As primeiras imagens do Observatório Vera C. Rubin

Nas primeiras imagens obtidas pelo Observatório Vera C. Rubin notam-se vistas panorâmicas de nebulosas e galáxias comprovando o enorme campo de visão e as capacidades de altíssima resolução do telescópio.

© Observatório Vera C. Rubin (Aglomerado de Virgem)

Uma das primeiras imagens obtida foi o Aglomerado de Virgem que fica a cerca de 65 milhões de anos-luz de distância e abriga mais de 2.000 galáxias em uma região do espaço que abrange dezenas de milhões de anos-luz e cobre mais de 8° no céu. Essas imagens mostram apenas duas pequenas seções da visão total do aglomerado pelo Observatório Vera C. Rubin e incluem uma variedade de morfologias galácticas, desde elípticas grandes, brilhantes e difusas até espirais delicadas e pequenas anãs.

Apesar do tamanho e alcance do Aglomerado de Virgem, nem todas as galáxias nessas imagens fazem parte do aglomerado, muitas das galáxias menores espalhadas pelo quadro estão no fundo distante. Em contraste, quaisquer estrelas visíveis nas imagens fazem parte da Via Láctea, situadas em primeiro plano. Quando imaginamos o céu, o espaço tridimensional é comprimido em uma representação bidimensional, de modo que objetos próximos e distantes se sobrepõem. No entanto, o Aglomerado de Virgem é de fato uma enorme concentração local de galáxias, tornando-o um lugar fascinante para observar e o lugar perfeito para estudar como as galáxias interagem e evoluem ao longo do tempo.

© Observatório Vera C. Rubin (M20 e M8)

Essa imagem rica e vibrante, repleta de gás brilhante e estrelas dispersas, mostra as nebulosas Trífida e da Lagoa (M20 e M8, respectivamente). A Nebulosa Trífida, assim chamada em homenagem aos três lóbulos separados pelas faixas escuras de poeira de Barnard 85 que se cruzam em seu centro, está localizada no canto superior direito. A muito maior Nebulosa da Lagoa, uma conhecida região de formação estelar, brilha no canto inferior esquerdo, ocupando a parte central da imagem. Ambas as nebulosas estão localizadas a cerca de 5.200 anos-luz de distância, na constelação de Sagitário. O plano galáctico, onde reside a maioria das estrelas, poeira e gás da Via Láctea, atravessa essa região, resultando em vistas cósmicas nas quais você sente que pode se perder. Essa imagem não é uma única imagem, mas uma composição de 678 imagens separadas obtidas ao longo de pouco mais de sete horas.

As fotos da maior câmera digital já construída têm uma resolução impressionante. Cada imagem completa captada pelo Telescópio de Levantamento Simonyi de 8,4 metros e pela Câmera LSST de 3.200 megapixels do observatório exigiria 400 telas de televisão de alta definição 4K para ser exibida em seu tamanho original. Não é de se surpreender, que o Observatório Rubin produzirá cerca de 20 terabytes de dados por noite, captando imagens de todo o céu do hemisfério sul a cada três ou quatro dias durante o Legacy Survey of Space and Time (LSST). Ele fará isso por 10 anos, construindo uma visão em lapso de tempo ultralarga e de altíssima definição do Universo que nunca tivemos antes.

A luz de objetos astronômicos reflete em cada um dos três espelhos do telescópio antes de entrar na câmera para a obtenção das imagens. Cada imagem cobre uma área no céu equivalente a 45 Luas Cheias, ou 9,62 graus quadrados. Assim que o LSST estiver em andamento, todas as noites o telescópio percorrerá o céu, captando cerca de 1.000 imagens por dia, guiado por um programador automatizado que leva em consideração fatores como o clima e os objetivos do levantamento. O observatório realizará um levantamento completo de todo o céu visível do hemisfério sul a partir de sua localização a cada três ou quatro dias e, em seguida, reiniciará o processo.

Ao final de 10 anos, que incluirão calibrações e medições fornecidas pelo observatório, os dados coletados podem chegar a 500 petabytes. Isso inclui cerca de 800 imagens visitadas de cada seção visível do céu, acumuladas ao longo desses 10 anos. O LSST produzirá trilhões de medições de bilhões de objetos, ajudando os astrônomos a entender melhor o cosmos em detalhes intrincados e provavelmente abrindo novos caminhos de pesquisa, levando-nos a fazer novas perguntas que nem sequer pensamos em fazer hoje. O Observatório Vera C. Rubin permitirá explorar galáxias, estrelas na Via Láctea, pulsares, supernovas, asteroides e cometas no Sistema Solar, tudo de uma maneira verdadeiramente nova.

Observe mais profundamente a imagem do Baú do Tesouro Cósmico utilizando o Skyviewer para estimar o número total de galáxias no Universo observável, estimando o número total de galáxias em um campo de visão do Observatório Vera C. Rubin. Um campo de visão do Observatório Vera C. Rubin mostra a extensão do Universo observável que ele capta cada vez que uma imagem é criada apontando o telescópio para o céu noturno. Isso equivale a aproximadamente 10 graus quadrados. A imagem do Baú do Tesouro Cósmico totalmente ampliada tem aproximadamente 24 graus quadrados.

As estimativas anteriores para o número total de galáxias no Universo observável eram de 200 a 300 bilhões de galáxias. Mas pesquisas recentes sugerem que é mais provável que o número gire em torno de dois trilhões de galáxias!

Fonte: Vera C. Rubin Observatory

A nossa água é mais velha do que o Sol?

Uma equipe liderada por astrônomos da Universidade de Leiden, nos Países Baixos, e do NRAO (National Radio Astronomy Observatory), na Virgínia (EUA), detectou, pela primeira vez, água gelada semipesada em torno de uma jovem estrela semelhante ao Sol.

© STScI / Webb (sistema protoestelar L1527 IRS)

Os pesquisadores utilizaram o telescópio espacial James Webb, cujos resultados reforçam a hipótese de que parte da água no nosso Sistema Solar se formou antes do Sol e dos planetas.

Uma das formas de os astrônomos descobrirem a origem da água é através da medição da taxa de deuteração. Esta é a fração de água que contém um átomo de deutério em vez de um dos hidrogênios. Assim, em vez de H2O, é HDO, que também é chamada água semipesada. Uma fração elevada de água semipesada é um sinal de que a água se formou num local muito frio, como as nuvens escuras primitivas de poeira, gelo e gás de onde nascem as estrelas.

Nos nossos oceanos, nos cometas e nas luas geladas, uma em cada dois milhares de moléculas de água é constituída por água semipesada. Este valor é cerca de dez vezes superior ao esperado com base na composição do nosso Sol. Por isso, foi colocada a hipótese de parte da água do nosso Sistema Solar ter tido origem como gelo em nuvens escuras, centenas de milhares de anos antes do nascimento do Sol.

Para confirmar esta hipótese, é necessário medir a taxa de deuteração da água gelada nestas regiões de formação estelar. Astrônomos detectaram agora uma proporção muito elevada de água gelada semipesada num invólucro protoestelar. Esta é a nuvem de material que rodeia uma estrela na sua fase embrionária. Antes, a taxa de deuteração da água em regiões de formação estelar só podia ser medida de forma confiável na fase gasosa, onde pode ser quimicamente alterada. Agora, com a sensibilidade sem precedentes do Webb, foi observada uma assinatura muito clara de água gelada semipesada na direção da protoestrela L1527 IRS, localizada na constelação de Touro, a cerca de 460 anos-luz da Terra.

A taxa de deuteração da água em L1527 IRS é muito semelhante à taxa de alguns cometas, bem como ao do disco protoplanetário de uma estrela jovem mais evoluída, o que sugere origens químicas antigas e frias semelhantes para a água encontrada em todos estes objetos.

Esta descoberta vem juntar-se às evidências crescentes de que a maior parte da água gelada faz a sua viagem praticamente inalterada desde as primeiras até às últimas fases da formação estelar. No entanto, a taxa de deuteração da água gelada medido em L1527 IRS é ligeiramente superior às taxas medidas em alguns cometas do nosso Sistema Solar e à taxa de água na Terra.

Uma variedade de fatores pode causar esta diferença. Por exemplo, alguma da água nestes cometas e na Terra pode ter sido quimicamente alterada no disco. Ou a nuvem escura que formou o nosso Sol pode ser diferente da nuvem escura onde L1527 IRS se formou. Estão planejadas mais observações de água gelada semipesada para investigar possíveis razões para estas diferenças em 30 novas protoestrelas e nuvens escuras primitivas.

Um artigo foi publicado no periódico The Astrophysical Journal Letters.

Fonte: Leiden University

Um eclipse solar artificial

A missão Proba-3 da ESA revelou as suas primeiras imagens da atmosfera exterior do Sol, a coroa solar.

© ESA (coroa interna do Sol)

Esta imagem, captada no espectro da luz visível, mostra a coroa solar de forma semelhante à que um olho humano veria durante um eclipse através de um filtro verde. As estruturas semelhantes a cabelos foram reveladas utilizando um algoritmo especializado de processamento de imagem.

Os dois satélites da missão, capazes de voar como uma única nave espacial graças a um conjunto de tecnologias de posicionamento a bordo, conseguiram criar o seu primeiro "eclipse solar total artificial" em órbita.

As imagens coronais resultantes demonstram o potencial das tecnologias de voo em formação, ao mesmo tempo que fornecem dados científicos de valor incalculável que irão melhorar a nossa compreensão do Sol e da sua enigmática atmosfera.

No passado mês de março, a missão Proba-3 conseguiu o que nenhuma outra tinha conseguido antes, um feito extraordinário possibilitado por um conjunto de tecnologias inovadoras de navegação e posicionamento. As suas duas naves espaciais, a 'Coronagraph' e a 'Occulter', voaram a 150 metros de distância em formação perfeita durante várias horas sem qualquer controle a partir do solo. Enquanto estiveram alinhadas, as duas naves mantiveram a sua posição relativa até um único milímetro.  Demonstrando o grau de precisão alcançado, as duas naves espaciais utilizam o seu tempo de voo em formação para criar eclipses solares totais artificiais em órbita, alinham-se com o Sol de modo a que o disco de 1,4 m de diâmetro transportado pela nave 'Occulter' cubra o disco brilhante do Sol para a nave 'Coronagraph', projetando uma sombra de 8 cm de diâmetro sobre o seu instrumento óptico, o ASPIICS (Association of Spacecraft for Polarimetric and Imaging Investigation of the Corona of the Sun). Quando a abertura de 5 cm está coberta pela sombra, o instrumento capta imagens da coroa solar sem ser interrompido pela luz brilhante do Sol.

A observação da coroa é crucial para revelar o vento solar, o fluxo contínuo de matéria do Sol para o espaço exterior. É também necessária para compreender o funcionamento das ejeções de massa coronal, explosões de partículas enviadas pelo Sol quase todos os dias, especialmente durante períodos de grande atividade. Estes eventos podem criar auroras espantosas no céu noturno, mas também representam sérias ameaças à tecnologia moderna. Podem perturbar significativamente as comunicações, a distribuição energética e os sistemas de navegação na Terra, como aconteceu em maio de 2024.

As imagens coronais resultantes das primeiras observações do ASPIICS fornecem um vislumbre dos dados valiosos que podemos esperar desta missão produtora de eclipses. A ardente coroa do Sol atinge temperaturas superiores a um milhão de graus Celsius, muito mais quente do que a superfície por baixo dela. O ASPIICS da Proba-3 está resolvendo este mistério estudando a coroa muito perto da superfície do Sol. Também consegue ver mais pormenores, detectando características mais tênues do que os coronógrafos tradicionais, graças a uma redução drástica da quantidade de luz "dispersa" que chega ao detector.

Juntamente com as medições efetuadas por outro instrumento a bordo, o DARA (Digital Absolute Radiometer), o ASPIICS contribuirá para desvendar questões de longa data sobre o Sol. O DARA medirá a irradiância solar total, exatamente a quantidade de energia que o Sol emite em cada momento. Um terceiro instrumento científico da missão Proba-3, o 3DEES (3D Energetic Electron Spectrometer), irá detectar elétrons nos cinturões de radiação da Terra, medindo a sua direção de origem e níveis de energia.

As imagens do eclipse artificial são comparáveis às obtidas durante um eclipse natural. A diferença é que é possível criar o eclipse uma vez em cada órbita de 19,6 horas, enquanto os eclipses solares totais só ocorrem naturalmente uma vez, muito raramente duas vezes por ano. Para além disso, os eclipses totais naturais duram apenas alguns minutos, enquanto a Proba-3 pode manter o seu eclipse artificial até 6 horas.

Fonte: ESA

A imagem perdida de um quasar

Astrônomos ficaram intrigados com o motivo pelo qual um quasar com lente gravitacional não tinha uma de suas imagens, até que o observatório de raios X Chandra a encontrou.

© Chandra (quasar ausente, rotulado em E)

Se um objeto aparece no céu em quatro lugares ao mesmo tempo, pode parecer ganancioso dos astrônomos pedir mais. No caso de uma galáxia distante chamada HE0230-2130, no entanto, a ausência de uma quinta imagem foi inesperada. Como decifrar o enigma?

A galáxia HE0230-2130 abriga um buraco negro supermassivo em seu centro, conhecido como quasar. O buraco negro captura gás de seus arredores, gerando quantidades prodigiosas de luz no processo. A luz que vemos dele agora viajou 10,6 bilhões de anos para chegar à Terra. Do nosso ponto de vista, esses objetos no Universo distante se alinham perfeitamente com um objeto massivo diretamente à sua frente: duas galáxias em fusão em primeiro plano. A massa em primeiro plano atua como uma lente gravitacional, direcionando a luz do quasar mais distante por vários caminhos para criar múltiplas imagens.

Em um artigo do ano passado no periódico Astronomy & Astrophysics, uma equipe do Instituto Max Planck de Astrofísica, Alemanha, apresentou observações do quasar usando o par de telescópios Magellan de 6,5 metros no Chile. A equipe rejeitou várias razões pelas quais uma quinta imagem poderia ter escapado à detecção: entre as possibilidades que consideraram estava a microlente, a deflexão gravitacional adicional da luz do quasar por estrelas em uma galáxia interveniente. Outra possibilidade eram variações naturais no brilho do quasar. Qualquer um dos cenários poderia ter ofuscado a quinta imagem.

© Magellan (quatro imagens do quasar)

Esta imagem dos telescópios Magellan mostra quatro imagens (A, B, C e D) do quasar com lente gravitacional. G1 e G2 são as galáxias em primeiro plano, cuja massa está desviando a luz do quasar em múltiplas imagens.

No entanto, os astrônomos concluíram que nenhum efeito desse tipo seria forte o suficiente para ocultar completamente a quinta imagem da visão dos telescópios sensíveis. Em vez disso, eles procuraram explicar a imagem ausente por uma distribuição peculiar de massa, incluindo matéria normal e matéria escura, dentro e ao redor das galáxias em primeiro plano.

Depois de testar 12 distribuições de massa diferentes, às vezes incluindo até mesmo um aglomerado adicional de matéria escura, eles encontraram algumas que produziram apenas quatro imagens. Mas acontece que a quinta imagem simplesmente não era visível nas observações do Magellan. Porém, o objeto o comportamento do quasar também foi observado usando o observatório de raios X Chandra.

A causa provável do desaparecimento da quinta imagem é que a maioria dos fótons de raios X são os mais energéticos que o Chandra consegue observar, sugerindo que a poeira entre nós e o quasar está bloqueando a passagem de fótons de raios X menos energéticos, bem como de toda a luz visível.

As observações do telescópio espacial James Webb, que cobrem uma gama de comprimentos de onda infravermelhos, poderiam testar esse cenário. Mas, até que dados complementares sejam obtidos, essa interpretação ainda está em aberto. Mesmo com a quinta imagem encontrada, ainda acredita-se que a galáxia HE0230−2130 requer circunstâncias especiais para ser explicada, ou seja, a quinta imagem só pode estar onde está e os halos de matéria escura das galáxias em lente forem muito incomuns.

Fonte: Sky & Telescope

Nuvens de silicato descobertas na atmosfera de um exoplaneta distante

Os astrofísicos obtiveram novos e preciosos conhecimentos sobre a formação de exoplanetas distantes e sobre o aspecto das suas atmosferas, depois de utilizarem o telescópio espacial James Webb para adquirirem imagens de dois exoplanetas jovens.

© Ellis Bogat (ilustração do sistema YSES-1)

Entre as principais descobertas contam-se a presença de nuvens de silicato na atmosfera de um dos planetas e um disco circumplanetário que se pensa alimentar material que pode formar luas à volta do outro.

Em termos mais gerais, a compreensão da formação do sistema supersolar YSES-1 fornece uma visão mais aprofundada das origens do nosso próprio Sistema Solar e fornece a oportunidade de observar e aprender, em tempo real, como um planeta semelhante a Júpiter se forma. Os dois planetas são várias vezes maiores do que Júpiter e orbitam longe da sua estrela hospedeira, realçando a diversidade de sistemas exoplanetários, mesmo em torno de estrelas como o nosso próprio Sol.

Embora todo o sistema planetário seja jovem, o planeta interior YSES-1 b com 16,7 milhões de anos, é demasiado velho para encontrar sinais do disco de formação planetária em torno da estrela hospedeira. Mas em YSES-1 b foi observado um disco em torno do próprio planeta, que se pensa que alimenta o planeta com material e serve de local de nascimento de luas, semelhante às observadas em torno de Júpiter. Apenas três outros discos deste tipo foram identificados até à data, ambos em torno de objetos significativamente mais jovens do que YSES-1 b, levantando novas questões sobre como este disco pode ter uma vida tão longa.

Os planetas do sistema YSES-1 estão também demasiado separados para serem explicados através das atuais teorias de formação, pelo que as descobertas adicionais de nuvens de silicato distintas em torno de YSES-1 c e de pequeno material poeirento quente em torno de YSES-1 b levam a mais mistérios e complexidades para determinar como os planetas se formam e evoluem.

Um artigo foi publicado na revista Nature.

Fonte: Trinity College Dublin

A natureza dos discos de formação planetária

Astrônomos revelaram descobertas inovadoras sobre os discos de gás e poeira que rodeiam estrelas jovens próximas, utilizando o poderoso ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array).

© NRAO (ilustração de um disco protoplanetário)

Estes resultados fazem parte de um grande programa do ALMA chamado AGE-PRO (ALMA Survey of Gas Evolution of PROtoplanetary Disks). O AGE-PRO observou 30 discos protoplanetários em torno de estrelas semelhantes ao Sol para medir a massa do disco de gás em diferentes idades. O estudo revelou que os componentes do gás e da poeira nestes discos evoluem a ritmos diferentes.

Um disco protoplanetário rodeia a sua estrela hospedeira durante vários milhões de anos, à medida que o seu gás e poeira evoluem e se dissipam, estabelecendo a escala de tempo para a formação de planetas gigantes. A massa e o tamanho iniciais do disco, bem como o seu momento angular, têm uma profunda influência no tipo de planeta que se poderá formar (gigantes gasosos, gigantes gelados ou mini-Netunos) e nas trajetórias de migração dos planetas.

O tempo de vida do gás no interior do disco determina a escala de tempo para o crescimento das partículas de poeira até um objeto do tamanho de um asteroide, a formação de um planeta e, finalmente, a migração do planeta a partir do local onde nasceu.

O levantamento observou 30 discos com diferentes idades, desde menos de 1 milhão de anos até mais de 5 milhões de anos, em três regiões de formação estelar: Ofiúco, Lobo, e Escorpião Superior. Os dados coletados servirão como uma biblioteca abrangente de observações de linhas espectrais para uma grande amostra de discos em diferentes fases da sua evolução.

O monóxido de carbono (CO) é o indicador químico mais utilizado nos discos protoplanetários, mas para medir completamente a massa de gás num disco, são necessários indicadores moleculares adicionais. O AGE-PRO utilizou o N2H+ como indicador adicional de gás para melhorar significativamente a precisão das medições. As detecções do ALMA foram também configuradas para receber linhas espectrais inesperadas, incluindo H2CO, DCN, DCO+, N2D+, CH3CN.

Os resultados indicam que, à medida que os discos envelhecem, o gás e a poeira são consumidos a ritmos diferentes e sofrem uma "oscilação" na relação de massa gás-poeira à medida que os discos evoluem. A descoberta mais surpreendente é que, embora a maioria dos discos se dissipe após alguns milhões de anos, os que sobrevivem têm mais gás do que o esperado. Isto altera fundamentalmente a estimativa da acreção atmosférica de planetas formados mais tarde.

Estes resultados serão publicados em 12 artigos científicos numa futura edição especial da revista The Astrophysical Journal.

Fonte: National Radio Astronomy Observatory