A Antimatéria

Até a poucos anos a Antimatéria era considerada assunto para filmes de ficção cientifica, mas muita coisa mudou. Eu me lembro de um livro que li no início da década de 70 “O planeta das possibilidades impossíveis” e já tratava disso…foi meu primeiro contato com essa “coisa” chamada Antimatéria…!!!

O que é Antimatéria ?
Para cada tipo de partícula de matéria que encontramos no universo, também existe uma partícula de antimatéria correspondente, ou antipartícula.
As antipartículas se comportam como partículas de matéria correspondentes, exceto que eles têm cargas opostas. A diferença entre essas duas “formas” de matéria é mais elementar do que parece. O que chamamos de matéria é tudo o que é composto de prótons (partículas sub-atômicas com carga positiva), elétrons (partículas sub-atômicas de carga negativa) e nêutrons (partículas sub-atômicas sem carga). Todas essas partículas formam o que chamamos de átomos. No átomo, os prótons e nêutrons formam o núcleo, e os elétrons orbitam o núcleo assim como um planeta em torno de uma estrela.

Na antimatéria, as cargas de cada partícula são inversas. Em vez de um próton, o seu equivalente antimatéria é chamado de anti-próton com uma carga negativa. Em vez de um elétron, o seu equivalente antimatéria é chamado um pósitron, com uma carga positiva. O anti-nêutron, compartilha as mesmas características.
Quando a antimatéria entra em contato com a matéria, essas partículas iguais, mas opostas, colidem para produzir uma explosão emitindo grande quantidade de radiação pura, que é emanada a partir do ponto da explosão à velocidade da luz. Ambas as partículas que criaram a explosão são totalmente aniquiladas, deixando para trás outras partículas subatômicas. A explosão que ocorre quando antimatéria e matéria interagem, transforma toda a massa de ambos os objetos em energia.

Sabemos muito pouco ou quase nada sobre a antimatéria. O que mais intriga os cientistas é o porquê, no início do Universo, ter havido uma predileção da natureza pela matéria. Após o Big Bang, matéria e antimatéria foram criadas em quantidades iguais, o que levaria a uma aniquilação total. Mas isso não aconteceu, a matéria ainda existe como podemos “ver”. Nosso universo é o que sobrou da aniquilação de matéria e antimatéria. A natureza deu preferência para a matéria, bem menos de 1%. Esse menos de 1% que sobrou é o que formou todo o Universo. E o restante…?

É possível que algum processo, de origem desconhecida, tenha provocado uma separação entre a matéria e a antimatéria. Neste caso existiriam regiões do universo em que a antimatéria e não a matéria seria mais abundante. Seriam necessárias algumas experiências no espaço para procurar essas regiões. No entanto, como até hoje não se conhece um processo capaz de gerar tal separação, a maioria dos cientistas não acredita nessa hipótese.
Existe a possibilidade de que a natureza trate de forma ligeiramente diferente a matéria e a antimatéria. Se isto for verdade, seria possível que uma pequena fração da matéria inicialmente gerada tenha sobrevivido e formado o universo conhecido hoje. Há resultados experimentais e teóricos que apontam nesta direção.
Vivemos num mundo aparentemente formado unicamente por matéria, apesar de antes do Big Bang (a explosão que deu origem ao Universo há 14 bilhões de anos) a matéria e a antimatéria existiram na mesma proporção.
Portanto, conhecer a estrutura do antiátomo é penetrar no desconhecido e desafiar as leis vigentes da física.

Lente Gravitacional

Vamos imaginar um objeto brilhante como uma estrela, uma galáxia, ou um quasar que estão muito distantes da Terra (10.000 milhões de anos-luz ). Para a nossa observação, vamos imaginar que temos um quasar. Se não há nada entre ele e nós, vemos uma imagem do quasar. No entanto, se uma enorme galáxia (ou aglomerado de galáxias ) está bloqueando a visão direta para o quasar, a luz será dobrado pelo campo gravitacional ao redor da galáxia. Isso é chamado de “lente gravitacional”. Mas em vez de criar uma única imagem do quasar, a lente gravitacional cria várias imagens. Nós seguimos os raios de luz, aqui da Terra para observar os locais aparentes do quasar. Se a galáxia fosse perfeitamente simétrica em relação à linha entre o quasar e a Terra, então veríamos um anel de quasares…

A Lente gravitacional funciona de forma análoga e é um efeito da teoria da relatividade geral de Einstein ou simplesmente, a massa curva a luz. O campo gravitacional de um objeto de grande massa vai estender-se muito no espaço, e fazer com que os raios de luz que passam próximo ao objeto (e, portanto, por meio de seu campo gravitacional) se dobrem reorientado-se em outro lugar. Quanto mais massivo o objeto, mais forte é o campo gravitacional e, portanto, maior a curvatura dos raios de luz.

Quais são os efeitos de uma lente gravitacional?
O tipo de lente gravitacional que os cosmólogos se interessam é somente em grande escalas. Quando os astrônomos olham uma imagem em um telescópio de uma parte qualquer do céu noturno, muitas galáxias serão visíveis nessa imagem. No entanto, entre a Terra e as galáxias existe uma entidade misteriosa chamada matéria escura. A matéria escura é invisível, mas tem massa, cerca de 85% da massa do Universo. Isto significa que os raios de luz que vêm para nós de galáxias distantes vão passar pelo campo gravitacional da matéria escura e, portanto, vai ser dobrado pelo efeito de lente gravitacional.

A Matéria Escura é encontrada onde quer que a matéria “normal”, exista, isto é, a matéria que compõe as galáxias. Por exemplo, um grande aglomerado de galáxias irá conter uma quantidade muito grande de matéria escura, que existe dentro e ao redor das galáxias que compõem o conjunto. A luz vinda de galáxias mais distantes que passa perto de um aglomerado pode ser distorcida pela sua massa. É a matéria escura no aglomerado que faz quase todo o efeito de uma lente gravitacional. Os efeitos podem ser muito forte e muito estranho, as imagens das galáxias distantes, com lentes são esticadas e puxadas em arcos. Isto pode ser visto na imagem abaixo da famosa Abell 2218 cluster. As galáxias reais não são desta forma, são geralmente elíptica ou em forma de espiral elas só aparecem desta maneira por causa da lente.
Esta distorção da forma estranha vem do fato de que galáxias são objetos de grandes dimensões, e os raios de luz que saem de um lado da galáxia (por exemplo, o lado esquerdo do nosso ponto de vista) vai passar através de uma parte diferente do espaço do que os raios de luz do o outro lado (por exemplo, o lado direito). Os raios de luz, portanto, passam por diferentes partes do campo gravitacional da matéria escura e serão dobrado de forma ligeiramente diferente.

O efeito disso é uma distorção da forma da imagem da galáxia, que pode, em alguns casos, ser muito grande. Outro efeito interessante que pode ocorrer é a formação de imagens múltiplas da mesma galáxia. Isso ocorre porque os raios de luz de uma galáxia distante pode ser focado em conjunto por uma lente gravitacional. Do ponto de vista de um observador na Terra, parece que dois raios de luz muito semelhantes viajam ao longo de linhas retas de diferentes partes do céu. Podemos ver mais do que uma imagem da galáxia mesmo em lugares diferentes.

Um exemplo de múltiplas imagens é mostrado em uma imagem do Telescópio Espacial Hubble (acima). Há três imagens da mesma galáxia, e cinco imagens de um quasar. As imagens não são da mesma forma ou tamanho, porque cada imagem vai percorrer uma região diferente do espaço em sua jornada até nós, e, portanto, terá sido distorcido de forma diferente. Uma técnica conhecida como espectroscopia é usado para determinar quais as imagens vieram da mesma galáxia.

Espectroscopia e Astronomia

Uma das maneira de se obter informações sobre a composição química de estrelas e galáxias distantes é analisando a luz recebida dessas estrelas e galáxias. A espectroscopia nos permite obter essas informações, decompondo a luz emitida por esses objetos em um espectro de frequências. A espectroscopia também nos permite determinar seu movimento, através do efeito Doppler.Vamos lembrar de uma experiência bem simples que usa um prisma para decompor a luz branca e que é o principio usado em espectroscopia (figura abaixo).

O que é um Espectroscópio ?
Os espectroscópios decompõe a luz emitida ou absorvida por elementos químicos em linhas específicas de cor. Cada elemento químico tem uma “assinatura” que pode ser usado para identificá-lo. Essas assinaturas são geralmente produzidos quando os elétrons saltam nos níveis orbitais de energia (salto quântico). Energias diferentes produzem diferentes linhas coloridas.

Cada elemento químico na tabela periódica tem a sua própria assinatura espectral que o identifica. Ao olhar para os espectros de objetos como estrelas e atmosferas planetárias, é fácil identificar os elementos químicos presentes, combinando as linhas coloridas espectrais com a assinatura espectral do elementos químico.

Em química analítica existe um teste chamado “teste da chama” (figura acima). É usado para determinar visualmente a identidade de um metal ou um sal desconhecido com base na sua cor característica quanto é colocado em uma chama de um bico de Bunsen. O calor da chama excita os íons desse sal, levando-os a emitir luz visível. Os espectros de emissão característica pode ser utilizado para diferenciar esse sal entre outros elementos. Veja a tabela abaixo:

Elemento                           Cor
(As) Arsênico—————Azul
(B) Boro———————-Verde brilhante
(Ba) Bário——————–Pálido / verde amarelado
(Ca) Cálcio——————-Laranja para vermelho
(Cs) Césio——————–Azul
(Cu) Cobre——————-Azul
(Fe) Ferro——————-Ouro
(In) Índio——————-Azul
(K) Potássio—————–Lilás para vermelho
(Li) Lítio——————— Magenta para carmim
(Mg) Magnésio————–Branco brilhante
(Mn) Manganês————-Verde amarelado
(Mo) Molibdênio———–Verde amarelado
(Na) Sódio——————-Amarelo intenso
(P) Fósforo——————Verde azulado pálido
(Pb) Chumbo—————-Azul
(Rb) Rubídio—————-Vermelho para roxo-vermelho
(Sb) Antimônio————-Verde pálido
(Se) Selênio——————Azure azul
(Sr) Estrôncio—————Carmesim
(Te) Telúrio—————–Verde pálido
(Tl) Tálio——————–Pure verde
(Zn) Zinco——————Verde azulado para verde esbranquiçado

A figura abaixo mostra algumas “assinaturas” espectrais de alguns elementos químicos.

O que é clima espacial ?

O que é clima espacial ?
Setor da astrofísica que estuda as atividades na superfície solar, como as erupções solares que podem causar altos níveis de radiação no espaço sideral. Esta radiação pode vir como partículas ( plasma ) ou radiação eletromagnética ( luz ).
A energia do Sol é gerada pela fusão nuclear, isto é, processo no qual dois ou mais núcleos atômicos se juntam e formam um outro núcleo de maior número atômico. No caso do Sol , são necessários quatro átomos de hidrogênio para formar um átomo de hélio. Dados espectroscópicos indicam que o Sol é constituído de 73% de átomos de hidrogênio e 26% de átomos de hélio, sendo o restante fornecido pela contribuição de vários elementos.

Camadas do Sol
Núcleo – camada mais interior do Sol. A fusão nuclear, a qual cria a luz que o Sol emite, ocorre dentro do núcleo, atingindo temperaturas de aproximadamente 15 milhões de graus Celsius.
A  camada seguinte é a Radioativa – esta camada se parece como um isolador, e ajuda a manter a temperatura do núcleo.
A terceira camada é a Convectiva – a energia do Sol é transportada para fora do núcleo pela camada de convecção.
A próxima camada é a Fotosfera – é a parte do Sol que podemos ver com nossos olhos. As manchas solares – sunspots – aparecem na fotosfera.
A quinta camada é a Cromosfera -  mais escura que a fotosfera e pode ser vista apenas durante um eclipse. A cromosfera é onde as labaredas solares são melhor observadas.
A próxima camada é a Corona – é compreendida por duas camadas. A corona interior é um halo que se estende milhões de quilômetros distante do Sol. A Corona é muito mais quente que a fotosfera e produz raios X. A corona exterior se estende à Terra e mais distante, ainda.

Vamos estudar alguns detalhes:
Uma ejeção de massa coronal (CME) é uma enorme bolha de partículas de alta energia que explode da coroa solar e atravessa o espaço com alta velocidade. A nuvem de partículas carrega junto consigo um campo magnético. Se uma ejeção de massa coronal se move na direção da Terra, seu campo magnético interage com a magnetosfera da Terra. A magnetosfera da Terra nos protege de partículas carregadas do vento solar. São os chamados índice Kp, isto é, quando essa ejeção de massa coronal atinge a Terra.

Manchas solares são áreas escuras que aparecem na fotosfera do sol. As manchas aparecem escuras porque são mais frias, menos luminosa do que as áreas circundantes. A temperatura no centro de uma mancha é de cerca de 3.700 Kelvin (contra 6000 para as áreas circundantes).
As manchas solares podem durar várias semanas. Eles são observados principalmente em uma faixa de trinta graus de latitude em ambos os lados do equador. Dimensões típicas dos pontos estão na ordem de várias dezenas de milhares de quilômetros (o raio do Sol é 700,000 km).

Flare solar (erupção solar) é uma explosão no Sol que acontece quando energia armazenada em campos magnéticos entrelaçados  que se encontram habitualmente no topo de manchas solares é subitamente libertada. Um flare emite radiação que abrange uma grande gama de comprimentos de onda – do rádio aos raios-X e raios gama.
Os cientistas classificam as flares solares de acordo com a sua intensidade de energia na região dos raios-X – que vai do 1 a 8 Angstroms.
Categorias:
Classe X – são muito intensas; podem provocar apagões, danificar satélites, são tempestades de radiação de longa duração;
Classe M – são de intensidade intermédia; podem causar na Terra breves apagões rádio que afetam essencialmente as regiões polares; tempestades de radiação de pequena intensidade podem acontecer depois de uma flare de classe M;
Classe C – Por comparação com flares de classe X e M, as flares de classe C são fracas e com consequências menores na Terra.

Os astrônomos encontram o planeta Vulcan - 40 Eridani A, exatamente aquele de Star Trek

Um dos aspectos mais interessantes e gratificantes da astronomia e da exploração espacial é ver a ficção científica se tornar um fato científico. Enquanto ainda estamos muitos anos longe de colonizar o Sistema Solar ou alcançar as estrelas mais próximas, ainda há muitas descobertas recompensadoras sendo feitas que estão cumprindo os sonhos febris dos fãs de ficção científica.
Por exemplo, usando o Dharma Planet Survey, uma equipe internacional de cientistas descobriu recentemente uma super-Terra orbitando uma estrela a apenas 16 anos-luz de distância. Esta super-Terra não é apenas o planeta mais próximo de seu tipo para o Sistema Solar, ela também está localizada no mesmo sistema estelar que o planeta fictício Vulcano do universo de Jornada nas Estrelas.

O estudo que detalha suas descobertas, que apareceu recentemente no Mnthly Avisos da Royal Astronomical Society , foi liderado por Bo Ma e Jian Ge, um pesquisador de pós-doutorado e professor de astronomia da Universidade da Flórida, respectivamente. Eles se juntaram a pesquisadores da Universidade Estadual do Tennessee, do Instituto de Astrofísica de Canárias , da Universidade de La Laguna, da Universidade Vanderbilt, da Universidade de Washington e do Steward Observatory da Universidade do Arizona.

Impressão artística de uma super-Terra orbitando uma estrela anã vermelha. Crédito: Gabriel Pérez / SMM (IAC)

Para o bem de seu estudo, a equipe contou com dados do Dharma Planet Survey (DPS). Esta pesquisa contou com o Telescópio Espectroscópico Automático (AST) de 2 metros no Observatório Fairborn (de 2014-2015) e o Telescópio Fundação Dharma Endowment (DEFT) de 50 polegadas no Monte Lemmon SkyCenter (de 2016-2018) para observar 100 estrelas muito brilhantes localizadas perto do Sistema Solar.
Usando esses dados, a equipe descobriu um sinal vindo do sistema de estrela tripla da HD 26965 que indicava a presença de uma super-Terra. Além de ser o primeiro planeta deste tipo a ser detectado pelo Dharma Survey, este planeta também é a super-Terra mais próxima do nosso Sistema Solar, o que o torna um estudo ideal para esses planetas. Como Ge disse em um recente comunicado à imprensa da UF News.

Assim como a maioria dos exoplanetas, essa super-Terra foi descoberta usando o Método de Velocidade Radial (também conhecido como Espectroscopia Doppler), onde os espectros de estrelas são monitoradas em busca de sinais de oscilação, onde a estrela está se movendo para longe da Terra.  Esse movimento é causado pela presença de planetas, que exercem uma influência gravitacional em seus respectivos sóis.
Gregory W. Henry, pesquisador sênior da Universidade de Tennessee, foi responsável por coletar as medições precisas de brilho da AST que confirmaram a presença do planeta. Como ele explicou, esse sistema já é conhecido pelos fãs de Star Trek como sendo o local onde Spock, o oficial de ciências da USS Enterprise, veio.
Créditos: Universe Today