Estudando um centauro que se transforma num cometa

A mais de 4,8 bilhões de quilômetros da Terra, um antigo objeto gelado está lentamente despertando.

© NASA (ilustração de um centauro)

À medida que se desloca mais para dentro do Sistema Solar, o corpo gelado conhecido como Centauro 450P/LONEOS começou a liberar gás e poeira, um comportamento mais frequentemente associado aos cometas do que aos centauros, os pequenos objetos gelados que normalmente orbitam entre Júpiter e Netuno.

Agora, pesquisadores da Universidade da Flórida Central afirmam que poderão estar testemunhando as fases iniciais da transformação de um centauro num cometa. Utilizando observações do telescópio espacial James Webb e do telescópio Gemini North, no Havaí, os cientistas detectaram dióxido de carbono, poeira gelada e sinais de atividade térmica recente em torno de 450P/LONEOS.

As descobertas poderão fornecer novas informações sobre como corpos gelados distantes evoluem para cometas ativos à medida que migram para o interior do Sistema Solar. Os centauros são cientificamente importantes porque pensa-se que são objetos de transição que tiveram origem mais longe no Sistema Solar e que estão evoluindo lentamente para se tornarem cometas da família de Júpiter. Nesse sentido, proporcionam uma forma de estudar material relativamente primitivo do Sistema Solar exterior, enquanto este começa respondendo a um aquecimento solar mais intenso.

O cometa 450P/LONEOS começou a "acordar" depois de um encontro gravitacional próximo com Saturno, em 1992, ter alterado significativamente a sua órbita. A equipe descobriu que a interação deslocou o objeto para dentro, a partir de uma trajetória mais distante, aproximando o seu periélio, o ponto da sua órbita mais próximo do Sol, de Júpiter. À medida que o centauro se aproximava do Sol, os pesquisadores observaram a formação gradual de uma tênue coma (cabeleira), uma nuvem de gás e poeira que envolve o objeto e que é frequentemente associada à atividade cometária.

O monitoramento contínuo entre 2019 e 2024 revelou que a cabeleira se tornou cada vez mais visível à medida que a distância do objeto em relação ao Sol diminuía. Esse aumento do aquecimento solar pode tornar mais quente a superfície e as camadas subsuperficiais do núcleo. À medida que essas camadas aquecem, gelos voláteis ou gases retidos podem ser liberados, o que pode arrastar poeira para longe da superfície e produzir uma cabeleira. 

Uma das descobertas mais significativas do estudo provém do telescópio espacial James Webb, que detectou gás de dióxido de carbono em torno de 450P/LONEOS a uma distância em que a água congelada comum normalmente se sublimaria eficazmente. Os pesquisadores encontraram fortes evidências da emissão de dióxido de carbono, mas nenhum sinal de vapor de água ou monóxido de carbono, o que sugere que o dióxido de carbono é provavelmente o responsável pela atividade do centauro.

As observações revelaram também grãos de poeira gelada no interior da cabeleira, incluindo possíveis sinais de gelo de água cristalino, material que poderá preservar evidências da evolução térmica do objeto à medida que este é aquecido na sua nova órbita. 

À distância de 450P/LONEOS em relação ao Sol, o núcleo é demasiado frio para que a sublimação normal do gelo seja a principal fonte de atividade; por isso, a detecção de CO₂ fornece uma pista importante sobre o que está alimentando a cabeleira. O possível gelo cristalino também é interessante porque sugere que parte do gelo na cabeleira sofreu aquecimento ou transformação física, em vez de permanecer completamente inalterado desde a sua formação.

Apenas uma fração relativamente pequena dos centauros conhecidos apresenta atividade visível, o que torna objetos como 450P/LONEOS especialmente valiosos para estudar como os corpos gelados primitivos evoluem ao longo do tempo. A investigação sugere que a atividade recente do objeto pode estar ligada ao aquecimento sob a sua superfície. À medida que o gelo amorfo enterrado, uma forma irregular de gelo que retém gases no interior da sua estrutura porosa, aquece e se transforma em gelo cristalino, libera dióxido de carbono para o espaço, arrastando consigo poeira e criando a cabeleira.

Em conjunto, estas descobertas podem proporcionar aos cientistas uma melhor compreensão de como os corpos gelados distantes evoluem gradualmente para se tornarem os cometas ativos que visitam periodicamente o Sistema Solar interior.

Um artigo foi aceito para publicação no periódico The Planetary Science Journal.

Fonte: University of Central Florida

Cometas podem ter transportado água para um sistema planetário jovem

Astrônomos da Universidade de Lund, na Suécia, descobriram evidências da existência de exocometas, ou seja, cometas em outros sistemas solares, orbitando uma estrela jovem semelhante ao nosso Sol.

© A. Novais (ilustração do sistema planetário PDS 70)

As observações apontam para um possível mecanismo que explicaria como a água poderia ser transportada das regiões exteriores frias do sistema planetário para as regiões onde os planetas se formam.

O sistema planetário PDS 70 tem pouco mais de cinco milhões de anos e situa-se a cerca de 370 anos-luz da Terra. O sistema possui pelo menos dois gigantes gasosos e orbita uma estrela ligeiramente mais fria do que o Sol. Já em 2023 tinha sido detectado, nas proximidades da estrela, vapor de água. Os pesquisadores demonstraram agora que as variações no gás de sódio à frente da estrela podem ser um indício da passagem de cometas pelas partes internas do sistema.

Os pesquisadores analisaram observações de 2018 e detectaram gás de sódio se movendo a vários quilômetros por segundo em relação à estrela. O gás aparece e desaparece ao longo de várias noites, um padrão consistente com o que seria de esperar quando os cometas passam à frente de uma estrela. Quando um cometa se aproxima da sua estrela, é aquecido e o gelo à sua superfície transforma-se diretamente em gás, um processo conhecido como sublimação. O gás pode então deixar uma marca mensurável na luz da estrela.

Os astrônomos também simularam as órbitas dos cometas. Os resultados mostram que os objetos situados nas regiões mais distantes do sistema planetário podem ser afetados pela atração gravitacional dos gigantes gasosos e lançados em direção à estrela. Isto é particularmente interessante porque os cometas formam-se nas regiões exteriores e frias do sistema planetário, onde a água pode existir na forma de gelo. Se forem depois canalizados para o interior, podem transportar água e outras substâncias voláteis para a região onde os planetas se formam.

A origem da água na Terra continua sendo uma questão em aberto. Os asteroides e os cometas ricos em água são duas fontes possíveis. PDS 70 fornece a oportunidade de estudar um processo semelhante enquanto um sistema planetário ainda se encontra nas suas fases iniciais de desenvolvimento.

E quando o Extremely Large Telescope (ELT), que está atualmente sendo construído no Chile, entrar em funcionamento nos próximos anos, será possível descobrir se existem mais planetas no sistema e, assim, obter uma imagem ainda mais clara de como a água e outros componentes fundamentais dos planetas são transportados.

Um artigo foi publicado na revista Nature Communications.

Fonte: Lund University

Observado um novo decágono rodeando o polo sul de Saturno

Observações recentes realizadas com o telescópio espacial Hubble revelaram uma onda atmosférica gigante com 10 lados, em evolução, que rodeia o polo sul de Saturno.

© Hubble (novo decágono de Saturno)

Duas imagens de Saturno captadas pelo telescópio espacial Hubble mostram o novo decágono, sendo o primeiro padrão de grandes dimensões e lados regulares observado no hemisfério sul de Saturno. O "X" e o círculo tracejado na imagem à direita representam as áreas onde não foram captados dados pelo Hubble.

Esta formação apresenta uma semelhança notável com o famoso hexágono do polo norte de Saturno, mas é também distintamente diferente. Ao compararem observações realizadas ao longo de vários anos, os pesquisadores descobriram que o padrão se tornou cada vez mais distinto desde 2023, sugerindo o desenvolvimento de um novo fenômeno atmosférico no gigante gasoso. As observações foram realizadas no âmbito do programa OPAL (Outer Planet Atmospheres Legacy) do Hubble, que tem vindo a monitorar Júpiter, Saturno, Urano e Netuno há mais de uma década.

A descoberta foi possível porque as mudanças nas estações de Saturno trouxeram gradualmente o polo sul do planeta de volta para o campo de visão da Terra, onde foi possível analisar imagens de Saturno a partir de observatórios terrestres, o identificando pela primeira vez. 

As imagens da sonda Cassini, que orbitou Saturno entre 2004 e 2017, não revelaram qualquer indício de uma formação duradoura. Os dados do Hubble confirmaram a presença desta característica desde 2023. A onda situa-se dentro de uma das poderosas correntes de jato de Saturno e estende-se por várias camadas da atmosfera, indicando que não se trata apenas de uma característica ao nível das nuvens, mas sim de uma estrutura atmosférica que se estende verticalmente. A posição aparente do decágono varia ligeiramente, porque o Hubble capta imagens em diferentes comprimentos de onda, que exploram diferentes altitudes na atmosfera de Saturno.

São necessários mais estudos com o Hubble e com o telescópio espacial James Webb, bem como a análise de modelos computacionais, para compreender como o decágono se formou, quanto tempo poderá durar e como se compara ao hexágono de longa duração no norte. Em vez de fornecer um único instantâneo, o programa OPAL permite aos cientistas acompanhar as alterações sazonais, monitorizar tempestades de curta duração e identificar outras características atmosféricas que evoluem lentamente ao longo do tempo.

A equipe planeja continuar observando Saturno para determinar se o decágono se estabiliza numa configuração duradoura e estável, como o hexágono do norte, ou se continua evoluindo. Observações futuras também poderão ajudar os cientistas a determinar o que impulsiona a onda, o que ela revela sobre a dinâmica atmosférica dos planetas gigantes em todo o Sistema Solar e como esta se pode relacionar com a que observamos aqui na Terra.

Um artigo foi publicado na revista Science Advances.

Fonte: ESA

Descoberta anomalia térmica sob o polo sul de Marte

Com base em medições gravitacionais que fornecem pistas sobre a estrutura interna do Planeta Vermelho, o interior do hemisfério sul de Marte é cerca de 200 a 400 graus Celsius mais quente do que a metade norte do planeta e encontra-se parcialmente derretido.

© NASA (ilustração do interior quente do hemisfério sul de Marte)

Esta descoberta surpreendente acrescenta mais contexto à história marciana e aos períodos em que o planeta poderá ter apresentado condições favoráveis à vida.

Foi desenvolvido na Caltech (California Institute of Technology) um modelo que utiliza variações nos dados gravitacionais para inferir a estrutura do interior de um corpo planetário. Os pesquisadores procuraram então aplicar esse modelo à compreensão do interior de Marte. Utilizando dados recolhidos ao longo de décadas por três missões marcianas diferentes: a Mars Global Surveyor, a Mars Odyssey e a MRO (Mars Reconnaissance Orbiter), a equipe mediu pequenas variações nas velocidades destas naves espaciais e utilizou-as para reconstruir o campo gravitacional em torno de Marte.

As forças gravitacionais exercidas pelo Sol sobre Marte variam ao longo de escalas temporais sazonais, em resultado da órbita ligeiramente elíptica de Marte e da inclinação do seu eixo de rotação. Uma técnica denominada tomografia de marés mede a forma como essas assinaturas gravitacionais variam ao longo do tempo e resulta num modelo do interior do planeta.

À medida que mais dados são obtidos sobre a gravidade, é possível determinar as complexidades tridimensionais da estrutura interna de um planeta. Estas inferências, por sua vez, proporcionam um plano para conceber futuras missões e a exploração científica destes mundos. Compreender a estrutura interna dos corpos planetários ajuda a desvendar os processos que moldaram a sua formação e evolução.

À superfície, Marte é um planeta geologicamente assimétrico: o seu hemisfério sul contém montanhas imponentes e crateras profundas, enquanto o hemisfério norte é composto por planícies baixas. No novo estudo, a equipe ficou surpreendida ao descobrir que o interior de Marte também é termicamente assimétrico, o hemisfério sul é centenas de graus mais quente do que o norte. Esta nova observação sugere também explicações para outros fenômenos observados em Marte, tais como as anomalias magnéticas encontradas em minerais de ferro no sul. 

Uma anomalia térmica no manto meridional poderia significar que existia um campo magnético suficientemente forte para causar diferenças magnéticas entre o norte e o sul. Além disso, a missão InSight da NASA já tinha descoberto anteriormente que as ondas sísmicas se dissipam mais rapidamente no sul, o que poderia ser explicado se a região fosse mais quente.

É importante compreender a dicotomia observada entre o norte e o sul, pois fornece informações sobre processos que podem ter influenciado a hidrologia de Marte, incluindo a formação de bacias que podem ter contido água. Ainda não é claro o que causou a anomalia térmica, e existem várias hipóteses acerca das suas origens, incluindo um impacto gigante que liberou calor a partir do norte, convecção espontânea passada no manto sul de Marte e características geológicas espessas que impedem o excesso de calor de escapar.

Um artigo foi publicado na revista Nature.

Fonte: California Institute of Technology

Reconstituindo a colisão que deu origem a um buraco negro em fuga

Em setembro de 2022, os astrônomos notaram uma característica intrigante numa imagem de uma galáxia situada a cerca de 7,5 bilhões de anos-luz da Terra.

© STScI (buraco negro supermassivo formando um longo rastro de estrelas)

Uma linha fina que se estendia por mais de 202.000 anos-luz apontava diretamente para longe do centro da galáxia. A sua extremidade dianteira era um ponto não resolvido, sem estrelas detectáveis, que se afastava a uma velocidade de quase 1.000 km/s.

Os cientistas que a avistaram interpretaram a característica como um buraco negro supermassivo atravessando o espaço intergaláctico, desencadeando a formação de estrelas no seu rasto. Agora, pesquisadores da Universidade da Califórnia em Santa Barbara e da Universidade do Texas em Austin relatam o violento evento que poderá ter lançado este gigante para fora da sua galáxia hospedeira.

As descobertas constituem o primeiro relato de uma classe de fusões de buracos negros prevista pela relatividade geral e vão ajudar os cientistas a prepararem-se para a próxima geração de observatórios de ondas gravitacionais. A fusão de buracos negros produz fortes ondas gravitacionais à medida que os objetos massivos distorcem o espaço-tempo e espiralam um em direção ao outro. Se o sistema estiver desequilibrado, estas ondas podem gerar um impulso suficiente para lançar o buraco negro recém-formado e de maiores dimensões numa trajetória totalmente diferente.

Os autores de uma pesquisa anterior tinham batizado o buraco negro que observaram de RBH-1. E, depois de analisarem a situação, propuseram que este estava se dirigindo para o espaço intergaláctico. Simularam centenas de milhares de pares hipotéticos de buracos negros, calcularam o recuo que cada um teria produzido e mantiveram apenas aqueles que correspondiam à velocidade de RBH-1. As simulações revelaram que os buracos negros originais teriam tamanhos semelhantes, sendo que um tinha, no máximo, seis vezes a massa do outro. Dito isto, mesmo o recuo resultante de uma grande fusão teria atingido um máximo de cerca de 200 km/s, muito aquém dos vertiginosos 1.000 km/s que os astrônomos tinham observado.

Os pesquisadores calcularam que o mais massivo dos dois devia estar girando de 70 a 75% do máximo permitido pela relatividade geral, com a sua rotação inclinada e com um efeito de precessão semelhante a um pião oscilando.

Os buracos negros enormes parecem ter-se formado numa fase relativamente precoce da história do cosmos. Mas quando os progenitores de RBH-1 se encontraram, há mais de 7,5 bilhões de anos, os buracos negros supermassivos vizinhos já se teriam consolidado, deixando um único gigante no centro de cada galáxia. Assim, este par não se teria encontrado a menos que as próprias galáxias onde se encontravam tivessem colidido. E com base nas rotações dos buracos negros iniciais, a rotação destas galáxias provavelmente também estava desalinhada.

Foi calculado ainda a relação de massas, descobrindo que a galáxia maior era, no máximo, quatro vezes maior do que a menor. A galáxia resultante, designada GX, ainda apresenta alguns sinais da sua perturbação anterior. Quando os dois buracos negros se fundiram, GX já se tinha reagrupado num todo relativamente coeso ao longo de 70 milhões de anos.

Os resultados irão agora orientar trabalhos futuros na interface entre a astrofísica das ondas gravitacionais e as fusões de galáxias. A relatividade geral prevê que 5 a 10% destas fusões deveriam dar ao buraco negro resultante um grande impulso, mas esta é a primeira vez que os cientistas observam um objeto que se enquadra nessa descrição. Os astrônomos só reconheceram RBH-1 como um destes buracos negros fugitivos porque deram seguimento à observação inicial do Hubble, em 2022, com o novo telescópio espacial James Webb, em 2025.

Os buracos negros podem ter muitos tamanhos diferentes, mas dividem-se principalmente em dois grupos principais: os buracos negros supermassivos têm uma massa milhões a bilhões de vezes superior à do Sol, e normalmente existe apenas um por galáxia. Por outro lado, os buracos negros de massa estelar, muito mais numerosos, têm apenas 20 a 30 vezes a massa do Sol.

Os observatórios de ondas gravitacionais, como o LIGO e o Virgo, conseguem captar os sinais que os buracos negros menores produzem quando se fundem. Mas quando os buracos negros supermassivos se fundem, emitem numa frequência muito mais baixa. Estão em curso esforços para construir um observatório de ondas gravitacionais em órbita, denominado LISA, que será suficientemente grande para captar estes canais de baixa frequência. A observação de mais destes objetos em movimento rápido, resultantes de fusões de buracos negros supermassivos, proporcionará aos cientistas uma melhor compreensão destes fenômenos.

Um artigo foi publicado no periódico Physical Review Letters.

Fonte: University of California

Eclipse quase total da Lua

Se agosto foi mês de desgosto em termos de eclipse solar, o mesmo não se poderá dizer da Lua.

© Andrew McCarthy (Eclipse Lunar)

Na noite de 27 para 28 de agosto, os brasileiros poderão finalmente olhar para o céu e apreciar um grande evento astronômico: um eclipse lunar quase total será visível em todo o país. Esse fenômeno vem para consolar os observadores brasileiros, já que o eclipse solar total do último dia 12 não pôde ser visto de nenhuma parte do país, nem mesmo de forma parcial.

É uma regra da mecânica celeste: ou antes ou após um eclipse solar, sempre vem um eclipse lunar, ocorrendo geralmente com cerca de duas semanas de diferença devido ao alinhamento dos astros. Desta vez, ao contrário do eclipse do Sol, o eclipse da Lua poderá ser visto diretamente por todos os brasileiros, dependendo apenas da condição do tempo.

Este eclipse será do tipo parcial, mas o fenômeno vai obscurecer 96,2% da Lua, o que o torna visualmente quase um eclipse total. Um eclipse lunar ocorre quando a Lua entra na sombra projetada pela Terra. Como o plano da órbita da Lua é inclinado em 5 graus em relação ao plano da órbita da Terra ao redor do Sol, esse alinhamento não ocorre em todas as fases de Lua Cheia. O Sol incide na Terra e uma sombra se forma no espaço. Essa sombra tem duas partes: a penumbra (sombra clara) e a umbra (sombra escura). No evento dessa noite, a Lua mergulhará profundamente na umbra, criando o efeito de uma "mordida" que cobrirá quase todo o disco lunar.

© IA / Gemini (fases do eclipse lunar)

Confira os horários no Horário Legal de Brasília (fuso -3h):

- Início do eclipse penumbral: 27 de agosto às 22h24min

- Início do eclipse parcial: 27 de agosto às 23h33min

- Máximo do eclipse parcial: 28 de agosto às 01h12min (momento de maior obscurecimento)

- Fim do eclipse parcial: 28 de agosto às 02h52min

- Fim do eclipse penumbral: 28 de agosto às 04h02min

A duração da fase parcial (a mais perceptível) será de 3 horas e 18 minutos. Para outros fusos, deve-se ajustar: subtrair 1 hora para o fuso -4h, 2 horas para o fuso -5h ou somar 1 hora para o fuso -2h.

Como observar com segurança:

Aqui reside a maior vantagem para o público: enquanto o Sol exigia o uso rigoroso de filtros como o vidro de soldador 14 para evitar danos permanentes à retina, o eclipse da Lua é totalmente seguro. Não há necessidade de cuidados especiais, exceto torcer para que o tempo não esteja nublado. 

Próximos eventos no calendário:

Se você perder este fenômeno, as próximas chances serão mais discretas por um tempo: o ano de 2027 terá dois eclipses lunares, mas todos do tipo penumbral, onde a diferença de brilho é quase imperceptível a olho nu. Em 2028, na noite de 11 para 12 de janeiro haverá um eclipse parcial da Lua visto em todo o Brasil, mas o obscurecimento da Lua será de somente 2,4%.

Neste ano também haverá um eclipse parcial da Lua e outro total, mas que não serão visíveis no Brasil. Um eclipse total da Lua, com o disco ficando avermelhado e visível em todo o Brasil, só vai ocorrer na noite de 25 para 26 de junho de 2029.

O Observatório Nacional transmitirá hoje o eclipse lunar a partir das 23h (horário de Brasília), através do canal ON.

Fonte: Observatório Nacional

A estrela mais rápida da Via Láctea

Os astrônomos descobriram a estrela mais rápida, conhecida até à data, da Via Láctea em órbita do buraco negro situado no centro galáctico.

© ESO (estrela S301 orbitando Sagittarius A)

Esta animação mostra um binário de estrelas a orbitar um buraco negro supermassivo. Inicialmente, as duas estrelas orbitam uma em torno da outra, mas à medida que se aproximam do buraco negro, as violentas forças de maré a que ficam sujeitas podem acabar por capturar uma delas, enquanto a outra é lançada para longe a grande velocidade. Este fenômeno é conhecido como mecanismo de Hills.

A estrela, denominada S301, foi detectada com o Interferômetro do Very Large Telescope (VLTI) do Observatório Europeu do Sul (ESO) e orbita em torno do buraco negro, que tem cerca de quatro milhões de massas solares. Esta estrela aproxima-se mais deste objeto central do que qualquer outra estrela observada anteriormente, tanto que deverá estar sentindo os efeitos da rotação do buraco negro.

O que torna esta estrela especial é o fato da sua órbita em torno de Sagitário A* ser muito apertada. A órbita tem um período de apenas 8,7 anos, o que faz a estrela aproximar-se do buraco negro a uma distância de apenas 12 vezes a distância da Terra ao Sol, algo sem precedentes. Ao passar no ponto da sua órbita mais próximo do buraco negro, a estrela atinge uma velocidade de cerca de 25.000 km/s, o que corresponde mais de 8% da velocidade da luz, sendo, por isso, a detentora do recorde da estrela mais rápida da Via Láctea conhecida até à data.

A S301 é também a estrela que se aproxima mais de Sagitário A*, chegando a uma distância do buraco negro semelhante à que separa Saturno do Sol. No seu ponto de maior aproximação ao buraco negro, a estrela passa a apenas 1,78 bilhões de km deste objeto, o equivalente a cerca de 12 vezes a distância entre o Sol e a Terra, ou cerca de apenas 20% maior que a distância entre o Sol e Saturno.

Pelo motivo de se aproximar tanto de Sagitário A*, a S301 é a primeira estrela conhecida que poderá ser utilizada para medir diretamente a rotação de um buraco negro. Tal como a maioria dos objetos do nosso Universo, os astrônomos preveem que Sagitário A* tenha um movimento de rotação. De acordo com a teoria da relatividade geral de Einstein, um buraco negro em rotação arrasta o espaço-tempo consigo distorcendo-o, o que afeta as órbitas das estrelas circundantes. Este efeito é sentido mais intensamente em objetos que orbitam perto de buracos negros que rodam rapidamente.

Encontrar a S301, que se mostra no céu 2 bilhões de vezes mais tênue do que Betelgeuse (a famosa estrela supergigante vermelha da constelação de Órion), não foi tarefa fácil. A equipe utilizou o VLTI, instalado no Observatório do Paranal do ESO, no Chile, e o seu instrumento GRAVITY, agora atualizado para GRAVITY+ na sequência de um melhoramento realizado na infraestrutura. O VLTI é capaz de combinar a luz coletada pelos quatro grandes telescópios de 8 metros do VLT, criando assim um telescópio "virtual", como um interferômetro, com uma resolução espacial 15 vezes superior à de um único telescópio de 8 metros individual.

Os pesquisadores foram ainda capazes de recuar até 2017 na história orbital da S301, descobrindo que a sua última aproximação máxima ao buraco negro central se deu no início de 2023. As propriedades orbitais da S301 e o fato das estrelas não se conseguirem formar tão perto de um buraco negro supermassivo, indicam que esta estrela fazia provavelmente parte dum sistema binário que foi destruído pelas forças de maré de Sagitário A*. No processo, a S301 terá ficado presa na gravidade do buraco negro, enquanto a sua estrela companheira foi provavelmente ejetada a alta velocidade, certamente com velocidade suficiente para deixar completamente a Galáxia. 

Observações de seguimento através do GRAVITY+, e com o instrumento MICADO que será instalado no futuro Extremely Large Telescope (ELT) do ESO, serão cruciais para traçar a trajetória da S301 ao longo da próxima década, que incluirá a sua próxima aproximação máxima ao buraco negro em 2031. A observação de, pelo menos, duas órbitas completas da S301 permitirá aos astrônomos restringir a sua trajetória com precisão suficiente para que se possa determinar diretamente a rotação de Sagitário A* pela primeira vez.

Um artigo foi publicado na revista Nature. 

Fonte: ESO

Revelando os aspectos ocultos de estrelas massivas

Muitas estrelas massivas fizeram outrora parte de sistemas binários, mas o seu passado fascinante é frequentemente perdido, pelo menos era assim até agora.

© ESO (ilustração da impressão digital química de uma estrela massiva)

Um novo estudo realizado na Universidade de Bonn e no Instituto Max Planck de Astrofísica descobriu agora um novo método de identificar estrelas que, no passado, ganharam massa de uma companheira, estrelas que agora aparecem como objetos isolados, mas que guardam as "cicatrizes" químicas da sua juventude binária.

Recorrendo a uma "impressão digital química" única, independente de modelos evolutivos específicos, os pesquisadores conseguiram reconstruir as histórias binárias de estrelas massivas. O método já reclassificou a estrela Gamma Columbae, amplamente estudada, como uma antiga recpetora de massa, desafiando suposições de longa data sobre a sua origem, e forneceu novas informações sobre a progenitora da supernova SN 1987A.

Mais de 70% das estrelas massivas nascem em sistemas binários íntimos, onde as forças gravitacionais e a transferência de massa entre companheiras alteram drasticamente a sua evolução. No entanto, assim que a interação termina, seja por transferência de massa, fusão ou pela explosão de supernova de uma das companheiras, a estrela sobrevivente surge frequentemente como um objeto solitário, escondendo o seu passado turbulento.

Durante décadas, os astrônomos têm-se esforçado por detectar estas histórias ocultas. Agora, o novo estudo decifrou o enigma. A chave reside nas abundâncias superficiais de elementos como o carbono, o nitrogênio, o oxigênio e o hélio. Quando uma estrela massiva acreta material da sua companheira, ingere matéria da estrela dadora tanto das suas imaculadas camadas exteriores como do seu núcleo, que foi processada por fusão nuclear rica em nitrogênio e hélio, e pobre em carbono e oxigênio. Este material mistura-se nas camadas externas da estrela receptora, deixando para trás uma assinatura química distinta.

As estrelas que passaram por essa transferência de massa seguem um percurso único num "diagrama de abundância CNO", um gráfico das proporções nitrogênio/carbono e nitrogênio/oxigênio. Ao passo que a maioria das estrelas se situa ao longo de uma única linha, as estrelas que ganham massa formam um ramo distinto, anteriormente não reconhecido, claramente separado de estrelas individuais e das dadoras de massa.

Esta "impressão digital química" é uma poderosa ferramenta forense. Os pesquisadores desenvolveram um quadro analítico simples e independente de modelos que permite determinar a quantidade e a composição do material acretado com base exclusivamente nas abundâncias observadas na superfície. Isto permite reconstruir a configuração binária inicial: as massas das estrelas originais e a eficácia da transferência de massa.

O método já produziu resultados surpreendentes. A estrela γ Columbae, há muito considerada uma rara estrela "despojada" que revelou o seu núcleo após perder as suas camadas exteriores, veio a ser uma antiga receptora de massa. A sua composição química superficial, com elevada proporção nitrogênio/carbono, proporção moderada nitrogênio/oxigênio e enriquecida em hélio, corresponde à assinatura prevista de uma estrela que acretou matéria de uma companheira massiva. 

Esta reclassificação não só reformula a compreensão de γ Columbae, como também sugere que muitas estrelas anteriormente consideradas despojadas podem, na verdade, ser estrelas que ganharam massa. As implicações vão muito além das estrelas individuais. O método pode ser aplicado a uma vasta gama de estrelas massivas, incluindo estrelas fugitivas, supergigantes e até mesmo progenitoras de supernovas. Oferece também uma nova forma de testar teorias acerca da evolução de sistemas binários, em particular a física ainda pouco compreendida da transferência de massa e da perda de momento angular. Ao compararem as "impressões digitais" químicas observadas com modelos teóricos, os astrônomos podem agora investigar diretamente a eficácia e a estabilidade da transferência de massa, incertezas de longa data na astrofísica estelar. Além disso, a técnica estende-se às fusões estelares e foi aplicada à famosa supernova SN 1987A, cuja origem há muito se pensa ter resultado de uma fusão.

© ALMA / Hubble / Chandra (supernova SN 1987A)

No dia 23 de fevereiro de 1987, os astrônomos avistaram uma das supernovas mais brilhantes dos últimos 400 anos. Localizada na Grande Nuvem de Magalhães, SN 1987A foi a explosão de supernova mais próxima observada nos últimos séculos e tornou-se rapidamente a supernova mais estudada de todos os tempos. Esta composição reúne observações realizadas com o ALMA, com o telescópio espacial Hubble e com o observatório de raios X Chandra da NASA.

Com os levantamentos em grande escala em curso, como o WEAVE (WHT Enhanced Area Velocity Explorer) e o 4MOST (4-metre Multi-Object Spectroscopic Telescope), que se espera que forneçam dados precisos de milhares de estrelas massivas, este novo método está prestes a transformar a nossa compreensão da evolução estelar. Transforma a superfície de uma estrela numa cápsula do tempo, revelando não só o seu estado atual, mas também a história dramática, e muitas vezes violenta, do seu passado binário.

Um artigo foi publicado na revista Nature Astronomy.

Fonte: Max Planck Institute for Astrophysics

Descobertos três buracos negros supermassivos numa única galáxia

Uma equipe internacional de astrônomos liderada pelo Instituto Max Planck de Física Extraterrestre identificou três buracos negros supermassivos em acreção ativa na galáxia J0148-4214.

© MPIA (galáxia com três buracos negros ativos)

Trata-se de buracos negros para os quais a matéria está caindo a partir de um disco de acreção que os rodeia.

A galáxia está localizada a mais de 12,5 bilhões de anos-luz da Terra. A esta distância, a expansão do próprio espaço torna-se evidente. A galáxia parece, portanto, estar se afastando de nós, fazendo com que a luz recebida da galáxia se desloque para comprimentos de onda mais longos, resultando no chamado desvio para o vermelho de z=5,02. Portanto, estamos vendo a galáxia tal como era apenas cerca de 1,2 bilhões de anos após o Big Bang.

Dois deles estão localizados no centro galáctico e estão separados por apenas 620 anos-luz em projeção. Um terceiro buraco negro está localizado na região exterior da galáxia, a uma distância de aproximadamente 5.500 anos-luz do centro. Isto deve-se ao fato de as teorias da evolução das galáxias, baseadas em observações, sugerirem que, no início da história do Universo, as galáxias aproximaram-se muito umas das outras e fundiram-se. Nesse processo, também os buracos negros nos seus centros se fundiram, dando origem a buracos negros com massas ainda maiores nos centros das galáxias resultantes da fusão.

Os pesquisadores identificaram os buracos negros através das suas "impressões digitais" espectrais: os sinais característicos dos átomos de hidrogênio que se movem a alta velocidade no potencial gravitacional dos buracos negros. Na região central, o espectro apresenta uma estrutura complexa que se explica melhor pela presença de dois buracos negros muito próximos um do outro. Para distinguir as duas fontes centrais, a equipe aplicou a espectro-astrometria, uma técnica que mede com precisão os deslocamentos espaciais na emissão de linhas em toda a galáxia. Isto permitiu determinar as posições dos buracos negros, apesar de estes não poderem ser resolvidos espacialmente como fontes pontuais separadas. Foi detetado um terceiro buraco negro na região exterior.

A análise revela massas de buracos negros de aproximadamente 80 milhões, 0,6 milhões e 2 milhões de sóis. O buraco negro mais massivo está acretando matéria a um ritmo inferior ao do buraco negro vizinho com uma massa de 0,6 milhões de sóis, que está se alimentando ativamente e até excedendo a taxa máxima de acreção prevista pelas teorias básicas do crescimento dos buracos negros (o limite de Eddington).

Prevê-se que o par de buracos negros centrais se funda nas próximas centenas de milhões de anos. O terceiro buraco negro, localizado fora do núcleo, pode ser o remanescente de uma fusão anterior, tendo sido deslocado do centro por um empurrão gravitacional, ou pode estar atualmente migrando para o interior.

Estas observações demonstram que a espetroscopia de campo integral é uma ferramenta importante para identificar múltiplos buracos negros ativos em galáxias distantes. Sem a informação espacialmente resolvida fornecida pela espetroscopia de campo integral do instrumento NIRSpec, provavelmente apenas um dos três buracos negros teria sido detectado.

Um artigo foi publicado no periódico Astronomy & Astrophysics.

Fonte: Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics

Uma corrente cósmica de gás alimenta GW Orionis

Uma equipe de astrônomos recorreu ao ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) e captou um enorme fluxo de gás, com 0,2 anos-luz de comprimento, alimentando o jovem sistema estelar triplo GW Orionis.

© NRAO (fluxo que alimenta o disco protoplanetário de GW Orionis)

Estas novas observações fornecem a evidência mais clara até à data de como essas "correntes" podem inclinar e torcer os discos onde os planetas nascem. Estas novas observações do ALMA centram-se em GW Orionis, um sistema muito jovem localizado a cerca de 1.300 anos-luz de distância, na constelação de Órion, que abriga três estrelas rodeadas por múltiplos anéis de material de formação planetária.

Os anéis deste sistema são famosos por estarem inclinados em ângulos diferentes, em vez de se situarem num único plano, tornando GW Orionis um laboratório natural para estudar a formação de arquiteturas planetárias incomuns.

A equipe mediu a forma como o fluxo se move e comparou o seu movimento, conhecido como momento angular, com as orientações dos anéis do sistema. Foi descoberto que a trajetória do fluxo alinha-se estreitamente com o anel exterior de poeira, mas está fortemente desalinhada em relação ao anel interior, apontando para uma provável relação de causa e efeito entre o material em queda e o estado inclinado do anel exterior.

Estudos anteriores de GW Orionis revelaram que os anéis interno, intermediário e externo do sistema estão desalinhados, com cada anel inclinado num ângulo diferente. Quando a equipe modelou a queda deste fluxo, descobriu-se que o ângulo em que este colide com o disco está estreitamente alinhado com o anel exterior.

Durante décadas, os diagramas dos manuais acadêmicos mostraram sistemas planetários jovens formam-se tranquilamente a partir de discos planos e ordenados de gás e poeira. Este novo resultado do ALMA apoia uma visão mais dinâmica, na qual fluxos turbulentos provenientes do ambiente circundante podem remodelar os discos numa fase tardia da sua evolução e, potencialmente, colocar os planetas em órbitas inclinadas ou mesmo opostas ao sentido de rotação da sua estrela hospedeira.

As nossas observações utilizam os três conjuntos de antenas do ALMA, as de 12 metros, as de 7 metros e as Total Power, para ver a extensão total do fluxo. Foram analisadas as linhas moleculares de ¹²CO e ¹³CO com o ALMA, onde descobriu-se que o momento angular total do fluxo é muito inferior ao do disco de GW Orionis. Isto significa que a dinâmica deste sistema representa provavelmente as fases finais deste fenômeno de queda. No passado, provavelmente tinha um momento angular maior, o que permitiu que o disco ficasse desalinhado.

Os astrônomos esperam estudar mais sistemas jovens com fluxos para verificar quão comum é este mecanismo e se ele pode explicar outras características intrigantes de sistemas de exoplanetas conhecidos, tais como inclinações orbitais extremas e assinaturas químicas incomuns. Futuras observações do ALMA de GW Orionis irão procurar moléculas que indiquem a presença de choques, incluindo espécies que contêm enxofre, para identificar exatamente onde o fluxo colide com o disco e como esse impacto altera a matéria-prima para a formação de planetas.

Um artigo foi publicado no periódico The Astronomical Journal.

Fonte: National Radio Astronomy Observatory

Os "pequenos pontos vermelhos" podem ser estrelas gigantes pulsantes

Os astrônomos têm especulado bastante acerca dos misteriosos "Pequenos Pontos Vermelhos" observados nas imagens do Universo primitivo captadas pelo telescópio espacial James Webb: podem ser galáxias, buracos negros, quasar, surtos de formação estelar ou algo completamente diferente.

© D. Nandal (estrela supermassiva em relação às estrelas massivas)

Esta imagem mostra camadas distintas que representam uma "concha" produzida por estrelas massivas, que poderá ser a fonte da luz que se detecta e os "Pequenos Pontos Vermelhos". Mostra também a escala de uma estrela supermassiva em relação às estrelas massivas.

Agora, num novo estudo, os pesquisadores demonstram que um tipo específico de estrela, designada por estrela supermassiva, pode explicar as características surpreendentes dos "Pequenos Pontos Vermelhos", incluindo os seus espectros incomuns, a sua aparência compacta no céu e a sua abundância de nitrogênio.

Os "Pequenos Pontos Vermelhos" são fontes de luz compactas, vermelhas e extremamente brilhantes, e o que quer que esteja emitindo a luz já existia quando o Universo tinha menos de um bilhão de anos. O seu espectro de luz revela a presença de hidrogênio de formas que os atuais modelos astronômicos de galáxias jovens ou de núcleos galácticos ativos comuns não conseguem explicar.

No entanto, muitos "Pequenos Pontos Vermelhos" observados não apresentam a forte emissão de raios X ou de ondas de rádio que os astrônomos esperariam de um buraco negro supermassivo em crescimento. Num trabalho anterior, pesquisadores demonstraram que estrelas gigantes, com massas cerca de 100.000 vezes superiores à do Sol, podem reproduzir espetros fundamentais muito semelhantes aos dos "Pequenos Pontos Vermelhos", incluindo padrões incomuns de hidrogênio.

O novo estudo procura determinar se essas estrelas também podem criar os densos "casulos" de gás que fazem com que os "Pequenos Pontos Vermelhos" pareçam tão compactos nas imagens do James Webb. Os pesquisadores acompanharam os ciclos de vida e a evolução de algumas estrelas gigantes conhecidas e analisaram a forma como estas parecem, através dos nossos telescópios, piscando e perdendo massa.

Descobriram que estas estrelas não perdem massa na fase final da sua vida, como acontece com muitas outras estrelas. Em vez disso, passam por discretos e poderosos episódios de pulsação. Este comportamento incomum ejeta estruturas de gás semelhantes a conchas. Com base nos modelos, foi demonstrado que uma única estrela supermassiva pode criar tanto as assinaturas espectrais como a camada compacta de gás observadas nos "Pequenos Pontos Vermelhos". 

O material ejetado é principalmente hidrogênio e hélio, mas também contém nitrogênio. As observações dos "Pequenos Pontos Vermelhos" começam a revelar espectros semelhantes, ricos em nitrogênio, o que constitui mais uma evidência a favor da teoria das estrelas gigantes. Após a sua última ejeção, estas estrelas continuam evoluindo até sofrerem um colapso direto, formando a semente de um buraco negro supermassivo. 

O próximo objetivo da equipe é transformar estas propriedades em previsões completas para os espectros detalhados dos "Pequenos Pontos Vermelhos", para que as observações do James Webb possam testar diretamente a sua teoria.

Um artigo foi publicado no periódico The Astrophysical Journal Letters.

Fonte: Harvard–Smithsonian Center for Astrophysics

Um asteroide com três lóbulos distintos

Uma equipe internacional de astrônomos descobriu novas evidências impressionantes do asteroide (44) Nysa.

© K. Minker (asteroide Nysa e seu satélite)

O asteroide (44) Nysa é um dos maiores e mais brilhantes asteroides com uma composição de superfície semelhante a uma estatita (tipo E) no cinturão principal, possui uma extraordinária estrutura de três lóbulos e é acompanhado por uma pequena lua.

A descoberta, baseada em imagens ópticas adaptativas de alta resolução de alguns dos telescópios mais avançados do mundo, fornece um raro vislumbre da complexa história de um dos asteroides mais enigmáticos do Sistema Solar. As descobertas revelam que Nysa é diferente de qualquer asteroide observado anteriormente.

Por mais de um século, os astrônomos estudaram Nysa, cujo brilho e composição incomuns fizeram dele um alvo convincente para investigação. Observações anteriores sugeriam uma forma alongada ou potencialmente bilobada, mas a verdadeira forma do asteroide permaneceu indescritível. Usando o instrumento italiano SHARK-VIS no Grande Telescópio Binocular, no Arizona, e o instrumento SPHERE/ZIMPOL no Very Large Telescope (VLT) do Observatório Europeu do Sul (ESO), no Chile, os pesquisadores obtiveram as imagens de maior resolução já adquiridas de Nysa. Ambos os instrumentos fazem uso de óptica adaptativa para corrigir a distorção atmosférica terrestre e, desse modo, conseguiram obter imagens muito nítidas deste asteroide.

Esses conjuntos de dados exclusivos revelaram várias características grandes da superfície, incluindo dois vales proeminentes que parecem envolver a circunferência do asteroide. A explicação mais provável é que Nysa seja um trinário de contato, composto por três componentes conectados, ou um corpo coerente extremamente irregular. 

O estudo também relata a detecção de uma lua até então desconhecida, designada temporariamente S/2026 (44) 1. O satélite foi identificado de forma independente em observações obtidas durante duas campanhas separadas de observação. Os pesquisadores estimam que a lua mede cerca de um quilômetro de diâmetro e orbita pelo menos 170 quilômetros do asteroide primário de 75 quilômetros de diâmetro.

Observações futuras do satélite recém-descoberto permitirão aos pesquisadores determinar a massa e a densidade de Nysa com mais precisão, ajudando a distinguir entre teorias concorrentes para a notável estrutura do asteroide.

A descoberta fornece uma pista importante para a formação e evolução de Nysa. Os cientistas sugerem que a estrutura incomum pode ter se formado através da reacumulação de baixa velocidade de fragmentos de uma colisão antiga, possivelmente antes de Nysa atingir sua localização atual no cinturão de asteroides. Outra possibilidade é que Nysa representa os restos de uma colisão dramática de atropelamento e fuga envolvendo um corpo progenitor maior. 

Como os asteroides do tipo E podem preservar um registro do Sistema Solar interno rico em estatita, seja como planetesimais primitivos ou como fragmentos crustais de protoplanetas diferenciados, a compreensão da origem de Nysa pode elucidar processos que operaram durante as primeiras fases da formação do Sistema Solar. 

Se confirmado, Nysa se juntaria a uma classe crescente de objetos do Sistema Solar cujas formas distintas preservam evidências de colisões e fusões antigas que datam de bilhões de anos, oferecendo aos cientistas uma janela única para o início da história do Sistema Solar.

Fonte: Lowell Observatory