Dúzias de estrelas massivas lançadas de jovem aglomerado estelar

Astrônomos utilizaram dados do telescópio espacial Gaia da ESA para descobrir 55 estrelas velozes lançadas do jovem aglomerado estelar R136 na Grande Nuvem de Magalhães, uma galáxia satélite da Via Láctea.

© STScI (ilustração do aglomerado estelar R136)

Este fato aumenta dez vezes o número de "estrelas em fuga" conhecidas nesta região. Quando os aglomerados estelares se formam, as estrelas recém-nascidas movem-se de forma cruzada e quase que roçam entre si, o que pode resultar na ejeção de estrelas para fora do jovem aglomerado. 

Os astrónomos descobriram que o jovem aglomerado estelar R136 ejetou praticamente um-terço das suas estrelas mais massivas nos últimos milhões de anos, a velocidades superiores a 100.000 km/h. Estas estrelas viajaram até 1.000 anos-luz do seu local de nascimento antes de explodirem como supernovas no final da sua vida, produzindo uma estrela de nêutrons ou um buraco negro. 

Outra descoberta surpreendente: não houve um único período em que as estrelas foram dinamicamente ejetadas, mas sim dois. O primeiro episódio ocorreu há 1,8 milhões de anos, quando o aglomerado se formou. O segundo episódio ocorreu há apenas 200.000 anos e tinha características muito diferentes. Por exemplo, as estrelas em fuga deste segundo episódio movem-se mais lentamente e não são disparadas em direções aleatórias como no primeiro episódio, mas numa direção preferencial. Os pesquisadores pensam que o segundo episódio de expulsão estelar se deveu à interação de R136 com outro aglomerado próximo (que só foi descoberto em 2012). O segundo episódio pode prever que os dois aglomerados se vão misturar e fundir num futuro próximo. 

As estrelas massivas eventualmente explodem como supernovas. Durante a sua vida, são extremamente brilhantes, até mais de um milhão de vezes mais brilhantes do que o Sol, e emitem principalmente luz ultravioleta que ioniza o gás hidrogênio circundante. Vivem apenas durante um curto período de tempo (milhões de anos) e normalmente ainda explodem na região de formação estelar em que nasceram. Esta região de formação estelar é constituída por nuvens de gás e poeira que amortecem o efeito que as estrelas massivas têm no seu meio envolvente.

Esta é a primeira vez que se encontra um número tão grande (55) de estrelas de alta velocidade originárias de um único aglomerado. O R136 é um aglomerado muito especial, com centenas de milhares de estrelas, incluindo as estrelas mais massivas conhecidas (até 300 vezes a massa do Sol). Faz parte da maior região de formação estelar conhecida num raio de cinco milhões de anos-luz. É possível que as estrelas fugitivas formadas no início do Universo tenham dado uma contribuição importante para a chamada reionização do Universo causada pela luz ultravioleta. 

Os astrônomos utilizaram dados do telescópio Gaia da ESA, que mede as posições, distâncias e velocidades de mais de um bilhão de estrelas. O Gaia está localizado muito para além da Lua, a uma distância de 1,5 milhões de quilômetros da Terra. O principal objetivo da equipe era testar os limites das capacidades do Gaia. 

O R136 está localizado na Grande Nuvem de Magalhães, uma galáxia irmã da Via Láctea, a uma distância de 160.000 anos-luz. É uma distância muito grande para as medições do Gaia. Este aglomerado estelar se formou há apenas 1,8 milhões de anos e, por isso, as estrelas em fuga não podem ainda estar tão longe que se torne impossível identificá-las. Ao conseguir encontrar muitas destas estrelas, será possível fazer afirmações estatísticas confiáveis.

Um artigo foi publicado na revista Nature.

Fonte: NOVA

Buraco negro destrói estrela e vai à caça de outro astro celeste

O observatório de raios X Chandra da NASA, e outros telescópios, identificaram um buraco negro supermassivo que despedaçou uma estrela e está agora usando estes destroços estelares para esmagar ou outra estrela ou um buraco negro menor.

© NASA (disco de material criado por buraco negro)

Esta pesquisa ajuda a ligar dois mistérios cósmicos e fornece informações sobre o ambiente em torno de alguns dos maiores tipos de buracos negros. Em 2019, um telescópio óptico no estado norte-americano da Califórnia observou uma explosão de luz que foi classificada mais tarde como um "evento de perturbação de marés" (TDEs, "Tidal Disruption Events"). Trata-se de casos em que os buracos negros destroem estrelas, e se aproximarem demasiado, através das suas poderosas forças de maré. Os astrônomos deram a este TDE o nome de AT2019qiz. 

Entretanto, os cientistas estavam também seguindo casos de outro tipo de fenômenos cósmicos observados ocasionalmente em todo o Universo. Tratavam-se de breves e regulares explosões de raios X que ocorriam perto de buracos negros supermassivos. Estes eventos são chamados "erupções quase periódicas" (QPEs, "Quasi-Periodic Eruptions"). Este último estudo fornece aos cientistas evidências de que os TDEs e as QPEs estão provavelmente ligados. 

Os pesquisadores pensam que as QPEs surgem quando um objeto se esmaga no disco deixado para trás após o TDE. Embora possam existir outras explicações, os autores do estudo propõem que esta é a fonte de pelo menos algumas QPEs. Em 2023, foram usados o Chandra e o Hubble para estudar simultaneamente os detritos deixados para trás após o fim da perturbação de marés. Os dados do Chandra foram obtidos durante três observações diferentes, cada uma separada por cerca de 4 a 5 horas. A exposição total de cerca de 14 horas de tempo, pelo Chandra, revelou apenas um sinal fraco na primeira e na última observação, mas um sinal muito forte na observação do meio. 

A partir daí, os pesquiadores usaram o NICER (Neutron Star Interior Composition Explorer) da NASA para observar frequentemente AT2019qiz em busca de explosões repetidas de raios X. Os dados do NICER mostraram que AT2019qiz entra em erupção aproximadamente a cada 48 horas. Observações do Observatório Neil Gehrels Swift da NASA e do telescópio AstroSat da Índia concretizaram a descoberta. Os dados ultravioletas do Hubble, obtidos ao mesmo tempo que as observações do Chandra, permitiram aos cientistas determinar o tamanho do disco em volta do buraco negro supermassivo. Descobriram que o disco se tinha tornado suficientemente grande para que, se algum objeto estivesse orbitando o buraco negro e demorasse cerca de uma semana ou menos para completar uma órbita, colidisse com o disco e causasse erupções. 

Este resultado tem implicações na procura por mais erupções quase periódicas associadas a perturbações de marés. A descoberta de mais destas erupções permitiria medir a prevalência e as distâncias de objetos em órbitas próximas de buracos negros supermassivos. Alguns deles podem ser excelentes alvos para os futuros observatórios de ondas gravitacionais que estão planejados.

O artigo que descreve estes resultados foi publicado na revista Nature.

Fonte: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

Revelado pormenores elusivos em sistemas estelares jovens

A cada segundo nascem mais de 3.000 estrelas no Universo visível. Muitas estão rodeadas por um disco protoplanetário.

© NAOJ (ilustração de um disco de formação planetária em torno de uma estrela)

No entanto, os processos exatos que dão origem às estrelas e aos sistemas planetários ainda são pouco conhecidos. Uma equipe de astrônomos liderada por pesquisadores da Universidade do Arizona utilizou o telescópio espacial James Webb (JWST) para obter alguns dos conhecimentos mais detalhados das forças que moldam os discos protoplanetários.

As observações fornecem vislumbres do possível aspecto do nosso Sistema Solar há 4,6 bilhões de anos. Especificamente, foi detectado os chamados ventos de disco com um detalhe sem precedentes. Estes ventos são correntes de gás que sopram do disco de formação planetária para o espaço. Alimentados em grande parte por campos magnéticos, estes ventos podem viajar dezenas de quilômetros em apenas um segundo.

As descobertas ajudam a compreender melhor como os jovens sistemas planetários se formam e evoluem. Um dos processos mais importantes num disco protoplanetário é o fato da estrela consumir matéria do disco que a rodeia, ou seja, a acreção. O modo como uma estrela acreta massa tem uma grande influência na forma como o disco circundante evolui ao longo do tempo, incluindo a maneira como os planetas se formam mais tarde.

As estrelas jovens crescem puxando gás do disco que está girando à sua volta, mas para que isso aconteça, o gás tem de perder alguma da sua inércia. Caso contrário, o gás orbitaria consistentemente a estrela e nunca cairia sobre ela. Este processo é denominado "perda de momento angular", mas a forma exata como isso acontece tem-se revelado difícil de entender. Para melhor compreender como o momento angular funciona num disco protoplanetário, é útil imaginar uma patinadora no gelo: o juntar os braços ao seu corpo fará que ela gire mais depressa, enquanto que esticá-los abrandará a sua rotação. Como a sua massa não se altera, o momento angular permanece o mesmo. Para que a acreção ocorra, o gás ao longo do disco tem de perder momento angular. 

Uma vez que existem outros processos que moldam os discos protoplanetários, é fundamental poder distinguir entre os diferentes fenômenos. Enquanto o material na orla interna do disco é empurrado para fora pelo campo magnético da estrela, no que é conhecido como vento X, as partes exteriores do disco são corroídas pela intensa luz estelar, resultando nos chamados ventos térmicos, que sopram a velocidades muito mais lentas.

Para distinguir entre o vento impulsionado pelo campo magnético, o vento térmico e o vento-X, é necessário utilizar a elevada sensibilidade e resolução do JWST. Ao contrário do vento X, que tem um foco restrito, os ventos observados no presente estudo têm origem numa região mais vasta que incluiria os planetas rochosos interiores do nosso Sistema Solar, aproximadamente entre a Terra e Marte. Estes ventos também se estendem mais acima do disco do que os ventos térmicos, atingindo distâncias centenas de vezes superiores à distância entre a Terra e o Sol.

Para este estudo, os pesquisadores selecionaram quatro sistemas de discos protoplanetários, todos eles vistos de lado da perspectiva da Terra. A sua orientação permitiu que a poeira e o gás no disco atuassem como uma máscara, bloqueando alguma da luz da brilhante estrela central, que de outra forma teria oprimido os ventos. Ao configurar os detectores do JWST para distinguir moléculas em certos estados de transição, a equipe foi capaz de rastrear várias camadas dos ventos. As observações revelaram uma estrutura intrincada e tridimensional de um jato central, aninhado dentro de um invólucro em forma de cone de ventos com origem a distâncias progressivamente maiores do disco, semelhante à estrutura em camadas de uma cebola.

Uma nova descoberta importante, de acordo com os pesquisadores, foi a detecção consistente de um buraco central pronunciado no interior dos cones, formado por ventos moleculares em cada um dos quatro discos. A equipe espera, no futuro, expandir estas observações a mais discos protoplanetários, para ter uma melhor noção de quão comuns são as estruturas do vento de disco observadas no Universo e de como evoluem ao longo do tempo.

Um artigo foi publicado na revista Nature Astronomy.

Fonte: University of Arizona

Encontrada a galáxia de disco rotativo mais distante

Foi descoberta a galáxia mais distante parecida à Via Láctea alguma vez observada.

© ALMA (galáxia REBELS-25)

Denominada REBELS-25, esta galáxia de disco parece tão ordenada como as galáxias atuais, no entanto, estamos a observá-la quando o Universo tinha apenas 700 milhões de anos. Este fato é tão mais surpreendente quanto, de acordo com a nossa compreensão atual da formação galáctica, se esperava que estas primeiras galáxias do Universo primordial se apresentassem bastante caóticas.

A estrutura e rotação de REBELS-25 foram observadas com o auxílio do Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), do qual o Observatório Europeu do Sul (ESO) é um parceiro. As galáxias que observamos no Universo atual percorreram um longo caminho desde os objetos aglomerados e caóticos que os astrônomos observam tipicamente no Universo primordial.

As galáxias primitivas fundem-se umas com as outras, evoluindo posteriormente para formas mais suaves a um ritmo muito lento. As teorias atuais sugerem que, para que uma galáxia se apresente tão ordenada como a nossa Via Láctea, ou seja, um disco em rotação com estruturas organizadas como braços em espiral, deverá ter evoluído durante bilhões de anos. Contudo, a detecção de REBELS-25 desafia esta escala de tempo.

Neste estudo, os astrônomos descobriram que REBELS-25 é a mais distante galáxia de disco com forte rotação jamais descoberta. A luz que nos chega desta galáxia foi emitida quando o Universo tinha apenas 700 milhões de anos, uns meros 5% da sua idade atual (13,8 bilhões), o que faz com que a rotação ordenada de REBELS-25 seja deveras inesperada.

REBELS-25 foi inicialmente detectada pela mesma equipe em observações anteriores também realizadas com o ALMA, que está localizado no deserto chileno do Atacama. No momento foi uma descoberta excitante, que mostrava indícios de rotação, no entanto a resolução dos dados não era suficientemente alta para ser confirmada. Para discernir corretamente a estrutura e o movimento da galáxia, foram realizadas observações de seguimento, também com o ALMA, com uma resolução mais elevada, conseguindo assim confirmar a sua natureza recorde.

Surpreendentemente, os dados também sugerem características mais desenvolvidas, semelhantes às da Via Láctea, como uma barra central alongada e até braços em espiral, embora sejam necessárias mais observações para confirmar este fato. Observações futuras de REBELS-25, juntamente com mais descobertas de outras galáxias primordiais com rotação, poderão transformar a nossa compreensão da formação das primeiras galáxias e da evolução do Universo.

Este trabalho foi aceito para publicação no periódico Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Fonte: ESO

Descoberto planeta em órbita da estrela individual mais próxima do Sol

Com o auxílio do Very Large Telescope (VLT) do Observatório Europeu do Sul (ESO), os astrônomos descobriram um exoplaneta em órbita da estrela de Barnard, a estrela individual mais próxima do nosso Sol.

© ESO (ilustração de exoplaneta ao redor da estrela Barnard)

Neste exoplaneta recém-descoberto, que tem pelo menos metade da massa de Vênus, um ano dura pouco mais de três dias terrestres. 

As observações também sugerem a existência de mais três candidatos a exoplanetas, em outras órbitas em torno desta estrela. Localizada a apenas seis anos-luz de distância da Terra, a estrela de Barnard é o segundo sistema estelar mais próximo, depois do grupo de três estrelas de Alfa Centauri, e a estrela individual mais próxima de nós.

Devido à sua proximidade, é um alvo primário na procura de exoplanetas semelhantes à Terra, mas, e apesar de uma detecção promissora em 2018, não tinha ainda sido confirmado nenhum planeta em órbita da estrela de Barnard. 

A equipe procurava sinais de possíveis exoplanetas existentes no interior da zona habitável ou temperada da estrela de Barnard, uma zona definida como podendo existir água líquida à superfície dos planetas que aí se encontram. As anãs vermelhas como a estrela de Barnard são muitas vezes observadas pelos astrônomos, uma vez que é mais fácil detectar planetas rochosos de baixa massa em sua órbita do que em torno de estrelas maiores do tipo do Sol.

O exoplaneta recém descoberto, Barnard b, está vinte vezes mais próximo da estrela de Barnard do que Mercúrio está do nosso Sol. Orbita a sua estrela em 3,15 dias terrestres e tem uma temperatura à superfície de cerca de 125 °C. Barnard b é um dos exoplanetas de menor massa conhecidos e um dos poucos que com uma massa inferior à da Terra. No entanto, este planeta encontra-se demasiado perto da sua estrela, mais perto do que a zona habitável. Apesar desta estrela ser cerca de 2.500º mais fria do que o nosso Sol, ainda assim a zona onde se encontra o planeta apresenta-se demasiado quente para a água se manter líquida à sua superfície.

A equipe utilizou o ESPRESSO, um instrumento de alta precisão concebido para medir a oscilação de uma estrela causada pela atração gravitacional de um ou mais planetas em sua órbita. Os resultados obtidos com estas observações foram confirmados com dados de outros instrumentos também especializados na procura de exoplanetas: o HARPS no Observatório de La Silla do ESO, o HARPS-N e o CARMENES.

No entanto, os novos dados não confirmam a existência do candidato a exoplaneta registrado em 2018. Para além do planeta confirmado, os cientistas encontraram ainda indícios de mais três candidatos a exoplanetas em órbita da mesma estrela. Estes candidatos, no entanto, requerem observações adicionais com o ESPRESSO para serem confirmados.

Mas a descoberta deste planeta, juntamente com outras descobertas anteriores, como Proxima b e d, mostra que a nossa vizinhança cósmica se encontra repleta de planetas de pequena massa. O Extremely Large Telescope (ELT) do ESO, atualmente em construção, irá transformar a área de investigação dos exoplanetas. O instrumento ANDES do ELT permitirá detectar mais destes pequenos planetas rochosos na zona temperada em torno de estrelas próximas, fora do alcance dos atuais telescópios, e estudar a composição das suas atmosferas.

Um artigo foi publicado no periódico Astronomy & Astrophysics. 

Fonte: ESO

Jato de um buraco negro promove erupções estelares

Numa descoberta surpreendente, os astrônomos utilizando o telescópio espacial Hubble descobriram que o jato tipo maçarico de um buraco negro supermassivo, no núcleo de uma enorme galáxia, parece causar a erupção de estrelas ao longo da sua trajetória.

© STScI (ilustração de jato e galáxia M87)

As estrelas, chamadas novas, não são apanhadas no interior do jato, mas aparentemente estão situadas numa perigosa vizinhança. Esta descoberta está confundindo os pesquisadores à procura de uma explicação.

Uma nova surge num sistema estelar duplo em que uma estrela normal, envelhecida e inchada, derrama hidrogênio sobre uma estrela companheira anã branca. Quando a anã branca tiver acumulado uma camada superficial de hidrogênio com quilômetros de espessura, essa camada explode como uma bomba nuclear gigante. A anã branca não é destruída pela erupção da nova, que ejeta a sua camada superficial e volta a sugar combustível da companheira, e o ciclo da nova recomeça.

O Hubble encontrou duas vezes mais novas explodindo perto do jato do que em outras partes da galáxia gigante M87 durante o período de estudo. O jato é lançado por um buraco negro central com 6,5 bilhões de massas solares, rodeado por um disco de matéria rodopiante. O buraco negro, alimentado pela matéria em queda, lança um jato de plasma com 3.000 anos-luz de comprimento, que atravessa o espaço quase à velocidade da luz. Qualquer coisa apanhada no feixe energético seria queimada.

© Hubble (M87)

Mas, de acordo com as novas descobertas obtida com o Hubble, aparentemente até estar perto do seu jato de energia também é arriscado. A descoberta do dobro de novas perto do jato implica que ou há o dobro de sistemas binários formadores de novas perto do jato ou que estes sistemas entram em erupção duas vezes mais do que sistemas semelhantes  em outros pontos da galáxia.

Outra ideia que pode ser considerada é que o jato está aquecendo a estrela companheira da anã, fazendo com que esta "transborde" e despeje ainda mais hidrogênio sobre a anã branca. No entanto, os pesquisadores calcularam que este aquecimento não é suficientemente grande para ter este efeito.

Pouco depois do lançamento do Hubble, em 1990, os astrônomos utilizaram o seu instrumento FOC (Faint Object Camera) de primeira geração para espreitar para o centro de M87, onde se esconde o buraco negro monstruoso. Foram notados "eventos transientes" azulados que podiam ser indícios de novas. Mas a visão do FOC era tão estreita que os astrônomos do Hubble não conseguiam olhar para longe do jato para comparar com a região próxima do jato. 

Durante mais de duas décadas, os resultados permaneceram misteriosamente provocantes. Evidências convincentes da influência do jato nas estrelas da galáxia hospedeira foram recolhidas durante um período de nove meses de observação do Hubble com câmaras mais recentes e de visão mais ampla para contar as novas em erupção. Isto constituiu um desafio para o calendário de observação do telescópio, porque exigia que se revisitasse M87 precisamente de cinco em cinco dias para tirar outra fotografia. A soma de todas as exposições de M87 levou à imagem mais profunda de M87 alguma vez obtida. O Hubble encontrou 94 novas no terço de M87 que a sua câmara consegue abranger. 

Este feito deve-se inteiramente às capacidades únicas do Hubble. As imagens dos telescópios terrestres não têm a nitidez necessária para ver as novas nas profundezas de M87. Não conseguem resolver estrelas ou erupções estelares perto do núcleo da galáxia porque a região que rodeia o buraco negro é demasiado brilhante. Só o Hubble consegue detectar as novas contra o brilhante fundo de M87. As novas são extremamente comuns no Universo. Na galáxia M87, há uma nova todos os dias. Mas como existem pelo menos 100 bilhões de galáxias em todo o Universo visível, entram em erupção, a cada segundo, cerca de 1 milhão de novas.

Um artigo foi publicado no periódico The Astrophysical Journal.

Fonte: Space Telescope Science Institute

Eclipse Anular do Sol

Hoje, dia 2 de outubro, ocorrerá um fenômeno astronômico que promete encantar os observadores: um Eclipse Anular do Sol.

© NASA (Eclipse Solar Anular)

Este fenômeno astronômico ocorre quando a Lua se alinha entre a Terra e o Sol, e o seu diâmetro aparente está menor do que o Sol. Assim, a sombra da Lua não cobre totalmente o Sol, criando um "anel de fogo" no céu. 

Este eclipse será visto como anular em uma estreita faixa que passa pelo oceano Pacífico, oceano Atlântico e no extremo sul da América do Sul, incluindo Chile e Argentina. No Brasil será visível na parte sul das regiões sudeste e centro-oeste e toda a região sul. Quanto mais ao sul, maior será a área eclipsada. 

Tanto no eclipse total quanto no anular a lua se alinha entre a Terra e o Sol, bloqueando toda ou a maior parte da luz solar em uma parte da superfície da Terra. A sombra mais escura, onde toda a luz solar é bloqueada, é chamada umbra. Em torno da umbra se define a sombra mais clara, a penumbra, onde a luz solar é parcialmente bloqueada e o eclipse é visto como parcial. 

Esse tipo de eclipse ocorre quando a lua está em seu apogeu, o ponto mais distante de sua órbita da Terra, ou próxima deste ponto, fazendo com que pareça menor do que o Sol no céu. A frequência com que os eclipses do Sol ocorrem é em média 2 vezes por ano, podendo ser somente parciais, anulares ou totais. 

O último eclipse anular do Sol ocorreu em 14 de Outubro de 2023 e foi visto em uma parte do Brasil. Eclipses da Lua e do Sol costumam ocorrer em sequência. Isso se deve à inclinação da órbita da Lua em relação à Terra. No caso desse eclipse anular, ele faz par com o eclipse parcial da Lua ocorrido na noite de 17 para 18 de setembro. 

Para aqueles que pretendem observar o eclipse, é importante estar em um local com vista sem obstáculos para o oeste, uma vez que o evento ocorrerá próximo ao pôr do Sol. Em São José do Rio Preto (SP), por exemplo, o eclipse parcial começará às 17h04, atingirá seu máximo às 17h42, com 0,12 de magnitude, mas a anularidade não será observada, e o término ocorrerá às 18h16, horário que o Sol estará se pondo.

Em hipótese alguma olhe diretamente para o Sol sem proteção adequada. Óculos escuros, chapas de raio X ou outros filtros caseiros não protegem contra os danos. É essencial utilizar filtros certificados, como os óculos especiais para observação solar ou vidros de soldador 14.

O Observatório Nacional fará uma transmissão ao vivo do eclipse anular para que todos possam acompanhar o fenômeno com segurança em seu canal no YouTube. A transmissão será feita em parceria com astrônomos do Projeto "Céu em sua Casa: observação remota" e com o Time And Date, organização internacional que fornece serviços relacionados ao tempo, clima, fenômenos astronômicos e fusos horários.

Assista a live em: Observatório Nacional. Confira mais detalhes sobre esse eclipse em: Time and Date.

Fonte: Observatório Nacional