Pó de Estrelas

Muitas vezes é utilizada expressão que nós somos pó de estrelas. Isto, podendo parecer que não passa de poesia, é um facto. Aliás praticamente tudo o que existe no planeta e que vemos em nosso redor é pó de estrelas.

Vamos começar pelo principio, ou pelos instantes logo a seguir ao principio. Após o Big Bang, quando o Universo se formou, apenas se formaram átomos de hidrogénio e alguns de hélio. No entanto hoje "vemos" muitos mais elementos. De onde é que estes vieram?

Das estrelas, é a resposta.

Existe apenas um local no Universo onde estes elementos podem ser gerados naturalmente. Nos núcleos das estrelas onde as temperaturas de milhões de graus e pressões monumentais permitem que ocorra o processo de fusão nuclear que geram outros elementos.

Através de uma cadeia de reacções as estrelas geram a partir do Hidrogénio todos os outros elementos até ao ferro e níquel através do processo de fusão nuclear. As reacções nucleares ocorrem de acordo com o seguinte esquema:

A queima de Hidrogénio produz Hélio

A queima de Hélio produz Carbono, Oxigénio e Neon
A queima de Carbono, Oxigénio e Neon produz todos os elementos até o Silício
A queima de Silício produz todos os elementos até o Ferro

Acontece que os elementos mais pesados que o ferro, como é o caso do ouro ou do crómio, não podem ser gerados nas estrelas por este processo. Então quando é que se formam?

Quando uma estrela colapsa e ocorre uma Supernova, é a resposta.

Quando ocorre uma Supernova o "input" de energia permite a formação dos elementos mais pesados que o ferro e o níquel.

Estes processo são um pouco mais complexos do que aqui descrevi. Para quem quiser seguir os rasto pela net ficam aqui, aqui e aqui alguns links.

Quando olhamos para uma praia ou quando olhamos para outra pessoa a maior parte dos átomos que os constituem foram formados em estrelas. Somos de facto pó de estrelas..

Supernovas super-luminosas e antimatéria: o caso da SN2006gy

A Supernova SN2006gy maravilhou os físicos em 2006.

Vou começar um pouco mais atrás. Supernova é o nome dado à explosão de uma estrela com mais de 10 massas solares, produzindo uma nuvem de plasma extremamente brilhante. O brilho destes objectos vai diminuindo até se tornarem invisíveis passadas algumas semanas ou meses. Em apenas alguns dias o seu brilho pode aumentar um bilião de vezes a partir de seu estado original tornando a estrela tão brilhante como uma galáxia .

As supernovas formam-se quando a estrela chega à fase final da sua vida. Nesta altura os processos nucleares que alimentam a estrela geram um pressão dirigida para o exterior que acaba por vencer a força da gravidade que mantém a estrela coesa.

Ao contrário do que normalmente acontece com as supernovas comuns, que atingem um pico de luminosidade em alguns dias e que diminui nos meses seguintes, a SN2006gy demorou 70 dias a atingir o pico de luminosidade manteve-se mais brilhante do que qualquer supernova anteriormente observada durante três meses. Durante os oito meses seguintes ainda brilhou como uma supernova convencional no seu pico de luminosidade.

Este facto levantou problemas pois a energia da explosão apontava para que a estrela que lhe deu origem tivesse mais de 150 massas solares, coisa nunca antes observada. Seria uma estrela brutal!

Woosley et al. (submitted to Nature 2007) propõem um modelo para explicar a quantidade colossal de energia gerada durante a explosão. Os autores referem que no núcleo da supernova podem desencadear-se processos de formação de partículas de matéria e anti-partículas que em seguida se aniquilam emitindo grandes quantidades de energia.

Para ler mais sobre este assunto ver Aqui e Aqui

Ilustração do processo que pode ter desencadeado a explosão da supernova SN2006gy. Estrelas muitos "pesadas" podem produzir quantidades tão grandes de raios-gama que parte da radiação é convertida em pares de partículas e antipartículas (como electrões e positrões, ilustrados a branco e preto, respectivamente). Crédito: NASA/CXC/M.Weiss

Notícias pela net...

A new scenario for first life on Earth

White dwarfs with unexpected carbon atmospheres

Schrödinger's kittens enter the classical world

Fossil sea scorpion was bigger than man

Evolution is deterministic and orderly, rather than random

How do we make sense of what we see?

Tsunami-recording in the deep sea

New Light On Early Formation Of Earth And Mars

Seeing Inside the Earth with Neutrinos

Astronomers Say Moons Like Ours Are Uncommon

Kyoto Not Enough To Curb Climate Change

Massive Project Will Scour Universe For Gravity Waves

Ciclo de Debates "Na Fronteira da Ciência"

Ciclo de Debates "Na Fronteira da Ciência"

"A Fundação Calouste Gulbenkian promove um ciclo de palestras intitulado “Na Fronteira da Ciência”, a decorrer entre 12 de Dezembro de 2007 e 16 de Julho de 2008.

A iniciativa irá reunir especialistas de diversas áreas científicas, da Matemática às Ciências do Mar passando pela Biotecnologia.

O evento conta com o apoio da Agência Nacional para a Cultura Científica e Tecnológica.


Para mais informações, consulte o seguinte endereço:
http://www.gulbenkian.pt/detalhe_coloquio.asp?ID=47

Pavilhão do Conhecimento é palco do Festival Europeu de Ciência

"No próximo Sábado, dia 24 de Novembro, o Pavilhão do Conhecimento - Ciência Viva celebra o Dia Nacional da Cultura Científica com um Festival Europeu de Ciência.

Mais de 35 instituições de 25 países, incluindo Portugal, apresentam as suas melhores actividades de comunicação em ciência no evento final do projecto WONDERS, a par de três outros projectos da Semana Europeia da Ciência que incluem parcerias com instituições portuguesas.

O ministro da Ciência, Tecnologia e Ensino Superior, José Mariano Gago, participa na sessão de abertura, que terá lugar às 11h00."

Mais informações: http://www.cienciaviva.pt/home/

Matéria e interacções

Há uns dias pus aqui um post sobre antimatéria. Aqui vai mais uma reedição de um post de Janeiro de 2006 sobre os constituintes fundamentais que constituem a matéria e que medeiam as suas interacções.

Para percebermos de que é feito o nosso mundo temos de descer de escala e entrar pequeno mundo das partículas. Desde há muito que se procuram os tijolos elementares do nosso Universo, a unidade fundamental da qual tudo é feito. No entanto não existe ainda um consenso acerca de qual a sua natureza, e não há certezas de que essa unidade fundamental realmente exista.

Segundo o Modelo Padrão, compatível com os dados experimentais actualmente conhecidos, não existe apenas um tijolo mas sim quase uma centena de diferentes tijolos. Existe na realidade aquilo a que alguns físicos chamam “zoo de partículas”. Na realidade identificaram-se nos últimos anos nos aceleradores de partículas, a altas energias, quase tantas partículas como elementos químicos. Os físicos começaram a desesperar!

De acordo com o Modelo Padrão as partículas fundamentais existentes no Universo podem dividir-se em dois grandes grupos: os fermiões, partículas constituintes daquilo a que chamamos matéria; e os bosões, partículas fundamentais que asseguram a transmissão das forças da natureza.

Por sua vez a matéria pode ser agrupada em dois conjuntos, os quarks e os leptões. Os primeiros agregam-se para formar os hadrões, sendo os mais conhecidos o protão e o neutrão, os principais constituintes dos núcleos atómicos. Estes são constituídos por três quarks cada. Os leptões, ao contrário dos quarks, podem deslocar-se livremente. O electrão é o leptão mais conhecido, outros exemplos são o neutrino do electrão, o muão, o neutrino do muão, o tau e o neutrino do tau.

Os bosões, os responsáveis pela transmissão das forças, são o fotão (transportador da força electromagnética), o gluão (responsável pela força forte, que mantém os quarks unidos nos núcleos atómicos), o gravitão (que apesar de nunca ter sido observado, pensa-se ser o responsável pela transmissão da força da gravidade) e as partículas W+, W- e Z0 (responsáveis pela força fraca, à qual está associada a radioactividade).

As partículas fundamentais do Modelo Padrão não se esgotam aqui, tendo sido por exemplo deixadas de fora as antipartículas destas partículas. Existem ainda outros modelos que prevêm outros níveis fundamentais com propriedades radicalmente diferentes, como é o caso das várias Teoria de Cordas. Fica para outros "posts"!!

Bibliografia:
L'Antimatière, Gabriel Chardin.
In Search of Susy, John and Mary Gribbin.

O Código Cósmico. Heinz R. Pagels. Gradiva, Ciência Aberta 10.

Wikipédia: http://en.wikipedia.org/wiki/Standard_Model

Imagem de topo (três quarks no interior de um hadrão), crédito: Jefferson Lab

XXI FEIRA INTERNACIONAL DE MINERAIS, GEMAS E FÓSSEIS

(entrada livre)

6 a 9 Dezembro de 2007
Horário: 6 de Dezembro - das 15.00 h às 20.00 h 7, 8 de Dezembro - das 10.00 h às 20.00 h 9 de Dezembro - das 10.00 h às 18.00 h
Local: MUSEU NACIONAL DE HISTÓRIA NATURAL

Rua da Escola Politécnica, 60 1250-102 Lisboa
Contactos:
Telefone: 21 392 18 36; Fax: 21 390 58 50; e-mail: http://geologia.fc.ul.pt/smineralogia@fc.ul.pt

Ano Internacional do Planeta Terra

A Dra. Maria Helena Henriques, do Comité Português para o Ano Internacional do Planeta Terra, a quem desde já agradeço, enviou-nos a seguinte informação:

"A todos os utilizadores deste blog, gostaria de informar que Portugal tem formalizado junto da UNESCO o Comité Português para o Ano Internacional do Planeta Terra. Toda a informação acerca das actividades do Comité Português, incluindo recursos educativos pertinentes para a implementação de actividades com alunos, se encontra no site oficial português: www.progeo.pt/aipt. As escolas estão convidadas a aderirem às actividades no âmbito dos princípios do AIPT: Ciências da Terra para a Sociedade. Os respectivos Conselhos Executivos podem solicitar a adesão à Comissão de Entidades Representadas, bastando, para tal, apresentarem acções de divulgação de geociências realizadas pela escola, para o triénio 2007-2009, junto do Comité."

Coisas da Ciência: sobre E=m.c²

E=m.c² é sem dúvida a equação mais famosa de sempre. Como todos sabemos a sua autoria deve-se a Albert Einstein, que a publicou em 1905. Esta equação diz-nos que a massa e a energia são equivalentes, sendo conversão obtida através de c² (em que c é a velocidade da luz no vácuo = 299792458 m/s):

Energia (Joules) = Massa (quilogramas) · 299792458²

Para dar uma ideia do que estes números e letras querem dizer deixo aqui dois exemplos:

1. Um quilo de qualquer material encerra cerca de 10^17 joules de energia, o equivalente a queimar mais de um milhão de toneladas para obter esta energia.

2. Como refere Brian Greene no seu magnífico livro Tecido do Cosmos: "A nossa sobrevivência depende da equação de Einstein, já que a luz e o calor do Sol que sustentam a vida são gerados pela conversão de 4,3 milhões de toneladas de matéria em energia em cada segundo (...)".

Leituras consultadas e recomendadas:

- O Tecido do Cosmos, Brian Greene, Ciência Aberta nº150, Gradiva.

- As Equações, Sander Bais, Gradiva.

Mar algarvio monitorizado

No mês em que se assinalam 252 anos sobre o terramoto que devastou Lisboa e o Algarve fica completa a primeira rede de sismómetros colocada no fundo do mar algarvio para estudar a actividade sísmica da região.

Aqui fica o link para a notícia completa que me foi enviada pelo Vasco Valadares: Aqui

No rasto da anti-matéria

Como pequeno complemento ao texto abaixo publicado pelo Joao Moedas, gostaria de apresentar aqui uma observaçao bastante comum relativamente à existência de anti-matéria no Universo.

Desde os anos 70 que se conhece a discrepância existente entre a velocidade orbital observada para as estrelas mais periféricas das galáxias espirais e a velocidade calculada, considerando a massa das restantes estrelas e a consequente atracçao gravítica a elas associada. O expectável seria que, com o progressivo afastamento das estrelas relativamente ao centro da galáxia, a sua velocidade orbital diminuísse. No entanto, o que se observa é que esta se mantém relativamente constante e, em alguns casos, chega mesmo a aumentar. Ou seja, a lei v = (GM/r)^1/2 nao é respeitada, como se pode observar no gráfico anexo a este texto.

Típica curva de rotaçao para uma galáxia espiral. A linha contínua representa a realidade observada e a linha descontínua resulta da aplicaçao da formula v = (GM/r)^1/2 para o caso da maior parte da massa da galáxia estar a 40 milhoes de anos luz do seu centro (Hawley and Holcomb., 1998, p. 390).


Dito de outra forma, considerando apenas a atracçao gravitacional das estrelas "observáveis", as estrelas das zonas periféricas deveriam sair disparadas das suas órbitras e as galáxias perderiam gradualmente os seus conteúdos estelares mais exteriores. Teria que haver mais massa, nao contabilizada anteriormente para explicar estas velocidades orbitais anómalas...

Galáxia espiral NGC 5248

O problema da anti-matéria nao se centra agora na possiblidade da sua existência, mas sim na sua distribuiçao no interior das galáxias.

Antimatéria

Este post é em parte uma reedição de um outro aqui publicado em Janeiro de 2006.

Quem não fica intrigado quando se fala de antimatéria. Lembro-me de na minha adolescência ter passado algumas horas (muitas) a discutir assuntos como buracos negros, matéria e energia escura, viagens no tempo e antimatéria. Na altura não fazíamos a ideia do que estava em jogo e aqueles temas eram algo de isotérico. No entanto não tínhamos a menor dificuldade em esboçar teorias mirabolantes, e totalmente incorrectas.

As grandes fontes das nossas discussões eram as séries de televisão e os filmes de ficção muito pouco científica. Éramos viciados nos ficheiros secretos. A antimatéria era um assunto referido muitas vezes mas penso que quem escrevia os guiões sabia tanto de antimatéria como nós.

A antimatéria foi pela primeira vez imaginada no final do século XIX por sir Arthur Schuster. Este, por ser um forte defensor de uma natureza simétrica, idealizou um mundo espelho do nosso, em que os átomos possuiriam propriedades exactamente opostas.

No final dos anos 20, Paul Dirac (um dos pais das Mecânica Quântica) procurava uma equação que predissesse o comportamento dos electrões, conciliando a mecânica quântica com o principio da relatividade. Esta equação foi encontrada e ficou conhecida por Equação de Dirac, e descrevia, entre outras coisas, o movimento dos electrões no seio de campos eléctricos e magnéticos. A Equação de Dirac tinha, na realidade, duas soluções: uma delas descrevia o electrão e a outra descrevia uma partícula com carga eléctrica positiva, simétrica da do electrão (que tem carga negativa). Inicialmente Dirac pensou que esta partícula fosse o protão, no entanto, cedo e percebeu que não podia ser. A partícula com carga positiva tinha de ter a mesma massa do electrão e o protão tem uma massa 2000 vezes superior à do electrão. A Equação de Dirac previa de facto uma nova partícula, um electrão com carga positiva: um anti-electrão ou positrão. A combinação da mecânica quântica com o princípio da relatividade forneceu uma pista espantosa: tinha de existir antimatéria.

Não foi preciso esperar muito para que as hipóteses teóricas fossem confirmadas. Em 1932, Carl Anderson observou na radiação cósmica uma partícula que tinha a mesma massa que o electrão, mas carga oposta, o já referido positrão. Pouco tempo depois foram produzidos em laboratório pares electrão-positrão. Em 1955, Emílio Segrè, Owen Chamberlain, Clyde Wiegand e Tom Ypsilantis, descobriram o antiprotão, e no ano seguinte o antineutrão utilizando um acelerador de partículas.

A partir dos anos 60, foram descobertas dezenas de partículas, mas havia uma certeza, para cada nova partícula, observava-se sempre uma antipartícula associada. Em 1995 foram produzidos pela primeira vez no CERN átomos de anti-hidrogénio, combinando antiprotões e positrões. Hoje não se conhece nenhuma partícula que não possua uma antipartícula.

Os positrões são rotineiramente utilizados na medicina, numa técnica denominada tomografia por emissão de positrões. No entanto não se sabe ainda se existem vastas áreas do universo onde a antimatéria está concentrada, se, pelo contrário, esta se encontra diluída ou se após o Big-Bang a maioria da antimatéria tenha sido aniquilada.

A antimatéria é em tudo semelhante à matéria, com a diferença de as partículas de antimatéria terem sinal eléctrico oposto aos das partículas de matéria simétricas. Por outras palavras, as cargas eléctricas das partículas que constituem a antimatéria são opostas às das suas correspondentes de matéria. A física diz-nos que para cada partícula de matéria existe uma correspondente de antimatéria com carga oposta.

Poderiam assim existir planetas ou até mesmo galáxias inteiras constituídas por antimatéria. No nosso mundo não pode existir em grande quantidades pois sempre que um pedaço de matéria se encontra com outro de antimatéria aniquilam-se numa explosão espectacular.




Bibliografia:
Wikipédia;
L'Antimatière. Gabriel Chardin.
O Código Cósmico. Heinz R. Pagels. Gradiva, Ciência Aberta 10.

Imagem: Daqui e daqui

Estrela falhada?

Já todos provavelmente ouvimos que Júpiter é uma estrela falhada. Eu ouvi, não me lembro quando, mais de uma vez. Ontem peguei no meu guia do Universo, um daqueles livros que não se devem ler de uma ponta à outra, e abri numa página ao calhas. Fui parar a uma página do capítulo sobre Júpiter, dizia: "Failed Star?".

É claro que me interessei e li a pequena caixa de texto de meia dúzia de parágrafos. Era a oportunidade certa de me informar daquilo que existia na minha cabeça mais ou menos como um mito. É realmente Júpiter uma estrela falhada? Entretanto hoje pesquisei mais um pouco na net e vamos lá a isso..


Júpiter é um planeta gasoso gigante. Tem 2,5 vezes mais massa do que todos os outros planetas do sistema solar em conjunto e cerca de 300 vezes mais massa do que a Terra. A razão pela qual Júpiter é por vezes descrito como uma estrela falhada tem a ver com o facto de este planeta ter uma composicao muito semelhante à do Sol: essencialmente Hidrogénio (81%) e Hélio (17%). (O Sol tem cerca de 73% de Hidrogénio e 24% de Hélio). A enorme massa de Júpiter faz com que parte dos elementos que o constituem estejam altamente comprimidos na zona do núcleo gerando grandes quantidades de calor.


Ora acontece que o núcleo de Júpiter não está suficientemente comprimido de modo a iniciar o processo e fusão nuclear (processo em que dois ou mais núcleos atómicos se juntam para formar um outro núcleo de maior número atómico. A fusão nuclear requer muita energia, e geralmente liberta muito mais energia que consome). É este processo que fornece combustível às estrelas, como o Sol. Mas Júpiter não tem simplesmente massa suficiente para despoletar este processo.


Na verdade, Júpiter nem está perto de poder tornar-se numa estrela. Era preciso que tivesse 84 vezes mais massa para se tornar numa anã vermelha, o tipo "mais pequeno" de estrelas.


E nem sequer está perto de se tornar numa anã castanha, objectos, 10 a 83 vezes mais pesadas que Júpiter, que criam quantidades enormes de energia no seu interior, mas não têm massa suficiente para iniciar a fusão nuclear. As anãs castanhas são um pouco mais pesadas e muito mais quentes que os planetas gigantes e um pouco menos pesadas que um estrela. Desta forma são vistas como o "elo perdido" entre planetas e estrelas. É interessante pensarmos deste modo, isto é, se começarmos por ter um planeta e lhe começarmos a juntar mais e mais massa ele acaba por se transformar numa estrela.


Concluíndo, é mais correcto pensar em Júpiter como uma anã castanha falhada, ou, como o meu livro dizia, como um planeta muito bem sucedido.



Bibliografia: The rough guide to the Universe, John Scalzi, Rough Guides.
Imagem: Nasa

Comemorações 11 Novembro na Politécnica

129º Aniversário do Jardim Botânico
1º Aniversário do Borboletário Lagartagis

Um dia de festa com entrada livre nos Museus da Politécnica e muitas actividades gratuitas. Uma boa oportunidade para passar um domingo divertido a conhecer melhor o Museu da Ciência e o seu Planetário, o Museu Nacional de História Natural e, muito especialmente, os aniversariantes do dia: o Jardim Botânico com o seu borboletário único no mundo. O programa é completo e diversificado. Começamos e acabamos com música. CONSULTE O ANEXO (www.mnhn.ul.pt/promos/comemora.pdf)

MNHN Jardim Botânico Rua da Escola Politécnica 58, Lisboa Tel: 21 392 18 82 Fax: 21 397 08 82 http://www.jb.ul.pt/

Notícias pela net..

Analysis Of Solar Wind Helps Illuminate How Our Solar System Evolved

Scientists Discover New Way To Make Water

Nano-assembly Mimics Origin Of Life? Molecules Organize Themselves Into Patterns

Volcanic Eruptions, Not Meteor, May Have Killed The Dinosaurs

Massive Black Hole Smashes Record

Palaeontologists discover ancient Jurassic mammal

UK planet hunters announce three new finds

New theory on origin and future of the universe