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Simulação de supercomputador explica o enorme poder de um buraco negro a jato – confirma a teoria da relatividade geral de Einstein

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Um buraco negro maciço com um jato de raios-X. Crédito: NASA / CXC / M. Weiss

Confirmação adicional da teoria geral da relatividade de Einstein.

A galáxia Messier 87 (M87) está localizada a 55 milhões de anos-luz da Terra, na constelação de Virgem. É uma galáxia gigante com 12.000 aglomerados globulares, tornando-se via LácteaOs 200 aglomerados globulares parecem modestos em comparação. uma Buraco negro Dos seis bilhões e meio de massas solares localizadas no centro de M87. É o primeiro buraco negro a ter uma imagem, criado em 2019 pela colaboração internacional de pesquisa Event Horizon Telescope.

Este buraco negro (M87 *) libera um jato de plasma Perto da velocidade da luz, o chamado plano relativístico, na escala de 6.000 anos-luz. A enorme energia necessária para alimentar este jato provavelmente deriva da força gravitacional do buraco negro, mas como um jato como este emerge e o que o mantém estável ao longo da enorme distância ainda não foi totalmente compreendido.

Modelo teórico do jato relativístico M87 e observações astronômicas

O modelo teórico (teoria) e as observações astronômicas (observação) do local de lançamento do jato relativístico M87 combinam muito bem. Crédito: Alejandro Cruz Osorio

O buraco negro M87 * atrai matéria girando em um disco em órbitas menores até que o buraco negro a engula. O jato é lançado do centro do disco de acreção ao redor do M87, e físicos teóricos da Universidade Goethe, junto com cientistas da Europa, Estados Unidos e China, projetaram essa área em detalhes.

Eles usaram simulações de supercomputador 3D altamente sofisticadas que usaram a incrível quantidade de 1 milhão de horas de CPU por simulação e tiveram que resolver simultaneamente as equações da relatividade geral de Albert Einstein, as equações do eletromagnetismo de James Maxwell e as equações de dinâmica de fluidos de Leonhard Euler.

Linhas de campo magnético de buraco negro relativístico M87

Ao longo das linhas do campo magnético, as partículas aceleram tão eficientemente que formam jatos a até 6.000 anos-luz de distância, no caso do M87. Crédito: Alejandro Cruz Osorio

O resultado foi um modelo no qual os valores calculados de temperaturas, densidade do material e campos magnéticos combinaram notavelmente bem com o que foi inferido de observações astronômicas. Com base nisso, os cientistas foram capazes de rastrear o movimento complexo dos fótons no espaço-tempo curvo da região mais interna do plano e traduzi-lo em imagens de rádio. Eles foram então capazes de comparar essas imagens de computador com observações feitas com vários radiotelescópios e satélites nas últimas três décadas.

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O Dr. Alejandro Cruz Osorio, principal autor do estudo, comenta: “Nosso modelo teórico da emissão eletromagnética e morfologia do jato de M87 surpreendentemente coincide com as observações nos espectros de rádio, óptico e infravermelho. Isso nos diz que o buraco negro supermassivo M87 * é provavelmente em alta órbita e que o plasma está fortemente magnetizado. no plano, acelerando as partículas a intervalos de milhares de anos-luz. “

O professor Luciano Rizzola, do Instituto de Física Teórica da Goethe University Frankfurt, observa: “O fato de as imagens que calculamos serem muito próximas das observações astronômicas é outra confirmação importante de que a teoria da relatividade geral de Einstein é a explicação mais precisa e natural para sua existência do que supermassiva buracos negros no centro das galáxias. Embora ainda haja espaço para explicações alternativas, os resultados do nosso estudo tornaram esta sala muito menor. “

Referência: “Últimos modelos ativos e morfológicos do local de lançamento do M87” Por Alejandro Cruz Osorio, Christian M Fromm, Yusuke Mizuno, Antonius Nathaniel, Ziri Younesi, Oliver Borth, Jordi Davilar, Hino Falk, Michael Kramer e Luciano Rizzola, 4 de novembro de 2021 , astronomia natural.
DOI: 10.1038 / s41550-021-01506-w

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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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