Physics News Update n° 865

O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 865, de 28 de maio de 2008 por Phillip F. Schewe e Jason S. Bardi.
PHYSICS NEWS UPDATE
EXPLOSÃO DE ESTRELA FLAGRADA EM FITA
Chame de coincidência fantástica. No início deste ano, um grupo de astrônomos, liderados por Alicia Soderberg da Universidade de Princeton, estavam usando o satélite Swift da NASA para observar uma nova supernova — uma dessas explosões espetaculares que marcam o fim da vida de uma estrela de grande massa. Esta supernova estava em uma galáxia a uns 100 milhões de anos luz de distância. Ela era relativamente pouco notável, admite Soderberg. Então, algo extraordinário aconteceu.
Em 9 de janeiro, no que alguns astrônomos estão chamando de um golpe de notável boa sorte, outra estrela em seu campo de visada se tornou uma supernova. “Nós realmente observamos a estrela explodir”, diz Soderberg, que estava dando uma palestra para seus colegas cientistas em Michigan, quando o chamado acerca da supernova chegou de seus colegas de pesquisa. Isto causou uma semana de tumulto, com os astrônomos ao longo do globo correndo para apontar seus telescópios para a supernova e confirmar e estudar mais acuradamente o fenômeno.
Os astrônomos nunca tinham visto antes uma estrela nos primeiros momentos de sua explosiva morte. Usualmente os astrônomos perdem os primeiros clarões de uma supernova porque a explosão só é visível para detectores de raios-X em órbita, em plataformas como o Swift. Na edição de 22 de maio de 2008 da Nature, Soderberg e seus colegas descrevem como o jato inicial da supernova durou uns poucos minutos e se apagou. Sua potência era notável. Em 10 minutos, a estrela que explodia expeliu a mesma quantidade de energia que o Sol irradia em 82.000 anos.
“Foi algo de um incrível serendipismo“, diz o professor de astrofísica de Harvard, John Grindlay, um “expert” em supernovas que não estava envolvido na pesquisa. “Isto quase que certamente nos dá uma nova maneira de detectar supernovas”. Embora os astrônomos saibam das supernovas há centenas de anos, o evento é raro, visto cerca de apenas uma vez a cada século em qualquer dada galáxia. Elas só são visíveis ao olho do telescópio comum umas poucas semanas depois do jato inicial, quando a supernova começa a brilhar intensamente — algumas vezes se tornando o objeto mais brilhante no céu do anoitecer.
As supernovas são eventos notáveis não só por causa dessas demonstrações de potência, mas porque elas são o ápice de um processo natural de renovação das estrelas — um tipo de compostagem cosmológica. Como disse em 1967 o famomso físico Hans Bethe, ao receber seu Prêmio Nobel: “As estrelas têm um ciclo de vida muito parecido com os animais. Elas nascem, crescem, passam por um desenvolvimento interno e, finalmente, morrem, para devolver o material de que são feitas, de forma a que novas estrelas possam nascer”.
O que causa uma supernova é que o núcleo da estrela colapsa em um orbe pequenino e incrivelmente denso. Mas o resto da matéria da estrela colapsa também e, quando a matéria das camadas externas da estrela cai sobre o núcleo denso, ela quica para fora. Isto forma uma onda de choque que corre para a borda da estrela e irrompe, criando enormes jatos de raios-X, tais como o que Soderberg e seus colegas capturaram em fita.
A explosão também cria os elementos pesados e espalha esses elementos através do espaço. Os elementos pesados no universo, inclusive os da Terra, tiveram origem há muito tempo em explosões de supernovas. Parte desta matéria é radiativa e seu decaimento ao longo do tempo cria a imagem brilhante visível que associamos com supernovas. A descoberta acidental da supernova em janeiro é significativa, afirma Soderberg, porque demonstra que as primeiras luzes de estrelas em explosão são estes jatos de raios-X. Eles são como faróis de advertência que anunciam a exibição algumas vezes luminosa que se segue.
Telescópios maiores e melhores, propostos para o futuro, serão capazes de varrer os céus de detectar esses jorros de raios-X, rotineiramente, em todas as galáxias próximas.
Grindlay, o astrônomo de Harvard, é o principal investigador em uma proposta missão da NASA, chamada EXIST, que varrerá todo o céu a cada poucas horas e procurará por Buracos Negros próximos e distantes jorros de raios Gama. Caso construído, o telescópio será capaz de detectar muitas supernovas em seus primeiros momentos explosivos — talvez uma centena por ano.
UMA NOVA FORMA DE RADIOATIVIDADE ARTIFICIAL
A estrutura básica da matéria já é conhecida por quase um século, no entanto os cientistas continuam a aprender coisas novas, persistentemente cutucando e rasgando os átomos. Um átomo consiste de uma parte relativamente pesada no centro, o núcleo, e uma parte mais leve, uma nuvem de elétrons que orbita o núcleo. A parte com os elétrons é quem determina todas as propriedades químicas, elétricas e ópticas importantes do átomo, mas o núcleo é importante também. Ele contém a maior parte da massa e da energia do átomo, e as reações entre os núcleos são as responsáveis pela energia do Sol.
A natureza tem seus truques. Normalmente os átomos de Hidrogênio têm um núcleo com um solitário próton, mas, às vezes, esse núcleo pode ter um nêutron adicional. Essa versão, ou isótopo, é chamada H-2, uma vez que contém duas unidades nucleares. Uma outra versão do Hidrogênio, H-3, contém um núcleo que consiste de um próton e dois nêutrons.
Da mesma forma, a principal forma de Hélio, He-4, tem quatro partículas nucleares, mas também pode “se virar” com somente 3: o isótopo He-3 consiste de dois prótons e um nêutron. Todos os outros elementos também têm numerosos isótopos, alguns dos quais são estáveis, o que significa que podem persistir por milhões de anos, e alguns são instáveis, o que significa que eles se quebram após um certo período típico, chamado de meia-vida.
A radioatividade é o processo pelo qual os núcleos instáveis se transformam em núcleos mais estáveis. O termo “Radio” não se refere ao tipo de ondas de rádio que recebemos de uma estação, mas aos dejetos — tanto na forma de partículas como de ondas eletromagnéticas — irradiados pelo núcleo-mãe.
Historicamente, as principais formas de radioatividade foram identificadas como raios alfa, beta e gama (as três primeiras letras do alfabeto grego). Um raio alfa ou partícula alfa é ninguém menos do que um núcleo de He-4. Raios beta, sabe-se agora, são elétrons. E raios gama são, na verdade, apenas ondas de alta energia, mais potentes ainda do que os raios-X.
O novo tipo de radioatividade, descoberto em uma experiência realizada recentemente no Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, um laboratório nuclear da Itália, consiste de fragmentos nucleares compostos de dois prótons. Pode-se pensar nisto como um novo isótopo de Hélio. He-2, como seria chamado, é altamente instável e logo se dissocia. Fazer a nova e inesperada espécie nuclear requereu alguma engenhosidade.
Primeiro, um feixe de íons de Neônio-20 foi colidido com uma folha de Berílio. Nessa colisão, alguns dos núcleos sofreram um pequeno assalto: ao perderem dois prótons¹, eles terminaram como núcleos de Neônio-18.
A seguir, os mesmos núcleos voadores encontravam uma folha de Chumbo. Esta segunda colisão tinha o efeito de excitar os núcleos de Ne-18 a uma condição altamente instável. O remédio para essa instabilidade do núcleo de Ne-18 era soltar um fragmento. Existem várias maneiras de fazer isso. Entre as opções para o decaimento, como descobriram os físicos italianos, estava uma forma rara, nunca antes demonstrada, na qual os núcleos de Ne-18 se transformaram em núcleos de Oxigênio-16, mais o fragmento de He-2.
De acordo com um dos pesquisadores, Giovanni Raciti, do laboratório LNS-INFN, o modo de decaimento em dois prótons foi previsto há cerca de 50 anos. Poucas experiências foram realizadas, antes que a atual mostrasse resultados sem ambigüidade: dois prótons emergiam do decaimento, mas não se podia afirmar se os prótons tinham sido emitidos pelo Ne-18 um de cada vez, ou ao mesmo tempo, em um único “pacote”. A nova experiência mostra que dois prótons saem juntos da ruptura na forma de um aglomerado de He-2 (ver figura aqui). A nova forma de Hélio não presta para nada prático, uma vez que não sobrevive além de um bilionésimo de segundo. Raciti acredita, entretanto, que a observação desse isótopo esguio de Hélio nos ajudará a compreender como é instável um núcleo onde o número de prótons excede o de nêutrons e, ao contrário, como os núcleos pesados — os núcleos dos átomos mais pesados aqui na Terra — são construídos no interior das estrelas. (Physical Review Letters, 16 de maio de 2008)
¹ Vide correção publicada no Boletim nº 866.
********************
PHYSICS NEWS UPDATE é um resumo de notícias sobre física que aparecem em convenções de física, publicações de física e outras fontes de notícias. É fornecida de graça, como um meio de disseminar informações acerca da física e dos físicos. Por isso, sinta-se à vontade para publicá-la, se quiser, onde outros possam ler, desde que conceda o crédito ao AIP (American Institute of Physics = Instituto Americano de Física). O boletim Physics News Update é publicado, mais ou menos, uma vez por semana.
**************
Como divulgado no numero anterior, este boletim é traduzido por um curioso, com um domínio apenas razoável de inglês e menos ainda de física. Correções são bem-vindas.

Discussão - 0 comentários

Participe e envie seu comentário abaixo.

Envie seu comentário

Seu e-mail não será divulgado. (*) Campos obrigatórios.

Skip to content

Sobre ScienceBlogs Brasil | Anuncie com ScienceBlogs Brasil | Política de Privacidade | Termos e Condições | Contato


ScienceBlogs por Seed Media Group. Group. ©2006-2011 Seed Media Group LLC. Todos direitos garantidos.


Páginas da Seed Media Group Seed Media Group | ScienceBlogs | SEEDMAGAZINE.COM