir no palco em Adelaide, revelou detalhes de seu conceito Mars Base Camp no IAC:

Lockheed Martin

Lockheed planeja levar seres humanos em Marte dentro de uma década, coordenando seus esforços com o Lunar Deep Space Gateway da NASA e um lander na superfície de Marte.

Depois dos 50 minutos de apresentação da Lockheed, Musk cancelou sua conferência de imprensa prevista para depois de sua própria apresentação.

Mas, como se vê, o plano de Musk está agora a atingir Marte em 2022, e, como ele disse à multidão em Adelaide, "Eu acho que nós descobrimos como pagar por isso".

Os seres humanos vão fazer a viagem no módulo de transporte do BFR. Aqui está o esquema mais recente:

SpaceX/YouTube

Pagando cerca de $US 100.000 ou menos você poderá ir á Marte. Entretanto este valor vai depender fortemente do aperfeiçoamento do sistema "Ancoragem e aproximação automatizada". O BFR vai queimar 150 toneladas recebendo a Low Earth Orbit, mas outra recarga de 150 toneladas no espaço irá levá-lo durante "todo o caminho para Marte".

"Se a nave tem essa capacidade de reutilização, então você está pagando somente o reabastecimento do propulsor," disse Musk, acrescentando que era "absolutamente fundamental" tornar o trabalho mais barato.

No próximo ano, Musk diz que veremos a Dragon 2 mostrar suas habilidades de atracação automatizadas quando esta se acoplar à ISS com zero de intervenção humana. "Você pode apenas pressionar "Go" e ela vai encaixar", disse ele.

O financiamento para o BFR virá de lançamento de satélites e manutenção da ISS. E sim, Musk tem planos para levar mantimentos à ISS com o BRF.

SpaceX/YouTube

É realmente um grande foguete quando comparado com outros veículos da SpaceX:

SpaceX/YouTube

O espaço da cabine contará com um volume pressurizado maior do que um A380, permitindo 40 cabines e áreas comuns. Musk disse que, se tratando de uma viagem de três a seis meses "você provavelmente vai querer uma cabine, e não apenas um assento".

A cabine pode realmente manter cinco a seis pessoas, mas 2-3 é o ideal, aumentando a capacidade para cerca de 100 pessoas por voo.

A sonda também vai incluir abrigo para tempestade solar, armazenamento, cozinha e áreas de entretenimento e  dois motores de pouso, no caso de uma falha.

Se todo o plano der certo, o bilionário Musk fará história enviando as primeiras pessoas na história a pisar em outro planeta além da Terra, e as primeiras a chegarem em Marte.

Science Alert
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Físicos anunciaram a sua quarta detecção de ondas gravitacionais, e a primeira tal descoberta feita em conjunto por observatórios na Europa e nos Estados Unidos.

O observatório Virgo, próximo de Pisa, Itália, estava à caça de ondulações no tecido do espaço-tempo desde 2007. Mas foi atualizado no momento da primeira detecção histórica de ondas gravitacionais pelos laboratórios gêmeos do primo americano da Virgo, o Observatório Avançado Ondas Gravitacionais por Interferometria a Laser  (LIGO), e também foi fora de ação por duas aparições posteriores .

Virgo voltou a caça este ano em 1 de Agosto, depois de uma atualização de 5 anos,  que custou € 23 milhões (US $ 27 milhões). E em 14 de agosto, tanto o Virgo quanto o LIGO capturaram uma espiral de um par de buracos negros rotativos, com massas de 31 e 25 vezes a do Sol. Os físicos anunciaram a descoberta em 27 de setembro em uma conferência de imprensa em Turim, Itália. A colisão aconteceu por volta de 550 milhões de parsecs (1,8 bilhões de anos-luz) de distância.

Painel mostrando as três observações simultâneas dos detectores LIGO e Virgo.

Observar o evento com três detectores, ao invés dos dois convencionais do LIGO, permitiu aos pesquisadores aumentar dramaticamente a precisão para identificar a localização e a distância dos buracos negros em fusão.

Para a equipe do Virgo, que passou mais de 20 anos trabalhando no projeto, a detecção é a prova de que o tempo e o esforço valeram a pena. “É um grande evento para mim”, disse Alain Brillet, um físico da Universidade da Côte d'Azur, em Nice, França, co-fundador do Virgo. Ele começou a levantar fundos para construir um detector de ondas gravitacionais europeu em 1980, e agora está prestes a se aposentar. “É muito bom ter a certeza de que você não trabalhou em vão”, disse ele. 

Um dos braços do Virgo, em Pisa, Itália.

“Nós temos credibilidade. Pelo menos podemos mostrar que fazemos promessas e podemos cumprir as nossas promessas “, acrescenta Jo van den Brand, um físico da VU University em Amsterdam e porta-voz para a Colaboração Virgo.

As observações deste ano ocorreram em 25 de agosto, e agora ambos os observatórios estão trabalhando em atualizações que devem melhorar a sua sensibilidade. “Este é apenas o começo de observações com a rede habilitada do Virgo e do LIGO, trabalhando juntos. Com a próxima execução de observações prevista para final de 2018, podemos esperar que essas detecções sejam semanais ou até em mais frequência “, diz David Shoemaker, um físico do Instituto Masschusetts of Technology, em Cambridge e porta-voz para a colaboração LIGO.

TRIPLO PODER

Chamado de GW170814, após o dia em que foi detectada, a onda chegou primeiro na estação do LIGO em Livingston, Louisiana, como uma ondulação no espaço-tempo que sutilmente deslocou os comprimentos relativos dos dois braços do detector à medida que passava. Apenas 8 milissegundos depois, a mesma onda passou pelo segundo detector do LIGO em Hanford, Washington, antes de chegar ao Virgo 14 milissegundos mais tarde.

Com três detectores, os físicos podem ser mais preciso sobre a origem da onda do que era possível antes. Com base no tempo que os detectores da Terra receberam o sinal, as equipes triangularam o local provável da fonte, sondando um pedaço de céu que, quando visto da Terra, se parece cerca de 300 vezes o tamanho da Lua cheia. Essa região é 10 vezes menor do que as detecções feitas pelo LIGO anteriormente. 













Mapa de todas as detecções feitas até o momento. 

A presença de três detectores também permite aos pesquisadores fazerem uma medição aproximada da polarização da onda - uma propriedade que indica como plano orbital dos buracos negros (o plano em que eles giram em torno de si) é orientado em relação à Terra. Uma vez que este ângulo determina a quantidade de energia de ondas gravitacionais é emitida na direção da Terra, a combinação da polarização com outros dados permitiu aos pesquisadores obter uma estimativa mais precisa da energia total liberada pelo evento e assim reduzir o erro na estimativa de distância.

Saber precisamente a origem de um sinal de onda gravitacional é um passo significativo, diz van den Brand. Alguns eventos - como a colisão de duas estrelas de nêutrons - são esperados para produzir tais ondulações e poderiam emitir uma ampla gama de outros tipos de radiação. Se telescópios puderem ser treinados para observar precisamente o lugar certo após tal detecção, eles poderiam ajudar os astrônomos a aprender muito mais sobre os eventos cataclísmicos.

Cerca de 25 telescópios estão observando o pedaço de céu após esta última aparição, mas nenhum conseguiu ver qualquer tipo de radiação eletromagnética proveniente do evento. Nenhum desses sinais poderiam ser de uma colisão de buracos negros, no entanto.

'Ver' simultaneamente uma colisão de estrelas de nêutrons com telescópios convencionais e 'ouvi-las' através das vibrações de ondas gravitacionais marcaria uma nova era da astronomia. No mês passado, ocorreram rumores de que as equipes LIGO e Virgo já teriam visto a colisão de estrelas de nêutrons: telescópios são conhecidos por terem sido treinados em um pacote específico do céu depois de serem alertados para outra detecção potencial de ondas gravitacionais.

Com informações de Scientific American
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O best seller "Cosmos", escrito por um dos maiores divulgadores de ciência do século XX, o astrônomo americano Carl Sagan, conta refaz o caminho de 14 bilhões de anos de evolução cósmica, explorando tópicos como a origem da vida, o cérebro humano, hieróglifos egípcios, missões espaciais, a morte do Sol, a evolução das galáxias e as forças e indivíduos que ajudaram a moldar a ciência moderna. 


Numa prosa transparente, Carl Sagan revela os segredos do planeta azul habitado por uma forma de vida que apenas começa a descobrir sua própria identidade e a se aventurar no vasto oceano do espaço sideral. Aqui, o tratamento dos temas científicos está sempre imbricado com outros campos de estudo tradicionais, como história, antropologia, arte e filosofia.



Publicado pela primeira vez em 1980, "Cosmos" reúne alguns dos conhecimentos mais avançados da época sobre a natureza, a vida e o Universo — e se mantém até hoje como uma das mais importantes obras de divulgação científica da história e também a mais vendida da história. Embora diversas descobertas fascinantes tenham ocorrido nos últimos quarenta anos, o tema central deste livro nunca estará desatualizado: nosso fascínio pelo conhecimento e a prática da ciência como atividade cultural.  



"Cosmos" é a versão escrita da série de TV de mesmo nome, produzida pela a KCET e Carl Sagan Productions, em associação com a BBC e a Polytel International, veiculada na PBS em 1980. A série é um dos mais formidáveis exemplos da amplitude e eficácia que a divulgação científica pode atingir por meios audiovisuais, quando servida por uma personalidade carismática como Carl Sagan. Ela trouxe uma maneira única de tratar conhecimentos que até então eram restritos à academia, trazendo uma abordagem didática de temas científicos, popularizando a ciência para o público leigo. A série de treze episódios inspirou uma nova geração de entusiastas da astronomia e até mesmo cientistas atuais, que se inspiraram na forma apaixonada na qual Carl Sagan abordava os temas científicos, incluindo o astrofísico Neil deGrasse Tyson, que foi o responsável por apresentar a nova versão de Cosmos, pelo canal Nat Geo, exibida em 2015.

A nova edição de Cosmos, lançada pela editora Companhia das Letras, terá prefácio de Neil deGrasse Tyson e introdução de Ann Druyan e chega às livrarias no dia 6 de novembro e está em pré-venda.

Confira onde você poderá adquirir seu exemplar:

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Em parceria com a Companhia das Letras
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Um modelo de como as ondas são formadas por sistemas quânticos em colapso revela uma forma de criar campos gravitacionais, e talvez até mesmo conciliar os dois pilares da física moderna.



Por: Anil Ananthaswamy 
Traduzido e adaptado por: Felipe Sérvulo

Como você conciliaria os dois pilares da física moderna: a teoria quântica e a gravidade? Um ou ambos terão de ceder. Uma nova abordagem diz que a gravidade poderia emergir de flutuações aleatórias no nível quântico, tornando a mecânica quântica a mais fundamental das duas teorias.

Das duas principais explicações da realidade, a teoria quântica rege as interações entre os mais pequenos pedaços de matéria. E a relatividade geral lida com a gravidade e as maiores estruturas no Universo. Desde Einstein, os físicos têm tentado fazer a ponte entre as duas, com pouco sucesso.

Parte do problema é saber qual fios de cada teoria são fundamentais para a nossa compreensão da realidade.

Uma abordagem para reconciliar a gravidade com a mecânica quântica é mostrar que a gravidade, em sua forma mais fundamental, vem em parcelas indivisíveis denominadas quanta, muito parecido os quanta que geram a força eletromagnéticachamados fótons. Mas este caminho para uma teoria quântica da gravidade até agora provou-se intransponível.

Agora, Antoine Tilloy do Instituto Max Planck de Óptica Quântica em Garching, Alemanha, tentou abordar a gravidade através de ajustes na mecânica quântica padrão.

Na teoria quântica, o estado de uma partícula é descrita por sua função de onda. A função de onda permite calcular, por exemplo, a probabilidade de encontrar a partícula em um lugar aleatório no espaço durante a medição. Antes da medição, não está claro se a partícula existe, ou onde ela se situa, caso ela exista. A realidade, ao que parece, é criada pelo ato de medição, que “colapsa” a função de onda.

Mas a mecânica quântica realmente não define o que uma medição é. Por exemplo, ele precisa de um ser humano consciente? O problema da medição leva a paradoxos como o gato de Schrödinger, em que um gato pode estar simultaneamente vivo e morto dentro de uma caixa, até que alguém abra e observa o interir da caixa.

Uma solução para tais paradoxos é um chamada modelo GRW que foi desenvolvido no final de 1980. Incorpora “flashes”, que são colapsos aleatórios espontâneos da função de onda de sistemas quânticos. O resultado é exatamente como se não houvesse as medições sendo feitas, mas sem observadores explícitos.

Tilloy modificou este modelo para mostrar como ele pode levar a uma teoria da gravidade. No seu modelo, um flash recolhe uma função de onda e faz com que uma partícula que esteja em um lugar crie um campo gravitacional, naquele instante no espaço-tempo. Um sistema quântico enorme, com um grande número de partículas, está sujeito a inúmeros flashes, e o resultado é um campo gravitacional flutuante.

“Um colapso espontâneo em um sistema quântico cria um campo gravitacional naquele instante no espaço-tempo”

Acontece que a média destas flutuações é um campo gravitacional que se espera de teoria da gravidade de Newton (arxiv.org/abs/1709.03809). Esta abordagem, que unifica a gravidade com a mecânica quântica, é chamada de semiclássica: a gravidade surge de processos quânticos, mas continua sendo uma força clássica. “Não não há nenhuma razão real para ignorar esta abordagem semiclássica, tendo a gravidade sendo clássica no nível fundamental”, diz Tilloy.

“Eu gosto dessa ideia, em princípio”, disse Klaus Hornberger na Universidade de Duisburg-Essen, na Alemanha. Mas ele ressalta que outros problemas devem ser enfrentados antes que esta abordagem possa ser um sério candidato para unificar todas as forças fundamentais que sustentam as leis da física em escalas grandes e pequenas. Por exemplo, o modelo de Tilloy pode ser usado para obter a gravidade como descrita pela teoria de Newton, mas a matemática ainda tem de ser trabalhada para ver se ela é eficaz em descrever a gravidade como regida pela teoria da relatividade geral de Einstein.

Tilloy concorda. “É muito difícil generalizar isto para as configurações relativistas”, diz ele. Ele também adverte que ninguém sabe qual dos muitos ajustes para a mecânica quântica é o correto.

No entanto, seu modelo faz previsões que podem ser testadas. Por exemplo, ele prevê que a gravidade vai se comportar de forma diferente na escala atômica da mesma forma que que ela faz em escalas maiores. Caso esses testes comprovem o modelo de Tilloy, e que de fato, a gravidade e a realidade se originam do colapso de flutuações quânticas, seria um grande indício de que o caminho para uma teoria de tudo que envolveria a gravidade semiclássica.

Via: NewScientist
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