Revelada uma riqueza excepcional de moléculas orgânicas em galáxia

Um estudo recente revelou uma riqueza sem precedentes de pequenas moléculas orgânicas no núcleo profundamente obscurecido de uma galáxia próxima, graças a observações efetuadas com o telescópio espacial James Webb.

© Webb (galáxia IRAS07251-0248)

O trabalho, conduzido pelo CAB (Centro de Astrobiología), CSIC-INTA (Consejo Superior de Investigaciones Científicas - Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial), Espanha, e utilizando técnicas de modelação desenvolvidas na Universidade de Oxford, fornece novos conhecimentos sobre a forma como as moléculas orgânicas complexas e o carbono são processados em alguns dos ambientes mais extremos do Universo.

O estudo centra-se em IRAS 07251-0248, uma galáxia ultraluminosa no infravermelho cujo núcleo está escondido atrás de grandes quantidades de gás e poeira. Este material absorve a maior parte da radiação emitida pelo buraco negro supermassivo central, tornando-o extremamente difícil de estudar com telescópios convencionais. No entanto, a gama de comprimentos de onda do infravermelho penetra na poeira e fornece informações únicas sobre estas regiões, revelando os processos químicos dominantes neste núcleo extremamente poeirento.

A equipe utilizou observações espectroscópicas do telescópio espacial James Webb que cobrem comprimentos de onda de 3 a 28 micrômetros. Estas observações permitem a detecção de assinaturas químicas de moléculas em fase gasosa, bem como de características de gelo e grãos de poeira. Graças a estes dados, os pesquisadores conseguiram caracterizar a abundância e a temperatura de numerosas espécies químicas no núcleo desta galáxia "enterrada".

As observações revelam um inventário extraordinariamente rico de pequenas moléculas orgânicas, incluindo benzeno (C6H6), metano (CH4), acetileno (C2H2), diacetileno (C4H2), e triacetileno (C6H2) e, detectado pela primeira vez fora da Via Láctea, o radical metila (CH3). Para além das moléculas em fase gasosa, foi encontrada uma grande abundância de materiais moleculares sólidos, tais como grãos de carbono e gelo de água.

Estas moléculas poderão desempenhar um papel fundamental como blocos de construção fundamentais para a química orgânica complexa, de interesse para processos relevantes para a vida. A análise, que envolveu técnicas e modelos teóricos de HAPs (hidrocarbonetos aromáticos policíclicos) desenvolvidos pelo grupo de Oxford, sugere que a química observada não pode ser explicada apenas por temperaturas elevadas ou movimentos turbulentos dos gases. Em vez disso, os resultados apontam para os raios cósmicos, abundantes nestes núcleos extremos, como fragmentadores de HAPs e grãos de poeira ricos em carbono, liberando pequenas moléculas orgânicas para a fase gasosa.

O estudo também encontra uma correlação clara entre a abundância de hidrocarbonetos e a intensidade da ionização por raios cósmicos em galáxias semelhantes, apoiando este cenário. Estes resultados sugerem que os núcleos galácticos profundamente obscurecidos podem atuar como fábricas de moléculas orgânicas, desempenhando um papel fundamental na evolução química das galáxias. Este trabalho abre novos caminhos para o estudo da formação e processamento de moléculas orgânicas em ambientes espaciais extremos e demonstra o enorme potencial do Webb para explorar regiões do Universo que até agora permaneceram ocultas.

Um artigo foi publicado na revista Nature Astronomy.

Fonte: University of Oxford

Sistema de anéis gigantes em torno de objeto subestelar

Uma equipe científica internacional, envolvendo a ULL (Universidade de La Laguna) e o IAC (Instituto de Astrofísica de Canarias), identificou a causa de um escurecimento incomumente longo de uma estrela distante.

© IAC (ilustração de eclipse de uma estrela devido a uma anã marrom)

O fenômeno é explicado pela passagem de um objeto subestelar com um sistema de anéis gigantes em frente da estrela hospedeira.

A estrela, denominada ASASSN-24fw, situa-se na direção da constelação do Unicórnio, a cerca de 3.000 anos-luz da Terra. A estrela diminuiu de brilho de forma constante durante mais de nove meses, entre finais de 2024 e meados de 2025, ficando cerca de 97% escura, antes de regressar ao seu brilho normal. Estes eventos de eclipse estelar são extremamente raros. A maior parte deles dura apenas alguns dias ou semanas, mas este escurecimento continuou durante quase 200 dias, o que o torna um dos mais longos alguma vez observados.

ASASSN-24fw é cerca de 50% mais massiva do que o nosso Sol e cerca de duas vezes maior. Sabe-se que a estrela propriamente dita é estável e não está sujeita a mudanças súbitas. Isto exclui a possibilidade de a atividade estelar interna ser a causa do estranho escurecimento. Em vez disso, uma análise detalhada de várias observações, recentemente publicada, sustenta que foi causado por um grande objeto companheiro que se moveu através da nossa linha de visão da estrela, bloqueando a sua luz durante um período significativamente longo.

Este evento chamou a atenção dos astrônomos que monitoraram a estrela e recolheram dados adicionais para a caracterizar e para modelar o longo trânsito, revelando alguns tesouros guardados na envolvente estrela. Vários modelos mostram que a explicação mais provável para o escurecimento é uma anã marrom, um objeto mais massivo que um planeta, mas mais leve que uma estrela, rodeada por um vasto e denso sistema de anéis.

O escurecimento começou gradualmente porque as partes exteriores dos anéis são finas, e só se tornou óbvio quando as regiões mais densas passaram em frente da estrela. A análise dos estudos fotométricos e espectroscópicos do evento sugere que o objeto companheiro tem uma massa mais de três vezes superior à de Júpiter. O seu sistema de anéis é notavelmente grande, estendendo-se a cerca de 0,17 unidades astronômicas, comparável a metade da distância entre o Sol e Mercúrio. 

A análise mostra também que ASASSN-24fw tem um ambiente circunstelar (possivelmente restos de colisões planetárias passadas ou em curso) muito próximo de si, o que é incomum para uma estrela da sua idade. 

Esta descoberta constitui uma oportunidade importante para compreender melhor as companheiras subestelares, como as anãs marrons, os sistemas de anéis massivos e a maneira como essas estruturas se formam e evoluem em torno das estrelas. 

Um artigo foi aceito para publicação no periódico Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Fonte: Instituto de Astrofísica de Canarias

A explosão de um buraco negro primordial?

Em 2023, uma partícula subatômica chamada neutrino embateu na Terra com uma energia tão elevada que deveria ser impossível.

© NASA (ilustração de buracos negros primordiais)

De fato, não se conhecem fontes no Universo capazes de produzir tal energia, 100.000 vezes mais do que a partícula mais energética alguma vez produzida pelo LHC (Large Hadron Collider), o acelerador de partículas mais potente do mundo.

No entanto, uma equipe de físicos da Universidade de Massachusetts Amherst colocou recentemente a hipótese de que algo assim poderia acontecer quando um tipo especial de buraco negro, chamado "buraco negro primordial quasi-extremo", explodisse.

Numa nova pesquisa, a equipe não só explica o neutrino, de outro modo impossível, como mostra que a partícula elementar pode revelar a natureza fundamental do Universo. Os buracos negros existem e compreendemos bem o seu ciclo de vida: uma estrela velha e grande fica sem combustível, implode numa supernova poderosa e massiva e deixa para trás uma área do espaço-tempo com uma gravidade tão intensa que nada, nem mesmo a luz, consegue escapar. Estes buracos negros são incrivelmente pesados e são essencialmente estáveis.

Mas, tal como o físico Stephen Hawking referiu em 1970, outro tipo de buraco negro, um buraco negro primordial (BNP), poderia ser criado não pelo colapso de uma estrela, mas a partir das condições primordiais do Universo, pouco depois do Big Bang. Até agora, os BNPs existem apenas em teoria e, tal como os buracos negros normais, são tão densos que quase nada lhes consegue escapar. No entanto, apesar da sua densidade, os BNPs podem ser muito mais leves do que os buracos negros que observamos até agora. Além disso, Hawking mostrou que os buracos negros primordiais podiam emitir lentamente partículas, através do que é agora conhecido como "radiação Hawking", se ficassem suficientemente quentes.

À medida que os BNPs se evaporam, tornam-se cada vez mais leves e, portanto, mais quentes, emitindo ainda mais radiação num processo descontrolado até à explosão. É essa radiação Hawking que os telescópios conseguem detectar. Se uma tal explosão fosse observada, forneceria um catálogo definitivo de todas as partículas subatômicas existentes, incluindo as que já observamos, como os elétrons, os quarks e os bósons de Higgs, as partículas de matéria escura, e as demais que são desconhecidas para a ciência.

A equipe demonstrou anteriormente que tais explosões poderiam ocorrer com uma frequência surpreendente, mais ou menos a cada década, e os atuais instrumentos de observação do cosmos poderiam registar estas explosões. Até aqui, tudo teórico. 

Então, em 2023, uma experiência chamada Colaboração KM3NeT (Cubic Kilometre Neutrino Telescope) captou esse tal neutrino impossível, exatamente o tipo de evidência que a equipe supôs que poderíamos ver em breve. Mas houve um contratempo: uma experiência semelhante, chamada IceCube, também criada para captar neutrinos cósmicos altamente energéticos, não só não registou o acontecimento, como até nunca tinha registado nada com um centésimo da sua potência.

Se o Universo é relativamente denso em BNPs, e estes explodem frequentemente, não deveríamos ser inundados por neutrinos de alta energia? O que é que pode explicar esta discrepância?

É possível que os BNPs com uma "carga escura", a que chamamos buracos negros primordiais quasi-extremos, são o elo que falta. A carga escura é essencialmente uma cópia da força elétrica habitual tal como a conhecemos, mas que inclui uma versão muito pesada e teórica do elétron. A equipe está confiante de que o seu modelo de BNPs com carga escura não só pode explicar o neutrino, como também pode responder ao mistério da matéria escura.

As observações de galáxias e do fundo cósmico de micro-ondas sugerem que existe algum tipo de matéria escura. Se a hipótese de carga escura for verdadeira, então é provável que poderá haver uma população significativa de BNPs, o que seria consistente com outras observações astrofísicas e explicaria toda a matéria escura em falta no Universo. Agora os cientistas podem estar à beira de verificar experimentalmente a radiação Hawking, obter evidências da existência de buracos negros primordiais e de novas partículas para além do Modelo Padrão, e explicar o mistério da matéria escura.

Um artigo foi publicado no periódico Physical Review Letters.

Fonte: University of Massachusetts

Nebulosa Planetária Aranha Vermelha

Esta nova imagem do telescópio espacial James Webb apresenta uma criatura cósmica misteriosa chamada NGC 6537, a Nebulosa da Aranha Vermelha.

© JWST (NGC 6537)

A estrela central da nebulosa está escondida por uma nuvem irregular de poeira rosada. Uma forte luz vermelha irradia dessa área, iluminando a poeira próxima. Dois grandes laços estendem-se diagonalmente a partir do centro, formados por finas cristas de gás molecular, aqui coloridas de azul. Eles se estendem até os cantos da imagem. Um grande número de estrelas brilhantes e esbranquiçadas cobre o fundo, também facilmente visíveis através das finas camadas de poeira.

Usando sua câmera de infravermelho próximo (NIRCam), o Webb revelou detalhes nunca antes vistos nesta nebulosa planetária pitoresca com um rico pano de fundo de milhares de estrelas. Nebulosas planetárias como a Nebulosa da Aranha Vermelha se formam quando estrelas comuns, como o Sol, chegam ao fim de suas vidas. Depois de se expandirem e se tornarem gigantes vermelhas frias, essas estrelas expelem suas camadas externas, lançando-as no espaço e expondo seus núcleos incandescentes. A luz ultravioleta da estrela central ioniza o material expelido, fazendo-o brilhar.

A fase de nebulosa planetária na vida de uma estrela é tão fugaz quanto bela, durando apenas algumas dezenas de milhares de anos. A estrela central da Nebulosa da Aranha Vermelha é visível nesta imagem, brilhando um pouco mais intensamente do que as teias de gás e poeira que a circundam. A natureza surpreendente da estrela central, extremamente quente e luminosa, da nebulosa foi revelada pela NIRCam do Webb.

Em imagens de comprimento de onda óptico, como as do telescópio espacial Hubble, a estrela aparece fraca e azul. Mas nas imagens da NIRCam, ela aparece vermelha: graças à sua sensibilidade no infravermelho próximo, o Webb revelou uma camada de poeira quente envolvendo a estrela central. Essa poeira quente provavelmente orbita a estrela central, formando uma estrutura em disco.

Embora apenas uma única estrela seja visível no centro da Nebulosa da Aranha Vermelha, uma estrela companheira oculta pode estar presente ali. Uma estrela companheira poderia explicar o formato da nebulosa, incluindo sua cintura estreita característica e seus amplos fluxos de saída.

Esse formato de ampulheta é observado em outras nebulosas planetárias, como a Nebulosa da Borboleta, que o Webb também observou recentemente . A nova imagem da Nebulosa da Aranha Vermelha revela, pela primeira vez, toda a extensão dos lóbulos alongados da nebulosa. Esses lóbulos, mostrados em azul, são traçados pela luz emitida pelas moléculas de H2, que contêm dois átomos de hidrogênio ligados entre si.

Estendendo-se por todo o campo de visão da NIRCam, esses lóbulos se mostram como estruturas fechadas, semelhantes a bolhas, cada uma com cerca de 3 anos-luz de comprimento. O gás que flui do centro da nebulosa inflou essas bolhas gigantescas ao longo de milhares de anos. O gás também está sendo expelido ativamente do centro da nebulosa, como mostram essas novas observações do Webb.

Uma forma alongada em roxo, semelhante a um "S", centrada no coração da nebulosa, segue a luz dos átomos de ferro ionizados. Essa estrutura marca o local onde um jato de alta velocidade emergiu próximo à estrela central da nebulosa e colidiu com material previamente expelido pela estrela, esculpindo a estrutura ondulada da nebulosa que vemos hoje.

Fonte: ESA

Uma uma colisão de galáxias no início do Universo

Utilizando observações do telescópio espacial James Webb (JWST), pesquisadores identificaram um evento de fusão em curso com pelo menos cinco galáxias cerca de 800 milhões de anos após o Big Bang, juntamente com evidências de que a colisão estava redistribuindo elementos pesados para além das próprias galáxias.

© Texas A&M University (cinco galáxias do Quinteto do JWST)

Imagens obtidas pelo instrumento NIRCam do Webb, com diferentes filtros, que mostram as cinco galáxias do Quinteto do JWST (aqui com os rótulos ELG1 a ELG5).

Antes do Webb, os astrônomos esperavam que as complexas fusões de galáxias e o enriquecimento generalizado do oxigênio e outros produtos da fusão estelar se tornassem comuns muito mais de bilhões de anos após o Big Bang. Esta descoberta mostra que esses processos já estavam em curso muito antes do que os modelos previam.

Nessa fase inicial da história cósmica, espera-se geralmente que as galáxias sejam relativamente pequenas e isoladas. Em vez disso, o sistema recentemente descoberto, apelidado de "Quinteto do JWST", mostra múltiplas galáxias interagindo numa região compacta do espaço e rodeadas por um halo de gás rico em oxigênio.

O sistema foi identificado nos dados do levantamento JADES (JWST Advanced Deep Extragalactic Survey), uma das campanhas de imagem mais profundas realizadas com o Webb. Embora as galáxias estejam separadas por dezenas de milhares de anos-luz, ocupam uma região incomumente compacta do espaço e formaram estrelas a um ritmo de cerca de 250 vezes a massa do Sol por ano, muito superior à das galáxias típicas da época.

Os pesquisadores também detectaram um extenso halo de gás incandescente que liga várias das galáxias. O gás emite luz a partir de oxigênio e hidrogênio ionizados. O resultado surpreendente é que este gás se encontra fora das galáxias. Os elementos, como o oxigênio, só são produzidos no interior das estrelas e posteriormente removidos das galáxias durante a colisão. 

A análise da equipe sugere que o enriquecimento foi impulsionado principalmente por interações gravitacionais durante a fusão, e não apenas por ventos galácticos, fornecendo evidências diretas de que as colisões de galáxias estavam moldando os seus ambientes circundantes no Universo jovem.

Esta descoberta é importante porque ajuda a explicar um crescente desfasamento entre o que os modelos astronômicos preveem e o que o JWST está realmente observando. E ainda ela pode ajudar a explicar porque é que o Webb identificou um número crescente de galáxias massivas que parecem em grande parte inativas apenas alguns bilhões de anos mais tarde. Se sistemas como o Quinteto do JWST se fundiram rapidamente e esgotaram o seu gás cedo, poderiam evoluir para as galáxias massivas observadas mais tarde. Futuras observações do Webb vão examinar o movimento do gás e das galáxias no interior do sistema, oferecendo uma visão adicional sobre como as primeiras estruturas cósmicas se formaram.

Um artigo foi publicado na revista Nature Astronomy.

Fonte: Texas A&M University

A influência da matéria escura no Universo

Com a sensibilidade sem precedentes do telescópio espacial James Webb, os cientistas estão aprendendo mais sobre a influência da matéria escura sobre estrelas, galáxias e até planetas como a Terra.

© Webb (mapa de matéria escura)

Esta imagem do telescópio espacial James Webb, da NASA, é sobreposta a um mapa de matéria escura, representado em azul. Os pesquisadores usaram dados Webb para encontrar a substância invisível por meio de sua influência gravitacional na matéria regular.

Os cientistas fizeram um dos mapas mais detalhados e de alta resolução de matéria escura já produzidos. Ele mostra como o material invisível e fantasmagórico se sobrepõe e se entrelaça com a matéria regular, o material que compõe as estrelas, as galáxias e tudo o que podemos ver.

O mapa se baseia em pesquisas anteriores para fornecer confirmação adicional e novos detalhes sobre como a matéria escura moldou o Universo nas maiores escalas, aglomerados de galáxias milhões de anos-luz, que originam as galáxias, as estrelas e os planetas como a Terra.

A matéria escura não emite, reflete, absorve ou até bloqueia a luz, e passa pela matéria regular sem praticamente influenciar. Mas ela interage com o Universo por meio da gravidade, algo que o mapa mostra com um novo nível de clareza. As evidências dessa interação estão no grau de sobreposição entre a matéria escura e a matéria regular. Esse alinhamento próximo não pode ser uma coincidência, pois se deve à gravidade da matéria escura que puxa a matéria regular para ela ao longo da história cósmica.

Encontrada na constelação de Sextans, a área coberta pelo novo mapa é uma seção do céu cerca de 2,5 vezes maior que a Lua cheia. Uma comunidade global de cientistas observou essa região com pelo menos 15 telescópios terrestres e espaciais para o Cosmic Evolution Survey (COSMOS), cujo objetivo foi medir precisamente a localização da matéria regular aqui e depois compará-la à localização da matéria escura.

O primeiro mapa de matéria escura da área foi feito em 2007 usando dados do telescópio espacial Hubble. O  Webb espiou essa região por um total de cerca de 255 horas e identificou quase 800.000 galáxias, algumas das quais foram detectadas pela primeira vez. O mapa do Webb contém cerca de 10 vezes mais galáxias do que mapas da área feitos por observatórios terrestres e duas vezes mais do que o do Hubble. Ele revela novos aglomerados de matéria escura e capta uma visão de alta resolução das áreas vistas anteriormente pelo Hubble. Para refinar as medidas da distância de muitas galáxias do mapa, a equipe usou o Mid-Infrared Instrument (MIRI) do Webb. Os comprimentos de onda que o MIRI detecta também o tornam apto na detecção de galáxias obscurecidas por nuvens cósmicas de poeira.

Quando o Universo começou, a matéria regular e a matéria escura provavelmente estavam pouco distribuídas. Os cientistas acham que a matéria escura começou a se agrupar primeiro e que esses aglomerados de matéria escura então juntaram a matéria regular, criando regiões com material suficiente para que estrelas e galáxias começassem a se formar. Desta forma, a matéria escura determinou a distribuição em larga escala das galáxias no Universo.

E ao conduzir a formação de galáxias e estrelas a começar mais cedo, a influência da matéria escura também desempenhou um papel na criação das condições para que os planetas eventualmente se formassem. Isso porque as primeiras gerações de estrelas foram responsáveis por transformar hidrogênio e hélio, que compunham a grande maioria dos átomos no início do Universo, na rica variedade de elementos que agora compõem planetas como a Terra. Em outras palavras, a matéria escura forneceu mais tempo para a formação de planetas complexos.

Os pesquisadores também mapearão a matéria escura com o próximo telescópio espacial Nancy Grace Roman da NASA sobre uma área 4.400 vezes maior que a região do COSMOS. Os principais objetivos da ciência desse telescópio incluem aprender mais sobre as propriedades fundamentais da matéria escura e como elas podem ou não ter mudado ao longo da história cósmica. Mas, seus mapas não vencerão a resolução espacial do Webb. Olhares mais detalhados sobre a matéria escura só serão possíveis com um telescópio de próxima geração como o Habitable Worlds Observatory, o próximo conceito em astrofísica da NASA.

Um artigo foi publicado na revista Nature Astronomy.

Fonte: Jet Propulsion Laboratory

Milhares de objetos peculiares encontrados no arquivo do Hubble

Uma equipe de astrônomos utilizou um novo método assistido por IA (inteligência artificial) para procurar objetos astronômicos raros no Hubble Legacy Archive.

© Hubble (seis objetos astrofísicos estranhos e fascinantes)

Seis objetos astrofísicos estranhos e fascinantes, nunca antes descobertos, apresentados nesta nova imagem do telescópio espacial Hubble. Esta coleção apresenta seis galáxias, mostrando uma secção transversal das descobertas, com alguns dos exemplos mais impressionantes: três lentes com arcos distorcidos pela gravidade, uma fusão galáctica, uma galáxia em anel e uma galáxia que desafia a classificação.

A equipe analisou quase 100 milhões de excertos de imagens em apenas dois dias e meio, descobrindo cerca de 1.400 objetos anômalos, mais de 800 dos quais nunca tinham sido documentados. Objetos raros, como galáxias em colisão, lentes gravitacionais e galáxias em anel, têm um enorme interesse científico, mas são difíceis de encontrar nas massas crescentes de dados de telescópios.

Recentemente, os pesquisadores David O'Ryan e Pablo Gómez da Agência Espacial Europeia (ESA) desenvolveram uma ferramenta de IA que lhes permite inspecionar milhões de imagens astronômicas numa fração do tempo que um humano levaria. A sua ferramenta foi treinada e demonstrou as suas capacidades utilizando o Hubble Legacy Archive, que contém dezenas de milhares de conjuntos de dados que abrangem o longo período de vida do Hubble.

As anomalias astrofísicas são normalmente descobertas quando os cientistas procuram manualmente objetos que estão fora da norma ou quando os encontram por acaso. Embora os cientistas treinados sejam excelentes na detecção de anomalias cósmicas, há simplesmente demasiados dados do Hubble para que os especialistas os consigam selecionar manualmente e com o nível de detalhe necessário. Os projetos de ciência cidadã, que recrutam não-cientistas para colaborarem em tarefas como a classificação de galáxias, são outra forma de explorar as montanhas de dados disponíveis. Embora os grupos de ciência cidadã aumentem consideravelmente a quantidade de dados que podem ser analisados, mesmo assim não estão à altura de arquivos extensos como o do Hubble, ou de conjuntos de dados de telescópios que sondam o céu, como o telescópio espacial Euclid da ESA. 

Foi desenvolvida a rede neural denominada AnomalyMatch, que foi treinada para procurar e reconhecer objetos raros como galáxias medusas e arcos gravitacionais. A maior parte das anomalias encontradas eram galáxias em processo de fusão ou em interação, assumindo formas incomuns ou contendo longas caudas de estrelas e gás. Muitas outras eram lentes gravitacionais, nas quais a gravidade de uma galáxia em primeiro plano curva o espaço-tempo e distorce a luz de uma galáxia distante em forma de círculo ou arco. Foram também descobertos exemplos de vários outros objetos raros, tais como galáxias com enormes aglomerados de estrelas, galáxias medusas com "tentáculos" gasosos e discos de formação planetária vistos de lado, dando-lhes um aspecto de hambúrguer ou de borboleta. Talvez o mais intrigante de tudo seja o fato de existirem várias dúzias de objetos que desafiam completamente a classificação.

O Hubble gerou apenas um dos muitos grandes arquivos de dados em astronomia, e outros estão no horizonte. Entre as novas instalações que vão fornecer uma enorme quantidade de dados contam-se o Euclid, que iniciou o seu estudo de bilhões de galáxias num terço do céu noturno em 2023, o Observatório Vera C. Rubin, que iniciará em breve o seu levantamento LSST (Legacy Survey of Space and Time) de 10 anos e recolherá mais de 50 petabytes de imagens, e o telescópio espacial Nancy Grace Roman da NASA, para o qual a ESA contribui como a Mission of Opportunity, cujo lançamento está previsto para maio de 2027, o mais tardar. Os dados recebidos possibilitará descobrir novos exemplos de objetos raros e talvez nunca antes vistos no Universo.

Um artigo foi publicado no periódico Astronomy & Astrophysics.

Fonte: ESA

Esta estrela é nova ou velha?

Esta imagem mostra um inesperado ciclo completo de uma estrela.

© ESO (Ve 7-27 e Vela Junior)

O objeto visto na imagem, Ve 7–27, foi durante muito tempo considerado uma nebulosa planetária, a fase final da vida de uma estrela semelhante ao Sol.

No entanto, o Very Large Telescope (VLT) do ESO revelou-nos agora que se trata, na verdade, de uma estrela recém formada. Durante anos, a verdadeira natureza desta nebulosa foi debatida, mas o instrumento MUSE montado no VLT captou agora a primeira imagem detalhada deste objeto, que mostra que a Ve 7-27 está lançando jatos energéticos, algo típico em estrelas recém nascidas.

Em vez de ser o “último suspiro” de uma estrela moribunda, a Ve 7-27 é uma estrela recém nascida. Há, no entanto, uma estrela morta real muito perto. A nuvem verde-amarelada compacta, que é vista no centro e um pouco à esquerda, abriga uma estrela de nêutrons criada quando uma estrela massiva explodiu sob a forma de supernova.

Esta nebulosa faz parte de uma nuvem maior ejetada durante a explosão, o resto da supernova Vela Junior. As observações do MUSE revelaram que a estrela recém nascida, a Ve 7-27, está incrustada no material expelido por esta supernova. A distância até à Vela Junior nunca tinha sido determinada anteriormente com precisão, mas agora sabe-se que este objeto se encontra muito perto da Ve 7-27. Uma vez que a Ve 7-27 está a cerca de 4.500 anos-luz de distância da Terra, o mesmo se aplica à Vela Junior.

Saber a distância a que se situa a Vela Junior implica que é possível finalmente determinar o seu tamanho, a velocidade a que está se expandindo e, por conseguinte, há quanto tempo a supernova explodiu, resolvendo-se assim décadas de inconsistências.

Portanto, esta descoberta fornece pistas não apenas sobre a estrela bebê muito energética, mas também sobre a verdadeira natureza da supernova Vela Junior, representando um caso notável de nascimento e morte estelares coexistindo lado a lado no mesmo meio.

Um artigo foi publicado no periódico The Astrophysical Journal Letters.

Fonte: ESO

Hubble descobre o segredo das estrelas que desafiam a velhice

Algumas estrelas parecem desafiar o próprio tempo.

© Hubble (M70)

Aninhadas em aglomerados estelares antigos, são mais azuladas e mais luminosas do que as suas vizinhas, parecendo muito mais jovens do que a sua verdadeira idade. Conhecidas como estrelas retardatárias azuis, estas estrelas bizarras têm intrigado os astrônomos há mais de 70 anos.

Agora, novos resultados obtidos com o telescópio espacial Hubble estão finalmente revelando como estas estrelas "eternamente jovens" surgem e porque é que prosperam em vizinhanças cósmicas mais calmas. As estrelas retardatárias azuis destacam-se em aglomerados estelares antigos porque parecem mais quentes, mais massivas e mais jovens do que as estrelas que se deveriam ter formado há bilhões de anos. A sua própria existência contradiz as teorias padrão do envelhecimento estelar, levando a décadas de debate sobre se são criadas através de colisões estelares violentas ou através de interações mais sutis entre pares de estrelas.

Um novo estudo fornece algumas das evidências mais claras até agora de que as estrelas retardatárias azuis devem o seu aspecto jovem não a colisões, mas à vida em parcerias estelares íntimas e aos ambientes que permitem a sobrevivência dessas parcerias.

Astrônomos analisaram observações ultravioleta do Hubble de 48 aglomerados globulares na Via Láctea, reunindo o maior e mais completo catálogo de estrelas retardatárias azuis alguma vez produzido. A amostra inclui mais de 3.000 destes objetos enigmáticos.

Os seus aglomerados hospedeiros abrangem toda a gama de condições ambientais possíveis, desde sistemas muito soltos a sistemas muito densos. Este vasto conjunto de dados permitiu aos astrônomos investigar as ligações, há muito suspeitadas, entre as estrelas retardatárias azuis e o seu ambiente. Em vez de encontrarem mais estrelas retardatárias azuis nos aglomerados mais apinhados e propensos a colisões, a equipe ficou surpreendida ao descobrir o oposto: os ambientes densos abrigam menos estrelas retardatárias azuis. Estas estrelas são mais comuns em aglomerados de baixa densidade, onde as estrelas têm mais espaço e onde os sistemas binários frágeis têm mais probabilidades de sobreviver.

A equipe descobriu que as estrelas retardatárias azuis estão intimamente ligadas a sistemas estelares binários, nos quais duas estrelas se orbitam uma à outra. Nesses sistemas, uma estrela pode sugar material da sua parceira ou fundir-se com ela por completo, ganhando combustível novo e brilhando mais intensamente e em azul (reiniciando efetivamente o seu relógio estelar). 

No entanto, estas observações mostram que os ambientes mais densos abrigam menos binários, sugerindo que em aglomerados densamente povoados, os frequentes encontros próximos entre estrelas podem separar os binários antes de terem tempo para produzir uma estrela retardatária azul. Em ambientes mais calmos, as estrelas binárias sobrevivem e as estrelas retardatárias azuis florescem.

Esta descoberta assinala a primeira vez que se observam relações tão claras e opostas ao esperado entre as populações de estrelas retardatárias azuis e os seus ambientes. Confirma que as elas são um subproduto direto da evolução dos binários e realça a força com que o meio envolvente de uma estrela pode influenciar a sua história de vida.

A descoberta não só resolve um mistério astronômico de longa data, como também abrem novos caminhos para compreender como as estrelas interagem, envelhecem e, por vezes, encontram formas de se renovarem.

Um artigo foi publicado no periódico Nature Communications.

Fonte: ESA

Modelo de inteligência artificial analisa os dados do TESS

Os cientistas descobriram mais de 6.000 planetas que orbitam outras estrelas para além do nosso Sol.

© STScI (estrela TRAPPIST-1 com dois planetas em trânsito)

Mais de metade destes exoplanetas foram descobertos graças aos dados da missão Kepler, já aposentada, e da atual missão TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) da NASA. No entanto, o enorme tesouro de dados destas missões contém ainda muitos planetas por descobrir. Todos os dados de ambas as missões estão disponíveis publicamente nos arquivos da NASA e muitas equipes em todo o mundo utilizaram esses dados para encontrar novos planetas utilizando várias técnicas.

Em 2021, uma equipe do Ames Research Center da NASA, em Silicon Valley, na Califórnia, criou o ExoMiner, um software de código aberto que utilizou a inteligência artificial (IA) para validar 370 novos exoplanetas a partir dos dados do Kepler. Agora, foi criada uma versão do modelo treinado com os dados do Kepler e do TESS, denominado ExoMiner++. O novo algoritmo identificou 7.000 alvos como candidatos a exoplanetas a partir dos dados do TESS numa primeira tentativa.

Um candidato a exoplaneta é um sinal que é susceptível de ser um planeta, mas que para ser confirmado requer observações de acompanhamento com telescópios adicionais. O ExoMiner++ pode ser transferido gratuitamente a partir do website GitHub, permitindo a qualquer pesquisador utilizar a ferramenta para procurar planetas no crescente arquivo de dados públicos do TESS.

O ExoMiner++ analisa observações de possíveis trânsitos para prever quais os que são causados por exoplanetas e quais os que são causados por outros eventos astronômicos, como eclipses de estrelas binárias. O Kepler e o TESS funcionam de forma diferente; o TESS está observando quase todo o céu, principalmente à procura de planetas que transitam por estrelas próximas, enquanto o Kepler analisou uma pequena parte do céu mais profundamente do que o TESS. Apesar destas diferentes estratégias de observação, as duas missões produzem conjuntos de dados compatíveis, o que permite ao ExoMiner++ treinar os dados de ambos os telescópios e obter resultados sólidos.

A próxima versão do ExoMiner++ irá melhorar a utilidade do modelo e informar os futuros esforços de detecção de exoplanetas. Embora o ExoMiner++ possa atualmente identificar candidatos a planeta quando lhe é dada uma lista de possíveis sinais de trânsito, a equipe está também trabalhando para dar ao modelo a capacidade de identificar os próprios sinais a partir dos dados.

O futuro telescópio espacial Nancy Grace Roman da NASA irá captar dezenas de milhares de trânsitos de exoplanetas; e, tal como os dados do TESS, os dados do Roman estarão disponíveis gratuitamente, de acordo com o compromisso da NASA para com a ciência de qualidade e o compartilhamento de dados com o público.

Um artigo foi publicado no periódico The Astronomical Journal.

Fonte: NASA

Descoberta uma misteriosa barra de ferro na Nebulosa do Anel

Astrônomos da UCL (University College London) e da Universidade de Cardiff, no Reino Unido, descobriram uma misteriosa nuvem de ferro em forma de barra no interior da icônica Nebulosa do Anel.

© UCL (Nebulosa do Anel)

Na imagem o anel exterior brilhante é constituído por luz emitida por três íons diferentes de oxigênio, enquanto a barra no meio é devida à luz emitida por um plasma de átomos de ferro quatro vezes ionizados.

Os astrônomos utilizaram o instrumento WEAVE (WHT Enhanced Area Velocity Explorer) no telescópio William Herschel do grupo de telescópios Isaac Newton do Observatório Roque de los Muchachos em La Palma, nas Ilhas Canárias.. A nuvem de átomos de ferro, descrita pela primeira vez, tem a forma de uma barra: cabe exatamente dentro da camada interior da nebulosa de forma elíptica, conhecida de muitas imagens, incluindo as obtidas pelo telescópio espacial James Webb em comprimentos de onda infravermelhos.

O comprimento da barra é cerca de 500 vezes superior ao da órbita de Plutão em torno do Sol, e a sua massa de átomos de ferro é comparável à massa de Marte. A Nebulosa do Anel, também conhecida como Messier 57 ou NGC 6720, observada pela primeira vez em 1779 na direção da constelação de Lira, pelo astrônomo francês Charles Messier, é uma concha colorida de gás expelido por uma estrela quando esta termina a fase de queima de combustível nuclear. O nosso Sol irá expelir as suas camadas exteriores de uma forma semelhante dentro de alguns bilhões de anos.

Os pesquisadores dizem que a maneira como a barra de ferro se formou é atualmente um mistério. Para desvendar o que se está passando, serão necessárias observações mais detalhadas. Há dois cenários potenciais: a barra de ferro pode revelar algo de novo sobre a forma como a ejeção da nebulosa pela estrela central progrediu, ou o ferro pode ser um arco de plasma altamente esticado resultante da vaporização de um planeta rochoso apanhado na expansão anterior da estrela central.

A equipe está trabalhando num estudo de seguimento e planeja obter dados utilizando do WEAVE com uma resolução espectral mais elevada para compreender melhor como a barra se poderá ter formado. O WEAVE efetuará oito levantamentos nos próximos cinco anos, visando desde anãs brancas próximas a galáxias muito distantes.

Um artigo foi publicado no periódico Royal Astronomical Society.

Fonte: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

O buraco negro da Via Láctea esconde um passado explosivo

O buraco negro supermassivo da Via Láctea é famoso por ser um dos mais fracos do Universo. Os resultados de um novo telescópio espacial mostram que pode nem sempre ter sido esse o caso.

© STScI (imagem infravermelha de Sagitário B2)

Sagitário A*, localizado no centro da Via Láctea, parece ter-se inflamado dramaticamente em algum momento nas últimas centenas de anos, de acordo com as emissões de raios X observadas pelo telescópio espacial XRISM (X-Ray Imaging and Spectroscopy Mission). Estas descobertas surpreendentes revelam novos pormenores sobre a evolução dos buracos negros supermassivos. Também ensinam aos astrônomos lições sobre a história do nosso lar cósmico.

Astrônomos mediram os raios X provenientes de uma nuvem gigante de gás perto do centro da Galáxia. As suas descobertas oferecem fortes evidências de que a nuvem está brilhando em resposta a um surto passado de Sagitário A*. 

Muitos buracos negros supermassivos são brilhantes porque o gás à sua volta aquece e emite radiação altamente energética. Em contraste, Sagitário A* quase não brilha. É um dos buracos negros mais tênues conhecidos no Universo, apenas visível porque está muito próximo da Terra. Várias grandes nuvens moleculares flutuam ao redor de Sagitário A* e podem atuar como espelhos cósmicos, refletindo os flashes de raios X do buraco negro. Os telescópios espaciais anteriores conseguiram detectar estes lampejos, mas não com resolução energética suficiente para examinar a sua estrutura fina ou determinar o que os produziu.

O XRISM mudou isso. O telescópio foi lançado em 2023 através de uma parceria entre a NASA e a JAXA. As suas primeiras observações são muito aguardadas porque representam uma grande melhoria em relação a todos os telescópios espaciais existentes em termos de resolução energética. A maioria dos telescópios espaciais de raios X consegue distinguir a energia de um fóton até cerca de uma parte em 10, ou mesmo 100. O XRISM consegue resolver uma parte em 1.000. As novas imagens são como passar de uma Polaroid para uma imagem tecnicolor de alta-definição.

© STScI (mapa maior do Centro Galáctico mostrando Sgr A*)

Os astrônomos fizeram zoom em duas linhas de emissão de raios X extremamente estreitas provenientes de uma das nuvens moleculares. Medindo as suas energias e formas com uma precisão inovadora, conseguiram determinar o movimento da nuvem e compará-lo com observações rádio anteriores. Também examinou características sutis no espectro para testar duas explicações diferentes para o brilho da nuvem. Esses pormenores excluíram a ideia de que os raios cósmicos eram os responsáveis e, em vez disso, mostraram que a nuvem está refletindo um surto de raios X de Sagitário A*, efetivamente um "eco de luz" do passado.

Estudando várias nuvens em diferentes distâncias do buraco negro, os astrônomos podem reconstruir uma linha temporal destas antigas erupções, tal como se usassem ecos atrasados para mapear a forma de uma gruta. Os dados mostram pela primeira vez como a resolução energética do XRISM pode medir características extremamente finas no Universo.

Um artigo foi publicado no periódico The Astrophysical Journal Letters.

Fonte: Michigan State University