Onde está a matéria em falta do Universo?

Através do observatório espacial XMM-Newton da ESA, os astrônomos sondaram os halos cheios de gás ao redor de galáxias, numa missão para encontrar material “desaparecido” que deveria residir lá, mas acabaram de mãos vazias; então, onde está?

© ESA/XMM-Newton (halos galácticos na NGC 5908)

Toda a matéria no Universo existe na forma de matéria “normal” ou na matéria escura notoriamente elusiva e invisível, com a última cerca de seis vezes mais prolífica.

Curiosamente, os cientistas que estudam galáxias próximas descobriram, nos últimos anos, que estas contêm três vezes menos matéria normal do que o esperado, com a nossa própria galáxia Via Láctea contendo menos da metade da quantidade esperada.

“Isto tem sido um mistério há já muito tempo, e os cientistas empenharam muito esforço à procura dessa matéria em falta,” diz Jiangtao Li, da Universidade de Michigan.

“Porque é que não está nas galáxias, ou está lá, mas nós simplesmente não a conseguimos ver? Se não está lá, onde está? É importante resolver este enigma, pois é uma das partes mais incertas dos nossos modelos, tanto do Universo primitivo quanto de como as galáxias se formam.”

Em vez de estar dentro da massa principal da galáxia, a matéria pode ser observada opticamente, os pesquisadores pensaram que poderia estar numa região de gás quente que se estende mais para o espaço para formar o halo de uma galáxia.

Estes halos esféricos e quentes foram detectados antes, mas a região é tão fraca que é difícil observar em detalhe, a sua emissão de raios X pode perder-se e ser indistinguível da radiação de fundo. Frequentemente, os cientistas observam uma pequena distância nessa região e extrapolam as suas descobertas, mas isto pode resultar em resultados pouco claros e variados.

Jiangtao e os seus colegas queriam medir o gás quente a distâncias maiores, usando o observatório espacial XMM-Newton. Analisaram seis galáxias espirais semelhantes e combinaram os dados para criar uma galáxia com as suas propriedades médias.

“Ao fazer isso, o sinal da galáxia torna-se mais forte e o fundo de raios X comporta-se melhor,” acrescenta Joel Bregman, também da Universidade de Michigan.

“Fomos então capazes de ver a emissão de raios X cerca de três vezes mais longe do que se observássemos uma única galáxia, o que tornou a nossa extrapolação mais precisa e confiável.”

Galáxias espirais massivas e isoladas oferecem a melhor oportunidade de procurar por matéria perdida. Estas são massivas o suficiente para aquecer o gás a temperaturas de milhões de graus, de modo que emitem raios X, e evitam, em grande parte, a contaminação por outros materiais por meio da formação de estrelas ou de interações com outras galáxias.

Os resultados da equipe mostraram que o halo em torno das galáxias, como as que foram observadas, não pode conter todo o material que falta, afinal. Apesar de extrapolar para quase 30 vezes o raio da Via Láctea, quase três quartos do material esperado ainda estava em falta.

Existem duas teorias alternativas principais sobre onde a matéria poderia estar: ou encontra-se armazenada em outra fase gasosa que é mal observada, talvez uma fase mais quente e mais tênue ou uma fase mais fria e mais densa, ou dentro de um trecho do espaço que não é coberto pelas nossas observações atuais, ou emite raios X demasiado fracos para serem detectados.

De qualquer forma, uma vez que as galáxias não contêm material em falta suficiente, podem tê-lo ejetado para o espaço, talvez impulsionadas por injeções de energia de estrelas em explosão ou por buracos negros supermassivos.

No futuro, os cientistas poderão adicionar ainda mais galáxias às amostras de estudo e utilizar o XMM-Newton em colaboração com outros observatórios de alta energia, como o futuro telescópio avançado da ESA, Athena (Advanced Telescope for High-ENergy Astrophysics), para sondar partes densas das bordas externas de uma galáxia, e também desvendar o mistério da matéria desaparecida do Universo.

Um artigo intitulado “Baryon budget of the hot circumgalactic medium of massive spiral galaxies,” foi publicado no periódico The Astrophysical Journal Letters.

Fonte: ESA

Cratera de impacto ou supervulcão em Marte?

Algumas imagens da sonda Mars Express da ESA mostram uma cratera, denominada Ismenia Patera, no Planeta Vermelho. A sua origem permanece incerta: um meteorito atingiu a superfície ou poderia ser o remanescente de um supervulcão?

© ESA/DLR/Mars Express (cratera Ismenia Patera)

Ismenia Patera - patera que significa “bacia plana” em latim - fica na região da Arabia Terra, em Marte. Esta é uma área de transição entre as regiões norte e sul do planeta, uma parte da superfície especialmente intrigante.

A topografia de Marte é claramente dividida em duas partes: as planícies do norte e as terras altas do sul, esta última com até alguns quilômetros de altura. Esta divisão é um tema fundamental de interesse para os cientistas que estudam o planeta Marte. Ideias de como esta divisão dramática se formou sugerem um único impacto massivo, múltiplos impactos ou placas tectônicas antigas, como observado na Terra, mas a sua origem ainda não está clara.

Ismenia Patera tem cerca de 75 km de diâmetro. O seu centro é cercado por um anel de colinas, blocos e pedaços de rocha que se acredita terem sido ejetados e lançados para a cratera por impactos próximos.

O material lançado por estes eventos também criou pequenas quedas e depressões que podem ser vistas dentro da própria Ismenia Patera. Fossas e canais serpenteiam da borda da cratera até ao fundo, que se encontra coberto por depósitos planos e gelados, que mostram sinais de fluxo e movimento, estes são provavelmente semelhantes a glaciares rochosos e ricos em gelo, que se acumularam ao longo do tempo, no frio e árido clima.

Estas imagens foram obtidas no dia 1 de janeiro pela camara estéreo de alta resolução da Mars Express, que circunda o planeta desde 2003.

Tais imagens detalhadas e de alta resolução evidenciam vários aspetos de Marte, por exemplo, como as características que deixaram marcas na superfície se formaram inicialmente e como evoluíram ao londo dos muitos milhões de anos desde então. Esta é uma questão crucial para Ismenia Patera: como se formou esta depressão?

Existem duas ideias principais para a sua formação. Uma delas associa-se a um potencial meteorito que colidiu com Marte. Depósitos sedimentares e gelo fluíram, então, para encher a cratera, até desmoronar para formar a paisagem desigual e fissurada hoje observada.

A segunda ideia sugere que, em vez de uma cratera, Ismenia Patera já foi o lar de um vulcão que entrou em erupção catastrófica, lançando enormes quantidades de magma ao seu redor e colapsando como resultado.

Vulcões que perdem grandes quantidades de material numa única erupção são denominados supervulcões. Os cientistas continuam indecisos sobre se existiram ou não em Marte, mas o planeta é conhecido por abrigar inúmeras estruturas vulcânicas enormes e imponentes, incluindo o famoso Monte Olimpo, o maior vulcão já descoberto no Sistema Solar.

Arabia Terra também mostra sinais de ser a localização de uma província vulcânica antiga e há muito inativa. Na verdade, outro candidato a supervulcão, Siloé Patera, também se encontra em Arabia Terra (visto na visão em contexto de Ismenia Patera).

Certas propriedades das características de superfície observadas em Arabia Terra sugerem uma origem vulcânica: por exemplo, as suas formas irregulares, o baixo relevo topográfico, as suas bordas relativamente elevadas e a aparente falta de material ejetado que, normalmente, estaria presente ao redor de uma cratera de impacto.

No entanto, algumas destas características e formas irregulares também podem estar presentes em crateras de impacto, que simplesmente evoluíram e interagiram com o seu ambiente de maneiras específicas ao longo do tempo.

Mais dados sobre o interior e subsuperfície de Marte ampliarão a nossa compreensão sobre estruturas como Ismenia Patera, revelando mais sobre a complexa e fascinante história do planeta.

Fonte: ESA

Aproximando-se das origens do Universo

Esta imagem intrigante do telescópio espacial Hubble mostra um enorme aglomerado de galáxias chamado PSZ2 G138.61-10.84, a cerca de seis bilhões de anos-luz de distância.

© Hubble (PSZ2 G138.61-10.84)

As galáxias não estão distribuídas aleatoriamente no espaço, mas sim agregadas em grupos, aglomerados e superaglomerados. Este último se espalha por centenas de milhões de anos-luz e contém bilhões de galáxias.

A Via Láctea, por exemplo, faz parte do Grupo Local, que por sua vez faz parte do gigante Superaglomerado Laniakea. Foi graças ao Hubble que foi possível estudar superestruturas galácticas massivas, como a Grande Muralha Hércules-Corona Borealis, um gigantesco aglomerado de galáxias que contém bilhões de galáxias e se estende por 10 bilhões de anos-luz, tornando-se a maior estrutura conhecida no Universo.

Esta imagem foi tirada pela Advanced Camera for Surveys e Wide-Field Camera 3 do Hubble como parte de um programa de observação chamado RELICS (Reionization Lensing Cluster Survey). A Relics analisou 41 aglomerados de galáxias com o objetivo de encontrar as galáxias mais distantes para o próximo telescópio espacial James Webb.

Fonte: ESA

O que está acontecendo na Nebulosa Cabeça de Cavalo em Órion?

Duas equipes de pesquisa usaram um mapa obtido pelo SOFIA (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy) da NASA para descobrir mais informações sobre a formação estelar na icônica Nebulosa Cabeça de Cavalo na direção da constelação de Órion.

© Roberto Colombari (Nebulosa Cabeça de Cavalo)

O mapa revela detalhes vitais para obter uma compreensão completa da poeira e do gás envolvidos na formação das estrelas.

A Nebulosa Cabeça de Cavalo, também conhecida como Barnard 33 ou nebulosa de emissão IC 434, está embebida na nuvem molecular gigante Órion B e é extremamente densa, com massa suficiente para produzir cerca de 30 estrelas semelhantes ao Sol. Marca o limite entre a nuvem molecular fria circundante, com as matérias-primas necessárias para fabricar estrelas e sistemas planetários, e a área a oeste onde as estrelas massivas já se formaram. Mas a radiação das estrelas corrói estas matérias-primas. Enquanto as moléculas frias, como o monóxido de carbono, dentro da densa nebulosa, estão protegidas desta radiação, as moléculas à superfície estão expostas a ela. Isto desencadeia reações que podem afetar a formação estelar, incluindo a transformação das moléculas de monóxido de carbono em átomos de carbono e íons, a que chamamos ionização.

Uma equipe liderada por John Bally do Centro para Astrofísica e Astronomia Espacial, da Universidade do Colorado em Boulder, EUA, queria aprender se a intensa radiação das estrelas vizinhas é forte o suficiente para comprimir o gás dentro da nebulosa e desencadear uma nova formação estelar. Combinaram dados do SOFIA com os de outros dois observatórios para obter uma visão multifacetada da estrutura e dos movimentos das moléculas.

Os pesquisadores descobriram que a radiação das estrelas próximas cria um plasma quente que comprime o gás frio no interior da Nebulosa Cabeça de Cavalo, mas a compressão é insuficiente para desencadear o nascimento de estrelas adicionais. No entanto, aprenderam detalhes importantes sobre a estrutura da nebulosa.

A radiação provocou uma onda destrutiva de ionização que caiu sobre a nuvem. Esta onda foi interrompida pela porção densa da nuvem da Nebulosa Cabeça de Cavalo, fazendo com que a onda a envolvesse. A Nebulosa Cabeça de Cavalo desenvolveu a sua forma icônica porque foi densa o suficiente para bloquear as forças destrutivas da onda de ionização.

A forma da Nebulosa Cabeça de Cavalo diz-nos mais sobre o movimento e velocidade deste processo, ilustrando realmente o que acontece quando uma nuvem molecular é destruída pela radiação ionizada.

Os pesquisadores estão tentando entender como é que as estrelas se formaram na Nebulosa Cabeça de Cavalo, e por que estrelas adicionais não o fizeram, porque a sua proximidade com a Terra permite que os astrônomos a estudem em grande detalhe. As primeiras estrelas a se formarem numa nuvem podem impedir o nascimento de estrelas adicionais nas proximidades, destruindo partes adjacentes da nuvem.

Em outro estudo baseado no mapa do SOFIA, uma equipe de pesquisadores liderada por Cornelia Pabst, da Universidade de Leiden, Holanda, analisou a estrutura e brilho do gás em regiões escuras e frias no interior e nos arredores da Nebulosa Cabeça de Cavalo. Esta região tem muito pouca formação estelar em comparação com a Nuvem de Órion B ou com a Grande Nebulosa de Órion, para sudoeste da Nebulosa Cabeça de Cavalo. Os pesquisadores descobriram que a forma, estrutura e brilho do gás na nebulosa não encaixam nos modelos existentes. São necessárias mais observações para explorar o porquê de os modelos não coincidirem com o que viram.

O mapa da Nebulosa Cabeça de Cavalo, usado pelas duas equipes, foi criado usando o atualizado instrumento GREAT do SOFIA. Foi atualizado para usar 14 detectores simultaneamente. Assim sendo, o mapa foi produzido significativamente mais depressa do que poderia ter sido nos observatórios anteriores, que usavam apenas um único detector.

O SOFIA é um jato Boeing 747SP modificado para transportar um telescópio com uma abertura de 100 polegadas. É um projeto conjunto da NASA e do Centro Aeroespacial Alemão, DLR.

Os estudos foram publicados nas revistas The Astronomical Journal e Astronomy and Astrophysics.

Fonte: NASA

Revelada grande variedade de discos em torno de estrelas jovens

O instrumento SPHERE montado no Very Large Telescope (VLT) do ESO, no Chile, permitiu aos astrônomos suprimir a luz brilhante de estrelas próximas e conseguir obter imagens melhores das regiões que rodeiam estas estrelas.

© ESO/DARTT-S (disco empoeirado situado em torno da estrela jovem IM Lupi)

A tarefa principal do SPHERE é descobrir e estudar exoplanetas gigantes situados em órbita de estrelas próximas, usando imagens diretas. Mas o instrumento é também uma das melhores ferramentas que existem para obter imagens de discos em torno de estrelas jovens, regiões onde planetas podem estar se formando. O estudo destes discos é crucial para entender a ligação entre as propriedades dos discos e a formação e presença de planetas.

Muitas das imagens de estrelas jovens mostradas aqui foram obtidas no âmbito de um novo estudo de estrelas T Tauri, uma classe de estrelas muito jovens (com menos de 10 milhões de anos de idade) que variam em brilho. Os discos em torno destas estrelas contêm gás, poeira e planetesimais, os blocos constituintes dos planetas e os progenitores dos sistemas planetários.

As imagens mostram também como é que o nosso Sistema Solar poderia ter sido nas primeiras fases da sua formação, há mais de 4 bilhões de anos atrás.

A maioria das imagens foram obtidas no âmbito do rastreio DARTTS-S (Discs ARound T Tauri Stars with SPHERE). As distâncias aos alvos variam entre 230 e 550 anos-luz. Para termos de comparação, a Via Láctea tem aproximadamente uma dimensão de 100 mil anos-luz, por isso estas estrelas encontram-se, em termos relativos, muito próximas da Terra. Mas, mesmo a esta distância, é um grande desafio obter boas imagens da fraca luz refletida pelos discos, uma vez que estes são ofuscados pela brilhante luz emitida pelas suas estrelas progenitoras.

© ESO/DARTT-S (variedade de discos empoeirados em torno de estrelas jovens)

Esta coleção de novas imagens do SPHERE é apenas uma amostra da enorme variedade de discos empoeirados que estão sendo descobertos em torno de estrelas jovens.

Estes discos são bastante diferentes em termos de forma e tamanho, alguns contêm anéis brilhantes, outros mostram anéis escuros e alguns até se parecem com hamburgueres. Os discos diferem ainda em aparência, dependendo da sua orientação no céu, observa-se desde discos circulares vistos de face até discos muito estreitos vistos praticamente de perfil.

Outra observação nova do SPHERE levou à descoberta de um disco de perfil situado em torno da estrela GSC 07396-00759, membro de um sistema estelar múltiplo incluído na amostra DARTTS-S. Curiosamente, este novo disco parece ser mais evoluído do que o disco rico em gás que rodeia a estrela T Tauri do mesmo sistema, apesar de ambas terem a mesma idade. Esta intrigante diferença nas escalas de tempo evolutivas de discos em torno de duas estrelas com a mesma idade é outra das razões pela qual os astrônomos pretendem descobrir mais sobre este tipo de discos e suas características.

Os astrônomos utilizaram o SPHERE para obter muitas outras imagens, para este e outros estudos, incluindo a interação de um planeta com um disco, os movimentos orbitais no interior de um sistema e a evolução temporal de um disco.

Os novos resultados do SPHERE, juntamente com dados obtidos por outros telescópios, como o ALMA, estão revolucionando a maneira como compreendemos o meio que rodeia as estrelas jovens e os complexos mecanismos da formação planetária.

Fonte: ESO

A primeira medição precisa de distância de um aglomerado globular

Astrônomos usaram o telescópio espacial Hubble para medir pela primeira vez, e com precisão, a distância de um dos objetos mais antigos do Universo, uma coleção de estrelas nascidas pouco tempo depois do Big Bang.

© STScI/Hubble (NGC 6397)

Este novo e refinado critério de distância fornece uma estimativa independente da idade do Universo. A nova medição também ajudará os astrônomos a melhorar os modelos de evolução estelar. Os aglomerados estelares são o ingrediente fundamental nos modelos estelares porque as estrelas em cada grupo estão à mesma distância, têm a mesma idade e têm a mesma composição química. Constituem, portanto, uma única população estelar para estudo.

Este agrupamento estelar, um aglomerado globular chamado NGC 6397, é um dos aglomerados deste tipo mais próximos da Terra. A nova medição determinou que o aglomerado se encontra a 7.800 anos-luz de distância, com uma margem de erro de apenas 3%.

Até agora, os astrônomos estimavam as distâncias dos aglomerados globulares da nossa Galáxia comparando as luminosidades e cores das estrelas com modelos teóricos, e com as luminosidades e cores de estrelas parecidas na nossa vizinhança solar. Mas a precisão destas estimativas varia, com incertezas que flutuam entre 10 e 20%.

No entanto, a nova medição usa trigonometria simples, o mesmo método usado por agrimensores e tão antiga quanto a ciência grega clássica. Usando uma nova técnica de observação para medir ângulos extraordinariamente minúsculos no céu, os astrônomos conseguiram esticar a "régua" do Hubble para além do disco da nossa Galáxia, a Via Láctea.

Os pesquisadores calcularam a idade do NGC 6397 em 13,4 bilhões de anos. "Os aglomerados globulares são tão antigos que, se as suas idades e distâncias deduzidas dos modelos tivessem uma incerteza pouco maior, pareceriam mais antigos que a idade do Universo," comenta Tom Brown do Space Telescope Science Institute (STScI).

As distâncias precisas aos aglomerados globulares são usadas como referências nos modelos estelares para estudar as características das populações estelares jovens e velhas. "Qualquer modelo que concorde com as medições dá-nos mais confiança na aplicação deste modelo para estrelas mais distantes," realça Brown. "Os aglomerados estelares próximos servem de âncoras para os modelos estelares. Até agora, nós só tínhamos distâncias precisas para os aglomerados abertos muito mais jovens no interior da nossa Galáxia, porque estão mais próximos da Terra."

Em contraste, cerca de 150 aglomerados globulares orbitam fora do disco estrelado, comparativamente mais jovem, da nossa Galáxia. Estes aglomerados esféricos e densos com centenas de milhares de estrelas são os primeiros colonizadores da Via Láctea.

Os astrônomos usaram a paralaxe trigonométrica para determinar a distância do aglomerado. Esta técnica mede a pequena e aparente mudança da posição de um objeto devido à mudança do ponto de vista do observador. O Hubble mediu a aparente pequena oscilação das estrelas do aglomerado devido ao movimento da Terra em torno do Sol.

Para obter a distância exata do NGC 6397, os pesquisadores empregaram um método desenvolvido pelos astrônomos Adam Riess, prêmio Nobel, e Stefano Casertano do STScI e da Universidade Johns Hopkins, para medir com precisão as distâncias de estrelas pulsantes chamadas variáveis Cefeidas. Estas estrelas pulsantes servem como marcadores confiáveis de distância para calcular a taxa de expansão do Universo.

Com esta técnica, chamada de "varredura espacial", o instrumento WFC3 (Wide Field Camera 3) do Hubble mediu a paralaxe de 40 estrelas no aglomerado globular NGC 6397, obtendo medições a cada 6 meses durante 2 anos. Os cientistas então combinaram os resultados para obter a medição precisa da distância. "Dado que estamos observando um aglomerado de estrelas, podemos obter uma melhor medida ao simplesmente observar estrelas variáveis Cefeidas individuais," explica Casertano.

As minúsculas oscilações destas estrelas do aglomerado corresponderam a apenas 1/100 de um pixel na câmara do telescópio, medidas com uma precisão de 1/3.000 de um pixel. É o equivalente a medir o tamanho de um pneu de um automóvel, na Lua, com uma precisão de uma polegada (2,54 cm).

Os pesquisadores dizem que podem atingir uma precisão de 1% se combinarem a distância medida pelo Hubble para NGC 6397 com os resultados vindouros do observatório espacial Gaia da ESA, que está medindo as posições e distâncias de estrelas com uma precisão sem precedentes. O lançamento do segundo conjunto de dados Gaia está previsto para o final deste mês de abril.

Os resultados da pesquisa foram publicados na revista The Astrophysical Journal Letters.

Fonte: Space Telescope Science Institute

Um aglomerado de galáxias colossal

A imagem abaixo do telescópio espacial Hubble mostra um enorme aglomerado de galáxias brilhando na escuridão.

© Hubble (PLCK_G308.3-20.2)

Apesar de sua beleza, este aglomerado de galáxias possui o nome distintamente incomum de PLCK_G308.3-20.2.

Os aglomerados de galáxias podem conter milhares de galáxias, todas mantidas juntas pela força da gravidade. Em um momento no tempo eles foram considerados as maiores estruturas do Universo, até que foram usurpados na década de 1980 pela descoberta dos superaglomerados, que normalmente contêm dezenas de aglomerados de galáxias e grupos e abrangem centenas de milhões de anos-luz.

No entanto, os superaglomerados não são mantidos juntos pela gravidade, então os aglomerados de galáxias ainda mantêm o título das maiores estruturas do Universo ligadas pela gravidade.

Uma das características mais interessantes dos aglomerados de galáxias é o material que permeia o espaço entre as galáxias constituintes: o meio interaglomerado (ICM). Altas temperaturas são criadas nestes espaços por estruturas menores formadas dentro do aglomerado de galáxias. Isso resulta no ICM sendo composto de plasma, matéria comum em um estado superaquecido. A maior parte da matéria luminosa no aglomerado de galáxias reside no ICM, que é muito luminoso em raios X.

Contudo, a maioria da massa em um aglomerado de galáxias existe na forma não luminosa de matéria escura. Ao contrário do plasma, a matéria escura não é feita a partir de matéria ordinária, como prótons, nêutrons e elétrons. É uma substância hipotética que acredita-se ser mais abundante que a matéria comum do Universo, mas nunca foi diretamente observada.

Esta imagem foi obtida pela Advanced Camera for Surveys e Wide-Field Camera 3 do Hubble como parte de um programa de observação chamado RELICS (Reionization Lensing Cluster Survey). A Relics analisou 41 aglomerados de galáxias com o objetivo de encontrar as galáxias mais distantes para serem estudadas peloo próximo telescópio espacial James Webb (JWST).

Fonte: ESA

Estrela supergigante pega fugindo de outra galáxia

Astrônomos descobriram recentemente um tipo raro de estrela em fuga acelerando através da galáxia vizinha da Via Láctea, a Pequena Nuvem de Magalhães.

© Alan Tough (Pequena Nuvem de Magalhães)

Embora apenas algumas dúzias de estrelas fugitivas sejam conhecidas, este achado em particular sugere que esses objetos podem ser comuns no Universo.

Os pesquisadores encontraram a estrela há nove anos, enquanto pesquisavam supergigantes amarelas nas Grandes e Pequenas Nuvens de Magalhães, galáxias satélites da Via Láctea. O novo estudo apresenta observações adicionais, que confirmam que esta estrela está realmente se movendo tão rapidamente através de sua galáxia e não está apenas orbitando outra estrela em alta velocidade.

O que torna o novo avistamento único não é apenas a alta velocidade da estrela, cerca de 134 km/s, mas também sua avançada fase de evolução. A estrela, chamada J01020100-7122208, é uma supergigante amarela como a Polaris. As supergigantes amarelas são raras porque esta fase dura apenas 10.000 a 100.000 anos antes que a estrela se torne uma supergigante vermelha, como Betelgeuse.

Uma estrela em fuga é qualquer estrela que se move significativamente mais rápido que outras estrelas dentro de seu habitat; normalmente as estrelas devem se mover mais rápido que 20 a 30 km/s para escapar da atração gravitacional da galáxia. Mas a alta velocidade das estrelas não afeta sua evolução, e é possível que essas estrelas possam até mesmo hospedar planetas.

As mais conhecidas estrelas fugitivas estão na Via Láctea, onde as estrelas são mais fáceis de ver da Terra; a J01020100-7122208 é apenas a segunda estrea fugitiva evoluída e conhecida em outra galáxia.

Como uma estrela se torna uma fugitiva ainda não está claro, mas a principal teoria sugere que isso pode acontecer de várias maneiras. A primeira requer que a estrela seja parte de um sistema binário. Quando um dos pares explode em uma supernova, a explosão empurra a outra estrela em alta velocidade. Ou, se o sistema binário se aproximar demais do buraco negro supermassivo no centro de nossa galáxia, um dos pares pode ser fisgado. Outra teoria sugere que, como uma estrela passa por outras estrelas em um aglomerado, poderosas interações gravitacionais poderiam impulsioná-la em uma direção diferente. A alta velocidade da J01020100-7122208 sugere que ela foi provavelmente ejetada por uma explosão.

Em uma escala mais ampla, observar a supergigante amarela evoluir em outra galáxia ajudará os astrônomos a testar modelos evolutivos geralmente para grandes estrelas. Este estágio funciona como uma lente de aumento para propiciar a visão de falhas de partes anteriores de cálculos estelares.

As estrelas em fuga continuam sendo um enigma porque são difíceis de serem detectadas e também porque é difícil definir sua origem no tempo e no espaço. O desafio é que é difícil detectar um deslocamento puramente baseado em sua velocidade. Na Via Láctea, onde as estrelas estão mais próximas e mais fáceis de serem detectadas do que em outras galáxias, as estrelas orbitando perto do centro da galáxia se moverão naturalmente mais rápidas do que as que estão mais longe.

A melhor esperança para os astrônomos é procurar mudanças nas posições de milhões de estrelas de cada vez; a missão Gaia da ESA está realizando este trabalho agora.

Fonte: Sky & Telescope

O centro da nossa galáxia pode conter milhares de buracos negros

Sabemos há muito tempo que um buraco negro supermassivo com mais de 4 milhões de vezes a massa do Sol se esconde no centro da Via Láctea.

© Columbia University (ilustração de milhares de buracos negros)

Agora, um estudo afirma que o buraco negro não está sozinho. Potencialmente, cerca de 10.000 buracos negros de massa estelar podem estar em sua companhia. A população de buracos negros corresponderia às previsões teóricas de que objetos enormes deveriam acabar no centro da nossa galáxia.

De fato, o núcleo da Via Láctea já é um lugar lotado, onde enorme quantidade de poeira e gás bloqueiam nossa visão sob luz visível. A única maneira de investigar o núcleo envolto da nossa galáxia é explorando o espectro em comprimentos de onda rádio ou raios X ou gama. Charles Hailey (Universidade de Colúmbia) e seus colegas decidiram explorar em raios X, baseando seus resultados em 12 dias de observações que o observatório Chandra coletou nos últimos 12 anos.

A equipe analisou 92 fontes que permanecem não resolvidas nos comprimentos de onda dos raios X, parecendo pontos de luz; 26 destes estão dentro de 3 anos-luz do buraco negro supermassivo. Para cada uma destas fontes, o Chandra captou pelo menos 100 fótons durante as observações.

Então, os astrônomos observaram a quantidade de radiação emitida por estas fontes em diferentes energias: é como projetar luz através de um prisma para ver um arco-íris, mas neste caso o arco-íris é em comprimentos de onda de raios X. E, surpreendentemente, os astrônomos descobriram que 12 das 26 fontes mais próximas do buraco negro supermassivo tendem a ter arco-íris de raios X “mais azuis”, ou seja, elas são relativamente mais brilhantes em altas energias de raios X.

A maioria dos emissores de raios X no centro de nossa galáxia são anãs brancas que sugam gás de companheiras estelares comuns, irradiando arco-íris de raios X "vermelhos" no processo. Mas as novas fontes de raios X “azuis” parecem ser binárias com algo mais massivo - seja estrelas de nêutrons ou buracos negros - tornadas visíveis pelo fluxo de gás emissor de raios X que as alimenta.

© Chandra/C. Hailey/Nature (centro galáctico e fontes de raios X)

Uma imagem do Chandra em raios X do centro galáctico é sobreposta por círculos em torno de fontes de raios X. Círculos vermelhos indicam anãs brancas binárias, que normalmente emitem mais raios X de baixa energia, enquanto círculos cianos indicam prováveis binários de buracos negros, que emitem relativamente mais raios X de alta energia. O círculo amarelo e verde representa uma região entre 0,7 e 3 anos-luz do buraco negro.

Hailey e seus colegas argumentam que as fontes não exibem as explosões características dos binários de estrelas de nêutrons, então eles são mais propensos a serem buracos negros. O monitoramento a longo prazo do centro galáctico encontrou quase todos os binários de estrelas de nêutrons por suas explosões, então deve ser o binário do buraco negro que permanece, em órbita silenciosa de seus companheiros estelares e se alimentando apenas de gás emissor suficiente de raios X que foram fracamente vistos.

Se este é o caso, então estes buracos negros binários seriam a ponta de um iceberg. Muitos buracos negros isolados poderiam existir no centro da galáxia, que não poderiam ser vistos de forma alguma. Se eles se formarem exatamente onde estão, então poderá haver mais de 10.000 buracos negros no núcleo da galáxia!

O que talvez seja mais surpreendente é que estas fontes de raios X não são novas; elas estão no catálogo de fontes descobertas pelo Chandra. Mas, pode ser que nem todas estas fontes sejam buracos negros. Além disso, eles podem não ter se formado em suas órbitas atuais. Os astrônomos têm procurado por estrelas de nêutrons rapidamente rotativas, conhecidas como pulsares de milisegundo no centro da galáxia, que se acredita serem capturados por aglomerados estelares globulares.

Uma das razões pelas quais estes pulsares são tão importantes é que eles poderiam ser os responsáveis pela quantidade estranhamente grande de raios gama que o telescópio Fermi observou irradiando do centro galáctico. Enquanto alguns astrônomos sugeriram que o sinal poderia ser a tão esperada assinatura de partículas de matéria escura, os pulsares de milissegundos apresentam uma opção menos exótica.

Entretanto, sondar o centro galáctico em comprimentos de onda de rádio é como procurar peixes em um turbulento e escuro rio; correntes de plasma muitas vezes obscurecem a vista.

Hailey e sua equipe reconhecem que até metade de suas novas fontes de raios X azuis poderiam ser os pulsares de milissegundos procurados. Isso significaria que haveria menos buracos negros isolados, talvez apenas algumas centenas em vez de milhares. Mesmo assim, isso ainda é uma enorme quantidade de remanescentes estelares que se escondem no centro da nossa galáxia.

Um estudo sobre a pesquisa foi publicado na revista Nature.

Fonte: Sky & Telescope

Redemoinho no céu austral

A cerca de 70 milhões de anos-luz de distância, a maravilhosa galáxia espiral NGC 289 é maior do que a nossa Via Láctea.

© Adam Block/ChileScope (NGC 289)

Vista quase de frente, seu núcleo brilhante e seu disco central colorido dão lugar a braços espirais notavelmente fracos e azulados. Os extensos braços varrem bem mais de 100 mil anos-luz do centro da galáxia.

No canto inferior direito deste nítido retrato telescópico da galáxia, o braço espiral principal parece encontrar uma pequena galáxia companheira elíptica que interage com a enorme NGC 289. É claro que as estrelas pontiagudas estão no primeiro plano da cena. Elas estão dentro da Via Láctea em direção à constelação do Escultor.

Fonte: NASA

Estrela morta rodeada de luz

Novas imagens criadas a partir de dados obtidos por telescópios terrestres e espaciais contam a história da caçada de um elusivo objeto perdido, escondido no meio de um complexo emaranhado de filamentos gasosos na Pequena Nuvem de Magalhães, a cerca de 200 mil anos-luz de distância da Terra.

© Hubble/Chandra/VLT/MUSE (sistema 1E 0102.2-7219)

Novos dados do instrumento MUSE, montado no Very Large Telescope (VLT) do ESO, no Chile, revelaram um anel de gás num sistema chamado 1E 0102.2-7219 expandindo-se lentamente no meio de vários outros filamentos de gás e poeira deslocando-se rapidamente, deixados para trás depois da explosão de uma supernova. Esta descoberta permitiu a uma equipe liderada por Frédéric Vogt, bolsista do ESO no Chile, descobrir a primeira estrela de nêutrons isolada com um campo magnético fraco, situada fora da Via Láctea.

A equipe notou que o anel se centrava numa fonte de raios X, a qual tinha sido já detectada há alguns anos e designada por p1. A natureza desta fonte tinha permanecido um mistério. Em particular, não era claro se p1 estava no interior do resto de supernova ou por detrás deste. Foi apenas quando o anel de gás, que inclui tanto neônio como oxigênio, foi observado pelo MUSE, é que a equipe percebeu que esta estrutura circundava perfeitamente p1. A coincidência era tão grande que os pesquisadores perceberam que p1 devia situar-se no interior do próprio resto de supernova. Uma vez conhecida a localização de p1, a equipe usou as observações de raios X existentes para este objeto, obtidas pelo Observatório Chandra, para determinar que se tratava de uma estrela de nêutrons isolada, com um campo magnético fraco.

Nas palavras de Frédéric Vogt: “Quando procuramos uma fonte pontual, não podemos esperar melhor do que o Universo desenhar-nos, literalmente, um círculo em torno de onde devemos procurar.”

Quando as estrelas massivas explodem sob a forma de supernovas, deixam para trás uma rede intricada de gás quente e poeira conhecida por resto de supernova. Estas estruturas turbulentas são a chave para a redistribuição dos elementos mais pesados, os quais são sintetizados pelas estrelas massivas ao longo da sua vida e quando morrem, para o meio interestelar, onde eventualmente formarão novas estrelas e planetas.

Com cerca de 10 km de diâmetro, mas pesando mais que o nosso Sol, acredita-se que as estrelas de nêutrons isoladas com campo magnético fraco são relativamente abundantes no Universo, no entanto são muito difíceis de encontrar uma vez que só brilham nos comprimento de onda dos raios X. As estrelas de nêutrons altamente magnéticas em rotação rápida são chamadas pulsares. Estes objetos emitem fortemente no rádio e outros comprimentos de onda, sendo por isso mais fáceis de encontrar, no entanto são apenas uma pequena fração de todas as estrelas de nêutrons que se pensa existirem. O fato da confirmação de p1 como estrela de nêutrons isolada ter sido possível graças a observações no visível é, por isso, particularmente entusiasmante.

A co-autora do estudo Liz Bartlett, também bolsista do ESO no Chile, resume a descoberta: “Trata-se do primeiro objeto deste tipo a ser encontrado fora da Via Láctea, graças ao MUSE. Pensamos que este trabalho pode abrir novas vias na descoberta e estudo destes restos estelares tão elusivos.”

Fonte: ESO

Intrigantes explosões estelares de rápida evolução

Uma equipe de astrônomos da Universidade de Southampton, no Reino Unido, descobriu 73 eventos muito brilhantes e que acontecem de forma muito rápida, e ainda estão tentando explicar a sua origem.

© M. Pursiainen/DES Collaboration (transiente em rápida evolução)

O mosaico acima mostra imagens de um dos transientes em rápida evolução, de 8 dias antes do brilho máximo para 18 dias depois. Esta explosão ocorreu a uma distância de 4 bilhões de anos-luz.

Miika Pursiainen do Departamento de Física e Astronomia da Universidade de Southampton e outros pesquisadores descobriram os transientes de rápida evolução nos dados do projeto Dark Survey Supernova Programme (DES-SN). Este projeto procura por supernovas, a explosão de estrelas massivas no final de suas vidas. Uma explosão de supernova pode brevemente ser tão brilhante como toda uma galáxia, que é formada por centenas de bilhões de estrelas.

Os fenômenos do tipo transiente de rápida evolução são muito peculiares, ou seja, enquanto eles têm um brilho máximo similar a diferentes tipos de supernovas, eles são visíveis por menos tempo, entre uma semana e um mês. Em contraste com as supernovas que podem durar até meses.

Os eventos parecem serem quentes, com temperaturas entre 10.000 e 30.000 graus Celsius, tendo centenas de vezes o tamanho entre a Terra e o Sol. Eles também parecem se expandir e resfriarem à medida que evoluem com o tempo, como seria esperado num evento explosivo como uma supernova.

Um cenário possível é que a estrela expele uma grande quantidade de material antes da explosão de supernova, e em casos extremos ela poderia ser completamente envelopada por uma concha de matéria.

A supernova por si só, pode então aquecer o material ao redor até altas temperaturas. Neste caso é possível ver a nuvem quente, ao invés da própria estrela explodindo.

Para confirmar qualquer uma destas hipóteses, os pesquisadores precisam de mais dados. Os astrônomos planejam continuar a pesquisa pelos transientes, e tentar estimar o quão frequente eles são comparados com as supernovas.

Os resultados desta pesquisa foram apresentados na European Week of Astronomy and Space Science (EWASS) que está acontecendo em Liverpool, no Reino Unido.

Fonte: University of Southampton

Hubble usa lente gravitacional para descobrir a estrela mais distante

A mais de metade da distância do Universo, uma enorme estrela azul apelidada de Ícaro é a estrela individual mais distante alguma vez já vista.

© Hubble (aglomerado de galáxias MACS J1149.5+223)

Esta imagem mostra o enorme aglomerado de galáxias MACS J1149.5+223, cuja luz demorou 5 bilhões de anos até chegar à Terra. Em destaque está a posição da estrela LS1, a sua imagem foi ampliada por um fator de 2.000 graças à lente gravitacional. A galáxia a que a estrela pertence pode ser vista três vezes no céu, multiplicada pela forte lente gravitacional.

Normalmente, seria muito fraca para observar, mesmo com os maiores telescópios do mundo. Mas graças a uma ocorrência fortuita da natureza que amplificou tremendamente o brilho fraco da estrela, e usando o telescópio espacial Hubble, os astrônomos foram capazes de identificar esta estrela remota e estabelecer um novo recorde de distância. A estrela foi apelidada de "Icarus", em homenagem ao personagem mitológico grego que voou muito perto do Sol em asas de cera que derretiam. Também usaram Ícaro para testar uma teoria da matéria escura e para investigar a composição de um aglomerado de galáxias em primeiro plano.

A estrela, abrigada numa galáxia espiral muito distante, está tão longe que a sua luz levou 9 bilhões de anos para chegar à Terra. A luz estelar recebida foi liberada quando o Universo tinha cerca de 30% da sua idade atual.

A descoberta de Ícaro através do fenômeno de lente gravitacional deu início a um novo modo dos astrônomos estudarem estrelas individuais em galáxias distantes. Estas observações fornecem uma visão rara e detalhada de como as estrelas evoluem, especialmente as estrelas mais luminosas.

Esta é a primeira vez que uma estrela individual ampliada é vista. Esta estrela está pelo menos 100 vezes mais distante do que a próxima estrela individual, exceto explosões de supernovas.

A gravidade de um aglomerado de galáxias de primeiro plano atua como uma lente natural no espaço, curvando e ampliando a luz. Às vezes, a luz de um único objeto de fundo aparece como várias imagens. A luz pode ser altamente ampliada, tornando objetos extremamente tênues e distantes suficientemente brilhantes para poderem ser observados.

No caso de Ícaro, uma "lupa" natural é criada por um aglomerado de galáxias chamado MACS J1149+2223. Localizado a aproximadamente 5 bilhões de anos-luz da Terra, este massivo aglomerado de galáxias situa-se entre a Terra e a galáxia que contém a estrela distante. Combinando a força desta lente gravitacional com a excelente resolução e sensibilidade do Hubble, os astrônomos podem ver e estudar Ícaro.

Tal como Ícaro, a estrela de fundo teve apenas glória passageira a partir da perspetiva da Terra: disparou momentaneamente para 2.000 vezes o seu brilho verdadeiro quando foi temporariamente ampliada.

Os modelos sugerem que o tremendo aumento de brilho se deveu provavelmente à ampliação gravitacional de uma estrela, semelhante em massa ao Sol, no aglomerado de galáxias em primeiro plano, quando a estrela se movia em frente de Ícaro. A luz da estrela é geralmente ampliada cerca de 600 vezes devido à massa do aglomerado de galáxias.

A equipe estava utilizando o Hubble para monitorar uma supernova na distante galáxia espiral quando, em 2016, avistaram um novo ponto de luz não muito longe da supernova ampliada. A partir da posição da nova fonte, inferiram que devia estar muito mais ampliada do que a supernova.

Quando analisaram as cores da luz proveniente deste objeto, descobriram que era uma estrela supergigante azul. Este tipo de estrela é muito maior, mais massiva, quente e possivelmente centenas de milhares de vezes intrinsecamente mais brilhante que o nosso Sol. Mas a esta distância ainda estaria longe demais para observar sem a ampliação da lente gravitacional, mesmo para o Hubble.

Por que Ícaro não era outra supernova? A fonte não está ficando mais quente; não está explodindo. A luz está apenas sendo ampliada.

A detecção da ampliação de uma única estrela de fundo, pontual, forneceu uma oportunidade única para testar a natureza da matéria escura no aglomerado de galáxias. A matéria escura é um material invisível que compõe a maior parte da massa do Universo.

Ao analisar o que está flutuando em torno do aglomerado de galáxias em primeiro plano, os cientistas foram capazes de testar uma teoria de que a matéria escura pode ser composta principalmente por um grande número de buracos negros primordiais formados no nascimento do Universo com massas dezenas de vezes maiores que o Sol. Os resultados deste teste único desfavorecem esta hipótese, porque as flutuações de luz da estrela de fundo, monitoradas com o Hubble durante 13 anos, pareceriam diferentes se houvesse um enxame de buracos negros intervenientes.

Quando o telescópio espacial James Webb da NASA for lançado, os astrônomos esperam encontrar muitas mais estrelas como Ícaro. A extraordinária sensibilidade do Webb vai permitir a medição de ainda mais detalhes, incluindo se estas estrelas distantes giram. Pode até vir a descobrir-se que as estrelas ampliadas são bastante comuns.

Fonte: Space Telescope Science Institute

Clonagem cósmica

Esta imagem está repleta de galáxias!

© Hubble (SDSSJ0146-0929)

Um olho aguçado pode detectar galáxias elípticas requintadas e galáxias espirais espetaculares, vistas em várias orientações: de lado com o plano da galáxia visível, de frente para mostrar os magníficos braços em espiral e tudo o que estiver no meio. A grande maioria destas manchas são galáxias, mas para identificar algumas estrelas em nossa galáxia, basta procurar um ponto de luz com pontas de difração notáveis.

O objeto mais atraente localiza-se no centro do imagem. Com o charmoso nome de SDSSJ0146-0929, a protuberância central incandescente é um aglomerado de galáxias, uma coleção monstruosa de centenas de galáxias, todas unidades pela gravidade. A massa deste aglomerado de galáxias é grande o suficiente para distorcer severamente o espaço-tempo em torno dele, criando as estranhas curvas que quase envolvem o aglomerado.

Estes arcos são exemplos de um fenômeno cósmico conhecido como anel de Einstein. O anel é criado à medida que a luz de objetos distantes, como as galáxias, passa por uma massa extremamente grande, como este aglomerado de galáxias. Nesta imagem, a luz de uma galáxia de fundo é desviada e refratada em torno do massivo aglomerado e forçada a viajar ao longo de trajetórias de luz diferentes em direção à Terra, fazendo parecer que a galáxia está em vários lugares ao mesmo tempo.

Fonte: ESA

Um eco de luz

Esta imagem obtida pelo telescópio de rastreio do VLT (VST) do ESO revela duas galáxias no início de um processo de fusão.

© ESO/INAF/P. Merluzzi (sistema ShaSS 622-073)

As interações entre a dupla deram origem a um efeito raro conhecido por eco de luz, onde a luz reverbera no material existente em cada galáxia. Trata-se de um efeito semelhante a um eco acústico, onde o som refletido chega ao ouvinte depois do som direto. Este é o primeiro caso de um eco de luz observado entre duas galáxias.

A galáxia maior, que nos aparece em amarelo, chama-se ShaSS 073 e trata-se de uma galáxia ativa com um núcleo extremamente luminoso. A sua companheira menos massiva, em azul, é ShaSS 622 e juntas estas galáxias constituem o sistema ShaSS 622-073. O núcleo brilhante de ShaSS 073 excita a região de gás no disco da sua companheira azul, bombardeando o material com luz e fazendo com que este brilhe intensamente ao absorver e re-emitir esta radiação. A região brilhante estende-se ao longo de 1,8 bilhões de anos-luz quadrados.

Ao estudar esta fusão, os astrônomos descobriram que a luminosidade da galáxia grande central é 20 vezes menor que a necessária para excitar o gás da maneira acima descrita, o que indica  que o centro da ShaSS 073 se apagou drasticamente nos últimos 30.000 anos, mas a região altamente ionizada situada entre as duas galáxias guarda ainda a memória da sua antiga glória.

Fonte: ESO