Pesquisadores do Inpe integram colaboração científica que detectou as ondas...
A detecção de ondas gravitacionais, que confirmou parte fundamental da Teoria Geral da Relatividade, formulada por Albert Einstein, ganhou o Prêmio Nobel de Física, anunciou a Academia Real de Ciências da Suécia em 03 de outubro de 2017. Os norte-americanos Rainer Weiss, Kip Thorne e Barry Barish serão premiados pelo trabalho que resultou no Observatório Interferométrico de Ondas Gravitacionais Ligo (do inglês Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory), do qual participam cientistas do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe), em São José dos Campos (SP). A primeira detecção foi realizada em 2015 e inaugurou um novo campo da astronomia.
“Este é um reconhecimento histórico para a área e para o trabalho árduo de todos os envolvidos nela. Com o anúncio, fica claro que a comunidade científica reconhece como inaugurada a Astronomia de Ondas Gravitacionais. Falta agora a ação das fontes de financiamento científico brasileiro (CNPq, Capes, Faps) para criarem esta nova subárea de pesquisa nos formulários de pedidos de apoio”, afirmou o pesquisador Odylio Denys Aguiar.
Ele participa da Colaboração Científica Ligo junto com outros cinco membros na Divisão de Astrofísica do Inpe: César Augusto Costa, Márcio Constâncio Jr, Elvis Camilo Ferreira, Allan Douglas dos Santos Silva e Marcos André Okada.
O grupo do Inpe trabalha no aperfeiçoamento da instrumentação de isolamento vibracional e térmica do Ligo, na sua futura operação com espelhos resfriados. O principal objetivo é aumentar a sensibilidade dos detectores para observar mais fontes de ondas gravitacionais. Além disso, o grupo atua na caracterização dos detectores, buscando determinar as suas fontes de ruído e a redução dos seus efeitos nos dados coletados, permitindo que sinais de ondas gravitacionais fortes sejam mais facilmente localizados.
Ondas gravitacionais carregam informações sobre suas origens e sobre a natureza da gravidade que não podem ser obtidas de outra forma. As ondulações no tecido do espaço-tempo provocadas pela colisão de buracos negros haviam sido previstas, mas nunca observadas antes do Ligo.
De acordo com a relatividade geral, um par de buracos negros orbitando entre si perde energia através da emissão de ondas gravitacionais, fazendo-os se aproximarem gradativamente ao longo de bilhões de anos e bem mais rápido nos minutos finais. Durante a fração final de segundo, os buracos negros colidem um contra o outro com velocidade aproximadamente igual à metade da velocidade da luz e formam um buraco negro mais massivo, convertendo em energia uma porção da massa total do par, de acordo com a fórmula de Einstein E=mc2.
Protótipo de propulsor iônico quebra recordes em testes e poderia enviar seres humanos para Marte
Scott Hall faz alguns ajustes finais para o propulsor de iões X3 na Universidade de Michigan antes de um teste. Crédito: NASA
Um propulsor, que está sendo desenvolvido para uma futura missão da NASA para Marte, quebrou vários recordes durante testes recentes, sugerindo que a tecnologia está no bom caminho para levar os humanos ao Planeta Vermelho nos próximos 20 anos, disseram membros da equipe do projeto.
O propulsor X3, projetado por pesquisadores da Universidade de Michigan, em cooperação com a NASA e a Força Aérea dos EUA, é um propulsor Hall - um sistema que impulsiona a espaçonave acelerando uma corrente de átomos carregados eletricamente, conhecidos como íons. Na recente demonstração realizada no Centro de Pesquisa Glenn da NASA em Ohio, o X3 quebrou recordes para o máximo de potência, impulso e corrente operacional alcançados por um propulsor Hall até a data, de acordo com a equipe de pesquisa da Universidade de Michigan e representantes da NASA.
"Nós mostramos que o X3 pode operar com mais de 100 kW de potência", disse Alec Gallimore, que lidera o projeto, em entrevista à Space.com. "Ele funcionou em uma enorme variedade de energia de 5 kW a 102 kW, com corrente elétrica de até 260 amperes. Ele gerou 5,4 Newtons de impulso, que é o maior nível de impulso alcançado por qualquer propulsor de plasma até o momento", acrescentou Gallimore , que é decano de engenharia da Universidade de Michigan. O recorde anterior era de 3,3 Newtons, de acordo com a escola.
Os propulsores Hall e outros tipos de motores de íons usam eletricidade (geralmente gerada por painéis solares) para expelir o plasma - uma nuvem semelhante a gás de partículas carregadas - para fora de um bico, gerando impulso. Esta técnica pode impulsionar a nave espacial a velocidades muito maiores do que conseguem os foguetes de propulsão química, de acordo com a NASA .
É por isso que os pesquisadores estão tão interessados na aplicação potencial de propulsão iónica para viagens espaciais de longa distância. Considerando que a velocidade máxima que pode ser alcançada por um foguete químico é de cerca de 5 quilômetros por segundo, um propulsor Hall poderia obter uma aceleração de até 40 quilômetros por segundo, disse Gallimore.
Os motores de íons também são conhecidos por ser mais eficientes do que os foguetes de motor químico, com o que Gallimore descreveu como uma melhor relação "milhas por galão". Uma nave espacial com propulsão de Hall pode levar carga e astronautas para Marte usando muito menos propelente do que um foguete químico, disse ele. (Um propelente comum para propulsores de íons é xenônio, na verdade, a nave espacial Dawn da NASA , que atualmente está em órbita do planeta anão Ceres, usa esse gás.)
"Você pode pensar em propulsão elétrica como tendo 10 vezes as milhas por galão a mais, em comparação com a propulsão química", disse Gallimore à Space.com.
O problema com os propulsores de íons, no entanto, é que eles geram um impulso muito baixo e, portanto, devem operar por um longo tempo para acelerar uma nave espacial a altas velocidades, de acordo com a NASA. (Além disso, os propulsores de íons não são poderosos o suficiente para superar a atração gravitacional da Terra, portanto não podem ser usados para lançar a nave espacial).
"Os sistemas de propulsão química podem gerar milhões de kilowatts de energia, enquanto os sistemas elétricos existentes só conseguem 3 a 4 quilowatts", disse Gallimore. Os propulsores Hall comercialmente disponíveis não são suficientemente poderosos o suficiente para impulsionar uma nave tripulada para Marte, acrescentou.
"O que precisamos para a exploração humana é um sistema que pode processar algo como 500.000 watts (500 kW), ou mesmo um milhão de watts ou mais", disse Gallimore. "Isso é algo como 20, 30 ou mesmo 40 vezes o poder dos sistemas convencionais de propulsão elétrica ". É lá que entra o X3. Gallimore e sua equipe estão abordando o problema de energia, tornando o propulsor maior do que esses outros sistemas e desenvolvendo um design que aborda uma das falhas da tecnologia.
Uma foto lateral do propulsor de ions X3
disparando a 50 quilowatts. Crédito: NASA
"Nós descobrimos que, em vez de ter um canal de plasma, onde o plasma gerado é expelido do propulsor e produz impulso, temos que ter vários canais no mesmo propulsor", disse Gallimore. "Nós chamamos isso de canal aninhado".
De acordo com Gallimore, o uso de três canais permitiu que os engenheiros tornassem o X3 muito menor e mais compacto do que um propulsor Hall de canal único equivalente deveria ser.
A equipe da Universidade da Michigan vem trabalhando na tecnologia em cooperação com a Força Aérea desde 2009. Primeiro, os pesquisadores desenvolveram um propulsor de dois canais, o X2, antes de passar para o X3 mais poderoso, que tem três canais.
Em fevereiro de 2016, a equipe se associou ao fabricante de foguetes com sede na Califórnia, Aerojet Rocketdyne, que está desenvolvendo um novo sistema de propulsão elétrica , chamado XR-100, para NASA Next Space Technologies for Exploration Partnerships ou programa NextSTEP . O propulsor X3 é a parte central do sistema XR-100.
Scott Hall, um Ph.D. estudante da Universidade de Michigan que trabalhou no projeto X3 nos últimos cinco anos, disse que o trabalho tem sido bastante desafiador devido ao tamanho do propulsor.
"É pesado - 500 libras [227 quilos]. Tem quase um metro de diâmetro", disse Hall. "A maioria dos propulsores do Salão são o tipo de coisa que uma ou duas pessoas podem pegar e levar passear ao redor do laboratório. Para mover o X3 precisamos de um guindaste".
No próximo ano, a equipe executará um teste ainda maior, que visa provar que o propulsor pode operar a plena potência por 100 horas. Gallimore disse que os engenheiros também estão projetando um sistema especial de blindagem magnética para manter o plasma longe das paredes do propulsor evitando danos e permitindo que o propulsor funcione de forma confiável por períodos de tempo ainda mais longos. Gallimore disse que, sem a blindagem, uma versão de vôo X3 provavelmente começaria a ter problemas após várias mil horas em operação. Uma versão blindada magneticamente pode ser usada por vários anos com força total, de acordo com Gallimore.
De todas as coisas inexplicadas em nosso Universo, as explosões rápidas de rádio são indiscutivelmente as mais estranhas. Elas são alguns dos sinais mais elusivos e explosivos já detectados no espaço, e apesar de durar apenas milésimos de segundo, elas podem gerar tanta energia quanto 500 milhões de Sóis .
No ano passado, os pesquisadores descobriram 16 desses sinais, todos provenientes da mesma fonte além de nossa Via Láctea e agora os físicos de Harvard disseram que sinais como estes poderiam ser evidência de avançada tecnologia alienígena.
“Explosões de rádio são extremamente brilhantes, dada a sua curta duração e origem, sendo que até o momento não identificamos uma possível fonte natural deles”, disse o físico teórico Avi Loeb do Centro Harvard de Astrofísica. “Uma origem artificial pode ser válida”, concluiu ele.
As explosões de rádio rápidas não são tão incomuns – desde que a primeira foi detectada em 2007, os pesquisadores estimam que 2.000 dessas coisas estão iluminando o Universo todos os dias. No início deste ano, mais seis delas foram detectados vindo do mesmo local, e os pesquisadores conseguiram achar a sua localização em uma galáxia anã, a mais de 3 bilhões de anos-luz da Terra.
As principais hipóteses da origem desses sinais estão nos eventos mais voláteis e explosivos do Universo: Buracos negros supermassivos que expelem material cósmico, explosões de supernovas superluminosas ou magnetares rotativos – um tipo de estrela de nêutrons. Mas infelizmente tudo isso é apenas especulação.
Com isso em mente, Loeb e sua equipe investigaram a possibilidade de que as explosões de rádio podem estar vindo de um enorme transmissor de rádio em um planeta alienígena distante, que transmite sinais através do Universo para impulsionar naves gigantes
Tudo bem, isso tudo pode parecer loucura. Mas os pesquisadores dizem que tal ideia está dentro das leis da física, então é claro que deve ser considerado
Claro, tudo isso é altamente especulativo, e os físicos não estão fingindo que eles têm todas as respostas em sua nova proposta. Mas eles dizem que a ciência não é uma questão de o que você acredita, é uma questão de evidência, e sempre vale a pena jogar um monte de ideias no ar para ver onde os dados se encaixam. [ScienceAlert]
