Desvendando o mistério das galáxias satélites da Via Láctea

Os astrônomos resolveram um problema pendente que desafiou a nossa compreensão de como o Universo evoluiu.

© Projeto SIBELIUS (um análogo virtual do Grupo Local)

A nossa Via Láctea é rodeada por uma série de galáxias satélites que exibem um alinhamento bizarro, parecem encontrar-se num enorme e fino plano de rotação, chamado "plano dos satélites". 

Modelo cosmológico padrão 

Este arranjo aparentemente improvável tem vindo a intrigar os astrônomos há mais de 50 anos, levando muitos a questionar o modelo cosmológico padrão. Este modelo procura explicar a formação do Universo e como as galáxias que vemos agora formaram-se gradualmente dentro de "tufos" de matéria escura fria, uma substância misteriosa que constitui cerca de 27% do Universo. Como não existe nenhum mecanismo físico conhecido que produza planos de satélites de longa duração, é pressuposto que a teoria da formação galáctica pela matéria escura fria poderia estar errada. 

Peculiaridade cosmológica 

A nova investigação da Universidade de Durham, realizada em conjunto com uma equipe internacional de cientistas, descobriu agora que o plano das galáxias satélites da Via Láctea é uma peculiaridade cosmológica. Utilizando dados do observatório espacial Gaia da ESA, os pesquisadores recorreram a tecnologia de supercomputador para projetar as órbitas das galáxias satélites para o passado e para o futuro. Viram o plano das galáxias formar-se e dissolver-se em algumas centenas de milhões de anos, um simples piscar de olhos no tempo cósmico. 

Sistemas de satélites virtuais 

Perceberam também que estudos anteriores baseados em simulações de computador não tinham considerado as distâncias dos satélites em relação ao centro da Via Láctea, o que fez com que os sistemas de satélites virtuais parecessem muito mais redondos do que o sistema real. Estabelecendo que foram encontradas várias Vias Lácteas virtuais que ostentavam um plano de galáxias satélites muito semelhante ao que é visto através dos telescópios. Dizem que isto remove uma das principais objeções ao modelo padrão da cosmologia e significa que o conceito de matéria escura fria continua a ser a pedra angular da nossa compreensão do Universo. 

Um artigo foi publicado na revista Nature Astronomy.

Fonte: University of Helsinki

O Universo pode ser mais instável do que pensamos

A estabilidade final do vácuo do nosso Universo pode estar nas massas de duas partículas fundamentais, o bóson de Higgs, que habita todo o espaço e tempo, e o quark top.

© Tunnel Motions (ilustração de um bóson de Higgs)

As últimas medições dessas massas revelam que nosso Universo é metaestável, o que significa que pode persistir em seu estado atual essencialmente para sempre, ou não. 

Nosso Universo nem sempre foi o mesmo. Nos primeiros momentos do Big Bang, quando o cosmos era uma mera fração de seu tamanho atual, as energias e temperaturas eram tão altas que até mesmo as regras fundamentais da física eram completamente diferentes. Mais notavelmente, ao mesmo tempo, todas as quatro forças da natureza (gravidade, eletromagnetismo, nuclear forte e nuclear fraca) foram fundidas em uma única força unificada. A natureza dessa força unificada permanece um mistério, mas à medida que o Universo se expandiu e esfriou desde o estado inicial, as forças se separaram.

Primeiro veio a gravidade, depois a nuclear forte e, por último, o eletromagnetismo e a força nuclear fraca se separaram. Essa última etapa podemos recriar em laboratório. Nos colisores de partículas mais poderosos, é possível obter as energias necessárias para temporariamente, pelo menos, recombinar essas forças em uma única força “eletrofraca”. 

Cada vez que as forças se dividiam, o cosmos passava por uma transição de fase radical, povoado por novas partículas e forças. Por exemplo, a força eletrofraca unificada é transportada por um quarteto de partículas sem massa, mas a força eletromagnética é transportada por uma única partícula sem massa, o fóton, enquanto três partículas massivas (W-, W+ e Z) carregam a nuclear fraca. Se essas duas forças não tivessem se separado, a vida como a conhecemos, que depende de interações eletromagnéticas para unir átomos em moléculas, simplesmente não existiria. 

O Universo não passou por tal reorganização de forças fundamentais em mais de 13 bilhões de anos, mas isso não significa que não seja capaz de repetir os mesmos truques. A estabilidade atual do vácuo depende de como foi a divisão da força eletrofraca. Essa divisão trouxe o Universo ao seu estado fundamental final de energia mais baixa? Ou é apenas uma parada no caminho de sua evolução posterior?

A resposta se resume às massas de duas partículas fundamentais. Uma delas é o bóson de Higgs, que desempenha um papel importante na física: sua existência desencadeou a separação das forças eletromagnética e nuclear fraca há bilhões de anos. A princípio, quando nosso Universo era quente e denso, o bóson de Higgs permaneceu em segundo plano, permitindo que a força eletrofraca governasse sem impedimentos. Mas uma vez que o Universo esfriou além de um certo ponto, este bóson tornou sua presença conhecida e interferiu com essa força, criando uma separação que foi mantida desde então.

A massa do bóson de Higgs determinou quando essa divisão aconteceu e regula o quão “forte” essa separação é hoje. Mas o ele desempenha outro papel importante na física: ao interagir com muitas outras partículas, ele dá massa a essas partículas. A força com que uma partícula se conecta ao Higgs governa a massa dessa partícula. Por exemplo, o elétron quase não interage com o Higgs, então ele ganha uma massa leve de 511 MeV. No outro extremo do espectro, o quark top interage mais com o Higgs, tornando-o o objeto mais pesado no Modelo Padrão da física de partículas, pesando 175 GeV.

Na física de partículas, as partículas estão constantemente interagindo e interferindo com todos os outros tipos de partículas, mas a força dessas interações depende das massas das partículas. Então, quando ocorre a tentativa de avaliar qualquer coisa que envolva o bóson de Higgs, como sua capacidade de manter a separação entre as forças eletromagnética e nuclear fraca, é necessário também considerar como as outras partículas vão interferir nesse esforço. 

E como o quark top é facilmente o maior do grupo (o segundo maior, o quark bottom, pesa apenas 5 GeV), é essencialmente a única outra partícula que há necessidade de atenção. 

Quando foi calculado pela primeira vez a estabilidade do Universo, conforme determinado pela capacidade do bóson de Higgs de manter a separação da força eletrofraca, não se sabia a massa nem do próprio Higgs nem do quark top. Inserir as duas massas destas partículas nas equações de estabilidade revela que o Universo é metaestável. Isso é diferente de estável, o que significaria que não há chance de o Universo se dividir instantaneamente, mas também diferente de instável, o que significaria que já aconteceu. Em vez disso, o Universo está equilibrado em uma posição bastante precária: ele pode permanecer em seu estado atual indefinidamente, mas se algo perturbasse o espaço-tempo da maneira errada, ele se transformaria em um novo estado fundamental.

Como seria esse novo estado? É impossível dizer, pois o novo Universo apresentaria uma nova física, com novas partículas e novas forças da natureza. Mas é seguro dizer que a vida seria diferente, se não completamente impossível. O que é pior, pode já ter acontecido. Algum canto do cosmos pode já ter começado a transição, com a bolha de uma nova realidade se expandindo na velocidade da luz. Não saberíamos que nos atingiu até que já chegasse.

Fonte: Astronomy

Nebulosa Ovo do Dragão

A estrela no centro criou tudo.

© Russell Croman (NGC 6188)

Conhecida como o Ovo do Dragão, esta estrela rara, quente e luminosa do tipo O com cerca de 40 vezes a massa do Sol, criou não apenas a complexa nebulosa, denominada NGC 6164, que a envolve, mas também o azul da aréola. Seu nome deriva, em parte, da proximidade da região com a pitoresca NGC 6188, conhecida como a luta dos Dragões de Ara. 

Em três a quatro milhões de anos, a estrela massiva provavelmente terminará sua vida em uma explosão de supernova. Abrangendo cerca de 4 anos-luz, a própria nebulosa tem uma simetria bipolar, tornando-a semelhante em aparência às nebulosas planetárias mais comuns, ou seja, as mortalhas gasosas que envolvem estrelas moribundas parecidas com o Sol. 

Também como muitas nebulosas planetárias, descobriu-se que NGC 6164 tem um halo fraco e extenso, revelado em azul nesta profunda imagem telescópica da região. Expandindo-se para o meio interestelar circundante, o material no halo azul provavelmente foi expelido de uma fase ativa anterior da estrela. 

A NGC 6164 fica a 4.200 anos-luz de distância na constelação do hemisfério celestial sul da Norma.

Fonte: NASA

Espiando uma galáxia de braços longos

A peculiar galáxia espiral ESO 415-19, que fica a cerca de 450 milhões de anos-luz de distância, estende-se preguiçosamente nesta imagem do telescópio espacial Hubble.

© Hubble (ESO 415-19)

Enquanto o centro deste objeto se assemelha a uma galáxia espiral regular, longos fluxos de estrelas se estendem do núcleo galáctico como braços espirais bizarramente alongados. Estas são correntes de maré causadas por alguma interação casual no passado da galáxia e dão a ESO 415-19 uma aparência distintamente peculiar.

A característica singular da ESO 415-19 tornou-a um grande alvo para o Hubble. Esta observação vem de uma campanha em andamento para explorar o Atlas of Peculiar Galaxies (ARP), um zoológico de algumas das galáxias mais estranhas e maravilhosas que o Universo tem a oferecer. 

Estas galáxias variam de galáxias solitárias bizarras a pares de galáxias espetacularmente interativos, trigêmeos e até mesmo quintetos. Estas esquisitices espaciais estão espalhadas por todo o céu noturno, o que significa que o Hubble pode reservar um momento para observá-las enquanto se move entre outros alvos de observação. 

Esta observação particular encontra-se em uma parte do céu noturno contida pela constelação de Fornax. Esta constelação também foi o local de uma observação importante do Hubble: o Hubble Ultra Deep Field. A criação do Ultra Deep Field exigiu quase um milhão de segundos de tempo do Hubble e captou quase 10.000 galáxias de várias idades, tamanhos, formas e cores. 

Assim como os cientistas do clima podem recriar a história atmosférica do planeta a partir de núcleos de gelo, os astrônomos podem usar observações de campo profundo para explorar fatias da história do Universo desde o presente até quando o Universo tinha apenas 800 milhões de anos! 

Fonte: ESA

Um vislumbre excentricamente próximo de um buraco negro

Vários telescópios da NASA observaram recentemente um enorme buraco negro dilacerando uma estrela azarada que vagueou demasiado perto.

© NASA / JPL-Caltech (disco de gás quente girando em torno de buraco negro)

Localizado a cerca de 250 milhões de anos-luz da Terra, no centro de outra galáxia, foi o quinto exemplo mais próximo, alguma vez observado, de um buraco negro destruindo uma estrela. Assim que a estrela foi completamente dilacerada pela gravidade do buraco negro, os astrônomos viram um aumento dramático de raios X altamente energéticos em torno do buraco negro. Isto indicou que, à medida que o material estelar foi puxado em direção à sua aniquilação, acima do buraco negro foi formada uma estrutura extremamente quente chamada coroa. 

O satélite NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescopic Array) da NASA é o telescópio espacial mais sensível capaz de observar nestes comprimentos de onda e a proximidade do evento forneceu uma visão sem precedentes da formação e evolução da coroa.

O trabalho demonstra como a destruição de uma estrela por um buraco negro, um processo formalmente conhecido como evento de perturbação de marés, pode ser utilizada para compreender melhor o que acontece ao material que é capturado por um destes monstros antes de ser totalmente devorado.

A maioria dos buracos negros estão rodeados por gás quente que se acumulou ao longo de muitos anos, por vezes milênios, e formaram discos com bilhões de quilômetros em diâmetro. Em alguns casos, estes discos brilham mais do que galáxias inteiras. Mesmo em torno destas fontes brilhantes, mas especialmente em torno de buracos negros muito menos ativos, uma única estrela a ser destruída e consumida se destaca. E, do princípio ao fim, o processo leva muitas vezes apenas uma questão de semanas ou meses.

A observabilidade e a curta duração dos eventos de perturbação de marés tornam-nos especialmente atrativos para os astrônomos, que podem determinar a forma como a gravidade do buraco negro manipula o material à sua volta, criando incríveis espetáculos de luz e novas características físicas. 

O foco do novo estudo é um evento chamado AT2021ehb, que teve lugar numa galáxia com um buraco negro central com cerca de 10 milhões de vezes a massa do nosso Sol. Durante este evento de perturbação de marés, o lado da estrela mais próximo do buraco negro foi puxado com mais força do que o lado mais distante, esticando o objeto e deixando para trás um "espaguete" de gás quente. 

Os cientistas pensam que o fluxo de gás é chicoteado à volta de um buraco negro durante tais eventos, colidindo consigo próprio. Pensa-se que isto cria ondas de choque e fluxos externos de gás que geram luz visível, assim como comprimentos de onda não visíveis ao olho humano, tais como radiação ultravioleta e raios X. O material começa então a assentar num disco que gira em torno do buraco negro como água que rodeia o ralo, com atrito que gera raios X de baixa energia. 

No caso de AT2021ehb, esta série de eventos teve lugar durante apenas 100 dias. O evento foi visto pela primeira vez no dia 1 de março de 2021 pelo ZTF (Zwicky Transient Facility), localizado no Observatório Palomar, no sul do estado norte-americano da Califórnia. Foi posteriormente estudado pelo Observatório Neil Gehrels Swift da NASA e pelo telescópio NICER (Neutron star Interior Composition Explorer), que observa raios X mais longos do que o Swift. Depois, cerca de 300 dias após o evento ter sido visto pela primeira vez, o NuSTAR da NASA começou a observar o sistema. 

Os cientistas ficaram surpreendidos quando o NuSTAR detectou uma coroa, ou seja, uma nuvem de plasma quente, ou átomos de gás com os seus elétrons removidos, dado que as coroas aparecem normalmente com jatos de gás que fluem em direções opostas de um buraco negro. Contudo, no evento de perturbação de marés AT2021ehb, não foram detectados jatos, o que tornou a observação da coroa um tanto ou quanto inesperada. As coroas emitem raios X mais energéticos do que qualquer outra parte de um buraco negro, mas os cientistas não sabem de onde vem o plasma ou exatamente como fica tão quente.

Estas observações de AT2021ehb estão de acordo com a ideia de que os campos magnéticos têm algo a ver com a formação da coroa.

Um artigo sobre o estudo foi publicado no periódico The Astrophysical Journal. 

Fonte: California Institute of Technology

Exoplaneta está espiralando em direção à sua estrela hospedeira evoluída

Pela primeira vez, os astrônomos avistaram um exoplaneta cuja órbita está decaindo em torno de uma estrela hospedeira evoluída, ou seja, mais antiga.

© IAC (ilustração do sistema Kepler-1658)

O exoplaneta afetado parece destinado a aproximar-se cada vez mais da sua estrela amadurecida até à colisão e obliteração final. A descoberta fornece novas informações sobre o longo processo de decaimento orbital planetário ao proporcionar o primeiro olhar sobre um sistema nesta fase tardia da evolução.

Anteriormente, já foram detectadas evidências de exoplanetas colapsando em direção às suas estrelas, mas nunca foi visto antes um planeta assim em torno de uma estrela evoluída. A teoria prevê que as estrelas evoluídas são muito eficazes na extração de energia das órbitas dos seus planetas e agora é possível testar estas teorias com observações.

O malfadado exoplaneta tem a designação de Kepler-1658b. Como o seu nome indica, os astrônomos descobriram o exoplaneta com o telescópio espacial Kepler, uma missão pioneira de caça exoplanetária que foi lançada em 2009. Curiosamente, ele foi o primeiro [novo] candidato a exoplaneta que o Kepler observou. No entanto, foi necessária quase uma década para confirmar a sua existência, momento em que o objeto foi colocado oficialmente no catálogo do Kepler como a sua 1658.º entrada.

O Kepler-1658b é um Júpiter quente, alcunha dada a exoplanetas ao mesmo nível de massa e tamanho de Júpiter, mas em órbitas abrasadoramente ultra-íntimas em torno das suas estrelas hospedeiras. Para Kepler-1658b, esta distância é de apenas um-oitavo do espaço entre o nosso Sol e o seu planeta mais interior, Mercúrio. Para os Júpiteres quentes e outros planetas como Kepler-1658b, que já estão muito próximos das suas estrelas, o decaimento orbital parece culminar certamente na destruição. 

A medição do decaimento orbital dos exoplanetas tem desafiado os pesquisadores porque o processo é muito lento e gradual. No caso de Kepler-1658b, de acordo com o novo estudo, o seu período orbital está diminuindo ao minúsculo ritmo de cerca de 131 milissegundos por ano, com uma órbita mais curta indicando que o planeta se aproximou da estrela. A detecção deste declínio exigiu vários anos de observações cuidadosas. 

O acompanhamento começou com o Kepler e depois foi retomado pelo telescópio Hale do Observatório Palomar no sul da Califórnia e, finalmente, pelo TESS (Transiting Exoplanet Survey Telescope), que foi lançado em 2018. Todos os três instrumentos captaram trânsitos, o termo para quando um exoplaneta atravessa a face da sua estrela e provoca uma queda muito ligeira no seu brilho. 

Durante os últimos 13 anos, o intervalo entre os trânsitos de Kepler-1658b tem diminuído ligeiramente, mas de forma constante. A principal causa do decaimento orbital sofrido por Kepler-1658b são as marés, o mesmo fenómeno responsável pela subida e descida diária dos oceanos da Terra. As marés são geradas por interações gravitacionais entre dois corpos em órbita, tais como entre a Terra e a Lua ou Kepler-1658b e a sua estrela. 

As gravidades dos corpos distorcem-se mutuamente e, à medida que os corpos respondem a esta mudanças, é liberada energia. Dependendo das distâncias, tamanhos e períodos de rotação dos corpos envolvidos, estas interações de maré podem resultar em corpos que se empurram uns aos outros - o caso da Terra e da Lua, que se afasta lentamente - ou que se puxam para mais perto, como com Kepler-1658b em direção à sua estrela.

A estrela evoluiu até ao ponto, no seu ciclo de vida estelar, em que começou a crescer, tal como se espera do nosso Sol, e entrou na fase sub-gigante. A estrutura interna das estrelas evoluídas deveria levar mais prontamente à dissipação da energia das marés retirada das órbitas dos planetas em comparação com estrelas não evoluídas como o nosso Sol. Isto acelera o processo de decaimento orbital, tornando mais fácil o estudo em escalas humanas de tempo. 

Os resultados ajudam ainda a explicar uma surpresa intrínseca acerca de Kepler-1658b, que parece mais brilhante e mais quente do que o esperado. As interações de maré que diminuem a órbita do planeta podem também estar provocando um aumento de energia dentro do próprio planeta. Uma situação semelhante ocorre com a lua de Júpiter, Io, o corpo mais vulcânico do Sistema Solar. O empurrar e puxar gravitacional de Júpiter sobre Io derrete as "entranhas" do planeta. Esta rocha derretida irrompe então através da famosa superfície infernal da lua, repleta de depósitos sulfúreos amarelos e lava vermelha fresca.

Várias observações adicionais de Kepler-1658b deverão trazer informações sobre as interações entre corpos celestes. E, tendo em conta que se prevê que o TESS continue a escrutinar milhares de estrelas próximas, espera-se que o telescópio descubra vários outros exemplos de exoplanetas espiralando em direção às suas estrelas progenitoras. 

Um artigo foi publicado no periódico The Astrophysical Journal Letters. 

Fonte: Harvard–Smithsonian Center for Astrophysics

Um cartão postal natalino

Bem a tempo para a época festiva, esta nova imagem do telescópio espacial Hubble que apresenta uma cena brilhante em vermelho natalino.

© Hubble (Westerhout 5)

Esta imagem mostra uma pequena região da conhecida nebulosa Westerhout 5, que fica a cerca de 7.000 anos-luz da Terra. Imersa em luz vermelha brilhante, hospedando uma variedade de recursos interessantes, incluindo um Glóbulo Gasoso Evaporante flutuante livremente (frEGG). 

O frEGG nesta imagem é a pequena região escura em forma de girino no canto superior esquerdo. Ele é um ponto escuro no mar de luz vermelha. A cor vermelha é causada por um tipo particular de emissão de luz conhecida como emissão H-alfa. Isso ocorre quando um elétron muito energético dentro de um átomo de hidrogênio perde uma determinada quantidade de sua energia, fazendo com que o elétron se torne menos energético e esta luz vermelha distinta seja liberada. Esta bolha de aparência flutuante é classificada com dois nomes pouco inspiradores: [KAG2008] glóbulo 13 e J025838.6+604259. 

Os frEGGs são uma classe particular de Glóbulos Gasosos Evaporantes (EGGs). Tanto os frEGGs quanto os EGGs são regiões de gás suficientemente densas para fotoevaporar com menos facilidade do que o gás menos compacto que as rodeia. A fotoevaporação ocorre quando o gás é ionizado e disperso por uma fonte intensa de radiação, estrelas tipicamente jovens e quentes que liberam grandes quantidades de luz ultravioleta.

Os EGGs foram identificados apenas recentemente, principalmente nas pontas dos Pilares da Criação, que foram captados pelo Hubble em imagens icônicas divulgadas em 1995. Os frEGGs foram classificados ainda mais recentemente e se distinguem dos EGGs por serem destacados e terem um formato cabeça-cauda. Os frEGGs e EGGs são de particular interesse porque sua densidade torna mais difícil para a intensa radiação ultravioleta penetrá-los, encontrada em regiões ricas em estrelas jovens. 

Sua opacidade relativa significa que o gás dentro deles está protegido contra ionização e fotoevaporação. Acredita-se que isso seja importante para a formação de protoestrelas, e prevê-se que muitos frEGGs e EGGs serão os anfitriões do nascimento de novas estrelas.

Fonte: ESA

Descobertas duas exo-Terras potencialmente habitáveis

Uma equipe científica internacional liderada por pesquisadores do IAC (Instituto de Astrofísica das Canárias) descobriu a presença de dois planetas com massas semelhantes à da Terra em órbita da estrela GJ 1002, uma anã vermelha não muito longe do nosso Sistema Solar.

© IAC (dois exoplanetas em órbita da estrela GJ 1002)

Ambos os planetas situam-se na zona habitável da estrela. Com estes dois, conhecemos agora sete em sistemas planetários bastante próximos do Sol. Os exoplanetas recém-descobertos orbitam a estrela GJ 1002, que está a uma distância inferior a 16 anos-luz do Sistema Solar. Ambos têm massas semelhantes à da Terra e encontram-se na zona habitável. 

O planeta GJ 1002b, o mais interior dos dois, demora pouco mais de 10 dias para completar uma órbita em torno da estrela, enquanto que GJ 1002c o faz em pouco mais de 21 dias. A GJ 1002 é uma estrela anã vermelha, com apenas um-oitavo da massa do Sol. É uma estrela bastante fria e tênue. Isto significa que a sua zona habitável se encontra muito perto da estrela. A proximidade da estrela ao nosso Sistema Solar implica que os dois planetas, especialmente GJ 1002c, são candidatos excelentes para a caracterização das suas atmosferas com base quer na sua luz refletida, quer na sua emissão térmica.

O futuro espectrógrafo ANDES, para o telescópio ELT (Extremely Large Telescope) do ESO, poderia estudar a presença de oxigênio na atmosfera de GJ 1002c. Além disso, ambos os planetas satisfazem as características necessárias para que sejam objetivos da futura missão LIFE, que se encontra atualmente em fase de estudo.

A descoberta foi feita durante uma colaboração entre os consórcios dos dois instrumentos ESPRESSO e CARMENES. A estrela GJ 1002 foi observada pelo CARMENES entre 2017 e 2019 e pelo ESPRESSO entre 2019 e 2021. Devido à sua baixa temperatura, a luz visível de GJ 1002 é demasiado fraca para medir as suas variações de velocidade com a maioria dos espectrógrafos. O CARMENES tem uma sensibilidade ao longo de uma vasta gama de comprimentos de onda no infravermelho próximo que é superior à de outros espectrógrafos com o objetivo de detectar variações nas velocidades das estrelas, o que lhes permitiu estudar GJ 1002 com o telescópio de 3,5 metros do observatório de Calar Alto. A combinação do ESPRESSO e do poder de recolhimento de luz dos telescópios de 8 metros do VLT (Very Large Telescope) no ESO permitiu medições com uma precisão de apenas 30 cm/s, não alcançáveis com qualquer outro instrumento no mundo.

O estudo foi aceito para publicação no periódico Astronomy & Astrophysics.

Fonte: Instituto de Astrofísica de Canarias

Um glóbulo incomum na Nebulosa da Tromba do Elefante

Existe um monstro em IC 1396?

© Bernard Miller (IC 1396)

Conhecida por alguns como a Nebulosa da Tromba do Elefante, partes das nuvens de gás e poeira desta região de formação estelar podem parecer assumir formas agourentas, algumas quase humanas. O único monstro real aqui, no entanto, é uma jovem estrela brilhante muito longe da Terra. 

A luz energética desta estrela está capturando a poeira do glóbulo cometário escuro IC 1396A próximo ao topo da imagem em destaque. Jatos e ventos de partículas emitidos por esta estrela também estão afastando o gás e a poeira do ambiente. 

A quase 3.000 anos-luz de distância da Terra na constelação de Cepheus, o relativamente fraco aglomerado de estrelas IC 1396 cobre uma região muito maior no céu do que a mostrada aqui, com uma largura aparente de mais de 10 luas cheias. 

Fonte: NASA

Dois exoplanetas podem ser constituídos principalmente de água

Uma equipe liderada por pesquisadores da Universidade de Montreal encontrou evidências de que dois exoplanetas orbitando uma estrela anã vermelha são compostos por uma grande fração de todo o planeta.

© STScI (ilustração do sistema planetário Kepler-138)

Estes mundos, localizados em um sistema planetário a 218 anos-luz de distância na constelação de Lyra, são diferentes de qualquer planeta encontrado em nosso Sistema Solar.

Os astrônomos observaram os exoplanetas Kepler-138 c e Kepler-138 d com os telescópios espaciais Hubble e Spitzer e descobriram que os planetas poderiam ser compostos em grande parte de água. Estes dois planetas e um companheiro planetário menor mais próximo da estrela, Kepler-138 b, tinham sido descobertos anteriormente pelo telescópio espacial Kepler da NASA. 

O novo estudo também encontrou evidências de um quarto planeta. A água não foi detectada diretamente em Kepler-138 c e  Kepler-138 d, mas comparando os tamanhos e massas dos planetas com modelos, os astrônomos concluem que uma fração significativa de seu volume, até 50%, deve ser feita de materiais que são mais leves que a rocha, mas mais pesados que o hidrogênio ou o hélio (que constituem a maior parte dos planetas gigantes gasosos como Júpiter). O mais comum destes materiais candidatos é a água.

Com volumes mais de três vezes maiores que os da Terra e massas duas vezes maiores, os planetas c e d têm densidades muito menores do que a Terra. Isto é surpreendente porque a maioria dos planetas apenas um pouco maiores que a Terra que foram estudados em detalhes até agora pareciam ser mundos rochosos como o nosso. A comparação mais próxima seria algumas das luas geladas no Sistema Solar externo que também são em grande parte compostas de água em torno de um núcleo rochoso. Imagine versões maiores de Europa ou Encélado, as luas ricas em água que orbitam Júpiter e Saturno, mas que se aproximaram muito mais de sua estrela. Em vez de uma superfície gelada, eles abrigariam grandes envelopes de vapor de água.

Os planetas podem não ter oceanos como os da Terra diretamente na superfície do planeta. A temperatura na atmosfera de Kepler-138 d é provavelmente acima do ponto de ebulição da água, e espera-se uma atmosfera densa e espessa feita de vapor neste planeta. Somente sob esta atmosfera de vapor poderia haver água líquida a alta pressão, ou mesmo água em outra fase que ocorre a altas pressões, chamada de fluido supercrítico. 

Os dois mundos aquáticos, Kepler-138 c e d, não estão localizados na zona habitável, a área em torno de uma estrela onde as temperaturas permitiriam água líquida na superfície de um planeta rochoso. Mas nos dados do Hubble e do Spitzer, os pesquisadores também encontraram evidências de um novo planeta no sistema, Kepler-138 e, na zona habitável. Este planeta recém-descoberto é pequeno e mais distante de sua estrela do que os outros três, levando 38 dias para completar uma órbita. A natureza deste planeta adicional, no entanto, permanece uma questão em aberto porque não parece transitar por sua estrela hospedeira. 

Observar o trânsito do exoplaneta teria permitido aos astrônomos determinar seu tamanho. Com Kepler-138 e, as massas dos planetas anteriormente conhecidos foram medidas novamente através do método de variação de tempo de trânsito, que consiste em rastrear pequenas variações nos momentos precisos dos trânsitos dos planetas na frente de sua estrela causada pela atração gravitacional de outros planetas próximos. 

Os pesquisadores tiveram outra surpresa: descobriram que os dois mundos aquáticos Kepler-138 c e d são planetas "gêmeos", com praticamente o mesmo tamanho e massa, enquanto anteriormente se pensava que eram drasticamente diferentes. O planeta mais próximo, Kepler-138 b, por outro lado, é confirmado como um pequeno planeta de massa de Marte, um dos menores exoplanetas conhecidos até o momento.

Um artigo foi publicado na revista Nature Astronomy.

Fonte: Space Telescope Science Institute

Telescópios examinam uma explosão cósmica revolucionária

No dia 11 de dezembro de 2021, o Observatório Neil Gehrels Swift e o telescópio espacial Fermi detectaram uma explosão de luz altamente energética proveniente dos arredores de uma galáxia a cerca de um bilhão de anos-luz.

© NASA (ilustração de duas estrelas de nêutrons em fusão)

O evento fez estremecer a compreensão dos cientistas sobre as explosões de raios gama (ou GRBs, "gamma-ray bursts" em inglês), os eventos mais poderosos do Universo. Ao longo das últimas décadas, os astrônomos têm geralmente dividido os GRBs em duas categorias. As explosões longas emitem raios gama durante dois segundos ou mais e têm origem na formação de objetos densos como buracos negros nos centros de estrelas massivas em colapso. As explosões curtas emitem raios gama durante menos de dois segundos e são provocadas pela fusão de objetos densos, como estrelas de nêutrons. 

Os cientistas observam por vezes explosões curtas a que se segue um surto de luz visível e infravermelha chamada quilonova. Esta explosão, denominada GRB 211211A, foi uma mudança de paradigma, uma vez que é a primeira explosão de raios gama de longa duração que tem origem numa fusão de estrelas de nêutrons. A explosão altamente energética durou cerca de um minuto e as observações de acompanhamento levaram à identificação de uma quilonova. 

Esta descoberta tem profundas implicações na origem dos elementos pesados do Universo. Uma explosão de raios gama clássica começa com duas estrelas de nêutrons em órbita, os remanescentes esmagados de estrelas massivas que explodiram como supernovas. À medida que as estrelas se orbitam cada vez mais intimamente, roubam material rico em nêutrons uma da outra. Também produzem ondas gravitacionais, ou ondulações no espaço-tempo, embora nenhuma tenha sido detectada a partir deste evento.

Eventualmente, as estrelas de nêutrons colidem e fundem-se, criando uma nuvem de detritos quentes que emite luz em vários comprimentos de onda. É provável que jatos de partículas velozes, lançadas pela fusão, produzem o surto inicial de raios gama antes de colidirem com os destroços. O calor gerado pela decomposição radioativa dos elementos nos detritos, ricos em nêutrons, cria provavelmente a luz visível e infravermelha da quilonova. Este decaimento resulta na produção de elementos pesados como ouro e platina.

O Fermi e o Swift detectaram a explosão simultaneamente, e o Swift foi capaz de identificar rapidamente a sua localização na direção da constelação de Boieiro, permitindo com que outras instalações respondessem rapidamente com observações de acompanhamento. As suas observações forneceram o olhar mais precoce, até agora, das primeiras fases de uma quilonova. 

Muitos grupos de investigação aprofundaram as observações recolhidas pelo Swift, pelo Fermi, pelo telescópio espacial Hubble e por outros. Alguns sugeriram que as complexidades da explosão podem ser explicadas pela fusão de uma estrela de nêutrons com outro objeto massivo, como um buraco negro. 

O evento também foi relativamente próximo, tendo em conta os padrões dos GRBs, o que pode ter permitido aos telescópios captar a luz mais fraca da quilonova. Talvez alguns surtos mais longos e distantes pudessem também produzir quilonovas, mas não foi possível observá-las. A luz que se seguiu à explosão, chamada emissão remanescente, também exibiu características incomuns. 

O Fermi detectou raios gama altamente energéticos que começaram 1,5 horas após a explosão e duraram mais de 2 horas. Estes raios gama atingiram energias até um bilhão de eV (elétrons-volt). Em comparação, a energia da luz visível mede entre cerca de 2 a 3 eV.

As fusões entre estrelas de nêutrons são uma das principais fontes dos elementos pesados do Universo. Isto pode ser estimado pela taxa de explosões curtas que se pensa ocorrerem em todo o cosmos. Agora também terão de ser consideradas as explosões longas nos seus cálculos. 

Um artigo foi publicado na revista Nature Astronomy.

Fonte: Gemini Observatory

Galáxia minúscula fornece um vislumbre para o passado

Ao espreitarem por detrás do brilho de uma estrela brilhante em primeiro plano, os astrônomos descobriram o exemplo mais extraordinário até agora de uma galáxia vizinha com características que se assemelham mais a galáxias no Universo distante e primitivo.

© STScI (galáxia Peekaboo)

Com apenas 1.200 anos-luz de diâmetro, a pequena galáxia HIPASS J1131–31 foi apelidada de "Peekaboo" devido ao seu aparecimento nos últimos 50 a 100 no costado da estrela que se movia rapidamente e que obscurecia a sua detecção. 

A descoberta é um esforço combinado de telescópios no solo e no espaço, incluindo a confirmação pelo telescópio espacial Hubble. Juntos, a observação mostra evidências tentadoras de que a Galáxia Peekaboo é o exemplo mais próximo dos processos de formação galáctica que geralmente tiveram lugar pouco depois do Big Bang, há 13,8 bilhões de anos. 

Estas galáxias são "extremamente pobres em metais", ou seja, elas são desprovidas de elementos mais pesados do que o hidrogênio e o hélio. O Universo primitivo era quase inteiramente constituído por hidrogênio e hélio primordiais, elementos forjados no Big Bang. Os elementos mais pesados foram produzidos pelas estrelas ao longo da história cósmica, dando origem ao Universo geralmente rico em metais. A vida tal como a conhecemos é feita de "blocos de construção" mais pesados como o carbono, oxigênio, ferro e cálcio. 

Enquanto as primeiras galáxias do Universo eram extremamente pobres em metais por defeito, galáxias igualmente pobres em metais também têm sido encontradas no Universo local. Peekaboo chamou a atenção dos astrônomos porque também é uma galáxia sem uma população estelar substancialmente mais velha como, a apenas 20 milhões de anos-luz da Terra, está localizada a pelo menos metade da distância das jovens galáxias deste tipo anteriormente conhecidas. 

Peekaboo foi detectada pela primeira vez como uma região de hidrogênio frio há mais de 20 anos com o radiotelescópio Murriyang do Observatório Parkes, na Austrália, durante o levantamento HIPASS (HI Parkes All Sky Survey), pela professora Bärbel Koribalski, astrônoma da agência científica nacional CSIRO (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation) da Austrália. Observações no ultravioleta distante, pela missão espacial GALEX (Galaxy Evolution Explorer) da NASA, mostraram que se tratava de uma galáxia anã azul e compacta.

O telescópio espacial Hubble da NASA foi capaz de resolver cerca de 60 estrelas na minúscula galáxia e quase todas elas parecem ter alguns bilhões de anos ou menos. As medições da metalicidade de Peekaboo, pelo SALT (South African Large Telescope), completaram a imagem. Juntas, estas descobertas sublinham a grande diferença entre Peekaboo e outras galáxias no Universo local, que têm tipicamente estrelas antigas com muitos bilhões de anos. 

As estrelas de Peekaboo indicam que é uma das galáxias mais jovens e menos enriquecidas quimicamente jamais detectadas no Universo local. Isto é muito incomum, uma vez que o Universo local teve cerca de 13 bilhões de anos para se desenvolver. No entanto, este retrato ainda é superficial, uma vez que as observações Hubble foram feitas como parte de um levantamento por via de "instantâneos", chamado "Every Known Nearby Galaxy Survey", um esforço para obter dados do Hubble do maior número possível de galáxias vizinhas. A equipe planeja utilizar também o telescópio espacial James Webb para continuar estudando Peekaboo, para aprender mais sobre as suas populações estelares e sobre a sua composição metálica.

Os resultados foram aceitos para publicação no periódico Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 

Fonte: Space Telescope Science Institute

A procura do segundo buraco negro supermassivo mais próximo

Dois astrofísicos do Centro para Astrofísica do Harvard & Smithsonian sugeriram uma forma de observar o que poderá ser o segundo buraco negro supermassivo mais próximo da Terra: um gigante com 3 milhões de vezes a massa do Sol, hospedado na galáxia anã Leo I.

© S. A. Anttler (galáxia anã Leo I a direita da estrela Regulus)

O buraco negro supermassivo, chamado Leo I*, foi proposto pela primeira vez por uma equipe independente de astrônomos no final de 2021. A equipe notou estrelas ganhando velocidade ao aproximarem-se do centro da galáxia, com evidências de um buraco negro, mas não foi possível a observação direta da emissão do buraco negro. 

Os raios de luz não podem escapar dos horizontes de eventos dos buracos negros, mas o ambiente à sua volta pode ser extremamente brilhante, caso material suficiente caia no seu poço gravitacional. Mas se um buraco negro não estiver acretando massa, pelo contrário, não emite luz e torna-se impossível de encontrá-lo com telescópios. Este é o desafio com Leo I, uma galáxia anã tão desprovida de gás disponível para acretar que é muitas vezes descrita como um "fóssil".

Agora, os astrofísicos Fabio Pacucci e Avi Loeb sugerem uma nova forma de verificar a existência do buraco negro supermassivo. "No nosso estudo, sugerimos que uma pequena quantidade de massa perdida por estrelas vagando em torno do buraco negro pode fornecer o ritmo de acreção necessária para o observar", explica Pacucci.

As estrelas antigas tornam-se muito grandes e avermelhadas, denominadas estrelas gigantes vermelhas, que têm tipicamente ventos fortes que transportam uma fração da sua massa para o ambiente. O espaço à volta de Leo I* parece conter o suficiente destas estrelas antigas para o tornar observável. 

A observação de Leo I* pode ser revolucionária. Seria o segundo buraco negro supermassivo mais próximo, depois de Sagittarius A* que se encontra no centro da nossa Galáxia, com uma massa muito semelhante, mas situado numa galáxia que é mil vezes menos massiva do que a Via Láctea. Este fato desafia tudo o que sabemos sobre a forma como as galáxias e os seus buracos negros supermassivos centrais coevoluem.

Décadas de estudos mostram que a maioria das galáxias massivas abrigam um buraco negro supermassivo no seu centro, e a massa do buraco negro é um-décimo de um por cento da massa total do esferoide de estrelas que o rodeiam. 

No caso de Leo I era esperado um buraco negro muito menor. Ao contrário, Leo I parece conter um buraco negro com alguns milhões de vezes a massa do Sol, semelhante ao que é hospedado pela Via Láctea. 

A equipe obteve tempo de telescópio no observatório de raios X Chandra e no radiotelescópio VLA (Very Large Array), no estado norte-americano do Novo México, e está atualmente analisando os novos dados. 

Um artigo foi publicado no periódico The Astrophysical Journal Letters. 

Fonte: Harvard–Smithsonian Center for Astrophysics

Viaje até os observatórios do ESO

No dia 2 de dezembro, às 15h00 (horário de Brasília), participe de uma visita guiada virtual especial ao vivo direto dos observatórios do ESO.

© ESO (pés no chão, olhos no céu)

Conheça os bastidores dos observatórios no Chile, localizados em um dos lugares mais remotos da Terra. Descubra o que é preciso para operar um telescópio no meio do Deserto do Atacama e o que os astrônomos procuram descobrir por lá. Junte-se ao encontro no salão de integração da Sede do ESO na Alemanha e muito mais.

O evento será transmitido em inglês, no canal do YouTube e na página do Facebook, terá a duração de uma hora e incluirá uma sessão de perguntas & respostas no final. Durante a visita, a equipe irá também responder às questões de astronomia que forem chegando através das redes sociais.

O Planetário e Centro de Visitantes Supernova do ESO, em Garching, perto de Munique na Alemanha, irá promover um evento público gratuito no mesmo dia, fazendo streaming da visita virtual, com astrônomos e engenheiros do ESO disponíveis na exposição para interagir com os visitantes e responderem às suas perguntas. Para reservar um lugar gratuito, por favor, use este link. 

Esta visita virtual faz parte de uma campanha que marca o 60º aniversário do ESO. Sob o lema "Pés no chão, olhos no céu”, o ESO tem organizado várias atividades focadas em como estão construindo o legado para continuar a história de sucesso da colaboração internacional em astronomia. Entre elas, uma série de mensagens nas redes sociais publicadas com a hashtag #ESO60Years, que exploram os seus planos: desde as descobertas que esperam fazer nas próximas décadas, passando por tecnologias em desenvolvimento no ESO que têm aplicações em outras áreas, até como é que estão contribuindo com a sociedade de forma mais ampla e construindo um futuro mais sustentável, tanto do ponto de vista ambiental quanto social e econômico.

Vários outros eventos públicos estão sendo organizados nos Estados Membros e Parceiros do ESO, estando a lista em constante atualização. Consulte este link para ver se há algum evento perto de você. Alguns destes eventos incluem uma exposição de aniversário, a qual pode também ser acessada online a partir deste link. Arquivos PDF prontos para impressão estão disponíveis para qualquer pessoa interessada. 

Fonte: ESO

Olhos infravermelhos mais aguçados para o VLT

O instrumento científico mais recente do ESO, o ERIS (Enhanced Resolution Imager and Spectrograph), completou com sucesso as suas primeiras observações de teste, uma das quais mostrou o coração da galáxia NGC 1097 detalhes extraordinários.

© VLT (NGC 1097)

Instalado no Very Large Telescope (VLT) do ESO, no Cerro Paranal, no norte do Chile, este instrumento infravermelho será capaz de ver mais longe e com mais detalhes, liderando o caminho nas observações do Sistema Solar, exoplanetas e galáxias. A versatilidade do ERIS se presta a muitos campos de pesquisa astronômica. Com este instrumento espera-se observar, com um único telescópio de 8,2 metros, as imagens mais nítidas obtidas até o momento, utilizando óptica adaptativa, uma técnica que corrige os efeitos de desfoque da atmosfera da Terra em tempo real. O ERIS estará ativo por pelo menos dez anos e espera-se que faça contribuições significativas para uma miríade de tópicos em astronomia, desde galáxias distantes e buracos negros até exoplanetas e planetas anões dentro do nosso próprio Sistema Solar.

As primeiras observações de teste do ERIS foram realizadas em fevereiro deste ano, com observações posteriores realizadas em agosto e novembro para testar os limites do instrumento. Uma destas observações mostra o anel interior da galáxia NGC 1097, situada a 45 milhões de anos-luz de distância da Terra, na Constelação do Forno. Este anel gasoso e empoeirado fica bem no centro da galáxia; os pontos brilhantes são berçários estelares, mostrados aqui com detalhes sem precedentes. O centro brilhante mostra o núcleo ativo da galáxia, um buraco negro supermassivo que se alimenta do seu meio circundante.

Para colocar a resolução do ERIS em perspectiva, esta imagem mostra, em detalhes, uma porção do céu com menos de 0,03% do tamanho da Lua Cheia. O ERIS irá substitutir os instrumentos de sucesso NACO e SINFONI, fornecendo algumas melhorias essenciais à infraestrutura durante a próxima década. O ERIS possui uma câmara infravermelha de última geração, a NIX (Near Infrared Camera System), que foi utilizada para obter imagens do anel interno de NGC 1097. A NIX oferecerá uma visão nova e única de muitos objetos astronômicos diferentes, como exoplanetas e os discos de gás e poeira em torno de estrelas jovens. Ela pode usar uma técnica chamada coronagrafia, que bloqueia a luz das estrelas de forma semelhante a um eclipse solar, permitindo observar os tênues planetas ao seu redor.

O ERIS também possui um espectrógrafo 3D chamado SPIFFIER, que é uma atualização do SPIFFI (SPectrometer for Infrared Faint Field Imaging) do SINFONI. O SPIFFIER coleta um espectro para cada pixel individual dentro do seu campo de visão, o que permite aos astrônomos estudar, por exemplo, a dinâmica de galáxias distantes com detalhes incríveis, ou medir as velocidades das estrelas que orbitam o buraco negro supermassivo situado no centro da Via Láctea, o que é fundamental para testar a Relatividade Geral e entender a física de buracos negros. 

O módulo de óptica adaptativa do ERIS é equipado com sensores para analisar a turbulência atmosférica em tempo real, monitorando uma fonte astronômica real ou uma estrela-guia artificial a laser. O módulo envia informação até mil vezes por segundo para o espelho secundário deformável do VLT, que corrige os efeitos de distorção em tempo real, criando assim imagens muito mais detalhadas.

Fonte: ESO