Astronomia

O que torna os planetas simétricos

O que torna os planetas simétricos



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Tenho visto, em meus livros didáticos e em sites da nasa, que todos os planetas são simétricos. E o universo também adora simetria. O que causa essa simetria, porque a simetria é importante.

Como sabemos, esse universo está se expandindo dia a dia. A simetria vai mudar. Eu sou um garoto do ensino médio e estou feliz por ter uma resposta para isso.

Edit :) não sabemos onde está o limite entre o comportamento quântico e o comportamento clássico. Podemos colocar a assimetria local do universo na aleatoriedade quântica? Para ser mais específico, o fato de que olhando em uma direção vemos a constelação Centaurus, e em outra direção a constelação de Lyra, pode ser colocado na aleatoriedade quântica?


A principal força que atua no início e em grandes corpos, como planetas e estrelas, é a gravidade. Por ser simétrico, desde que a massa seja grande o suficiente, a gravidade os molda em uma forma aproximadamente esférica.

No entanto, quando a rotação é considerada, a esfera é ligeiramente deformada em um esferóide achatado, aproximadamente. Isso acontece em Júpiter e na Terra, apenas para dar dois exemplos.

No entanto, quando observados de perto, também podemos perceber que os corpos astronômicos podem apresentar características superficiais, como montanhas, vales ou crateras. E esses não são simétricos.

A teoria atual aceita que existe uma simetria da gravidade e outras forças e que as leis físicas são as mesmas ao longo do tempo e do espaço (isso é chamado de isotropia), e não se espera que as leis físicas mudem.

Veja também a resposta da Scientific American sobre por que os planetas são redondos? e a resposta da NASA por que os planetas são redondos ?.


Os planetas e estrelas são arredondados devido à gravidade. A atração gravitacional de um objeto por outras partes de si mesmo aumenta à medida que os objetos se tornam cada vez maiores. Essa atração gravitacional é desprezível para objetos minúsculos. Objetos minúsculos não são simétricos. Sua forma está mais próxima do fractal. Objetos um pouco maiores têm a forma mais ou menos parecida com batatas encaroçadas. O quão irregular depende do tamanho, composição, temperatura e sorte. Objetos ainda maiores exibem uma mistura de formato de batata e simetria axial. Mesmo objetos maiores apresentam mais ou menos simetria axial.

A autogravitação de um objeto torna-se opressora em algum ponto. Este ponto tem um raio de 200 a 400 km, dependendo da composição, temperatura e influências perturbadoras. Objetos no ou perto do raio da batata, como o asteróide Vesta, são arredondados se você apertar os olhos o suficiente, mas ainda têm a forma de uma batata se olharmos com atenção. Como todos os planetas são significativamente maiores do que o raio da batata, eles são bastante arredondados.


Gravidade.

Coisas no espaço grandes o suficiente para serem consideradas (ou seja, em termos gerais), podem ter apenas duas formas possíveis: 1- Perfeita ou distorcida, alguma forma de esfera. Ex: planetas, luas, grandes asteróides ... 2- planos como discos. Ex: Galáxias

E ninguém sabe sobre a forma do universo, porque nem mesmo sabemos o quão grande é o universo.


A aleatoriedade quântica pode ser responsável pela discrepância observável no universo?

O tamanho da sua amostra é muito pequeno. Acho que se pudéssemos diminuir o zoom o suficiente olhando para o CMB, começaríamos a ver o surgimento de padrões. E se pudéssemos modelar toda a existência do universo, encontraríamos o catch-22 de tudo estar exatamente onde deveria estar por causa de onde tudo estava.

Dado que todos os objetos esféricos são simétricos e que 'o círculo' é a forma mais comum no universo, a questão de porque geometria tem a ver com a certeza das diferentes, mas específicas, redes que se formarão a partir de átomos dados, porque a forma de algo no nível molecular é freqüentemente a mesma no nível visual. São tartarugas até o fim.

Agora, se você perguntar Por quê átomos diferentes formam geometrias específicas, que podem não ser exatamente onde está o limite entre o comportamento quântico e o comportamento clássico, mas é certamente o limite do meu entendimento.


Na mecânica clássica, "A 'aleatoriedade' deriva da ignorância das informações físicas no lançamento ou lançamento inicial." - é por isso que menciono modelar o universo em sua totalidade.

"Em contraste diametral, no caso da física quântica, os teoremas [...] indicam que a aleatoriedade quântica não decorre de tal informação física. "- que é a parada de onde desço ...

- Indeterminação quântica


A devoção dos físicos à simetria os desviou antes

Por Tom Siegfried

Na Grécia antiga, Aristóteles deduziu a existência de uma forma exótica de matéria no espaço com base na simetria circular do movimento celeste, uma simetria preservada no modelo ptolomaico de planetas orbitando a Terra em uma combinação de movimentos circulares.

Andreas Cellarius / Wikimedia Commons

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Os físicos têm muito em comum com Ponce de León e Bono do U2. Depois de décadas de pesquisa, eles não estão ficando mais jovens. E eles ainda não encontraram o que procuram.

Nesse caso, o objeto da busca dos físicos é SUSY. SUSY não é uma pessoa real ou mesmo uma fonte relevante para o envelhecimento de qualquer forma. É uma estrutura matemática baseada em princípios de simetria que pode ajudar os físicos a explicar melhor os mistérios do universo. Muitos especialistas acreditam que as partículas previstas pelo SUSY são as partículas massivas de interação fraca, ou WIMPs, que supostamente constituem a “matéria escura” invisível que espreita pelo cosmos.

Até agora, porém, SUSY tem sido uma decepção. Apesar de várias buscas heróicas, SUSY permaneceu oculta à vista. Talvez seja uma miragem matemática.

Se SUSY se revelar um mito, não será a primeira vez que a simetria levou a ciência a uma busca selvagem do WIMP. Raciocinar a partir da simetria do movimento circular sugeria originalmente a existência de uma nova forma de matéria no espaço há mais de dois milênios. A devoção a essa simetria cegou a ciência para a verdadeira natureza do sistema solar e do movimento planetário pelos próximos 19 séculos.

Você pode culpar Platão e Aristóteles. Em sua época, a matéria comum supostamente consistia em quatro elementos: terra, ar, fogo e água. Aristóteles construiu uma elaborada teoria do movimento com base nesses elementos. Ele insistiu que eles se moviam naturalmente em linhas retas terra e água se movendo direto para baixo (em direção ao centro do mundo), ar e fogo movendo-se diretamente para cima. No céu, porém, Aristóteles percebeu que o movimento parecia circular, à medida que as estrelas giravam em torno do céu noturno. “Nossos olhos nos dizem que os céus giram em um círculo”, escreveu ele em On the Heavens. Como os quatro elementos conhecidos se moviam em linha reta, Aristóteles deduziu que os céus devem consistir em um quinto elemento, chamado éter - ausente na Terra, mas predominante no espaço.

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Platão, em bases teóricas, em vez de observacionais, já tinha insistido que a simetria da circularidade significava perfeição e, portanto, o movimento circular deve ser exigido nos céus. E assim, durante séculos, a suposição de que o movimento celestial deve ser circular foi um estrangulamento sobre os filósofos naturais que tentavam compreender o universo. Ainda no século 16, Copérnico estava disposto a destituir a Terra de Aristóteles do meio de tudo, mas ainda acreditava que a Terra e outros planetas giravam em torno do Sol com uma combinação de movimentos circulares. Outro meio século se passou antes que Kepler estabelecesse que as órbitas planetárias são elípticas, não circulares.

A crença de Aristóteles em uma forma exótica de matéria no espaço não é tão diferente da imagem que os cientistas pintam dos céus hoje, embora de uma forma teórica um pouco mais rigorosa e sofisticada. A matéria escura predomina no espaço, os astrônomos acreditam que ela exista devido a efeitos gravitacionais que alteram os movimentos de estrelas e galáxias. E os físicos determinaram que a matéria escura não pode (por várias razões não circulares) ser feita da mesma matéria comum encontrada na Terra.

As partículas SUSY têm sido uma das propostas mais populares para a identidade dessa matéria escura cósmica, com base em noções mais complicadas de simetria do que aquelas disponíveis para Platão e Aristóteles. E desde o início do século 20, a matemática simétrica gerou uma série impressionante de sucessos científicos. Da relatividade de Einstein à teoria das partículas e forças elementares, as considerações de simetria agora formam o núcleo da compreensão da natureza pela ciência.

Essas formas matemáticas de simetria são exemplos mais elaborados de simetria como comumente entendida: uma mudança que deixa as coisas como antes. Um rosto perfeitamente simétrico parece o mesmo quando um espelho troca a esquerda pela direita. A aparência de uma esfera perfeita não é alterada quando você a gira para ver o outro lado. Gire um floco de neve em qualquer múltiplo de 60 graus e você verá o mesmo floco de neve.

De maneira semelhante, estruturas matemáticas mais sofisticadas, conhecidas como grupos de simetria, descrevem aspectos do mundo físico, como tempo e espaço ou famílias de partículas subatômicas que constituem a matéria ou transmitem forças. Simetrias nas equações de tal matemática podem até mesmo prever fenômenos até então desconhecidos. A simetria nas equações que descrevem partículas subatômicas, por exemplo, revelou que para cada partícula a natureza permitia uma partícula de antimatéria, com carga elétrica oposta.

Na verdade, todas as partículas comuns de matéria e força conhecidas se encaixam perfeitamente nos padrões matemáticos descritos por grupos de simetria. Mas nenhuma dessas partículas pode explicar a matéria escura.

As partículas SUSY como uma possibilidade de matéria escura surgiram nas décadas de 1970 e 1980, quando os teóricos propuseram um sistema de simetria ainda mais avançado. Essa matemática, chamada de supersimetria (daí SUSY), sugeria a existência de uma “super” partícula parceira para cada partícula conhecida: uma parceira força-partícula para cada partícula de matéria e uma parceira matéria-partícula para cada partícula de força. Era um conceito matematicamente elegante e resolvia (ou pelo menos melhorava) alguns outros problemas teóricos incômodos. Além disso, das partículas superparceiras que ele previu, a mais clara (qualquer que fosse) parecia ser um WIMP perfeito de matéria escura.

Infelizmente, os esforços para detectar WIMPs (que deveriam estar atingindo a Terra o tempo todo) quase todos não conseguiram encontrar nenhum. Um experimento que reivindicou uma detecção WIMP parece estar em terreno instável - um novo experimento, usando o mesmo método e materiais, não relata tal evidência WIMP. E as tentativas de produzir partículas SUSY no acelerador de partículas mais poderoso do mundo, o Grande Colisor de Hádrons, também não deram certo.

Alguns físicos, portanto, desistiram do SUSY. E talvez a supersimetria tenha sido tão enganosa quanto a paixão grega pelo movimento circular. Mas a verdade é que SUSY não é uma teoria que pode ser destruída por um único experimento. É uma noção matemática mais nebulosa, uma estrutura dentro da qual muitas teorias específicas podem ser construídas.

“Você não pode realmente matar SUSY porque não é uma coisa”, disse o físico Patrick Stengel, da International Higher School of Advanced Studies em Trieste, Itália, em uma conferência em Washington, DC, em 2019. “Não é uma ideia que você pode matar. É basicamente apenas uma estrutura para um monte de ideias. ”

Na mesma conferência, a física Katherine Freese da Universidade do Texas em Austin apontou que nunca houve qualquer garantia de que o Grande Colisor de Hádrons descobriria o SUSY. “Mesmo antes de o LHC ser construído, muitas pessoas disseram, bem, ele pode não atingir uma energia alta o suficiente”, disse ela.

Portanto, SUSY ainda pode vir a ser um exemplo de simetria que leva a física ao sucesso. Mas, por precaução, os físicos buscaram outras possibilidades de matéria escura. Uma velha sugestão que recebeu recentemente um interesse renovado é uma partícula hipotética leve chamada axion (SN: 24/03/20).

Claro, se os axions existem, os fãs de simetria ainda podem se alegrar - a motivação para propor o axion para começar foi resolver um problema com outra forma de simetria.


Obrigado, cometa Plutão. Nomenclatura do sistema solar precisa de uma grande reformulação

Plutão parece não estar conseguindo fazer uma pausa ultimamente. Depois de ser reclassificado em 2006 pela União Astronômica Internacional, parecia que o que tinha sido o nono planeta do Sistema Solar foi agora relegado ao status de & # 8220 planeta anão & # 8221 com nomes como Ceres, Eris, Haumea e Makemake. Em seguida, vieram os anúncios recentes de que o título de & # 8220Planet 9 & # 8221 pode pertencer a um objeto dez vezes a massa da Terra localizado a 700 UA de nosso sol.

E agora, uma nova pesquisa foi produzida que indica que Plutão pode precisar ser reclassificado novamente. Usando dados fornecidos pela missão New Horizons, os pesquisadores mostraram que a interação de Plutão & # 8217s com o vento solar do Sol & # 8217s é diferente de tudo o que foi observado no Sistema Solar até agora. Como resultado, parece que o debate sobre como classificar Plutão, e de fato todos os corpos astronômicos, ainda não acabou.

Em um estudo publicado no Journal of Geophysical Research, uma equipe de pesquisadores do Southwest Research Institute & # 8211 com o apoio do Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins, do Laboratório de Física Atmosférica e Espacial da Universidade do Colorado e de outras instituições. # 8211 examinou os dados obtidos pela missão New Horizon e o instrumento # 8217s Solar Wind Around Plutão (SWAP).

Os dados do vento solar coletados pela New Horizons ajudarão a criar modelos mais precisos do ambiente espacial em nosso Sistema Solar. Imagem: NASA / Goddard Scientific Visualization Studio / SWRC / CCMC / Enlil e Dusan Odstrcil (GMU)

Basicamente, o vento solar afeta todos os corpos do Sistema Solar. Consistindo em elétrons, íons de hidrogênio e partículas alfa, esse fluxo de plasma flui do nosso Sol até a borda do Sistema Solar a velocidades de até 160 milhões de quilômetros por hora. Quando ele entra em contato com um cometa, há uma região perceptível atrás do cometa onde a velocidade do vento diminui visivelmente.

Enquanto isso, onde o vento solar encontra um planeta, o resultado é um desvio abrupto em seu caminho. A região onde isso ocorre ao redor de um planeta é conhecida como & # 8220bow shock & # 8221, devido à forma distinta que tem. A própria razão pela qual a missão New Horizons foi equipada com o instrumento SWAP foi para que ele pudesse coletar dados do vento solar da borda do Sistema Solar e permitir que os astrônomos criassem modelos mais precisos do ambiente.

Mas quando a equipe do Southwestern Research Institute examinou os dados SWAP, que foram obtidos durante o sobrevôo New Horizons & # 8217 julho 2015 de Plutão, o que eles descobriram foi surpreendente. Anteriormente, a maioria dos pesquisadores pensava que Plutão era caracterizado mais como um cometa, que possui uma grande região de desaceleração suave do vento solar, em oposição ao abrupto desvio do vento solar em um planeta como Marte ou Vênus.

Em vez disso, eles descobriram que a interação do planeta anão com o vento solar era algo que ficava entre a de um cometa e a de um planeta. Como o Dr. David J. McComas & # 8211 o Vice-Presidente Assistente da Divisão de Ciência e Engenharia Espacial no Southwest Research Institute & # 8211 disse durante um comunicado à imprensa da NASA sobre o estudo: “Este é um tipo de interação que nunca visto antes em qualquer lugar em nosso sistema solar. Os resultados são surpreendentes. ”

Impressão do artista & # 8217s da espaçonave New Horizons em órbita ao redor de Plutão (Caronte é visto ao fundo). Crédito: NASA / JPL

Examinando os íons de hidrogênio mais leves que são lançados pelo Sol e os íons de metano mais pesados ​​que são produzidos por Plutão, eles descobriram que os primeiros mostravam uma taxa de desaceleração de 20% em relação a Plutão. Isso, e o choque de proa que Plutão produz, foram ambos consistentes com o de um cometa. Ao mesmo tempo, eles descobriram que a gravidade de Plutão e # 8217 era forte o suficiente para reter os íons metano mais pesados, o que é consistente com um planeta.

Entre essas duas leituras, parece que Plutão é uma espécie de anomalia, comportando-se como uma espécie de híbrido. Mais uma surpresa de um corpo celeste que ultimamente tem estado cheio deles. E, nessas circunstâncias, pode levar a outra rodada de & # 8220 debates de classificação & # 8221, conforme os astrônomos tentam encontrar uma nova classe para corpos que se comportam como cometas e planetas.

Como Alan Stern, do Southwestern Research Institute, e o principal investigador da missão New Horizon & # 8217s, explicou: “Esses resultados falam do poder da exploração. Mais uma vez, fomos para um novo tipo de lugar e descobrimos tipos inteiramente novos de expressões na natureza. ”


O que é um dispositivo mnemônico para lembrar os planetas?

Embora seja uma palavra difícil de soletrar e pronunciar no início, um mnemônico, como observado, é um truque usado para relembrar informações em uma lista que, isoladamente, pode ser difícil de lembrar. Uma dessas listas são os 12 nervos cranianos, muitos dos quais têm nomes longos e confusos. Se os estudantes de medicina conseguem lembrar apenas as primeiras letras desses nervos, essa informação pode, por sua vez, acionar o nome completo de cada nervo, na ordem.

As primeiras letras dos planetas são

A primeira coisa que você notará aqui é que, infelizmente, essas letras não formam uma palavra ou pelo menos algo que possa ser pronunciado como e, portanto, se torna uma palavra. (Compare isso com "NASA", "laser" e "sonar", todos os quais são siglas - palavras criadas a partir das primeiras letras de um termo que as descreve totalmente.)

Talvez o mnemônico planetário mais popular seja "Minha muito educada mãe acabou de nos servir macarrão". Isso foi adaptado de "Minha mãe muito educada acabou de nos servir nove pizzas", depois que a mudança de status de Plutão exigiu uma adaptação a esse mnemônico de 70 anos. Mike Brown, um professor de astronomia da CalTech, propôs "Homens Malvados Malvados que Acabaram de Encurtar a Natureza" como um aceno de seus sentimentos pessoais sobre o rebaixamento de Plutão.

Alguns fãs de jogos de palavras e astronomia previram que Plutão pode eventualmente voltar a desfrutar do status de planeta, e houve apelos para restaurá-lo à sua posição planetária anterior. Se isso acontecer, pode ser necessário que os outros planetas anões conhecidos - Ceres no cinturão de asteróides e Haumea, Makemake e Eris, todos no cinturão de Kuiper além de Plutão - sejam considerados planetas também. Isso exigiria um novo mnemônico, um com 12 palavras em vez de oito. Uma sugestão enérgica oferecida por um leitor do New York Times:

"Minha mãe muito educada, chorando, acabou de nos servir nove pizzas, aquecendo meu esôfago."

Por enquanto, você só precisa se lembrar de oito palavras, e o melhor mnemônico é talvez aquele que você mesmo criou e, portanto, é especialmente memorável. Uma palavra de cautela sobre mnemônicos como regra: mantenha-os o mais simples possível, ou você pode precisar de um mnemônico para lembrar seu mnemônico!


O que constitui o sistema solar?

O sistema solar é composto pelo sol e todos os planetas, planetas anões, luas, asteróides, meteoróides, cometas, gelo, rochas, satélites artificiais e naves espaciais. Os seres vivos também estão no sistema solar, embora apenas se saiba que existem na Terra.

O sol é uma estrela do tipo G que está na metade de sua vida. Ele representa 99% da massa do sistema solar. Quase tudo no sistema solar orbita o sol.

Um objeto é um planeta se tiver massa suficiente para formar uma esfera e for capaz de limpar sua vizinhança. Isso significa que nenhum outro corpo grande compartilha sua órbita. Mercúrio, Vênus, Terra e Marte são os quatro planetas internos ou terrestres do sistema solar. Um cinturão de asteróides fica entre os planetas internos e externos. Além dele estão os gigantes de gás e gelo Júpiter, Saturno, Urano e Netuno. Todos esses planetas têm luas, exceto Vênus e Mercúrio.

Os planetas anões não limpam sua vizinhança e alguns deles são menores do que as luas dos planetas normais. Plutão é considerado um planeta anão que possui luas próprias.

Os asteróides são rochosos, pedaços de gelo que os astrônomos acreditam ter sobrado da formação do sistema solar. Eles orbitam o sol, mas são pequenos demais para serem planetas. Ainda assim, eles são maiores do que os meteoróides, que viajam pelo espaço. Alguns meteoróides não são maiores do que grãos de areia.


Como a matéria em nosso universo surgiu do nada?

Em todas as escalas do Universo, de nossa vizinhança local ao meio interestelar e individual. [+] galáxias a aglomerados a filamentos e a grande teia cósmica, tudo o que observamos parece ser feito de matéria normal e não de antimatéria. Este é um mistério inexplicável.

NASA, ESA e a equipe do Hubble Heritage (STScI / AURA)

Quando você olha para a vastidão do Universo, para os planetas, estrelas, galáxias e tudo o que existe lá fora, uma pergunta óbvia clama por uma explicação: por que existe algo em vez de nada? O problema fica ainda pior quando você considera as leis da física que governam nosso Universo, que parecem ser completamente simétricas entre matéria e antimatéria. Ainda assim, quando olhamos para o que está lá fora, descobrimos que todas as estrelas e galáxias que vemos são feitas de 100% de matéria, com quase nenhuma antimatéria. É claro que existimos, assim como as estrelas e galáxias que vemos, então algo deve ter criado mais matéria do que antimatéria, tornando possível o Universo que conhecemos. Mas como isso aconteceu? É um dos maiores mistérios do Universo, mas que estamos mais perto do que nunca de resolver.

O conteúdo de matéria e energia no Universo no momento (à esquerda) e em épocas anteriores. [+] (direita). Observe a presença de energia escura, matéria escura e a prevalência da matéria normal sobre a antimatéria, que é tão diminuta que não contribui em nenhum dos momentos mostrados.

NASA, modificado pelo usuário do Wikimedia Commons 老陳, modificado posteriormente por E. Siegel

Considere estes dois fatos sobre o Universo e como eles são contraditórios:

Parece uma impossibilidade. Por um lado, não há maneira conhecida, dadas as partículas e suas interações no Universo, de fazer mais matéria do que antimatéria. Por outro lado, tudo o que vemos é definitivamente feito de matéria e não de antimatéria. Veja como sabemos.

A produção de pares matéria / antimatéria (esquerda) a partir de energia pura é completamente reversível. [+] reação (direita), com matéria / antimatéria aniquilando de volta à energia pura. Este processo de criação e aniquilação, que obedece a E = mc ^ 2, é a única maneira conhecida de criar e destruir matéria ou antimatéria.

Dmitri Pogosyan / Universidade de Alberta

Sempre e onde quer que a antimatéria e a matéria se encontrem no Universo, há uma explosão fantástica de energia devido à aniquilação da partícula-antipartícula. Na verdade, observamos essa aniquilação em alguns locais, mas apenas em torno de fontes hiperenergéticas que produzem matéria e antimatéria em quantidades iguais, como em torno de buracos negros massivos. Quando a antimatéria atinge a matéria do Universo, ela produz raios gama de frequências muito específicas, que podemos então detectar. O meio interestelar e intergaláctico está cheio de material, e a ausência total desses raios gama é um forte sinal de que não há grandes quantidades de partículas de antimatéria voando por aí, já que essa assinatura matéria / antimatéria apareceria.

Seja em aglomerados, galáxias, nossa própria vizinhança estelar ou nosso Sistema Solar, temos enormes,. [+] limites poderosos na fração de antimatéria no Universo. Não pode haver dúvida: tudo no Universo é dominado pela matéria.

Gary Steigman, 2008, via http://arxiv.org/abs/0808.1122

No meio interestelar da nossa própria galáxia, o tempo de vida médio seria da ordem de cerca de 300 anos, o que é minúsculo em comparação com a idade da nossa galáxia! Esta restrição nos diz que, pelo menos dentro da Via Láctea, a quantidade de antimatéria que pode ser misturada com a matéria que observamos é no máximo 1 parte em 1.000.000.000.000.000.000! Em escalas maiores - de galáxias e aglomerados de galáxias, por exemplo - as restrições são menos rigorosas, mas ainda muito fortes. Com observações que vão de apenas alguns milhões de anos-luz de distância a mais de três bilhões de anos-luz de distância, observamos uma escassez de raios-X e raios gama que esperaríamos da aniquilação de matéria-antimatéria. O que vimos é que mesmo em grandes escalas cosmológicas, 99,999% + do que existe em nosso Universo é definitivamente matéria (como nós) e não antimatéria.

Esta é a nebulosa de reflexão IC 2631, conforme imageada pelo telescópio MPG / ESO 2.2-m. Seja dentro do nosso. [+] própria galáxia ou entre galáxias, simplesmente não há evidências das assinaturas de raios gama que precisariam existir se houvesse bolsões, estrelas ou galáxias significativas feitas de antimatéria.

Então, de alguma forma, embora não tenhamos certeza de como, tivemos que criar mais matéria do que antimatéria no passado do Universo. O que é ainda mais confuso pelo fato de que a simetria entre matéria e antimatéria, em termos de física de partículas, é ainda mais explícita do que você pode imaginar. Por exemplo:

  • cada vez que criamos um quark, também criamos um antiquark,
  • cada vez que um quark é destruído, um antiquark também é destruído,
  • cada vez que criamos ou destruímos um leptão, também criamos ou destruímos um antilepton da mesma família de leptões, e
  • cada vez que um quark ou lépton experimenta uma interação, colisão ou decadência, o número total líquido de quarks e léptons no final da reação (quarks menos antiquarks, leptons menos antileptons) é o mesmo no final como era no começo.

A única maneira de fazermos mais (ou menos) matéria no Universo foi também fazendo mais (ou menos) antimatéria em uma quantidade igual.

As partículas e antipartículas do Modelo Padrão obedecem a todos os tipos de leis de conservação, mas lá. [+] são pequenas diferenças entre o comportamento de certos pares de partículas / antipartículas que podem ser indícios da origem da bariogênese.

E. Siegel / Além da Galáxia

Mas sabemos que deve ser possível, a única questão é como isso aconteceu. No final dos anos 1960, o físico Andrei Sakharov identificou três condições necessárias para a bariogênese, ou a criação de mais bárions (prótons e nêutrons) do que antibióticos. Eles são os seguintes:

  1. O Universo deve ser um sistema fora de equilíbrio.
  2. Deve exibir C- e PC-violação.
  3. Deve haver interações que violem o número de bárions.

O primeiro é fácil, porque um Universo em expansão e resfriamento com partículas instáveis ​​(e / ou antipartículas) está, por definição, fora de equilíbrio. O segundo também é fácil, pois "C"simetria (substituição de partículas por antipartículas) e"PC"simetria (substituição de partículas por antipartículas refletidas no espelho) são violadas nas interações fracas.

Um méson normal gira no sentido anti-horário em torno de seu Pólo Norte e então decai com um ser de elétron. [+] emitido ao longo da direção do Pólo Norte. Aplicar a simetria C substitui as partículas por antipartículas, o que significa que devemos ter um antimeson girando no sentido anti-horário em torno de seu decaimento no pólo norte, emitindo um pósitron na direção norte. Da mesma forma, a simetria P inverte o que vemos em um espelho. Se as partículas e antipartículas não se comportam exatamente da mesma forma sob simetrias C, P ou CP, essa simetria é considerada violada. Até agora, apenas a interação fraca viola qualquer um dos três.

E. Siegel / Além da Galáxia

Isso deixa a questão de como violar o número bárion. No modelo padrão da física de partículas, apesar da conservação observada do número bárion, não há uma lei de conservação explícita para isso ou para o número leptônico (onde um leptão é uma partícula como um elétron ou um neutrino). Em vez disso, é apenas a diferença entre bárions e leptões, B - eu, isso é conservado. Então, nas circunstâncias certas, você não pode apenas fazer prótons extras, você pode fazer os elétrons de que precisa para ir com eles.

No entanto, quais são essas circunstâncias ainda é um mistério. Nos primeiros estágios do Universo, esperamos que existam quantidades iguais de matéria e antimatéria, com velocidades e energias muito altas.

Nas altas temperaturas alcançadas no Universo muito jovem, não apenas as partículas e os fótons podem existir. [+] criado espontaneamente, com energia suficiente, mas também antipartículas e partículas instáveis, resultando em uma sopa primordial de partículas e antipartículas.

Laboratório Nacional de Brookhaven

À medida que o Universo se expande e esfria, as partículas instáveis, uma vez criadas em grande abundância, irão decair. Se as condições certas forem satisfeitas, eles podem levar a um excesso de matéria em relação à antimatéria, mesmo onde não havia nenhum inicialmente. Existem três possibilidades principais de como esse excesso de matéria sobre a antimatéria poderia ter surgido:

  • A nova física na escala eletrofraca pode aumentar muito a quantidade de C- e PC-violação no Universo, levando a uma assimetria entre matéria e antimatéria. Interações de Sphaleron, que violam B e eu individualmente (mas conservar B - eu) pode então gerar as quantidades certas de bárions e léptons. Isso pode ocorrer sem supersimetria ou com supersimetria, dependendo do mecanismo. em altas energias, das quais temos uma tremenda pista, poderia criar uma assimetria leptônica fundamental desde o início: a leptogênese. Os sphalerons, que conservam B - eu, então usaria essa assimetria leptônica para gerar uma assimetria bariônica.
  • Ou a bariogênese em escala GUT, onde novas físicas (e novas partículas) são encontradas na grande escala de unificação, onde a força eletrofraca se une à força forte.

Todos esses cenários têm alguns elementos em comum, então vamos examinar o último, apenas a título de exemplo, para ver o que poderia ter acontecido.

Além das outras partículas do Universo, se a ideia de uma Grande Teoria Unificada se aplica. [+] em nosso Universo, haverá bósons superpesados ​​adicionais, partículas X e Y, junto com suas antipartículas, mostradas com suas cargas apropriadas em meio ao mar quente de outras partículas no Universo inicial.

E. Siegel / Além da Galáxia

Se a grande unificação for verdadeira, então deve haver novas partículas superpesadas, chamadas X e Y, que têm propriedades semelhantes a barions e semelhantes a leptões. Também deve haver suas contrapartes de antimatéria: anti-X e antiY, com o oposto B - eu números e as cargas opostas, mas a mesma massa e tempo de vida. Esses pares partícula-antipartícula podem ser criados em grande abundância com energias altas o suficiente e, então, decairão posteriormente.

Assim, o seu Universo pode ser preenchido com eles, e então eles se deteriorarão. Se você tem C- e PC-violação, no entanto, então é possível que haja pequenas diferenças entre como as partículas e antipartículas (X/Y vs. antiX/anti-Y) decair.

Se permitirmos que as partículas X e Y se decomponham nas combinações de quarks e leptons mostradas, seus. [+] contrapartes de antipartículas decairão nas respectivas combinações de antipartículas. Mas se o CP for violado, os caminhos de decaimento - ou a porcentagem de partículas decaindo de um jeito contra outro - pode ser diferente para as partículas X e Y em comparação com as partículas anti-X e anti-Y, resultando em uma produção líquida de bárions ao longo antibárions e léptons sobre antileptons.

E. Siegel / Além da Galáxia

Se seu X-partícula tem duas vias: decaindo em dois quarks up ou um quark anti-down e um pósitron, então o anti-X tem que ter duas vias correspondentes: dois quarks anti-up ou um quark down e um elétron. Observe que o X tem B - eu de dois terços em ambos os casos, enquanto o antiX tem dois terços negativos. É semelhante para o Y/anti-Y partículas. Mas há uma diferença importante que é permitida com C- e PC-violação: o X poderia ser mais propenso a decair em dois quarks up do que o anti-X é decair em dois quarks anti-up, enquanto o anti-X poderia ser mais propenso a decair em um quark down e um elétron do que o X is to decay into an anti-down quark and a positron.

If you have enough X/anti-X e Y/anti-Y pairs, and they decay in this allowed fashion, you can easily make an excess of baryons over antibaryons (and leptons over anti-leptons) where there was none previously.

If the particles decayed away according to the mechanism described above, we would be left with an . [+] excess of quarks over antiquarks (and leptons over antileptons) after all the unstable, superheavy particles decayed away. After the excess particle–antiparticle pairs annihilated away (matched up with dotted red lines), we would be left with an excess of up-and-down quarks, which compose protons and neutrons in combinations of up–up–down and up–down–down, respectively, and electrons, which will match the protons in number.

E. Siegel / Além da Galáxia

In other words, you can start with a completely symmetric Universe, one that obeys all the known laws of physics and that spontaneously creates matter-and-antimatter only in equal-and-opposite pairs, and wind up with an excess of matter over antimatter in the end. We have multiple possible pathways to success, but it's very likely that nature only needed one of them to give us our Universe.

The fact that we exist and are made of matter is indisputable the question of why our Universe contains something (matter) instead of nothing (from an equal mix of matter and antimatter) is one that must have an answer. This century, advances in precision electroweak testing, collider technology, and experiments probing particle physics beyond the Standard Model may reveal exactly how it happened. And when it does, one of the greatest mysteries in all of existence will finally have a solution.


Ancient astronomer

For this new research, Aldana analyzed the wording around the Venus table. From that, he deduced that the Maya were actively measuring the phases of Venus in order to time their ceremonial events with more precision. That meant the first anchor event was an actual, historical measurement.

The Maya "had a really elaborate ritual set of events that were tied to the calendar," Aldana said. "They were probably doing large-scale ritual activity connected to the different phases of Venus."

The corrections in the Venus table, then, were made because the Maya didn't want to have their holidays at the wrong time: Little inaccuracies in the calendar wouldn't have mattered much in the short term, but over hundreds of years, they could lead to a big mismatch in when certain ritual events were supposed to occur and when they actually did occur.

The combination of the text and the table reflects a sophisticated scientific method of observation at a specific point in time in the "Terminal Classic Period," or the 10th century.

"There's this 25-year period, a window, when an astronomer could have been making these records," Aldana said.

This Mayan Copernicus, whose name is unknown, could have been looking up at the star-speckled night sky for years, making minute observations from the shell-shaped observatory called El Caracol at Chichen Itza. What's more, he may have been put to this task by a historical figure named K'ak' U Pakal K'awiil, Aldana reported in the current issue of the Journal of Astronomy in Culture.

The Venus table also matches another measurement of a Venus event found in a text from an ancient Mayan civilization called Copán, in what is now Honduras. That text was written 200 years earlier than the Dresden Codex, suggesting that the Maya were keeping centuries of astronomical data around for future scientists to analyze, Aldana said.


Planet Facts

Sometimes remembering all of the planets can be tough, especially for younger children. Mnemonics can really help you to learn the order of the planets. They are listed in order from the sun.

UMA mnemonic device is a memory aid. Mnemonics are often verbal, something such as a very short poem or a special word used to help a person remember something, particularly lists. Mnemonics rely not only on repetition to remember facts, but also on associations between easy-to-remember constructs and lists of data, based on the principle that the human mind much more easily remembers insignificant data attached to spatial, personal, or otherwise meaningful information than that occurring in meaningless sequences. The sequences must make sense though if a random mnemonic is made up, it is not necessarily a memory aid.

The mnemonics we will be listing will use the letters : MVEMJSUNP, which stands for: Mercury, Venus,Earth, Mars, Jupiter, Saturn, vocêranus, Neptune, Pluto

Here are a list of mnemonics to help you remember the order of the planets:

My very easy method just set up nine planets
My Very Excellent Mother Just Served Us Nine Pickles
My Very Excellent Mother Just Shot Umbrellas Near Pluto
My Very Energetic Mother Just Served Us Nine Pizzas
My Very Educated Mother Just Showed Us Nine Planets
Mary’s Violet Eyes Make John Sit Up Nights Period
My Velvet Eyes Make Johnny Stay Up Nights Proposing
My Very Eager Mother Just Served Us Nine Pickles
My Very Early Morning Jam Sandwich Usually Nauseates People
My Very Easy Method Just Set Up Nine Planets
My Very Easy Method Just Speeds Up Naming Planets
My Very Educated Mother Just Said Uh-oh No Pluto
My Very Educated Mother Just Served Us Nine Pies
My Very Eager Mother Just Served Us Nachos


The mysterious spirals of RU Lupi

There's still a lot we don't understand about how planets form.

There's a lot we do! Clouds of gas and dust collapse, flattening out as they spin to form disks that can be many hundreds of billions of kilometers across. In the center the material becomes the star, and farther out planets begin to form as tiny grains of dust clump together to form fluffy pebbles, then boulders, then mountains… growing in size until they reach planetary status.

Mais Bad Astronomy

I've left out some details, obviously, but we're getting a good handle on the overall picture as well as filling in the gaps.

But there're still some nagging holes in the story that are just now coming to light. For example, close in to the star — out to, say, ten or more billion kilometers — the disk tends to be fairly symmetric, and planets growing in it can carve gaps and rings as their gravity influences the material there.

Outside of that, though, it gets harder to see what's going on. Dust gets faint, and gas is cold. Surveys that take short looks at systems don't see deep enough to get the details needed for more understanding.

And sometimes when a single object is targeted for a deep observation, things only get more confusing. Such is the case for RU Lupi, a young star in the process of making it planetary family. A lovely symmetric dust disk with rings has been seen near the star, but a deep observation using ALMA looking at carbon monoxide gas revealed something unexpected:

Spiral arms of cold gas surround the young star RU Lupi extending well outside the disk of planet-forming dust (inset). Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), J. Huang and S. Andrews NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello

Spirals! Five of them, to be exact. The thing is, no one knows why they're there.

RU Lupi is an extremely young variable star, only 500,000 or so years old, located roughly 500 light years away in the constellation of Lupus * . It's been known for many years to have a disk of material around it.

The inset in that image shows that inner disk, which reaches out to about 18 billion kilometers from the star. The material in that disk is orbiting the star only under the influence of the star's gravity in other words it's moving as you'd expect.

Surrounding that disk is a ring-shaped envelope of material that is não orbiting the way you'd expect it to under only the force of the stars gravity (more on that in a sec). It's more than twice the radius of the inner disk, going out almost 40 billion km. It's not clear what it is. It's redshifted, so it's moving away from us. If it's between us and the star that means material is falling toward the star, and if it's on the other side that means it must be an outflow, blowing away. Aggravatingly, it's not clear which it may be.

Outside that envelope lie the spiral arms. They're clumpy, and it's not easy to know how much mass the clumps have, but the astronomers who made the observations estimate them to be from one-tenth up to 150 times the mass of the Earth. So, planet-mass. But the arms themselves are a mystery.

We've seen spiral structure in protoplanetary or protostar system before. Sometimes it's because a planet is stirring up the dust in the inner disk as that material moves inward. Sometimes it's due to dois stars forming in the center, and their gravity drags the gas into a spiral structure.

The two stars of the binary system [BHB2007] 11 are in the process of forming, drawing material from the disk surrounding both via a pair of filaments, wound up due to the motion of the stars around each other. Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Alves et al.

But no second star is seen here, and this spiral material starts at the envelope and extends outward for at least 150 billion kilometers. That's a helluva long way. It's hard to imagine a planet generating structure on that scale. Perhaps RU Lupi encountered another star that passed by, and the huge disk of material around it got disturbed by that. Sometimes poking a disk gravitationally in such an encounter causes spiral patterns to emerge.

It may be that the arms are feeding material down into the star from great distance. If so, they terminate at the envelope, and the material falling into it is why the envelope isn't orbiting the way you'd expect. It's getting stirred up a bit. I'll note I am totally speculating here. I really don't know, and that's in large part because the astronomers don't know what's going on either. It really is a weird system.

Long story short, I don't have answers. Ninguém faz.

ainda. My favorite word in science! There aren't many deep observations like this one, but with each one our knowledge grows. Hopefully at some point a critical mass is reached where the picture snaps into focus, or at least a piece of it does.

And in this case, it makes such a pretty picture! But then baby pictures usually do.

* Variable stars have an odd naming system. In this case, the first one found in a constellation is given the letter R plus the genitive term for the constellation, then S, and so on. Once you hit Z you start over at RR, then RS, RT… so RU Lupi is the 13th variable star found in the constellation of Lupus (the wolf).


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Photo courtesy: ©GettyImages/Allanswart

John Paluska has been a contributor for Christian Headlines since 2016 and is the founder of The Washington Gazette, a news outlet he relaunched in 2019 as a response to the constant distribution of fake news.