A climatização de habitats em Marte

por PGAPereira. HI-SEAS habitat - na parte superior, em luz visível durante o dia, e no fundo, no infravermelho. É o final de março na cratera Gale, o local de pouso do Mars Curiosity rover. E acordo com o registro de Tempo de Marte, as temperaturas não ficou acima de zero durante semanas. É uma primavera fria por curiosidade depois de um inverno surpreendentemente quente. Mas os engenheiros sabiam o que estavam se metendo quando eles projetaram o rover. Eles sabiam que seus sistemas teriam de suportar temperaturas mais frias do que 150 graus centígrados negativos, e que eles precisam operar de forma confiável sem muito tempo acima de um agradável 32 graus. O mesmo princípio aplica-se a todos os futuros habitats humanos em Marte. Mas, além de sistemas esportivos que podem suportar duras temperaturas flutuantes, um habitat também deve sobreviver a uma viagem de ida e um pouso no planeta, manterem seus habitantes protegidos da radiação prejudicial e de uma atmosfera tóxica (ou falta dela), e manter a confortável temperatura interior. Falando da experiência em um habitat simulado posso dizer-lhe: temperaturas da camisa são as preferidas. Você está quente, então você não está com frio. É verão em Mauna Loa, onde nossa HI-SEAS simulada da missão a Marte está prestes a começar o seu quarto e último mês. Ultimamente, tenho vestido camisetas durante todo o dia, mas durante a maior parte da missão eu estava confortável em blusas e meias grossas. Havia até mesmo alguns dias no início, quando eu usava luvas e tinha sempre uma caneca de chá quente em minhas mãos. O que eu quero dizer é o seguinte: houve algumas variações de temperatura graves dentro de nossa casa. Com toda a franqueza, esse projeto não foi projetado para teste de campo de um habitat em Marte. Nosso principal objetivo foi testar os efeitos da fadiga em uma missão de longo isolamento e tentar novos sistemas de alimentação para um posto interplanetário distante. Por isso, o nosso habitat não está completamente vedado do exterior, nem está sob pressurização. A uma altitude de cerca de 8.000 pés (2438 metros), que essencialmente vive em uma barraca. Dito isto, ainda há algumas lições interessantes a serem aprendidas no projeto térmico desta cúpula. Mapas de calor do nosso tripulante do Habitat, geólogo Oleg Abramov, trouxe com ele uma câmera que lê a luz infravermelha emitida por objetos ser essencialmente capaz de tirar fotos multicoloridas de zonas frias e manchas quentes. Um dos objetivos do Oleg em HI-SEAS foi criar mapas termais do habitat. Estes mapas, a curto prazo, podem ajudar a melhorar a ventilação e isolamento dessa estrutura. A longo prazo, esses tipos de imagens poderia ajudar o projeto e construção de habitats futuros. Os mapas de Oleg, tem havido algumas observações claras até agora. A tampa da cúpula, que é feita de duas camadas de vinila com algum isolamento entre elas, é aproximadamente da mesma temperatura que o ar exterior. Luzes e eletrônicos produzem uma quantidade considerável de calor. Sem surpresa, o calor aumenta e faz com que o nível superior do habitat, onde os nossos quartos são encontrados, fiquem mais quente do que o nível mais baixo. Em dias frios e nas manhãs e tardes, usamos aquecedores, aquele brilho branco quente nas fotos.

Ajustes de design em Marte. Uma sugestão especial que surge a partir destas imagens é que as aberturas no quarto podem ser colocadas nos tetos para melhorar o fluxo de ar, pois ele pode ficar muito quente lá em torno do meio-dia. Em última análise, no entanto, os designers de futuros habitats simulados faria bem em considerar um alto grau de automação e regulação, algo que o HI-SEAS habitat tem em pequenas doses com um sensor de dióxido de carbono e um par de sensores de temperatura que alimentam dados para uma ventilação automatizada do Ventilador na parte superior da cúpula. Vários sensores de temperatura e vários métodos de circulação de ar em todo o habitat poderiam regular a temperatura ainda mais. Além disso, ele pode ser importante para a reciclagem de calor a partir de fontes como máquinas, eletrônicos, e até mesmo pessoas. Esse sistema de redistribuição de calor poderia ser uma maneira eficiente de energia para manter a temperatura interior confortável. Mas, por agora, a tripulação do HI-SEAS faz grande parte do regulamento de temperatura de nós mesmos, incluindo mudar para camisetas e shorts em dias particularmente quentes. Durante a semana passada ou assim, o tempo em nossa versão de Marte tem dado uma notável semelhança com a do Havaí. 

IBEX mostra a cauda do Sistema Solar

por PGAPereira e NASA. Supunha que o nosso sistema solar, como um cometa, tem uma cauda. Assim como qualquer objeto que se move através de outro meio - por exemplo, um meteoro viajando através da atmosfera da Terra - faz com que as partículas formem uma corrente por trás dele. Mas a cauda de nossa bolha solar, chamada de heliosfera, nunca foi realmente observada até agora. Interstellar Boundary Explorer da NASA, ou IBEX, traçou os limites do rabo da heliosfera, algo que nunca antes fora possível. Os cientistas descrevem esta cauda, ​​chamado heliotail, em detalhes em um artigo publicado em 10 de Julho de 2013 no The Astrophysical Journal. Ao combinar observações dos três primeiros anos de imagens do IBEX, a equipe traçou uma cauda que mostra uma combinação de partículas em movimento rápido e lento. Existem dois lóbulos de partículas mais lentas sobre os lados, as partículas mais rápidas ficam acima e abaixo, com toda a estrutura torcida, uma vez que sofre o empurrar e puxar de campos magnéticos para fora do sistema solar. "Ao examinar os átomos neutros, o IBEX fez as primeiras observações da heliotail", disse David McComas, autor principal do artigo e investigador principal do IBEX no Instituto de Pesquisa do Sudoeste em San Antonio, Texas. "Muitos modelos têm sugerido que a heliotail, heliocalda, pode se mostrar assim, mas não tivemos observações. Nós sempre desenhávamos onde o rabo da heliosfera simplesmente desaparece para fora da página, já que não conseguíamos especular sobre o que ela realmente era.” Enquanto os telescópios têm visto essas caudas em torno de outras estrelas, tem sido difícil ver se a nossa estrela também teve uma. A Pioneer 10 foi nessa direção depois que ele cruzou a órbita de Netuno em 1983. No entanto, ele perdeu força, em 2003, antes de situar-se na cauda, então não temos dados da sonda diretamente na cauda. Observando de longe é difícil, porque as partículas na cauda, ​​e toda a heliosfera, não brilham então elas não podem ser vistas de forma convencional.

          Com o IBEX, por outro lado, é possível mapear essas regiões, medindo partículas neutras criadas por colisões nos limites da heliosfera. Essa técnica, chamada de imagem de átomos neutros energéticos, se baseia no fato de que os caminhos de partículas neutras não são afetados por campos magnéticos da heliosfera. As partículas viajam em uma linha reta de colisão para o IBEX. Consequentemente, observando de onde as partículas neutras pudessem vir, descreve o que está acontecendo nessas regiões distantes. "Usando átomos neutros, o IBEX pode observar longe estruturas, mesmo a partir da órbita da Terra", disse Eric Christian, cientista da missão IBEX no Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Md. "E o IBEX varre todo o céu, por isso nos deu os nossos primeiros dados sobre o que o rabo da heliosfera parece, uma parte importante da compreensão do nosso lugar e movimento através da galáxia.” A viagem para esses átomos neutros começa anos antes de atingir os instrumentos do IBEX. O vento solar soprando para fora dos fluxos do Sol em todas as direções, movendo-se muito além dos planetas mais distantes, eventualmente abrandam e dobra para trás ao longo da cauda, ​​em resposta à pressão a partir do material interestelar sofrendo influxo. As partículas participam de uma migração em massa de partículas que se deslocam para trás dentro da fronteira da heliosfera - uma fina camada chamada de heliopausa. Enquanto isso está acontecendo, um fluxo constante de átomos neutros mais lentos, originários de outras partes da galáxia, viaja em todo o sistema solar. Quando um desses átomos neutros colide com uma das partículas carregadas rapidamente, podem trocar um elétron. O resultado pode ser uma partícula carregada lenta e um átomo neutro rápido. O neutro não está mais ligado aos campos magnéticos, e em vez disso  acelera em linha reta para fora em qualquer direção que foi apontado naquele momento. Algumas destas viagens duram anos até que eles são detectados pelo IBEX. "Ao recolher esses átomos neutros energéticos, o IBEX fornece mapas das partículas carregadas originais", disse McComas. "As estruturas da heliotail, heliocalda,  são invisíveis aos nossos olhos, mas podemos usar esse truque remotamente para image das regiões ultraperiféricas da nossa heliosfera."

          Os primeiros resultados do IBEX na heliotail originalmente sugeriram que poderia ser apenas uma pequena região do vento lento desacelerando da heliotail, mas uma vez que os cientistas haviam coletado dados suficientes que eles perceberam que tinha inicialmente visto apenas uma parte da imagem. Com base no mapa da heliotail eles agora têm proporcionado alguém olhando diretamente para baixo da cauda vê uma forma um pouco como um trevo de quatro folhas. As duas folhas laterais são preenchidas com partículas de movimento lento, e as folhas superior e inferior com as rápidas. Esta forma faz sentido, dado o fato de que o Sol tem enviado vento solar principalmente rápido perto de seus pólos, e vento mais lento perto do equador nos últimos anos - um padrão comum na fase mais recente do ciclo de atividade de 11 anos do Sol. No entanto, o trevo de quatro folhas não se alinha perfeitamente com o Sol. A forma inteira é ligeiramente rodada, o que indica que à medida que se move para longe do Sol e da sua influência magnética, as partículas carregadas começaram a ser empurradas para uma nova orientação, alinhando-se com os campos magnéticos do local das galáxias. Os cientistas ainda não sabem por quanto tempo a cauda deve existir. "A cauda é a nossa pegada na galáxia, e é excitante, que estamos começando a entender a estrutura dela", disse Christian. "O próximo passo é incorporar essas observações em nossos modelos e iniciar o processo para realmente entender nossa heliofera". Os cientistas podem testar as suas simulações de computador da heliosfera contra as novas observações e melhorar seus modelos, conforme necessário. Juntos, os dados dos instrumentos no espaço e análise em laboratórios no chão vão continuar a melhorar a nossa compreensão da cauda de cometas fluindo afastando-se de nós. IBEX é um Pequeno Explorador da Heliosfera da NASA. O Instituto de Pesquisa do Sudoeste mantém o IBEX com equipes de parceiros nacionais e internacionais. A Goddard gerencia o Programa de Exploradores da Direção de Missões Científicas da NASA em Washington.

Os buracos negros de Andrômeda

por PGAPereira e Chandra (NASA). Usando dados do Observatório de Raios-X Chandra, da NASA, astrônomos descobriram uma bonança sem precedentes de buracos negros na galáxia de Andrômeda, uma das galáxias mais próximas à Via Láctea. Usando mais de 150 observações do Chandra, distribuídas ao longo de 13 anos, os pesquisadores identificaram 26 candidatos a buracos negros, o maior número até o momento, em uma galáxia fora da nossa. Muitos consideram Andrômeda ser uma irmã da Via Láctea. As 2 finalmente vão colidir, vários bilhões de anos a partir de agora. "Enquanto nós estamos animados para encontrar tantos buracos negros em Andrômeda, nós pensamos que é apenas a ponta do iceberg", disse Robin Barnard de Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (Cfa), Cambridge, Massachusetts, e principal autor de um novo papel que descreve estes resultados. "A maioria dos buracos negros não terá companheiros íntimos e será invisível para nós." Os candidatos a buracos negros pertencem à categoria de massa estelar, ou seja, eles formaram-se nos estertores da morte de estrelas muito maciças e, normalmente, têm massas de 5 a 10 vezes maior do que o nosso Sol. Os astrônomos podem detectar esses objetos invisíveis de outra forma quando o material é puxado de uma estrela companheira e aquecido para produzir radiação antes de desaparecer no buraco negro. O primeiro passo para identificar esses buracos negros era ter certeza de que eram sistemas de massa estelar na própria Galáxia de Andrômeda, ao invés de buracos negros supermassivos nos corações das galáxias mais distantes. Para fazer isso, os pesquisadores usaram uma nova técnica que se baseia em informações sobre a luminosidade e a variabilidade das fontes de raios-X nos dados do Chandra. Em suma, os sistemas de massa estelar muda muito mais rapidamente do que os buracos negros supermassivos.

          Para classificar os sistemas de Andrômeda como buracos negros, astrônomos observaram que estas fontes de raios-X têm características especiais, isto é, que elas eram mais brilhantes do que um determinado nível elevado de raios X e também tinham uma cor particular de raios-X. Fontes contendo estrelas de nêutrons, os núcleos densos de estrelas mortas que seria a explicação alternativa para estas observações, não apresentam essas características simultaneamente, mas fontes que contêm buracos negros. O observatório de raios-X da Agência Espacial Europeia XMM-Newton adicionou suporte fundamental para este trabalho, fornecendo espectros de raios-X, a distribuição de raios-X com energia, para alguns dos candidatos a buraco negro. Os espectros são informações importantes que ajudam a determinar a natureza desses objetos. "Ao observar em fotos que cobrem mais de uma dúzia de anos, somos capazes de construir uma visão singularmente útil do M31", disse o co-autor Michael Garcia, também do CFA. "O resultado da exposição muito longa nos permite testar se as fontes individuais são buracos negros ou estrelas de nêutrons." O grupo de pesquisa previamente identificou 9 candidatos a buracos negros dentro da região coberta pelos dados do Chandra, e os resultados atuais aumentou o total para 35. Oito deles estão associados com constelações globulares, as antigas concentrações de estrelas distribuídas num padrão esférico sobre o centro das galáxias. Isto também diferencia Andrômeda da Via Láctea como os astrônomos ainda têm de encontrar um buraco negro semelhante em um dos aglomerados globulares da Via Láctea. Sete destes candidatos a buracos negros estão dentro de 1000 anos-luz do centro da galáxia de Andrômeda. Isso é mais do que o número de candidatos a buraco negro com propriedades similares localizados perto do centro da nossa própria galáxia. Isso não é uma surpresa para os astrônomos porque o bojo de estrelas no meio de Andrômeda é maior, permitindo mais buracos negros formarem-se. "Quando se trata de encontrar buracos negros na região central de uma galáxia, é de fato o caso em que maior é melhor", disse o co-autor Stephen Murray, da Johns Hopkins University e CFA. "No caso de Andrômeda, temos uma protuberância maior e maiores buracos negros supermassivos que na Via Láctea, por isso esperamos que os buracos negros menores fossem encontrados lá também." Este novo trabalho confirma as previsões feitas no início da missão Chandra sobre as propriedades de fontes de raios-X, perto do centro do M31. Pesquisas anteriores feitas por Rasmus Voss e Marat Gilfanov, do Instituto Max Planck de Astrofísica, em Garching, Alemanha, usaram o Chandra para mostrar que havia um número invulgarmente elevado de fontes de raios-X, perto do centro do M31. Eles previram que a maioria destas fontes extras de raios-X contém buracos negros, e que haviam encontrado e capturado estrelas de baixa massa. Esta nova detecção de sete candidatos a buracos negros perto do centro do M31 dá um forte apoio a estas reivindicações.