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Por que alguns sons são considerados música e outros não?

O viral e controverso áudio “laurel versus yanny”, dividiu e confundiu os internautas. Este é só um exemplo de como a nossa audição é um fenômeno complexo e de como um mesmo som pode ser interpretado de formas diferentes por pessoas e grupos de pessoas diferentes. Créditos: Pinterest.

De tempos em tempos, novas e velhas ilusões de óptica viralizam nas redes sociais. Ilusões aurais e outros tipos de fenômenos relacionados à percepção auditiva são menos conhecidas, mas o recente e controverso áudio “laurel versus yanny” dividiu e também confundiu as pessoas que o escutaram. O jornal americano The New York Times chegou a publicar uma ferramenta que aplica progressivamente filtros de frequência ao arquivo, que é originalmente uma manipulação do áudio correspondente ao verbete “laurel” do site Vocabulary. Com esta ferramenta é possível comparar com outras pessoas a partir de que ponto a interpretação do áudio passa a ser ambígua.

Estas diferenças de percepção são apenas um exemplo entre muitos fenômenos relacionados à audição que variam entre uma pessoa e outra. Elas se devem às vezes a estruturas biológicas – neste caso diferenças entre os sistema auditivo e nervoso de cada indivíduo – e às vezes a diferenças culturais.

Estabelecer uma linha que divida exatamente onde cada um destes fatores passa a interferir ou deixa de influenciar a resposta a um determinado estímulo é virtualmente impossível. Para estudar este tipo de tendência, cientistas das áreas de psicofísica, neurociências, antropologia, psicologia e muitas outras valem-se de ferramentas estatísticas para estudar as diferenças de resposta em diferentes grupos de pessoas.

Quando falamos sobre nossas reações à música, podemos debater até mesmo o que é considerado um som musical ou não. Esta noção já foi debatida à exaustão por estudiosos da etnomusicologia, que apontam que a cultura musical não é transmitida para pessoas sem contexto prévio algum, e que a percepção de como o som é organizado e significado é sujeita ao sistema simbólico prévio do indivíduo que está escutando, executando ou compondo música [1].

O estudo publicado recentemente por McDerbott et al. [2] foi dedicado ao estudo das diferenças de percepção de dissonância musical em cinco grupos de pessoas (americanos com treinamento musical, americanos sem treinamento musical, bolivianos residentes em La Paz, bolivianos que residem em uma cidade consideravelmente menor que a capital e bolivianos pertencentes ao grupo étnico dos Tsimane’ que não tiveram contato com a música tradicional ocidental).

Figura 1 – Membros do grupo Tsimane’, na Amazônia boliviana – Foto de Piotr Strycharz, licença Creative Commons.

Para isso, os pesquisadores apresentaram aos voluntários de cada um dos grupos uma série de estímulos sonoros, dentre eles sons de risadas, suspiros e uma série de díades e acordes, já classificadas como consonantes ou dissonantes na tradição ocidental.

O estudo demonstrou, entre outras tendências, que os membros do grupo Tsimane’ são capazes de distinguir estímulos que são considerados ou não dissonantes na tradição musical ocidental, mas que não consideram os sons dissonantes menos prazerosos que os consonantes.

Os outros dois grupos bolivianos estudados, que têm mais contato com a música ocidental tonal, apresentaram maior predileção pelos sons considerados consonantes nesta cultura, embora tal preferência demonstre ser mais discreta com relação aos voluntários americanos.

Estes resultados corroboram com a hipótese de que as noções estéticas musicais de um grupo de pessoas é predominantemente determinado pelos seus contextos culturais e que, ao contrário das diferentes percepções do áudio “laurel versus yanny”, pouco reflete nossa estrutura biológica responsável pela audição.

No caso específico da resposta a sons consonantes e dissonantes, o estudo sugere que o julgamento da agradabilidade de um acorde é diretamente determinado pela exposição prévia à estrutura harmônica da música ocidental tonal.

Referências
[1] Moisala, P. (1995) Cognitive study of music as culture — basic
premises for “cognitive ethnomusicology”
, Journal of New Music Research, 24:1,
8-20. Disponível aqui.

[2] McDermott, J.H.; Schultz, A.F.; Undurraga, E.A.; Godoy, R.A. (2016). Indifference to dissonance in native Amazonians reveals cultural variation in music perception. Nature volume 535, pages 547–550. Disponível aqui.

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Alquimia do universo – Parte II

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Figura 1:  Estrela Sh2-106. Imagem do Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA mostrando a estrela recém-formada Sh 2-106. Crédito: NASA/ESA

Continuamos a nossa série “Alquimia do universo” que começou aqui falando sobre os elementos criados durante o Big Bang. O evento que deu origem ao universo produziu a maior parte do hidrogênio e do hélio que existe! Isso não é pouca coisa quando consideramos que aproximadamente 98% de toda a matéria comum (bariônica) que forma você, as árvores, a Terra, o Sol é composta por hidrogênio e hélio.

Tudo muito bom e muito bonito mas hoje nós vamos falar das estrelas! ⭐ Antes de nós passarmos para nosso bate-bola estelar (e não, não vamos falar de falar de futebol 🤣), vamos falar sobre o que são estrelas.

Vídeo 1: SN 2006gy, uma estrela explodindo. Simulação de uma estrela extremamente massiva lançando algumas de suas camadas externas em uma grande erupção antes de colapsar violentamente. A explosão (do tipo supernova) por sua vez entra no gás expelido (em cor acobreada), que se encontra numa temperatura mais fria, criando um espetáculo de luz brilhante. Créditos: NASA/CXC/A.Jubett.]

Estrelas são bolas de gás e poeira com a particularidade que elas conseguiram juntar tanto gás e tanta poeira (graças à força gravitacional) que o núcleo dessas bolas esquentou, e esquentou, até atingir uma temperatura em torno de 4 milhões de Kelvins! Isso é tipo um cadinho menos que 4 milhões de graus Celsius! 🔥😵🔥 Essa temperatura é especial porque significa que agora a nossa “bolinha de poeira” tem energia suficiente para fusionar os núcleos de hidrogênio originando novos núcleos de hélio. E isso acontece bilhões de vezes por segundo, e cada fusão desse tipo gera mais energia, numa cadeia de inúmeras explosões atômicas. É essa energia liberada no processo de fusão que transforma a ex-bola de gás numa bola de gás incandescente: uma estrela.

Vídeo 2: Simulação sobre a formação estelar. O início da simulação parte de uma nuvem molecular distribuída esfericamente que, graças ao efeito da gravidade, começa a colapsar até eventualmente originar estrelas. Créditos: Youtube/Francis Villatoro.

Durante esse período no qual a estrela transforma o hidrogênio presente em seu núcleo em hélio, dizemos que a estrela está na sequência principal de sua evolução estelar. E essa também corresponde a maior fase da vida de uma estrela, como se fosse sua vida adulta.

Se você quer entender melhor como estrela evoluem, dá uma olhada nessa simulação maneiríssima onde você mesma, pessoa, escolhe o tamanho da sua estrela. Tá em português!

 

Só para dar uma ideia..
uma estrela como o nosso Sol demorou 50 milhões de anos para juntar energia suficiente antes de começar a fusionar hidrogênio. Ela está na sequência principal (fase adulta) há aproximadamente 5 bilhões de anos e assim vai permanecer por mais uns 5 bilhões de anos.🌞

 

Depois que a estrela queima o hidrogênio do seu núcleo, os eventos seguintes dependem da massa da estrela. Estrelas entre 0,08 até ~8 massas solares são consideradas estrelas de baixa massa. E estrelas superiores a 8 massas solares estão na categoria de estrelas massivas. A estrela mais massiva observada até hoje tem 265 vezes a massa do Sol, mas estima-se que no começo de sua fase na sequência principal sua massa foi de 320 vezes a massa do Sol! 🤯

Talvez você esteja pensando que estrelas de massivas “vivam” mais do que estrela com menos massa, mas é o contrário. A força gravitacional das estrelas massivas é maior do que as com menos massa. Por isso, a pressão do seu núcleo é muito maior, o que eleva ainda mais a temperatura, fazendo com que queimem o seu hidrogênio muito mais rápido do que estrelas menos massivas. Uma estrela com baixa massa fica na sequência principal por dezenas de bilhões de anos, enquanto estrelas massivas “apenas” por centenas de milhões de anos. Fala sério, vai me dizer que não bateu um alívio do Sol ser do time das baixinhas agora! 

 

Voltando ao assunto, depois que a estrela queima o hidrogênio do núcleo, ela passa a queimar outros elementos (ou o hidrogênio de camadas fora do núcleo), desde que ela atinja a energia de fusão desses outros elementos químicos. E, como você pode imaginar pelo papo que tivemos até aqui, quanto maior a massa da estrela, maior a temperatura que ela pode atingir. Então, quanto mais massiva, mais elementos químicos ela produz.

Sendo assim, estrelas de baixa massa têm energia suficiente para produzir carbono, nitrogênio e oxigênio. Estrelas massivas produzem esses elementos e continuam colapsando e subindo a temperatura de seus núcleos produzindo, subsequentemente, elementos químicos até chegar ao Ferro. Dá uma olha na tabela periódica a seguir para conferir os elementos.

Figura 2: Tabela periódica com elementos produzidos na natureza e legenda representando os eventos que os produzem. Em azul, nucleossíntese do Big Bang; em verde, a morte de estrelas de baixa massa; em rosa, fissão de raios cósmicos; em dourado, explosão de estrelas massivas; em roxo, colisão de estrelas de nêutrons; e em cinza, explosão de anãs brancas. Créditos: Wikipedia/Jennifer Johnson (OSU).

 

E agora vamos ao nosso bate-bola!

Evento: Nucleossíntese estelar

Quando acontece

Dentro das estrelas, durante a fase principal da vida das estrelas e depois em sucessivos processos anteriores a sua morte.

O que é 

As estrelas fundem elementos químicos através de fusão nuclear de forma a manterem sua estabilidade hidrostática: o equilíbrio entre a força gravitacional gerada pelo efeito sua própria massa (pressão “para dentro” da estrela) contra a radiação eletromagnética produzida durante a fusão dos elementos (pressão “para fora” da estrela).

O que é produzido

Desde do hélio-4, a partir do fusão dos núcleos de hidrogênio, até o oxigênio-16 em estrelas de baixa massa. Em estrelas massivas são produzidos elementos desde o hélio-4 até o ferro-56. Veja na tabela periódica a seguir os outros elementos químicos.

Escala de energia
  • o hélio-4 é produzido a temperaturas de 4 milhões de Kelvins;
  • o oxigênio-16 a 2 bilhões de Kelvins;
  • e o ferro-56 a 3 bilhões de Kelvins.
Em quanto tempo são produzidos
  • todo o hélio-4 é produzido em dezenas de milhões de anos;
  • a produção de oxigênio-16 em menos de 1 ano;
  • e, por fim, todo o ferro-56 em menos de 1 segundo!!!
Com que frequência ocorre 

Isso está acontecendo desde que o universo tinha aproximadamente 100 milhões de anos. Hoje, estima-se que o universo tem mais ou menos 14 bilhões de anos e em torno de 2 trilhões de galáxias. E cada galáxia tem em torno de 100 milhões de estrelas, das quais 90% estão na fase de transformar hidrogênio em hélio e as outras 10% estão produzindo outras coisas. Vou deixar para você contar quantas estrelas estão queimando hidrogênio nesse exato instante 😉

Os dados desse bate-bola foram retirados dessa aula super legal do Dr. Dmitry Semenov, Instituto de Astronomia Max Planck, na Alemanha.

 

Espero que você esteja pensando “tá legal, mas perá lá! E o que acontece depois disso? Como é que a estrela libera tudo isso no espaço? Cadê estrela de nêutrons, buracos negros e supernovas? Falta coisa aí!”. E você está certíssima, pessoa! E esse será o tema do nosso próximo papo: os elementos químicos produzidos na morte das estrelas. ⭐💥💀💫

Vídeo 3: Animação da formação de uma nebulosa planetária. Ao contrário do que o nome sugere nebulosas planetárias não dão origem a planetas. Elas são a sopa quente e poderosa de elementos químicos formadas após a explosão de anã branca. 🤩 Esse é tipo o de fim de vida que nosso Sol vai levar. 💥 Créditos: NASA/ESA/J.Gitlin(STScI).

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Sobre bebês, raciocínio lógico e a nossa incrível capacidade de fazer ciência

Com que idade nós, humanos, aprendemos a pensar de maneira lógica?  Em que momento das nossas vidas começamos a fazer ciência, construir modelos baseados em evidências e testar hipóteses? Será que bebês já são capazes de processar regras simples de lógica como “A e B”, “A ou B”, “não-A e não-B”? Será que algum desses processos podem ocorrer antes mesmo dos bebês serem capazes de expressar suas ideias em palavras?

O debate filosófico sobre essas questões é antigo. Cinco décadas atrás Piaget defendia que a lógica é um processo mental que demora anos sendo desenvolvido e se estende até a adolescência [1]. Dez anos depois, Fodor sugeriu que deveríamos possuir algo como uma linguagem específica para os pensamentos ligados ao aprendizado e teste de hipóteses. Nos anos 80, Susan Carey propôs que o raciocínio lógico deveria estar presente desde o início do nosso desenvolvimento cognitivo [2]; e que, portanto, crianças deveriam ser capazes de usar teorias intuitivas, modelos e inferências como cientistas profissionais. De fato, diversos experimentos cognitivos têm mostrado que crianças e bebês são capazes de formular certas hipóteses sobre eventos complexos e de modificá-las racionalmente quando necessário (por exemplo frente a evidências inconsistentes).

No mês passado um artigo na renomada revista Science [1] mostrou mais uma forte evidência em favor das ideias de Fodor and Carey.  Cesana-Arlotti e colaboradores realizaram experimentos com bebês de 12 e 19 meses que ainda não falam, e verificaram que esses bebês são capazes de raciocinar espontaneamente sobre os acontecimentos, através de um processo de eliminação. O grupo usou um paradigma da forma: se A ou B, e não-A, então B. Em outras palavras se eu te informo que a cor da camisa que estou vestindo é Azul ou Branca e depois alguém te informa que a camisa que estou vestindo não é Azul, então você é capaz de concluir que a cor da minha camisa é Branca.

Os cientistas utilizaram o fato de que bebês observam por mais tempo qualquer coisa que eles julguem interessante. Eles mediram a posição do olhar dos bebês enquanto assistiam a um vídeo sem som (veja Vídeos 1 e 2 e Figura 1).

Vídeo 1: Exemplo de um filme com bebês de 19 meses. Condição de inferência, conteúdo da caneca revelado, resultado consistente. Créditos: “Movie S1” em Cesana-Arlotti et al/Science.

Vídeo 2: Exemplo de um filme com bebês de 19 meses. Condição de inferência, conteúdo da caneca revelado, resultado inconsistente. Créditos: “Movie S2” em Cesana-Arlotti et al/Science.

Inicialmente no vídeo dois objetos, que chamaremos de A e B, são mostrados e em seguida escondidos atrás de uma parede. Na sequência, uma caneca retira um dos objetos que estava atrás da parede de maneira que só a parte superior do objeto (exatamente igual para A e B) pode ser vista. Ou seja, ainda não é possível afirmar qual dos dois objetos foi retirado de trás da parede (condição ambígua A ou B). Neste momento os bebês poderiam formular o seguinte pensamento “o objeto na caneca pode ser A ou B”. Em seguida a ambiguidade é esclarecida quando a parede se move e é possível ver qual objeto permaneceu atrás dela. Este é o momento da eliminação da ambiguidade e uma oportunidade para inferir que “como o objeto A não estava na caneca, então o objeto B está na caneca”. Este momento de inferência também é chamado de dedução.

Finalmente o conteúdo da caneca é revelado: ou o objeto esperado B  aparece dentro da caneca (Vídeo 1) ou de maneira surpreendente o objeto A aparece dentro da caneca (Vídeo 2).

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Figura 1. Esquema da sequência de imagens nos vídeos 1 e 2. B) Comparação entre os intervalos de tempo que os bebês gastaram olhando para o objeto revelado em cada caso. Os bebês olham por mais tempo para a situação inconsistente, indicando que seus modelos de mundo (ou hipóteses) foram violados.
Créditos:  Cesana-Arlotti et al/Science.

O primeiro resultado super legal do experimento foi: os bebês olham por mais tempo para os casos surpreendentes. Ou seja, de alguma maneira suas expectativas foram violadas (veja Fig. 1B). Além disso, no momento da dedução, quando as inferências podem ser feitas, a pupila dos bebês se dilata e seu olhar se move em direção ao objeto ambíguo (dentro da caneca).  Isto não ocorre quando a parede é transparente e portanto não há ambiguidade sobre qual objeto está na caneca (veja Vídeo 3). E mais, este comportamento ocular (olhar para o objeto escondido enquanto infere sua identidade) também ocorre quando o experimento é realizado com adultos. Os autores sugerem, portanto, que os mecanismo neurais envolvidos em tarefas de lógica são estáveis.

Vídeo 3: Exemplo de um filme com bebês de 12 meses. Sem condição de inferência, conteúdo da caneca não revelado, resultado consistente. Créditos: “Movie S5” em Cesana-Arlotti et al/Science.

O passo seguinte é caracterizar que regiões do cérebro estão envolvidas nesses processos lógicos. Uma das autoras correspondentes do artigo Ana Martín realizará nos próximos três meses experimentos similares aos descritos, em que será capaz de medir a atividade cerebral dos participantes enquanto assistem aos vídeos. Depois disso, ela será capaz de mapear as principais regiões envolvidas nessa tarefa, e tentar entender como a informação visual e nossos modelos prévios sobre o mundo se unem para gerar conhecimento, expectativas e inferências.

Assim como já existem estudos sobre as rede cerebrais envolvidas em linguagem, leitura, matemática, música, agora pode-se estudar que regiões do cérebro estão relacionadas aos pensamentos lógicos (que não necessariamente requerem o uso de palavras). E com isso, poderemos um dia entender em que momento do nosso desenvolvimento essas redes se consolidam, se já nascemos com elas, que animais possuem redes similares, que tipos de déficits cognitivos podemos ter quando algumas dessas regiões não funciona como esperado e assim por diante… Por enquanto seguimos fazendo isso que sabemos fazer desde pequenininhas: propondo modelos e testando hipóteses sobre o mundo…

Referências:

[1] Cesana-Arlotti, N., Martín, A., Téglás, E., Vorobyova, L., Cetnarski, R., & Bonatti, L. L. (2018). Precursors of logical reasoning in preverbal human infants. Science, 359(6381), 1263-1266.

[2] Halberda, J. (2018). Logic in babies. Science, 359(6381), 1214-1215.

 

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Você sabe o que é Microfluídica? E para que ela serve?

Já pensou que futuramente não haverá mais testes em animais? E, melhor ainda, existirá uma plataforma que permita testes mimetizando alguns órgãos em escala micrométrica.

Essa realidade já existe, trata-se dos dispositivos microfluídicos! Mas opa lá: “O que é mesmo microfluídica?”.

A microfluídica é uma ciência que deriva da hidrodinâmica, ou seja, trabalha com fluxo de fluído de forma constante. Seu grande avanço aconteceu nos anos 90 especialmente pelo grupo Whitesides da Universidade de Harvard (EUA), que começaram os primeiros dispositivos feitos de silicone para o uso biológico. Anteriormente, os dispositivos microfluídicos eram construídos de papel e de silício. Com o avanço da tecnologia, diferentes técnicas foram aplicadas para desenvolver dispositivos mais robustos, com diferentes funções, tamanhos e geometrias. O uso de materiais biocompatíveis e transparentes facilitam a visualização em microscopia e dessa forma, torna os dados obtidos nos dispositivos mais confiáveis.

Outro fator favorável a essa técnica é devido às suas proporções muito pequenas, resultando em um baixo consumo de reagentes. Isso é importante quando um teste tem um custo de reagente ou fármaco muito elevado. Por exemplo: Quando um novo fármaco está sendo desenvolvido ele passa por 3 fases:

Fase 1 – Testes in vitro, no qual o fármaco de interesse é testado em células em placas.

Fase 2 – Testes in vivo: Essa parte é dividida em testes em animais primeiro após testes em humanos, com diferentes grupos controle.

Fase 3 – Perante os resultados apresentados, o fármaco poderá comercializado.

No entanto, cerca de 1/3 desses fármacos falham na primeira fase, consumindo muitos reagentes e produtos. É na fase 1 que o uso de dispositivos com escala micrométrica são úteis pois, além do baixo consumo de amostras, também podem mimetizar ambientes próximos ao encontrado ao corpo humano, diferentes os apresentando em placas.

Com esse intuito surgiram os chamados organ on a chip (órgão em um chip). São chips que mimetizam um órgão (coração, pulmão, pele) com algumas funções similares aos órgãos humanos. Dessa forma auxiliam os pesquisadores a estudar o funcionamento de uma determinada doença, ou mesmo qual a concentração de fármaco mais recomendada para aquele tipo específico de órgão e/ou células.

O Wyss Institute da Universidade Harvard (USA) criaram um microchip denominado: Lung on a chip. Como o nome em inglês indica, trata-se de um microdispositivo que mimetiza um pulmão. Neste trabalho os cientistas criaram uma plataforma que permite trabalhar com co-culturas de células (mais de um tipo de células) em um sistema de fluxo contínuo mimetizando o sistema de circulação, além de um sistema de membranas semipermeáveis e de um sistema de pressão responsável pela contração dessa membrana imitando assim um sistema respiratório. Segundo os autores a ideia do desenvolvimento desse chip é possibilitar o estudo de edema pulmonar e compreender o mecanismo dessa doença para assim, indicar um tratamento especializado. Dados disponíveis pelo DATASUS permitem fazer análise apenas para edema agudo de pulmão, que em 2002 teve 21.553 internações, com taxa de óbito (número de internações sobre o número de óbitos) de 17,30; em 2007, foram 20.405 casos com aumento da taxa de óbito para 19,2. Nesse contexto, o uso de uma plataforma que possa simular ambientes próximo ao organismo e com um gasto menor de reagente mostra-se atrativa aos olhos das empresas farmacêuticas.

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Lung on a chip: Microchip que simula um pulmão humano criado pelo grupo de pesquisa Wyss Institute (Harvard). Créditos: Havard/Wyss Institute

Com o avanço e a complexidade desses chips será possível estudar diversas doenças de forma mais concisa e quem sabe futuramente substituir testes em animais. Vamos aguardar os as cenas dos próximos capítulos.

Referências:

Artigo: The origins and the future of microfluidics– George M Whitsides- Review: Nature 442, 368–373 .27 July 2006.DOI:10.1038/nature05058

https://wyss.harvard.edu/media-post/lung-on-a-chip/

http://gmwgroup.harvard.edu/research/index.php?page=24

https://www.hospitalsiriolibanes.org.br/sua-saude/Paginas/edema-pulmonar-pode-ser-fatal-deve-ser-tratado-urgencia-.aspx

http://tabnet.datasus.gov.br/cgi/deftohtm.exe?sih/cnv/piuf.def.

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Alquimia do universo: como produzir elementos químicos – Parte I

No artigo anterior, falamos sobre a observação da colisão de estrelas de nêutrons GW170817 e como graças à ela cientistas confirmaram a origem e abundância de 54 elementos químicos. Sim! A gente não tinha certeza de como foram produzidos muitos dos elementos que encontramos aqui na Terra, como o ouro, a prata e a platina. Imaginávamos — quer dizer, tínhamos as teorias — mas a prova mesmo chegou depois de 17 de agosto de 2017.

Dos 118 elementos químicos que conhecemos 24 são produzidos artificialmente em grandes laboratórios e 94 são produzidos naturalmente. E por natureza aqui nós não estamos falando do nosso pequeno planetinha. Estamos falando de estrelas, da morte de estrelas, da colisão entre estrelas, de fissão de raios cósmicos e do início do universo!

Nucleossíntese é o processo de sintetizar elementos químicos, ou seja, “colar” próton com próton e próton com nêutron, e em quantidades suficientes para “povoar” todo o cosmos com elementos químicos. E esse será o tema desta série de artigos sobre “Alquimia do universo: como produzir elementos químicos”.


Figura 1: Imagem em raios-X da supernova Cassiopeia A mostra como alguns elementos pesados são produzidos durante a explosão de estrelas massivas (supernova): silício (em vermelho), sulfúreo (amarelo), cálcio (verde) e ferro (roxo). As supernovas são uns dos eventos mais importantes na produção de elementos químicos. Créditos: NASA/CXC/SAO

Para preparar o terreno, alguns comentários sobre as escalas vamos usar para falar nesses eventos.

Kelvin
Indicamos a temperatura em Kelvin (K), escala absoluta de temperatura.
Só para ter uma ideia:

  • 0 K é o zero absoluto, equivalente a negativos 273,15 graus Celsius!
  • a temperatura do universo hoje é aproximadamente 2,7 K.
  • a temperatura ambiente de 20 graus Celsius é equivalente a 293 K.

Elétron-volts
É comum usar elétron-volts (eV) para falar sobre escala de energia, principalmente quando falamos em escalas de energia para acelerar partículas. Por definição, 1 eV é a energia cinética (energia convertida em movimento) que 1 elétron ganha quando é acelerado por uma diferença de potencial elétrico de 1 Volt no vácuo.
Só pra dar uma ideia:

  • a tomada da sua casa tem uma diferença de potencial de 110 Volts para acelerar milhares de elétrons presentes nos fios de cobre da sua instalação elétrica.
  • no CERN, o acelerador de partículas mais importante do mundo, cientistas atingiram o recorde de 13 TeV (1012 eV) numa colisão entre dois feixes de partículas. Ou seja, eles produziram energia suficiente para acelerar 13 trilhões de elétrons com uma diferença de potencial elétrico de 1 Volt no vácuo!

A escala de energia da nucleossíntese do Big Bang, evento que vamos falar a seguir, é de milhares de elétron-volts, 1 keV a 100 keV (103 eV) e a temperatura entre milhões e bilhões de Kelvins!

Figura 2: Tabela periódica com elementos produzidos na natureza e legenda representando os eventos que os produzem. Em azul, nucleossíntese do Big Bang; em verde, a morte de estrelas de baixa massa; em rosa, fissão de raios cósmicos; em dourado, explosão de estrelas massivas; em roxo, colisão de estrelas de nêutrons; e em cinza, explosão de anãs brancas. Créditos: Wikipedia/Jennifer Johnson (OSU).

 

Evento: Nucleossíntese do Big Bang

Quando aconteceu: nos primeiros 3 minutos de existência do universo, há quase 14 bilhões de anos atrás. E, olha, já tinha acontecido muita coisa nesses 3 minutos: inflação, surgimento dos quarks, depois dos hádrons (prótons e nêutrons são bárions, tipos de hádron). Depois os neutrinos apareceram. Depois léptons, entre eles os elétrons. E, depois de tudo isso, a nucleossíntese aconteceu.

O que é: a nucleossíntese confinou prótons e nêutrons juntos, formando os primeiros núcleos atômicos.

O que foi produzido: Estima-se que o hidrogênio e o hélio constituem, mais ou menos, 74% e 24%, respectivamente, de toda a matéria (bariônica) do universo! E a maior parte do hidrogênio e hélio-4 encontrados no universo foram produzidos durante a nucleossíntese. Assim como pequenas quantidades de deutério (hidrogênio-2) , hélio-3 e lítio-7. Deutério, hélio-3, hélio-4 e lítio-7 são isótopos. (No fim do artigo você encontra uma pequena nota sobre isótopos.)

Escala de energia: 109 K a 107 K (100 keV a 1 keV).

Em quanto tempo produziu: uns 20 minutos.

Com que frequência ocorre: o Big Bang é por definição o evento que deu origem a tudo que existe, então ele aconteceu uma única vez. Porém nas teorias de universo cíclico o universo teria tido vários inícios, ou seja, ele se contrai e expande a cada dezenas (centenas?) de bilhões de anos. Mesmo que seja o caso, a cada contração tudo o que existe seria destruído durante o colapso. Então, se o universo for cíclico, ele necessariamente só tem 1 (um) evento de Big Bang por ciclo.

Nos vemos no próximo artigo para falar sobre os elementos produzidos durante a vida e morte de estrelas.
Até lá! 😀


Nota
Isótopos de um elemento químico têm o mesmo número de prótons e diferentes números de nêutrons. Hélio-3 e hélio-4 são isótopos estáveis do hélio; deutério é um dos isótopos instáveis do hidrogênio; e o lítio-7 é o tipo mais comum de lítio encontrado na natureza e é um dos seus dois isótopos estáveis, o outro é o lítio-6.


 

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Aproveite o carnaval no litoral sem riscos: saiba como evitar o famoso repuxo!

Design sem nome

As correntes de retorno, também chamadas de vala do mar ou repuxo, são fluxos intensos que se deslocam da beira da praia em direção ao oceano aberto, arrastando os banhistas mais distraídos e, muitas vezes, causando afogamentos. Essas correntes são como rios dentro do mar, um fluxo localizado que flui para longe do litoral em direção ao oceano, perpendicular ou em ângulo com a costa. Normalmente termina atrás da zona de arrebentação das ondas e é bastante estreita, com largura inferior a 25 metros. Elas são responsáveis por quase 80% dos afogamentos registrados em praias globalmente, mas sabendo algumas dicas simples, você conseguirá evitá-las!

 

COMO SE FORMAM?

Correntes de retorno são correntes geradas por ondas, através das correntes de deriva litorânea. Quando as ondas quebram, o volume de água que fica acima do nível do mar gera uma diferença de pressão (gradiente) que, ao buscar equilíbrio, forma as correntes de deriva litorânea, fluxos responsáveis pelo transporte de sedimento paralelo à costa. Ao se deslocarem, elas podem convergir e ir para o alto-mar (offshore), formando ou alimentando correntes de retorno já existentes (Fig. 1). Esse fluxo para o oceano aberto normalmente se dá por áreas de menor resistência, como pontos mais baixos (fuja dos “buraquinhos”!), em quebras de bancos de areia ou também em regiões próximas a estruturas, como molhes, píers ou docas (Fig. 2).

A quantidade de correntes de retorno por praia varia de acordo com a distribuição das ondas: se a atividade das ondas é leve, várias correntes podem se formar em vários tamanhos e velocidades. Já sob ação de ondas mais pesadas,  formam-se correntes de retorno em menor quantidade, porém mais intensas. O grande perigo se dá pela velocidade que essas correntes atingem, cerca de 0,5 m/s. No entanto, algumas correntes já registradas chegaram a 3m/s, o que é mais rápido que qualquer nadador olímpico.

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Figura 1. Anatomia da corrente de retorno, mostrando como as correntes de deriva litorânea (longshore currents) formam e alimentam essas estruturas. Imagem de Byron Inouye.

 

 

 

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Figura 2. Diagrama mostrando o canal formado (corrente de retorno – rip current) por uma quebra em um banco de areia (sand bank). Imagem de Kimberly Pascoal.

 

 

COMO EVITAR?

1. Olho no Mar: saiba identificar uma corrente de retorno.

As correntes de retorno costumam ter coloração mais escura que as águas do entorno, pois sua velocidade acaba suspendendo o sedimento que fica no fundo. Também podem ser identificadas pela interrupções da zona de arrebentação, pois por onde elas passam as ondas não arrebentam. Seguem abaixo alguns exemplos de correntes de retorno para ajudá-la(o) a reconhecer “as vilãs” quando estiver na praia:

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Figura 3: Praia do Guarujá – SP. Adaptado de:  Prefeitura de Guarujá

 

 

 

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Figura 3: Praia de Maresias (São Sebastião). Adaptado de In Paradise.

 

 

 

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Figura 5: São Francisco do Sul – SC. Retirado do site 7° Batalhão do Corpo de Bombeiros Militar de Itajaí.

2. Saiba antes de ir:

Pesquise como estão as condições do mar em portais locais antes de ir à praia. Veja se não há sinais, como bóias e bandeiras, indicando risco em determinadas regiões antes de entrar na água. Para diminuir ainda mais seus riscos, sempre fique perto dos postos dos salva-vidas.

3. Pés no chão.

Quem nunca ouviu da mãe: “Não pode passar da água na cintura!!”. Era chato, mas é uma ótima dica para quem fica inseguro no mar ou simplesmente não tem muita experiência. Com os pés no chão e boa parte do corpo fora da água, as correntes de retorno dificilmente vão conseguir arrastar você para o oceano aberto. No caso de você perceber que se encontra na corrente, é só se deslocar caminhando para a praia e você estará a salvo.  

 

AI MEU DEUS, CAÍ NUMA CORRENTE DE RETORNO!

Mesmo depois de todos os cuidados você não teve sorte e foi pego pelo repuxo? Não tem problema, você vai sair dessa! Mas você precisa conhecer as suas opções:

1. Primeiro, CALMA.

As pessoas tendem a ficar desesperadas e imaginar que a corrente está puxando elas para baixo. Fique tranquila(o), as correntes de retorno nos levam para o oceano aberto, não para o fundo. Nenhuma corrente oceânica vai puxar ninguém para o fundo na beira da praia. A situação pode ser desesperadora, mas escapar necessita da sua tranquilidade. Se você não é um bom nadador, tente boiar e comece a pedir ajuda. Se conseguir, acene com os braços.

2. NÃO NADE CONTRA A CORRENTE!

Elas são mais rápidas que o Michael Phelps, lembra? Além de não conseguir vencê-la, você vai se cansar (e afundar!). Jamais nade em direção à praia quando estiver em uma corrente de retorno.

3. Hora de sair 

Lembra que elas são bem estreitas? Raramente a largura delas excede o tamanho de uma piscina semi-olímpica. Quando perceber que está em uma corrente de retorno, comece a nadar paralelamente à praia (e ao fluxo) (Fig. 6). Quando você sentir que não está mais sendo puxado para longe da costa, comece a nadar em direção à praia.

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Figura 6: Adaptado e traduzido pelos Bombeiros de Santa Catarina da National Oceanic and Atmospheric Administration, EUA.

 

4. Ajudando outras pessoas

Nunca entre na água para resgatar alguém que você suspeita estar em uma corrente de retorno. Comunique imediatamente aos salva-vidas que tem o equipamento de segurança e a experiência necessárias para o salvamento. Se na praia você verificar que não há sinalização em uma região de corrente de retorno, comunique aos salva-vidas essa necessidade. Sinalizando uma região de risco aos banhistas, você está ajudando a prevenir possíveis acidentes.

Atenção e bom feriado! 🙂

 

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Referências

  1. Komar, P. 1998. Beach Process and Sedimentation, 2a Edição, Prentice-Hall, Upper Saddle River, NJ, 544 pp.
  2. National Ocean Service, National Oceanic and Atmospheric Administration. (NOAA), EUA. https://oceanservice.noaa.gov/facts/ripcurrent.html
  3. 7° Batalhão do Corpo de Bombeiros Militar de Itajaí  https://7bbm.cbm.sc.gov.br/index.php/prevencao/afogamentos.

 

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O que nos faz distinguir uma voz de outra?

Você já parou para pensar o que nos faz distinguir a voz de uma pessoa da voz de outra? E como conseguimos identificar diferentes instrumentos musicais que estão tocando a mesma nota?

Com treinamento musical, é possível inclusive distinguir diferentes marcas e qualidades de um mesmo tipo de instrumento musical, e identificar vários instrumentos sendo tocados simultaneamente em um concerto. A característica musical que nos permite distinguir todos estes aspectos é o timbre.

Música, acústica e psicoacústica

Algumas características do som podem ser facilmente traduzidas entre o “musiquês” e o “fisiquês”. Por exemplo, quando falamos sobre altura, em música, estamos nos referindo à frequência fundamental da nota que está sendo tocada. Quando falamos sobre intervalo, estamos nos referindo à relação entre as frequências fundamentais de duas notas, que geralmente são representadas por frações (no caso de afinações naturais) ou por produtos de frequências por números reais. Quando pensamos em “volume”, estamos nos referindo subjetivamente ao nível de pressão sonora. Mas quando falamos sobre timbre, as coisas ficam mais complicadas. É comum escutarmos e lermos em sites de divulgação científica que o timbre é o “formato da onda”. Mas o que isso quer dizer?

As grandezas que mencionamos, a frequência e o nível de pressão sonora, podem ser tanto medidos fisicamente, através do uso de microfones, quando avaliados em termos perceptivos, ou seja, perguntando-se a voluntários o “quão alto” ou “quão intenso” diferentes amostras sonora soam para eles. Com um número suficiente de voluntários e uma boa estatística, é possível encontrar padrões entre humanos com audição normal, e a ciência que estuda estes fenômenos é a Psicoacústica.

Figura 1 – O que nos faz distinguir diferentes instrumentos e vozes?.

Investigando o timbre

A fim de se estudar a percepção de timbre, vários modelos psicoacústicos foram propostos nas últimas décadas. Entende-se que o timbre é um conjunto de vários atributos auditivos, e portanto tem sido utilizadas modelagens multi-dimensionais, que são bastante úteis na síntese sonora utilizada em instrumentos musicais eletrônicos ou mesmo em música composta e executada com uso de computadores, além de trazer pistas sobre como nosso cérebro processa a música [1,2], ramo da neurociência que tem demonstrado cada vez mais ser extremamente complexo e interessante.

A composição espectral do som, ou seja, quais frequências fazem parte de determinada nota, e as proporções entre as amplitudes destas frequências, é uma das características mais importantes do timbre. Além disso, o fluxo espectral, ou seja, a forma como a composição espectral varia ao longo do tempo durante a execução de uma nota, também é fundamental para definir o que chamamos de timbre do instrumento [2].

Além destas características, e de muitas outras que podem ser estudadas e associadas ao termo guarda-chuva “timbre”, existe aquela que chamamos de “tempo de ataque”, que é o tempo entre o início da execução de um som até a identificação do mesmo, e que varia consideravelmente entre um instrumento e outro. As batidas percussivas, por exemplo, possuem um tempo de ataque inferior ao tempo de ataque das notas executadas por um violino [2].

Tempo de ataque – Testando seu ouvido

Quando o chamado “envelope” inicial do ataque é retirado artificialmente, nossa percepção de timbre pode ser consideravelmente alterada. E você, será que percebe a diferença entre pares de notas com e sem o tempo de ataque? Que instrumentos foram tocados? Em quais deles a diferença fica mais evidente quando o tempo de ataque é artificialmente retirado? clique aqui para descobrir. E conte para nós nos comentários! Aviso: Ajuste o volume antes de reproduzir.

Referências

[1] Thoret, E.; Depalle, P.; McAdams, S. (2017), Perceptually Salient Regions of the Modulation Power Spectrum for Musical Instrument Identification. Front. Psychol. 8:587. DOI: 10.3389/fpsyg.2017.00587. Disponível aqui.

[2] McAdams, S. (2012), , Musical Timbre Perception , capítulo em The Psychology of Music. Editado por Deutsch, D.; Terceira edição, Academic Press.

Créditos da figura
Figura 1 – Julia Freeman-Woolpert