Quando olhamos para o espaço, olhamos para trás no tempo. Isso porque a luz se move à velocidade da luz. Leva tempo para a luz nos alcançar.
Mas fica ainda mais estranho que isso. A luz pode ser absorvida, refletida e reemitida por gás e poeira, dando-nos uma segunda olhada.
Eles são chamados de ecos de luz e permitem aos astrônomos uma outra maneira de entender o Universo ao nosso redor.
Estamos todos familiarizados com a ideia de um eco. Sons viajam pelo ar, e então refletem um objeto distante e retornam. Você ouve o som original e, em seguida, o som refletido. E a partir dessa reflexão, você pode aprender sobre a superfície refletora. Está perto ou longe? Do que é feito?
Isso porque o som se move a uma velocidade de aproximadamente 343 metros por segundo. A luz, por outro lado, se move a uma velocidade de quase 300.000 km / s. Rápido demais para os seus olhos verem o reflexo, mas no espaço, onde os objetos podem ter muitos anos-luz de diâmetro, os astrônomos podem ver esferas de luz movendo-se através das nuvens de gás e poeira, ecos de explosões e supernovas poderosas.
O melhor exemplo de um eco de luz é o radar, usado para enviar sinais de rádio de objetos para mapeá-los. Um radar consiste em um transmissor, para enviar os sinais e, em seguida, um receptor, para capturá-los novamente.
Já que você sabe o quão rápido a luz se move, você pode detectar o seu pulso de rádio quicando em objetos, e então usar essa figura para descobrir o quão longe tudo está de você.
Aqui na Terra, eles são usados por barcos e aviões para navegar, assim como rastreamento do tempo.
Um .gif de rotação de radar de 'rock-cometa' 3200 Phaethon de dezembro de 2017. Crédito: NASA / NSF / Arecibo
Mas os astrônomos usam o radar para encontrar as distâncias dos planetas e mapear as superfícies dos asteróides. Por exemplo, quando o asteróide 3200 Phaethon fez sua aproximação mais próxima da Terra em dezembro de 2017, o observatório de rádio de Arecibo reuniu essas imagens de sua superfície.
As ondas de rádio são a forma perfeita de radiação eletromagnética para detectar reflexos. Quando a luz é refletida por um objeto distante, ela já é muito fraca, e então ela precisa retornar, tornando-a ainda mais fraca.
Experimento de Laser Lunar na superfície da Lua, usado pelos astrônomos para calcular a distância até a Lua. Crédito: NASA
Mas os lasers também foram usados para medir a distância até a lua. Quando os astronautas pousaram na Lua durante as missões Apollo, eles colocaram retroreflectores especiais na superfície . Cientistas na Terra podem disparar um poderoso laser na Lua e detectar a luz refletida conforme ela retorna.
Mais uma vez, sabendo a velocidade que a luz está viajando, eles podem calcular a distância até a Lua, vendo quanto tempo leva para a luz refletida do laser retornar à Terra.
Mas para realmente aproveitar a luz refletida, você precisa ir muito mais brilhante. Tipo, a saída de energia de uma estrela recém-formada, e explodindo uma estrela, ou alimentando ativamente um buraco negro supermassivo.
A natureza está liberando radiação eletromagnética o tempo todo, na forma de luz visível, radiação infravermelha e até ondas de rádio. E os astrônomos descobriram maneiras de ver a luz refletida para fazer descobertas sobre o Universo.
V838 seg (crédito: NASA, Agência Espacial Europeia e Howard Bond (STScI))
Uma imagem com a qual você pode estar familiarizado é a estrela V838 Monocerotis , localizada a cerca de 20.000 anos-luz de distância. Os astrônomos ainda estão tentando descobrir por que, mas por algum motivo, em 2002, as camadas externas da estrela supergigante vermelha se expandiram, tornando-a a estrela mais brilhante de toda a Via Láctea - superando o Sol por um fator de 600.000. Era como um flash de repente saindo em um quarto escuro.
Não era uma nova, onde o material se acumula na superfície de uma anã branca. E não foi uma supernova, onde uma estrela massiva detona no final de sua vida. Foi outra coisa.
Tão rapidamente quanto V838 se iluminou, desapareceu. Mas o efeito depois deste flash tem sido visível por quase duas décadas após o evento.
Oito imagens tiradas da estrela V838 Mon by Hubble. Crédito: ESA / Hubble / NASA
Esse eco de luz permitiu que os astrônomos estudassem a natureza da poeira, que poderia ter sido lançada pela estrela há muito tempo, mas não era visível para os astrônomos sem essa lanterna fornecida pela estrela.
Os astrônomos usaram ecos de luz para estudar a formação de planetas ao redor de uma estrela jovem. Neste caso, o Telescópio Espacial Spitzer da NASA e quatro observatórios terrestres foram usados para medir o tamanho do espaço em torno de uma estrela recém-formada em seu disco protoplanetário.
Ilustração do artista de um disco protoplanetário em torno de uma estrela recém-formada. Flares iluminam a borda do disco, permitindo que os astrônomos calculem seu tamanho. Crédito: NASA / JPL-Caltech
A estrela é chamada YLW 16B e está localizada a cerca de 400 anos-luz da Terra. É sobre a mesma massa que o Sol, mas tem apenas 1 milhão de anos - apenas um bebê.
Mesmo nesses poderosos observatórios, o espaço protoplanetário é pequeno demais para ser medido diretamente. Em vez disso, eles usaram ecos leves para chegar ao tamanho.
As estrelas jovens têm brilho variável, mudando a quantidade de luz que estão emitindo no dia a dia. O material se desprende do disco protoplanetário, fica preso nas linhas do campo magnético da estrela e depois cai sobre a estrela, acendendo-a.
Conforme a estrela muda de brilho, parte dessa luz extra atinge o disco planetário, criando um eco que os astrônomos podem detectar.
Como eles sabem o quão rápido a luz está indo, eles foram capazes de calcular quanto tempo demorava para o brilho alcançar o disco, e calcular o tamanho da lacuna.
A luz leva 74 segundos para chegar ao fosso, o que significa que são 0,08 unidades astronômicas, ou 12 milhões de quilômetros longe da estrela. Apenas para comparação, a distância do Sol ao Mercúrio é de cerca de 60 milhões de quilômetros.
Outro exemplo de ecos de luz na astronomia foi usado recentemente para estudar o ambiente em torno de um buraco negro de massa estelar.
Esta imagem mostra a configuração dos 56 espelhos de raios-X do NICER que reunirão observações científicas e desempenharão um papel fundamental na demonstração de navegação por raio-x. Créditos: NASA
Os astrônomos usaram a carga útil do Neutron Star Interior Explorer (ou NICER) a bordo da Estação Espacial Internacional. Este instrumento foi capaz de detectar as emissões de raios-X de um buraco negro recém-descoberto chamado J1820, que estava se alimentando de uma estrela companheira.
O buraco negro está localizado a cerca de 10.000 anos-luz de distância na constelação de Leão, e foi descoberto pela missão Gaia da Agência Espacial Européia.
Em 11 de março de 2018, o buraco negro de repente se acendeu, tornando-se um dos objetos mais brilhantes do céu de raios-X. É claro que não foi o buraco negro que explodiu, foi do disco de acreção que envolve o buraco negro feito de material roubado de sua estrela companheira.
Este material está girando ao redor, aquecido pela intensa pressão e o magnetismo do ambiente gera radiação de raios-X. É cercada por uma coroa, uma região de partículas subatômicas que mede 1 bilhão de graus Celsius.
Uma instabilidade no disco pode causar um colapso, como uma avalanche caindo numa montanha, liberando uma explosão de radiação.
É essa borda interna do disco de acreção que os astrônomos queriam estudar. Mais uma vez, você tem uma fonte de iluminação, a labareda causada por um colapso do disco. Isso libera os raios X diretamente em todas as direções, mas os raios X também passam pelo disco, refletindo-nos em diferentes comprimentos de onda e intensidades.
Os astrônomos puderam ver que a distância entre o buraco negro e seu disco de acreção não parece mudar durante um desses eventos, mas a corona circundante muda drasticamente, diminuindo de 160 para 16 km.
Em janeiro de 2014, os astrônomos descobriram uma nova supernova na galáxia M82 . Conhecida como SN 2014J, esta foi uma supernova Tipo 1a, onde uma anã branca rouba material de uma estrela companheira. Quando atinge cerca de 1,4 vezes a massa do Sol, ela explode - claramente visível a milhões de anos-luz de distância.
A apenas 11 milhões de anos-luz de distância, este era o mais próximo dos astrônomos de supernova Tipo 1a que havia visto em 40 anos, e era a oportunidade perfeita para estudar com o Telescópio Espacial Hubble.
A luz ecoa de uma explosão de supernova na galáxia M82. Crédito: NASA / ESA / Hubble
O Hubble observou a região 10 meses depois que a supernova disparou e depois novamente dois anos depois. E você pode ver claramente a radiação da explosão, movendo-se através do material circundante, iluminando-o à velocidade da luz.
Os astrônomos estimam que esta região de gás e poeira se estende por cerca de 300 a 1.600 anos-luz em torno da estrela morta, e está sendo iluminada um ano-luz por ano pela luz refletida da explosão da supernova.
Na verdade, os astrônomos já viram isso acontecer mais de 15 vezes, mas esta foi a mais próxima e a resolução mais alta que eles já conseguiram ver.
Mesclando galáxias ShaSS 073/622. Crédito: ESO / Merluzzi et al.
Vamos ficar maiores. Esta é uma imagem de uma colisão entre galáxias no processo de fusão. A galáxia maior, ShaSS 073, tem um buraco negro supermassivo ativamente alimentado em seu núcleo, o que o torna incrivelmente brilhante. A galáxia menos massiva é chamada ShaSS 622.
Radiação está saindo do disco de acreção ao redor do buraco negro supermassivo e bombardeando a galáxia menor, fazendo com que ela brilhe enquanto absorve e então reemite a luz. É um pequeno ponto nesta imagem, mas é de 1,8 bilhões de anos-luz no espaço.
Mas aqui está a parte estranha. De acordo com seus cálculos, os astrônomos descobriram que não há radiação suficiente para fazê-lo brilhar. Em vez disso, o surto ocorreu 30.000 anos antes, quando o núcleo da galáxia era muito mais brilhante e eles estão vendo a luz refletida agora.
O fato de a luz se mover a uma velocidade constante é tão útil para explorar o Universo, mesmo quando ecoa.
Nenhum comentário:
Postar um comentário