Ondas gravitacionais são detectadas através do LIGO

Cientistas relataram que, pela primeira vez na história, ondas gravitacionais foram detectadas.E isto é muito importante, pois abrirá um campo totalmente novo na astronomia, uma nova maneira de observar o Universo.

Ondas gravitacionais (para não ser confundido com ondas de gravidade, que são uma coisa totalmente diferente) são ondulações no tecido do espaço-tempo, causadas quando um objeto de grande massa é acelerado. No momento em que chegam aqui, vindas de objetos astronômicos distantes, as ondas têm uma energia incrivelmente baixa e são fenomenalmente difíceis de detectar, levou um século para descobri-las, desde que foram previstas pela primeira vez pela Teoria da Relatividade Geral de Einstein. Essencialmente, todas as outras previsões da RG foram encontradas, mas a existência das ondas gravitacionais foi irritantemente difícil de provar diretamente.

Até agora. E o que fez com que as ondas gravitacionais fossem detectadas pelo LIGO é tão incrível e alucinante quanto as próprias ondas: eles capturaram uma espiral mortal e seu resultado de dois enormes buracos negros a 1,3 bilhões de anos-luz da Terra que se fundiram em um titânico evento catastroficamente violento.

Lembre-se, nós tivemos algumas boas evidências que tais buracos negros binários existiam antes disso, mas este novo resultado basicamente prova que eles existem e que, ao longo do tempo, eles finalmente colidem e se fundem. Isso é fenomenal.

Os buracos negros tinham massas 36 e 29 vezes a massa do Sol antes de se fundirem. Depois que eles se fundiram, criaram um único buraco negro com uma massa 62 vezes a do Sol. Você pode perceber que essas massas não se somam corretamente: há 3 massas solares desaparecidas. Essa massa não desapareceu simplesmente! Foi convertida em energia: a energia das próprias ondas gravitacionais. E a quantidade de energia é impressionante: este evento único liberou tanta energia quanto o Sol liberaria em 15 trilhões de anos.

Conheça o LIGO: O Laser Interferometer Gravity-Wave Observatory. O LIGO na verdade são duas instalações, uma localizada no Estado de Washington e outra em Louisiana (operados em conjunto pela Caltech e pelo MIT). Não é o que você pode pensar de um observatório astronômico: eles consistem de longos tubos dispostos em L. Na extremidade de cada tubo de quatro quilômetros de extensão tem um espelho.
 
Um laser muito poderoso fica perto do vértice do L, onde os tubos se encontram. Ele envia um pulso de luz para um espelho especial que divide o feixe, enviando metade para cada tubo. Cada espelho reflete o feixe e depois eles são recombinados dentro de um detector.

 Uma das instalações LIGO.


Com esta detecção do LIGO, uma nova era na astronomia começa. Em muitos casos, as ondas gravitacionais são emitidas a partir de objetos que não podemos ver diretamente, como os buracos negros se fundindo, ou estrelas de nêutrons binárias. Às vezes, porém, esses objetos emitem luz visível. A supernova – uma explosão estelar – pode emitir ondas gravitacionais. De forma ainda mais acentuada, quando duas estrelas de nêutrons se fundem e formam um buraco negro, elas liberam não apenas ondas gravitacionais, mas também um enorme clarão de energia sob a forma de raios gama e até mesmo luz visível. Estas explosões de raios gama ocorrem no Universo todos os dias, e nós as vemos o tempo todo. Se pudermos detectar as ondas gravitacionais emitidas por elas, isso vai ajudar os astrônomos a entender esses fenômenos bizarros e incrivelmente violentos.

Onda gravitacional

Uma das conclusões da teoria da Relatividade Geral de Einstein é que o espaço e o tempo são dois aspectos de uma mesma coisa, que chamamos de espaço-tempo. Há muitas analogias para isso, mas você pode pensar nele como o tecido do espaço, uma tapeçaria de quatro dimensões (três espaciais e uma temporal) em que estamos todos encaixados. Lembre-se, não é literalmente assim; estamos usando uma analogia. Mas isso vai te ajudar a imaginá-lo.

Nós pensamos na gravidade como uma força, nos puxando em direção a um objeto. Mas Einstein a remodelou, a vendo como um resultado da deformação do espaço-tempo. Um objeto de grande massa distorce a forma do espaço, e um outro objeto em movimento através desse espaço curvo fica acelerado. Isso é a gravidade. Em outras palavras, a matéria diz ao espaço como se curvar e o espaço diz à matéria como se mover.

 Objetos com massa distorcem o espaço, e é isso que sentimos como gravidade.



Outro resultado da matemática da RG é que se um objeto de grande massa for acelerado, ele irá causar ondulações, ondas, que irão se afastar do objeto. São realmente ondulações no próprio tecido do espaço-tempo! O espaço-tempo se expande e se contrai em formas complexas a medida que uma onda passa, parecido com a forma como ondulações surgem quando uma pedra cai numa lagoa, distorcendo a superfície da água.

Há muitas maneiras de gerar ondas gravitacionais. Quanto mais massivo e denso um objeto é, e quanto mais ele se acelera, mais nítida e mais enérgica as ondas são. A Terra se move em torno do Sol uma vez por ano, acelerada pela gravidade do Sol. Mas o movimento é muito lento e massa da Terra é demasiadamente baixa para termos a esperança de detectar as ondas emitidas.


Mas se você tem dois objetos muito mais massivos – como, por exemplo, estrelas de nêutrons, núcleos super-densos de estrelas que explodiram anteriormente – eles geram ondas que podemos ver.

Na verdade, nós vimos! Mais ou menos. Em 1974, um sistema binário de estrelas de nêutrons foi descoberto pelos astrônomos Joseph Taylor e Russell Hulse. Estes dois objetos massivos orbitam um ao outro muito rapidamente uma vez a cada oito horas. Conforme eles se orbitam, eles emitem um pouco de energia na forma de ondas gravitacionais. Essa energia vem da energia orbital das próprias estrelas, de modo que toda vez que as ondas gravitacionais são emitidas, elas perdem energia orbital. A órbita encolhe, e o tempo gasto diminui drasticamente. Ao longo do tempo, esse “decaimento orbital” pode ser muito precisamente medido … e foi mesmo! Não só isso, se encaixou perfeitamente na previsão da RG.

Taylor e Hulse ganharam o Prêmio Nobel por isso. E eles só detectaram as ondas gravitacionais indiretamente. Eles viram a perda de energia pela emissão das ondas afetar as órbitas das estrelas. Mas eles não detectaram as próprias ondas.

 Fonte: http://www.universoracionalista.org/ligo-ve-as-primeiras-ondas-gravitacionais-vindas-de-dois-buracos-negros-se-fundindo/

Instrumentos ópticos

Os instrumentos ópticos são utilizados no nosso cotidiano e baseiam-se nos princípios da óptica para permitir, facilitar ou aperfeiçoar a visualização de determinados objetos, que vão desde seres minúsculos, como alguns tipos de bactérias, até enormes planetas e estrelas.

Existe uma infinidade de instrumentos ópticos, podemos citar: microscópio, telescópio, projetores, lupa, câmera fotográfica, óculos, lentes etc. Veja a seguir como ocorre o funcionamento de alguns dos instrumentos ópticos que são utilizados no nosso cotidiano.

O microscópio é um instrumento óptico que tem como finalidade a ampliação de objetos

O OLHO HUMANO

É formado basicamente por três partes:

Cristalino: funciona como uma lente biconvexa. Ele está situado na região anterior do globo ocular;

Retina: localizada no “fundo” do globo ocular e funciona como um anteparo sensível à luz;

Nervo óptico: parte que recebe as sensações luminosas recebidas pela retina.

Quando olhamos para um objeto, a imagem é percebida pelo cristalino, que forma uma imagem real e invertida, ou seja, de “cabeça para baixo”. Essa imagem deve ser focalizada exatamente sobre a retina para que seja enxergada nitidamente. A imagem é “enviada” para o cérebro através do nervo óptico. O cérebro, ao receber a imagem, processa sua inversão, de forma que possamos observar o objeto em sua posição real.

Se a imagem recebida pelo cristalino não se formar exatamente sobre a retina, então a pessoa não enxergará nitidamente os objetos, o que caracteriza um defeito da visão. De acordo com a posição onde a imagem é formada, podemos classificar três tipos de defeitos da visão. São eles:

Miopia: a imagem do objeto forma-se antes da retina, pois o globo ocular das pessoas que apresentam esse defeito é mais alongado. Nesse caso, a pessoa enxerga os objetos sem nitidez. Para corrigir o problema, é necessário utilizar óculos com lentes divergentes.

Hipermetropia: As pessoas com esse problema na visão apresentam o globo ocular mais curto que o normal, o que faz com que a imagem se forme atrás da retina. Esse defeito é corrigido com o uso de óculos com lentes convergentes.

Presbiopia: Chamado popularmente de “vista cansada”, é um problema que ocorre em virtude do envelhecimento natural do nosso organismo, quando o cristalino fica mais rígido e não acomoda imagens de objetos próximos. Nesse caso, a imagem forma-se atrás da retina. Esse problema também pode ser corrigido por lentes convergentes.

MÁQUINA FOTOGRÁFICA

É um instrumento óptico que projeta e armazena uma imagem sobre um anteparo e funciona de forma semelhante ao olho humano. Possui um sistema de lentes, denominado objetiva, que se comporta como uma lente convergente e forma uma imagem real e invertida do material fotografado. Para que a imagem fique nítida sobre o filme fotográfico, a câmera possui uma série de sistemas que aproximam ou afastam a objetiva, focalizando a imagem.

Se essa focalização não for bem feita, a imagem não se forma sobre o filme e, portanto, não fica nítida. Quando se aciona o botão para a foto, o diafragma da câmera é aberto, permitindo que a luz proveniente do objeto incida sobre o filme. Como o filme fotográfico é fabricado com um material sensível à luz, ele “gravará” a imagem recebida.

A LUPA

É o instrumento óptico mais simples, sendo constituída por uma lente convergente que produz uma imagem virtual e ampliada de um objeto.

Para que a imagem formada pela lupa seja nítida, é necessário que o objeto seja colocado entre o foco F e o centro óptico. Caso contrário, a imagem forma-se desfocada.

FONTE: http://www.mundoeducacao.com/fisica/os-instrumentos-opticos.htm

Antimatéria: O espelho do Universo

Praticamente tudo o que conhecemos no universo é feito de matéria. Mas os cientistas sabem que no início de tudo, no Big Bang, matéria e antimatéria foram criadas em iguais proporções. Até aí nada demais, se não fosse um pequeno detalhe: quando uma partícula de matéria se encontra com antimatéria, ambas se aniquilam gerando uma grande explosão. Mas afinal de contas, o que é a antimatéria?

A antimatéria é exatamente iguai a matéria, exceto o fato de sua carga elétrica e spin ser oposta à matéria. No início do universo, existiam as partículas e suas antipartículas correspondentes. Por exemplo, para cada quark havia um antiquark e assim vai. Quando essas partículas e antipartículas se encontravam, se aniquilavam e geravam uma colossal quantidade de energia. Uma das provas de que a antimatéria existiu está na denominada radiação cósmica de fundo, a energia gerada nos primórdios do universo e que vaga pelo espaço até hoje.

À medida que o universo se expandiu bruscamente em seus primórdios, ele passou a esfriar. Nessa fase, algo muito interessante e de suma importância para o surgimento dos astros aconteceu: uma pequena quantidade de matéria sobreviveu às inúmeras colisões de partículas e antipartículas. A antimatéria foi praticamente eliminada no nosso universo. Mas aí é que está um dos grandes mistérios da cosmologia: se matéria e antimatéria eram criadas na mesma proporção, porque a matéria sobreviveu à guerra contra a antimatéria?

Que bom que isso aconteceu, afinal de contas, se matéria ou antimatéria não tivesse vencido, ambas ainda estariam colidindo e se aniquilando em todo o universo, e este seria um grande mar de energia que não teria nada que valesse à pena ser visto.

Nos imensos aceleradores de partículas como o LHC, no Cern, os pesquisadores aprenderam a fabricar antimatéria. Chegaram a construir átomos inteiros de antimatéria e isso acabou gerando em aplicações práticas inclusive na medicina, mais precisamente na pet scan, que permite a visualização do interior do corpo humano em 3D. Essa tomografia emite pósitrons, partículas de antimatéria. Esses pósitrons são versões positivas dos elétrons e possuem uma massa e tamanho tão pequeno que deixam um grande espaço entre os átomos. Por isso ao se encontrarem com partículas do corpo humano, não explodem uma pessoa.

Toda a história da antimatéria se iniciou como sempre com Albert Einstein, e sua famosa equação E=MC². Nesse equação, E representa energia da partícula, M sua massa, e C a velocidade da luz. Mas nem mesmo seu criador notou que a equação pode admitir soluções negativas, ou seja, pode ser escrita assim: E=±MC². Contudo, a solução negativa gerava uma grande dificuldade de interpretação. Os físicos não sabiam o que fazer com o resultado.

Paul Dirac, em 1930, afirmou que solução negativa poderia equivaler à antimatéria. A equação que Dirac criou (imagem abaixo – não se assuste) explica o comportamento dos elétrons na mecânica quântica e implica que o elétron pode possui energia negativa. Isso resultou na existência da existência de uma antipartícula do elétron, denominada pósitron.

De acordo com essa equação, qualquer partícula teria sua antipartícula correspondente. Muitas das quais foram observadas posteriormente pelos físicos nos aceleradores de partículas, comprovando a existência da antimatéria, e ajudando os cientistas a entenderem os primórdios do universo.

Fonte: http://misteriosdomundo.com/antimateria-o-espelho-do-universo

Descoberto novo Sistema Binário próximo da Terra..

O telescópio WISE, da NASA, descobriu sistema binário de estrelas que assumiu o título do terceiro sistema estelar mais próximo da Terra.

Ambas as estrelas do sistema binário recém-descoberto são anãs marrons, corpos conhecidos como “estrelas fracassadas”, já que não possuem massa suficiente para iniciar a reação fusão do hidrogênio em seu núcleo, como as estrelas normalmente fazem. Como resultado, as anãs marrons são frias e escuras, com um tamanho semelhante ao de Júpiter.

De acordo com Kevin Luhman, professor de astronomia e astrofísica da Universidade Penn State, EUA, a distância da Terra e o sistema binário de anãs marrons é de 6,5 anos luz – tão perto que as transmissões terrestres de televisão de 2006 estão chegando lá agora.

“Vai ser um excelente terreno de caça de planetas, já que o sistema está muito próximo da Terra. Isso torna muito mais fácil observar os planetas que orbitam as anãs marrons”, disse Luhman.

Ilustração de uma anã marrom

O sistema binário foi denominado WISE J104915.57-531906, e foi descoberto através de observações em infravermelho. Está somente um pouco mais longe do que a estrela Barnard, que está a 6 anos-luz de distância de nós, e que foi descoberta em 1916. O sistema estelar mais próximo é Alfa Centauri, descoberto em 1839, a 4,2 anos-luz de distância. [NASA]

Fonte: http://misteriosdomundo.com/descoberto-novo-sistema-binario-proximo-da-terra

Por que o bafo é mais quente e o sopro é gelado?

No desodorante spray o jato também sai "geladinho"

Vamos agora fazer um experimento simples, mas de resultado contundente. É o seguinte:

Inspire. Segure o ar por uns segundos. E solte-o na palma da mão, com a boca aberta. Trocando em miúdos, dê uma baforada na palma da mão.

Perguntas: O ar que sai da boca está "quente" ou "frio"? Proponha uma explicação física para o que observou.

Inspire. segure o ar por uns segundos. E solte-o na palma da mão, agora fazendo biquinho. Trocando em miúdos, dê uma sopradinha na palma da mão.

Perguntas: E agora, o ar que sai da boca está "quente" ou "frio"? Proponha uma explicação física para o que observou.

O experimento acima nos permite facilmente concluir que o bafo é "quente" mas o sopro, ao contrário, é "geladinho"! Como pode o mesmo ar sair com maior temperatura com a boca aberta e com temperatura mais baixa quando fazemos biquinho? O que o biquinho tem a ver com tudo isso? Tem explicação física para esta aparente contradição?

Sim! Então vamos às explicações à luz da ciência ...

Explicação:

Fora do corpo, o ar, que é uma mistura de gases, encontra-se na temperatura ambiente, geralmente menor do que a temperatura interna do corpo humano que, como em qualquer mamífero, fica em torno de 36,5°C.

Quando você inspira e segura o ar nos pulmões, o seu corpo funciona como uma "fonte quente" pois, por estar numa temperatura maior, vai cedendo calor Q (energia térmica) para o ar que tem a sua temperatura aumentada, ou seja, fica mais "quentinho". Quanto mais tempo segurar o ar nos pulmões, mais perto dos 36,5°C ele vai chegar. Assim, quando você expira com a boca aberta, o ar sai sensivelmente mais "quente" do que entrou e por isso dizemos que o bafo é "quente". Até aqui nenhum problema, certo?

Mas agora vem a parte mais legal desta história: por que fazendo biquinho o ar que vem mais "quente" dos pulmões sai mais "geladinho" do que entrou? Não era para sair "quente" do mesmo jeito?

Era. Mas, se saiu mais "frio", com certeza perdeu energia. Concorda? E desta vez não foi energia na forma de calor Q porque não temos uma "fonte fria" para roubar calor do gás. E, mesmo que tivéssemos, o gás sai da boca, pelo biquinho, tão rapidamente que não dá tempo de trocar calor! Lembre-se sempre de que os processos de troca de calor geralmente são bem lentos. Desta forma somos levados à concluir que o gás perdeu energia de outra forma que não apenas calor. E aí está o "truque" físico. Veja:

Quando um gás expande (aumenta de volume), perde energia na forma de trabalho, ou seja, cede energia mecânica;

Quando um gás sofre compressão (diminui de volume), ganha energia na forma de trabalho, ou seja, recebe energia mecânica.

Note que, ao soprarmos, logo que o ar atravessa o biquinho, aumenta repentinamente de volume, ou seja expande. Assim perde energia na forma de trabalho para o ambiente. Esta energia, retirada do gás, faz com que ele esfrie! Genial, não?!

É exatamente o mesmo efeito que acontece com desodorante spray que tem um jato  sempre "geladinho". O jato, que está na temperatura ambiente, ao passar pelo buraquinho da válvula, sofre aumento repentino de volume (expansão). Logo, perde energia na forma de trabalho. As moléculas do gás ficam (em média) menos agitadas.  O gás esfria!

Fonte: http://fisicamoderna.blog.uol.com.br/arch2010-08-08_2010-08-14.html#2010_08-10_17_23_03-7000670-0

Meteoro e Meteorito: Tem diferença?

Bendegó, o maior meteorito encontrado no Brasil

 Tem sim! Meteoro é o nome do fenômeno luminoso que ocorre na atmosfera quando um corpo, em alta velocidade, superaquece e brilha, deixando um rastro luminoso.

Na maioria das vezes o corpo nem chega a cair no chão porque sofre vaporização integral. Mas se for um corpo maior, mesmo perdendo massa no processo de aquecimento por fricção com o ar, pode "sobrar" material para atingir o solo. Neste caso, o corpo que cai e atinge a superfície do planeta é chamado de meteorito, como o Bendegó (foto acima) que é o maior meteorito encontrado em solo brasileiro em 1784.

Fonte: http://fisicamoderna.blog.uol.com.br/