Futuros viajantes espaciais podem seguir faróis cósmicos

Uma imagem de NICER no exterior da estação espacial com um dos painéis solares da estação em segundo plano. 

Crédito: NASA

Durante séculos, os faróis ajudaram os marinheiros a navegar com segurança para o porto. Suas luzes varreram a água, cortando a névoa e a escuridão, guiando os marinheiros em torno de obstáculos perigosos e mantendo-os no caminho certo. No futuro, os exploradores espaciais podem receber orientações semelhantes dos sinais constantes criados pelos pulsares.

Cientistas e engenheiros estão usando a Estação Espacial Internacional para desenvolver uma navegação baseada em pulsar usando esses faróis cósmicos para ajudar a encontrar rotas para viagens à Lua sob o programa Artemis da NASA e em futuras missões humanas a Marte.

Pulsares, ou estrelas de nêutrons que giram rapidamente , são os restos extremamente densos de estrelas que explodiram como supernovas. Eles emitem fótons de raios X em feixes estreitos e brilhantes que varrem o céu como um farol enquanto as estrelas giram. De uma grande distância, eles parecem pulsar, daí o nome pulsares.

Um telescópio de raios X no exterior da estação espacial, o Interior Composition Explorer da estrela de nêutrons ou NICER, coleta e marca a data e hora da chegada da luz de raios X das estrelas de nêutrons no céu. O software incorporado ao NICER, chamado Station Explorer para Tecnologia de Navegação e Timing de Raios-X ou SEXTANT, está usando os faróis dos pulsares para criar um sistema semelhante ao GPS. Esse conceito, geralmente chamado de XNAV, poderia fornecer navegação autônoma em todo o sistema solar e além.

"O GPS usa sinais precisamente sincronizados. As pulsações de algumas estrelas de nêutrons são muito estáveis, algumas até tão estáveis ​​quanto os relógios atômicos terrestres a longo prazo, o que as torna potencialmente úteis de maneira semelhante", diz Luke Winternitz, pesquisador do Goddard Space da NASA. Centro de voo em Greenbelt, Maryland.

A estabilidade dos pulsos permite previsões altamente precisas de sua hora de chegada a qualquer ponto de referência no sistema solar. Os cientistas desenvolveram modelos detalhados que prevêem com precisão quando um pulso chegaria, por exemplo, ao centro da Terra. Cronometrar a chegada do pulso a um detector em uma espaçonave e compará-lo a quando é previsto que chegue a um ponto de referência fornece informações para navegar muito além do nosso planeta.

"As informações de navegação fornecidas pelos pulsares não se degradam ao se afastar da Terra, uma vez que os pulsares são distribuídos por toda a Via Láctea", diz Munther Hassouneh, membro da equipe SEXTANT, tecnólogo em navegação.

"Transforma efetivamente o 'G' do GPS da Global para a Galactic", acrescenta o membro da equipe Jason Mitchell, diretor da Divisão de Tecnologia de Comunicação e Navegação Avançada do Programa de Navegação e Comunicação Espacial da NASA. "Ele poderia funcionar em qualquer lugar do sistema solar e até transportar sistemas robóticos ou tripulados além do sistema solar".

Pulsares também podem ser observados na banda de rádio, mas, diferentemente das ondas de rádio, os raios X não são retardados pela matéria no espaço. Além disso, os detectores de raios-X podem ser mais compactos e menores que as antenas de rádio.

Porém, como os pulsos de raios X são muito fracos, um sistema deve ser robusto o suficiente para coletar um sinal suficiente para navegar. A grande área de coleta do NICER o torna quase ideal para pesquisas com XNAV. Um futuro sistema XNAV poderia ser menor, negociando tamanho por mais tempo de coleta.

Representação de um pulsar ou estrela de nêutrons que gira rapidamente. Emite fótons de raios X ou partículas de radiação em feixes estreitos e brilhantes que varrem o céu como um farol enquanto a estrela gira. 

Crédito: Bill Saxton, NRAO / AUI / NSF

"NICER tem aproximadamente o tamanho de uma máquina de lavar, mas você pode reduzir drasticamente seu tamanho e volume", diz Mitchell. "Por exemplo, seria interessante encaixar um telescópio XNAV em um pequeno satélite que pudesse navegar independentemente no cinturão de asteróides e caracterizar os corpos primitivos do sistema solar".

Conforme publicado em um artigo de 2018, o SEXTANT já demonstrou com sucesso a navegação baseada em pulsar em tempo real a bordo da estação espacial. Ele também estudou o uso de pulsares para controle de tempo e sincronização de clock e está ajudando a expandir o catálogo de pulsares para usar como pontos de referência para o XNAV.

A equipe SEXTANT também inclui Samuel Price, Sean Sempre e Wayne Yu na Goddard; Os parceiros do Naval Research Lab, Paul Ray e Kent Wood; e Keith Gendreau, pesquisador principal do NICER, e Zaven Arzoumanian, líder científico.

A equipe agora estuda a navegação autônoma do XNAV na plataforma Gateway da NASA como uma técnica para apoiar missões tripuladas a Marte. Os astronautas também poderiam usá-lo para complementar os recursos de navegação a bordo , caso precisassem voltar à Terra por conta própria.

"A órbita de Gateway em torno da Lua de aproximadamente seis dias e meio nos deixaria encarar os pulsares por muito mais tempo", diz Mitchell. "É aí que entra o comércio; o instrumento é como um balde e você está enchendo o balde com fótons de raios-X suficientes para gerar uma medição de quando esse pulso chegou. Você poderia ter um detector com uma fração do tamanho de NICER".

Esses tipos de experimentos poderiam levar os faróis cósmicos a guiar naves espaciais para seus destinos  um passo mais perto da realidade.

Fonte - Phys.org

Esta animação mostra como o NICER varre o céu e destaca os principais recursos da missão.

Créditos: Goddard Space Flight Center da NASA

Abaixo da superfície dos mundos aquáticos da nossa galáxia

O conceito deste artista mostra um planeta hipotético coberto de água em torno do sistema estelar binário de Kepler-35A e B. A composição desses mundos aquáticos fascina astrônomos e astrofísicos há anos. 

Crédito: NASA / JPL-Caltech

Além do nosso sistema solar, visível apenas como o menor ponto no espaço, mesmo com os telescópios mais poderosos, existem outros mundos. Muitos desses mundos, descobriram os astrônomos, podem ser muito maiores que a Terra e completamente cobertos de água - basicamente planetas oceânicos sem massas de terra salientes. Que tipo de vida poderia se desenvolver nesse mundo? Um habitat como esse poderia sustentar a vida?

Uma equipe de pesquisadores liderada pela Arizona State University (ASU) recentemente se propôs a investigar essas questões. E como não podiam viajar para exoplanetas distantes para coletar amostras, eles decidiram recriar as condições desses mundos aquáticos no laboratório. Nesse caso, esse laboratório era a Advanced Photon Source (APS), um escritório de ciências do Departamento de Energia dos EUA (DOE) no Laboratório Nacional de Argonne do DOE.

O que eles descobriram - publicado recentemente em Proceedings da Academia Nacional de Ciências - foi uma nova fase de transição entre sílica e água, indicando que a fronteira entre a água e a rocha nesses exoplanetas não é tão sólida quanto aqui na Terra. Essa descoberta crucial pode mudar a maneira como astrônomos e astrofísicos modelam esses exoplanetas e informar a maneira como pensamos sobre a vida evoluindo neles.

Dan Shim, professor associado da ASU, liderou esta nova pesquisa. Shim lidera o Laboratório de Materiais Terrestres e Planetários da ASU e há muito tempo é fascinado pela composição geológica e ecológica desses mundos distantes. Essa composição, disse ele, não é nada como qualquer planeta em nosso sistema solar - esses planetas podem ter mais de 50% de água ou gelo sobre suas camadas rochosas, e essas camadas rochosas teriam que existir a temperaturas muito altas e sob pressão esmagadora.

"Determinar a geologia dos exoplanetas é difícil, já que não podemos usar telescópios ou enviar veículos para suas superfícies", disse Shim. "Então tentamos simular a geologia no laboratório".

Como é que alguém faz isso? Primeiro, você precisa das ferramentas certas. Para esse experimento, Shim e sua equipe trouxeram suas amostras para duas linhas de luz da APS: GeoSoilEnviroCARS (GSECARS) na linha de luz 13-ID-D, operada pela Universidade de Chicago, e High-Pressure Collaborative Access Team (HPCAT) na linha de luz 16-ID -B, operado pela Divisão de Ciência de Raios-X de Argonne.

As amostras foram compactadas em células de bigorna de diamante, essencialmente dois diamantes de qualidade de gema com pequenas pontas planas. Coloque uma amostra entre eles e poderá espremer os diamantes, aumentando a pressão.

"Podemos aumentar a pressão para vários milhões de atmosferas", disse Yue Meng, físico da Divisão de Ciência de Raios-X de Argonne e co-autor do artigo. Meng foi um dos principais projetistas das técnicas utilizadas no HPCAT, especializado em experimentos de alta pressão e alta temperatura.

"A APS é um dos poucos lugares do mundo onde você pode realizar esse tipo de pesquisa de ponta", disse ela. "Os cientistas, técnicos e engenheiros da linha de luz tornam essa pesquisa possível".

Shim disse que a pressão dos exoplanetas pode ser calculada, embora os dados que temos sobre esses planetas sejam limitados. Os astrônomos podem medir a massa e a densidade e, se o tamanho e a massa do planeta forem conhecidos, a pressão certa poderá ser determinada.

Depois que a amostra é pressurizada, lasers infravermelhos - que podem ser ajustados para menores que a largura de uma célula sanguínea humana - são usados ​​para aquecê-la. "Podemos levar a amostra a milhares de graus Fahrenheit", disse Vitali Prakapenka, cientista da linha de luz do GSECARS, professor de pesquisa da Universidade de Chicago e co-autor do artigo. "Temos dois lasers de alta potência que brilham na amostra de ambos os lados, alinhados com precisão com uma sonda de raios-X APS ultra-brilhante e medições de temperatura ao longo dos caminhos ópticos com precisão de submícron."

A temperatura dos exoplanetas é mais difícil de medir, porque existem muitos fatores que a determinam: a quantidade de calor contida no planeta, a idade do planeta e a quantidade de isótopos radioativos em decomposição no interior da estrutura, liberando mais calor. A equipe de Shim calculou uma variedade de temperaturas para trabalhar.

Depois que a amostra é pressurizada e aquecida, os raios ultravioletas da APS (que podem ver através dos diamantes e na própria amostra) podem permitir que os cientistas tirem fotos das mudanças na estrutura da escala atômica durante as reações químicas à medida que elas acontecem . Nesse caso, Shim e sua equipe imergiram uma pequena quantidade de sílica na água, aumentaram a pressão e a temperatura e monitoraram como os materiais reagiriam.

O que eles descobriram é que, a alta temperatura e pressão de cerca de 30 gigapascais (cerca de 300.000 vezes a pressão atmosférica padrão na Terra), a água e a rocha começam a se fundir.

"Se você construísse um planeta com água e rocha, assumiria que a água forma uma camada acima da rocha", disse ele. "O que descobrimos é que isso não é necessariamente verdade. Com calor e pressão suficientes, a fronteira entre rocha e água fica confusa".

Essa é uma nova idéia que precisará ser incorporada aos modelos de exoplanetas, disse Prakapenka.

"O ponto principal é que ele diz às pessoas que modelam a estrutura desses planetas que a composição é mais complicada do que pensávamos", disse Prakapenka. "Antes de acreditarmos que havia uma separação entre rocha e água, mas com base nesses estudos, não há limites nítidos".

Os cientistas já haviam conduzido experimentos semelhantes antes, disse Shim, mas foram baseados em um cenário semelhante à Terra, com pequenos incrementos de água. Observar essa nova transição de fase dá aos modeladores uma idéia melhor sobre a composição geológica real dos exoplanetas ricos em água e também insights sobre que tipos de vida podem chamar esses exoplanetas de lar.

"É um ponto de partida para construir a maneira como a química funciona nesses planetas", disse Shim. "Como a água interage com as rochas é importante para a vida na Terra e, portanto, também é importante entender o tipo de vida que pode estar em alguns desses mundos".

Shim reconhece que essa pesquisa não é a primeira coisa que se pode imaginar ao pensar em uma fonte de luz como a APS. Mas é exatamente essa diversidade que ele disse ser uma vantagem das instalações de usuários em larga escala.

"As pessoas dificilmente pensam em astrofísica quando falam sobre uma instalação de raios-X", disse ele. "Mas podemos usar uma instalação como a APS para entender um objeto distante demais para que possamos ver".

Mais informações: Carole Nisr et al., Grande solubilidade em H2O em sílica densa e suas implicações para o interior de planetas ricos em água, Proceedings of National Academy of Sciences (2020). DOI: 10.1073 / pnas.1917448117

Fonte - Phys.org

Breakthrough Listen lança catálogo de "Exotica" - objetos de interesse como "assinaturas técnicas"

Crédito: CC0 Public Domain

O Breakthrough Listen, a iniciativa de encontrar sinais de vida inteligente no universo, lançou hoje um catálogo inovador de "Exotica" - uma lista diversificada de objetos de potencial interesse para astrônomos em busca de assinaturas tecnológicas (indicadores de tecnologia desenvolvidos pela inteligência extraterrestre). O catálogo é uma coleção de mais de 700 alvos distintos, destinados a incluir "um de tudo" no universo observado - variando de cometas a galáxias, de objetos mundanos aos fenômenos celestes mais raros e violentos.

O novo catálogo abrangente é o primeiro dos últimos tempos que visa abranger toda a amplitude dos fenômenos astrofísicos, de galáxias distantes a objetos em nosso próprio sistema solar. A equipe do Listen o desenvolveu conceitualmente, o compilou e o compartilhou com a comunidade astronômica, na esperança de poder orientar futuras pesquisas - estudando a vida além da Terra e / ou astrofísica natural - e servindo como um guia de referência geral para o campo.

"Muitas descobertas em astronomia não foram planejadas", disse o principal autor do novo catálogo, o Dr. Brian Lacki. "Às vezes, perdia uma grande descoberta quando ninguém estava olhando no lugar certo, porque acreditavam que nada poderia ser encontrado lá. Isso aconteceu com exoplanetas, que poderiam ter sido detectados antes dos anos 90 se os astrônomos procurassem sistemas solares muito diferentes dos nossos. . Estamos procurando nos lugares errados as assinaturas técnicas? O catálogo Exotica nos ajudará a responder a essa pergunta. "

"O catálogo não se limita apenas ao SETI", observou Lacki. "Minha esperança é que qualquer programa com uma nova capacidade possa usar o catálogo Exotica como um cruzeiro de agitação pelo mundo."

O catálogo Exotica contém quatro categorias de objeto:

1. Protótipos: uma lista que contém pelo menos um exemplo de todo tipo conhecido de objeto celeste (além daqueles transitórios demais para apresentar alvos de observação realistas). Planetas e luas, estrelas em todos os pontos de seu ciclo de vida, galáxias grandes e pequenas, aglomerados de estrelas serenos e quasares em chamas e muito mais estão todos incluídos na lista.
2. Superlativos: objetos com as propriedades mais extremas. Isso inclui exemplos como o planeta mais quente, estrelas com conteúdo de metal excepcionalmente alto ou baixo, o quasar mais distante e o pulsar de rotação mais rápida e a galáxia mais densa.
3. Anomalias: alvos enigmáticos cujo comportamento atualmente não é satisfatoriamente explicado. Por exemplo, a famosa "estrela do gato malhado", com seu comportamento bizarro de escurecimento; "Oumuamua - o objeto interestelar que passou perto da Terra em 2017; pulsos ópticos inexplicáveis ​​que duram meros nanossegundos; e estrelas com radiação infravermelha em excesso que poderiam ser explicadas como calor residual de megaestruturas alienígenas.
4. Uma amostra de controle de fontes não esperada para produzir resultados positivos.

Acompanha o catálogo uma extensa discussão sobre classificação de objetos e um novo sistema de classificação para anomalias, além de planos para observações futuras e potenciais com base neste trabalho.

A busca por inteligência extraterrestre (SETI) tem sido perseguida como um programa científico sério, embora às vezes esporadicamente, há 60 anos. Nos últimos cinco anos, o Listen aumentou enormemente o escopo das buscas por rádio (e também pelas ópticas) e desenvolveu tecnologia, implantada em radiotelescópios gigantes em três continentes, que permite a cobertura de uma faixa sem precedentes de frequências em alta resolução. Mais recentemente, o Listen observou o sistema Kepler 160, buscando sinais de um planeta semelhante à Terra (encontrado no início deste mês) em torno de uma estrela semelhante ao Sol.

O Dr. Andrew Siemion, líder da equipe científica Breakthrough Listen da Universidade da Califórnia, no Centro de Pesquisa SETI (BSRC) de Berkeley, disse: "As pesquisas por assinatura tecnológica até o momento se concentraram amplamente na busca por 'vida como a conhecemos': estrelas próximas - em particular aqueles conhecidos por hospedar planetas com potencial de água líquida em suas superfícies. Os recursos expandidos de pesquisa que o Breakthrough Listen tornou possível nos permitem considerar uma gama muito mais ampla de possíveis ambientes carregados de tecnologia ".

Até o momento, no entanto, nenhuma assinatura tecnológica confirmada foi detectada em nenhum dos objetos direcionados pelas pesquisas do SETI. Uma explicação é, é claro, que estamos sozinhos no universo. Por outro lado, em um vasto cosmos é certamente possível que os astrônomos ainda não tenham procurado os lugares mais promissores. O novo catálogo Exotica é a peça central dos esforços da Listen para expandir a diversidade de alvos. O princípio crucial por trás disso é o conceito de "amplitude de pesquisa", ou seja, a diversidade de objetos observados durante um programa. Isso deve ajudar os astrônomos a restringir o leque de habitats em potencial para a inteligência extraterrestre, bem como descartar a possibilidade de que qualquer fenômeno amplamente considerado natural seja de fato artificial. Por outro lado, ele pode identificar eventos naturais ou dados confusos, como interferência,

"O Breakthrough Listen já expandiu bastante a abrangência e a profundidade de sua pesquisa. A publicação deste catálogo é uma etapa nova e significativa para o programa", disse Yuri Milner, fundador da Breakthrough Initiatives

"Quando se trata de busca de vida inteligente, é vital ter uma mente aberta", observou S. Pete Worden, diretor executivo das Breakthrough Initiatives. "Até entendermos mais sobre as formas que outra civilização e sua tecnologia poderiam assumir, devemos investigar todos os alvos plausíveis. Catalogá-los é o primeiro passo em direção a esse objetivo".

Mais informações: Uma pré-impressão do documento Exotica, juntamente com o catálogo associado e outras informações, está disponível em seti.berkeley.edu/exotica

Fonte - Phys.org

Expandindo referencias:

Breakthrough Initiatives

Experiência confirma teoria de 50 anos descrevendo como uma civilização alienígena poderia explorar um buraco negro

Crédito: CC0 Public Domain

Uma teoria de 50 anos que começou como especulação sobre como uma civilização alienígena poderia usar um buraco negro para gerar energia foi verificada experimentalmente pela primeira vez em um laboratório de pesquisa de Glasgow.

Em 1969, o físico britânico Roger Penrose sugeriu que a energia poderia ser gerada baixando um objeto para a ergosfera do buraco negro - a camada externa do horizonte de eventos do buraco negro, onde um objeto teria que se mover mais rápido que a velocidade da luz para permanecer ainda.

Penrose previu que o objeto adquirisse uma energia negativa nessa área incomum do espaço. Ao soltar o objeto e dividi-lo em dois, de modo que uma metade caia no buraco negro enquanto a outra é recuperada, a ação de recuo mede a perda de energia negativa - efetivamente, a metade recuperada ganha energia extraída da rotação do buraco negro. A escala do desafio de engenharia que o processo exigiria é tão grande que Penrose sugeriu que apenas uma civilização muito avançada, talvez alienígena, seria igual à tarefa.

Dois anos depois, outro físico chamado Yakov Zel'dovich sugeriu que a teoria poderia ser testada com um experimento mais prático e terrestre. Ele propôs que ondas de luz "torcidas", atingindo a superfície de um cilindro rotativo de metal girando na velocidade certa, acabariam sendo refletidas com energia extra extraída da rotação do cilindro, graças a uma peculiaridade do efeito doppler rotacional.

Mas a idéia de Zel'dovich permaneceu unicamente no campo da teoria desde 1971, porque, para que o experimento funcionasse, seu cilindro de metal proposto precisaria girar pelo menos um bilhão de vezes por segundo - outro desafio insuperável para os atuais limites da engenharia humana.

Agora, pesquisadores da Escola de Física e Astronomia da Universidade de Glasgow finalmente encontraram uma maneira de demonstrar experimentalmente o efeito que Penrose e Zel'dovich propuseram torcendo o som ao invés da luz - uma fonte de frequência muito mais baixa e, portanto, muito mais prática para demonstrar. no laboratório.

Em um novo artigo publicado hoje na revista Nature Physics , a equipe descreve como eles construíram um sistema que usa um pequeno anel de alto-falantes para criar uma torção nas ondas sonoras análoga à torção nas ondas de luz propostas por Zel'dovich.

Crédito: University of Glasgow

Essas ondas sonoras distorcidas foram direcionadas para um absorvedor de som rotativo feito de um disco de espuma. Um conjunto de microfones atrás do disco captou o som dos alto-falantes quando ele passava pelo disco, o que aumentava constantemente a velocidade de sua rotação.

O que a equipe procurava ouvir para saber que as teorias de Penrose e Zel'dovich estavam corretas era uma mudança distinta na frequência e amplitude das ondas sonoras enquanto elas viajavam pelo disco, causadas por essa peculiaridade do efeito doppler.

Marion Cromb, Ph.D. aluno da Escola de Física e Astronomia da Universidade, é o principal autor do artigo. Marion disse: "A versão linear do efeito doppler é familiar para a maioria das pessoas, pois o fenômeno que ocorre quando o tom de uma sirene de ambulância parece subir ao se aproximar do ouvinte, mas cai à medida que se afasta. Parece subir porque o som as ondas atingem o ouvinte com mais frequência à medida que a ambulância se aproxima, e com menos frequência à medida que passa.

"O efeito doppler rotacional é semelhante, mas o efeito é limitado a um espaço circular. As ondas sonoras distorcidas mudam de tom quando medidas do ponto de vista da superfície rotativa. Se a superfície gira rápido o suficiente, a frequência do som pode fazer algo muito estranho - pode passar de uma frequência positiva para uma negativa e, ao fazê-lo, rouba energia da rotação da superfície ".

À medida que a velocidade do disco giratório aumenta durante o experimento dos pesquisadores, o tom do som dos alto-falantes diminui até que se torne muito baixo para ouvir. Em seguida, o tom volta a subir até atingir o tom anterior - mas mais alto, com amplitude até 30% maior que o som original dos alto-falantes.

Marion acrescentou: "O que ouvimos durante nosso experimento foi extraordinário. O que está acontecendo é que a frequência das ondas sonoras está sendo alterada para zero com o doppler à medida que a velocidade de rotação aumenta. Quando o som recomeça, é porque as ondas foram passaram de uma frequência positiva para uma frequência negativa. Essas ondas de frequência negativa são capazes de absorver parte da energia do disco giratório de espuma, tornando-se mais altas no processo - exatamente como Zel'dovich propôs em 1971 ".

A professora Daniele Faccio, também da Escola de Física e Astronomia da Universidade de Glasgow, é coautora do artigo. O professor Faccio acrescentou: "Estamos empolgados por podermos verificar experimentalmente uma física extremamente estranha meio século após a primeira proposta de teoria. É estranho pensar que conseguimos confirmar uma teoria de meio século. com origens cósmicas aqui em nosso laboratório no oeste da Escócia, mas acreditamos que isso abrirá muitas novas avenidas de exploração científica.Queremos ver como podemos investigar o efeito em diferentes fontes, como ondas eletromagnéticas no futuro próximo."

O artigo da equipe de pesquisa, intitulado "Amplificação de ondas de um corpo em rotação", é publicado na Nature Physics .

Mais informações: Marion Cromb et al. Amplificação das ondas de um corpo em rotação, Nature Physics (2020). DOI: 10.1038 / s41567-020-0944-3

Fonte - Phys.org

Expandindo referencias:

ScienceX

Existe vida inteligente em outros planetas? As assinaturas tecnológicas podem conter novas pistas

Os cientistas descobriram mais de 4.000 planetas fora do nosso sistema solar. Na busca por vida inteligente, astrofísicos, incluindo Adam Frank, da Universidade de Rochester, estão buscando assinaturas físicas e químicas que indicariam tecnologia avançada. 

Crédito: NASA / JPL-Caltech

Em 1995, dois cientistas descobriram um planeta fora do nosso sistema solar orbitando uma estrela do tipo solar. Desde essa descoberta - que ganhou os cientistas como parte do Prêmio Nobel de Física de 2019 -, as pesquisas descobriram mais de 4.000 exoplanetas, incluindo alguns planetas semelhantes à Terra que podem ter o potencial de abrigar vida.

Para detectar se os planetas estão abrigando vida, no entanto, os cientistas devem primeiro determinar quais características indicam que a vida está (ou já esteve) presente.

Durante a última década, os astrônomos fizeram um grande esforço tentando descobrir quais vestígios de formas simples de vida - conhecidas como "bioassinaturas" - podem existir em outras partes do universo. Mas e se um planeta alienígena abrigasse vida inteligente que construísse uma civilização tecnológica ? Poderia haver "assinaturas tecnológicas" que uma civilização em outro mundo criaria e poderia ser vista da Terra? E essas assinaturas tecnológicas poderiam ser ainda mais fáceis de detectar do que as bioassinaturas?

Adam Frank, professor de física e astronomia da Universidade de Rochester, recebeu uma concessão da NASA que lhe permitirá começar a responder a essas perguntas. A doação financiará seu estudo de assinaturas tecnológicas - sinais detectáveis ​​de tecnologia passada ou presente usada em outros planetas. Esta é a primeira concessão de tecnossignatura não radioelétrica da NASA já concedida e representa uma nova e empolgante direção para a busca por inteligência extraterrestre (SETI). A concessão permitirá que Frank, juntamente com os colaboradores Jacob-Haqq Misra da organização internacional sem fins lucrativos Blue Marble Space, Manasvi Lingam do Instituto de Tecnologia da Flórida, Avi Loeb da Universidade de Harvard e Jason Wright da Universidade Estadual da Pensilvânia, produzam as primeiras inscrições. em uma biblioteca on-line de assinatura tecnológica.

"O SETI sempre enfrentou o desafio de descobrir onde procurar", diz Frank. "Para quais estrelas você aponta seu telescópio e procura sinais? Agora sabemos onde procurar. Temos milhares de exoplanetas, incluindo planetas na zona habitável onde a vida pode se formar. O jogo mudou."

A natureza da pesquisa também mudou. Uma civilização, por natureza, precisará encontrar uma maneira de produzir energia e, diz Frank, "existem apenas tantas formas de energia no universo. Aliens não são mágicos".

Embora a vida possa assumir muitas formas, ela sempre será baseada nos mesmos princípios físicos e químicos subjacentes ao universo. A mesma conexão vale para a construção de uma civilização; qualquer tecnologia usada por uma civilização alienígena será baseada em física e química. Isso significa que os pesquisadores podem usar o que aprenderam em laboratórios ligados à Terra para orientar seus pensamentos sobre o que pode ter acontecido em outras partes do universo.

"Minha esperança é que, usando essa doação, quantifiquemos novas maneiras de investigar sinais de civilizações tecnológicas alienígenas que são semelhantes ou muito mais avançadas que as nossas", diz Loeb, Frank B. Baird Jr., professor de ciências na Harvard.

Os pesquisadores iniciarão o projeto analisando duas possíveis assinaturas tecnológicas que possam indicar atividade tecnológica em outro planeta:

Painéis solares. As estrelas são um dos geradores de energia mais poderosos do universo. Na Terra, aproveitamos a energia da nossa estrela, o sol, de modo que "o uso de energia solar seria algo bastante natural para outras civilizações", diz Frank. Se uma civilização usar muitos painéis solares, a luz refletida no planeta teria uma certa assinatura espectral - uma medida dos comprimentos de onda da luz refletida ou absorvida - indicando a presença desses coletores solares. Os pesquisadores determinarão as assinaturas espectrais da coleta de energia solar planetária em larga escala.

Poluentes. "Percorremos um longo caminho para entender como podemos detectar a vida em outros mundos dos gases presentes na atmosfera desses mundos", diz Wright, professor de astronomia e astrofísica na Penn State. Na Terra, somos capazes de detectar produtos químicos em nossa atmosfera pela luz que eles absorvem. Alguns exemplos desses produtos químicos incluem metano, oxigênio e gases artificiais, como os cloroflourocarbonos (CFCs) que usamos como refrigerantes. Os estudos de bioassinatura se concentram em produtos químicos como o metano, que a vida simples produzirá. Frank e seus colegas catalogarão as assinaturas de produtos químicos, como CFCs, que indicam a presença de uma civilização industrial.
As informações serão coletadas em uma biblioteca on-line de assinaturas tecnológicas que os astrofísicos poderão usar como uma ferramenta comparativa na coleta de dados.

"Nosso trabalho é dizer: 'essa faixa de comprimento de onda é onde você pode ver certos tipos de poluentes; essa faixa de comprimento de onda é onde você vê a luz do sol refletida nos painéis solares", diz Frank. "Dessa maneira, os astrônomos que observam um exoplaneta distante saberão onde e o que procurar se estiverem procurando por assinaturas tecnológicas".

O trabalho é uma continuação da pesquisa anterior de Frank sobre astrofísica teórica e SETI, incluindo o desenvolvimento de um modelo matemático para ilustrar como uma população tecnologicamente avançada e seu planeta podem se desenvolver ou desmoronar juntos; classificar "ex-civilizações" hipotéticas com base em sua capacidade de aproveitar energia; e um experimento mental perguntando se uma civilização tecnológica anterior e extinta na Terra ainda seria detectável hoje.

Fornecido por University of Rochester 

Fonte - Phys.org

Expandindo referencias:

CFA

Universe Today