Ciência
A cada ano, adquirimos uma compreensão um pouco melhor da natureza do universo e de nosso lugar nele.
Para a maioria dos EUA, a tecnologia de mapeamento que usamos diariamente é limitada a unidades GPS montadas em painel.
Sem desrespeito - quero dizer, há apenas dez anos, éramos dependentes de atlas de estradas em papel para chegar aonde estávamos indo; de ponta significava encontrar rotas no Mapquest e depois imprimir as páginas.
Mas, enquanto você lê isso, centenas de equipes de cientistas estão trabalhando com tecnologias muito mais complexas para mapear tudo, desde os confins do universo até as partículas mais infinitesimalmente pequenas dentro dele. Apenas algumas semanas atrás, os astrônomos que usavam o observatório ALMA ainda em construção (foto acima) fizeram uma grande descoberta sobre o sistema Fomalhaut nas proximidades - basicamente, que provavelmente contém um monte de planetas do tamanho da Terra.
O que se segue é uma lista de descobertas igualmente importantes sobre a composição e o layout do nosso universo e descrições das mais recentes tecnologias em astronomia, física de partículas e ciência marinha que as tornaram possíveis.
1. A próxima geração: James Webb Space Telescope
Os Telescópios Espaciais Hubble e Spitzer o agitam há 22 e 9 anos, respectivamente. Eles são responsáveis por produzir as incríveis imagens do espaço profundo com as quais todos estamos familiarizados, algumas das quais estão incluídas abaixo. Mas o Spitzer já esgotou suas reservas de hélio líquido, necessárias para suas operações primárias, e o Hubble deve durar apenas mais dois anos. James Webb é seu sucessor.
Com diferentes fases de construção em andamento em 17 países, o Telescópio Espacial James Webb está programado para ser concluído em 2018. Seu design apresenta 18 espelhos hexagonais revestidos a ouro, que focalizam a luz de fontes-alvo super distantes e capturam imagens visíveis e infravermelhas em alta resolução. imagens. Em teoria, isso significa que será capaz de ver os objetos mais distantes do universo, como as primeiras estrelas e galáxias a se formarem após o Big Bang.
Na foto acima, “o engenheiro da NASA, Ernie Wright, observa os seis primeiros segmentos de espelho do Telescópio Espacial James Webb prontos para iniciar o teste criogênico final no Marshall Space Flight Center da NASA em Huntsville, AL.” A funcionalidade deve ser testada em condições semelhantes aos experimentados na órbita alvo de James Webb, a 930.000 milhas de altura.
2. Mapeando nossa galáxia
De algumas maneiras óbvias, a Via Láctea é a galáxia que conhecemos melhor. Todos os seus elementos constituintes estão muito, muito mais próximos da Terra do que seus equivalentes em galáxias estrangeiras. Mas quando se trata de compreender a forma e a composição geral da Via Láctea, a tarefa sempre foi difícil - precisamente porque estamos no meio dela.
Em 1785, os astrônomos fizeram isso contando estrelas individuais como vistas da Terra e plotando-as em um mapa galáctico bruto. Mais tarde, as verdadeiras descobertas vieram da observação de outras galáxias e da percepção de que elas se ajustam principalmente a um dos três principais tipos estruturais. Determinou-se que a Via Láctea era da variedade espiral, com uma barra grossa que cortava sua saliência central.
A introdução de radiotelescópios em meados do século XX permitiu aos astrônomos medir a produção de hidrogênio de vários setores da galáxia, levando a um mapeamento mais preciso dos braços espirais e do centro barrado. Como mostrado no gráfico à direita, nosso sol está localizado no Braço Orion. Quando você vê a Via Láctea à noite, está olhando de dentro para fora através dos braços Sagitário, Scutum-Crux e Norma em direção ao denso núcleo galáctico.
3. Um olhar mais atento ao centro da Via Láctea
As revelações contemporâneas sobre nossa galáxia são cortesia dos telescópios espaciais Hubble e Spitzer. O composto infravermelho acima combina imagens de cada tecnologia para criar a imagem mais detalhada já capturada dessa região do espaço. Embora as dimensões da foto incorporada aqui sejam de 900 × 349 pixels, elas representam uma área de 300 × 115 anos-luz de tamanho.
O centro galáctico era conhecido por compreender três grandes aglomerados de estrelas massivas, mas esta imagem mostra muito mais indivíduos gigantescos distribuídos muito além dos limites dos aglomerados. Também é geralmente aceito que um buraco negro supermassivo está escondido em algum lugar nesta região central. Foram necessárias 144 órbitas da Terra no Hubble e 2.300 exposições para gerar o mosaico de alta resolução acima.
4. Telescópio Espacial Hubble
Esta é a peça de tecnologia responsável por todas as belas imagens do espaço. Meio que parece uma lata com um pouco de papel alumínio enrolado em uma extremidade. Ou um burrito muito caro.
O Hubble levou 11 anos para ser construído e foi lançado em 1990. Em poucas semanas de sua missão, ficou óbvio que as medições do espelho primário do telescópio estavam fora de controle - em 2, 2 micrômetros. Felizmente, o Hubble foi projetado para acomodar serviços em órbita. Em 1993, as ópticas corretivas foram instaladas pela equipe do Endeavor, elevando o instrumento aos padrões originais de projeto. A foto acima foi tirada durante uma missão final de manutenção programada em 2009.
Em termos de avanços feitos no entendimento científico e leigo do universo, o Telescópio Espacial Hubble é sem dúvida a tecnologia de mapeamento mais significativa já utilizada.
5. Indo em profundidade
Entre as principais realizações do Hubble está esta pesquisa - um composto de 800 exposições feitas ao longo de 11 dias, direcionadas a uma fatia do céu "vazia" dentro da constelação de Fornax.
Cada um dos pontos de luz visíveis na cena do Hubble Ultra Deep Field é uma galáxia muito, muito distante. Sua luz, como vista na imagem à direita, viajou por 13 bilhões de anos antes de impactar os sensores do Hubble e criar essa imagem. Isso significa que, olhando para isso, você está observando o universo como se passasse apenas 400-800 milhões de anos após o Big Bang.
Existem 10.000 galáxias na imagem. Ele exibe uma área do céu com apenas 1/10 do diâmetro da lua cheia, visto da Terra. Você não precisa fazer as contas para isso explodir em sua mente.
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6. Medindo a taxa de expansão do universo
O Hubble não apenas nos deu a imagem mais profunda do universo já registrada, ajudando os astrônomos a determinar com mais precisão a idade do universo, mas também desempenhou um papel fundamental na maneira como medimos a taxa de expansão do universo.
Desde o trabalho de Edwin Hubble no final da década de 1920, sabemos que o universo está se expandindo - a distância entre todos os objetos no universo está aumentando. A taxa desse aumento, no entanto, foi disputada até recentemente. Nos últimos anos, dados do Telescópio Hubble de objetos astronômicos como supernovas (como a Nebulosa do Caranguejo, na foto acima, os restos de uma explosão estelar ocorrida em 1054 dC) levaram a medidas dramaticamente mais precisas da Hubble Constant, a matemática representação da taxa de expansão.
Em outras palavras, os dados do Hubble estão criando mapas mais detalhados do nosso universo e nos ajudando a entender como esses mapas estão mudando constantemente.
7. Observatórios no topo do Havaí
Até 13.796 pés no cume de Mauna Kea, na Grande Ilha do Havaí, fica essa coleção de observatórios de propriedade internacional. É um local privilegiado para observar as estrelas, já que a umidade na área é geralmente baixa e o vapor de água existente fica principalmente nas nuvens abaixo do cume. Uma visita antes do amanhecer às instalações se tornou uma atividade turística popular.
Existem 13 telescópios no total, incluindo o par Keck, dois dos maiores telescópios ópticos do mundo. Os pesquisadores usam os observatórios para mapear tudo, de satélites recém-descobertos em órbita ao redor de Júpiter, a características do nosso sol, a galáxias "da idade das trevas". Eles também criaram imagens do céu com amplo campo.
8. Estudando um vizinho galáctico
Como na Via Láctea, nosso entendimento de outras galáxias próximas está sendo constantemente promovido por novas tecnologias. Na esquerda, há uma pequena região da Grande Nuvem de Magalhães (LMC), a terceira galáxia mais próxima da nossa, a uma distância de cerca de 160.000 anos-luz.
Especificamente, a Nebulosa da Tarântula está sendo exibida aqui. Esta é a maior e mais ativa região produtora de estrelas em nosso bairro galáctico, tornando-a incrivelmente luminosa e de incrível interesse para os astrônomos, enquanto estudam como as estrelas se formam, evoluem e finalmente morrem. Algumas das estrelas azuis brilhantes mostradas são as maiores já registradas, com massas 100 vezes maiores que as do sol.
O LMC era visível como uma névoa vagamente brilhante para os primeiros astrônomos - daí a terminologia de "nuvem". Não foi até o Hubble que conseguimos resolver aglomerados apertados como a Nebulosa da Tarântula como estrelas individuais e ver exatamente o que estava acontecendo nessa galáxia rica em fenômenos.
9. Radiação cósmica e a evolução do universo
A maior parte do mapeamento do universo que ocorre não é feita dentro do espectro da luz visível e não resulta necessariamente em imagens atraentes ou acessíveis.
O satélite Planck, lançado em 2009 pela ESA, está medindo o fundo cósmico de microondas (CMB) - um tipo de radiação que permeia o universo e acredita-se estar ligado aos eventos que ocorreram durante e logo após o Big Bang. Tomando leituras da CMB de todo o céu, Planck tem o objetivo de responder às grandes perguntas: "como o Universo começou, como evoluiu para o estado que observamos hoje e como evoluirá no futuro?"
10. A busca por planetas parecidos com a Terra
A missão Kepler da NASA, que utiliza o telescópio Kepler em órbita, tem o objetivo declarado de descobrir planetas próximos da Terra, dando assim uma estimativa mais precisa de quantos desses planetas existem na Via Láctea.
Para ser "parecido com a Terra", um planeta deve ter um tamanho semelhante ao nosso - grandes planetas são obviamente mais fáceis de localizar, mas são compostos de gás (como Saturno e Júpiter) em oposição a materiais sólidos. Além disso, e mais importante, o planeta deve orbitar dentro da “zona habitável” de sua estrela, com temperaturas de superfície que permitiriam a presença de água líquida.
No final de 2011, foi anunciada a confirmação do primeiro planeta, Kepler-22b, e a missão já identificou mais de 2.000 outros planetas candidatos. Os cientistas agora acreditam que provavelmente existem cerca de 100 planetas semelhantes à Terra dentro de 30 anos-luz de nós.
11. Um roteiro do universo local
Um mapa de galáxias a uma distância de 380 milhões de anos-luz. Imagem: Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica
Dez anos de varredura do céu realizada por telescópios terrestres do 2MASS Redshift Survey (2MRS) resultaram, em 2010, no mapa mais completo de nosso universo local até hoje. A imagem 3D acima plota 43.000 galáxias, com sua distância de nós representada pelas cores na chave no canto inferior direito.
É um pouco complicado conseguir que o 3D-ness veja aqui. Do Gizmodo: “As coordenadas 3D de cada galáxia foram registradas para que os dados brutos pudessem ser potencialmente usados para construir um modelo 3D realista do universo. Use alguma tecnologia holográfica e você terá algo direto de Star Trek.”
12. Ligar telescópios individuais a matrizes poderosas
As 27 antenas de rádio separadas do Very Large Array do Novo México, cada uma cercada por uma antena de 82 pés de diâmetro, trabalham em conjunto para criar efetivamente uma enorme antena de observatório com um diâmetro de 35 quilômetros. O VLA está totalmente operacional desde 1980, e uma atualização significativa de hardware concluída no ano passado aumentou suas capacidades técnicas em um fator de 8.000. A instalação foi renomeada para refletir essa melhoria significativa (o novo nome é Matriz Muito Grande Karl G. Jansky).
Ao longo dos anos, o VLA mapeava quasares e pulsares super-distantes, estudava buracos negros e sistemas estelares produtores de planetas e traçava o movimento de gás hidrogênio no centro de nossa galáxia. Não está envolvido - independentemente do que você viu Jodie Foster fazendo no Contact - na busca por vida extraterrestre.
13. Evidências para a existência de matéria escura
As teorias atuais sustentam que mais de 80% da matéria no universo não é como as coisas com as quais interagimos ou observamos todos os dias. Esse assunto onipresente é "escuro" e não pode ser observado diretamente por nenhuma das tecnologias nesta lista.
Em vez disso, os astrônomos devem medir os efeitos da matéria escura nas galáxias e em outros fenômenos observáveis. Um desses efeitos é chamado de lente gravitacional, que ocorre quando a luz de objetos distantes é dobrada em torno de um objeto maciço (neste caso, uma enorme quantidade de matéria escura) pela gravidade desse objeto, olhando-nos na Terra como se fosse passando através de um pedaço de vidro curvo.
É o que está acontecendo na imagem do Galaxy Cluster Abell 1689 à direita. Nossa visão dessas galáxias está sendo distorcida pela matéria escura presente no aglomerado (representada como o brilho púrpura).
Usando imagens como esta do Hubble e outras fontes, e comparando o grau de lentes com a aparência normal das galáxias, os astrônomos estão no processo de criar um mapa 3D da matéria escura do universo.
14. Mais perto de casa: mapeando o fundo do oceano
Enquanto uma impressionante variedade de tecnologia é apontada para cima, para aprofundar nossa compreensão do universo, uma pesquisa igualmente intensa está sendo realizada para preencher as lacunas em nosso conhecimento deste planeta.
Há poucas décadas os cientistas conseguiram produzir mapas precisos do fundo do mar e a variedade de recursos encontrados lá, começando com o uso do sonar desenvolvido militarmente após a Segunda Guerra Mundial. Hoje, o sonar tradicional é empregado em conjunto com outras técnicas, como o mapeamento magnético.
Esse é um dos recursos do veículo subaquático autônomo Sentry (AUV). No entanto, enquanto os instrumentos de levantamento magnético anteriores foram rebocados para trás dos navios no nível da superfície, o Sentry foi projetado para operar 100 m acima do fundo do mar, em profundidades de até 5 km. Essa proximidade, combinada com seu magnetômetro super sensível, produz mapas no fundo do mar com detalhes sem precedentes.
O Sentry foi usado para mapear locais em potencial para um observatório subaquático na costa do estado de Washington. Seus sensores ambientais também foram utilizados durante pesquisas sobre o derramamento de óleo Deepwater Horizon.
15. Mergulhando no fundo do mundo
Challenger Deepsea. Foto: Mark Thiessen / National Geographic
Em 26 de março, o diretor de cinema James Cameron fez história ao se tornar a primeira pessoa a mergulhar sozinho em Challenger Deep, a área mais remota da Fossa das Marianas e o lugar mais profundo da Terra (11 quilômetros a seguir).
Cameron fez isso dentro de seu próprio submersível de profundidade, o Deepsea Challenger, que foi construído em segredo nos últimos oito anos. Embora ele não tenha visto muito durante o mergulho de sete horas, sua equipe retornou sem ele alguns dias depois e capturou a imagem à direita, que descreve o Deepsea Challenger e foi levada pelo companheiro não tripulado “mergulhador de águas profundas, Cuja isca é provavelmente responsável por atrair a criatura vista na imagem.
Para um quadro de referência divertido sobre o quão profundo estamos falando, confira este gráfico. A 35.756 pés, o Challenger Deep é mais profundo que o Everest, é alto, com uma milha de sobra. Isso é muito além da profundidade em que, “se você abrir um buraco em um tanque de mergulho pressurizado, em vez de o ar sair correndo, a água entra.” Muito mais profundo do que onde lulas gigantes e baleias espermatozóides batem, e mais do que o dobro da profundidade que o local de descanso do Titanic, que Cameron visitou em 1995.
Outros projetos estão em andamento para projetar e construir embarcações que podem viajar até o fundo do oceano, principalmente o DeepFlight Challenger, do Virgin Group. Talvez a possibilidade de um pacote em um voo suborbital com a Virgin Galactic e uma viagem de Mariana com a Virgin Oceanic não esteja tão longe.
16. Do que é tudo feito
Desde mapas com escalas infinitamente grandes, até aquelas infinitesimalmente pequenas. O Large Hadron Collider, lançado online em 2008 como o maior acelerador de partículas do mundo, procura provar a existência da hipótese do bóson de Higgs, ainda não observada.
Está tudo conectado. A matéria escura, que compõe 83% do universo, é composta por uma partícula subatômica que mal pode ser teorizada. Um elétron em órbita ao redor de um átomo em seu corpo pode estar simultaneamente em órbita ao redor do centro da galáxia.
Ao olhar para esta lista e pensar em quão longe a tecnologia chegou nos últimos 10 anos, é impossível prever as revelações dos próximos 10.
