Questão do Dia: Como a gravidade do Sol é forte o suficiente para manter em órbita planetas distantes, como Júpiter e Saturno, mas não forte o suficiente para engolir Mercúrio?

P&R: Dinâmica Orbital

P: Como a gravidade do Sol é forte o suficiente para manter em órbita planetas distantes, como Júpiter e Saturno, mas não forte o suficiente para engolir Mercúrio? 

R: Para entender isso, precisamos primeiro entender como funcionam as órbitas. O famoso cientista Isaac Newton pensou no exemplo de um canhão que descreve isso muito bem:

Imagine um canhão no topo de uma montanha muito alta. Se você atirar a bola de canhão com uma velocidade normal (A), ela vai viajar um pouco e, eventualmente, cair de volta para a Terra. 

Se você atirar a mesma bala com um pouco mais de potência (B), a bola vai viajar um pouco mais do que a anterior, antes de voltar para a Terra. 

Se você atirar uma bala de canhão com a força suficiente, algo mágico acontece; a bala viaja tão rápido que a Terra literalmente se "curva" e a bola nunca toca o solo (C e D). 

Finalmente, se você atirar uma bala de canhão com uma potência muito maior que as anteriores (E), ela escapa da gravidade da Terra por completo e se dirige diretamente para o espaço exterior. 

Seguindo com o exemplo da Terra, para que um satélite se mantenha em uma órbita estável, este deve cair na mesma taxa em que a Terra se curva na frente dele. Este mesmo princípio é o que mantém os planetas em órbita. Quanto mais próximo de um objeto, mais rápido ele deve se mover para manter sua órbita, do mesmo modo, quanto mais longe ele está, mais lento ele se move. 

 Vamos usar Mercúrio e Netuno como exemplos: 

Mercúrio tem um período orbital de cerca de 88 dias (ou seja, um ano em Mercúrio é igual a cerca de 88 dias terrestres) e Mercúrio orbita o Sol a uma distância de cerca de 0,39 UA (60 milhões de milhas). Para manter esta órbita, Mercúrio deve ter uma velocidade orbital (a velocidade com que se desloca em torno do Sol) de cerca de 47,8 quilômetros por segundo. 

Órbita de Mercúrio

Por outro lado, Netuno tem um período orbital de 164,79 anos terrestres (aproximadamente 60.000 dias terrestres, 682 vezes maior do que o período orbital de Mercúrio - 682 anos de Mercúrio) e orbita o Sol a uma distância de cerca de 30 U.A. (cerca de 4,5 bilhões quilômetros, ou seja, 75 vezes mais longe do que Mercúrio). Para manter essa órbita, Netuno deve ter uma velocidade orbital de 5,43 quilômetros por segundo (ou seja, 11 vezes mais lenta do que a velocidade orbital de Mercúrio). 

Órbita de Netuno

Claro que se Mercúrio orbitasse o Sol a uma velocidade semelhante a de Netuno, cairia em direção ao Sol; e se Netuno orbitasse o Sol a uma velocidade semelhante a de Mercúrio, ele sairia em disparado para o espaço exterior. 

Mecânica orbital é um equilíbrio entre a distância orbital e a velocidade orbital. 

Créditos a: por Joshua Filmer / Featured image Brooks/ Cole - Thomson

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Você Sabia? Que os antigos alquimistas usavam os símbolos astronômicos dos corpos do Sistema Solar para designar os metais?

Para designar o Sol, a Lua e os outros planetas, por vezes, alguns símbolos de origem antiga são utilizados. Mas, em astronomia, apenas o símbolo do Sol e o da Terra são usados ​​em equações matemáticas e em propriedades de expressões de referência destes objetos. 

A forma destes sinais podem ser vistos na imagem, e requerem explicações, exceto o sinal da Lua, que já há muito tempo se compreende: 

O símbolo solar representa "Ra", o Deus do céu, Deus do Sol e da origem da vida, na mitologia egípcia. Ra era o símbolo do Sol, o doador da vida e responsável pelo ciclo de morte e ressurreição, para esta cultura. 

O sinal de Mercúrio é a imagem simplificada do cetro do Deus mitológico de Mercúrio, "dono e protetor deste planeta." 

Como sinal de Vênus, usou-se a imagem de um espelho de mão, um símbolo de feminilidade e beleza inerente à deusa romana Vênus. 

O sinal da Terra é um globo contendo o Equador e o Meridiano Terrestre. 

Como um símbolo de Marte, que era o Deus da Guerra na mitologia romana, o escudo e a lança, que são "atributos do guerreiro". 

Já, o símbolo de Júpiter (Zeus), trata-se de um "Z" manuscrito, ou em outras versões, é relacionado a águia de Júpiter ou a um relâmpago, ou até mesmo ao número "4", significando o quarto dia da semana (quinta-feira) em algumas culturas. 

O signo de Saturno, é a representação distorcida de uma "foice do tempo", atributo tradicional do Deus do Destino. 

O símbolo de Urano é um círculo com a letra H, que está associado ao nome do astrônomo William "Herschel", descobridor deste planeta. 

O sinal de Netuno é uma homenagem à mitologia romana, e trata-se do tridente do Deus dos Mares. 

Entretanto, você sabia que em algumas partes do Ocidente os mesmos símbolos dos planetas são usados ​​para indicar os dias da semana, o domingo, por exemplo, o Sol, a segunda-feira para a Lua, a terça-feira  Marte, a quarta-feira para Mercúrio, a quinta-feira para Júpiter, a sexta-feira para Vênus, já o sábado, era representado com o símbolo de Saturno. 

Ademais, os símbolos dos planetas também foram utilizados pelos antigos alquimistas para designar metais: o Sol, por exemplo, era designado para o ouro, a Lua para a prata, Mercúrio para mercúrio, Vênus para cobre, Marte para o ferro, Júpiter para o estanho, e Saturno para o chumbo. Esta relação é explicada tendo em conta a crença dos alquimistas, que ligavam cada metal a um antigo deus mitológico. 

Finalmente, zoólogos utilizam os símbolos de Marte e de Vênus para distinguir os homens de mulheres, exemplares da mesma espécie, enquanto os botânicos utilizam o símbolo astronômico do Sol para marcar as plantas anuais, e o signo de Júpiter, para indicar gramíneas perenes; já para arbustos e árvores eles se utilizam do símbolo de Saturno. 

Referências: 

Livro: "Astronomía recreativa" 

Author: "Yakov Perelman" 

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Questão do Dia: Quais são as cinco diferenças entre as anãs brancas e as estrelas de nêutrons?

P & R: Anãs Brancas x Estrelas de Nêutrons

P: Quais são as cinco diferenças entre as anãs brancas e as estrelas de nêutrons? 

R: A principal diferença deve-se ao modo que elas se formam. 

1. As Anãs brancas são formadas a partir do colapso de estrelas de pouca massa, ou seja, inferior a cerca de 10 massas solares. Isto ocorre quando a estrela perde a maioria de sua massa, ao ser ejetada por fortes ventos solares, que ocorrem durante a fase final de sua vida, quando ela se torna uma Gigante Vermelha; uma vez consumada esta ejeção de massa, a estrela deixa para trás o seu núcleo, com um tamanho menor que 1,44 vezes a massa solar. Já as estrelas de nêutrons são formadas no colapso catastrófico do núcleo de uma estrela de massa superior à já descrita. Este colapso força os elétrons a unirem-se aos prótons, gerando assim um objeto totalmente formado por nêutrons. 

2. Uma anã branca é mantida estável pela energia gerada no processo conhecido como "degeneração de elétrons", o que contrapõe-se ao colapso gravitacional da mesma. Já uma estrela de nêutrons, mantém-se estável pela energia gerada através da "degeneração de nêutrons", que impede a gravidade de prevalecer, com o consequente desmoronamento da estrela.; 

3.  A anã branca tem um raio cerca de 600 vezes maior do que a estrela de nêutrons;  

4. Uma estrela de nêutrons tem um forte campo gravitacional, com cerca de 400.000 vezes maior do que o da estrela anã branca;

5. As Estrelas de nêutrons têm temperaturas mais altas no momento de seu nascimento, giram mais rápido, e têm campos magnéticos fortes, dentre outras coisas. 

Crédito: Chandra

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Imperdível! Melhor que Matrix? Astrônomos criaram o Primeiro Universo Realístico Virtual! Assista ao Vídeo!

Melhor que Matrix? Os astrônomos fizeram muito melhor!

Eles criaram o Primeiro Universo Virtual Realista usando uma simulação de computador chamado "illustris". 

Illustris pôde recriar 13.000.000.000 de anos de Evolução Cósmica em um cubo de 350 milhões de anos-luz de lado, com uma resolução sem precedentes.

"Até agora, nenhuma simulação foi capaz de reproduzir o Universo em pequenas e grandes escalas simultaneamente", diz o autor Mark Vogelsberger (MIT / Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics), que conduziu o trabalho, em colaboração com pesquisadores de várias instituições, incluindo o Instituto Heidelberg para Estudos Teóricos, na Alemanha.

Estes resultados estão sendo relatados na edição de 08 de maio da revista Nature .

As tentativas anteriores para simular o Universo foram prejudicadas pela falta de poder de computação e as complexidades da física subjacente. Como resultado, estes programas tanto foram limitados em resolução, quanto forçados a se concentrar em uma pequena parte do Universo. Simulações anteriores também tiveram problemas complexos de modelagem de "feedback" de formação de estrelas, explosões de supernovas e de buracos negros supermassivos.

Illustris empregou um sofisticado programa de computador para recriar a evolução do Universo com alta fidelidade. Ele incluiu tanto a matéria normal quanto a matéria escura, e usou 12 bilhões de "pixels" 3-D, ou elementos de resolução.

A equipe dedicou cinco anos para o desenvolvimento do programa illustris. Os cálculos reais levaram 3 meses de "tempo de execução", usando um total de 8.000 CPUs, em execução paralela. Se eles tivessem usado um computador de mesa médio, os cálculos teriam levado mais de 2.000 anos para ser concluído.

A simulação de computador começa há apenas 12 milhões de anos após o Big Bang, e quando chega o dia de hoje, os astrônomos chegaram a contar com mais de 41.000 galáxias no cubo do espaço simulado. 

Ele também recriou estruturas em larga escala, como aglomerados de galáxias e as bolhas e vazios da teia cósmica, e em pequena escala, com precisão recriada, as químicas das galáxias individuais.

Como a luz viaja a uma velocidade fixa, quanto mais longe os astrônomos olham, quanto mais para trás no tempo eles podem ver. 

Uma galáxia de um bilhão de anos-luz é vista como era há bilhões de anos atrás. 

Telescópios como o Hubble podem nos dar uma "vista" do início do Universo, observada em maiores distâncias. No entanto, os astrônomos não podem usar o Hubble para acompanhar a evolução de uma única galáxia ao longo do tempo.

"Illustris é como uma máquina do tempo. Nós podemos ir para a frente e para trás no tempo. Nós podemos pausar a simulação, e dar zoom em uma única galáxia ou aglomerado de galáxias para ver o que realmente está acontecendo", diz o co-autor Genel Shy do CFA.

A equipe está lançando um vídeo de alta definição, que se transforma entre os diferentes componentes da simulação para destacar várias camadas (densidade da matéria escura, a temperatura do gás, ou química). Eles também estão lançando vários vídeos menores e imagens associadas online em http://www.illustris-project.org/

Com sede em Cambridge, Massachusetts, o Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica (CfA) é uma colaboração conjunta entre o Observatório Astrofísico Smithsonian e o Observatório do Colégio de Harvard. 


Fonte: Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica 

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Questão do Dia: Porquê a Chuva de Meteoros Eta Aquarids ocorre?

P & R: Eta Aquarids

P: Porquê a Chuva de Meteoros "Eta Aquarids" ocorre?

R: Uma vez por ano, a chuva de meteoros conhecida como Eta Aquarids ocorre porque a Terra atravessa os detritos deixados no espaço pelo cometa Halley. Exatamente como a Orionids faz em Outubro.

Ela tem este nome, porque os meteoros parecem vir da estrela Eta da constelação de Aquário (Aquarius). E este lugar de onde os "flashes" parecem provir, é chamado de Radiante. 

O cometa Halley ficou conhecido durante suas diversas viagens ao redor do Sol.

No esquema, a projeção das órbitas da Terra e do Cometa Halley é mostrada em torno do sol.

Quando a Terra passa pela zona onde o cometa passou, e isto acontece 2 vezes ao ano, as partículas de poeira ao entrarem na atmosfera do nosso planeta se incineram, e vemos flashes de luz, chamados meteoros ou estrelas cadentes. 

A intensidade de uma chuva de meteoros é medida de acordo com o número de meteoros que pode ser visto por hora, assumindo que o Radiante esteja na parte mais alta do céu, e que esteja sendo observada de um local sem poluição luminosa. 

A Chuva Eta Aquarids encontra-se em 4º lugar de acordo com esta medida de intensidade, com uma taxa de 60 meteoros por hora (1 por minuto!). 

Mas é claro que a frequência de meteoros que pode ser observada, não depende apenas do observador estar localizado em um local com pouca luz, mas também em qual hemisfério da Terra o observador está. 

Entre ontem e hoje, segunda-feira (05 de maio), e terça-feira (06 de maio de 2014), muitos tiveram a oportunidade de observar a chuva Eta Aquarids em seu pico.

Crédito: O. Córdoba

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