Sobre Plutão e o novo "Planeta X"

Salvem, gentes!

Mal começa 2016 e já surge uma notícia curiosa... os mesmos astrônomos que "rebaixaram" Plutão (de planeta para "planeta anão") agora sugerem que haja outro planeta, muito mais distante, no sistema solar! Pra piorar a confusão, ele tem sido apelidado de Planeta X, que é um nome que já foi bastante usado no passado!

Mas, afinal... por quê "rebaixaram" Plutão, e por que agora sugerem esse novo planeta?

Vamos começar pelo começo... com a história de Plutão!

A história de Plutão é bem confusa...ainda no final do século XIX, astrônomos observaram que a órbita de Urano (que é um planeta significativamente maior que a Terra) tinha um formato que não poderia ser explicado usando a bem-estabelecida teoria da gravitação universal da época... uma solução que resolveria o enigma seria a presença de um planeta grande, mais distante do Sol, cuja gravidade interferiria na órbita de Urano. Pouco tempo depois, Netuno (que tem mais ou menos o mesmo tamanho de Urano) foi descoberto, exatamente onde previsto - só que, de acordo com os cálculos, o problema das órbitas ainda não estava resolvido!

Nessa época foi proposto que o sistema solar teria um nono planeta, batizado provisoriamente de "Planeta X", que seria o responsável pelas irregularidades nas órbitas todas. Devido à grande distância do Sol, esse planeta receberia pouca luz e isso, junto com a grande distância à Terra, faria com que ele fosse bem difícil de observar. Foram mais de 40 anos até que, em 1930, Plutão fosse oficialmente observado e nomeado. No começo, seu tamanho minúsculo (quase quinhentas vezes menor que a Terra, e menor até que a nossa Lua) fazia crer que ele não pudesse ser responsável pela perturbação observada nas órbitas de Urano e Netuno, então continuaram procurando por um Planeta X... alguns anos depois, observaram que Plutão tem cinco luas, uma delas (Caronte) com mais ou menos metade do seu diâmetro... colocando as massas das luas na conta, e levando em consideração que a órbita de Plutão é muito diferente das órbitas dos planetas conhecidos, as contas acabaram fechando e o tal Planeta X foi deixado pra lá.

Aliás, algumas curiosidades sobre a órbita de Plutão... as órbitas dos 8 planetas conhecidos são muito parecidas: estão todas praticamente sobre um mesmo plano (ou seja, considerando só o sol e os planetas, o sistema solar tem forma de disco, não de bola) e, apesar de serem todas elípticas, sua excentricidade (a diferença entre uma oval e um círculo) é bem pequena, de modo que as órbitas são quase circulares. Já a órbita de Plutão é completamente diferente, com uma inclinação de 17 graus em relação ao plano onde os outros planetas orbitam, e é extremamente excêntrica (ou seja, muito ovalada), tanto que em parte da sua órbita Plutão fica, de fato, mais próximo do Sol que Netuno!

Até por essas questões ligadas ao seu tamanho e à sua órbita, Plutão sempre foi visto como um planeta diferente dos demais. Só que, no final do século XX, com o aumento do poder dos telescópios, foram encontrados vários outros objetos (11 de tamanho considerável, e um - Éris - basicamente do mesmo tamanho de Plutão) com características parecidas com as de Plutão, todos no chamado "cinturão de Kuiper", na região logo após a órbita de Netuno. Essas observações deixaram uma questão fundamental na cabeça dos astrônomos: ou todos esses objetos (que também orbitam o nosso Sol) teriam que ser classificados como planetas, ou Plutão teria que ser classificado como eles.

A solução, bastante controversa à época, foi estabelecer regras rígidas para que um objeto pudesse ser classificado como planeta:

1) O objeto tem que orbitar ao redor do Sol;
2) O objeto tem que ser massivo o bastante para ser esférico por causa da sua própria gravidade; e
3) O objeto tem que ser capaz de ir limpando sua órbita enquanto circula (ou seja, ele precisa ir "pegando" os detritos que acha pelo caminho e incorporando a si mesmo - como a Terra faz com os asteróides, por exemplo).

Só que Plutão, apesar de passar nos dois primeiros testes, falhava no terceiro (há quem diga que ele foi feito só pra Plutão não passar e poder ser desclassificado, afinal é bem mais fácil tratar um sistema solar com 8 planetas com comportamento semelhante do que um com 21 de comportamentos distintos). Que quer dizer isso? Que a gravidade de Plutão é tão fraca que os asteróides que passam perto dele são incorporados como luas, ao invés de serem atraídos para a superfície.

Ótimo, problema resolvido. Criaram a categoria "planeta anão", o sistema solar ficou com 8 planetas e 12 planetas anões (entre eles Plutão).

Só que aí, com o aumento ainda maior da capacidade dos telescópios, tem sido possível observar o comportamento de milhares de objetos minúsculos no tal "Cinturão de Kuiper", e eles parecem se comportar como se estivessem sendo atraídos por uma massa bastante grande - umas dez vezes a Terra - que orbitaria o Sol.

Advinha como batizaram, provisoriamente, esse novo corpo? Planeta X, de novo (ainda que ele não possa ter nada a ver com o Planeta X anterior, que foi descartado).

E, antes que alguém se pergunte se não é forçar demais a barra propôr a existência de um planeta baseado só nos seus efeitos gravitacionais sobre outros objetos, é bom lembrar que foi assim que Netuno e Plutão foram descobertos, originalmente...

Enfim, é a velha história: quanto mais cresce nossa capacidade de observar o universo (seja no sentido de ver coisas mais distantes e mais escuras, ou no de ver coisas cada vez menores, como as partículas elementares), mais o conhecimento científico vai sendo testado - e é exatamente nessa seqüência de testes, que eventualmente podem levar a alterações na teoria, que por sua vez levam a mais testes, e por aí vai, que reside a beleza (e o poder) da ciência. Ela nunca é estática, está sempre sendo testada, evoluindo para responder aos resultados mais novos, e assim por diante.

...mas que podiam ter batizado esse novo "talvez planeta" por outro nome que não Planeta X, isso podiam!

Abraços!!!!!!!!!

PS: Hoje saiu mais uma matéria sobre a história do Planeta X, em portugues:
http://www.cartacapital.com.br/sociedade/em-busca-do-nono-planeta

Feliz Ano Novo (mas o que é um ano, mesmo?)

Olhando pro final do ano, me lembrei desse texto que escrevi há alguns anos...

Afinal... é ano novo. Mas o que é um ano? E por quê ele começa agora?

Lá nos confins da história, em algum momento pouco sabido, alguém achou que seria útil medir o tempo em um período que encampasse as 4 estações, criando o que hoje chamamos de "ano"... 

Entre ajustes, encontros e desencontros, esse tal de "ano" virou nossa medida essencial pra muita coisa, e em 1582 o Papa Gregório deu toques "atuais" pro tal "ano" (a história é interessante, vale a leitura, mas enfim o tal calendário gregoriano só foi finalmente aceito por todo o mundo no início do século XX, acreditem se quiserem!) e, assim, ficamos com esse calendário que vai de 1o de Janeiro a 31 de Dezembro... 

Aliás, vale dizer, esse é o calendário "oficial" do mundo, mas que na teoria só é o calendário oficial de algo como 1/5 da população mundial (afinal, Judeus, Budistas, Muçulmanos e Cristãos Ortodoxos, entre outros, têm seus próprios calendários)... 

De qualquer jeito, a coisa andou, e alguém aí inventou de definir metas e fazer avaliações a cada "ano" (claro, também inventaram a coisa da roupa branca - hoje mais amarela que tudo, afinal todo mundo quer é dinheiro, mesmo quando fala em paz - a queima de fogos de Copacabana e a ceia de réveillon) e coisa e tal...

Daí fiquei pensando, diante dessa reflexão toda, e cheguei a uma conclusão... se é pra querer algo pro ano novo, é que seja uma continuação digna pro anterior... que as coisas continuem andando, sempre pra frente, sem saltos nem sobressaltos... e que, no fim de mais um ciclo solar desses, eu possa olhar pra trás como olho pra esse que está terminando e pensar: pô, gostei.

Beijos a todos, com direito a muita lentilha, roupa branca (ou amarela, ou verde, ou roupa alguma, o que cada um preferir!), sementes de uva, champagnes, Cidra Cereser e coisa e tal!

 E vamos em frente que atrás vem gente!

A História do Universo

Em meio às festas, fiquei meio sem tempo nem assunto pra cá... até dar de cara com isso, uma timeline da história do Universo, do começo ao fim.

Vale destacar, claro, que é uma estimativa, baseada nas teorias mais aceitas atualmente...

A ideia é que o universo surgiu numa grande explosão (o tal "Big Bang" - não perguntem o que havia antes, aí as explicações viram grandes "chutes", sem muita ciência por trás) há aproximadamente 14 bilhões de anos.

No início, estava tudo tão quente que nem átomos se formavam... era tudo uma massa homogênea, se expandindo muito rapidamente (e esfriando enquanto expandia). Depois de algum tempo, os elétrons começaram a ser capturados por átomos (principalmente hidrogênio), e a gravidade começou a atrair as coisas e "empelotar" essa massa, e nesses "pelotes" a pressão da gravidade começou a espremer os átomos tão juntos que começaram a acontecer reações nucleares, esquentando os pelotes e transformando-os em estrelas.

Com o calor produzido pelas estrelas, os átomos começaram a se ionizar de novo (ou seja, perto das estrelas, o calor fez com que os elétrons se separassem dos átomos de novo) - isso é importante porque essas "recombinações" geram um tremendo ruído e tornam qualquer observação de coisas anteriores a isso muito imprecisa, se é que for possível.

Bom... daí pra frente foram se formando estrelas, planetas ao redor delas (estima-se que a terra tenha uns 4,5 bilhões de anos), essas coisas... E como sabemos disso? Se você olhar lá na timeline, há 13 bilhões de anos (13Ga) você encontra o "Hubble Ultra Deep Field" - ou seja, o limite do que nosso melhor telescópio hoje é capaz de enxergar...

Ops! Peraí! Como um telescópio vê o passado? Achei que ele via o espaço...

Pois é, como a luz viaja a uma velocidade finita, ela leva um certo tempo de um lugar pro outro... você já deve ter ouvido falar que a luz leva 8 minutos pra chegar do Sol até aqui, né? E o sol está pertinho... Então, quanto mais distante estiver um objeto, mais tempo a luz levou pra chegar até aqui - e, claro, o que você está vendo não é ele como é hoje, mas como era quando a luz saiu de lá...

Ou seja, quando dizemos que o "Hubble Ultra Deep Field" enxerga até 13 bilhões de anos atrás, queremos dizer que ele enxerga até coisas tão distantes que a luz saiu de lá 13 bilhões de anos atrás - e, portanto, que estamos vendo as coisas por lá como elas eram 13 bilhões de anos atrás...

Depois disso a timeline entra na fase de reconfiguração da Terra (os continentes não estão parados, se movem BEM devagar... mas, nessa escala de milhões ou bilhões de anos, deu tempo deles se mexerem um bocado!), do desenvolvimento da vida (há uns 4 bilhões de anos - e foram as bactérias criadas lá que injetaram o oxigênio que permite que a gente respire até hoje)... Mostra também as grandes extinções (foram várias - há muita especulação mas pouco se sabe sobre o que levou a elas).. e mostra que as grandes evoluções na vida na Terra, em geral, se deram logo (uns milhõezinhos de anos) após as extinções - SPOILER! Isso não deve ser coincidência...

Os mamíferos se formaram há uns 200 milhões de anos, os primatas há 60 milhões de anos e os humanóides há uns 2 milhões de anos. As civilizações como as conhecemos? Há menos de 10.000 anos...

A timeline também se arrisca em direção ao futuro, com possíveis/prováveis acontecimentos... mas aí vale ressaltar que, à parte o que é astronomia básica (a expansão do sol, a reversão dos polos, etc), o restante é especulação...

Enfim... uma boa coisa pra se pensar nessa época de "ano novo".

Ah, sim... uma legenda simples: 1Ga = 1 bilhão de anos; 1Ma = 1 milhão de anos; 0,001Ma = 1000 anos.

http://www.halcyonmaps.com/timeline-of-the-universe/

Sobre o sol, as estrelas e essas coisas...

Antes de mais nada, desculpem o silêncio recente... falta de notícias, aliado ao final do ano, com todas as suas mazelas...

Mas hoje, devidamente em férias, assisti a um filme de ficção científica de uns 7 anos atrás chamado "Sunshine, Alerta Solar", e dali surgiram coisas legais pra contar...

Esse é daqueles filmes de ficção de que científico não tem nada (algo bem comum no meio dos anos 2000, como já conversamos aqui), onde provavelmente a única coisa minimamente científica é a ideia de que a luz leva aproximadamente 8 minutos pra chegar do sol até a Terra...

Mas, de qualquer maneira, a base do filme é a ideia de que o sol está "apagando", e de que nos resta mandar uma baita bomba atômica pra reacendê-lo... Começando pela parte ruim, o sol tem massa equivalente a umas 300.000 Terras, então a maior bomba atômica que poderíamos criar não faria nem cócegas no sol - pra dar uma ideia, a maior bomba já criada, a Tsar Bomba, tinha a potência de 50 MegaTons, enquanto a potência do sol é da ordem de 1 milhão de bilhões de megatons por dia...

Enfim, fica uma questão interessante, já discutida bem por alto aqui: de onde vem a energia do sol?

O nosso sol é composto basicamente por hidrogênio cujos átomos, aquecidos a uma temperatura de pouco mais de uma dezena de milhões de graus Celsius, colidem entre si formando Hélio e, no processo, liberando energia. Depois de muito tempo, quando a estrela vai ficando velha, o hidrogênio vai acabando e o hélio formado vai, por sua vez, colidindo pra formar coisas mais pesadas, como Carbono, Oxigênio, etc - isso até chegarmos a coisas como Ferro e Cobalto, que são as coisas mais estáveis que existem - nesse caminho, uma estrela pode passar por várias "fases", como "Gigante Vermelha", "Anã Branca" ou "Anã Marrom", podendo virar uma supernova, etc... Tudo isso é muito complicado, tem alguns textos mais profundos sobre o assunto pra frente, mas a ideia geral é: estrelas produzem energia "queimando" elementos leves (geralmente hidrogênio) para formar elementos mais pesados (como hélio, carbono, etc) - mas isso só acontece a temperaturas absurdamente altas, como as tais dezenas de milhões de graus celsius de que eu falei acima.

Enfim, é isso!

Pra quem ficou curioso, tem mais coisas sobre evolução estelar e nucleosíntese (a formação de núcleos mais pesados em estrelas) nos seguintes links:

http://helios.gsfc.nasa.gov/nucleo.html
http://www.astro.iag.usp.br/~maciel/teaching/artigos/elementos/elementos.html
http://www.observatorio.ufmg.br/Pas104.htm

Prêmio Nobel de Física - 2015

Saíram os ganhadores do Prêmio Nobel de Física de 2015. O prêmio foi pra Takaaki Kajita e Arthur B. McDonald, pela descoberta das oscilações de neutrinos.

E o que são os tais "neutrinos"? Por quê as "oscilações" são importantes?

Neutrinos são, até onde se sabe, as partículas mais abundantes no universo... e as oscilações (ou seja, o fato dele mudar de tipo durante o vôo) implicam, necessariamente, em que eles tenham massa, mesmo que estupidamente pequena - juntando as duas coisas, o universo tem um monte de massa a mais...

A gente já falou disso aqui (em mais detalhes!) um tempo atrás, lembram?
http://fisicapraquemtemmedo.blogspot.com.br/2015/07/afinal-o-que-e-um-neutrino.html

E o modelo padrão vai ficando pequeno (de novo)...

Pra quem se lembra, no último post comentei aqui sobre indícios de uma nova partícula elementar, não prevista pelo modelo padrão.

Essa semana, outros indícios, de outro tipo, começam a deixar os físicos de partículas ainda mais agitados. Aparentemente, três partículas irmãs, que deveriam ter comportamentos idênticos (à exceção da massa), andam mostrando comportamentos curiosos, que quebram as previsões do modelo padrão...

As partículas em questão são os léptons, os "irmão leves" dos quarks - no modelo padrão as partículas são divididas em três famílias, cada uma com dois quarks, um lépton e um neutrino. O mais leve dos léptons é nosso velho conhecido, o elétron; os outros dois, bem mais pesados, são o múon e o tau. O que foi medido (evitando ser técnico, até porque isso está um tanto além da minha própria especialidade! ;-) foi um decaimento onde deveriam ser produzidos, em iguais quantidades, o múon e o tau - só que mediu-se bem mais taus que múons. Parece pouca coisa, mas a teoria aceita do modelo padrão não aceitaria isso de jeito nenhum, indicando que tem algo de errado por lá (os resultados ainda são chamados de "indícios", não de "descobertas", por uma questão de estatística - preciso fazer um post legal sobre isso em breve).

O que estes experimentos recentes vêm mostrando é que o modelo padrão parece não ser suficiente para explicar esse zoológico microscópico que são as menores partículas que formam tudo o que a gente conhece. E, como disse antes, temos aqui três possibilidades:

1. Os resultados podem ser só causados por algum problema experimental ou de análise (como ocorreu, anos atrás, com os neutrinos mais rápidos que a luz), mas como os indícios têm vindo de mais de um experimento, isso parece pouco provável;
2. Os resultados podem indicar a necessidade de ajustes no modelo padrão, com a introdução de pequenas modificações que não cheguem a mudar muito o conceito (um exemplo disso foram as órbitas elípticas de Kepler, que alteraram o modelo do sistema solar mas não tiraram a sua validade); ou
3. O modelo padrão pode não ser capaz de acomodar as novas medições, e aí seria necessário criar um novo modelo que encampe todos os sucessos do anterior e ainda as novas descobertas (um exemplo desse tipo de coisa é a teoria da relatividade geral, que explicava toda a gravitação de Newton e muito mais).

Enfim, são tempos interessantes pra quem quer entender como o universo funciona...

Ah, pra quem ficou curioso com o tal modelo padrão, essa tabela mostra como são as tais famílias e mais umas coisas...

PS: aqui tem um link pra um dos artigos originais dessa nova descoberta (aviso: a coisa é absolutamente técnica e quase ilegível! ;-), e aqui tem uma revisão boa (em inglês) pras duas "quase-descobertas" recentes.

O Modelo Padrão, o LHC e uma coceira...

Hoje li uma notícia sobre um novo resultado interessante do LHC, o Grande Colisor de Hádrons (no Centro Europeu de Pesquisas Nucleares - CERN, na Suíça) que desafia algumas previsões do modelo padrão... e aí me toquei que nunca falei direito aqui sobre o que é isso!

O modelo padrão de física de partículas (muitas vezes chamado só de "modelo padrão") é uma teoria que junta três das forças elementares (eletromagnética, fraca e forte - só a gravidade fica de fora) e classifica as partículas elementares (os menores pedacinhos da matéria).

Esse modelo é bem complicado, mas em poucas linhas o que ele faz é dizer que toda a matéria conhecida (não só a matéria do nosso dia-a-dia, mas também diversas coisas bem esquisitas que só se observa em laboratório) é formada por combinações de nove partículas, divididas em três famílias. Cada família é formada por dois quarks (partículas que não existem sozinhas, estando sempre ligadas em grupos de duas - os mésons -, três - os hádrons -, ou cinco - os recém-observados pentaquarks - e um lépton (o elétron, o múon e o tau). Além deles há três neutrinos, um por família (estas são partículas "fantasma", que praticamente não interagem com nada), quatro bósons de calibre (os bósons de gauge, que são as partículas que "conduzem" as forças fundamentais) e o famoso bóson de Higgs. O modelo padrão também dita algumas regras básicas sobre o funcionamento dessa parafernália toda.

Além da beleza de reduzir tudo a um pequeno grupo de partículas e regras, o modelo padrão tem tido muito sucesso em prever coisas que acabam sendo verificadas - os dois exemplos recentes e já citados foram o pentaquark e o bóson de Higgs - e, com isso, foi ganhando status de "explicação de quase tudo" entre os físicos (o "quase" é porque ninguém até hoje conseguiu casar a gravidade - e, com ela, a relatividade geral - com o modelo padrão e a mecânica quântica).

Nos últimos tempos, no entanto duas medidas diferentes e independentes colocaram uma pulga atrás da orelha de gente do ramo... Primeiro o pessoal do laboratório do acelerador linear de Stanford (SLAC, nos EUA), em 2012, e agora o pessoal do LHC conseguiram medir com precisão um comportamento que desafia a previsão do modelo padrão - partículas distintas que deveriam se comportar da mesma forma têm comportamentos parecidos, mas com 95% de probabilidade de serem diferentes do esperado (ou seja, em 20 medidas, no máximo uma vai dar o resultado esperado).

O que isso significa? Se acontecesse em um experimento só, a primeira coisa seria suspeitar de algum mal funcionamento, de algum problema de projeto ou de alguma interferência imprevista. Acontecendo em dois laboratórios distintos, fazendo medidas distintas, parece sinal de que tem caroço no angu... O que pode ser esse caroço? Algum tipo novo de partícula (que exigiria uma revisão de todo o modelo padrão), alguma interação fundamental nova (que seria uma baita revolução na física - a última vez que alguém propôs uma interação nova foi na década de 1930!) ou então algum furo no modelo padrão, que pode ou não ser remendável... De qualquer jeito, é uma descoberta das mais relevantes dos últimos tempos, e com certeza deixa muitos físicos de partículas bem animados com o que está por vir...

Aqui tem um link com um resumo do que foi medido agora e, para os corajosos (e curiosos), aqui pode-se acessar o artigo completo.