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A estrela de nêutrons mais pesada já descoberta é uma ‘viúva negra’ devorando sua companheira

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A estrela de nêutrons mais pesada já descoberta é uma ‘viúva negra’ devorando sua companheira

Uma estrela de nêutrons em rotação oscila periodicamente através de rádio (verde) e raios gama (roxo) em toda a Terra no conceito deste artista do pulsar da Viúva Negra. O pulsar aquece o lado voltado para sua estrela parceira a temperaturas duas vezes a temperatura da superfície do Sol e evapora lentamente. Crédito: Goddard Space Flight Center da NASA/Cruz de Wilde

Observações da estrela mais fraca do tamanho de um planeta ajudam a pesar em milissegundos de seu pulsar companheiro.

Ele rasgou uma estrela densa em colapso e consumiu quase toda a massa de sua companheira estelar e, no processo, tornou-se mais pesada.[{” attribute=””>neutron star observed to date. It is spinning at 707 times per second — making it one of the fastest spinning neutron stars in the Milky Way galaxy.

Weighing this record-setting neutron star, which tops the charts at 2.35 solar masses (the mass of our sun), helps astronomers understand the weird quantum state of matter inside these extremely dense objects. If they get much heavier than that, neutron stars collapse entirely and disappear as a black hole.

“We know roughly how matter behaves at nuclear densities, like in the nucleus of a uranium atom,” said Alex Filippenko, Distinguished Professor of Astronomy at the University of California, Berkeley. “A neutron star is like one giant nucleus, but when you have one-and-a-half solar masses of this stuff, which is about 500,000 Earth masses of nuclei all clinging together, it’s not at all clear how they will behave.”

According to Roger W. Romani, Stanford University astrophysics professor, neutron stars are incredibly dense, with 1 cubic inch weighing over 10 billion tons. This means that their cores are the densest matter in the universe short of black holes, which are impossible to study because they are hidden behind their event horizon. Therefore the neutron star, a pulsar designated PSR J0952-0607, is the densest object within sight of Earth.

Black Widow Pulsar PSR J0952-0607

Astronomers measured the velocity of a faint star (green circle) that has been stripped of nearly its entire mass by an invisible companion, a neutron star and millisecond pulsar that they determined to be the most massive yet found and perhaps the upper limit for neutron stars. The objects are in the constellation Sextans. Credit: W. M. Keck Observatory, Roger W. Romani, Alex Filippenko

The extreme sensitivity of the 10-meter Keck I telescope on Maunakea in Hawai’i was what made it possible to measure of the neutron star’s mass. It recorded a spectrum of visible light from the hotly glowing companion star, which is now reduced to the size of a large gaseous planet. Located in the direction of the constellation Sextans, the stars are about 3,000 light-years from Earth.

Discovered in 2017, PSR J0952-0607 is referred to as a “black widow” pulsar. Their name is an analogy to the tendency of female black widow spiders to consume the much smaller male after mating. Hoping to establish the upper limit on how large neutron stars/pulsars can grow, Filippenko and Romani have been studying black widow systems for more than a decade.

“By combining this measurement with those of several other black widows, we show that neutron stars must reach at least this mass, 2.35 plus or minus 0.17 solar masses,” said Romani, who is a professor of physics in Stanford’s School of Humanities and Sciences and member of the Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology. “In turn, this provides some of the strongest constraints on the property of matter at several times the density seen in atomic nuclei. Indeed, many otherwise popular models of dense-matter physics are excluded by this result.”

If 2.35 solar masses is close to the upper limit of neutron stars, the astronomers say, then the interior is likely to be a soup of neutrons as well as up and down quarks — the constituents of normal protons and neutrons — but not exotic matter, such as “strange” quarks or kaons, which are particles that contain a strange quark.

“A high maximum mass for neutron stars suggests that it is a mixture of nuclei and their dissolved up and down quarks all the way to the core,” Romani said. “This excludes many proposed states of matter, especially those with exotic interior composition.”

Romani, Filippenko and Stanford graduate student Dinesh Kandel are co-authors of a paper describing the team’s results that were published today (July 26, 2022) in The Astrophysical Journal Letters.

How large can they grow?

Astrophysicists generally agree that when a star with a core larger than about 1.4 solar masses collapses at the end of its life, it forms a dense, compact object with an interior under such high pressure that all atoms are smashed together to form a sea of neutrons and their subnuclear constituents, quarks. These neutron stars are born spinning, and though too dim to be seen in visible light, reveal themselves as pulsars, emitting beams of light — radio waves, X-rays or even gamma rays — that flash Earth as they spin, much like the rotating beam of a lighthouse.

“Ordinary” pulsars spin and flash about once per second, on average, a speed that can easily be explained given the normal rotation of a star before it collapses. But some pulsars repeat hundreds or up to 1,000 times per second, which is hard to explain unless matter has fallen onto the neutron star and spun it up. But for some millisecond pulsars, no companion is visible.

One possible explanation for isolated millisecond pulsars is that each did once have a companion, but it stripped it down to nothing.

“The evolutionary pathway is absolutely fascinating. Double exclamation point,” Filippenko said. “As the companion star evolves and starts becoming a red giant, material spills over to the neutron star, and that spins up the neutron star. By spinning up, it now becomes incredibly energized, and a wind of particles starts coming out from the neutron star. That wind then hits the donor star and starts stripping material off, and over time, the donor star’s mass decreases to that of a planet, and if even more time passes, it disappears altogether. So, that’s how lone millisecond pulsars could be formed. They weren’t all alone to begin with — they had to be in a binary pair — but they gradually evaporated away their companions, and now they’re solitary.”

The pulsar PSR J0952-0607 and its faint companion star support this origin story for millisecond pulsars.

“These planet-like objects are the dregs of normal stars which have contributed mass and angular momentum, spinning up their pulsar mates to millisecond periods and increasing their mass in the process,” Romani said.

“In a case of cosmic ingratitude, the black widow pulsar, which has devoured a large part of its mate, now heats and evaporates the companion down to planetary masses and perhaps complete annihilation,” said Filippenko.

Spider pulsars include redbacks and tidarrens

Finding black widow pulsars in which the companion is small, but not too small to detect, is one of few ways to weigh neutron stars. In the case of this binary system, the companion star — now only 20 times the mass of Jupiter — is distorted by the mass of the neutron star and tidally locked, similar to the way our moon is locked in orbit so that we see only one side. The neutron star-facing side is heated to temperatures of about 6,200 Kelvin, or 10,700 degrees Fahrenheit, a bit hotter than our sun, and just bright enough to see with a large telescope.

Filippenko and Romani turned the Keck I telescope on PSR J0952-0607 on six occasions over the last four years, each time observing with the Low Resolution Imaging Spectrometer in 15-minute chunks to catch the faint companion at specific points in its 6.4-hour orbit of the pulsar. By comparing the spectra to that of similar sun-like stars, they were able to measure the orbital velocity of the companion star and calculate the mass of the neutron star.

Filippenko and Romani have examined about a dozen black widow systems so far, though only six had companion stars bright enough to let them calculate a mass. All involved neutron stars less massive than the pulsar PSR J0952-060. They’re hoping to study more black widow pulsars, as well as their cousins: redbacks, named for the Australian equivalent of black widow pulsars, which have companions closer to one-tenth the mass of the sun; and what Romani dubbed tidarrens — where the companion is around one-hundredth of a solar mass — after a relative of the black widow spider. The male of this species, Tidarren sisyphoides, is about 1% of the female’s size.

“We can keep looking for black widows and similar neutron stars that skate even closer to the black hole brink. But if we don’t find any, it tightens the argument that 2.3 solar masses is the true limit, beyond which they become black holes,” Filippenko said.

“This is right at the limit of what the Keck telescope can do, so barring fantastic observing conditions, tightening the measurement of PSR J0952-0607 likely awaits the 30-meter telescope era,” added Romani.

Reference: “PSR J0952-0607: The Fastest and Heaviest Known Galactic Neutron Star” by Roger W. Romani, D. Kandel, Alexei V. Filippenko, Thomas G. Brink and WeiKang Zheng, 26 July 2022, The Astrophysical Journal Letters.
DOI: 10.3847/2041-8213/ac8007

Other co-authors of the ApJ Letters paper are UC Berkeley researchers Thomas Brink and WeiKang Zheng. The work was supported by the National Aeronautics and Space Administration (80NSSC17K0024, 80NSSC17K0502), the Christopher R. Redlich Fund, the TABASGO Foundation, and UC Berkeley’s Miller Institute for Basic Research in Science.

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Os cientistas descobriram uma forma de compensar os efeitos dos genes que encurtam a vida em mais de 60%.

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Os cientistas descobriram uma forma de compensar os efeitos dos genes que encurtam a vida em mais de 60%.

Novas pesquisas sugerem que um estilo de vida saudável pode reduzir significativamente a influência dos genes que predispõem à redução da expectativa de vida, talvez em mais de 60%. O estudo utilizou dados de mais de 350.000 indivíduos do Biobank do Reino Unido para analisar os efeitos dos riscos genéticos e fatores de estilo de vida na expectativa de vida. Concluiu que estilos de vida desfavoráveis ​​e predisposição genética aumentam de forma independente o risco de morte prematura, destacando a importância de comportamentos saudáveis ​​no prolongamento da esperança de vida, especialmente para aqueles em risco genético. Crédito: SciTechDaily.com

Um estilo de vida pouco saudável aumenta o risco de morte em 78%, independentemente da predisposição genética.

Análise de dados de estudos de grande escala e longo prazo, publicados em Medicina Baseada em Evidências do BMJEle ressalta que a adoção de um estilo de vida saudável pode neutralizar o efeito dos genes que encurtam a expectativa de vida em mais de 60%.

Embora os genes e o estilo de vida pareçam ter um efeito aditivo na longevidade de uma pessoa, um estilo de vida pouco saudável está independentemente associado a um risco aumentado de 78% de morte prematura, independentemente da predisposição genética, sugere a investigação.

O Índice de Risco Genético (PRS) combina múltiplas variantes genéticas para chegar à predisposição genética geral de uma pessoa para uma vida útil mais longa ou mais curta. O estilo de vida – consumo de tabaco, consumo de álcool, qualidade da dieta, quantidade de sono e níveis de atividade física – é um fator importante.

Mas não está claro até que ponto um estilo de vida saudável pode compensar uma predisposição genética para uma expectativa de vida mais curta, dizem os pesquisadores.

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Para explorar isto ainda mais, contaram com um total de 353.742 adultos, recrutados para o Biobank do Reino Unido entre 2006 e 2010, e cuja saúde foi acompanhada até 2021.

Uma pontuação de risco genético foi derivada para riscos de vida longos (20% dos participantes), intermediários (60%) e curtos (20%), usando dados do estudo de coorte LifeGen.

A pontuação ponderada de estilo de vida saudável, que inclui não fumar atualmente, consumo moderado de álcool, atividade física regular, forma corporal saudável, sono adequado e dieta saudável, foi categorizada em favorável (23% dos participantes), regular (56%) e médio. (56%). e padrões de estilo de vida desfavoráveis ​​(22%), utilizando dados do estudo US NHANES.

Resultados do estilo de vida e riscos genéticos

Durante um período médio de acompanhamento de aproximadamente 13 anos, 24.239 participantes morreram.

Aqueles com predisposição genética para uma vida curta tinham 21% mais probabilidade de morrer precocemente do que aqueles com predisposição genética para uma vida longa, independentemente do estilo de vida.

Da mesma forma, aqueles com um estilo de vida inadequado tinham 78% mais probabilidade de morrer prematuramente do que aqueles com um estilo de vida adequado, independentemente da sua predisposição genética.

Aqueles com alto risco genético de vida curta e que tinham um estilo de vida inadequado tinham duas vezes mais probabilidade de morrer do que aqueles com predisposição genética para uma vida longa e que tinham um estilo de vida adequado.

Quatro fatores em particular parecem constituir uma combinação ideal de estilo de vida: não fumar; Atividade física regular. Sono adequado à noite. E siga uma dieta saudável.

Este é um estudo observacional e, como tal, não podem ser tiradas conclusões definitivas sobre causa e efeito, os investigadores reconhecem várias limitações às suas descobertas.

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Por exemplo, o estilo de vida foi avaliado apenas num momento e as escolhas de estilo de vida variaram de acordo com a idade. Todos os participantes eram também descendentes de europeus, o que pode limitar a generalização dos resultados, dizem os investigadores.

No entanto, sugerem que as suas descobertas sugerem que o risco genético de redução da esperança de vida ou morte prematura pode ser compensado por um estilo de vida adequado em cerca de 62%.

Aqueles com alto risco genético de escassez poderiam prolongar a sua esperança de vida em quase 5,5 anos aos 40 anos com um estilo de vida saudável, sugerem os investigadores, acrescentando que, dada a forma como os hábitos de vida se estabelecem antes da meia-idade, devem ser tomadas medidas para mitigar a predisposição genética. Uma vida mais curta é necessária antes disso.

Os pesquisadores concluíram: “Este estudo demonstra o papel fundamental de um estilo de vida saudável na mitigação do efeito de fatores genéticos na redução da expectativa de vida”. “As políticas de saúde pública para melhorar estilos de vida saudáveis ​​servirão como complementos poderosos aos cuidados de saúde tradicionais e mitigarão o impacto dos factores genéticos na esperança de vida humana.”

Referência: “Predisposição genética, padrões de estilo de vida modificáveis ​​e seus efeitos combinados na expectativa de vida humana: evidências de vários estudos de coorte” por Zilong Bian, Lijuan Wang, Rong Fan, Jing Sun, Lili Yu, Meihong Xu, Paul R. H. J. Timmers e Xia Chen , James F. Wilson, Evropi Theodoratou, Shifeng Wu e Xue Li, 29 de abril de 2024, Medicina Baseada em Evidências do BMJ.
DOI: 10.1136/bmjebm-2023-112583

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O antigo Telescópio Espacial Hubble volta à vida após um mau funcionamento

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O antigo Telescópio Espacial Hubble volta à vida após um mau funcionamento

A NASA fez isso de novo. A agência espacial dos EUA corrigiu a última falha que afetava o antigo Telescópio Espacial Hubble. O observatório está de volta à ação para desvendar os segredos do universo. “Todos os instrumentos do Hubble estão online e a espaçonave retomou a realização de observações científicas.” NASA disse Em comunicado em 30 de abril.

O problema começou em 23 de abril, quando o Hubble entrou em modo de segurança devido a um problema com um de seus giroscópios. O giroscópio enviou leituras falsas, acionando a caixa de areia do observatório onde as operações científicas estão suspensas. O problema do giroscópio não é novo. O mesmo giroscópio que causou o mau funcionamento recente também se comportou em novembro com problema semelhante.

O Hubble possui seis giroscópios, mas apenas três deles estão operacionais. Os giroscópios ajudam o telescópio a apontar na direção certa para fazer observações e coletar dados. A NASA tem um plano backup que permitiria ao Hubble continuar operando com apenas um giroscópio, mas não precisou implementar esse procedimento. “A espaçonave está saudável e operacional novamente usando todos os três giroscópios”, disse a NASA.

O Hubble foi lançado em 1990. Ele encontrou alguns problemas técnicos durante sua vida, incluindo um sério defeito no espelho que foi resolvido por uma missão de ônibus espacial em 1993. No final, a NASA realizou cinco missões de manutenção, a última delas em 2009. A NASA não opera mais ônibus espaciais, por isso não pode enviar astronautas para consertar o Hubble quando algo dá errado. A solução de problemas deve ser feita no solo, o que torna o histórico de reparos bem-sucedidos da equipe ainda mais impressionante.

Problemas técnicos e hardware desatualizado não são os únicos desafios que o Hubble enfrenta. A órbita do observatório está a deteriorar-se. “Reiniciar o Hubble para uma órbita mais alta e mais estável poderia acrescentar vários anos de operações à sua vida.” NASA disse em 2022. A agência está estudando opções para estabilizar a órbita do Hubble, incluindo a possibilidade de enviar uma nova missão de serviço usando a espaçonave SpaceX Dragon.

O Telescópio Espacial Hubble é tão antigo que qualquer problema técnico levanta temores sobre o seu eventual desaparecimento. A NASA espera continuar a operar o observatório de 34 anos pelo menos até ao final da década, e talvez mais além. O novo e poderoso Telescópio Espacial James Webb será lançado em 2021, mas não se destina a substituir o Hubble. Em vez disso, os dois observatórios complementam-se e, por vezes, colaboram nas imagens, como quando ambos contribuíram para uma vista deslumbrante de galáxias em forma de “árvore de Natal” em 2023.

O trabalho do Hubble tornou-se icônico, tornou-se famoso Pilares da criação Uma imagem do Hubble Deep Field, uma visão histórica de uma área do céu contendo 1.500 galáxias. O observatório pesquisou por toda parte para documentar os planetas do nosso sistema solar, bem como nebulosas, galáxias e estrelas distantes. Sua missão terminará um dia, mas algumas soluções inteligentes significam que esse dia ainda não chegou.

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