terça-feira, 23 de abril de 2013

Homoquiralidade, origem, questões relacionadas e uma certa derrapada de famoso cientista



Recentemente participei de um "debate" (percebam-se as aspas) com o Dr. Eberlin, notório defensor do design inteligente no Brasil, que propõe que a homoquiralidade da moléculas bioquímicas é uma prova da ação de uma inteligência na história da vida.

Moléculas quirais - NASA


As questões propostas e as respostas podem ser vistas no prolífico site Evolution Academy.


A HOMOQUIRALIDADE – “OURO DOS TOLOS” E O ÔNUS DA PROVA



{PARTE 1} RESPOSTAS A MARCOS EBERLIN



{PARTE 2} RESPOSTAS A MARCOS EBERLIN



{PARTE 3} RESPOSTAS A MARCOS EBERLIN



{PARTE 4} RESPOSTAS A MARCOS EBERLIN



{PARTE 5} RESPOSTAS A MARCOS EBERLIN



{PARTE 6} RESPOSTAS A MARCOS EBERLIN



{PARTE 7} RESPOSTAS A MARCOS EBERLIN



{PARTE 8} RESPOSTAS A MARCOS EBERLIN



{PARTE 9} RESPOSTAS A MARCOS EBERLIN



{PARTE 10} RESPOSTAS A MARCOS EBERLIN



Aqui, publicaremos por hora um texto contendo a explicação de por qual motivo uma questão dele contém um erro em Química Orgânica e um texto recente sobre homoquiralidade das moléculas bioquímicas, uma hipótese sobre o mecanismo de sua origem em meio abiótico (sem vida) e uma relação deste fenômeno da geometria das moléculas bioquímicas com a hipótese do "mundo de RNA".

Por fim, acrescentaremos a recém formalizada falácia sobre o tema.

Assim que possível, serão publicadas revisões e ampliações das respostas apresentadas a quem quer dizer que o "designer" necessita operar para acertar o lado de determinadas estruturas moleculares, senão sua obra não pode funcionar.
Hidrólise de aminoácidos ramificados

Algumas considerações sobre a estabilidade dos monômeros dos peptídeos

Devemos separar completamente a hidrólise de aminoácidos ramificados do que seja a hidrólise de um a ligação peptídica, ligação esta que é a formação de um grupo amida.[1]

Uma rápida consulta mesmo numa fonte trivial como a Wikipedia em inglês já permite entender do que tratamos, em especial para os não acostumados com a Química.

“Ligações amida constituem uma característica que define as moléculas de proteínas, a estrutura secundária das quais é devida, em parte, às capacidades das ligaçções de hidrogênio das amidas. Ligações amida em um contexto bioquímico são chamadas de ligações peptídicas quando ocorrem na cadeia principal de uma proteína e ligações isopéptideas quando elas ocorrem em uma cadeia lateral da proteína.”[2]

Da mesma fonte trivial, vamos destacar especialmente:

“A ligação amida é formada facilmente, confere rigidez estrutural, e resiste à hidrólise.”[2]

Também na trivial Wikipedia:

“Os ácidos minerais fortes podem prontamente hidrolisar as ligações peptídicas em proteínas. No entanto, algumas proteínas são extremamente resistentes à hidrólise. Um exemplo bem conhecido é a ribonuclease A, e um método para a sua purificação envolve o tratamento de extractos em bruto com ácido sulfúrico quente de modo a que outras proteínas tornam-se degradado enquanto a ribonuclease A é deixada intacta.”[3]

E some-se a referência confiável como o Protein Data Bank.[4]

Assim, as polimerizações de aminoácidos não são facilmente hidrolisadas, e tecidos formados de colágeno são bastante resistente à soluções ácidas e alcalinas, e só são degradados realmente quando condições cáusticas entram em ação. Proteínas como a queratina inclusive permitem alta resistência à água somando este fator, e contando com formação de “pontes” de radicais altamente reativos, como os dissulfetos gerando um significativo problema em sua degradação para os mais agressivos organismos decompositores, e o ambiente marinho na história da vida sempre foi o mais propício a sobrevivência de seres vivos com alto teor de água, e frágeis paredes constitutivas, como os cnidários.[5][6]


Poupemo-nos de falar nos microorganismos extremófilos, capazes de viver nos mais variados ambientes altamente reativos.

Mesmo entre animais mais complexos encontramos espécies aptas ao meio agressivo, como a Poecilia sulphuraria, e meios com sulfetos são seguidamente associados com meios sulfurosos, e disto, ácidos.[7][8]

Então, dado que temos de aqui tratar da degradação por hidrólise apresentada, vejamos quais sõ os aminoácidos que apresentam ramificação.

Uma rápida consulta nos leva a leucina, a isoleucina e a valina. Apresentaremos suas estruturas abaixo comparativamente, para que evidenciemos seu “ramo” que representa o que seja o aminoácido, e coloquemos na mesma direção suas ramificações.


Percebamos que a estrutura de aminoácido é a mesma*, e a ramificação é um hidrocarboneto, digamos, “puro”. Para a leucina uma estrutura “terc-butanoica”, para a isoleucina “2-butanoica” e para a valina “2-propanoica”.

*Origem de síntese comum?

Agora, citemos uma coisa clássica:

“Algumas classes de poluentes que são geralmente resistentes à hidrólise, tal como alcanos.”[9]
Se estas estruturas são simplesmente estruturas apolares, alquídicas, alcanos, como pode-se afirmar para elas hidrólises?

Então, a hidrólise não é processo que ocorra corriqueiramente alterando tais aminoácidos, e sim, no máximo, quebrando a cadeia peptídica, como já apresentado em outras oportunidades por nós e ao qual acrescentamos que para obter a absorção de dipeptídeos, é realizada até por fitoplânctons.[10]



Referências


1. IUPAC. Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the "Gold Book"). Compiled by A. D. McNaught and A. Wilkinson. Blackwell Scientific Publications, Oxford (1997). XML on-line corrected version: http://goldbook.iupac.org (2006-) created by M. Nic, J. Jirat, B. Kosata; updates compiled by A. Jenkins. ISBN 0-9678550-9-8. doi:10.1351/goldbook.






4. "Ribonuclease A".- Protein Data Bank.


5. E. J. VAN SCOTT, M.D.; PETER FLESCH, M.D., Ph.D.; SULFHYDRYL GROUPS AND DISULFIDE LINKAGES IN NORMAL AND PATHOLOGICAL KERATINIZATION; AMA Arch Derm Syphilol. 1954;70(2):141-154. doi:10.1001/archderm.1954.01540200001001. http://archderm.jamanetwork.com/article.aspx?articleid=524062


6. Dr. Jiří Kunert; Biochemical mechanism of keratin degradation by the actinomycete Streptomyces fradiae and the fungus Microsporum gypseum: A comparison; Journal of Basic Microbiology, Volume 29, Issue 9, pages 597–604, 1989 - DOI: 10.1002/jobm.3620290909




7. Tobler, M., R. Riesch, F. J. Garcia de Léon, I. Schlupp & M. Plath (2008): Two endemic and endangered fishes, Poecilia sulphuraria (Alvarez, 1948) andGambusia eurystoma Miller, 1975 (Poeciliidae, Teleostei), as only survivors in a small sulphidic habitat. Journal of Fish Biology 72 (3): 523-533.http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1095-8649.2007.01716.x/abstract

8. Iliuta Alexandru; SULPHUROUS MINERAL WATERS; Balneo-Research Journal Vol.2, Nr.3, 2011.




10. Margaret R. Mulholland and Cindy Leeb; Peptide hydrolysis and the uptake of dipeptides by phytoplankton; Limnol. Oceanogr., 54(3), 2009, 856–868



Para consultar este texto no formato "Google Docs": docs.google.com - Hidrólise






Homoquiralidade, fundamentos de sua seleção mineral abiótica e relação com a hipótese do “mundo de RNA”



A origem mais remota da homoquiralidade de L-aminoácidos, é desde muito um mistério na formação das primeiras formas de vida e ainda antes na sua fase de evolução química.

Compreender a indução de quiralidade e seus processos de amplificação e a construção de superfícies globalmente homoquirais representam desafios essenciais em estudos de quiralidade de superfície. Pesquisa dos fundamentos dos processos físico-químicos minerais envolvidos

Induz-se a homoquiralidade global em redes enantiomórficas bidimensionais de moléculas aquirais via co-montagem com co-absorventes quirais.[Nota 1]

As investigações por microscopia de tunelamento com varredura e as simulações mecânicas moleculares demonstram que a quiralidade pontual dos co-absorventes transfere-se para a quiralidade organizacional das unidades do conjunto através de interações supramoleculares enantioseletivas e são amplificadas hierarquicamente na homoquiralidade global de redes bidimensionais.[Nota 2][1]

A homoquiralidade global do conjunto de rede mostra dependência não linear sobre o excesso enantiomérico de co-absorventes quirais em fase de solução, ou seja, independe da proporção dos enantiômeros, o que demonstrou, pela primeira vez, a validação das "regras" para a maioria dos controles de homoquiralidade de moléculas aquirais na interface líquido/sólido. Tal efeito de amplificação e indução de quiralidade não linear promete uma nova abordagem para o controle bidimensional da homoquiralidade e pode revelar conhecimentos importantes sobre a catálise heterogénea assimétrica, a separação quiral e a cristalização quiral.


A aminoacilação como processo seletivo quiral


O processo - conjunto de reações químicas que é a aminoacilação de tRNA pode ter provido uma seletividade quiral, uma vez que é o primeiro processo onde encontram-se aminoácidos e o RNA.[Nota 3][2]

Um RNA de dimensões menores, chamado no meio do estudo da biopoese “minihelix”, sendo o provável progenitor do tRNA moderno foi aminoacido por um fosfato oligonucleótido aminoacilo que exibiu uma clara preferência para a forma L, em oposição aos D-aminoácidos. Um sistema de RNA “de imagem espelhada” com a L-ribose exibe seletividade oposta, ou seja, apresenta uma aparente preferência para os D-aminoácidos.

A seletividade para os L-aminoácidos está baseada na estereoquímica do RNA. A cadeia lateral de D-aminoácidos está localizado mais perto do terminal de adenosina do minihelix, fazendo com que eles colidam e interferam durante a etapa de transferência de aminoácidos. Estes resultados sugerem que o mundo RNA hipotético que precedeu o cenário de proteínas determinou a homoquiralidade de L-aminoácidos através da aminoacilação de tRNA.




Notas

1. DR. FÚRIO DAMIANI, DR. PETER JÜRGEN TATSCH; MICROSCÓPIO DE TUNELAMENTO COM VARREDURA (STM)




2. Enantiomórfico: Qualquer um de um par de cristais, moléculas ou compostos que são imagens espelhadas um do outro, mas não são idênticos e que rotacionam o plano de luz polarizada da mesma forma, mas em direções opostas. Também chamado enantiômero, em química, um isômero óptico.


3. Aminoacilação é o processo de adição de um grupo aminoacilo a um composto.

Referências

1. Koji Tamura; Origin of amino acid homochirality: Relationship with the RNA world and origin of tRNA aminoacylation; BioSystems 92 (2008) 91–98


2. Ting Chen, Wen-Hong Yang, Dong Wang & Li-Jun Wan; Globally homochiral assembly of two-dimensional molecular networks triggered by co-absorbers; Nature Communications 4, Article number: 1389 doi:10.1038/ncomms2403



Para consultar este texto no formato "Google Docs": docs.google.com - Homoquiralidade



As inocorrentes reações laterais
...e a repetição disfarçada de uma falácia já clássica
“Verdadeiros robôs moleculares a orquestrar com uma eficiência a formação de ligações peptídicas, evitando as reações laterais mortais à Vida, e com uma eficiência acima de 5 noves (1 erro em 1 bilhão) a em um processo frenético (várias ligações peptídicas por segundo).” - Exclusiva com Marcos Eberlin. A origem da vida. - www.origemedestino.org.br



Representação de uma enzima em ação, no caso, produzindo claramente uma síntese por adição. - www.slideboom.com



O primeiro erro
Primeiramente, vejamos da frase acima o trecho: “Verdadeiros robôs moleculares a orquestrar com uma eficiência a formação de ligações peptídicas [...]”

Claro que as moléculas enzimas são “robôs moleculares”. Evidente que os mecanismos moleculares são autônomos e executam o que sua estrutura determina*, e coordenadas pelo DNA e RNA, realizam suas tarefas, e mesmo que sem estes coordenadores, se íntegras, continuarão a realizar sua tarefa/atividade de catálise, tanto que pode-se usar enzimas puras em processos industriais com as mais diversas finalidades.
*Aqui, deve-se cuidar com o termo “determina”, pois veremos adiante que há instabilidades sempre relacionadas à ação das enzimas e de qualquer outra espécie bioquímica em ação no biológico ou externamente a um organismo.

Exemplo banais e de grande escala são a produção de biodiesel ou a produção de “açúcares invertidos”.[1][2][3][4][5] A produção de aminoácidos por enzimas, já com aplicações na indústria, já é uma mostra de que as estrutura peptídicas possuem a capacidade de produzir os monômeros que constituirão outras estruturas peptídicas.[6]

Até mesmo a produção de aminoácidos da quiralidade desejada podem ser obtidos pela ação das enzimas, o que por si já mostra a seletividade quiral que tais compostos apresentam.[7][8]  Estes processos já apontam que a queiralidade é definida por enzimas, ainda que a quiralidade destas seja homoquiral. Muitos destes processos se dão por hidrólise enzimática, o que já descaracteriza que uma alegada hidrólise seja ou tenha sido prejudicial à formação de componentes da vida, num meio então abiótico, ou num momento posterior, nutrientes tóxicos ao meio já biótico.[9][10][11][Nota 1]

Esta capacidade de seletividade e estabilidade da atividade catalítica é a própria segurança de se produzir formas enantiomericamente puras, noutras palavras, selecionadas quiralmente, garantida pela utilização de enzimas em escala industrial.[12]

Esse processos enzimáticos, quando estão inclusos em processos biotecnólógicos, com o uso de bactérias e leveduras como seus agentes, é sempre os que estão por trás dos processos fermentativos utilizados na indústria.[13][14]

Um exemplo deste tipo de síntese com quiralidade resultante, selecionada, definida é a produção industrial de triptofano que tornou-se predominantemente biossintética visando evitar a presença de espécies químicas tóxicas,[15] e baseia-se hoje na fermentação de serina e indol usando formas selvagens ou geneticamente modificadas de bactérias tais como B. amyloliquefaciens, B. subtilis, C. glutamicum ou E. coli. Estas cepas transportam certas mutações que previnem a recaptação de aminoácidos aromáticos ou múltipla ou sobre-expressa ação dos operons relacionados à síntese do triptofano.[Nota 2]

A molécula do triptofano - www.daviddarling.info.

Esta conversão - a reação obtida que leva determinadas espécies químicas a tornarem-se outras - é catalisada pela enzima triptofano-sintase.[16]
A enzima triptofano-sintase - www.bioq.unb.br.


O erro neste frase está em “eficiência”, e logo veremos o motivo.

Um segundo erro

“[...] e com uma eficiência acima de 5 noves (1 erro em 1 bilhão) a em um processo frenético (várias ligações peptídicas por segundo) [...]”

Mas percebamos que a ação das enzimas e os próprios processos biológicos não são tão exatistas em quiralidade, pois D-enantiômeros de aminoácidos tem sido detectados com técnicas cromatográficas altamente sensíveis nos próprios fluido fisiológicos humanos.[17]

A razão para tal é que as moléculas biológicas, sendo como já vimos frequentemente assimétricas em relação à sua estereoquímica, nestas características são essenciais à sua função. Por isso, posicionamentos errôneos de estruturas biomoleculares quanto à sua quiralidade podem resultar em erros de configuração, que num caso, podem gerar toxidade, útil para peçonhas, por exemplo, como se evidencia em certos moluscos, ou alta resistência ao meio, inclusive, à outras enzimas, como se vê nas paredes bacterianas.[18]

Tais alterações das atividades catalíticas seletivas de quiralidade, oriundas de mutações tem inclusive aplicações industriais.[19]

Mas neste erro percebo uma modificação da falácia de Hoyle, agora com uma peculiar “derivada em relação à variável tempo”, apresentando como miraculosa a taxa no tempo apresentada. 

Obviamente, a taxa não é de todo miraculosa em tempo, pois os processos são reações químicas, e tem de pelos seus mecanismos de possuirem naturalmente tal velocidade, mas a taxa de erros apresentada, apesar de se mostrar baixa, é o suficiente para tornar em cascata todo um processo celular inviável, tóxico ou talvez até resultando no maléfico que é o cancerígeno, por exemplo, ou o simplesmente tóxico, nas enzimopatias, causadoras de diversas doenças, como anemias.[20][21][22][23]


Um terceiro erro

“[...] evitando as reações laterais mortais à Vida [...] ”

Já vimos pelo acima que os erros em reações, em quiralidade, ocorrem, e não necessariamente são maléficos, e exatamente por ocorrerem, uma falácia de Hoyle abordada por uma taxa no tempo não é de forma alguma argumento por perfeição do processo de ação das enzimas, da homoquiralidade selecionada e exatamente por isso tais processos são causadores claros de doenças.

Mas analisemos agora o termo “reação lateral”, e nos foquemos nas estruturas dos aminoácidos, e a forma com que realizam polimerização.

Uma rápida passagem de olhos por uma ilustração da Wikipédia com as estruturas dos 21 aminoácidos encontrados em eucariotas, agrupados de acordo com suas cadeias laterais, já permite perceber duas coisas:

1) Há estruturas laterais que também são aminas ou ácidos carboxílicos, de onde  polimerização peptídica pode e até, dependendo da estrutura a qual o processo de polimerização chegará coordenado por enzimas polimerases deve apresentar “reações laterais”.

2) Há estruturas laterais que não são reativas numa polimerização, o que já havia tratado, similarmente, para o caso de hidrólise nas cadeias laterais, não podendo dali resultar qualquer polimerização peptídica.

Portanto, a existência de “reações laterais” fica restrita pelo próprio tipo de reação que seja a “neutralização” acido carboxílico / amina, resultando na poliamida que é toda estrutura peptídica, e como vimos por outras vias aqui, nem sempre os erros em tais polimerizações são nocivas per se, como evidencia-se na formação de enzimas que “digerem” os subprodutos da produção de nylon, assunto de outro de nossos trabalhos.


Os aminoácidos - Wikipedia.


Como já disse antes: “Mas meu senhor...”


Notas

1. Açúcar ou xarope de açúcar invertido é uma mistura de glicose e frutose obtida pela divisão da sacarose, o açúcar da cana) em seus dois componentes.

2. Operon é conjunto de genes nos procariontes e em alguns eucariontes que se encontram funcionalmente relacionados, contíguos e controlados coordenadamente, sendo todos expressos em apenas um RNA mensageiro

Referências

1. A novel enzymatic catalyst for biodiesel production - www2.cnrs.fr
2. Ranganathan SV, Narasimhan SL, Muthukumar K.; An overview of enzymatic production of biodiesel. Bioresour Technol. 2008 Jul;99(10):3975-81. Epub 2007 Jun 25.

3. Lene Fjerbaek, Knud V. Christensen, Birgir Norddahl; A Review of the Current State of Biodiesel Production Using Enzymatic Transesterification; Biotechnology and Bioengineering, Vol. 102, No. 5, April 1, 2009

4. Nevena Luković, Zorica Knežević-Jugović and Dejan Bezbradica; Biodiesel Fuel Production by Enzymatic Transesterification of Oils: Recent Trends, Challenges and Future Perspectives - cdn.intechopen.com


6. Humg-Yo Hsiao, James F. Walter, David M Anderson and Bruce K. Hamilton; Enzymatic Production of Amino Acids - www.nottingham.ac.uk

7. S. Deepa, et al; Enzymatic production and isolation of d-amino acids from the corresponding 5-substituted hydantoins; Process Biochemistry, Volume 28, Issue 7, 1993, Pages 447–452.

8. Kimiyasu Isobe, Hiroshi Tamauchi, Ken-ichi Fuhshuku, Shouko Nagasawa, and Yasuhisa Asano; A Simple Enzymatic Method for Production of a Wide Variety of D-Amino Acids Using L-Amino Acid Oxidase from Rhodococcus sp. AIU Z-35-1; Enzyme Research, Volume 2010 (2010), Article ID 567210, 6 pages - doi:10.4061/2010/567210

9. Tan Soon Ann; PRODUCTION OF AMINO ACIDS BY THE ENZYMATIC HYDROLYSIS OF SOYA PROTEIN ISOLATE AND WHEAT GLUTEN - www.aseanfood.info

10. Wolfgang Leuchtenberger, Klaus Huthmacher, Karlheinz Drauz; Biotechnological production of amino acids and derivatives: current status and prospects; Appl Microbiol Biotechnol (2005) 69: 1–8 - DOI 10.1007/s00253-005-0155-y

11. Kamphuis J, Boesten WH, Broxterman QB, Hermes HF, van Balken JA, Meijer EM, Schoemaker HE.; New developments in the chemo-enzymatic production of amino acids.; Adv Biochem Eng Biotechnol. 1990;42:133-86.

12. Matcher GF, Dorrington RA, Burton SG.; Enzymatic production of enantiopure amino acids from mono-substituted hydantoin substrates. Methods Mol Biol. 2012;794:37-54. doi: 10.1007/978-1-61779-331-8_3.

13. Walter Carvalho, Débora D. V. Silva, Larissa Canilha e Ismael M. Mancilha; ADITIVOS ALIMENTARES PRODUZIDOS POR VIA FERMENTATIVA PARTE I: ÁCIDOS ORGÂNICOS; Revista Analytica, Agosto/Setembro 2005, Nº18. - revistaanalytica.com.br
14. Débora D. V. Silva, Walter Carvalho, Larissa Canilha e Ismael M. Mancilha; ADITIVOS ALIMENTARES PRODUZIDOS POR VIA FERMENTATIVA - PARTE 2: AMINOÁCIDOS E VITAMINAS; Revista Analytica, Outubro/Novembro 2005, Nº19. - revistaanalytica.com.br
15. John Fagan, Ph.D.; Summary of the Tryptophan Toxicity Incident - www.nemsn.org

16. Ikeda M (2002). "Amino acid production processes". Adv. Biochem. Eng. Biotechnol. Advances in Biochemical Engineering/Biotechnology 79: 1–35. doi:10.1007/3-540-45989-8_1. ISBN 978-3-540-43383-5. PMID 12523387
17. Ercal N, Luo X, Matthews RH, Armstrong DW.; In vitro study of the metabolic effects of D-amino acids. Chirality. 1996;8(1):24-9.

18. Eduard Schreiner, Leonardo G Trabuco, Peter L Freddolino and Klaus Schulten; Stereochemical errors and their implications for molecular dynamics simulations; Schreiner et al. BMC Bioinformatics 2011, 12:190. - www.biomedcentral.com
19. Chemically modified mutant serine hydrolases show improved catalytic activity and chiral selectivity - United States Patent 8357524 - www.freepatentsonline.com

20. Gregory H. Foster, Cassandra S. Armstrong, Ramesh Sakiri and Vernon L. Tesh; Shiga Toxin-Induced Tumor Necrosis Factor Alpha Expression: Requirement for Toxin Enzymatic Activity and Monocyte Protein Kinase C and Protein Tyrosine Kinases; Infect. Immun. September 2000 vol. 68 no. 9 5183-5189 - doi: 10.1128/​IAI.68.9.5183-5189.2000

21. Burns, M. B., Lackey, L. et al. (2013). APOBEC3B is an enzymatic source of mutation in breast cancer Nature DOI: 10.1038/nature11881

22. Jean-Jacques Brière, Judith Favier, Anne-Paule Gimenez-Roqueplo, and Pierre Rustin; Tricarboxylic acid cycle dysfunction as a cause of human diseases and tumor formation; Am J Physiol Cell Physiol December 2006 vol. 291 no. 6 C1114-C1120.

23. Laurent R. Chiarelli, et al; Functional analysis of pyrimidine 5-nucleotidase mutants causing nonspherocytic hemolytic anemia; Blood 2005 105: 3340-3345 - doi:10.1182/blood-2004-10-3895


Para consultar este texto no formato "Google Docs": docs.google.com - As inocorrentes reações laterais
Falácia de Eberlin

De maneria similar à falácia de Hoyle [Nota 1], a falácia de Eberlin apresenta como impossível um passo de seleção de moléculas de determinada quiralidade destacadamente para os aminoácidos, monômeros das proteínas, e outras específicas para as diversas moléculas constituintes das grandes moléculas bioquímicas, como os carbohidratos e as bases nucleicas, e que “portanto”, tal seleção “tem de ser” a ação de um design inteligente

A falácia está em que desconsidera-se que as polimerizações já sejam um fator de seleção para a constituição de moléculas homoquirais, por impedimentos estéricos[Nota 2], existam evidências de mecanismos inorgânicos, minerais, de síntese seletiva em quiralidade, o que chama-se catálise assimétrica[1], que as polimerizações dos primeiros aminoácidos poderiam perfeitamente ter produzido formas enzimáticas capazes de catálise assimétrica e que posteriormente, na biopoese[Nota 3], as enzimas mantém a quiralidade sendo selecionada e perpetuada, pois as enzimas são indiscutivelmente catalisadores assimétricos.


Lembrando a falácia de Hoyle e o comentário feito sobre ela por John Maynard Smith, biólogo: “O que está errado com isto? Essencialmente, é que nenhum biólogo imagina que estruturas complexas apareçam em um único passo.”; afirmamos, similarmente: “Essencialmente, é que nenhum bioquímico envolvido com a biopoese ou com formas de vida extintas e vivas imagina que estruturas moleculares homoquirais tenham aparecido miraculosamente e contra as leis da Química na história da vida em um único passo, de um ambiente completamente enantiomérico[Nota 4] , e muito menos que hoje perpetuem-se por milagre, ainda que com suas exceções, como proteínas de venenos de moluscos e paredes de diversas bactérias”. Notas

1. Francisco Quiumento; Falácia de Hoyle - Scientia
2. Efeito estérico - Wikipédia.
3. Biopoese (do grego bio, vida, +poiéo, produzir, fazer, criar) - Teorização sobre a origem química da vida - Wikipédia.
4. Termo usado em Cristalografia e em moléculas na Química. Algo formado das mesmas partes dispostas em ordem inversa, de tal modo que sejam simétricas em relação a um plano. Referências

1. Catálise assimétrica e o Prêmio Nobel de química 2001 - QNEsc



Para consultar este texto no formato "Google Docs": docs.google.com - Falácia de Eberlin


Extras
  • Diálogos sobre homoquiralidade com Silvia Gobbo - Parte 1 / Parte 2

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segunda-feira, 8 de abril de 2013

Densidade de um buraco negro

Novamente, uma blogagem do colaborador Heraldo Henrique  da "Eu estudo Astronomia". 


Porque um buraco negro pode ser pouco denso.



                                                    www.space.com

Lembre-se que a densidade de um buraco negro diminui com o quadrado de sua massa. Buracos pequenos pouco massivos são extremamente densos, enquanto buracos negros muito massivos são pouco densos. Vou omitir as contas e colocar só os valores:

-Terra: d = 2.04×10^30 kg/m^3

-Sol: d = 1.84×10^19 kg/m^3

-R136a1 : d = 2.62×10^14 kg/m^3

-Sagitário A*: d = 10^6 kg/m^3

Sagitário A* é o nome dado ao buraco negro no centro de nossa galáxia.

Com sua massa estimada, ele teria raio de cerca 0.1 u.a. e densidade comparável a do núcleo do Sol. Buracos negros mais massivos seriam ainda maiores e menos densos. Assim, enquanto um buraco negro com a massa da Terra deve ter densidade 10 milhões de vezes maior do que a estimada para uma hipotética estrela de préons, um buraco negro como o que ocupa o centro de nossa galáxia tem a densidade típica do núcleo de uma estrela típica.

Já o buraco negro que detectamos no aglomerado NGC 1277 possui cerca de 17 bilhões massas solares e raio de aproximadamente 4 dias-luz. Isso dá uma densidade de 7.25×10^3 kg/m^3 que é 100 mil vezes menor que a da água! Veja a figura na matéria para ter uma ideia da dimensão:

Não existe "tecido" do espaço-tempo para ser "rasgado". Isso é só uma analogia para explicar como a métrica é deformada pela massa-energia causando a gravidade.

Mesmo o nome buraco negro é uma metáfora um tanto poética que, inclusive, desagradou bastante a comunidade na época em que foi criada, justamente porque poderia causar o tipo de confusão que observamos nas respostas de vocês. Infelizmente, o nome se tornou oficial...

Aliás, deixo a seguinte tirinha porque ela pode ser elucidativa sobre minha frustração:


Também procurei uma resposta que alguém pedia referências bibliográficas para confirmar meus pontos. Como não a encontrei, incluo aqui:

- http://en.wikipedia.org/wiki/Introductio…

- http://en.wikipedia.org/wiki/Black_hole#…

- A First Course in General Relativity, Bernard Schutz

- Spacetime and Geometry: An Introduction to General Relativity, Sean Carroll

- General Relativity from A to B, Robert Geroch

Os 3 livros são introdutórios e cobrem boa parte do que eu disse. Exigem certa carga matemática, mas dá para ir estudando aos poucos. O livro abaixo é avançado, mas deixo como sugestão de um clássico!

Bem para entendermos melhor devemos ter em mente o conceito de Horizonte de Eventos


                                             phantasticphysics.wikispaces.com

O Horizonte de Eventos é a fronteira teórica ao redor de um buraco negro a partir da qual a força da gravidade é tão forte que até mesmo luz é sugada, pois a sua velocidade é inferior à velocidade de escape do buraco negro.

Ou seja, é apenas uma superfície definida através da cálculos matemáticos, não sendo uma superfície física em si.

Em tal campo ocorre um paradoxo no qual as leis da física não podem ser diretamente aplicadas uma vez que resultam em absurdos matemáticos.

Na Teoria da Relatividade, o horizonte de eventos é um termo utilizado para as fronteiras do espaço-tempo, definido de acordo com um ponto observador, de onde os eventos não podem interagir com ele.

A Luz emitida de um lado do horizonte nunca chega ao observador, assim como tudo o que o cruza nunca mais é visto.

Ou seja, é a fronteira da onde a luz consegue da qual não consegue escapar á atração gravitacional

Por definição, os horizontes de eventos são invisíveis, isto é, impossível provar a sua existência. No entanto, a observação de objetos compactos que atraem gás para as suas superfícies parece ser um bom processo de obter provas satisfatórias. Leias mais ….sobre buracos negros e Horizonte de Eventos.

Em 2002, cientistas norte-americanos propuseram uma teoria que também retira a noção de "buraco" dos buracos negros, transformando-os em bolhas, ou gravastars. Leia mais…

A existência dos buracos negros, deduzida a partir das equações da relatividade geral, tem sido comprovada indiretamente por numerosas observações astronômicas, mas ainda há muito o que entender sobre sua natureza.

Você pode resolver as equações da relatividade geral e ver como os buracos negros surgem, mas também surgem no contexto do padrão da física newtoniana.

Considere um foguete lançado da Terra para o espaço. Para o foguete livrar-se da atração gravitacional da Terra, ele deve estar se movendo na velocidade de escape (a situação real é muito mais complicado do que isso).

Podemos encontrar a velocidade de escape para qualquer objeto de massa m, de distância de um objeto com maior massa de massa M, definindo a energia cinética do objeto, 1/2 mv², igual à energia potencial do objeto no campo gravitacional do objeto massivo de , GMM / r, onde G é constante gravitacional de Newton. Uma coisa terrível acontece se você considerar que o objeto esta se movendo a uma velocidade equivalente à velocidade da luz, "c". De repente, você encontra lá em uma combinação de massa e raio que cria um objeto tão denso a partir do qual nem mesmo a luz pode escapar (horizonte de eventos).


Para compreendermos mais sobre termo "densidade" de um Buraco Negro devemos relembrar o conceito do limite de Chandrasekhar .

O Limite de Chandrasekhar representa a máxima massa possível para uma estrela do tipo anã branca (um dos estágios finais das estrelas que consumiram toda a sua energia) suportada pela pressão da degeneração de eletrons, e é aproximadamente 3·10^30 kg, cerca de 1,44 vezes a massa do Sol.

Se uma anã branca (normalmente com cerca de 0,6 vezes a massa do Sol) tiver excedido essa massa por agregação, entrará em colapso, devido ao efeito da gravidade. Pensava-se que este mecanismo daria início a explosões do supernova Tipo Ia, mas esta teoria acabaria por ser abandonada durante a década de 1960. A perspectiva actual é que uma anã branca de oxigênio-carbono atinge uma densidade no seu interior suficiente para iniciar uma reação de fusão nuclear imediatamente antes de atingir o limite de massa. No entanto, quando estrelas com núcleo de ferro ultrapassam esse limite, entram em colapso, e pensa-se que esse processo inicia uma supernova de Tipo Ib, Ic e II, libertando uma quantidade de energia imensa e provocando uma "inundação" de neutrinos.

Resumindo, é o limite de densidade ou raio que uma massa x deve atingir, pansando desse limite, o objeto x entrará em colapso por sua própria gravidade.

Sua fórmula é:


Entendendo o conceito de Buraco Negro

Um buraco negro é qualquer corpo comprimido ou agregado de modo que seu volume esteja contido dentro de seu raio de Schwarzchild. A fórmula desta variável é:

r = 2*G*m/c²

Considerando que o tal corpo tem momento angular nulo, o volume esférico definido pelo raio é de:

V = 32/3*pi*(G/(c^2))^3 * m^3

V = C*m^3

Portanto a densidade deve ser:

d = 1/C * (1/m)^2

Ou seja, é inversamente proporcional ao quadrado da massa. Isso significa que objetos leves precisam ser comprimidos até densidades extremas por algum fenômeno altamente energético, enquanto corpos mais massivos podem simplesmente se agregar aos poucos como deve ser o caso dos buracos negros supermassivos que devem ocupar o centro de galáxias.

Usando alguns exemplos:

- Terra: d = 2.04×10^30 kg/m^3; v = 2.92×10^-6 m^3

Isso é 10 milhões de vezes mais denso que uma hipotética estrela de préons. O volume é equivalente a de um ovo grande.

- Sol: d = 1.84×10^19 kg/m^3; v = 1.08×10^11 m^3

Esse valor é 100 vezes maior que a densidade média de uma estrela de prótons. O volume é de uma esfera de cerca de 3 km de raio.

- R136a1 : d = 2.62×10^14 kg/m^3; v = 2.01×10^18 m^3

Essa é a estrela mais massiva que já detectamos. O resultado é cerca de 10 mil vezes a densidade de uma anã branca. O volume é equivalente a de uma esfera de quase 800 km de raio ou 1.5 vezes o volume de todos oceanos da Terra!

- Buraco negro supermassivo na Via Láctea: d = 996916 kg/m^3 ; v = 8.577×10^30 m^3

A densidade é comparável a do núcleo do Sol. Já o volume é a de uma esfera de raio 1.27×10^7 km que é cerca de 10% da distância entre a Terra e o Sol.

Todos valores foram calculados usando o WolframAlfa. Só atente que esses valores não significam muita coisa. Buracos negros no geral se formam quanto uma estrela massiva ao fim da vida se torna uma supernova comprimindo uma fração de sua massa no núcleo com energia extremas. Uma estrela não se torna um b.n. simplesmente diminuindo seu volume!

Fonte(s):


Ou seja, quando se ve em numeros a a densidade de um Buraco Negro, eles se referem a densidade crítica que a matéria pela equação do raio de Schwarschild, mas não se refere ao centro do buraco negro em si, onde todos sabem as leis da física deixa de existir (singularidade).

O buraco negro de Schwarzschild é caracterizado por uma área ao seu redor chamada de horizonte de eventos, a qual fica situada sobre o raio de Schwarzschild comumente chamado de raio do buraco negro. Um corpo massivo sem rotação e sem carga elétrica que tiver seu raio menor que o raio de Schwarzschild necessariamente será um buraco negro. Uma solução para as equações de campo de Einstein devem ser válidas para qualquer corpo de massa , portanto a princípio o buraco negro de Schwarzschild de qualquer massa poderia existir se a natureza fosse competente o suficiente para formar um.

Então, se alguém falar em densidade x de um buraco negro, se refere a densidade pela equação de campo de Schwarschild, e não ao centro, onde a matéria esta concentrada.

Mas também não é errado, já que não se sabe ainda como está a matéria no centro desses monstros cósmicos.


Extras

1

De uma dúvida sobre Cosmologia no Facebook.

A dúvida:

"L": Eu fico pensando aqui, se o Big Bang é de fato a origem do universo e, segundo o conhecimento que temos, a luz viaja mais rápido do que certos materiais mais pesados, como podemos da terra estando a uma distância tão grande e bilhões de anos depois conseguimos olhar ou captar uma luz que já há muito se foi para as bordas dessa explosão?

Resposta:

A questão é que não se pode pensar no universo em sua expansão como um deslocamento dos corpos no espaço até uma posição e de lá, haver a emissão de luz.

É a textura espaço-tempo na sua mais ampla escala que expande-se, e "presa" a ela, os agrupamentos galáticos.

Assim, a luz emitida por um corpo há 13,7 bilhões de anos menos/subtraídos 380 mil anos (o universo só começa a ser transprente à radiações após este período) já parte de um universo de determinado tamanho.

Repitamos noutras plavras: Quando ele tinha 380 mil anos de "idade", após seu ponto de menor tamanho e máxima densidade.

Aqui, entram em confronto duas hipóteses:

1. Inflação cósmica, que seria um período de imensa expansão, na qual o universo adquiriu um tamanho extremamente grande, e posteriormente, reduziu sua velocidade de expansão (e agora, novamente, se acelera, mas por outro motivo). Considera-se na inflação um campo denominado "inflaton".

2. Velocidade da luz variável, que para certas densidades e temperaturas, a luz não tem a velocidade atual, no vácuio. Noutras palavras, a constante "c" da Relatividade é alterada com a densidade.

Em resultados, seriam equivalentes, mas a hipótese da Inflação é dominante no meio, e mais completa em modelagem.

Estas duas hipóteses procuram explicar a homogeneidade do universo, que em suia maior escala é uma "poeira" (termo da Cosmologia + Relatividade) muito homogênea em estruturação (agregações) e densidade.

Assim, apenas acrescentando um ponto, quanto mais distante se observa o universo, mais se observa o seu passado de composição e temperatura, até o ponto em que só se observa uma "massa" (note as aspas) emissora de radiação infravermelha.

Esperando ter sido útil, para muito mais sobre o tema:



2

Simplesmente um artigaço nacional sobre teleologia, o tema tão importante quando se discute uma finalidade no universo ou mesmo o atualmente em voga "design inteligente" nos seres vivos e suas estruturas moleculares:

Gustavo Caponi; Os modos da teleologia em Cuvier, Darwin e Claude Bernard ; Sci. stud. vol.1 no.1 São Paulo Mar. 2003.




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segunda-feira, 18 de março de 2013

Dessorção térmica

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Rascunhos de acréscimos a serem feitos em meu artigo:

Dessorção Térmica - Recuperando o ambiente pela separação pelo calor de fluidos de sólidos.


Dessorção térmica é uma tecnologia de remediação ambiental que utiliza calor para aumentar a volatilidade de contaminantes os quais podem ser removidos (separados) da matriz sólida (tipicamente solo, lama ou torta de filtração). Dessorção térmica não é incineração. Os contaminantes volatilizados são então coletados ou termicamente destruídos. Um sistema de dessorção térmica consequentemente tem dois componentes principais: o dessorçor e o sistema de tratamento de seu gás de exaustão.


www.drlservices.com


História


Dessorção térmica apareceu primeiramente como uma tecnologia de tratamento ambiental em 1985 quando foi especificada no "Registro de Decisão" (Record of Decision, ROD , o que nos EUA é o documento formal de decisão o qual é registrado para o público) para a localidade de McKin, no estado do Maine. O último relatório de status da United States Environmental Protection Agency (USEPA, Agência Estadunidense de Proteção Ambiental) mostra que a dessorção térmica tem sido usada em 69 sítios (locais de necessidade do processo) do "Superfund" (Comprehensive Environmental Response, Compensation, and Liability Act de 1980, ou CERCLA, Ato de Resposta Ambiental Abrangente, Compensação e Responsabilidade Civil) através do ano fiscal de 2000. Em adição, centenas de projetos de remediação tem sido implementados usando dessorção térmica em sítios não incluídos no "Superfund".
Para opções de tratamento ''in-situ''/''on-site'', somente a incineração e estabilização tem sido usadas em mais sítios  incluídos no Superfund. Incineração sofre de pouca aceitação pública. A estabilização não provê uma remediação permanente, dado que os dos contaminantes ainda permanecem no sítio. Dessorção térmica é uma tecnologia largamente aceita que provê uma solução permanente e um custo economicamente competitivo.

A primeira dessorção térmica de larga escala no mundo para tratamento de resíduos contendo mercúrio foi implantada em Wölsau, para a remediação da indústria química Marktredwitz, conhecida como CFM, Chemische Fabrik Marktredwitz (fundada em 1788), considerada então a mais antiga da Alemanha. A operação começou em outubro de 1993, incluindo a fase de otimização em primeiro lugar. 50 mil toneladas de resíduos sólidos contaminados com mercúrio foram tratados com sucesso entre agosto de 1993 e junho de 1996. 25 toneladas métricas de mercúrio foi recuperado do solo e cascalhos. Infelizmente a planta Marktredwitz é frequentemente confundida na literatura como apenas uma planta de escala piloto.



www.tdxassociates.com


Dessorçores 

 

Numerosos tipos de dessorçores estão disponíveis hoje. Alguns dos tipos mais comuns são listados abaixo.



Rotatórios com combustão indireta

A maioria dos sistemas dessorçores rotatórios com combustão indireta usam um cilindro metálico inclinado rotativo (similar a um forno rotatório - ou rotativo, como o utilizado para a produção de cimento) para aquecer o marterial de alimentação. O mecanismo de transferência de calor é usualmente condução através da parede do cilindro. Neste tipo de sistema nem a chama, nem os produtos da combustão podem entrar em contato com os sólidos ou gás de combustão da alimentação. Deve-se entender isso como um tubo dentro de um forno rotativo, com ambas as extremidades fora do forno. O cilindro utilizado para sistemas transportáveis de escala completa ​​possui normalmente 1,5-2,5 metros de diâmetro, com comprimentos aquecidos que variam de 5 a 6 metros. Com um casco de aço carbono, a temperatura máxima dos sólidos é de cerca de 540°C, enquanto 980°C com cilindros de ligas especiais são atingíveis. O tempo total de residência nste tipo de dessorçor normalmente varia de 30 a 120 minutos. Capacidades de tratamento podem variar de 2 a 30 toneladas  por hora para unidades transportáveis. O sistema MSR HCI é um sistema rotatório com combustão indireta com uma capacidade alcançando e excedendo (dependendo das especificações de projeto) 30 toneladas por hora.

Rotatórios com combustão direta

Dessorçores rotatórios com combustão direta tem sido usados extensivamente ao longo dos anos para solos contaminados por petróleo e solos contaminados com resíduos perigosos RCRA como definido pela USEPA. Um artigo de 1992 sobre tratamentos de solos contaminados com petróleo estimava que entre 20 e 30 contratantes tem de 40 a 60 sistemas secadores rotatórios disponíveis. Hoje, é provavelmete mais próximo de 6 a 10 contratantes com 15 a 20 sistemas portáteis comercialmente disponíveis. A maioria desses sistemas utilizam uma câmara de combustão secundária (pós-queimador) ou oxidante catalítico para destruir termicamente os compostos orgânicos volatilizados. Uns poucos destes sistemas também tem um resfriador brusco e um purificador após o oxidante que lhes permite tratar solos contendo compostos orgânicos clorados, como solventes e pesticidas. O cilindro de dessorção de sistemas transportáveis de escala completa possui normalmente de 1,2 a 3 metros de diâmetro, com comprimentos aquecidos que variam de 6 a 15 metros. A temperatura máxima de sólidos práticas para estes sistemas é de cerca de  400 a 480°C dependendo do material de construção do cilindro. O tempo de residência total neste tipo de dessorçor normalmente varia de 3 a 15 minutos. As capacidades de tratamento podem variar de 6 a mais de 100 toneladas por hora para unidades transportáveis. A MSR possui quatro sistemas rotatórios com combustão direta  com capacidade de 10 a 100 toneladas por hora.


Espirais aquecidos


Sistemas espirais aquecidos são também um sistema aquecido indiretamente. Tipicamente usam uma cuba coberta com um eixo helicoidal duplo (espirais ou parafusos) que faz a movimentação dos materiais. As espirais frequentemente contem passagens para o meio de aquecimento para aumentar a superfície de transferência de calor. Alguns sistemas usam aquecedores com resistência elétrica, em vez de um meio de transferência de calor e podem empregar uma espiral única em cada compartimento. As espirais podem variar de 30 a 90 cm de diâmetro para sistemas de escala completa, com comprimentos de até 6 metros. Os conjuntos espiral/compartimento podem ser ligado em paralelo e/ou série para aumentar o rendimento. Capacidades de escala completa de até 4 toneladas por hora já foram demonstrados. Este tipo de sistema tem sido mais bem sucedido o tratamento de resíduos de refinarias.

Infravermelho/Microondas 

Nos primeiros dias deste processo, havia um sistema contínuo de infravermelho que não está mais em uso. A empresa MSR não sabe de qualquer sistema de dessorção térmica baseado em microondas operando atualmente. Em teoria, microondas seriam uma excelente opção técnica dado o aquecimento uniforme e controle preciso que pode pode ser alcançado sem problemas de obstrução da transferência de calor da superfície. A questão fundamental é que o capital e/ou custos de energia tem impedido o desenvolvimento de um sistema de dessorção térmica por microondas em escala comercial.
Tratamento do gás de exaustão

Nos sistemas de dessorção térmica, um sub-sistema contendo um processo de tratamento de gás de exaustão completa o sistema. Existem apenas três opções básicas disponíveis. Os contaminantes no gás de combustão do volatilizado pode ser descarregados na atmosfera, recolhidos ou destruídos. Em alguns casos, são reciolhidos e um sistema de destruição é empregado. Além de gerenciar os componentes volatilizados, os sólidos particulados (poeira) que saem do dessorçor também devem ser removido do gás de exaustão da combustão.

Quando um sistema de coleta é utilizado, gás de exaustão da combustão deve ser resfriado para condensar a maior parte dos componentes volatilizados em um líquido. Gás de exaustão da maioria dos dessorçores vai sair na faixa de 175-485 °C. Gás de exaustão então resfriado geralmente para algo entre 50 °C e 4 °C (nos climas mais frios, como do hemisfério norte) para condensar a maior parte da água volatilizada e contaminantes orgânicos. Mesmo a 4 °C, pode haver quantidades mensuráveis ​​de produtos orgânicos não-condensados. Por este motivo, após a etapa de condensação, o tratamento posterior de gás de exaustão da combustão é normalmente exigido. Gás de exaustão da refrigeração pode ser tratado por adsorção de carbono, ou oxidação térmica. A oxidação térmica pode ser realizada utilizando-se um oxidante catalítico, um pós-combustor ou por encaminhamento de gás de exaustão da fonte de calor de combustão para o dessorçor. O volume de gás que requer tratamento para dessorçores de combustão indireta é uma fração do que o necessário para uma dessorçor de combustão direta. Isso exige de menos controle de poluição por emissões de emissões de gases do ar de ventilação do processo. Alguns sistemas de dessorção térmica reciclam o gás de transporte, reduzindo assim o volume de emissões de gases. A empresa MSR tem atualmente um sistema indireto com este tipo de tratamento de gás de exaustão, sendo tal instalação capaz de taxas de processamento de até 30 toneladas por hora.

O líquido condensado do gás de exaustão da refrigeração é separado em frações orgânicas e aquosas. A água é eliminada ou utilizada para arrefecer os sólidos tratados e evitar a poeira. O condensado líquido orgânico é removido do local. Dependendo de sua composição, o líquido seja reciclado como combustível suplementar ou destruído em um incinerador de base fixa. Um dessorçor térmico removendo 500 mg/kg de contaminantes orgânicos de 20 mil toneladas de solo produzirá menos de 12 mil litros de líquido orgânico. Noutras palavras, 20 mil toneladas de solo contaminado podem ser reduzidos a menos de um caminhão-tanque de extração de resíduos líquidos para deposição fora do local.

Desorçores usam sistemas de destruição por gás de exaustão usam a combustão para destruir termicamente os componentes orgânicos formando CO, CO2, NOx, SOx e HCl.[Nota 1] A unidade de destruição pode ser chamada um pós-combustor, câmara de combustão secundária, ou oxidante térmico. Oxidantes catalíticos pode também ser usados se o conteúdo de haletos orgânicos do meio contaminante é suficientemente baixo. Independentemente do nome, a unidade de destruição é utilizada para destruir termicamente os constituintes orgânicos perigosos que foram removidos (volatilizados) do solo ou resíduos.


Ref.:  THERMAL DESORPTION - What Is It? What Does It Do? http://www.midwestsoil.com/services/thermal-desorption


Notas

1.CO, monóxido de carbono; CO2, dióxido de carbono; NOx, óxidos de nitrogênio; SOx, óxidos de enxofre e HCl, cloreto de hidrogênio.


-O sistema histórico de pilhagem e extorsão termina aqui em Arrakis - continuava seu pai. - Você não pode continuar para sempre tomando o que precisa, sem consideração por aqueles que virão depois. As qualidades físicas de um planeta estão gravadas em seu registro político e econômico. Temos o registro à nossa frente, e nosso caminho é óbvio. - O pai de Liet-Kynes, o planetólogo (um ecólogo planetário), em suas memórias, em Duna, de Frank Herbert.


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quarta-feira, 20 de fevereiro de 2013

Matéria escura

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Novamente, uma blogagem do colaborador Heraldo Henrique  da "Eu estudo Astronomia".


visservices.sdsc.edu



A matéria escura é uma forma postulada de matéria que só interage gravitacionalmente (ou interage muito pouco de outra forma) e uma hípotese que pode explicar a grande parte da matéria existente no universo.

A matéria escura não pode ser vista diretamente pelos telescópios; evidentemente não emite nem absorve luz ou outra radiação eletromagnética em qualquer nível significativo.

Sua presença pode ser inferida a partir de efeitos gravitacionais sobre a matéria visível, como estrelas e galáxias, ou pelo efeito das lentes gravitacionais também.

No modelo cosmológico mais aceito, o ΛCDM, que tem obtido grande sucesso na descrição da formação da estrutura em larga escala do universo, a componente de matéria escura é fria, isto é, não-relativísta.

Nesse contexto, a matéria escura compõe cerca de 23% da densidade de energia do universo (com quase todo o resto sendo a energia escura). A matéria escura é estimada como constituindo 85% de toda a matéria do universo.
earthsky.org/space

Uma pequena proporção de matéria escura pode ser a matéria escura bariônica: corpos celestes, como objetos massivos compactos de halo (MACHOs), os quais emitem pouca ou nenhuma radiação eletromagnética.

O mais provável é que ela seja feita de partículas subatômicas, menores que nêutrons, prótons e elétrons e ainda indetectáveis pelos atuais instrumentos de medição dos cientistas, pelos objetos como as Estrelas de Préons, os MACHOs (Objetos enormes e compactos do Halo), e as WIMPs (partícula maçiças interagindo fracamente).

A primeira pessoa a apresentar provas e inferir sobre a presença de matéria escura foi astrônomo holandês Jan Oort, um pioneiro na radioastronomia, no ano de 1932. Oort foi estudar movimentos estelares nas nossas vizinhaças galácticas e descobriu que a massa no plano galáctico era superior ao do material que podia ser visto por ele. Sua descoberta foi seguida pelo astrofísico húngaro Fritz Zwicky em 1933, enquanto trabalhava no Instituto de Tecnologia da Califórnia, que estudou os aglomerados de galáxias.

Zwicky estimou a massa total do cluster com base nos movimentos de galáxias perto de suas bordas e comparou essa estimativa para uma base no número de galáxias e brilho total do cluster. Ele descobriu que havia cerca de 400 vezes mais massa do que foi estimado visualmente .

Após as observações iniciais de Zwicky, a primeira indicação veio de medições feitas por Horace W. Babcock. Em 1939, Babcock relatou em suas medidas na tese de seu doutorado a curva de rotação para a nebulosa de Andrômeda, que sugeriu que a relação massa-luminosidade aumenta radialmente.

Rubin fez observações e cálculos que mostraram que a maioria das galáxias deve conter cerca de seis vezes mais massa "escura", que a que pode ser explicada pelas estrelas visíveis. Eventualmente, outros astrônomos começaram a colaborar no seu trabalho e logo se tornou bem estabelecido que a maioria das galáxias são dominadas pela "matéria escura"

A matéria escura é crucial para o Big Bang como um componente que corresponde diretamente às medições dos parâmetros associados à Cosmologia de Friedmann com soluções para a Relatividade Geral de Einstein.

Observações sugerem que a formação da estrutura nos proventos universo hierarquicamente, com as menores estruturas em colapso primeiro e seguido por galáxias e aglomerados de galáxias em seguida. Como o colapso das estruturas do universo em evolução, eles começam a "acender" como a matéria bariônica aquecendo através da contração gravitacional e o objeto se aproxima de equilíbrio de pressão hidrostática .

Este modelo não só corresponde com levantamento estatístico da estrutura visível no universo, mas também corresponde precisamente às previsões de matéria escura do fundo cósmico de microondas.

No entanto, em detalhes, algumas questões permanecem ainda a ser abordadas, incluindo a ausência de galáxias satélites a partir de simulações e núcleos de halos de matéria escura que aparecem mais suavemente do que o previsto .

Mas, Depois de muitas tentativas, astrônomos finalmente encontraram uma maneira de detectar um filamento de matéria escura sem o uso de equipamentos que ainda precisam ser construídos. A façanha foi realizada pelo astrônomo Jörg Dietrich e sua equipe do Observatório da Universidade de Munique, na Alemanha.

Para isso, os pesquisadores exploraram a geometria espacial peculiar de dois aglomerados de galáxias e analisaram dados coletados durante os últimos anos de mais de 40 mil galáxias diferentes, chegando à conclusão de que, entre os 2,7 bilhões de anos-luz que separam os aglomerados Abell 222 e Abell 223, há um filamento de matéria escura que está distorcendo o tempo-espaço naquela região.

Em 2008, Dietrich já havia publicado uma pesquisa que revelava a presença de gases quentes na mesma área do universo, o que sugeria a presença do filamento.

Mais informações em:














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