Astrônomos encontram estrela que não deveria existir

Teoria incompleta

Uma equipe de astrônomos europeus utilizou o Very Large Telescope do ESO (VLT) para descobrir uma estrela na Via Láctea que os cientistas achavam não poder existir.

Os astrônomos descobriram que esta estrela é composta quase inteiramente por hidrogênio e hélio, com quantidades minúsculas de outros elementos químicos.

Esta intrigante composição química coloca a estrela na chamada "zona proibida" dentro da teoria de formação estelar mais aceita, o que significa que esta estrela nunca deveria ter-se formado.

Ou, o que agora parece ser mais razoável, que a estrela está correta, mas a teoria não.

Estrela sem metais

A estrela de baixa luminosidade está situada na constelação do Leão e é chamada SDSS J102915+172927 - a sigla é rastreio SDSS (Sloan Digital Sky Survey) e os números fazem referência à posição do objeto no céu.

Ela possui a menor quantidade de elementos mais pesados que o hélio (que os astrônomos chamam de "metais") do que todas as estrelas estudadas até hoje. Este objeto possui uma massa menor que a do Sol e tem provavelmente mais de 13 bilhões de anos de idade.

"Uma teoria muito aceita prediz que estrelas como esta, com pequena massa e quantidades de metais extremamente baixas, não deveriam existir porque as nuvens de material a partir das quais tais objetos se formariam nunca se poderiam ter condensado," explica Elisabetta Caffau, da Universidade de Heidelberg, na Alemanha e do Observatório de Paris, na França.

"É surpreendente encontrar pela primeira vez uma estrela na 'zona proibida'. Isto significa que iremos provavelmente ter que verificar alguns dos modelos de formação estelar, completa Caffau, que é a autora principal do artigo científico que descreve estes resultados, e que será publicado em Setembro na revista Nature.

Estrela mais velha já encontrada

A equipe analisou as propriedades da estrela com o auxílio dos espectrógrafos X-shooter e UVES, montados no VLT. Os astrônomos mediram a abundância dos vários elementos químicos presentes na estrela e descobriram que a proporção de metais na SDSS J102915+172927 é mais de 20 mil vezes menor que a proporção de metais no Sol.

"A estrela é tênue e tão pobre em metais que apenas conseguimos detectar a assinatura de um único elemento mais pesado que o hélio - o cálcio - nas primeiras observações que fizemos," disse Piercarlo Bonifacio, que supervisionou o projeto. "Tivemos que pedir tempo de telescópio adicional ao Diretor Geral do ESO para estudar a radiação da estrela com mais detalhe, com longos tempos de exposição, de modo a tentar encontrar mais metais."

Os cosmólogos acreditam que os elementos químicos mais leves - hidrogênio e hélio - foram criados pouco depois do Big Bang, juntamente com um pouco de lítio, enquanto a maioria dos outros elementos foram posteriormente formados nas estrelas.

As explosões de supernovas espalharam o material estelar para o meio interestelar, tornando-o rico em metais. As novas estrelas que se formam a partir deste meio enriquecido possuem por isso maiores quantidades de metais na sua composição do que as estrelas mais velhas.

Por conseguinte, a proporção de metais numa estrela nos dá informação sobre a sua idade.

"A estrela que estudamos é extremamente pobre em metais, o que significa que é muito primitiva. Pode ser uma das estrela mais velhas jamais encontrada," acrescenta Lorenzo Monaco (ESO, Chile), que também participou do estudo.

Simulação recria nascimento de galáxia similar à Via Láctea

Simulação galáctica

Após intensos cálculos numéricos, que tomaram nove meses de um supercomputador, cientistas completaram a primeira simulação completa do nascimento de uma galáxia espiral.

A galáxia hipotética é semelhante à nossa Via Láctea e, segundo o grupo, a simulação, chamada Eris, pode ser uma recriação bastante realística de como a nossa galáxia surgiu.

A simulação resolve um problema antigo, que levou alguns pesquisadores a questionarem o modelo cosmológico vigente.

"Esforços anteriores para formar uma galáxia de disco massivo como a Via Láctea falharam, com as galáxias simuladas acabando com enormes protuberâncias centrais em relação ao tamanho do disco," explica Javiera Guedes, da Universidade da Califórnia, em Santa Cruz, e primeiro autor de um artigo sobre a nova simulação.

Via Láctea simulada

A galáxia Eris é uma galáxia espiral barrada, ou seja, com um grande barra central de estrelas brilhantes. Todas as demais propriedades estruturais simuladas são consistentes com as galáxias como a Via Láctea.

Seu perfil de brilho, relação entre saliência central e disco, conteúdo estelar e outras características essenciais estão dentro da faixa de observações da Via Láctea e de outras galáxias do mesmo tipo.

"Nós dissecamos a galáxia de muitas maneiras diferentes para confirmar que ela se encaixa com as observações", disse Guedes.

Teoria da matéria escura fria

Os resultados apóiam a chamada teoria da matéria escura fria, segundo a qual a evolução da estrutura do universo é dirigida pelas interações gravitacionais da matéria escura - o termo "frio" expressa o movimento lento das partículas.

A gravidade atuou inicialmente sobre ligeiras flutuações de densidade presentes logo após o Big Bang, reunindo os primeiros aglomerados de matéria escura, que cresceram para formar aglomerados cada vez maiores através da fusão de pequenos progenitores menores.

Segundo a teoria, a matéria comum que forma estrelas e planetas caiu em "poços gravitacionais", criados por grandes aglomerações de matéria escura, dando origem a galáxias nos centros de halos de matéria escura.

Nos últimos 20 anos, no entanto, os esforços para reproduzir este processo em simulações de computador não conseguiram gerar galáxias maciças de disco, semelhantes à Via Láctea, com seus braços espirais em um grande disco plano em torno de um bojo central pequeno, formado por estrelas mais velhas.

Novos caminhos para a luz no interior dos chips

Retardo de fótons

Por incrível que pareça, é muito mais fácil enviar fótons por milhares de quilômetros ao longo de uma fibra óptica do que enviá-los por alguns nanômetros no interior de um processador.

A rigor, é mais do que uma dificuldade, é quase uma impossibilidade prática: enquanto já convivemos há anos com as fibras ópticas, os chips fotônicos ainda estão engatinhando.

Isso ocorre devido aos minúsculos defeitos nos materiais usados para construir os chips. Assim que atingem os defeitos, os fótons são desviados do seu caminho, causando a perda do sinal e da informação que deveria ser processada.

Esses defeitos são ainda mais críticos quando ocorrem em componentes conhecidos como PDD (photon delay devices - dispositivo de retardo dos fótons), cujo papel é retardar os fótons, segurando-os até que o processador necessite da informação que eles contêm.

Esses componentes são constituídos por minúsculos ressonadores colocados em série. Assim, um único defeito em um desses ressonadores pode arruinar o fluxo de informação inteiro.

Múltiplos caminhos para a luz

Enquanto não alcançam um grau de pureza absoluta em seus materiais, a equipe do professor Mohammad Hafezi encontrou uma saída que pode não parecer muito elegante, mas resolve o problema.

Eles substituíram a linha única de nanorressonadores por múltiplas linhas, criando rotas alternativas para a luz. Assim, se encontrarem um defeito, os fótons poderão seguir por um dos outros caminhos.

Os cientistas afirmam que a solução abre um caminho prático que poderá viabilizar a fabricação dos primeiros protótipos de processadores fotônicos - mais rápidos, com menor consumo de energia e que quase não esquentam.

Três prêmios Nobel

Mas não é isso: a equipe afirma que o componente fotônico abre um novo caminho para estudar um efeito particularmente estranho, chamado efeito quântico Hall.

Esse efeito descreve a forma como os elétrons parecem interferir consigo mesmos conforme viajam ao longo de um campo magnético.

A física por trás do efeito quântico Hall já rendeu três prêmios Nobel, mas ainda há várias previsões teóricas a seu respeito que nunca foram observadas experimentalmente.

"Os fótons nesses componentes apresentam o mesmo tipo de interferência que os elétrons sujeitos ao efeito quântico Hall," afirma Hafezi. "Nós esperamos que esses novos dispositivos nos ajudem a superar esses problemas ao nos possibilitar observar a física diretamente, em vez de explorá-la por analogias."

Smart Forvision: veja as tecnologias do novo veículo-conceito

Tecnologias futuras

A fabricante de veículos Smart apresentou hoje o seu novo veículo-conceito, projetado em parceria com a empresa Basf.

O modelo, chamado Forvision, combina um design futurista com uma mescla de tecnologias já disponíveis e em desenvolvimento, relativas à eficiência energética, à gestão de temperatura e ao peso do veículo.

"Estamos apresentando várias inovações que tornam possível a mobilidade totalmente elétrica. Além das células solares orgânicas transparentes e dos LEDs transparentes, são usadas espumas de isolamento contra o frio e o calor e revestimentos e filmes que refletem os raios ultravioleta. O Forvision também está estabelecendo novos padrões de leveza com o uso das primeiras rodas totalmente de plástico," anunciou Annette Winkler, da Smart.

Algumas destas tecnologias ainda estão em fase de laboratório, enquanto outras têm chances mais realistas de entrar em produção em série a médio prazo.

Células solares e LEDs orgânicos

O teto-solar transparente é o primeiro que também é capaz de gerar energia. Células solares orgânicas transparentes cobrem toda a superfície do teto.

Mesmo sob luz difusa e de baixa intensidade, elas geram energia suficiente para alimentar os componentes multimídia e os três exaustores que auxiliam na gestão do clima no interior do veículo.

Se o veículo estiver sob o sol, a ventilação é permanentemente operada com a ajuda dessas células solares, mantendo frio o interior do carro.

Esta nova tecnologia fotovoltaica tem ainda potencial para aumentar a eficiência do veículo, além do que a energia gerada pode ser utilizada para outras aplicações, como recarregar suas baterias.

O interior do veículo também é iluminado com tecnologia eletrônica orgânica, na forma de OLEDs - LEDs orgânicos, fabricados na forma de plásticos flexíveis que podem ser moldados seguindo o desenho interno do carro.

Rodas de plástico

Uma redução de peso considerável no veículo foi obtida com a utilização de rodas totalmente de plástico. Em seu estado atual de desenvolvimento, as rodas de plástico desenvolvidas pela BASF representam uma redução de peso de três quilogramas por roda.

Além da célula de passageiros, componentes adicionais, como as portas, são feitas de carbono reforçado com fibra de resina epóxi - um material compósito de alto desempenho.

O uso desses materiais permite uma redução de peso de mais de 50 por cento em comparação com o aço ou 30 por cento em comparação com o alumínio.

Os bancos, e várias outras partes do interior do carro, são revestidos com os chamados e-tecidos, ou tecidos eletrônicos, cuja malha é acrescida com materiais condutores, permitindo um controle preciso de temperatura.

Calor de fora, ondas de rádio de dentro

A espuma dos bancos é de cerca de 10 a 20 por cento mais leve do que os materiais atuais e permite diferentes graus de dureza em diferentes áreas da mesma peça, resultando em ganhos ergonômicos.

Em lugar das tradicionais películas para os vidros, o Forvision possui o que seus projetistas chamam de "escudo de calor", um novo tipo de película que reflete apenas os raios infravermelhos.

As ondas de rádio necessárias para operar o GPS, Bluetooth, telefones celulares ou para pagar o pedágio sem parar passam através do vidro sem qualquer atenuação.

Agora é só esperar que as tecnologias que "estão quase lá" cheguem efetivamente "lá", e que as que ainda estão no laboratório saiam de "lá".

Grafeno com plasmônica pode aumentar velocidade da internet

Uma colaboração entre as universidades de Manchester e Cambridge, no Reino Unido, incluindo Andre Geim e Konstantin Novoselov, ganhadores do prêmio Nobel por seus trabalhos com o grafeno, acaba de mostrar que esse "material-maravilha" também pode tirar proveito da plasmônica para aumentar a velocidade das comunicações ópticas.

Combinando o grafeno com nanoestruturas metálicas, eles criaram um componente capaz de capturar 20 vezes mais luz do que o grafeno isoladamente.

Célula solar de grafeno

Colocando dois fios metálicos muito próximos um do outro em cima de grafeno, os pesquisadores já haviam demonstrado a possibilidade de gerar energia elétrica - ou seja, o grafeno funciona como uma célula solar bastante rudimentar.

Mas, mesmo sem rivalizar com as células solares de silício, a possibilidade de capturar luz e transformá-la em eletricidade é algo muito interessante para as comunicações ópticas, em que a informação deve viajar na forma de luz pelas fibras ópticas e, para ser processada, precisa ser convertida em pulsos elétricos.

O maior obstáculo para a aplicação prática para este dispositivo específico à base de grafeno é que, ao contrário dos outros fotodetectores já existentes, ele apresentou uma eficiência muito baixa.

O problema é que o grafeno absorve pouca luz, cerca de 3% da luz que incide sobre ele, com o resto passando direto, sem contribuir para o funcionamento do dispositivo.

Grafeno com plasmônica

Os pesquisadores agora elevaram essa eficiência combinando o grafeno com minúsculas estruturas metálicas, cuidadosamente organizadas em cima do grafeno.

Os plásmons induzem "ondas eletrônicas" na superfície das estruturas metálicas, que acabam se "derramando" sobre o grafeno, otimizando sua coleta de elétrons e, portanto, gerando uma maior intensidade de corrente elétrica.

O arranjo criou na verdade uma nanoestrutura plasmônica, que funciona com base em ondas superficiais de elétrons chamados plásmons de superfície.

Em relação à "célula solar de grafeno", o componente capta 20 vezes mais luz, sem perda de velocidade.

"O grafeno parece ser um companheiro natural para a plasmônica. Esperávamos que nanoestruturas plasmônicas pudessem melhorar a eficiência dos dispositivos baseados em grafeno, mas foi uma surpresa muito agradável que as melhorias sejam tão dramáticas," comentou o Dr. Alexander Grigorenko, coordenador da equipe.