Podemos ter acabado de detectar uma superlua fora do Sistema Solar

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Ilustração da candidata a exolua Kepler-1708 bi. Crédito: Helena Valenzuela Widerström.

Por Michelle Starr
Publicado na ScienceAlert

A Via Láctea deve estar absolutamente recheada de luas, se você parar para pensar sobre isso. O Sistema Solar tem 8 planetas oficiais, mas, pelo menos, 25 vezes mais luas.

No entanto, embora tenhamos confirmado quase 5.000 exoplanetas (isto é, planetas fora do Sistema Solar) até o momento, as exoluas são escassas, para dizer o mínimo. Uma detecção provisória foi feita em 2017; agora, finalmente temos uma segunda candidata para se juntar à outra.

A candidata a exolua foi nomeada Kepler-1708 bi, orbitando um exoplaneta que orbita uma estrela a cerca de 5.500 anos-luz de distância. As evidências até agora sugerem que é bastante grande – cerca de 2,6 vezes o tamanho da Terra, provavelmente gasosa como um Netuno bebê. Seu planeta hospedeiro é um pouco menor que Júpiter.

Isso é semelhante a primeira candidata a exolua, Kepler-1625 bi, que está localizada a cerca de 8.000 anos-luz de distância, aproximadamente do tamanho e massa de Netuno (também provavelmente gasosa), e orbitando um exoplaneta com várias vezes a massa de Júpiter. Ambos as candidatas a exolua e seus exoplanetas também estão orbitando suas respectivas estrelas a distâncias bastante grandes.

Ambas são muito diferentes das luas que temos aqui na vizinhança do Sistema Solar; mas isso faz muito sentido.

“Os astrônomos encontraram mais de 10.000 candidatos a exoplanetas até agora, mas as exoluas são muito mais desafiadoras”, disse o astrônomo David Kipping, da Universidade de Columbia, que também liderou a descoberta de Kepler-1625 bi com seu colega Alex Teachey. “As primeiras detecções em qualquer pesquisa geralmente serão as mais esquisitas. Os objetos grandes que são simplesmente mais fáceis de detectar com nossa sensibilidade limitada”.

A candidata a exolua foi revelada em uma busca de dados coletados pelo telescópio espacial Kepler (agora aposentado e em repouso no espaço). A missão do Kepler era procurar exoplanetas. Isso é complicado, já que os exoplanetas são muito pequenos e muito escuros para serem vistos diretamente na maioria das vezes; temos que procurá-los tentando ver os efeitos muito pequenos que eles têm em suas estrelas hospedeiras.

No caso de Kepler, isso envolveu olhar para as estrelas, procurando por quedas muito fracas e regulares no brilho que indicam que algo está se movendo entre nós e a estrela em intervalos regulares – em outras palavras, um exoplaneta em órbita. Essas quedas muito fracas são conhecidas como curva de luz de trânsito.

Nos dados do Kepler, e mais tarde do Hubble, Kipping e Teachey identificaram um sinal fraco além da curva de trânsito do exoplaneta para Kepler-1625 bi. Em seguida, eles voltaram aos dados procurando por mais desses sinais.

Eles estudaram os dados do Kepler para 70 exoplanetas. Apenas um exoplaneta chamado Kepler-1625 b era compatível com um sinal de exolua; mas, segundo os pesquisadores, era um sinal muito forte.

“É um sinal persistente”, disse Kipping.

Kepler-1708 bi ainda não foi confirmada, assim como sua antecessora; de fato, alguns astrônomos contestaram se Kepler-1625 bi é uma assinatura de exolua, sugerindo que o sinal era um erro de redução de dados.

Prevenindo tal crítica novamente, desta vez os pesquisadores calcularam a possibilidade de que o sinal de Kepler-1708 bi seja um erro nos dados: é, disseram eles, de apenas 1 por cento.

No entanto, as questões permanecem. Não temos certeza de como um exoplaneta gigante gasoso e um sistema de exolua gasosa podem se formar; já que não há nada parecido com eles no Sistema Solar, isso sugere que o mecanismo de formação é diferente daqueles que formaram as luas aqui. Talvez as luas tenham acumulado gás de seus exoplanetas hospedeiros; ou talvez tenham começado como exoplanetas e depois foram capturadas.

Descobrir isso exigirá mais trabalho; assim como confirmar se a detecção é de fato uma exolua. No mínimo, serão necessárias observações de acompanhamento para ver se outro instrumento também pode detectar o sinal. Mas é perfeitamente possível que a única maneira de confirmarmos a detecção de exoluas seja… continuando a encontrar várias de forma que sua existência não pode mais ser contestada.

Então, é claro, o próximo desafio será encontrar aquele ser raro e indescritível, uma lua de uma lua. Por enquanto, no entanto, a busca por exoluas continua.

A pesquisa da equipe foi publicada na Nature Astronomy.

Novo avanço permite que cientistas rastreiem rajadas rápidas de rádio em tempo real

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O telescópio CHIME na Colúmbia Britânica. Crédito: CHIME.

Por Matt Williams
Publicado no Universe Today

Localizado no Vale Okanagan, nos arredores de Penticton, Colúmbia Britânica, Canadá, há um enorme observatório de rádio dedicado à observação de fenômenos de rádio cósmicos.

Chama-se Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment (Experimento Canadense de Mapeamento de Intensidade de Hidrogênio, na tradução livre, ou CHIME, na sigla em inglês), um radiotelescópio parabólico cilíndrico que se parece com o que os skatistas chamariam de “half-pipe”. Esta matriz faz parte do Observatório Federal de Radioastrofísica (DRAO), supervisionado pelo Conselho Nacional de Pesquisa (NRC, na sigla em inglês).

Originalmente, o observatório servia para detectar ondas de rádio do gás hidrogênio neutro no início do Universo. Hoje, é usado para outros objetivos, como detectar e estudar Rajadas Rápidas de Rádio (FRBs, na sigla me inglês).

Desde que se tornou operacional, os cientistas do CHIME estão ocupados classificando terabytes de dados para identificar sinais, muitas vezes encontrando vários em um único dia. Para ajudar com toda essa mineração de dados e coordenar os esforços do CHIME com outras instalações em todo o mundo, cientistas da Universidade McGill desenvolveram um novo sistema para compartilhar a enorme quantidade de dados gerados pelo CHIME.

A primeira FRB, o famoso Rajada Lorimer, foi detectado em 2007 pelo astrônomo da Universidade da Virgínia Ocidental (EUA) Duncan Lorimer e seus colegas usando o Radiotelescópio Parkes. Desde então, esses pulsos de rádio transitórios que geralmente duram meros milissegundos têm sido uma fonte de mistério e intriga para os astrônomos.

Antes do CHIME entrar em operação em 2018, os astrônomos detectaram apenas algumas dezenas de FRBs. Desde então, o CHIME foi responsável pela detecção de mais de mil sinais!

Apesar desse crescente catálogo de eventos, ainda há muito debate sobre o que os causa.

Parte do que torna o CHIME eficaz é que ele não depende de partes móveis e, em vez disso, depende da rotação da Terra para monitorar amplas faixas do céu do norte todos os dias.

Combinado com seu enorme campo de visão e alcance de cobertura de frequência, o CHIME é um instrumento quase ideal para encontrar e estudar FRBs. Mas ser tão adequado ao estudo de FRBs envolve muita responsabilidade e trabalho duro.

As observações diárias do CHIME podem render até um terabyte de dados brutos por dia, exigindo um pequeno exército de pesquisadores e muito poder de computação para analisá-lo em busca de sinais em potencial.

Além disso, como a maioria das FRBs dura apenas alguns milissegundos e não se repete, é muito desafiador para outros observatórios treinar seus instrumentos na fonte antes que ela desapareça. Mas com o novo sistema de compartilhamento de dados, detalhes importantes sobre cada FRB podem ser enviados para observatórios em todo o mundo em tempo real.

Este sistema é conhecido como CHIME/FRB VOEvent Service, que foi desenvolvido por cientistas da Universidade McGill (Montreal, Quebec, Canadá).

O sistema conta com a linguagem padronizada Virtual Observatory Event (VOEvent) usada desde 2006 para relatar eventos astronômicos transitórios como supernovas, microlentes gravitacionais e erupções de raios gama (GRBs, na sigla em inglês). Andrew Zwaniga, assistente de pesquisa do Departamento de Física da McGill, foi o principal desenvolvedor do serviço de compartilhamento de dados.

Como ele disse em um comunicado de imprensa da McGill Newsroom, o serviço CHIME/FRB permitirá que os astrônomos treinem seus instrumentos em fontes de FRBs e coletem mais pistas que ajudarão a desvendar o mistério das FRBs.

“O enorme volume de dados que o CHIME/FRB gera e o grande número de novas FRBs que detecta a cada dia é como uma mina de ouro para uma comunidade que está ansiosa para apontar todo tipo de telescópio que existe na próxima FRB”, disse ele.

O sistema está de acordo com um dos maiores recursos que os astrônomos têm hoje: compartilhamento de informações amplamente aprimorado entre instalações em todo o mundo. Também representa um passo fundamental para mobilizar os recursos da comunidade internacional de pesquisa para que os dados gerados pelo projeto CHIME/FRB possam ser totalmente explorados.

Também é consistente com o objetivo da equipe do projeto CHIME/FRB de tornar todos os dados do CHIME acessíveis ao público para que outros observatórios possam realizar estudos de acompanhamento com atrasos mínimos.

Emily Petroff, pesquisadora de pós-doutorado no Departamento de Física da McGill, desempenhou um papel fundamental no refinamento do sistema de alerta antes de seu lançamento público. Como ela resumiu, a ajuda da comunidade internacional fará avançar consideravelmente a ciência do CHIME.

“Desde que o CHIME/FRB começou a operar em 2018, tem sido como beber de uma cachoeira em termos de quantidade de dados que chegam”, disse ela. “Nós simplesmente não podemos extrair toda a ciência disso; precisamos da ajuda do mundo”.

Os desenvolvedores do CHIME/FRB VOEvent Service enfatizam que qualquer pessoa com acesso a um telescópio que possa apontar para locais no norte poderá usar os alertas para fazer observações de acompanhamento das FRBs detectadas pelo CHIME.

“Preparamos tutoriais e documentação substancial para usuários novos e veteranos do VOEvents para começar rapidamente”, disse Zwaniga. “Estamos convidando comentários e perguntas sobre VOEvents da comunidade em nossa página do GitHub voltada para o público da comunidade CHIME/FRB“.

Novas evidências desafiam a ideia de que as mutações são totalmente aleatórias

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Créditos: Andriy Onufriyenko / Moment / Getty Images.

Por Tessa Koumoundouros
Publicado na ScienceAlert

É um equívoco comum que a evolução tem um senso de direção – uma noção que os nerds da biologia ao redor do mundo estão constantemente tentando corrigir.

Mas uma nova pesquisa revela que pode haver um pouco de verdade nesse equívoco, pelo menos mais do que jamais percebemos.

Embora não seja tão simples quanto a mutação com um propósito, agora parece que nem todo DNA é igual quando se trata de ser mutável. Pelo menos não em uma erva daninha de beira de estrada conhecida como agrião thale (Arabidopsis thaliana).

“Sempre pensamos na mutação como basicamente aleatória em todo o genoma”, disse o cientista de plantas Gray Monroe, da Universidade da Califórnia, Davis (EUA). “Acontece que a mutação é muito não-aleatória e é não-aleatória de uma forma que beneficia a planta. É uma maneira totalmente nova de pensar sobre a mutação”.

Para que uma mutação genética (ou uma variante) surja em primeiro lugar, várias coisas precisam dar certo. Primeiro, o DNA deve ser alterado dentro das células germinativas – células que passam seu material genético para a prole de um organismo.

Isso pode envolver uma mudança em uma única ‘letra’ em uma sequência de DNA, por meio de danos por UV, por exemplo, ou a perda de um gene, ou a mistura de um cromossomo inteiro por meio de erros quando o material genético está sendo copiado e transmitido.

Então esse dano deve escapar de vários mecanismos celulares que existem para impedir que tais alterações sejam transferidas. Isso inclui sistemas de reparo de DNA ou, para mutações extremas, morte celular programada (apoptose).

Se a mutação evita esses processos, ela pode ser passada para a próxima geração.

A maioria das mutações que incluem a mudança de uma única ‘letra’ são neutras, pois não dão origem a nenhuma mudança significativa na forma ou função do organismo.

Mas para aquelas que causam mudanças, se elas continuam até as gerações seguintes podem estar sujeitas aos caprichos da seleção natural.

É neste ponto que se pensava que a evolução faria a maior parte da classificação entre as boas mutações e os fracassos. Por exemplo, se uma mutação dificulta a sobrevivência de uma planta ou animal, é improvável que ela permaneça por muito tempo.

Embora as forças de seleção possam restringir quais mutações são transmitidas através das gerações, a mutação em si tem sido geralmente considerada como uma jogada de dados imprevisível no histórico genético do organismo.

“Desde a primeira metade do século XX, a teoria evolutiva tem sido dominada pela ideia de que as mutações ocorrem aleatoriamente em relação às suas consequências”, escreveu a equipe em seu estudo.

Monroe e seus colegas usaram o equivalente vegetal de um rato de laboratório – o mencionado agrião thale – para testar a suposição de que a mutação foi de fato distribuída aleatoriamente em um genoma. Eles analisaram os genomas de 400 linhagens de plantas e, para sua surpresa, não foi isso que seus dados mostraram.

Em vez disso, eles descobriram que certas regiões do genoma da planta eram muito mais propensas a mutações do que outras.

“Estas são regiões realmente importantes do genoma”, disse Monroe. “As áreas que são biologicamente mais importantes são as que estão protegidas contra mutações”.

Isso permaneceu verdadeiro quando eles olharam para partes codificantes ou não codificantes do código genético, sugerindo que o efeito não era devido a tipos específicos de DNA, mas à região como um todo.

“A evolução em torno dos genes em Arabidopsis parece ser explicada mais pelo viés de mutação do que pela seleção”, escreveram Munroe e sua equipe, explicando que, se essa discrepância estivesse sendo causada posteriormente pela seleção natural, sua análise teria detectado mais variações genéticas únicas do que as observadas (pois elas teriam sido perdidas posteriormente no processo).

Além disso, os dados revelaram fatores epigenéticos, como a maneira que o DNA é emaranhado em torno de certas proteínas, e os mecanismos de reparo do DNA predizem quais partes do genoma são menos propensas a mutações. Já havia fortes evidências de que o reparo do DNA é direcionado a regiões gênicas ativas, o que este estudo também sustenta.

Saber como o thale joga os dados quando se trata de mutações pode ter implicações não apenas para outras plantas, mas para entender a evolução e as doenças em quase todas as espécies.

“Isso significa que podemos prever quais genes são mais propensos a sofrer mutações do que outros e nos dá uma boa ideia do que está acontecendo”, disse Weigel.

“Isso é empolgante porque podemos até usar essas descobertas para pensar em como proteger os genes humanos da mutação”.

Essas descobertas sugerem que a seleção natural distorceu a probabilidade de mutações no histórico genético de um organismo.

Assim, embora uma mutação individual ainda seja aleatória em termos de suas consequências, a posição em um genoma tende a favorecer a sobrevivência de um organismo, mesmo antes de quaisquer possíveis efeitos da mutação entrarem em jogo no campo da seleção natural.

Sua pesquisa foi publicada na Nature.

As primeiras evidências inequívocas de nossa espécie podem ser ainda mais antigas do que imaginávamos

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A Formação Omo Kibish no sudoeste da Etiópia. Crédito: Céline Vidal.

Por Carly Cassella
Publicado na ScienceAlert

O curso da evolução humana nunca correu fluidamente. O surgimento de hominídeos no continente africano está cheio de reviravoltas, surpresas, lacunas e becos sem saída, o que torna ainda mais difícil refazer a ascensão de nossa própria espécie.

Hoje, ainda não sabemos realmente quando ou onde o primeiro Homo sapiens apareceu em cena, embora um sítio arqueológico no sudoeste da Etiópia seja uma de nossas melhores linhas de evidência.

Foi aqui, na década de 1960, que o paleoantropólogo Richard Leakey descobriu os primeiros exemplos de fósseis com anatomias humanas indiscutivelmente modernas.

Para ser claro, existem restos mais antigos atribuídos ao Homo sapiens, que datam de centenas de milhares de anos. Mas a linha entre nós e nossos ancestrais é um borrão de características, deixando-nos com os restos conhecidos como o de Omo I como ponto de partida para o que é inequivocamente moderno.

Os ossos antigos deste ancestral perdido há muito tempo, nomeado assim por causa do rio Omo, foram enterrados com conchas de moluscos, que eram, na época, datadas de cerca de 130.000 anos de idade.

Nas décadas seguintes, a datação radioativa do solo ao redor nos permitiu retroceder ainda mais essa idade para cerca de 200.000 anos. E, no entanto, mesmo isso pode ser uma subestimação.

Uma reanálise geoquímica do sítio arqueológico agora sugere que Omo I foi esmagado entre duas camadas de cinzas vulcânicas, cuja camada superior provavelmente foi depositada em uma erupção há cerca de 230.000 anos. No mínimo, argumentam os pesquisadores, Omo I deve ser ainda mais velho que isso.

“Os fósseis foram encontrados em uma sequência, abaixo de uma espessa camada de cinza vulcânica que ninguém conseguiu datar com técnicas radiométricas porque a cinza é muito fina”, explicou vulcanologista Céline Vidal, da Universidade de Cambridge.

“Quando recebi os resultados e descobri que o Homo sapiens mais antigo da região era mais velho do que se supunha anteriormente, fiquei muito animada”, lembra ela.

A nova estimativa solidifica Omo I como o Homo sapiens incontestavelmente mais antigo da África até agora. E enquanto isso sugere que a Etiópia foi um berço para nossa espécie há mais de 230.000 anos, outros humanos primitivos já estavam usufruindo do continente como seu berçário neste momento.

Em 2017, os pesquisadores anunciaram que encontraram restos humanos antigos no Marrocos, datados entre 280.000 anos e 350.000 anos de idade.

Os crânios encontrados aqui são mais alongados do que os nossos hoje, com dentes um pouco maiores, o que levou alguns cientistas a suspeitar que não eram Homo sapiens, mas sim uma espécie ‘arcaica’ de humano que se espalhou para o norte da África antes de nossos ancestrais mais diretos chegarem e substituí-los.

A análise de DNA desses antigos fósseis marroquinos não foi bem-sucedida, o que significa que não sabemos quão relacionados eles estão com nossa própria espécie.

Uma análise dos genes retirados dos restos mortais de um menino que viveu pouco antes das migrações remodelou dramaticamente os genes das populações africanas há vários milhares de anos também sugere uma divisão antiga de pelo menos 260.000 anos atrás.

Onde essa divisão ocorreu é outra questão. A julgar pelo registro fóssil, a África Oriental é um importante centro para a evolução humana, mas, pelo que sabemos, pode haver um humano ainda mais velho parecido com a gente escondido em algum outro lugar do continente.

A caça à nossa herança continua.

O estudo foi publicado na Nature.