6147 – Astronomia – A mais complexa nebulosa


A nebulosa Olho de Gato, a 3 mil anos-luz da Terra, é formada pelos restos de uma estrela morta, que explodiu. Existe um traçado nas nuvens de gases que sugere que no centro há 2 estrelas próximas, uma girando em torno da outra.

NGC 6543 ou Nebulosa do Olho de gato é uma nebulosa planetária na constelação do Dragão. Estruturalmente é uma das nebulosas mais complexas conhecidas tendo-se observado em imagens de alta resolução do Telescópio Espacial Hubble mostrando jorros de material e numerosas estruturas em forma de arco.
Foi descoberta por William Herschel em 15 de Fevereiro, de 1786 e foi a primeira nebulosa planetária cujo espectro foi pela primeira vez pesquisado sendo este trabalho realizado pelo astrônomo amador William Huggins em 1864.
Os estudos modernos revelam uma natureza complexa com intrincadas estruturas que poderiam ser causadas por material ejectado por uma binária acompanhando a estrela central. No entanto não há evidências diretas da presença desta parceira estelar. Também as medidas de abundâncias de elementos químicos revelam uma importante discrepância entre as medidas obtidas por diferentes métodos indicando que há aspectos desta nebulosa que permanecem ainda sem ser compreendidos.
A NGC 6543 é uma nebulosa planetária muito estudada. É relativamente brilhante com uma magnitude aparente de 8.1, e também com uma temperatura de brilho elevada. Encontra-se nas coordenadas de ascensão reta 17h 58.6m e declinação +66°38′. A alta declinação significa que é facilmente observável a partir do hemisfério norte, onde a maioria dos grandes telescópios foram construídos.
Enquanto a nebulosa interior mais brilhante tem um tamanho relativamente reduzido de 20 segundos de arco em diâmetro, possui um halo extenso com material ejectado da estrela central durante a etapa de gigante vermelha. O halo se estende uns 386 arcseconds (6.4 minutos de arco).
A estrela central em NGC 6543 é uma estrela de tipo espectral O com uma temperatura na fotosfera de 80.000 K. Seu brilho é aproximadamente mais 10.000 vezes luminosa que o Sol com um raio de 0.65 o raio solar. Diversas análises espectroscópicos mostram que a estrela perde massa rapidamente por um forte vento estelar a um ritmo de 3.2×10−7 massas solares por ano – 20 trilhões de toneladas por segundo. A velocidade deste vento de partículas é de 1900 kms−1. Os cálculos e modelos teóricos indicam que a estrela central possui atualmente uma massa solar mas os cálculos de sua evolução teórica implicam uma massa inicial de 5 massas solares.
Observações infravermelhas
As observações de NGC 6543 em longitudes de onda infravermelhas mostram a presença de uma nuvem pó estelar e gás a baixa temperatura. Pensa-se que o pó se formou nas últimas fases da vida da estrela original. Este pó absorve luz da estrela central reemitiendo a energia em longitudes infravermelhas. O espectro de emissão infravermelho permite deduzir temperaturas de 70 K.
As emissões infravermelhas revelam a presença de material não ionizado como hidrogênio molecular (H2). Em muitas nebulosas planetárias a emissão molecular é maior a distâncias maiores da estrela onde o material deixa de estar ionizado. No caso da NGC 6543 a emissão de hidrogênio é mais intensa no limite interior do halo exterior. Isto é possivelmente devido a ondas de choque excitando o H2 à medida que impactam a diferentes velocidades com o halo.
Observações ópticas e ultravioletas
NGC 6543 foi extensamente observada no ultravioleta e nas longitudes de onda do visível. As observações espectroscópicas nestas longitudes de onda permitem determinar as abundâncias de diferentes espécies químicas bem como intrincadas estruturas da nebulosa.
A imagem em falsa cor do HST ressalta as regiões de alta e baixa concentração de íons. Três imagens foram tomadas com filtros que isolavam a luz emitida por íons de hidrogênio em 656.3 nm, nitrogênio ionizada em 658.4 nm e oxigênio duplamente ionizado em 500.7 nm. As imagens foram combinadas em canais vermelho, verde e azul respectivamente. A imagem revela duas capas de material menos ionizado nos limites da nebulosa.
O Observatório de raios-X Chandra revelou a presença de gás extremamente quente ao redor da NGC 6543. Acredita-se que o gás quente é produzido pela violenta interação entre o vento estelar e o material expulso anteriormente. Esta interação esvaziou em grande parte o interior da nebulosa deixando um espaço menos denso em forma de borbulha.
As observações do Chandra revelaram também uma fonte pontual de intensos raios X na posição da estrela. Esta não deveria emitir tão intensamente nesta longitude de onda pelo que o elevado fluxo de raios X resulta algo misterioso. Uma possibilidade interessante é que os raios X poderiam ser produzidos num hipotético disco de acreção ao redor do sistema binário.
Como a maioria dos objetos astronómicos NGC 6543 é formada sobretudo por hidrogênio e hélio, com elementos pesados tão somente presentes em pequenas quantidades. A composição exata pode ser estudada mediante a análise espectroscópica da luz procedente da nebulosa. As abundâncias se expressam geralmente relativas ao hidrogênio, o elemento mais abundante.

6105 – Tecnologias – O Infravermelho


É um tipo de radiação eletromagnética com comprimento de onda entre 10 elevado a -6 e 10 elevado a -3, ligeiramente mais longa que a luz visível. Situa-se no espectro entre a luz vermelha e as microondas; é emitido por corpos aquecidos mais intensamente se são vermelhos ou brancos e as vezes chamado de radiação térmica. Quando penetra num material torna-se apto a conceder sua energia aos átomos em vibração, de modo que, a amplitude de vibração deles aumenta, em consequência é usado como fonte de calor.

Um pouco +
A radiação infravermelha (IV) é uma radiação não ionizante na porção invisível do espectro eletromagnético que está adjacente aos comprimentos de onda longos, ou final vermelho do espectro da luz visível. Ainda que em vertebrados não seja percebida na forma de luz, a radiação IV pode ser percebida como calor, por terminações nervosas especializadas da pele, conhecidas como termorreceptores.
A radiação infravermelha foi descoberta em 1800 por William Herschel, um astrônomo inglês de origem alemã. Herschel colocou um termômetro de mercúrio no espectro obtido por um prisma de cristal com o a finalidade de medir o calor emitido por cada cor. Descobriu que o calor era mais forte ao lado do vermelho do espectro, observando que ali não havia luz. Esta foi a primeira experiência que demonstrou que o calor pode ser captado em forma de imagem, como acontece com a luz visível.Tal radiação é muito utilizada nas trocas de informações entre computadores, celulares e outros eletrônicos, através do uso de um adaptador USB IrDA.
Efeitos biológicos

A radiação IV está dividida segundo seus efeitos biológicos, de forma arbitrária, em três categorias: radiação infravermelha curta (0,8-1,5 µm), média (1,5-5,6 µm) e longa (5,6-1.000 µm). Os primeiros trabalhos com os diferentes tipos de radiação IV, relatavam diferenças entre as formas de ação biológicas do infravermelho curto e médio/longo (Dover et al., 1989). Acreditava-se que a radiação curta penetrava igualmente na porção profunda da pele sem causar aumento marcante na temperatura da superfície do epitélio, enquanto que a maior parte da energia do infravermelho médio/longo era absorvida pela camada superior da pele e freqüentemente causasse efeitos térmicos danosos, como queimaduras térmicas ou a sensação de queimação (relato de pacientes). Alguns anos mais tarde, contudo, uma nova visão do infravermelho médio/longo foi apresentada demonstrando que todas as faixas da radiação infravermelha possuem efeitos biológicos de regeneração celular.
Estudos in vitro com infravermelho curto, em células humanas endoteliais e queratinócitos demonstraram aumento na produção de TGF-β1 (fator de transformação- β1) após uma única irradiação (36-108J/cm2) e de forma tempo-dependente para o conteúdo de MMP-2 (matrix metaloproteínase-2), sendo este último tanto ao nível protéico quanto transcricional. Essas duas proteínas estão envolvidas na fase de remodelamento do reparo de lesões.
A utilização de LEDs (Light Emitting Diode – diodos emissores de luz) de infravermelho curto demonstrou reversão dos efeitos do TTX (tetrodotoxina), um bloqueador dos canais dependentes de sódio, e portanto, um bloqueador de impulso nervoso; assim como a redução nos danos causados à retina por exposição ao metanol em camundongos.
Já experimentos com o IV longo demonstraram inibição do crescimento tumoral em camundongos e melhoria no tratamento de escaras em situações clínicas.
Experimentos utilizando LED de IV, os quais trabalham com geração praticamente zero de calor, levam a acreditar que além do efeito regenerativo provocado pelo calor existe ainda um efeito bioestimulatório regenerativo decorrente de um processo não-térmico. Contudo, esse processo ainda não é bem compreendido.

5723 – Como a luneta infravermelha possibilita a visão no escuro?


A radiação infravermelha foi descoberta em 1800, pelo astrônomo alemão naturalizado inglês William Herschel (1738-1822). Todo corpo sólido a uma temperatura acima do zero absoluto (menos 273 graus centígrados) emite radiação infravermelha, invisível ao olho humano. Durante a Segunda Guerra Mundial foi desenvolvido o tubo conversor de imagens infravermelhas, usado em binóculos e lunetas infravermelhos. Esse conversor é composto de um tubo à vácuo que tem um fotocátodo (eletrodo sensível à luz) sensível à radiação infravermelha. O objeto a ser visualizado é aí focalizado. Conforme a radiação recebida, o fotocátodo emite elétrons, que são projetados numa tela, gerando assim uma imagem na outra ponto do tubo. Com o tudo só tem sensibilidade para visualizar objetos incandescentes, é necessária uma lâmpada infravermelha para iluminar a cena. Assim, uma luneta infravermelha permite enxergar, à noite, tudo que esteja num raio de 100 metros.

5631 – Encéladus, o satélite de Saturno


Com 498,8 km de diâmetro e com um período orbital de 1,37 dias. Ele deve seu nome a um titã da mitologia grega, como vimos no resumo anterior, derrotado em uma batalha e sepultado sob o vulcão Etna pela deusa Atena.
Em junho de 2009, pesquisadores europeus confirmaram a existência de um oceano de água salgada sob a calota de gelo do polo sul do satélite.
Encélado foi descoberto em 28 de Agosto de 1789 por William Herschel.
As primeiras imagens a partir de sondas em visita a Encélado foram tiradas pelas duas sondas Voyager. A Voyager 1 apenas observou a lua de longe em Dezembro de 1980, a Voyager 2, em Agosto de 1981, conseguiu tirar imagens de muito melhor resolução, revelando uma superfície jovem e uma complexidade geológica inesperada.
Para que se desvendassem os segredos de Encélado foi necessário esperar mais de vinte anos. Em 30 de Junho de 2004, a sonda Cassini chegou a Saturno para revelar os segredos do planeta senhor dos anéis e das suas luas.
Dadas as imagens surpreendentes da Voyager 2, Encélado foi considerado uma prioridade, e foram planejados vários sobrevoos a 1500 km da superfície e outras oportunidades de visionamento a 100 mil quilômetros de Encélado. Até hoje, foram feitos três encontros com Encélado, que desvendaram mais segredos sobre esta lua; um dos mais surpreendentes foi a descoberta de fontes de vapor de água do pólo sul, uma zona geologicamente activa.
Na primavera de 2008, Cassini visitou novamente este pequeno mundo a apenas 350 km de distância. Os cientistas da missão colocam Encélado ao lado de Titã como uma das prioridades futuras, afirmando um deles que Saturno deu-nos dois mundos excitantes para explorar.
Estudos feitos com recurso às imagens obtidas pela sonda Voyager 2 mostraram que Encélado possui pelo menos cinco tipos diferentes de terreno, incluindo várias regiões de terreno crivado, terreno plano recente e faixas de terreno acidentado. Foram ainda observadas fissuras lineares de dimensão considerável. Dada a relativa falta de crateras nas planícies, estas regiões têm, provavelmente, menos de 100 milhões de anos. Desta forma, Encélado deve ter tido actividade recentemente com recurso a “vulcanismo de água” ou outros processos que renovam a superfície. O gelo novo e limpo que domina a sua superfície torna Encélado no corpo celeste do sistema solar com maior albedo (0,99).
Imagens de alta resolução da Cassini mostram jactos gelados e plumas em torre ejectando grandes quantidades de partículas a alta velocidade. Estes jactos provêm de bolsas de água (acima de 0 graus centígrados) próximas à superficie. Assim, Encélado foi adicionado à lista de mundos com uma forma de vulcanismo activo.

Nas condições próximas do vácuo da superfície, essa água dissipar-se-ia no espaço. Análises feitas aos jactos e plumas indicam que a maioria das partículas acabam por cair de novo na superfície, dando ao pólo sul um aspecto extremamente brilhante, local que deverá ser o único, na lua, onde a água existe mais próxima da superfície. As partículas que conseguem escapar à gravidade de Encélado acabam por entrar na órbita de Saturno, formando o anel E.
Dado que Encélado reflecte praticamente toda a luz que recebe do Sol, a temperatura média à superfície é de -198 °C, algo mais frio que as outras luas de Saturno. A atmosfera é uma fina cobertura composta por vapor de água, e sua maior concentração no pólo sul se deve à atividade geológica na região, que é a mais quente do satélite, com -163 °C. As listas de tigre também estão associadas à condução dos gases atmosféricos por toda a superfície do satélite. Considerando a baixa gravidade desse pequeno satélite, a atmosfera se deve exclusivamente aos vapores que saem de suas entranhas, uma vez que Encélado a perde constantemente para o espaço; portanto, há produção e perda constante de gases atmosféricos. Nessa atividade, as partículas que Encélado emite abastecem o mais externo dos anéis de Saturno.
A sonda Cassini parece ter encontrado provas da existência de reservatórios de água líquida que entra em erupção ao estilo de géisers (que podem atingir mais de cem metros de altitude devida à reduzida força gravítica). A existência deste tipo de actividade geológica num mundo tão pequeno e frio acrescenta significativamente o número de habitats com capacidade de sustentar organismos vivos no sistema solar.
Outras luas do sistema solar, tais como Europa ou Ganímedes, têm oceanos de água líquida por baixo de quilómetros de uma crosta gelada. No entanto, no caso de Encélado, existem bolsas de água a poucos metros da superfície.