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Astrônomos do MIT descobriram o misterioso sistema binário ‘Viúva Negra’

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Astrônomos do MIT descobriram o misterioso sistema binário ‘Viúva Negra’

Animação retratando a viúva negra pulsar e sua jovem companheira estelar. Crédito: Goddard Space Flight Center da NASA/Cruz de Wilde

sistema, que pode ter se originado próximo ao centro[{” attribute=””>Milky Way, is orbited by a third stellar companion.

The flashing of a nearby star has drawn MIT astronomers to a new and mysterious system 3,000 light-years from Earth. The strange stellar oddity appears to be a new “black widow binary” — a rapidly spinning neutron star, or pulsar, that is circling and slowly consuming a smaller companion star, as its arachnid namesake does to its mate.

There are about two dozen black widow binaries in the Milky Way that astronomers know of. This newest candidate, named ZTF J1406+1222, has the shortest orbital period of any yet identified, with the pulsar and companion star circling each other every 62 minutes. The system is especially unusual in that it appears to host a third, far-flung star that orbits around the two inner stars every 10,000 years.

This likely triple black widow is raising questions about how such a system could have formed. Based on its observations, the MIT team proposes an origin story: As with most black widow binaries, the triple system likely arose from a dense constellation of old stars known as a globular cluster. This particular cluster may have drifted into the Milky Way’s center, where the gravity of the central black hole was enough to pull the cluster apart while leaving the triple black widow intact.

Black Widow Pulsar and Its Stellar Companion

An illustrated view of a black widow pulsar and its stellar companion. The pulsar’s gamma-ray emissions (magenta) strongly heat the facing side of the star (orange). The pulsar is gradually evaporating its partner. Credit: NASA’s Goddard Space Flight Center/Cruz deWilde

“It’s a complicated birth scenario,” says Kevin Burdge, a Pappalardo Postdoctoral Fellow in MIT’s Department of Physics. “This system has probably been floating around in the Milky Way for longer than the sun has been around.”

Burdge is the author of a study that was published today (May 4, 2022) in the journal Nature that details the team’s discovery. The researchers used a new approach to detect the triple system. While most black widow binaries are found through the gamma and X-ray radiation emitted by the central pulsar, the team used visible light, and specifically the flashing from the binary’s companion star, to detect ZTF J1406+1222.

“This system is really unique as far as black widows go, because we found it with visible light, and because of its wide companion, and the fact it came from the galactic center,” Burdge says. “There’s still a lot we don’t understand about it. But we have a new way of looking for these systems in the sky.”

The study’s co-authors are collaborators from multiple institutions, including the University of Warwick, Caltech, the University of Washington, McGill University, and the University of Maryland.

Day and night

Black widow binaries are powered by pulsars — rapidly spinning neutron stars that are the collapsed cores of massive stars. Pulsars have a dizzying rotational period, spinning around every few milliseconds, and emitting flashes of high-energy gamma and X-rays in the process.

Normally, pulsars spin down and die quickly as they burn off a huge amount of energy. But every so often, a passing star can give a pulsar new life. As a star nears, the pulsar’s gravity pulls material off the star, which provides new energy to spin the pulsar back up. The “recycled” pulsar then starts reradiating energy that further strips the star, and eventually destroys it.

“These systems are called black widows because of how the pulsar sort of consumes the thing that recycled it, just as the spider eats its mate,” Burdge says.

Every black widow binary to date has been detected through gamma and X-ray flashes from the pulsar. In a first, Burdge came upon ZTF J1406+1222 through the optical flashing of the companion star.

It turns out that the companion star’s day side — the side perpetually facing the pulsar — can be many times hotter than its night side, due to the constant high-energy radiation it receives from the pulsar.

“I thought, instead of looking directly for the pulsar, try looking for the star that it’s cooking,” Burdge explains.

He reasoned that if astronomers observed a star whose brightness was changing periodically by a huge amount, it would be a strong signal that it was in a binary with a pulsar.

Star motion

To test this theory, Burdge and his colleagues looked through optical data taken by the Zwicky Transient Facility, an observatory based in California that takes wide-field images of the night sky. The team studied the brightness of stars to see whether any were changing dramatically by a factor of 10 or more, on a timescale of about an hour or less — signs that indicate the presence of a companion star orbiting tightly around a pulsar.

The team was able to pick out the dozen known black widow binaries, validating the new method’s accuracy. They then spotted a star whose brightness changed by a factor of 13, every 62 minutes, indicating that it was likely part of a new black widow binary, which they labeled ZTF J1406+1222.

They looked up the star in observations taken by Gaia, a space telescope operated by the European Space Agency that keeps precise measurements of the position and motion of stars in the sky. Looking back through decades old measurements of the star​ from the Sloan Digital Sky Survey, the team found that the binary was being trailed by another distant star. Judging from their calculations, this third star appeared to be orbiting the inner binary every 10,000 years.

Curiously, the astronomers have not directly detected gamma or X-ray emissions from the pulsar in the binary, which is the typical way in which black widows are confirmed. ZTF J1406+1222, therefore, is considered a candidate black widow binary, which the team hopes to confirm with future observations.

“The one thing we know for sure is that we see a star with a day side that’s much hotter than the night side, orbiting around something every 62 minutes,” Burdge says. “Everything seems to point to it being a black widow binary. But there are a few weird things about it, so it’s possible it’s something entirely new.”

The team plans to continue observing the new system, as well as apply the optical technique to illuminate more neutron stars and black widows in the sky.

Reference: “A 62-minute orbital period black widow binary in a wide hierarchical triple” by Kevin B. Burdge, Thomas R. Marsh, Jim Fuller, Eric C. Bellm, Ilaria Caiazzo, Deepto Chakrabarty, Michael W. Coughlin, Kishalay De, V. S. Dhillon, Matthew J. Graham, Pablo Rodríguez-Gil, Amruta D. Jaodand, David L. Kaplan, Erin Kara, Albert K. H. Kong, S. R. Kulkarni, Kwan-Lok Li, S. P. Littlefair, Walid A. Majid, Przemek Mróz, Aaron B. Pearlman, E. S. Phinney, Jan van Roestel, Robert A. Simcoe, Igor Andreoni, Andrew J. Drake, Richard G. Dekany, Dmitry A. Duev, Erik C. Kool, Ashish A. Mahabal, Michael S. Medford, Reed Riddle and Thomas A. Prince, 4 May 2022, Nature.
DOI: 10.1038/s41586-022-04551-1

This research was supported, in part, by the National Science Foundation.

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A evidência indiscutível mais antiga do campo magnético da Terra foi descoberta na Groenlândia

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A evidência indiscutível mais antiga do campo magnético da Terra foi descoberta na Groenlândia

Um exemplo de formações ferríferas em faixas de 3,7 bilhões de anos encontradas na parte nordeste do cinturão supracrustal de Isua. Crédito: Claire Nicholls

Estudo colaborativo de Universidade de Oxford E Instituto de Tecnologia de Massachusetts A NASA revelou um registo do campo magnético da Gronelândia com 3,7 mil milhões de anos, mostrando que o antigo campo magnético da Terra era tão forte como é hoje, o que é crucial para proteger a vida, protegendo-a da radiação cósmica e solar.

Um novo estudo recuperou um registo do campo magnético da Terra com 3,7 mil milhões de anos, descobrindo que este se parece notavelmente semelhante ao campo que rodeia a Terra hoje. Os resultados foram publicados hoje (24 de abril) na revista Jornal de pesquisa geofísica.

Sem o campo magnético, a vida na Terra não seria possível, pois este nos protege da radiação cósmica prejudicial e das partículas carregadas emitidas pelo Sol (“vento solar”). Mas até agora, não há uma data confiável sobre quando o campo magnético moderno surgiu pela primeira vez.

Trabalho de campo, Isua, Groenlândia

Amostras foram extraídas ao longo dos transectos para comparar a diferença entre intrusões vulcânicas que datam de 3,5 bilhões de anos e as rochas circundantes que os pesquisadores mostraram conter um registro do campo magnético de 3,7 bilhões de anos. Crédito: Claire Nicholls

Exame de rochas antigas

No novo estudo, os pesquisadores examinaram uma antiga sequência de rochas contendo ferro de Isua, na Groenlândia. As partículas de ferro atuam efetivamente como pequenos ímãs que podem registrar a força e a direção do campo magnético à medida que o processo de cristalização as mantém no lugar. Os investigadores descobriram que as rochas que datam de 3,7 mil milhões de anos atrás tinham uma intensidade de campo magnético de pelo menos 15 microtesla, em comparação com o campo magnético moderno (30 microtesla).

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Estes resultados fornecem a estimativa mais antiga da força do campo magnético da Terra derivada de amostras de rochas inteiras, o que fornece uma avaliação mais precisa e confiável do que estudos anteriores que usaram cristais individuais.

Formação Ferrífera Bandada, Eswa, Groenlândia

A co-autora do estudo, Athena Easter, está em frente a uma grande área da Banded Iron Formation, o depósito rico em ferro do qual foram extraídos antigos sinais de campo magnético. Crédito: Claire Nicholls

Insights do estudo

A pesquisadora principal, Professora Claire Nicholls (Departamento de Ciências da Terra, Universidade de Oxford), disse: “Extrair registros confiáveis ​​de rochas desta idade é extremamente difícil, e foi realmente emocionante ver os sinais magnéticos iniciais começando a surgir quando analisamos essas amostras em o laboratório.” . Este é um passo realmente importante à medida que tentamos determinar o papel do antigo campo magnético quando a vida apareceu pela primeira vez na Terra.

Embora a força do campo magnético pareça ter permanecido relativamente constante, sabe-se que o vento solar foi muito mais forte no passado. Isto sugere que a proteção da superfície da Terra contra os ventos solares aumentou ao longo do tempo, o que pode ter permitido que a vida se deslocasse para os continentes e saísse da proteção dos oceanos.

O campo magnético da Terra é criado pela mistura de ferro fundido no núcleo externo do líquido, impulsionado por forças de empuxo enquanto o núcleo interno se solidifica, criando um dínamo. Durante a formação inicial da Terra, o núcleo interno sólido ainda não havia se formado, deixando questões em aberto sobre como o campo magnético inicial foi mantido. Estas novas descobertas sugerem que o mecanismo que impulsionava o dínamo inicial da Terra era igualmente eficiente ao processo de solidificação que gera hoje o campo magnético da Terra.

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Compreender como a força do campo magnético da Terra muda ao longo do tempo também é fundamental para determinar quando o núcleo interno sólido da Terra começou a se formar. Isto nos ajudará a entender a rapidez com que o calor escapa do interior profundo da Terra, o que é fundamental para a compreensão de processos como as placas tectônicas.

Efeitos geológicos e meteorológicos

Um dos grandes desafios na reconstrução do campo magnético da Terra até agora é que qualquer evento que provoque o aquecimento das rochas pode alterar os sinais preservados. As rochas na crosta terrestre geralmente têm uma história geológica longa e complexa que apaga informações anteriores do campo magnético. No entanto, o cinturão supracrustal de Isoa tem uma geologia única, pois fica no topo da espessa crosta continental que o protege da atividade tectônica generalizada e da deformação. Isto permitiu aos investigadores construir um conjunto claro de evidências que apoiam a existência de um campo magnético há 3,7 mil milhões de anos.

Os resultados também podem fornecer novos insights sobre o papel do nosso campo magnético na formação da evolução da atmosfera da Terra como a conhecemos, especialmente no que diz respeito ao vazamento de gases da atmosfera. Um fenómeno actualmente inexplicável é a perda de gás xénon que não reagiu da nossa atmosfera há mais de 2,5 mil milhões de anos. O xénon é relativamente pesado e, portanto, é pouco provável que tenha simplesmente saído da nossa atmosfera. Recentemente, os cientistas começaram a investigar a possibilidade de remover partículas carregadas de xenônio da atmosfera por meio de um campo magnético.

No futuro, os investigadores esperam expandir o nosso conhecimento do campo magnético da Terra antes do aparecimento do oxigénio na atmosfera terrestre há cerca de 2,5 mil milhões de anos, examinando outras sequências de rochas antigas no Canadá, Austrália e África do Sul. Uma melhor compreensão da antiga força e variabilidade do campo magnético da Terra nos ajudará a determinar se os campos magnéticos planetários são necessários para hospedar vida na superfície do planeta e o seu papel na evolução da atmosfera.

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Referência: “Prováveis ​​​​Registros Eoarqueanos do Campo Geomagnético Preservados no Cinturão Supracrustal de Isua, Sudoeste da Groenlândia” por Clare I. O. Nicholls, Benjamin B. Weiss, Athena Easter, Craig R. Martin, Adam C. Maloof, Nigel M. Kelly, Mike J. Zawaski, Stephen J. Mojzis, E. Bruce Watson e Daniele J. Czerniak, 24 de abril de 2024, Jornal de Pesquisa Geofísica: Terra Sólida.
doi: 10.1029/2023JB027706

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Vela solar avançada da NASA implantada com sucesso no espaço: ScienceAlert

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Vela solar avançada da NASA implantada com sucesso no espaço: ScienceAlert

As velas solares são uma forma misteriosa e majestosa de viajar pelo golfo do espaço. Comparado aos navios à vela do passado, é uma das formas mais eficientes de impulsionar veículos no espaço.

Um foguete RocketLab Electron lançou na terça-feira o novo sistema avançado de vela solar composta da NASA. O objetivo é testar a implantação de grandes velas solares na órbita baixa da Terra, e a NASA confirmou na quarta-feira que implantou com sucesso uma vela de 9 metros.

Em 1886 o automóvel foi inventado. Em 1903, os humanos fizeram o primeiro voo motorizado. Apenas 58 anos depois, os humanos fizeram a sua primeira viagem ao espaço num foguetão. A tecnologia dos foguetes mudou dramaticamente ao longo dos séculos, sim, séculos.

O desenvolvimento do míssil começou no século 13, quando os chineses e os mongóis dispararam flechas de mísseis uns contra os outros. As coisas evoluíram um pouco desde então, e agora temos combustíveis sólidos e líquidos para foguetes, motores iônicos e velas solares com mais tecnologia nas asas.

Um foguete SpaceX Falcon 9 sobe de uma plataforma de lançamento na Flórida para enviar o módulo lunar Odysseus da Intuitive Machines ao espaço. (NASA/YouTube)

As velas solares são especialmente importantes porque aproveitam a energia do sol, ou da luz das estrelas, para impulsionar sondas através do espaço. A ideia não é nova: Johannes Kepler (famoso pelo movimento planetário) propôs pela primeira vez que a luz solar poderia ser usada para impulsionar naves espaciais no século XVII em seu trabalho intitulado “Somnium”.

Tivemos que esperar até o século XX para que o cientista russo Konstantin Tsiolkovsky demonstrasse o princípio de como as velas solares realmente funcionam.

Carl Sagan e outros membros da Sociedade Planetária começaram a propor missões utilizando velas solares nas décadas de 1970 e 1980, mas foi só em 2010 que vimos o primeiro veículo prático de vela solar, o IKAROS.

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Imagem da vela solar IKAROS totalmente implantada, capturada pela câmera de separação. (jaxá)

O conceito de velas solares é muito fácil de entender e baseia-se na pressão da luz solar. As velas são inclinadas para que os fótons atinjam e saltem da vela reflexiva para empurrar a espaçonave para frente.

É claro que são necessários muitos fótons para acelerar uma espaçonave usando luz, mas lentamente, com o tempo, torna-se um sistema de propulsão muito eficiente que não requer motores pesados ​​ou tanques de combustível.

Esta redução na massa tornou mais fácil a aceleração das velas solares pela luz solar, mas os tamanhos das velas eram limitados pelos materiais e pela estrutura das retrancas que as sustentavam.

A NASA está trabalhando para resolver o problema com sua tecnologia Solar Sail Boom de próxima geração. Seu avançado sistema de vela solar composta usa um CubeSat projetado pela NanoAvionics para testar a nova estrutura de suporte de lança composta.

É feito de materiais poliméricos flexíveis e fibra de carbono para criar uma alternativa mais rígida e leve aos atuais projetos de estruturas de suporte.

Na quarta-feira, 24 de abril, a NASA confirmou que o satélite CubeSat atingiu a órbita baixa da Terra e implantou uma vela de 9 metros. Eles agora estão operando a sonda e concluindo um contrato terrestre. Demorou cerca de 25 minutos para desdobrar a vela de 80 metros quadrados.

Se as condições forem adequadas, poderá ser visível da Terra, talvez rivalizando com Sirius em brilho.

Este artigo foi publicado originalmente por O universo hoje. Leia o Artigo original.

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Carolina do Norte: surto de tosse convulsa confirmado

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Carolina do Norte: surto de tosse convulsa confirmado

Autoridades de saúde do condado da Carolina do Norte confirmaram um surto de tosse convulsa na quinta-feira. Andrew Mundheink, do Departamento de Saúde Pública do Condado de Henderson, disse que 27 casos de coqueluche, também conhecida como tosse convulsa, foram relatados no condado de Henderson. As autoridades de saúde dizem que estão trabalhando ativamente para identificar e notificar aqueles que possam ter sido expostos aos casos, disse ele. A maioria dos casos ocorre entre crianças em idade escolar, segundo Mundhink, que disse que os pais e responsáveis ​​​​são notificados e os indivíduos são contatados diretamente por carta ou telefone. “A tosse convulsa é uma infecção que afeta os brônquios e os pulmões”, disse Mondehink. “O vírus se espalha facilmente quando alguém tosse ou espirra. Os sintomas geralmente aparecem 5 a 10 dias após a exposição, mas às vezes levam até 21 dias. Causa tosse intensa que pode durar semanas ou meses, às vezes levando a crises de tosse ou vômito. .” “A coqueluche pode afetar qualquer pessoa, mas crianças com menos de 12 meses e indivíduos com sistema imunológico enfraquecido correm maior risco de complicações graves e morte.” crianças e adultos, incluindo mulheres grávidas, precisam tomar uma vacina de reforço contra coqueluche chamada “Tdap” para proteger a si mesmos e aos bebês ao seu redor. As pessoas no condado de Henderson que precisam da vacina Tdap podem entrar em contato com seu médico ou ligar para o Departamento de Saúde no número 828. -692-4223 para obter assistência Para obter mais informações sobre a tosse convulsa, visite o site dos Centros de Controle e Prevenção de Doenças (CDC).

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Autoridades de saúde do condado da Carolina do Norte confirmaram um surto de tosse convulsa na quinta-feira.

Andrew Mundink com Departamento de Saúde Pública do Condado de HendersonEle disse que 27 casos de coqueluche, também conhecida como tosse convulsa, foram relatados no condado de Henderson.

As autoridades de saúde dizem que estão trabalhando ativamente para identificar e notificar aqueles que possam ter sido expostos aos casos, disse ele.

A maioria dos casos ocorre entre crianças em idade escolar, segundo Mondehink, que disse que os pais, tutores e contactos próximos dos indivíduos são notificados por carta ou telefonema.

“A tosse convulsa é uma infecção que afeta os brônquios e os pulmões”, disse Mondehink. “O vírus se espalha facilmente quando alguém tosse ou espirra. Os sintomas geralmente aparecem 5 a 10 dias após a exposição, mas às vezes levam até 21 dias. Causa tosse intensa que pode durar semanas ou meses, às vezes levando a crises de tosse ou vômito. .

“A tosse convulsa pode afetar qualquer pessoa, mas crianças com menos de 12 meses e indivíduos com sistema imunológico enfraquecido correm maior risco de complicações graves e morte”.

Ele incentivou as famílias a se certificarem de que suas vacinas estão em dia. A proteção contra coqueluche da vacina pediátrica DTaP diminui com o tempo. Crianças mais velhas e adultos, incluindo mulheres grávidas, precisam tomar uma vacina de reforço contra coqueluche chamada Tdap para proteger a si mesmos e aos bebês próximos ou ao seu redor.

As pessoas no condado de Henderson que precisam da vacina Tdap podem entrar em contato com seu médico ou ligar para o Departamento de Saúde pelo telefone 828-692-4223 para obter assistência.

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Para mais informações sobre tosse convulsaVisite o site do CDC.

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