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Células solares ultrafinas usando perovskitas 2D ganham impulso

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Uma camada bidimensional do composto perovskita é a base para uma célula solar eficiente que pode resistir à corrosão ambiental, ao contrário das perovskitas anteriores. Engenheiros da Rice University aumentaram a eficiência fotovoltaica da perovskita bidimensional em até 18%. Crédito: Jeff Fitlow / Rice University

O laboratório de arroz descobriu que o complexo de perovskita 2D contém os ingredientes certos para desafiar produtos maiores.

Os engenheiros da Rice University estabeleceram um novo padrão no projeto de células solares de perovskita semicondutoras atômicas finas, aumentando sua eficiência e ainda sendo ecologicamente corretas.

O Laboratório Aditya Mohite da Escola de Engenharia George Brown em Rice descobriu que a própria luz solar contrai o espaço entre as camadas atômicas em perovskita bidimensional o suficiente para melhorar a eficiência dos materiais fotovoltaicos em até 18%, um salto impressionante em uma área onde o progresso geralmente é medido em frações de porcentagem.

“Em 10 anos, a eficiência da perovskita passou de cerca de 3% para mais de 25%”, disse Moheti. Outros semicondutores demoraram cerca de 60 anos para chegar lá. É por isso que estamos tão animados. “

A pesquisa aparece em Nanotecnologia da natureza.

As perovskitas são compostos com retículos cristalinos em forma de cubo e são colheitadeiras ópticas altamente eficientes. Seu potencial é conhecido há anos, mas eles apresentam um dilema: eles são bons em converter a luz do sol em energia, mas a luz do sol e a umidade os degradam.

“Espera-se que a tecnologia de células solares esteja operacional por 20 a 25 anos”, disse Mohit, professor associado de engenharia química e biomolecular, ciência de materiais e nanoengenharia. “Trabalhamos por muitos anos e continuamos a trabalhar com grandes quantidades de perovskitas que são altamente eficientes, mas não estáveis. Em contraste, as perovskitas 2D têm uma estabilidade tremenda, mas não são eficientes o suficiente para serem colocadas em uma superfície.

“O grande problema era torná-lo eficaz sem comprometer a estabilidade”, disse ele.

Engenheiros de arroz e colaboradores das Universidades de Purdue and Northwestern, do Laboratório Nacional de Los Alamos, Argonne e Brookhaven do Departamento de Energia dos Estados Unidos e do Instituto de Eletrônica e Tecnologias Digitais (INSA) em Rennes, França, descobriram que, em algumas perovskitas bidimensionais, a luz solar é efetivamente reduzido. A distância entre os átomos, melhorando sua capacidade de transportar corrente.

Spin Coat 2D Perovskite

Siraj Sedik, um estudante graduado da Rice University, está se preparando para girar um substrato com um composto que congela em perovskita bidimensional. Os engenheiros da Rice descobriram que os visores de perovskita são promissores para células solares eficientes e robustas. Crédito: Jeff Fitlow / Rice University

“Descobrimos que quando você ilumina o material, você o compacta como uma esponja e junta as camadas para melhorar a transferência de carga nessa direção”, disse Mohit. Os pesquisadores descobriram camadas de cátions orgânicos entre o iodeto na parte superior e impulsionando as interações aprimoradas entre as camadas na parte inferior.

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“Este trabalho tem implicações importantes para o estudo de estados excitados e quasipartículas em que uma carga positiva em uma camada e uma carga negativa na outra podem comunicar-se entre si”, disse Mohit. “São os chamados excitons, que podem ter propriedades únicas.

“Este efeito nos deu a oportunidade de compreender e adaptar essas interações básicas de luz-matéria sem criar estruturas heterogêneas complexas, como os dichalcogenetos de metais de transição bidimensionais”, disse ele.

Os experimentos foram confirmados por modelos de computador por colegas na França. “Este estudo ofereceu uma oportunidade única de combinar técnicas de simulação de última geração, investigações físicas usando instalações síncrotron nacionais em grande escala e caracterizações in-situ de células solares operacionais”, disse Jackie Even, professor de física do INSA. “O artigo descreve pela primeira vez como o fenômeno da filtração dispara repentinamente o fluxo de corrente de carga em um material perovskita.”

Células solares de perovskita 2D para teste

Wenbin Li, um estudante de graduação da Rice University, prepara uma célula solar de perovskita 2-D para teste em um simulador solar. Os engenheiros do Rice aumentaram a eficiência das células de perovskita 2D, mantendo sua resistência. Crédito: Jeff Fitlow / Rice University

Ambos os resultados mostraram que após 10 minutos sob um simulador solar com densidade de um sol, a perovskita bidimensional encolheu 0,4% em comprimento e cerca de 1% de cima para baixo. Eles mostraram que o efeito pode ser visto em um minuto abaixo da intensidade do quinto sol.

“Não parece muito, mas esta contração de 1% no espaçamento da rede leva a um aumento significativo do fluxo de elétrons”, disse Wenbin Lee, estudante de graduação da Rice e co-autor do estudo. “Nossa pesquisa mostra um aumento de três vezes na condutividade eletrônica do material.”

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Ao mesmo tempo, a natureza da malha tornou o material menos suscetível a danos, mesmo quando aquecido a 80 graus Celsius (176 graus F) Os pesquisadores também descobriram que a estrutura rapidamente relaxou de volta à sua forma normal, uma vez que a luz foi desligada.

“Uma das principais atrações da perovskita 2D é que eles normalmente contêm átomos orgânicos que atuam como barreiras de umidade, são termicamente estáveis ​​e resolvem problemas de migração de íons”, disse Siraj Siddik, estudante de graduação e co-autor. “As perovskitas 3D estão sujeitas a instabilidade de calor e luz, então os pesquisadores começaram a espalhar camadas 2D no topo da perovskita para ver se conseguiam obter o melhor das duas.

“Nós pensamos: ‘Vamos apenas usar o 2D e torná-lo funcional”, disse ele.

Mostre-me e Aditya Mohti e Siraj seu amigo

O aluno de pós-graduação da Rice University Wenbin Lee, o engenheiro químico e biomolecular Aditya Mohit e o aluno de pós-graduação Siraj Sidhik lideraram o projeto para produzir perovskita reforçada bidimensional para células solares eficientes. Crédito: Jeff Fitlow / Rice University

Para monitorar a contração do material em ação, a equipe usou duas instalações de usuários do Escritório de Ciência (DOE) do Departamento de Energia dos EUA (DOE): a Fonte de Luz Síncrotron Nacional II no Laboratório Nacional de Brookhaven do Departamento de Energia e a Fonte Avançada de Fótons (APS) no Departamento de Energia do Argonne National. Lab.

O físico de Argonne Joe Strzalka, co-autor do artigo, usou os raios X ultrabrilhantes da APS para capturar pequenas mudanças estruturais no material em tempo real. Os instrumentos sensíveis no Beamline 8-ID-E permitem que a APS realize estudos “operando”, ou seja, aqueles que são conduzidos enquanto o instrumento está passando por mudanças controladas de temperatura ou ambiente em condições normais de operação. Neste caso, Strzalka e seus colegas expuseram o material fotoativo da célula solar para simular a luz solar, mantendo a temperatura constante, e observaram pequenas contrações no nível atômico.

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Como um experimento de controle, Strzalka e seus colegas também mantiveram a sala escura e aumentaram a temperatura, notando o efeito oposto – a expansão do material. Isso mostrou que foi a própria luz, não o calor que gerou, que causou a transformação.

“Para tais mudanças, é importante fazer estudos de ópera”, disse Strzalka. “Da mesma forma que seu mecânico quer ligar o motor para ver o que está acontecendo lá dentro, basicamente queremos fazer um vídeo dessa mudança, em vez de uma única cena. Utilitários como o APS nos permitem fazer isso.”

Strzalka observou que o APS está no meio de uma grande atualização que aumentará o brilho dos raios X em até 500 vezes. Quando concluído, disse ele, feixes mais brilhantes e detectores mais rápidos e claros irão melhorar a capacidade dos cientistas de detectar essas mudanças com mais sensibilidade.

Isso pode ajudar a equipe do Rice a modificar os materiais para um melhor desempenho. “Estamos no caminho certo para obter mais de 20% de eficiência por meio de cátions e interfaces de engenharia”, disse seu amigo. “Isso mudará tudo no campo da perovskita, porque então as pessoas começarão a usar perovskita 2D para sinônimos de perovskita / silício 2D / 3D, o que pode permitir uma eficiência próxima de 30%. Isso o tornará atraente para o marketing.”

Referência: “Encolhimento intercalar ativado por luz em perovskita bidimensional para células solares de alta eficiência” por Wenbin Li, Siraj Seddhik, Boubacar Traore, Reza Asadpour, Jin Ho, Hao Zhang, Austin Ver, Joseph Eismann, Yaffee Wang e Justin M . Hoffman, Ioannis Spanopoulos, Jared J. Crochet, Esther Tsai, Joseph Strzalka, Claudine Cattan, Muhammed A. Alam, Mercury J. Kanatzidis, Jackie Even, Jean-Christophe Blancon e Aditya D. Mohti, 22 de novembro de 2021, disponível aqui. Nanotecnologia da natureza.
DOI: 10.1038 / s41565-021-01010-2

Os co-autores do artigo são Jin Ho, Hao Zhang e Austin Fehr, estudantes de graduação do Rice, Joseph Eastman e estudante de intercâmbio Yaffe Wang, e o co-autor Jean-Christophe Blancun, um cientista sênior do laboratório de Mohit; Boubacar Traore, Claudine Cattan do INSA; Reza Asadpour e Muhammad Alam de Bordéus; Justin Hoffman, Ioannis Spanopoulos e Mercury Kanatzidis do noroeste; Jared é tricotado por Los Alamos e Esther Tsai por Brookhaven.

O Escritório de Pesquisa do Exército, o Instituto Acadêmico da França, a Fundação Nacional de Ciência (20-587, 1724728), o Escritório de Pesquisa Naval (N00014-20-1-2725) e o Escritório de Ciência do Departamento de Energia (AC02-06CH11357) apoiaram a pesquisa.

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Alimentos e bebidas que causam dores nas articulações, segundo médicos

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Alimentos e bebidas que causam dores nas articulações, segundo médicos

Todos os três médicos dizem que a melhor dieta para pessoas com artrite inflamatória (como artrite reumatóide e gota) é uma dieta antiinflamatória.

“esse [way of eating] Inclui alimentos que geralmente sabemos que são bons para nós, incluindo vegetais de folhas verdes, nozes, peixes gordurosos como salmão, cavala, atum e sardinha, que contêm ácidos graxos ômega-3 antiinflamatórios, e frutas, especialmente frutas vermelhas e laranjas. , que “contém Possui alto percentual de antioxidantes.

Tanto Mehta quanto Wright citaram dieta mediterrânea Como mais um plano alimentar que inclui naturalmente alimentos antiinflamatórios e, portanto, benéfico para pessoas com dores nas articulações.

“A dieta mediterrânea prioriza grãos integrais, vegetais, peixes e outros alimentos não processados, ao mesmo tempo que minimiza a carne e os alimentos processados. Esta forma de alimentação parece funcionar universalmente para pessoas com dores nas articulações”, disse Wright. pesquisar Apoia a relação entre a dieta mediterrânica e a melhoria dos sintomas da artrite reumatóide.

Mehta enfatizou que seguir uma dieta rica em alimentos antiinflamatórios não é benéfico apenas para controlar dores nas articulações; É benéfico para a saúde geral e previne outras doenças crônicas, como doenças cardíacas, diabetes tipo 2, doença de Alzheimer e certos tipos de câncer.

“Uma dieta antiinflamatória é uma boa ideia para qualquer pessoa seguir, não apenas para pacientes com artrite inflamatória”, disse ela. Isso significa que se você faz a maior parte das refeições com outras pessoas, comer dessa forma beneficiará todos ao redor da mesa, não apenas você.

Se você tiver alguma dúvida sobre como controlar a dor nas articulações, converse com seu médico. O tratamento da dor pode exigir mais do que apenas mudanças na dieta. Mas renovar sua dieta é um ótimo lugar para começar. Todo o seu corpo ficará melhor com isso.

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Este artigo apareceu originalmente em HuffPost.

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O núcleo de Plutão foi provavelmente criado por uma colisão antiga

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O núcleo de Plutão foi provavelmente criado por uma colisão antiga

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Uma enorme característica em forma de coração na superfície de Plutão tem intrigado os astrónomos desde que a sonda New Horizons da NASA a capturou numa imagem de 2015. Agora, os investigadores acreditam ter resolvido o mistério de como surgiu o coração distinto e podem revelar novas pistas sobre. as origens do planeta anão.

Este recurso é chamado de “Tombo Regio” em homenagem ao astrônomo Clave Tombaugh, que descobriu Plutão em 1930. Mas os cientistas dizem que o núcleo não é todo um elemento. Durante décadas, detalhes sobre a elevação, geologia e forma distinta de Tombo Reggio, bem como a sua superfície altamente reflexiva, que é mais branca e brilhante que o resto de Plutão, escaparam à explicação.

Uma bacia profunda chamada Sputnik Planitia, que forma o “lóbulo esquerdo” do núcleo, abriga grande parte do gelo de nitrogênio encontrado em Plutão.

A bacia cobre uma área de 745 por 1.242 milhas (1.200 km por 2.000 km), que é cerca de um quarto do tamanho dos Estados Unidos, mas também é 1,9 a 2,5 milhas (3 a 4 km) mais baixa em altitude do que a maioria do Estados Unidos. Superfície do planeta. Enquanto isso, o lado direito do núcleo também contém uma camada de gelo de nitrogênio, mas é muito mais fina.

Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins/Southwest Research Institute/NASA

A espaçonave New Horizons capturou uma imagem do coração de Plutão em 14 de julho de 2015.

Através de novas pesquisas sobre o Sputnik Planitia, uma equipe internacional de cientistas determinou que um evento cataclísmico criou o núcleo. Após uma análise que incluiu simulações numéricas, os investigadores concluíram que um corpo protoplanetário com cerca de 700 quilómetros de diâmetro, ou aproximadamente o dobro do tamanho da Suíça de leste a oeste, provavelmente colidiu com Plutão no início da história do planeta anão.

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Esses resultados fazem parte de um estudo sobre Plutão e sua estrutura interna publicado nesta segunda-feira na revista Astronomia da natureza.

Anteriormente, a equipa estudou características invulgares em todo o Sistema Solar, como as do outro lado da Lua, que provavelmente foram criadas por colisões durante os caóticos primeiros dias de formação do sistema.

Os investigadores criaram simulações numéricas usando software de hidrodinâmica de partículas suaves, que é a base para uma ampla gama de estudos de colisão planetária, para modelar diferentes cenários dos possíveis impactos, velocidades, ângulos e composições de uma colisão teórica de um corpo planetário com Plutão.

Os resultados mostraram que o corpo planetário provavelmente colidiria com Plutão num ângulo oblíquo, em vez de frontalmente.

“O núcleo de Plutão é tão frio que (o corpo rochoso que colidiu com o planeta anão) permaneceu muito sólido e não derreteu apesar do calor da colisão, e graças ao ângulo da colisão e à baixa velocidade, o núcleo de o corpo em colisão não derreteu”, disse o Dr. Harry Ballantyne, principal autor do estudo e co-pesquisador da Universidade de Berna, na Suíça, em um comunicado: “Ele não afundou no coração de Plutão, mas permaneceu. intacto como um golpe nele.”

Mas o que aconteceu ao corpo planetário após a sua colisão com Plutão?

“Em algum lugar abaixo do Sputnik estão os restos do núcleo de outro objeto massivo, que Plutão nunca digeriu”, disse o coautor do estudo Eric Asfaugh, professor do Laboratório Lunar e Planetário da Universidade do Arizona, em um comunicado.

A equipe descobriu que o formato de lágrima do Sputnik Planitia é resultado do núcleo frio de Plutão, bem como da velocidade relativamente baixa do próprio impacto. Outros tipos de efeitos mais rápidos e diretos teriam criado uma aparência mais simétrica.

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“Estamos habituados a pensar nas colisões planetárias como eventos incrivelmente intensos onde podemos ignorar os detalhes, exceto coisas como energia, momento e densidade. Mas num sistema solar distante, as velocidades são muito mais lentas e o gelo sólido é forte, por isso. você tem que ser mais preciso em seus cálculos.” ​​Este “é onde a diversão começa”.

Ao estudar a característica do coração, a equipe também se concentrou na estrutura interna de Plutão. Um impacto no início da história de Plutão teria criado um défice de massa, fazendo com que o Sputnik Planitia migrasse lentamente em direção ao pólo norte do planeta anão ao longo do tempo, enquanto o planeta ainda estava em formação. Isso ocorre porque a bacia é menos massiva que o seu entorno, de acordo com as leis da física, explicaram os pesquisadores no estudo.

No entanto, o Sputnik Planitia está localizado perto do equador do planeta anão.

Pesquisas anteriores sugeriram que Plutão poderia ter um oceano subterrâneo e, se assim fosse, a crosta gelada acima do oceano subterrâneo seria mais fina na região do Sputnik Planitia, criando uma protuberância densa de água líquida e fazendo com que a massa migrasse em direção ao equador, segundo o estudo. disseram os autores.

Mas o novo estudo oferece uma explicação diferente para a localização da vantagem.

“Nas nossas simulações, o manto primitivo de Plutão foi completamente escavado pelo impacto, e à medida que o material do núcleo do impactador é espalhado sobre o núcleo de Plutão, cria um excedente de massa local que poderia explicar a migração em direção ao equador sem um oceano subterrâneo, ou no máximo um oceano subterrâneo”, disse o Dr. “É muito fino”, disse o co-autor do estudo Martin Goetze, pesquisador sênior em pesquisa espacial e ciência planetária no Instituto de Física da Universidade de Berna.

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Kelsey Singer, cientista principal do Southwest Research Institute em Boulder, Colorado e vice-co-investigador principal da missão New Horizons da NASA, que não esteve envolvido no estudo, disse que os autores fizeram um trabalho minucioso explorando a modelagem e desenvolvendo suas hipóteses, embora eles teriam gostado. Ela vê uma “conexão mais próxima com as evidências geológicas”.

“Por exemplo, os autores sugerem que a parte sul do Sputnik Planitia é muito profunda, mas muitas das evidências geológicas foram interpretadas como sugerindo que o sul é menos profundo que o norte”, disse Singer.

Os investigadores acreditam que a nova teoria sobre o núcleo de Plutão poderá lançar mais luz sobre como o misterioso planeta anão se formou. As origens de Plutão permanecem um mistério, uma vez que está localizado no limite do sistema solar e só foi estudado de perto pela missão New Horizons.

“Plutão é um vasto país das maravilhas com uma geologia única e fascinante, por isso hipóteses mais criativas para explicar essa geologia são sempre úteis”, disse Singer. “O que ajudaria a distinguir entre as diferentes hipóteses é ter mais informações sobre o que está abaixo da superfície de Plutão. Só podemos conseguir isso enviando uma nave espacial para a órbita de Plutão, talvez usando um radar que possa observar através do gelo.”

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Um enorme buraco negro foi descoberto a menos de 2.000 anos-luz da Terra

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Um enorme buraco negro foi descoberto a menos de 2.000 anos-luz da Terra

Os astrônomos descobriram o buraco negro estelar mais massivo conhecido na Via Láctea depois de descobrirem uma oscilação incomum no espaço. Tem cerca de 33 vezes a massa do nosso Sol e está localizado a 1.926 anos-luz de distância, na constelação de Áquila, o que o torna o segundo buraco negro conhecido mais próximo da Terra. O buraco negro mais próximo é Gaia BH1, que está localizado a cerca de 1.500 anos-luz de distância e tem uma massa de aproximadamente 10 vezes a massa do nosso Sol. Os astrônomos descobriram o buraco negro enquanto vasculhavam observações feitas pelo telescópio espacial Gaia da Agência Espacial Europeia em busca de um buraco negro. Divulgar dados que chegam à comunidade científica. Os investigadores não esperavam encontrar nada, mas um movimento estranho — causado pela influência gravitacional de Gaia BH3 numa companheira próxima — chamou a sua atenção. Muitos buracos negros “adormecidos” não têm um companheiro próximo o suficiente para se alimentar, por isso são difíceis de detectar e não geram luz. Mas outros buracos negros estelares extraem material de estrelas companheiras, e esta troca de matéria liberta raios-X brilhantes que podem ser observados com telescópios. O movimento oscilante de uma antiga estrela gigante na constelação de Áquila revelou que ela estava em uma dança orbital com uma estrela de buraco negro inativa, o terceiro buraco negro inativo observado por Gaia. Os investigadores usaram o Very Large Telescope do Observatório Europeu do Sul, no deserto do Atacama, no Chile, e outros observatórios terrestres para confirmar a massa de Gaia BH3, e o seu estudo também apresentou novas pistas sobre como estes buracos negros massivos aparecem. Os resultados foram publicados na terça-feira na revista Astronomy and Astrophysics. “Ninguém esperaria encontrar um buraco negro de grande massa à espreita nas proximidades e que ainda não foi descoberto”, disse Pascual Panozzo, principal autor do estudo e astrônomo do Observatório de Paris, parte do Observatório de Paris, parte do Observatório de Paris. Observatório de Paris. Centro Nacional de Investigação Científica e membro da Colaboração Gaia, em comunicado. “Este é o tipo de descoberta que você faz uma vez na vida de pesquisa.” Segredos de estrelas antigas O título do buraco negro mais massivo da nossa galáxia sempre remontará a Sagitário A*, o buraco negro supermassivo no centro da Via Láctea. Bem, sua massa é cerca de 4 milhões de vezes a massa do Sol, mas isso é porque é um buraco negro supermassivo, não um buraco negro estelar. O processo pelo qual os buracos negros supermassivos se formam não é bem compreendido, mas uma teoria sugere que isso ocorre quando nuvens cósmicas massivas entram em colapso. Buracos negros estelares se formam quando estrelas massivas morrem. Portanto, Gaia BH3 é o buraco negro mais massivo da nossa galáxia que se formou a partir da morte de uma estrela massiva. A massa dos buracos negros estelares observados na Via Láctea é cerca de 10 vezes a massa do Sol, em média. Até a descoberta de Gaia BH3, o maior buraco negro estelar conhecido na nossa galáxia era Cygnus X-1, que tem uma massa de 21 vezes a massa do Sol. Embora Gaia BH3 seja uma descoberta excepcional em nossa galáxia para os padrões dos astrônomos, ela é semelhante em massa a objetos em galáxias muito, muito distantes. Os cientistas acreditam que buracos negros estelares com massas como Gaia BH3 se formaram quando estrelas pobres em metais entraram em colapso. Pensa-se que estas estrelas, que têm hidrogénio e hélio como os seus elementos mais pesados, perdem menos massa ao longo das suas vidas, pelo que, em última análise, têm mais material que pode dar origem a um buraco negro de grande massa. Mas os astrónomos não conseguiram encontrar provas que ligassem diretamente buracos negros de grande massa a estrelas pobres em metais até encontrarem Gaia BH3. Estrelas duplas tendem a ter composição semelhante, disseram os autores do estudo. De acordo com as expectativas, os pesquisadores descobriram que a estrela que orbita Gaia BH3 era pobre em metais, o que significa que a estrela que formou Gaia BH3 era provavelmente a mesma. “Em estrelas antigas e pobres em metais na galáxia”, disse Elisabetta Cavao, coautora do estudo e membro da colaboração Gaia no Observatório de Paris, em comunicado. A estrela que orbita Gaia BH3 provavelmente se formou nos primeiros dois bilhões de anos após o Big Bang que criou o universo. O universo há 13,8 bilhões de anos. O caminho da estrela, que se move na direção oposta a muitas estrelas no disco galáctico da Via Láctea, indica que fazia parte de uma pequena galáxia que se fundiu com a Via Láctea há mais de 8 mil milhões de anos. Agora, a equipe espera investigar. Poderia permitir que outros astrónomos estudassem o buraco negro supermassivo e revelassem mais dos seus segredos sem ter de esperar pelo resto dos dados de Gaia, com lançamento previsto para o final de 2025. “É um grande problema”, disse Carol Mundell, diretora científica da ESA. em um comunicado. “As suas descobertas vão muito além do objetivo original da missão, que era criar um mapa multidimensional extremamente preciso de mais de mil milhões de estrelas em toda a Via Láctea.”

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Astrônomos descobriram o maior buraco negro estelar conhecido na Via Láctea depois de observarem uma oscilação incomum no espaço.

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O chamado “gigante adormecido”, denominado Gaia BH3, tem uma massa equivalente a cerca de 33 vezes a do nosso Sol e está localizado a 1.926 anos-luz de distância, na constelação de Áquila, o que o torna o segundo buraco negro conhecido mais próximo da Terra. . O buraco negro mais próximo é Gaia BH1, que está localizado a cerca de 1.500 anos-luz de distância e tem uma massa de aproximadamente 10 vezes a massa do nosso Sol.

Os astrônomos descobriram o buraco negro enquanto vasculhavam as observações feitas pelo telescópio espacial Gaia da Agência Espacial Europeia, a fim de divulgar os próximos dados para a comunidade científica. Os investigadores não esperavam encontrar nada, mas um movimento estranho — causado pela influência gravitacional de Gaia BH3 numa companheira próxima — chamou a sua atenção.

Muitos buracos negros “adormecidos” não têm um companheiro próximo o suficiente para se alimentar, por isso são difíceis de detectar e não geram luz. Mas outros buracos negros estelares extraem material de estrelas companheiras, e esta troca de matéria liberta raios-X brilhantes que podem ser observados com telescópios.

O movimento oscilante de uma antiga estrela gigante na constelação de Áquila revelou que ela estava em uma dança orbital com um buraco negro adormecido, o terceiro buraco negro adormecido observado por Gaia.

Os investigadores usaram o Very Large Telescope do Observatório Europeu do Sul, no deserto do Atacama, no Chile, e outros observatórios terrestres para confirmar a massa de Gaia BH3, e o seu estudo também forneceu novas pistas sobre como surgem estes buracos negros massivos. Os resultados apareceram terça-feira no jornal Astronomia e astrofísica.

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“Ninguém esperaria encontrar um buraco negro de grande massa à espreita nas proximidades, e ainda não foi descoberto”, disse o principal autor do estudo, Pasquale Panozzo, astrônomo do Observatório de Paris, parte do Centro Nacional Francês de Pesquisa Científica e um membro da colaboração Gaia. Na situação atual. “Este é o tipo de descoberta que você faz uma vez na vida de pesquisa.”

M. Kornmesser/ESO via CNN Newsource

Existem três buracos negros estelares em nossa galáxia, Gaia BH1, Cygnus X-1 e Gaia BH3, com massas de 10, 21 e 33 vezes a massa do Sol, respectivamente.

Segredos de estrelas antigas

O título de buraco negro mais massivo da nossa galáxia sempre remontará a Sagitário A*, o buraco negro supermassivo no centro da Via Láctea, que tem uma massa de cerca de 4 milhões de vezes a massa do Sol, mas isso é porque é um buraco negro supermassivo. Um buraco negro supermassivo, não um buraco negro estelar.

O processo pelo qual os buracos negros supermassivos se formam não é bem compreendido, mas uma teoria sugere que isso acontece Quando enormes nuvens cósmicas entram em colapso. Buracos negros estelares se formam quando estrelas massivas morrem. Assim, Gaia BH3 é o buraco negro mais massivo da nossa galáxia, que se formou como resultado da morte de uma estrela massiva.

A massa dos buracos negros estelares observados na Via Láctea é cerca de 10 vezes a massa do Sol, em média. Até a descoberta de Gaia BH3, o maior buraco negro estelar conhecido na nossa galáxia era Cygnus X-1, que tem uma massa de 21 vezes a massa do Sol. Embora Gaia BH3 seja uma descoberta excepcional em nossa galáxia para os padrões dos astrônomos, ela é semelhante em massa a objetos em galáxias muito, muito distantes.

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Os cientistas acreditam que buracos negros estelares com massas como Gaia BH3 se formaram quando estrelas pobres em metais entraram em colapso. Pensa-se que estas estrelas, que têm hidrogénio e hélio como os seus elementos mais pesados, perdem menos massa ao longo das suas vidas, pelo que, em última análise, contêm mais material que pode dar origem a um buraco negro de grande massa.

Mas os astrónomos não conseguiram encontrar provas que ligassem diretamente buracos negros de grande massa a estrelas pobres em metais até encontrarem Gaia BH3.

Estrelas duplas tendem a ter composição semelhante, disseram os autores do estudo. De acordo com as expectativas, os pesquisadores descobriram que a estrela que orbita Gaia BH3 era pobre em metais, o que significa que a estrela que formou Gaia BH3 era provavelmente a mesma.

“O que me surpreende é que a composição química da companheira é semelhante à que encontramos em estrelas antigas e pobres em metais da galáxia”, disse Elisabetta Cavao, coautora do estudo e membro da colaboração Gaia no Observatório de Paris. , disse em um comunicado.

A estrela que orbita Gaia BH3 provavelmente formou-se nos primeiros 2 mil milhões de anos após o Big Bang ter criado o Universo, há 13,8 mil milhões de anos. O caminho da estrela, que se move na direção oposta a muitas estrelas no disco galáctico da Via Láctea, indica que fazia parte de uma pequena galáxia que se fundiu com a Via Láctea há mais de 8 mil milhões de anos.

Agora, a equipa espera que a investigação permita que outros astrónomos estudem o enorme buraco negro e revelem mais dos seus segredos sem ter de esperar pelo resto dos dados de Gaia, com lançamento previsto para o final de 2025.

“É impressionante ver o impacto transformador que Gaia está a ter na astronomia e na astrofísica”, disse Carol Mundell, diretora científica da ESA, num comunicado. “As suas descobertas vão muito além do objetivo original da missão, que era criar um mapa multidimensional extremamente preciso de mais de mil milhões de estrelas em toda a Via Láctea.”

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