Caros Leitores;
Cem anos atrás, hoje, em
29 de maio de 1919, as medições de um eclipse solar ofereceram a verificação da
teoria da relatividade geral de Einstein. Mesmo antes disso, Einstein
desenvolveu a teoria da relatividade especial, que revolucionou a maneira como
entendemos a luz. Até hoje, ele fornece orientação para entender como as
partículas se movem pelo espaço - uma área fundamental de pesquisa para manter
as espaçonaves e os astronautas a salvo da radiação.
A teoria da relatividade
especial mostrou que partículas de luz, fótons, viajam através de um vácuo a um
ritmo constante de 670.616.629 milhas por hora - uma velocidade que é
imensamente difícil de alcançar e impossível de superar naquele ambiente. No
entanto, em todo o espaço, desde os buracos negros até o nosso ambiente próximo
da Terra, as partículas estão, de fato, sendo aceleradas a velocidades
incríveis, algumas chegando até a 99,9% da velocidade da luz.
Um dos trabalhos da NASA é
entender melhor como essas partículas são aceleradas. Estudar essas
partículas super-rápidas ou relativísticas pode ajudar a proteger missões
explorando o Sistema Solar, viajando para a Lua, e elas podem nos ensinar mais
sobre nossa vizinhança galáctica: uma partícula bem direcionada de velocidade
próxima à luz pode tropeçar em eletrônica embarcada e também muitos ao mesmo
tempo poderiam ter efeitos de radiação negativos em astronautas que viajam pelo
espaço quando viajam para a Lua - ou além.
Aqui estão três maneiras que a
aceleração acontece.
1) Campos Eletromagnéticos
2) Explosões magnéticas
Sobre o MMS
3) Interações Onda-Partícula
2) Explosões magnéticas
Sobre o MMS
3) Interações Onda-Partícula
A maioria dos processos que aceleram partículas a velocidades
relativísticas funcionam com campos eletromagnéticos - a mesma força que mantém
ímãs em sua geladeira. Os dois componentes, campos elétricos e magnéticos,
como dois lados da mesma moeda, trabalham juntos para misturar partículas a
velocidades relativísticas por todo o Universo.
Em essência, os campos eletromagnéticos aceleram as partículas
carregadas, porque as partículas sentem uma força em um campo eletromagnético
que as empurra, semelhante a como a gravidade puxa objetos com massa. Nas
condições certas, os campos eletromagnéticos podem acelerar as partículas a
velocidades próximas da luz.
Na Terra, os campos elétricos são frequentemente aproveitados em
escalas menores para acelerar partículas em laboratórios. Os aceleradores
de partículas, como o Large Hadron Collider e o Fermilab, usam campos
eletromagnéticos pulsados para acelerar as partículas carregadas em até
99,99999896% da velocidade da luz. Nessas velocidades, as partículas podem
ser esmagadas para produzir colisões com imensas quantidades de
energia. Isso permite que os cientistas procurem partículas elementares e
entendam como era o Universo nas primeiras frações de segundo após o Big
Bang.
Os campos magnéticos estão
em toda parte no espaço, circundando a Terra e abrangendo o sistema
solar. Eles até guiam as partículas carregadas que se movem pelo espaço,
que espiralam ao redor dos campos.
Quando
esses campos magnéticos se encontram, eles podem ficar emaranhados. Quando
a tensão entre as linhas cruzadas se torna muito grande, as linhas se estalam e
realinham de forma explosiva em um processo conhecido como reconexão
magnética. A rápida mudança no campo magnético de uma região cria campos
elétricos, o que faz com que todas as partículas carregadas sejam lançadas em
alta velocidade. Os cientistas suspeitam que a reconexão magnética é uma
das formas pelas quais partículas - por exemplo, o vento solar, que é o fluxo
constante de partículas carregadas do Sol - são aceleradas a velocidades
relativísticas.
Essas
partículas velozes também criam uma variedade de efeitos colaterais próximos
aos planetas. A reconexão magnética ocorre perto de nós em pontos onde o
campo magnético do Sol empurra a magnetosfera da Terra - seu ambiente magnético
protetor. Quando a reconexão magnética ocorre no lado da Terra, de frente
para o Sol, as partículas podem ser lançadas na atmosfera superior da Terra,
onde elas acendem as auroras. A reconexão magnética também é considerada
responsável em torno de outros planetas como Júpiter e Saturno, embora de
maneiras ligeiramente diferentes.
A nave
espacial Magnetospheric
Multiscale https://www.nasa.gov/mission_pages/mms/index.html
da NASA foi
projetada e construída para se concentrar na compreensão de todos os aspectos
da reconexão magnética. Usando quatro espaçonaves idênticas, a missão voa
em torno da Terra para capturar a reconexão magnética em ação. Os
resultados dos dados analisados podem ajudar os cientistas a entender a
aceleração de partículas em velocidades relativísticas ao redor da Terra e
através do Universo.
O
MMS orbita através do espaço próximo à Terra para observar um processo pouco
conhecido chamado reconexão magnética. Esse processo ocorre em muitos
lugares ao redor do universo e alimenta uma grande variedade de eventos,
incluindo explosões gigantescas no sol e auroras verde-azuladas brilhando no
céu noturno. Os dados do MMS estão
disponíveis publicamente - https://lasp.colorado.edu/mms/sdc/public/
As partículas
podem ser aceleradas por interações com ondas eletromagnéticas, chamadas
interações onda-partícula. Quando as ondas eletromagnéticas colidem, seus
campos podem ficar comprimidos. Partículas carregadas saltando para frente
e para trás entre as ondas podem ganhar energia semelhante a uma bola quicando
entre duas paredes que se fundem.
Esses tipos
de interações estão ocorrendo constantemente no espaço próximo da Terra e são
responsáveis por acelerar as partículas a velocidades que podem danificar a
eletrônica em espaçonaves e satélites no espaço. As missões da NASA, como
as Sondas
Van Allen - https://www.nasa.gov/van-allen-probes ,ajudam os cientistas a
entender as interações onda-partícula.
Acredita-se
que as interações onda-partícula sejam responsáveis por acelerar alguns raios
cósmicos que se originam fora do nosso Sistema Solar. Após uma explosão de
supernova, uma camada quente e densa de gás comprimido, chamada onda de choque,
é ejetada do núcleo estelar. Repletas de campos magnéticos e partículas
carregadas, as interações onda-partícula nestas bolhas podem lançar raios
cósmicos de alta energia a 99,6% da velocidade da luz. As interações
onda-partícula também podem ser parcialmente responsáveis pela aceleração do
vento solar e dos raios cósmicos do Sol.
Campos elétricos e magnéticos podem adicionar e remover energia das
partículas, alterando suas velocidades.
Créditos: Estúdio de
Visualização Científica da NASA
Por Mara
Johnson-Groh
Centro de Vôo Espacial Goddard da NASA , Greenbelt, Md.
Tags: Goddard Space Flight Center Sistema Solar
Tags: Goddard Space Flight Center Sistema Solar
Última
atualização: 30 de maio de 2019
Editor: Rob
Garner
Obrigado pela sua visita e volte sempre!
HélioR.M.Cabral (Economista,
Escritor e Pesquisador Independente na Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e
Climatologia).
Membro da Society for
Science and the Public (SSP) e assinante de conteúdos científicos da NASA
(National Aeronautics and Space Administration) e ESA (European Space Agency).
Participa do projeto S`Cool Ground Observation
(Observações de Nuvens) que é integrado ao Projeto CERES (Clouds and Earth´s
Radiant Energy System) administrado pela NASA.
Participa também do projeto The Globe Program / NASA
Globe Cloud, um Programa de Ciência e Educação Worldwide, que também tem o
objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este projeto é patrocinado pela
NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado pela National Oceanic and
Atmospheric Administration (NOAA) e U.S Department of State.
e-mail: heliocabral@coseno.com.br
