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Um vácuo gigante divide o universo?

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8 meses ago

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Um vácuo gigante divide o universo?

O recente “jitter de Hubble” na cosmologia, caracterizado por medições conflitantes da taxa de expansão, levanta questões sobre o modelo cosmológico padrão. Uma nova teoria postula que um vácuo gigante e de baixa densidade poderia explicar estas discrepâncias, desafiando as visões tradicionais sobre a distribuição da matéria no Universo e sugerindo uma revisão completa da teoria da gravidade de Einstein.

Os cosmólogos propõem um vácuo gigante no espaço como solução para a “tensão de Hubble”, desafiando os modelos tradicionais e sugerindo uma revisão da teoria da gravidade de Einstein.

Um dos maiores mistérios da cosmologia é a taxa de expansão do universo. Isto pode ser previsto usando o Modelo Padrão de Cosmologia, também conhecido como Matéria escura fria lambda (ΛCDM). Este modelo é baseado em observações detalhadas de luz residual a grande explosão – A chamada radiação cósmica de fundo em micro-ondas (CMB).

A expansão do universo faz com que as galáxias se afastem umas das outras. Quanto mais longe eles estão de nós, mais rápido eles se movem. A relação entre a velocidade galáctica e a distância é governada pela “constante de Hubble”, que é de cerca de 43 milhas (70 km) por segundo por megaparsec (unidade de comprimento em astronomia). Isto significa que a galáxia Você ganha cerca de 50.000 milhas por hora Para cada milhão de anos-luz de distância de nós.

Infelizmente para o Modelo Padrão, este valor foi recentemente contestado, levando ao que os cientistas chamam de “Tensão de Hubble.” Quando medimos a taxa de expansão usando galáxias próximas e supernovas (estrelas em explosão), ela é 10% maior do que quando previmos com base na CMB.

Vazio gigante

Representação artística do vazio gigante e das cordas e paredes que o rodeiam. Crédito: Pablo Carlos Budasi

Na nossa Novo papelOferecemos uma explicação possível: que vivemos num vácuo gigante do espaço (uma região de densidade inferior à média). Mostramos que isso pode fazer com que as medições locais sejam amplificadas pelos fluxos de matéria do vazio. Os fluxos de saída podem surgir quando regiões mais densas ao redor de um vácuo o separam, exercendo uma força atrativa maior do que a matéria de menor densidade dentro do vácuo.

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Neste cenário, precisaríamos de estar perto do centro de um vácuo com um raio de cerca de mil milhões de anos-luz e uma densidade cerca de 20% inferior à média do universo como um todo, ou seja, não completamente vazio.

Um vazio tão grande e profundo é inesperado no Modelo Padrão – e, portanto, controverso. A CMB dá uma ideia da estrutura do universo nascente, sugerindo que a matéria hoje deve estar espalhada de maneira bastante uniforme. No entanto, o número de galáxias em diferentes regiões é calculado diretamente Já está sugerido Estamos num vácuo local.

Modificando as leis da gravidade

Queríamos testar ainda mais esta ideia, combinando várias observações cosmológicas diferentes, assumindo que vivemos num grande vácuo que surgiu de pequenas flutuações de densidade em épocas iniciais.

Para fazer isso, temos modelo Não incluiu ΛCDM, mas uma teoria alternativa chamada dinâmica newtoniana modificada (Segunda-feira).

O MOND foi originalmente proposto para explicar anomalias nas velocidades de rotação das galáxias, o que levou à sugestão da existência de uma substância invisível chamada “matéria escura”. MOND sugere, em vez disso, que estas anomalias podem ser explicadas pela lei da gravitação de Newton, que falha quando a força da gravidade é demasiado fraca – como nas regiões exteriores das galáxias.

A história geral da expansão cósmica no MOND será semelhante ao Modelo Padrão, mas a estrutura (como os aglomerados de galáxias) crescerá mais rapidamente no MOND. Nosso modelo captura a aparência do universo local no universo MOND. Descobrimos que isso permitiria que as medições locais da taxa de expansão atual flutuassem dependendo da nossa localização.

Mapa de calor das flutuações de temperatura na radiação cósmica de fundo (CMB)

Flutuações de temperatura CMB: Uma imagem detalhada de todo o céu do universo nascente, criada a partir de nove anos de dados WMAP, revelando flutuações de temperatura tão antigas quanto 13,77 bilhões de anos (mostradas em variações de cores). Crédito: Equipe Científica da NASA/WMAP

Observações recentes de galáxias permitiram um novo teste crucial do nosso modelo com base na velocidade que ele prevê em diferentes locais. Isso pode ser feito medindo o que chamamos de bulk flow, que é a velocidade média do material em uma determinada bola, seja ela densa ou não. Isso varia com o raio da bola, com Notas finais uma oferta Continua Para um bilhão de anos-luz.

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Curiosamente, o fluxo massivo de galáxias nesta escala quadruplicou a velocidade esperada no Modelo Padrão. Também parecem aumentar com o tamanho da região em consideração, ao contrário do que prevê o Modelo Padrão. A probabilidade de que isto seja consistente com o Modelo Padrão é inferior a uma em um milhão.

Isso nos levou a ver o que nosso estudo de fluxo volumétrico previu. Descobrimos que produz muito bem corresponder Para as notas. Isto requer que estejamos bastante próximos do centro do vácuo e que o vácuo esteja mais vazio no seu centro.

Caso encerrado?

Nossos resultados chegam em um momento em que soluções comuns para o tensor de Hubble estão enfrentando problemas. Alguns acham que só precisamos de medições mais precisas. Outros acreditam que isso pode ser resolvido assumindo também a alta taxa de expansão que medimos localmente. Na verdade correto. Mas isto requer um ligeiro ajuste na história da expansão do universo primitivo para que a CMB ainda pareça correta.

Infelizmente, uma análise influente destaca sete problemas Com esta abordagem. Se o Universo se expandisse 10% mais rapidamente durante a grande maioria da história cósmica, também seria cerca de 10% mais jovem – o que contradiz a teoria prevalecente. Idades Uma das estrelas mais antigas.

A presença de um vazio local profundo e extenso nas populações de galáxias e os grandes fluxos rápidos observados sugerem fortemente que a estrutura está crescendo mais rápido do que o esperado no ΛCDM em escalas entre dezenas e centenas de milhões de anos-luz.

Aglomerado de galáxias

Esta é uma imagem do Telescópio Espacial Hubble do maior aglomerado de galáxias já visto quando o Universo tinha metade da sua idade atual de 13,8 mil milhões de anos. O aglomerado contém várias centenas de galáxias que se reúnem sob a influência da gravidade coletiva. Estima-se que a massa total do aglomerado, conforme refinado nas novas medições do Hubble, pese até 3 milhões de bilhões de estrelas como o nosso Sol (cerca de 3.000 vezes maior que a nossa Galáxia, a Via Láctea) — embora a maior parte da massa esteja escondida. Cataplasma escuro. A matéria escura está localizada na camada azul. Como a matéria escura não emite radiação, os astrónomos do Hubble mediram cuidadosamente como a sua gravidade distorcia as imagens de galáxias distantes de fundo, como um espelho de casa de diversões. Isso lhes permitiu chegar a uma estimativa abrangente da massa. O aglomerado foi nomeado El Gordo (espanhol para “o gordo”) em 2012, quando observações de raios-X e estudos cinemáticos indicaram pela primeira vez que ele era incomumente massivo para a época em que existia no início do universo. Os dados do Hubble confirmaram que o aglomerado está passando por uma fusão violenta entre dois aglomerados menores. Fonte da imagem: NASA, ESA e J. Jee (Universidade da Califórnia, Davis)

Curiosamente, sabemos que o superaglomerado El Gordo (ver imagem acima) se formou Muito cedo Na história cósmica, tem massa e velocidade de colisão tão altas que não se enquadra no Modelo Padrão. Esta é mais uma evidência de que a estrutura se forma muito lentamente neste modelo.

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Como a gravidade é a força dominante em escalas tão grandes, provavelmente precisaremos estender a teoria da gravidade de Einstein, a relatividade geral – mas apenas em escalas. Maior que um milhão de anos-luz.

No entanto, não temos uma boa maneira de medir como a gravidade se comporta em escalas muito maiores, uma vez que não existem objetos tão grandes ligados gravitacionalmente. Podemos assumir que a relatividade geral permanece válida e compará-la com as observações, mas é precisamente esta abordagem que leva às tensões extremas que o nosso melhor modelo de cosmologia enfrenta atualmente.

Acredita-se que Einstein disse que não podemos resolver problemas com o mesmo pensamento que levou aos problemas em primeiro lugar. Mesmo que as mudanças necessárias não sejam radicais, poderemos estar a ver a primeira evidência fiável em mais de um século de que precisamos de mudar a nossa teoria da gravidade.

Escrito por Indranil Panik, pesquisador de pós-doutorado em astrofísica, Universidade de St Andrews.

Adaptado de artigo publicado originalmente em Conversação.Conversação

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A NASA está perto de decidir o que fazer com a problemática espaçonave Starliner da Boeing

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6 horas ago

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julho 27, 2024

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A NASA está perto de decidir o que fazer com a problemática espaçonave Starliner da Boeing
Mais Zoom / A espaçonave Strainer da Boeing é vista acoplada à Estação Espacial Internacional nesta foto tirada em 3 de julho.

Os astronautas que viajaram na espaçonave Starliner da Boeing até a Estação Espacial Internacional no mês passado ainda não sabem quando retornarão à Terra.

Os astronautas Butch Wilmore e Sonny Williams estiveram no espaço por 51 dias, seis semanas a mais do que o planejado originalmente, como engenheiros na Terra para resolver problemas com o sistema de propulsão do Starliner.

Os problemas são duplos. Os motores de propulsão que controlam a resposta da espaçonave superaqueceram e alguns deles pararam de funcionar quando a espaçonave se aproximou da Estação Espacial Internacional em 6 de junho. Uma questão separada, embora talvez relacionada, diz respeito a um vazamento de hélio no sistema de propulsão do veículo.

Os gerentes da NASA e da Boeing disseram na quinta-feira que ainda planejam trazer Willmore e Williams para casa a bordo da espaçonave Starliner. Nas últimas semanas, as equipes de solo concluíram os testes dos propulsores em uma bancada de testes em White Sands, Novo México. Neste fim de semana, a Boeing e a NASA planejam lançar os propulsores da espaçonave em órbita para verificar seu desempenho durante a acoplagem à estação espacial.

“Acho que estamos começando a nos aproximar das justificativas finais do voo para garantir que possamos voltar para casa com segurança, e esse é nosso foco principal agora”, disse Stitch.

Os problemas levaram à especulação de que a NASA pode decidir devolver Wilmore e Williams à Terra em uma espaçonave SpaceX Crew Dragon. Há um veículo Crew Dragon atualmente atracado na estação, e outro com uma nova tripulação está programado para ser lançado no próximo mês. Steve Stich, diretor do Programa de Tripulação Comercial da NASA, disse que a agência considerou planos alternativos para trazer a tripulação do Starliner para casa a bordo de uma cápsula da SpaceX, mas o foco principal continua sendo o retorno dos astronautas para casa a bordo do Starliner.

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“Nossa principal escolha é completar a missão. Há muitos bons motivos para completar esta missão e trazer Butch e Sonny para casa no Starliner. O Starliner foi projetado como uma espaçonave com a tripulação na cabine”, disse Stitch.

A espaçonave Starliner decolou da Estação Espacial de Cabo Canaveral, na Flórida, em 5 de junho. Willmauer e Williams são os primeiros astronautas a voar para o espaço a bordo de uma cápsula de tripulação comercial da Boeing, e este voo de teste visa preparar o caminho para futuros voos operacionais para rotacionar tripulações de quatro pessoas de e para a Estação Espacial Internacional.

Assim que a NASA certificar totalmente o veículo Starliner para missões operacionais, a agência terá duas espaçonaves qualificadas para transportar humanos até a estação. O veículo Crew Dragon da SpaceX transporta astronautas desde 2020.

Testes, testes e mais testes

A NASA estendeu a duração do voo de teste do Starliner para realizar testes e analisar dados em um esforço para ganhar confiança na capacidade da espaçonave de trazer sua tripulação para casa com segurança e compreender melhor as causas do superaquecimento do motor e do vazamento de hélio. Esses problemas estão alojados dentro do módulo de serviço do Starliner, que é descartado para queimar na atmosfera durante a reentrada, enquanto o módulo reutilizável da tripulação, com os astronautas dentro, salta de pára-quedas para um pouso almofadado de ar.

O mais importante desses testes foi uma série de testes do míssil Starliner em solo. Este foguete foi retirado de um grupo de dispositivos programados para serem lançados em uma futura missão Starlink, e os engenheiros o submeteram a um teste de estresse, disparando-o várias vezes para replicar a sequência de pulsos que veria durante o vôo. O teste simulou duas sequências de sobrevôo até a estação espacial e cinco sequências que o foguete realizaria durante a separação e queima de saída de órbita para retornar à Terra.

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“Este propulsor tinha muitas pulsações, provavelmente mais do que esperaríamos ver durante o voo, e mais agressivo em termos de duas subidas e cinco descidas”, disse Stitch. “O que vimos no propulsor é o mesmo tipo de degradação do empuxo que vemos em órbita. Em vários propulsores (a bordo do Starliner), vemos uma redução no empuxo, o que é significativo.”

Os computadores de vôo Starliner desligaram cinco dos 28 propulsores do Sistema de Controle de Reação da Aerojet Rocketdyne durante seu encontro com a Estação Espacial Internacional no mês passado. Quatro dos cinco motores foram recuperados após superaquecimento e perda de propulsão, mas as autoridades declararam um dos motores inutilizável.

Os motores de impulso testados na Terra mostraram comportamento semelhante. Inspeções de propulsores em White Sands mostraram uma protuberância em uma vedação de Teflon em uma válvula oxidante, o que poderia restringir o fluxo de combustível tetróxido de nitrogênio. Os propulsores, cada um gerando cerca de 85 libras de empuxo, consomem oxidante de tetróxido de nitrogênio, ou NTO, e o misturam com combustível hidrazina para combustão.

A válvula de gatilho, que é semelhante à válvula de enchimento de um pneu, é projetada para abrir e fechar para permitir que o tetróxido de nitrogênio flua para o impulsor.

“Esta luva tem uma vedação de Teflon na extremidade. Devido ao aquecimento e ao vácuo natural que ocorre com o acionamento do propulsor, esta luva deformou-se e inchou ligeiramente”, disse Nappi.

Os engenheiros estão avaliando a integridade do selo de Teflon para determinar se ele pode permanecer intacto durante o processo de separação e de órbita da espaçonave Starliner, disse Stitch. Nenhum propulsor é necessário enquanto o Starliner estiver conectado à estação espacial.

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“Esta foca sobreviverá ao resto da viagem? Essa é a parte importante”, disse Stitch.

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As nozes são boas para você?

Published

14 horas ago

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julho 26, 2024

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As nozes são boas para você?

Graças à sua promoção frequente nas redes sociais, as nozes ganharam grande popularidade nos últimos anos. Embora pouco mais de 160.000 toneladas de nozes sejam produzidas nos Estados Unidos, isso representa 10% da produção global total. Exportado globalmente Em 2010, esse número atingiu 324.700 até o final de 2021. Agora, o mercado global de nozes atingiu US$ 8,8 bilhões, Para cada análiseEspera-se que aumente para mais de US$ 11 bilhões até o final da década.

Embora não haja como negar o sabor doce, o sabor único ou a satisfação da noz, muitas pessoas não estão cientes de seu valor nutricional ou de quantos pratos a noz é comumente incluída. “As nozes são versáteis e podem ser consumidas cruas em grandes quantidades, polvilhadas em saladas, cereais e aveia, sendo comumente utilizadas em diversos pratos. assados “Receitas”, diz ele Roxana E.HEnsolaradonutricionista registrada e nutricionista esportiva certificada.

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Cientistas descobrem “oxigênio escuro” que é produzido sem luz nas profundezas do oceano

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3 dias ago

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julho 24, 2024

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Cientistas encontraram evidências de que minerais naturais Pode ser possível produzi-lo no fundo do oceano Oxigénio – um “potencial divisor de águas” que, segundo eles, poderia mudar a nossa compreensão das origens da vida na Terra.

Pesquisadores que Estádio Um estudo publicado segunda-feira na revista Nature Geoscience descobriu que Através de um processo recém-descoberto, Pedaços compostos de minerais como manganês e ferro, muitas vezes Esses blocos são usados ​​para fazer baterias e podem produzir oxigênio mesmo na escuridão total. Os organismos vivos normalmente precisam de luz para produzir oxigênio através de um processo conhecido como fotossíntese, mas os pesquisadores acreditam que a atividade eletroquímica produzida por esses blocos… – Eles são chamados de nódulos poliminerais – podem extrair oxigênio da água. Os blocos formados acima Milhões de anos Pode ser do tamanho de uma batata.

Bo Parker Jorgensen, especialista em bioquímica marinha que não esteve envolvido na pesquisa, mas revisou o estudo, disse numa entrevista que esta é uma “descoberta muito incomum”.

Estas descobertas podem ter implicações para a indústria mineira em águas profundas, cujos intervenientes têm procurado permitir-lhes explorar as profundezas do oceano e extrair minerais como os que constituem os nódulos polimetálicos. Eles são vistos como cruciais para a transição para a energia verde. Ativistas ambientais e muitos mais Cientistas Acredita A mineração em alto mar é perigosa Porque podem desestabilizar os ecossistemas de formas inesperadas e podem afectar a capacidade do oceano de ajudar a conter as alterações climáticas. O estudo recebeu financiamento de empresas que atuam na área de exploração mineira de fundos marinhos.

Quando Andrew Sweetman, principal autor do estudo, registrou pela primeira vez leituras incomuns de oxigênio provenientes do fundo do Oceano Pacífico em 2013, ele pensou que seu equipamento de pesquisa estava com defeito.

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“Eu basicamente disse aos meus alunos: 'Basta colocar os sensores na caixa. Vamos levá-los de volta ao fabricante e testá-los porque eles estão nos dando lixo'”, disse Sweetman, chefe do grupo de pesquisa em ecologia e biogeoquímica do fundo do mar. na Sociedade Escocesa de Ciências Marinhas. Ele disse à CNN“E toda vez que a fábrica volta ele diz: 'Eles estão funcionando, estão calibrados'.

Em 2021 e 2022, Sweetman e sua equipe retornaram à Zona Clarion-Clipperton, uma área abaixo do Oceano Pacífico central conhecida por ter grandes quantidades de nódulos polimetálicos. Confiantes de que os seus sensores estavam a funcionar, baixaram um dispositivo a mais de 4.000 metros abaixo da superfície para colocar pequenas caixas no sedimento. As caixas permaneceram no local por 47 horas, para a realização de experimentos e medição dos níveis de oxigênio consumido pelos microrganismos que ali vivem.

Em vez de os níveis de oxigénio caírem, eles subiram – indicando que a quantidade de oxigénio produzida é maior do que a quantidade de oxigénio consumida.

Os pesquisadores levantaram a hipótese de que era a atividade eletroquímica dos diferentes minerais que formam os nódulos polimetálicos. Os neurônios no cérebro foram responsáveis ​​pela produção de oxigênio que foi medido por sensores – como uma bateria na qual os elétrons fluem de um eletrodo para outro, criando uma corrente elétrica, disse Tobias Hahn, um dos participantes do estudo, em uma entrevista.

Esta hipótese acrescentaria uma camada à nossa compreensão de como existem os organismos submarinos, disse Hahn, que se concentrou especificamente nos sensores utilizados nas experiências do estudo. Ele acrescentou: “Acreditávamos que a vida começou na Terra quando a fotossíntese começou, quando o oxigênio foi trazido para a Terra através da fotossíntese. É possível que esse processo de divisão eletroquímica da água em oxigênio e hidrogênio seja o que forneceu oxigênio ao oceano.”

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“Esta pode ser uma mudança na história sobre como a vida começa”, acrescentou.

a Comunicado de imprensa sobre o estudo O estudo disse que suas descobertas desafiam “suposições de longa data de que apenas organismos capazes de fotossíntese, como plantas e algas, geram oxigênio na Terra”.

Mas se a descoberta for confirmada, “precisamos de repensar a forma como extraímos” materiais como cobalto, níquel, cobre, lítio e manganês debaixo de água, “para não esgotar a fonte de oxigénio para a vida no fundo do mar”, disse Franz Geiger. um professor de química da Northwestern University e um dos participantes do estudo, no comunicado.

A mineração submarina na década de 1980 serve como um alerta, diz Geiger. Quando biólogos marinhos visitaram esses locais décadas mais tarde, “descobriram que as bactérias nem sequer se tinham recuperado”. Mas em áreas onde não havia mineração, “a vida marinha floresceu”.

“A razão pela qual estas ‘zonas mortas’ persistem durante décadas ainda é desconhecida”, disse ele. Mas o facto de existirem sugere que a extracção de minerais do fundo do mar em áreas com muitos nódulos polimetálicos pode ser particularmente prejudicial, porque estas áreas tendem a ter maior diversidade animal do que “florestas tropicais mais diversificadas”, disse ele.

Embora o estudo aponte para um novo caminho interessante para sustentar a vida nas profundezas do oceano, muitas questões ainda permanecem, disse Hahn. Ele acrescentou: “Não sabemos quanto ‘oxigênio escuro’ pode ser criado através deste processo, como isso afeta os nódulos poliminerais ou quais quantidades de nódulos são necessárias para permitir a produção de oxigênio”.

Embora a metodologia do estudo seja sólida, “o que falta é entender o que está acontecendo, que tipo de processo é esse”, disse Parker Jorgensen.

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