Estranha galáxia escura está quebrando a cabeça dos astrofísicos

A surpreendente descoberta de um enorme galáxia do tamanho da Via Láctea feita de 99,99 por cento de matéria escura tem feito os astrônomos sonharem com novas ideias sobre como as galáxias se formam.

Entre as milhares de galáxias no Aglomerado Coma, um grupo enorme de matéria a cerca de 300 milhões de anos-luz de distância, existe pelo menos uma - e talvez algumas centenas - que não deveriam existir.

Dragonfly 44 é uma galáxia escura, com uma estrela para cada cem na nossa Via Láctea. Mas se estende pelo mesmo espaço que nossa galáxia, a Via Láctea, ocupa. Além disso, ela é massiva o suficiente para rivalizar com a nossa própria galáxia, de acordo com resultados publicados na Astrophysical Journal Letters, no final de agosto. Essa estranha combinação é crucial: Dragonfly 44 é tão escura e tão pesado que alguns astrônomos acreditam que ela vai forçar uma revisão de nossas teorias de formação de galáxias ou nos ajudar a compreender as propriedades da matéria escura, o material misterioso que interage com matéria normal por gravidade e por nenhuma.

Teoria do Big Rip

Big Rip (em português: Grande Ruptura) é uma teoria, apresentada inicialmente em 2003^[1] , que diz que se a expansão do universo atingir uma velocidade acima do nível crítico, causará o deslocamento de todos os tipos de matéria, e então as galáxias se isolariam, e depois de alguns bilhões de anos os próprios átomos se desintegrariam.

A chave desta hipótese é a quantidade de energia escura no Universo. Se o Universo contém suficiente energia escura, poderia terminar tendendo a uma desagregação de toda a matéria.

O valor chave é w, a razão (quociente) entre a pressão da energia escura e sua densidade energética, variável fundamental nas equações de estado do universo e seu comportamento no futuro.^[2] Para w < -1, o Universo acabaria por se desagregar.^[3] Primeiro, as galáxias se separariam entre si, logo a gravidade seria demasiadamente fraca para manter integrada cada galáxia. Aproximadamente três meses antes do "fim", os sistemas solares perderiam sua coesão gravitacional. Nos últimos minutos, se dissipariam estrelas e planetas, os átomos e mesmo os bárions (formados pelos quarks) não compensariam com suas interações internas a expansão do universo e seriam destruídos uma fração de segundo antes do "fim do tempo".

Diferentemente do Big Crunch, na qual tudo se condensa em um só ponto, no Big Rip o Universo se converterá em partículas subatômicas mínimas dispersas que permaneceriam para sempre separadas, sem coesão gravitacional nem energia alguma. Por essa razão, diz-se que ocorreria a morte do tempo, já que nada aconteceria e o tempo pareceria sempre estagnado.

Os autores desta hipótese, entre eles Robert Caldwell do Dartmouth College, calculam que o fim do Universo, tal como conhecemos, ocorreria em aproximadamente 3,5 × 10¹⁰anos (35 bilhões de anos) depois do Big Bang. Como o universo atual possui cerca de 14 bilhões de anos, restam aproximadamente 2,1 × 10¹⁰ anos (21 bilhões de anos).^[

As bolhas de radiação no centro da Via Láctea

O telescópio Fermi, capaz de detectar raios gama no espaço, registrou em 2010 gigantescas bolhas de radiação que emanam em direções opostas a partir do centro da Via Láctea. Essas estruturas se estendem a 20 mil anos-luz para cima e para baixo do plano espacial.

Os cientistas têm especulado que essa radiação pode ser resultado do choque de estrelas sendo consumidas pelo enorme buraco negro do centro da galáxia.

Astrônomos descobrem uma galáxia retangular

Desafiando as leis da natureza

Uma equipe internacional de astrônomos achou algo quase inacreditável: uma galáxia retangular.

"No Universo ao nosso redor, a maioria das galáxias tem uma dentre três formas: esferoidal, disco ou irregular," comentou o professor Alister Graham da Universidade de Tecnologia de Swinburne, na Austrália, membro da equipe que congrega ainda astrônomos da Alemanha, Suíça e Finlândia.

Mas descobrir uma galáxia retangular "é como descobrir uma nova espécie que, à primeira vista, parece desafiar as leis da natureza".

"É uma daquelas coisas quce só pode fazer você rir, porque ela não deveria existir, ou, pelo menos, nós não esperávamos que existisse," disse Graham.

A galáxia retangular, batizada de LEDA 074886, está a 700 milhões de anos-luz da Terra. [Imagem: Swinburne University of Technology]

Galáxia retangular

A galáxia retangular, que lembra a lapidação típica de uma esmeralda, foi descoberta durante um rastreio feito pelo telescópio japonês Subaru.

Serão necessárias observações adicionais para desvendar o mistério, mas os astrônomos afirmam que seja improvável que essa galáxia seja um cubo.

O mais provável, acreditam eles, é que ele lembra um disco inflado visto de lado.

Quanto à explicação do seu formato, a hipótese mais plausível é que ela seja fruto de uma colisão entre galáxias, ainda estando em processo de se "ajeitar" - o único problema é que ela é muito pequena, considerada uma galáxia-anã.

A galáxia retangular, batizada de LEDA 074886, está a 700 milhões de anos-luz da Terra.

Como seria a vida nos outros planetas do Sistema Solar?

Mercúrio: Mercuriano de Areia
Sombra e água fresca num mundo esturricado

1. Para não ser frito pelo sol, o mercuriano teria de se esconder dentro das crateras dos pólos. Sem poder aproveitar a luz solar e sem atmosfera para respirar, disporia de pouquíssima energia. Por isso, deveria ser um organismo pequeno e simples. Nem pernas teria, pois mover-se seria impossível.

2. O ET absorveria a água do gelo e a areia do solo. Reações químicas dentro do organismo purificariam a areia até restar apenas o silício. Essa seria a matéria-prima da sua carapaça. Como esse elemento é mau condutor de calor, o animal-rocha disporia de um bom isolante térmico.

3. O mercuriano é um única célula. Assim, a maneira mais prática de se reproduzir é por auto-divisão. Como ele não tem órgão nenhum, seria difícil transferir material genético para um parceiro do sexo oposto, como se faz aqui na Terra.

Mercúrio
Esse planeta, a apenas 58 milhões de quilômetros do sol, tem o chão coberto de areia parecida com a de nossas praias. Ela é composta do elemento químico silicio, como aqui. Alguns bioquimicos acreditam que o silicio, sob certas condições, poderiam formar cadeias moleculares semelhantes as de carbono, que contituem os organismos que conhecemos. Ainda assim, dois problemas dificultam o surgimento de Et's em Mercurio. O primeira é a variação de temperatura, que vai de 185 graus Celsius negativos a sombra a 479 graus positivos ao sol. O segundo é a falta de água corrente. Mas os astrônomos acham que as bordas eternamente sombreadas das crateras perto dos polos podem esconder gelo. É nelas que imaginamos que moram nossos mercurianos.

Vênus: Toupeira malcheirosa
Os compostos de enxofre tornariam o venusiano fedido

1. As células do ET seriam construidas de nutrientes retirados do solo. Devido a grande concentração de enxofre, o bicho federia como bomba de São João ou ovo podre. O oxigênio respirado ajudaria a realizar reações químicas dentro do organismo. Com ele, as moléculas orgânicas seriam quebradas e remontadas, liberando calor.

2. A carapaça seria de queratina - a mesma proteina que forma as unhas humanas e o casco da tartaruga. Ela protegeria o animal do calor extremo e serviria de barreira contra o ácido sulfúrico, corrosivo, da atmosfera.

3. Meio tatu meio toupeira, nosso venusiano passaria a maior parte do tempo enterrado. Como obtém água do subsolo, precisaria de garras para cavar. As unhas serviriam também para se agarrar à rocha e não ser arrastado pelo ventos fortes que sopram nesse mundo toda vez que saísse da toca.

Vênus
O problema, aqui, ainda é o calor. A 108 milhões de quilometros do Sol, Vênus recebe 2,5 vezes mais luz do que a Terra. Além disso, pesadas nuvens de gás carbônico abafam o planeta, produzindo um tipo de efeito estufa. A temperatura média é de 480ºC. A atmosfera é rica em dióxido de carbono, nitrogênio, oxigênio, água e enxofre. E o solo, em água, ácido fluorídrico, ácido clorídrico, dióxido de carbono e enxofre. Para um venusiano, esses compostos podem ser um lauto banquete.
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Marte: Cego em tempestade de areia
O marciano tem os olhos tapados por uma membrana

1. O marciano precisaria de escamas para resistir as queimaduras provocadas pelo sereno de gelo seco da madrugada. Uma cera sobre as escama o protegeria dos raios ultravioletas que incidem sobre a superfície do planeta. Mais ou manos como as loções com filtro solar que usamos na praia. Assim o bicho seria imune ao câncer de pele

2. Para resistir ao frio, o líquido que circula por suas veias não poderia conter água, como o sangue dos terráqueos. Talvez álcool etílico, que congela a uma temperatura bem mais baixa, 114 graus Celsius negativos. Seria um marciano movido a álcool.

3. As loucas tempestades de areia do planeta exigiram proteção para os olhos, como uma membrana. Isso dificultaria a visão. Quase cego, ele só enxergaria o vulto dos objetos.

4. Seria um herbivoro. Em Marte há gás carbônico na atmosfera e água no subsolo capazes de sustentar plantas, que captariam energia do Sol.

5. O modo mais eficiente de se mover num ambiente de baixa gravidade seria aos altos. Para isso, nada como pernas longas.

Marte
Esse planeta é um freezer. A 228 milhões de quilômetros do Sol, a temperatura média é de 60 ºC negativos. Um organismo que tivesse a pretensão de sobreviver ali teria de possuir células resistentes ao frio. A atmosfera, muito rarefeita, é composta principalmente de gás carbônico. Existem também nitrogênio, argônio, oxigênio e um pouco de água. A gravidade é 3 vezes menor que a da Terra. Com algumas adaptações, um ser que morasse lá poderia até ser feliz.
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Júpiter: Medusas esburacadas
O corpo na forma de balão ajudaria a flutuar

1. Para viver na atmosfera, o corpo teria a forma de medusa. Seria oco. Os ventos entrariam pela abertura da parte inferior e inflariam o "balão", impulsionando o ser numa vigem errante pelo ar.

2. Estes imensos poros funcionariam como bocas por onde o jupiteriano absorveria os gases nutritivos da atmosfera.

3. Os gases seriam distribuídos pelo organismo por meio de um rede de canais semelhantes ao sistema circulatório dos terráqueos. Lá dentro, as moléculas seriam quebradas e remontadas em novas substâncias para abastecer as células de energia e de matéria-prima.

4. Para controlar a velocidade do voo, o jupiteriano contrairia o corpo como um fole. O movimento espremeria os canais internos, que devolveriam gases tóxicos ao ambiente - os excrementos do ET.

Júpiter
A 778 milhões de quilômetros do Sol, o chão de Júpiter fica abaixo de pesadas nuvens de compostos orgânicos, como metano, acetileno e amônia. Cerca de 100 quilômetros abaixo do todo da atmosfera, a temperatura é de 0 grau Celsius. Esse mundo gasoso não é tão inóspito como parece. Alguns astrônomos chegam a imaginar que os relâmpagos que caem na atmosfera jupiteriana podem estar criando aminoácidos, os tijolos básico dos seres biológicos. O ET é inspirado no jupiteriano desenhado por Carl Sagan.
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Saturno: Borboletas em evolução
Os saturnianos que migram para a região do equador teriam se adaptado as novas condições

1. Um dos grupos de saturnianos viveria perto dos polos, onde os ventos são mais brandos. Suas grandes asas funcionariam como velas para propulsão pelas nuvens, e também, como captadores de energia solar.

2. A outra população teria se mudado para as nuvens d equador, atrás de mais energia. É que, ali, o sol bate direto. Mas os ventos atingem 1.800 Km/h. Então, o ser teve de passar por algumas transformações.

3. As borboletas do equador teriam asas bem menores para não se rasgarem como os furacões da região. Reduzidas, elas perderiam a função de captar energia do Sol.

4. A nova espécie teria dentro do organismo bactérias que a ajudariam a fazer as reações químicas. Seria uma simbiose, em que o hospedeiro ajudaria o invasor e vice-versa.

Saturno
A 1,4 bilhão de quilômetros do sol, tem a superficie escondida debaixo de uma densa atmosfera rica em hidrogênio, hélio e compostos orgânicos. A temperatura média é de 180 graus Celsius negativos. O melhor lugar para morar seria o equador, onde há mais radiação solar. Mas ali os ventos são insurpotáveis. Nós imaginamos dois tipos de saturnianos.
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Urano: Fungos esvoaçantes
Livre de amarras, o uraniano viajaria pelo planeta todo

1. Como a energia disponível é pouc, só organismos muito simples sobreviveriam. Uma colônia de fungos, por exemplo.

2. Os uranianos seriam empurrados por ventos que atingem 500 Km/h. Com sua forma achatada servindo de vela, viajariam por todo o planeta. Dependendo da época do ano, se mudariam dos pólos para o equador e vice-versa, atrás dos locais onde o sol vate mais forte.

3. Os Et's absorveriam os produtos orgânicos da atmosfera pela pele porosa. A luz solar provocaria reações fotoquímicas que rearranjariam as moléculas desses produtos em outras, liberando calor.

Urano
A 2,9 bilhões de quilômetros do Sol, recebe pouquissima luz. Também é um planeta gasoso, com nuvens e hidrog6enio, hélio e hidrocarbonetos, principalmente metano, escondendo a superfície. O planeta gira com os pólos voltados diretamente para o Sol. Isso faz com que, a cada oitenta anos, essas regiões mergulhem em um inverno escuro que dura duas décadas. Para vencer essa dificuldade, os uranianos teriam de aproveitar os fortes ventos da atmosfera de maneira criativa.
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Netuno: Plantados nas nuvens
Os netunianos estariam presos por hastes as camadas mais densas da atmosfera

1. Sacudidos pelos ventos, os netunianos soltariam esporos (células reprodutoras) que se espalhariam em todas as direçòes. Germinariam nas camadas mais densas das nuvens, nutridos pelo material orgânico condensado ali.

2. Pelas hastes ocas, o ser absorveria nutrientes. Por ali circulariam também aminas - compostos de metano e amônia cujo ponto de congelamento é baixíssimo. Assim, os Et's não congelariam e suas hastes não se quebrariam.

Netuno
A quase 5 bilhões de quilômetros do Sol, Netuno é o último planeta gasoso do Sistema Solar. Como chega ali pouquíssima energia solar, os netunianos poderiam ser fungos semelhantes aos de Urano. Devido ao frio, que pode chegar a 150 graus Celsius negativos, protegeriam as células com uma substância anticongelante. Ela circularia como sangue por seus vasos.
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Plutão - que hoje não é mais planeta: É vida ou não é?
Da escuridão gelada brotaria uma criatura bizarra, meio bicho meio coisa.

1. O solo não parece abrigar nenhum organismo. Mas, e essas minusculas estruturas cristalinas? Talvez sejam vírus congelados. O astrônomo Fred Hoyle acha que o núcleo dos cometas é carregado desses microorganismos. Como Plutão tem tudo para ser um cometa adormecido, poderia haver uma colônia latente lá. Sera que Hoyle esta certo?

2. Mas espere ai! Virus não é ser vivo. Ou é? Os cientistas não sabem ainda definir essa estranha criatura. Ela não come, não respira nem produz nada. É só um código genético envolvido em proteína. O plutoniano estaria apenas esperando um impulso de energia e uma célula para invadir e se replicar.

Plutão
Essa bola de terra e gelo não oferece nenhum atrativo para o surgimento de atividade biológica. O último planeta parece um núcleo de cometa, que, em vez de mergulhar em direção ao centro do Sistema Solar, se equilibrou numa órbita estável, a quase 6 bilhões de quilômetros do Sol. A luz que chega até ele é 1000 vezes mais fraca do que a que alcança a Terra. Não existe atmosfera e a temperatura média é de 200 graus Celsius negativos.
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IC 1101 a maior galáxia conhecida

IC 1101 é um galáxia elíptica supergigante no centro do aglomerado de galáxias Abell 2029. Ela é classificada como uma galáxia cD. Está a 1 bilhão de anos-luz de distância, na constelação de Serpens. Esta galáxia tem um diâmetro de aproximadamente 6 milhões de anos-luz, e é atualmente (desde 2011) a maior galáxia conhecida em termos de largura.^[2] Acredita-se que contenha até 100 trilhões de estrelas, em comparação com nossa galáxia estimada em 200 bilhões de estrelas, ou a Andrômeda estimada em 400 bilhões. Se estivesse no lugar da nossa galáxia, engoliria a Grande Nuvem de Magalhães, a Pequena Nuvem de Magalhães, a Galáxia de Andrômeda e a Galáxia do Triângulo.

O que acontece quando dois buracos negros colidem?

Duas galáxias podem se fundir e você pode estar se perguntando o que acontece com os buracos negros supermassivos que se escondem em seus centros. Basta imaginar as forças desencadeadas quando dois buracos negros com centenas de milhões de vezes a massa do Sol se reúnem. A resposta irá surpreendê-lo. Felizmente, é um evento que deve ser capaz de detectar a partir de aqui na Terra, se nós sabemos o que estamos procurando.

A maioria, se não todas, as galáxias no Universo parecem conter buracos negros supermassivos. Alguns dos maiores podem conter centenas de milhões, ou até bilhões de vezes a massa do nosso Sol E os ambientes em torno deles só pode ser chamado de "extremo". Os investigadores pensam que muitos poderiam estar girando às taxas máximas previstas pelas teorias da relatividade de Einstein - a uma fração significativa da velocidade da luz.

Quando duas galáxias se fundem, os seus buracos negros supermassivos eventualmente interagem. Quer através de uma colisão direta, ou por uma espiral para dentro até que eventualmente fundem-se. 

E é aí que as coisas começam a ficar interessantes.

De acordo com simulações feitas pela GA Shields, da Universidade do Texas, Austin, e pela EW Bonning, da Universidade de Yale, o resultado é muitas vezes um recuo poderoso. Em vez se se juntarem, as forças são tão extremas que os buracos negros são chutados para longe em uma tremenda velocidade.

O chute máximo acontece com os dois buracos negros estão girando em sentidos opostos no mesmo plano orbital - imagine dois piões girando, um na direção do outro. Em uma fração de segundo, um buraco negro dá um pontapé suficiente para enviar o outro diretamente para fora da galáxia recém-fundida, para nunca mais voltar.

Na medida que um buraco negro dá um pontapé, o outro recebe uma quantidade enorme de energia, injetada no disco de gás e poeira em torno dele. O disco de acreção vai brilhar com um alargamento de raio-X suave que deve durar milhares de anos.

Assim, mesmo que as fusões entre buracos negros supermassivos são eventos extremamente raras, o brilho dura o tempo suficiente para que sejamos capazes de detectar um grande número no espaço agora. Os pesquisadores estimam que pode haver até 100 desses eventos recentes acontecendo em um raio de 5 bilhões de anos-luz da Terra.


Em outro tipo de colisão, ao invés do buraco negro lançar outro para longe, os dois agregam suas massas. Essa animação mostra como dois buracos negros se comportariam se, por qualquer motivo, começassem a se aproximar um do outro na nossa própria galáxia. Por mais que sejam apenas dois buracos negros na simulação, eles dobram a luz as estrelas próximas de maneiras estranhas e maravilhosas e acabam fazendo com que todo o espaço pareça estar derretendo.

Ondas gravitacionais

Mas o que você realmente vê? Para um tal evento cataclísmico, tudo isso poderia acontecer com notável discrição porque os buracos negros por sua própria natureza, não emitem luz diretamente. Em vez de luz, seria uma história diferente se nossos olhos pudessem ver as ondas gravitacionais.

Isto é o que a fusão de dois buracos negros pareceria. É uma simulação computadorizada das ondas gravitacionais que se propagam para longe da colisão titânica, um pouco ondas num lago quando uma pedra cai na água.

No caso de ondas gravitacionais, as perturbações não estão na água mas no contínuo espaço-tempo. Este é o 'tecido' matemático do espaço e do tempo que Albert Einstein usava para explicar a gravidade.

A Radiação gravitacional foi observada indiretamente, mas nunca vista diretamente. Sua detecção abriria toda uma nova maneira de estudar o Universo. A Radiação gravitacional é incrivelmente difícil de medir. As ondulações causam vibrações de 1 a cada 1000 000 000 000 000 000 000 átomos. Construir um detector para perceber isso é como medir a distância da Terra ao Sol na precisão do tamanho de um átomo de hidrogênio.


Após décadas de desenvolvimento de tecnologia e experiências, detectores estão se aproximando a sensibilidade necessária. As primeiras detecções são esperados nos próximos anos. Mas esses detectores podem ver apenas metade da imagem. A massa dos buracos negros determina a frequência da radiação gravitacional.

A fusão de pequenos buracos negros, cada um sobre algumas vezes a massa do Sol, irá criar ondas gravitacionais de alta freqüência que pode ser vista a partir do solo. Mas os buracos negros gigantes que permanecem no centro das galáxias com massas de um milhão de vezes a do Sol irão gerar ondas gravitacionais de muito menor frequência. Estes não podem ser detectados com os sistemas terrestres porque a interferência sísmica e outros ruídos vão submergir os sinais. Por isso, são necessários observatórios espaciais.

A ESA escolheu o Universo gravitacional como o foco para a terceira grande missão no plano Visão Cósmica, com uma data de lançamento de cerca de 2.034.