Pirotecnia estelar em exibição em superaglomerado estelar

Astrônomos revelaram uma exibição explosiva de fogos de artifício cósmicos de estrelas interagindo com seu ambiente. Este espetáculo deslumbrante, devido aos ventos poderosos que fluem das estrelas, é um marco importante na capacidade de estudar a formação das maiores estrelas e entender melhor como elas afetam seus ambientes.

© D. Capela / M. G. Guarcello (Westerlund 1)

A imagem colorida revela detalhes intrincados de gás e poeira no aglomerado, com emissão infravermelha média de comprimento de onda mais longo (vermelho) destacando poeira e gás quentes, emissão infravermelha média de comprimento de onda mais curto (verde) traçando estruturas complexas de poeira e gás mais frios, e emissão infravermelha próxima (azul) mostrando a luz brilhante de estrelas jovens e massivas embutidas neste aglomerado.

Os pesquisadores usaram o telescópio espacial James Webb (JWST) da NASA para observar Westerlund 1, um superaglomerado de estrelas com centenas de estrelas jovens muito massivas e potencialmente milhares de estrelas jovens de massa menor.

Westerlund 1 está localizado na Via Láctea, a cerca de 12.000 anos-luz da Terra. As imagens JWST obtidas de Westerlund 1 mostram muitas estrelas evoluídas e massivas desprendendo violentamente suas camadas externas com manchas brilhantes por toda a imagem. Essas estruturas estendidas são conhecidas como "ventos" e mostram uma diversidade surpreendente em suas formas.

Os resultados fornecem detalhes do processo em que enormes quantidades de energia de ventos estelares e radiação estão colidindo com o ambiente local. Isso forma estruturas complexas e agita a nuvem gigante de gás, na qual essas estrelas estão inseridas.

Westerlund 1 é um dos aglomerados jovens formadores de estrelas mais próximos e massivos da nossa Galáxia, e contém muitas estrelas supergigantes e hipergigantes raras, com massas que variam de oito a 100 vezes a do nosso Sol. Essas estrelas vivem rápido e morrem jovens com idades de apenas alguns milhões de anos, o que contrasta fortemente com estrelas de menor massa como o nosso Sol, que vivem por bilhões de anos.

Estrelas massivas consomem seu combustível de hidrogênio muito mais rápido do que estrelas de menor massa, enquanto ao mesmo tempo perdem a maior parte de sua massa por meio de ventos e explosões de suas camadas externas, que o JWST pode observar em comprimentos de onda infravermelhos. Apesar de serem ambientes raros de formação de estrelas em nossa Galáxia hoje, aglomerados de estrelas supermassivas eram muito comuns nas fases iniciais do Universo.

Comparado ao Sol, que entrará em sua fase gigante vermelha em cinco bilhões de anos ou mais, estrelas massivas impactam seus ambientes locais logo após sua formação e, eventualmente, explodem como supernovas energéticas, deixando para trás estrelas de nêutrons ou buracos negros. Espera-se que apenas uma supernova tenha explodido até agora em Westerlund 1, no entanto, mais de 1.500 são esperadas nas próximas dezenas de milhões de anos.

Um artigo descrevendo esse trabalho está sendo publicado no periódico Astronomy & Astrophysics.

Fonte: Harvard–Smithsonian Center for Astrophysics

Aglomerados estelares abertos M35 e NGC 2158

Enquadrados neste campo de visão único, estrelado e telescópico estão dois aglomerados abertos de estrelas, M35 e NGC 2158.

© Evan Tsai (M35 e NGC 2158)

Estes aglomerados abertos de estrelas estão localizados dentro dos limites da constelação de Gêmeos, eles parecem estar lado a lado. Com suas estrelas concentradas no canto superior direito, M35 está relativamente perto.

O M35, também catalogado como NGC 2168, está a meros 2.800 anos-luz de distância, com cerca de 400 estrelas espalhadas por um volume de cerca de 30 anos-luz de diâmetro. Estrelas azuis brilhantes frequentemente distinguem aglomerados abertos mais jovens como M35, cuja idade é estimada em 150 milhões de anos.

No canto inferior esquerdo, NGC 2158 está cerca de quatro vezes mais distante que M35 e muito mais compacto, brilhando com a luz mais amarelada de uma população de estrelas mais de 10 vezes mais velha.

Em geral, aglomerados abertos de estrelas são encontrados ao longo do plano da Via Láctea. Vagamente ligadas gravitacionalmente, suas estrelas constituintes tendem a se dispersar ao longo de bilhões de anos, à medida que os aglomerados estelares abertos orbitam o centro galáctico.

Fonte: NASA

Como o aglomerado da Fênix forma estrelas

Pesquisadores, utilizando o telescópio espacial James Webb da NASA, resolveram finalmente o mistério de como um enorme aglomerado de galáxias está formando estrelas a um ritmo tão elevado.

© Hubble / Chandra / VLA (aglomerado da Fênix)

Esta imagem do aglomerado da Fênix combina dados do telescópio espacial Hubble, do observatório de raios X Chandra e do radiotelescópio VLA (Very Large Array). Os raios X do Chandra mostram gás extremamente quente em roxo. Os dados ópticos do Hubble mostram galáxias em amarelo e filamentos de gás mais frio, onde se estão formando estrelas, em azul claro. Os jatos gerados por surtos, representados em vermelho, são vistos em ondas rádio pelo radiotelescópio VLA.

A confirmação do Webb baseia-se em mais de uma década de estudos efetuados com o observatório de raios X Chandra e com o telescópio espacial Hubble, bem como com vários observatórios terrestres.

O aglomerado da Fênix, um grupo de galáxias unidas pela gravidade a 5,8 bilhões de anos-luz da Terra, tem sido alvo do interesse dos astrônomos devido a algumas propriedades únicas. Em particular, algumas que são surpreendentes: uma suspeita de arrefecimento extremo do gás e um ritmo furioso de formação estelar, apesar de um buraco negro supermassivo com cerca de 10 bilhões de massa solar no seu núcleo.

Em outros aglomerado de galáxias observados, o buraco negro supermassivo central libera partículas energéticas e radiação que impedem o gás de arrefecer o suficiente para formar estrelas. Os pesquisadores têm estudado os fluxos de gás no interior deste aglomerado para tentar perceber como é que ele está levando a uma formação estelar tão extrema.

Até à data, no aglomerado da Fênix, os números não estavam coerentes e os pesquisadores estavam perdendo uma parte do processo. O Webb rastreou e mapeou o gás em arrefecimento que faltava e que acabará por alimentar a formação estelar. Mais importante ainda, este gás quente foi encontrado no interior de cavidades que traçam o gás muito quente, com uns escaldantes 10 milhões de graus Celsius, e o gás já arrefecido, com cerca de 10.000º C.

A capacidade do Webb para detectar esta temperatura específica de gás em arrefecimento, cerca de 300.000º C, deve-se em parte às suas capacidades instrumentais. No entanto, houve uma pequena ajuda da natureza. Esta particularidade envolve dois átomos ionizados muito diferentes, o neônio e o oxigênio, criados em ambientes semelhantes. A estas temperaturas, a emissão do oxigénio é 100 vezes mais brilhante, mas só é visível no ultravioleta. Embora o neônio seja muito mais tênue, brilha no infravermelho, o que permitiu o auxílio dos instrumentos avançados do Webb. Apesar desta emissão ser normalmente mais difícil de detectar, a sensibilidade do Webb no infravermelho médio corta todo o ruído.

A equipe espera agora empregar esta técnica para estudar aglomerados de galáxias mais típicos. Embora o aglomerado da Fênix seja, em muitos aspetos, único, esta prova de conceito é um passo importante para aprender como outros aglomerados de galáxias formam estrelas.

Um artigo foi publicado na revista Nature.

Fonte: Massachusetts Institute of Technology

As cores de um aglomerado de estrelas

O Observatório Europeu do Sul (ESO) divulgou uma imagem com 80 milhões de pixels do aglomerado estelar RCW 38, captada pelo telescópio VISTA (Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy), no deserto chileno do Atacama.

© VISTA (RCW 38)

Aprecie as belas cores da maternidade estelar RCW 38, com os seus rastros e redemoinhos brilhantes, localizada a cerca de 5.500 anos-luz de distância da Terra, na constelação da Vela.

Esta imagem mostra-nos tudo, desde o rosa vivo das nuvens de gás até aos pontos coloridos das estrelas jovens. Comparadas com o nosso Sol, que tem cerca de 4,6 bilhões de anos e se encontra numa fase estável da sua vida, as estrelas do aglomerado RCW 38 são ainda muito jovens. Com menos de um milhão de anos, o RCW 38 contém cerca de 2.000 estrelas, e apresenta-se repleto de atividade, o que o torna um alvo interessante para observações astronômicas.

Os aglomerados estelares contêm todos os ingredientes para a formação de estrelas: nuvens densas de gás e acúmulos opacos de poeira cósmica. Quando esta mistura de gás e poeira colapsa sob a sua própria gravidade, nasce uma estrela. A forte radiação emitida pelas estrelas recém-nascidas faz com que o gás que envolve o aglomerado estelar brilhe intensamente, dando origem aos tons rosados que observamos em RCW 38.

Apesar desta ser uma visão bastante espetacular, o fato é que no visível não conseguimos observar muitas estrelas deste aglomerado, porque a poeira bloqueia a radiação por elas emitida. É por isso que necessitamos do telescópio VISTA: a sua câmara VIRCAM capta radiação infravermelha que, ao contrário da luz visível, pode atravessar a poeira quase sem obstáculos, revelando-nos o aglomerado em todo o seu esplendor. Deste modo, podemos ver também estrelas muito jovens dentro dos seus casulos de poeira ou estrelas frias “falhadas”, chamadas anãs marrons.

Esta imagem infravermelha foi obtida no âmbito do rastreio VVV (VISTA Variables in the Vía Láctea), que produziu o mapa infravermelho mais detalhado da nossa Galáxia alguma vez conseguido. Para além de nos darem uma nova visão sobre objetos já conhecidos, rastreios como este revelam também objetos astronômicos ainda desconhecidos. Desde a obtenção desta imagem, a câmara VIRCAM do VISTA, que desde 2008 levou a cabo vários rastreios, foi desativada após longos anos de operação bem sucedidos. No final deste ano, irá ser instalado neste telescópio o novo instrumento 4MOST, que irá recolher espectros de 2.400 objetos simultaneamente numa grande área do céu. O futuro avizinha-se brilhante com o renascimento do VISTA.

Fonte: ESO

Encontros não muito imediatos do tipo galáctico

Esta imagem mostra a NGC 3640, uma galáxia elíptica incomum situada a cerca de 88 milhões de anos-luz de distância da Terra.

© ESO / VST (NGC 3640 & NGC 3641)

A imagem, obtida com o VLT Survey Telescope (VST) instalado no Observatório do Paranal do ESO, revela um conjunto de galáxias de todas as formas e tamanhos, onde vemos, no meio de toda esta vizinhança cósmica colorida e para além da NGC 3640 que nos chama imediatamente a atenção, um objeto que se destaca em particular: uma galáxia menor que parece estar demasiado perto da NGC 3640 para o seu conforto. 

Ao longo da sua vida extremamente longa, as galáxias vão-se modificando. À medida que se deslocam no espaço, estes objetos celestes podem "roubar" gás e estrelas de outras galáxias, ou mesmo engoli-las e fundir-se com elas. No seguimento destes eventos, as galáxias ficam muitas vezes distorcidas, como é o caso da NGC 3640 e da luz difusa que a rodeia. 

Isto sugere um passado violento na galáxia e que os astrônomos podem usar para conhecer a sua história passada e presente. Para traçar a história desta galáxia e da sua companheira menor, uma equipe de astrônomos, do Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), utilizou o VST para analisar os seus aglomerados globulares: agregações esféricas e compactas de estrelas ligadas pela gravidade. 

Estes aglomerados contêm normalmente algumas das primeiras estrelas criadas numa galáxia e podem, por isso, atuar como marcadores fósseis, revelando a história da galáxia, mesmo depois de eventos de fusão. Os resultados confirmam que a NGC 3640 já engoliu outras galáxias anteriormente, um sinal ameaçador para a galáxia menor que está agora no seu caminho, a NGC 3641. 

No entanto, esta pequena galáxia mostra uma distinta ausência de distorções na sua forma ou nos aglomerados globulares que abriga, o que sugere que a interação entre ambas, embora rápida, não está ocorrendo suficientemente perto para que a NGC 3640 represente uma ameaça. A NGC 3641 parece estar a salvo... por enquanto.

Fonte: ESO

Estudo revela que buracos negros podem "cozinhar" por eles próprios

Os astrônomos deram um passo crucial para demonstrar que os buracos negros mais massivos do Universo podem criar as suas próprias refeições.

© Chandra & VLT (Aglomerado Centaurus)

Dados do observatório de raios X Chandra da NASA e do VLT (Very Large Telescope) do ESO fornecem novas evidências de que as erupções dos buracos negros podem ajudar a arrefecer gás para se alimentarem.

Este estudo baseou-se em observações de sete aglomerados de galáxias. Os centros dos aglomerados de galáxias contêm as galáxias mais massivas do Universo, que abrigam enormes buracos negros com massas que variam entre milhões e dezenas de bilhões de vezes a massa do Sol.

Os jatos destes buracos negros são impulsionados pelo seu consumo de gás. Na imagem do Aglomerado de Centaurus, os dados do Chandra representados em azul revelam raios X de filamentos de gás quente e os dados do VLT, um telescópio óptico no Chile, mostram filamentos mais frios em vermelho. Os resultados apoiam um modelo em que as erupções dos buracos negros fazem com que o gás quente arrefeça e forme filamentos estreitos de gás quente.

A turbulência no gás também desempenha um papel importante neste processo de ativação. De acordo com este modelo, parte do gás quente nestes filamentos deveria então fluir para o centro das galáxias para alimentar os buracos negros, causando uma erupção. A explosão faz com que mais gás arrefeça e alimente os buracos negros, levando a novos surtos. Este modelo prevê a existência de uma relação entre o brilho dos filamentos de gás quente e morno nos centros dos aglomerados de galáxias. Mais especificamente, nas regiões onde o gás quente é mais brilhante, o gás morno também deverá ser mais brilhante.

A equipe de astrônomos descobriu, pela primeira vez, essa relação, dando um apoio fundamental ao modelo. Este resultado também fornece uma nova compreensão destes filamentos cheios de gás, que são importantes não só para alimentar os buracos negros, mas também para provocar a formação de novas estrelas. Este avanço foi possível graças a uma técnica inovadora que isola os filamentos quentes nos dados de raios X do Chandra de outras estruturas, incluindo grandes cavidades no gás quente criadas pelos jatos dos buracos negros. A relação recém-descoberta para estes filamentos mostra uma semelhança notável com a encontrada nas caudas das galáxias medusas, que tiveram o seu gás retirado à medida que viajavam através do gás circundante, formando longas caudas. Esta semelhança revela uma ligação cósmica inesperada entre os dois objetos e implica que um processo semelhante está ocorrendo neles.

Este trabalho foi publicado na revista Nature Astronomy.

Fonte: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

Vendo olho no olho

Em destaque nesta imagem do telescópio espacial Hubble está a galáxia espiral NGC 2566, que fica a 76 milhões de anos-luz de distância na constelação de Puppis.

© Hubble / VLT / ALMA (NGC 2566)

Uma barra proeminente de estrelas se estende pelo centro desta galáxia, e braços espirais emergem de cada extremidade da barra. Como a NGC 2566 parece inclinada da nossa perspectiva, seu disco assume uma forma de amêndoa, dando à galáxia a aparência de um olho cósmico.

Enquanto a NGC 2566 "olha" para nós, os astrônomos olham de volta, usando o Hubble para pesquisar os aglomerados de estrelas da galáxia e as regiões de formação de estrelas. Os dados do Hubble são especialmente valiosos para estudar estrelas que têm apenas alguns milhões de anos; essas estrelas são brilhantes nos comprimentos de onda ultravioleta e visível aos quais o Hubble é sensível.

Usando esses dados, os pesquisadores medirão as idades das estrelas da NGC 2566, ajudando a juntar as peças da linha do tempo da formação de estrelas da galáxia e da troca de gás entre as nuvens de formação de estrelas e as próprias estrelas.

Vários outros observatórios astronômicos examinaram NGC 2566, incluindo o telescópio espacial James Webb. Os dados do Webb complementam esta imagem do Hubble, adicionando uma visão da poeira quente e brilhante de NGC 2566 ao retrato estelar do Hubble. Na extremidade de comprimento de onda longo do espectro eletromagnético, NGC 2566 também foi observada pelo Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). O ALMA é uma rede de 66 radiotelescópios que trabalham juntos como um só para captar imagens detalhadas das nuvens de gás nas quais as estrelas se formam. Juntos, Hubble, Webb e ALMA fornecem uma visão geral da formação, vidas e mortes de estrelas em galáxias por todo o Universo.

As luzes que ascendem nessa galáxia parecem anunciar a chegada do Natal!

Fonte: ESA

Primeira estrela binária próximo do buraco negro da Via Láctea

Pesquisadores detectaram uma estrela binária próxima de Sagitário A*, o buraco negro supermassivo situado no centro da nossa Galáxia.

© ESO / VLT (localização da estrela binária D9 próxima de Sagitário A*)

Esta imagem mostra a localização da estrela binária D9 recentemente descoberta na órbita de Sagitário A*, o buraco negro supermassivo localizado no centro da Via Láctea.

É a primeira vez que um par de estrelas é encontrado nas vizinhanças de um buraco negro supermassivo. A descoberta, baseada em dados recolhidos pelo Very Large Telescope (VLT) do Observatório Europeu do Sul (ESO), ajuda-nos a compreender melhor como é que as estrelas conseguem sobreviver em ambientes de gravidade extrema e pode abrir caminho à detecção de planetas perto de Sagitário A*.

As estrelas binárias, pares de estrelas que orbitam em torno uma da outra, são muito comuns no Universo, mas até agora nenhuma tinha ainda sido encontrada perto de um buraco negro supermassivo, local onde a gravidade muito extrema pode tornar os sistemas estelares instáveis. Esta nova descoberta mostra que alguns binários podem prosperar durante um curto espaço de tempo em condições destrutivas. 

D9, nome dado à estrela binária recém-descoberta, foi detectada mesmo a tempo: estima-se que tenha apenas 2,7 milhões de anos de idade, e a forte força gravitacional do buraco negro fará com que, muito provavelmente, se funda numa única estrela dentro de apenas um milhão de anos, o que corresponde a um período de tempo muito curto para um sistema tão jovem.

Durante muitos anos, os cientistas também pensaram que o ambiente extremo que existe nas proximidades de um buraco negro supermassivo impedisse a formação de novas estrelas. No entanto, as várias estrelas jovens encontradas nas proximidades de Sagitário A* desmentiram esta suposição. A descoberta desta estrela binária jovem mostra agora que até pares de estrelas têm o potencial de se formar no seio destas condições adversas.

O binário agora descoberto foi encontrado no seio de um denso aglomerado de estrelas e outros objetos que orbita Sagitário A*, o chamado aglomerado S. Os objetos mais enigmáticos neste aglomerado são os chamados objetos G, que se comportam como estrelas mas que mais parecem nuvens de gás e poeira. Foi precisamente durante observações destes objetos misteriosos que foi encontrado um padrão surpreendente em D9. Os dados obtidos com o instrumento ERIS, montado no VLT, combinados com dados de arquivo do instrumento SINFONI, revelaram variações recorrentes na velocidade da estrela, indicando que D9 se tratava de duas estrelas em órbita uma da outra.

A equipe propõe que os misteriosos objetos G possam ser uma combinação de estrelas binárias que ainda não se fundiram com o material que sobrou de estrelas já fundidas. A natureza precisa de muitos dos objetos que orbitam Sagitário A*, bem como a forma como se podem ter formado tão perto do buraco negro supermassivo, continuam sendo um mistério.

Em breve, a atualização GRAVITY+ do Interferômetro do VLT e o instrumento METIS do Extremely Large Telescope (ELT) do ESO, atualmente em construção no Chile, poderão mudar esta situação. Ambas estas infraestruturas permitirão a realização de observações ainda mais detalhadas do centro da Via Láctea, revelando a natureza de objetos conhecidos e, sem dúvida, descobrindo mais estrelas binárias e sistemas jovens.

Este trabalho foi publicado hoje na revista Nature Communications. 

Fonte: ESO