Quanta coisa existe em um ano-luz?

“Ano-luz” é a maior medida de distância, que costumamos usar ao lidar com lugares realmente longes, como planetas e estrelas.

Imagine o quanto esta distância significa. Mesmo que o nome seja um pouco confuso, você provavelmente já sabe que um ano-luz é a distância que a luz percorre em um ano inteiro. Agora monte mentalmente um cubo com esta distância em cada um dos quatro lados. Quanto de “material” existe na figura geométrica? E, por outro lado, quão vazia ela seria? Tudo depende de onde você colocar o seu cubo imaginário gigantesco

• E se você pudesse viajar na velocidade da luz?

O simples fato de mentalizar este cubo, com um ano-luz de comprimento em cada, já é uma tarefa um tanto complicada para nossos limitados cérebros. Lembre-se: a luz possui uma velocidade de quase 300.000 quilômetros por segundo. Em um ano, são aproximadamente 10 trilhões de quilômetros. 365 dias viajando na velocidade da luz vai te levar para bem longe de casa.

Mas vamos adiante. A questão de quanta “coisa” existe neste cubo gigantesco também passa pela oposição ao quanto de “vazio” existe nele. Ou seja, além de estarmos à procura de seu conteúdo, também estamos interessados na quantidade de “nada” que existe lá dentro. E uma resposta definitiva só pode ser dada ao estabelecer um local para estudarmos o conteúdo do cubo.

Para ajudar na visualização da questão, assista ao vídeo abaixo. Para ativar as legendas automáticas com tradução, basta clicar no primeiro botão da esquerda para a direita no canto direito do vídeo, selecionar “ativo” e depois escolher o português. As legendas na nossa língua estão relativamente boas. 

Tomemos como cenário para nosso experimento o núcleo de uma galáxia e encontraremos estrelas por todo o lugar. Quem sabe possamos nos posicionar no coração de um aglomerado globular? Ou em uma nuvem de estrelas? Também poderíamos inserir nosso cubo nos subúrbios da Via Láctea. Há, ainda, grandes espaços vazios que existem entre galáxias, onde não há quase nada.

• 13,2 bilhões de anos-luz: a foto mais distante que o Hubble consegue tirar

Agora vamos à matemática louca presente neste exercício de imaginação. Primeiro, vamos descobrir a densidade média da Via Láctea, que possui cerca de 100 mil anos-luz de diâmetro e mil anos-luz de espessura. O volume total da Via Láctea é de cerca de 8 trilhões de anos-luz cúbicos. E a massa total da Via Láctea chega a incríveis 6 x 10 elevado à potência de 42 quilogramas.

Fazendo todas estas contas cheias de algarismos, você terá uma densidade de 8 x 10 elevado à potência de 29 quilos por ano-luz. Ou seja, um 8 seguido de 29 zeros. Parece muita coisa – e realmente é.

Na realidade, este valor corresponde a cerca de 40% da massa do sol. Em outras palavras, em média, em toda a Via Láctea, há cerca de 40% da massa do sol em cada ano-luz cúbico. Porém, em um metro cúbico médio, existe apenas cerca de 950 atogramas (unidade de medida que representa um quintilhonésimo [bilionésimo do bilionésimo] do grama, ou seja, 10 elevado a -18 gramas) – o que é bastante próximo a nada. A efeito de comparação, o ar – a nossa referência de “quase nada” – tem mais de um quilo de massa por metro cúbico.

Nas regiões mais densas da Via Láctea, como dentro de aglomerados globulares, é possível observar estrelas com densidade 100 ou até mil vezes maior do que a nossa região da galáxia. As estrelas podem ficar tão próximas entre si quanto o raio do sistema solar.

• Viaje a bilhões de anos-luz de distância neste vídeo

Entretanto, a história é diferente nas grandes regiões interestelares, onde a densidade cai significativamente. Há apenas algumas centenas de átomos individuais por metro cúbico no espaço entre estrelas. E nos vazios intergalácticos, a situação é ainda mais extrema: há apenas um punhado de átomos por metro.

Respondendo à pergunta do título… Quanta coisa existe em um ano-luz? Bem, como vimos, tudo depende do local que você escolhe para analisar. Mas se você pudesse espalhar toda a matéria que existe no universo, chacoalhando-o como se fosse um globo de neve, a resposta seria: praticamente nada.  

Fonte:HypeScience  

#EinsteinJV

Morte é o fim?

            A hora da morte sempre foi rodeada de mistérios, várias são as experiências de pessoas que dizem ter morrido e recebido uma segunda chance, algumas dizem até terem ido ao inferno.

            Lendas e religiões sempre trataram a morte como uma passagem, mas para onde? A grande maioria acredita que para algo melhor, mas algumas acreditam que a alma retorna a terra para reparar alguns erros, entretanto trataremos a morte do ponto de vista científico.

            A morte acontece quando o sistema de um ser vivo deixa de trabalhar corretamente, entrando em colapso e levando a morte. Porém não precisa todas as parte do sistema colapsarem para levar a morte, uma única parte fundamental parando, como o coração, sem atendimento imediato, com certeza levará a morte. E depois que morre?

            Como sabemos, segundo Lavoisier: “Na natureza nada se cria nada se perde, apenas se transforma”. Nossa força vital que vem dos alimentos são transformadas em energia que é usada nas tarefas, mas temos que lembrar que nosso cérebro é composto de cargas elétricas, quando morremos a atividade nele para, a energia se dispersa e o indivíduo está morto, mas para onde vai as cargas elétricas que estão presente no cérebro? Essa é mais uma pergunta que a ciência inda não respondeu.

#MarcosBrito

Qual é a semelhança, ou diferença, entre um halo solar e um arco-íris?

Para que observes um arco-íris deves ter o Sol baixo e por trás de ti. A luz que vem do Sol é refratada, entrando nas gotas de água e lá dentro sofre reflexão interna total e retorna chegando ao observador.

Já os halos acontecem em torno do Sol ou da Lua, envolvendo a refração e a reflexão da luz em pequenos cristais de gelo. Para observar um halo temos que ter o astro a nossa frente

O comum entre eles é a decomposição da luz branca solar em luz multicolorida.

Imagem retrata 22 mil objetos em órbita ao redor da Terra

(UOL/Tribuna Hoje) Especialista em espaço, o designer e fotógrafo alemão Michael Najjar divulgou recentemente em seu site imagem criada com dados da Agência Espacial Norte-Americana (a Nasa) retratando a Terra e 22 mil objetos que hoje orbitam a seu redor.

Segundo a Nasa, existem aproximadamente 370 mil fragmentos de lixo e equipamentos espaciais orbitando em volta da Terra a velocidades de até 35 mil quilômetros por hora.

Destes, apenas 22 mil são possivelmente identificáveis e monitoráveis. Grande parte do total trata-se de detrito espacial, já sem uso.

Repleta de equipamentos criados e lançados ao espaço desde 1954 pelo homem, a imagem faz pensar se em breve já não será difícil que um foguete ou uma espaçonave decolem rumo ao espaço sem colidir contra um desses objetos.

Sucesso nos cinemas neste ano, o filme Gravidade, de Alfonso Cuarón, registra o que seria um acidente envolvendo detritos espaciais como os mostrados na imagem e uma estação espacial. Entrevistado pelo UOL, o astronauta brasileiro Marcos Pontes afirmou que o acidente do filme poderia acontecer na vida real.

Satélite caiu em novembro
Há pouco mais de um mês, a notícia de que o satélite Goce, da Agência Espacial Europeia (a ESA), estava prestes a cair sobre a Terra chamou atenção para a questão dos detritos espaciais.

O equipamento acabou se desintegrando ao reentrar na atmosfera terrestre em 10 de novembro, sem causar maiores danos. Os restos do satélite passaram por regiões como a Sibéria, o oeste do Oceano Pacífico, o leste do Oceano Índico e a Antártica.

Todos os anos, segundo a ESA, de 100 a 150 toneladas de material produzido pelo homem e lançado ao espaço retornam à atmosfera terrestre.

Toque real

O dinamarquês Dennis Aabo Sorensen é o primeiro humano a receber o implante de uma mão iônica capaz de fornecer tato. Com a prótese, ele conseguiu sentir a forma e a rigidez de diferentes objetos.

Há dez anos o dinamarquês Dennis Aabo Sorensen, 36 anos, sofreu um acidente que levou à amputação de sua mão esquerda. Depois de uma década atormentado pela impressão fantasma do membro, Sorensen se torna o primeiro humano a recuperar a sensação de toque em tempo real por meio do implante de uma mão biônica ligada diretamente a seus nervos.

O feito, divulgado hoje na Science Translational Medicine, é resultado de anos de estudos de pesquisadores italianos e dinamarqueses liderados pelo engenheiro biomédico Silvestro Micera, da Escola Politécnica Federal de Lausanne, na Suíça. Em 2009, a equipe de Micera já havia feito um experimento bem-sucedido com um paciente amputado que conseguiu mover uma prótese temporariamente ligada ao nervo do braço. Mas, nessa ocasião, a prótese não chegou a ser fixada ao corpo do paciente e também não proporcionava a resposta sensorial de tato."O implante feito em Sorensen é o primeiro do mundo a oferecer a sensação de tato”, diz Micera, que no ano passado já havia anunciado com exclusividade para CH On-lineo início dos testes. “Essa informação sensorial é muito importante para que um amputado consiga controlar melhor a sua prótese. Reconhecer as propriedades de um objeto, o ajuda a dosar a força empregada e permite melhor qualidade de vida.”

A mão biônica usada no experimento, desenvolvida por pesquisadores da Universidade Freiburg (Alemanha), possui sensores táteis nos dedos. A informação de toque captada por esses sensores é transformada em impulsos elétricos que são enviados a quatro eletrodos inseridos cirurgicamente nos nervos mediano e ulnar do braço do paciente. 

                                           Eletrodos implantados no braço do paciente recebem os sinais de movimento enviados pelo cérebro e os transmitem para a mão biônica. Sensores táteis na prótese captam a informação sensorial e a enviam para os eletrodos. Dos eletrodos, a informação é enviada ao cérebro pelos nervos. 

Os eletrodos servem de ponte de comunicação entre a prótese e o cérebro. Eles tanto enviam à mão biônica os sinais neurais relacionados ao movimento da prótese, quanto captam a informação dos sensores táteis e as transmitem ao cérebro via nervos na forma de impulsos elétricos. 

Oportunidade única 

Sorensen recebeu o implante da prótese em fevereiro do ano passado. Dezenove dias antes de ter a prótese conectada ao seu braço, os eletrodos foram inseridos em seus nervos no Hospital Gemelli, na Itália. O neurologista Paolo Maria Rossini, também envolvido no estudo, conta à CH On-line que Sorensen foi escolhido entre vários candidatos.

“Decidimos testar a prótese nele por várias razões”, diz Rossini. “Foi importante o fato de ele ter uma amputação com ponta uniforme e que não danificou os nervos, além de ser uma pessoa com estabilidade física e emocional para passar por duas cirurgias e testes que duraram semanas, longe de sua família e amigos.” 

                                           Silvestro Micera aperta a mão biônica de Dennis Aabo Sorensen, que consegue sentir o toque. 

Depois do implante, Sorensen passou por uma série de mais de 700 testes que duraram cerca de um mês. Sua principal tarefa era segurar objetos e reconhecer sua forma e rigidez, usando uma venda nos olhos e tampões no ouvido, para garantir que recebia informações apenas pela mão biônica. Para ter certeza de que as sensações eram reais e não causadas pelo fenômeno do membro fantasma, os pesquisadores desligaram os eletrodos durante alguns testes sem aviso. 

A percepção da rigidez do objeto era dada pela tensão dos tendões artificiais que controlam a prótese. Conforme essa tensão variava, mudava também a carga do impulso elétrico enviado aos nervos.  “A resposta sensorial era incrível”, conta Sorensen. “Eu pude sentir coisas que não sentia há anos. Ao segurar um objeto, consegui sentir se ele era macio ou duro, redondo ou quadrado.” 

Próximos passos 

Os pesquisadores pretendem agora realizar testes clínicos mais longos e com mais pessoas. Estudos anteriores com camundongos mostraram que os eletrodos implantados no nervo são duráveis e até agora funcionaram por seis anos sem problemas. 

Os eletrodos de Sorensen, no entanto, tiveram que ser removidos devido às normas de testes clínicos vigentes na União Europeia, que não permitem que o paciente fique mais que 30 dias com um implante ainda não aprovado para uso.

O pesquisador ressalta, no entanto, que ainda são necessários alguns ajustes até que a prótese atinja uma configuração que possa ser usada no dia a dia. Uma das mudanças necessárias é inserir dentro da prótese o equipamento que gera os impulsos elétricos – hoje ainda fica do lado de fora, ligado por fios. Pretende-se melhorar também o sistema de acoplamento da prótese ao corpo. Micera diz que seu próximo desafio será desenvolver próteses mais elaboradas, capazes de fazer sentir textura e temperatura. “Quanto mais sensores usarmos na prótese, mais informações podem ser passadas ao usuário”, comenta. “Nossa ideia é usar mais sensores nos dedos e também na palma da mão.”

“Ainda precisamos de mais avanços, mas acredito que estamos abrindo caminho para um futuro de próteses cada vez melhores”, conclui Micera. 

Fonte:Ciência Hoje 

#EinsteinJV

Princípio da Incerteza de Heisenberg.

Antes de dar inicio a matéria sobre o principio da incerteza de Heisenberg, abrirei um breve espaço para uma biografia, para que você meu caro leitor intenda um pouco mais sobre o físico que a formulou,a intenção dessa primeira matéria, é apresentar você meu caro leitor, a uma introdução a o principio da incerteza .

       Werner Karl Heisenberg nasceu no dia 5 de dezembro de 1901, na cidade de Würzburg, na Alemanha.

Ingressou na Maximilians-Gymnasium, uma instituição de ensino de prestígio, dirigido por seu avô materno. Em 1920, iniciou os estudos em Física na Universidade de Munique. Três anos depois, terminou seu doutorado. Em 1924, foi assistente de Max Born no centro universitário de Gottingen e, em seguida, partiu para Copenhague para dar continuidade ao seu trabalho no Instituto Bohr de Física, ao lado do próprio Niels Bohr. Ali, Heisenberg percebeu a necessidade de derrubar as bases da física clássica para construir uma nova era da ciência. Foi assim que, em 1925, desenvolveu a mecânica matricial, o primeiro passo, para a mecânica quântica.

A Mecânica Matricial e o Princípio da Incerteza

          

    
         Heisenberg deixou de  considerar a hipótese aceita até então de que elétrons e outros fenômenos atômicos poderiam se comportar como partículas e propôs a possibilidade de predizer matematicamente a ocorrência de outros fenômenos atômicos que pudessem ser averiguados, tais como frequência e luz. 

         O esquema também tinha uma extensão lógica que imediatamente ficou conhecida como Princípio da Incerteza ou Princípio de Heisenberg. Este princípio foi desenvolvido em 1927, quando o físico era professor da Universidade de Leipzig e segundo ele a dupla natureza da matéria estabelece limitação fundamental sobre a precisão com que podemos saber a localização e o momento de qualquer corpo.

         Esta limitação só se torna importante para a matéria no nível subatômico, isto é, com massas tão pequenas quanto a do elétron.

         Este Princípio de Incerteza aplicado aos elétrons num átomo, diz que é intrinsecamente impossível conhecer simultaneamente o momento exato de um elétron e a sua localização exata no espaço.

Princípio da Incerteza

           O Princípio da Incerteza, de Heisenberg, é bastante simples de se compreender.

           Na física clássica, acreditava-se que uma vez conhecidas a posição inicial e o momento (massa e velocidade) de todas as partículas de um sistema, seria possível calcular suas interações, prevendo seu comportamento.

           Porém, para conseguir estabelecer estes dados,  seria necessário conhecer a posição e o momento de todas as partículas. Chegamos, então, ao Princípio da Incerteza. Segundo ele, é impossível precisar a posição ou o momento (logo, a velocidade) de uma partícula porque ao medir um desses valores, os alteramos.

           O Princípio da Incerteza é equacionado através da fórmula:

                                      

           A razão dessa incerteza não é um problema do aparato utilizado nas medidas das grandezas físicas, mas sim a própria natureza da matéria e da luz.

Para que possamos medir a posição de um elétron, por exemplo, precisamos vê-lo e, para isso, temos que iluminá-lo. Além disso, a medida será mais precisa quanto menor for o comprimento de onda da luz utilizada. Nesse caso, a física quântica diz que a luz é formada por partículas (fótons), que têm energia proporcional à frequência dessa luz. Portanto, para medir a posição de um elétron precisamos incidir sobre ele um fóton bastante energético, já que quanto maior for a frequência, menor é o comprimento de onda do fóton, e esse processo transfere energia ao elétron, o que modificará sua velocidade, tornando impossível determinar seu momento com precisão.

           Esse princípio proposto por Heisenberg se aplica somente ao mundo subatômico, uma vez que a energia do fóton transferida para um corpo macroscópico não seria capaz de alterar sua posição.

           O estudante de física Werner Heisenberg, de Sommerfeld, foi o responsável pela valorização de algo não muito aceito ou popularizado na física, a incerteza. Considerado um marco para a física quântica.

Em 1927, Heisenberg verificou e afirmou ser impossível conhecer de forma total e íntima a estrutura da matéria, porque, na verdade, não havia e ainda não há como se saber exatamente a forma de interação entre as partículas atômicas.

           O Princípio da Incerteza é baseado no fato de não se saber qual o deslocamento exato feito pelas partículas, o que impede a definição da sua localização no espaço, o trajeto percorrido, o tempo determinado, além da direção e do sentido. Essa dificuldade acontece porque as partículas se movem de forma tridimensional.

           Pode-se concluir, então, que uma das características mais incríveis apresentadas no Princípio da Incerteza é a quantização numérica da incerteza.

           Outra importante característica do Principio da Incerteza é a medida da energia de um corpo.

           
           Grandezas complementares – energia (quantidade) e tempo (movimento).

           Quando ocorre a medição da energia ou do tempo de forma mais precisa, uma sempre vai se tornar menos precisa que a outra. Isso acontece porque é impossível melhorar a precisão de ambas.

Para completar os estudos e a formulação do princípio apresentado por Heisenberg, Erwin Schrödinger resolveu estudar temas que também eram polêmicos por volta da década de 20, como o quanta de Planck, o efeito fotoelétrico e a constância da velocidade da luz de Einstein, a dualidade corpúsculo-onda de De Broglie, e outros. Mais isso ficara para as próximas matérias.

           Obrigado por ter lido,  me acompanhe através do portal GU, e da minha Hashtag #‎DanielPontes .logo abaixo deixo o primeiro de três videos para os que se interessaram sobre o principio da incerteza e desejarão ir afundo. recomendo também o livro da foto ao lado, e possível encontrá-lo em PDF.
Fonte: http://www.celinacea.com.br/artigo-10136.htm

#‎DanielPontes  

Obrigado.

Os bizarros (e avançadíssimos) olhos do camarão mantis funcionam como satélites

Os coloridos camarões mantis – chamados também de tamarutacas e lagostas-boxeadoras – são conhecidos por suas garras poderosas que podem estraçalhar presas. Agora, esses crustáceos estão chamando novamente a atenção dos pesquisadores, mas por outro motivo: foi descoberto que eles têm um sistema de visão diferente de tudo o que já foi visto no reino animal.

Os olhos do camarão mantis têm 12 tipos de fotorreceptores – células que convertem luz em sinais elétricos. Para entender a particularidade disso, basta compararmos esses olhos incríveis com os de outros animais. A maioria dos mamíferos tem dois tipos de fotorreceptores nos olhos. Os seres humanos têm três, cada um responsável por uma cor diferente, assim como outros primatas. Algumas aves e répteis têm quatro fotorreceptores, e certas espécies de borboletas podem ter até seis. 

É tentador imaginar que, com 12 receptores de cor, esses animais conseguem enxergar todo um arco-íris de cores indetectáveis aos olhos humanos. Mas não é bem assim. Uma nova pesquisa australiana mostrou justamente o contrário, pois o método de diferenciação de cores desses crustáceos é completamente diferente do nosso. 

Estudos da Universidade de Queensland, em Brisbane, mostraram que os crustáceos tinham dificuldades para diferenciar cores relativamente parecidas em um teste para encontrar comida.

Eles têm um sistema visual complexo que funciona de maneira muito mais parecida com um sensor de satélite do que com olhos de outros animais, de acordo com o coordenador do estudo, Justin Marshall.

Ao invés de usar apenas alguns receptores de cor, os crustáceos parecem utilizar seus 12 fotorreceptores para reconhecer o ambiente com o mínimo esforço. Esses animais fazem uma varredura do ambiente com os olhos e constroem uma imagem a partir dela. Pesquisadores acreditam que a descoberta pode contribuir em projetos de satélites, câmeras e de armazenamento de imagens. 

Fonte:HypeScience 

#EinsteinJV