Encontradas as primeiras candidatas a anãs marrons fora da Via Láctea

Astrônomos utilizaram o telescópio espacial James Webb para detectar a primeira população de candidatas a anãs marrons fora da Via Láctea, no aglomerado estelar NGC 602.

© Webb (NGC 602)

Perto da periferia da Pequena Nuvem de Magalhães, uma galáxia satélite a cerca de 200.000 anos-luz da Terra, encontra-se o jovem aglomerado estelar NGC 602. O ambiente local deste aglomerado é um análogo próximo do que existia no Universo primitivo, com abundâncias muito baixas de elementos mais pesados do que o hidrogênio e o hélio. 

A existência de nuvens escuras de poeira densa e o fato de o aglomerado ser rico em gás ionizado também sugerem a presença de processos de formação estelar em curso. Juntamente com a sua região HII associada N90, que contém nuvens de hidrogênio atômico ionizado, este aglomerado constitui uma oportunidade valiosa para examinar cenários de formação estelar em condições dramaticamente diferentes das da vizinhança solar.

As anãs marrons são as primas mais massivas dos planetas gigantes gasosos (tipicamente variam entre 13 e 75 massas de Júpiter, por vezes menos). Flutuam livremente, o que significa que não estão gravitacionalmente ligadas a uma estrela como os exoplanetas. No entanto, algumas delas partilham características com os exoplanetas, como a sua composição atmosférica e padrões de tempestade.

Até agora, conhecíamos cerca de 3.000 anãs marrons, mas todas elas vivem dentro da nossa própria Galáxia. Esta descoberta realça o poder de usar tanto o Hubble como o Webb para estudar aglomerados estelares jovens. O Hubble mostrou que NGC 602 abriga estrelas muito jovens de baixa massa, mas só com o Webb é possível finalmente ver a extensão e o significado da formação de massa subestelar neste aglomerado. 

Os dados incluem uma nova imagem de NGC 602 obtida pelo instrumento NIRCam (Near-InfraRed Camera) do Webb, que destaca as estrelas do aglomerado, os jovens objetos estelares e as cristas de gás e poeira circundantes, bem como o próprio gás e poeira, ao mesmo tempo que mostra a contaminação significativa por galáxias de fundo e outras estrelas na Pequena Nuvem de Magalhães. Estas observações foram efetuadas em abril de 2023. 

Ao estudar as jovens anãs marrons pobres em metal recentemente descobertas em NGC 602, estamos mais perto de desvendar os segredos de como as estrelas e os planetas se formaram nas duras condições do Universo primitivo. Estes são os primeiros objetos subestelares fora da Via Láctea.

Um artigo foi publicado no periódico The Astrophysical Journal. 

Fonte: ESA

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

O aglomerado de estrelas Rosa de Caroline

Encontrado entre o rico campo de estrelas da Via Láctea, o aglomerado de estrelas NGC 7789 localiza-se a cerca de 8.000 anos-luz de distância da Terra na constelação de Cassiopeia.

© Guillaume Seigneuret (NGC 7789)

O aglomerado foi descoberto no final do século XVIII pela astrônoma Caroline Lucretia Herschel, irmã de William Herschel, e por isso o aglomerado é conhecido como a Rosa de Caroline. 

O seu aspecto visual através de pequenos telescópios, criado pelo complexo de estrelas e espaços vazios do aglomerado, sugere pétalas de rosa aninhadas. O aglomerado aberto de estrelas tem uma idade estimada de 1,6 bilhão de anos. Todas as estrelas no aglomerado provavelmente nasceram no mesmo tempo, mas as mais brilhantes e mais massivas exauriram mais rapidamente o combustível de hidrogênio nos seus núcleos. 

Estas estrelas se desenvolveram a partir de estrelas da sequência principal como o Sol e se transformaram em muitas estrelas gigantes vermelhas que aparecem amareladas nesta imagem. 

Usando medidas de cor e brilho, os astrônomos podem modelar a massa e então a idade do aglomerado de estrelas, observando as estrelas que saíram da sequência principal e se tornaram gigantes vermelhas. 

Com mais de 50 anos-luz de diâmetro, a Rosa de Caroline se espalha por cerca de meio grau (o mesmo tamanho angular da Lua) perto do centro desta imagem telescópica. 

Fonte: NASA

Dez novas estrelas de nêutrons em Terzan 5

Uma equipe internacional liderada por pesquisadores do Instituto Max Planck de Física Gravitacional, do Instituto Max Planck de Radioastronomia e do National Radio Astronomy Observatory (NRAO) descobriu dez estrelas de nêutrons em rotação rápida no aglomerado globular Terzan 5.

© NRAO (ilustração de dez novos pulsares em Terzan 5)

Muitas delas encontram-se em binários incomuns e raros, incluindo uma potencial candidata a recorde de estrela dupla de nêutrons, um pulsar numa órbita extremamente elíptica e vários sistemas "aranha" em que as estrelas de nêutrons estão evaporando as suas companheiras.

Estas descobertas aumentam o número de pulsares de milissegundo conhecidos neste aglomerado estelar muito denso em mais de um-quarto, para um total de 49. Os pesquisadores esperam descobrir mais pulsares em binários possivelmente ainda mais extremos: tencionam analisar todos os dados de Terzan 5 registados com o MeerKAT, utilizando o enorme poder computacional do projeto de ciência cidadã Einstein@Home, gerido pelo Instituto Max Planck de Física Gravitacional.

As estrelas de nêutrons são remanescentes compactos de explosões de supernova e são constituídas por matéria exótica e extremamente densa. São mais massivas do que o nosso Sol, mas com um diâmetro de apenas cerca de 20 quilômetros. Devido aos seus fortes campos magnéticos e à sua rápida rotação, emitem um feixe de ondas de rádio semelhante a um farol cósmico. Quando a rotação aponta periodicamente estes feixes para a Terra, a estrela de nêutrons torna-se visível como uma fonte de rádio pulsante: um pulsar de rádio. Alguns destes pulsares de rádio atingem períodos de rotação de apenas alguns milissegundos ao acumularem material de uma estrela companheira binária. Estes são chamados pulsares de milissegundo. 

O aglomerado globular Terzan 5 é um dos locais mais povoados de estrelas da nossa Via Láctea. No seu núcleo, onde existem milhões de vezes mais estrelas por unidade de volume do que na vizinhança do nosso Sol, as estrelas encontram-se e interagem com muito mais frequência do que em outros locais. Este fato torna-o uma "fábrica" muito eficiente para produzir pulsares em sistemas binários extraordinários. Já se conheciam 39 pulsares em Terzan 5 antes deste estudo, que acrescentou mais dez.

Os astrônomos fizeram as suas descobertas utilizando dados do radiotelescópio MeerKAT. O MeerKAT é um conjunto de 64 antenas na região de Karoo, África do Sul, com uma sensibilidade sem precedentes para fontes no hemisfério sul. Como parte do grande projeto de pesquisa TRAPUM (TRansients and Pulsars using MeerKAT), a equipe observou Terzan 5 duas vezes durante várias horas com 56 antenas do MeerKAT. A caracterização dos novos pulsares, uma tarefa que pode levar muitos anos, foi feita muito rapidamente graças a décadas de dados de arquivo obtidos com o GBT (Green Bank Telescope). 

Além deste sistema exótico encontrado com o MeerKAT, outro exemplo recente como o sistema NGC 1851E, que poderá ser o primeiro sistema pulsar, buraco negro, está mostrando que os aglomerados globulares são uma mina de ouro de oportunidades. Uma descoberta do presente trabalho é um sistema binário que, por um lado, pode consistir de duas estrelas de nêutrons. Estas estrelas de nêutrons duplas são muito raras, cerca de 20 dos mais de 3.600 pulsares conhecidos pertencem a esta classe em particular. 

Se as observações futuras confirmarem estas suspeitas, o sistema duplo seria também um recordista, com o pulsar de rotação mais rápida e a órbita de período mais longo para esta classe de sistemas. Por outro lado, o mesmo sistema pode também ser um pulsar massivo com uma estrela companheira anã branca. Um pulsar de grande massa pode condicionar a composição interior das estrelas de nêutrons. 

A órbita extremamente elíptica de outra descoberta indica uma série de encontros estelares próximos no seu passado. Quando as estrelas do centro densamente povoado de Terzan 5 passam por um sistema binário, a sua gravidade pode perturbar as suas órbitas, podendo mesmo ejetar e substituir as estrelas que o compõem. 

Os astrônomos vão voltar a observar Terzan 5 com o MeerKAT em frequências de rádio mais elevadas, o que deverá aumentar ainda mais as hipóteses de novas descobertas. Quem sabe, talvez a próxima descoberta neste fantástico aglomerado globular seja algo tão exótico como um par de pulsares de milissegundo ou um pulsar de milissegundo orbitando um buraco negro?

Um artigo foi publicado no periódico Astronomy & Astrophysics.

Fonte: Max Planck Institute for Radio Astronomy

Aglomerados estelares próximos têm origem em apenas três "famílias"

Uma equipe internacional de astrônomos liderada pela Universidade de Viena decifrou a história da formação de jovens aglomerados de estrelas, alguns dos quais podemos ver a olho nu à noite.

© ESO / STScI (aglomerado estelar Alpha Persei)

Os pesquisadores relatam que a maioria dos aglomerados estelares jovens próximos pertencem apenas a três famílias, que têm origem em regiões de formação estelar muito massivas. Esta pesquisa também fornece novos conhecimentos sobre os efeitos das supernovas (explosões violentas no fim da vida de estrelas muito massivas) na formação de estruturas gigantes de gás em galáxias como a Via Láctea. 

Utilizando dados precisos da missão Gaia da ESA e observações espectroscópicas, foram rastreadas as origens de 155 aglomerados estelares jovens num raio de cerca de 3.500 anos-luz em torno do Sol. A análise mostra que estes aglomerados estelares podem ser divididos em três famílias com origens e condições de formação comuns. Estas três famílias de estrelas têm o nome dos seus aglomerados estelares mais proeminentes: Collinder 135 (Cr135), Messier 6 (M6) e Alpha Persei (α Per). 

O estudo concluiu que devem ter ocorrido mais de 200 explosões de supernova no seio destas três famílias de aglomerados estelares, liberando enormes quantidades de energia para o seu meio envolvente. Esta energia teve provavelmente um impacto significativo na distribuição do gás na Via Láctea local. Isto poderia explicar a formação de uma superbolha, uma bolha gigante de gás e poeira com um diâmetro de 3.000 anos-luz em torno da família Cr135. 

O nosso Sistema Solar também está inserido numa bolha deste tipo, a chamada Bolha Local, que está cheia de gás muito fino e quente. A Bolha Local está provavelmente também ligada à história de uma das três famílias de aglomerados estelares. E é provável que tenha deixado vestígios na Terra, como sugerem as medições de isótopos de ferro (60Fe) na crosta terrestre. 

No futuro, a equipe planeja investigar com mais precisão se e como o nosso Sistema Solar interagiu com a matéria interestelar na Via Láctea. 

Um artigo foi publicado na revista Nature. 

Fonte: University of Vienna

Como o potássio é destruído nas estrelas

Se quisermos saber de onde vêm os elementos químicos, há que olhar para as estrelas.

© Hubble (NGC 2419)

Os aglomerados globulares, como NGC 2419, visível nesta imagem obtida pelo telescópio espacial Hubble, não são apenas bonitos, mas também fascinantes. São grupos esféricos de estrelas que orbitam o centro de uma galáxia; no caso de NGC 2419, essa galáxia é a Via Láctea. O NGC 2419 encontra-se a cerca de 300.000 anos-luz do Sistema Solar, na direção da constelação do Lince.

Quase todos os elementos mais pesados que o hélio são formados através de reações nucleares nas estrelas. Mas que processos estelares são responsáveis por estes elementos? Será que podemos encontrar padrões na quantidade de cada elemento que observamos em diferentes ambientes astrofísicos, como estrelas, galáxias ou aglomerados globulares?

Recentemente, uma equipe de pesquisadores da Universidade do Estado da Carolina do Norte, nos EUA, focou-se no processo de destruição do potássio (K) em aglomerados globulares, analisando um aglomerado em particular: NGC 2419. 

Os aglomerados globulares são grupos de estrelas ligadas gravitacionalmente. Os astrônomos observaram padrões claros nas quantidades relativas de diferentes elementos de estrela para estrela. Um desses padrões é entre o oxigênio e o sódio: as estrelas dos aglomerados globulares que têm mais sódio têm menos oxigênio, e vice-versa. Isto é conhecido como a anticorrelação sódio-oxigênio (Na-O). 

Foram também descobertas várias outras anticorrelações, o que indica que ocorrem processos únicos (por vezes desconhecidos) em aglomerados globulares específicos. Em 2012, a primeira anticorrelação magnésio-potássio (Mg-K) foi descoberta no aglomerado globular NGC 2419. Um excedente global de potássio foi associado a reações de queima de hidrogênio em temperaturas entre 80 e 260 milhões kelvin.

Mas o mais intrigante é que as estrelas do aglomerado que mostraram esta anticorrelação são estrelas gigantes vermelhas relativamente jovens. Os núcleos destas estrelas não deveriam ser suficientemente quentes para que as reações nucleares alterassem a quantidade de Mg e K. A principal teoria envolvia a mistura com K e Mg de estrelas antigas do aglomerado, mas o que permaneceu incerto foi a velocidade da reação de destruição do potássio. 

Assim, a equipa tentou recriar a reação de destruição do potássio realizando uma experiência sobre uma reação nuclear semelhante (39K + 3He => 40Ca + d), no TUNL (Triangle Universities Nuclear Laboratory). Esta reação é de transferência de prótons, em que um próton do hélio-3 (3He) é transferido para o potássio-39 (39K), formando cálcio-40 (40Ca).

Esta reação experimental permite imitar a reação real que ocorre numa estrela onde o potássio é destruído. Descobriu-se que o potássio não só pode ser destruído em temperaturas mais baixas, como é destruído 13 vezes mais depressa do que se pensava nessas temperaturas. 

Esta descoberta poderá alterar a forma como modelamos a criação de elementos nas estrelas, não só para este caso específico de NGC 2419, mas também para outros modelos astrofísicos que incluam reações sobre o potássio.

Um artigo foi publicado no periódico Physical Review Letters.

Fonte: North Carolina State University

Buraco negro cria contas estelares em um cordão

Os astrônomos descobriram uma das mais poderosas erupções de um buraco negro alguma vez registrada.

© Chandra / LOFAR / Hubble (aglomerado de galáxias SDSS J1531)

Esta megaexplosão, ocorrida há bilhões de anos, pode ajudar a explicar a formação de um impressionante padrão de aglomerados de estrelas em torno de duas galáxias massivas, semelhante a contas num cordão. 

Esta descoberta foi feita no sistema conhecido como SDSS J1531+3414 (SDSS J1531 para abreviar), que se situa a 3,8 bilhões de anos-luz da Terra. Para este estudo foram utilizados vários telescópios, incluindo o observatório de raios X Chandra da NASA e o radiotelescópio LOFAR (Low Frequency Array). 

O  SDSS J1531 é um enorme aglomerado de galáxias que contém centenas de galáxias individuais e enormes reservatórios de gás quente e matéria escura. No coração de SDSS J1531, duas das maiores galáxias do aglomerado estão colidindo uma com a outra. Ao redor destas galáxias gigantes em fusão está um conjunto de 19 grandes aglomerados estelares, chamados superaglomerados, dispostos numa formação em "S" que se assemelha a contas num cordão. 

Uma equipe de astrônomos utilizou dados de raios X, no rádio e no visível para desvendar a provável formação desta cadeia incomum de aglomerados de estrelas. A descoberta de evidências de uma antiga e titânica erupção em SDSS J1531 forneceu uma pista vital. A erupção terá ocorrido quando o buraco negro supermassivo no centro de uma das grandes galáxias produziu um jato extremamente poderoso. À medida que o jato se deslocava pelo espaço, empurrou o gás quente circundante para longe do buraco negro, criando uma cavidade gigantesca.

A prova da existência de uma cavidade provém de "asas" de emissão brilhante em raios X, observadas com o Chandra, que traçam o gás denso perto do centro de SDSS J1531. Estas asas constituem a orla da cavidade e o gás menos denso no meio faz parte da cavidade. O LOFAR mostra ondas de rádio provenientes dos remanescentes das partículas energéticas do jato que preenchem a cavidade gigante. Em conjunto, estes dados fornecem evidências convincentes de uma explosão antiga e massiva. 

Os astrônomos também descobriram gás frio e ameno localizado perto da abertura da cavidade, detectado com o ALMA (Atacama Large Millimeter and submillimeter Array) e com o telescópio Gemini Norte, respectivamente. Os pesquisadores argumentam que parte do gás quente empurrado para longe do buraco negro acabou por arrefecer, formando gás frio e ameno. A equipe pensa que os efeitos de maré das duas galáxias em fusão comprimiram o gás ao longo de trajetórias curvas, levando à formação de aglomerados estelares com o padrão "contas num cordão". 

Os astrônomos reconstruíram neste aglomerado uma sequência provável de eventos que ocorreram ao longo de uma vasta variabilidade de distâncias e tempo. Começou com o buraco negro, com uma pequena fração de um ano-luz de diâmetro, formando uma cavidade com quase 500.000 anos-luz de largura. Este acontecimento único desencadeou a formação dos jovens aglomerados estelares cerca de 200 milhões de anos mais tarde, cada um com alguns milhares de anos-luz de diâmetro.

Os astrônomos apenas observaram ondas de rádio e uma cavidade de um jato, mas os buracos negros normalmente disparam dois jatos em direções opostas. A equipe observou emissões de rádio mais longe das galáxias que podem ser os remanescentes de um segundo jato, mas não estão associadas a uma cavidade detectada. Supõe-se que os sinais de rádio e de raios X da outra erupção podem ter desvanecido ao ponto de não serem detectáveis.

Um artigo foi publicado no periódico The Astrophysical Journal. 

Fonte: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

Observações mostram que as estrelas massivas nascem em grupos

Há muito que se pensa que as estrelas massivas nascem como gêmeas, trigêmeas ou em grupos ainda maiores. Mas, até agora, havia poucas evidências observacionais que confirmassem a multiplicidade do nascimento das estrelas massivas.

© ALMA (região de formação estelar massiva)

Imagem, em cores falsas, da região de formação estelar massiva G333.23-0.06 a partir de dados obtidos com o observatório Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). As inserções mostram regiões detectadas com sistemas múltiplos de protoestrelas. Os símbolos pretos indicam a posição de cada uma das estrelas recém-formadas. A imagem abrange uma região com 0,62 por 0,78 anos-luz (que no céu corresponde a uns meros 7,5 x 9,5 segundos de arco).

Isto mudou com as observações aqui apresentadas: um estudo detalhado, utilizando o observatório ALMA, encontrou quatro protoestrelas binárias, um sistema triplo, um quádruplo e um quíntuplo num grande aglomerado estelar.

Os novos resultados confirmam a nossa compreensão atual da formação de estrelas massivas: estas nascem, realmente, em grupos. As estrelas massivas, há muito que se pensa que o nascimento múltiplo seja a norma. Este fato foi demonstrado por simulações que traçaram o colapso de nuvens gigantes de gás e poeira desde o início até à formação de estrelas separadas no seu interior: um processo hierárquico em que porções maiores da nuvem se contraem para formar núcleos mais densos, e em que regiões menores dentro destes "núcleos natais" colapsam para formar as estrelas separadas: estrelas massivas, mas também várias estrelas menos massivas. 

O nosso Sol formou-se como uma protoestrela de baixa massa num aglomerado de estrelas do gênero. As estrelas massivas, que têm mais de oito vezes a massa do nosso Sol, são de particular interesse, pois são estas as que dão oportunidade às estrelas de nêutrons e aos buracos negros, sendo estes com possibilidade de fundir uns com os outros e emitir grandes quantidades de ondas gravitacionais. Além disso, as estrelas massivas são muito brilhantes, até um milhão de vezes mais brilhantes do que o nosso Sol, sendo estas vistas em outras galáxias. 

Até agora, embora houvesse uma boa compreensão teórica da formação de estrelas nestas circunstâncias, faltavam evidências fundamentais: é muito difícil observar regiões de formação estelar em detalhe suficiente. Até à data, as observações tinham sido capazes de mostrar apenas alguns isolados candidatos a sistemas múltiplos em aglomerados estelares massivos, mas nada que se parecesse com a população prevista pelas simulações. Para confirmar ou descartar os modelos atuais da formação de estrelas massivas, era clara a necessidade de observações mais detalhadas. 

Um grupo de astrônomos do NAOJ (National Astronomical Observatory of Japan), da Universidade para Estudos Avançados em Tóquio, e do Instituto Max Planck de Astronomia em Heidelberg, propôs-se observar 30 promissoras regiões de formação estelar massiva com o ALMA entre 2016 e 2019. A análise dos dados revelou-se um desafio considerável e demorou vários anos. Cada observação separada produz cerca de 800 GB de dados e a reconstrução de imagens a partir das contribuições das 66 antenas é um processo complexo.

As imagens reconstruídas resultantes são notáveis: mostram detalhes até cerca de 200 UA (1 UA, ou unidade astronômica, corresponde à distância Terra-Sol) para uma grande região com cerca de 200.000 UA de diâmetro. 

Os resultados são excelentes notícias para o quadro atual da formação de estrelas massivas. Especificamente, os astrônomos estão atualmente trabalhando numa análise semelhante para as 29 regiões adicionais de formação estelar massiva que observaram, às quais se juntarão em breve mais 20, com novas observações ALMA. Isso deverá permitir obter estatísticas de maior alcance sobre as propriedades dessas regiões e compreender a evolução dos sistemas múltiplos. Mas mesmo com os resultados atuais, o papel dos sistemas múltiplos na formação de estrelas massivas está agora firmemente ancorado na observação. 

Um artigo foi publidado na revista Nature Astronomy. 

Fonte: Max-Planck-Institut für Astronomie

Uma visão colorida do Universo

O telescópio espacial James Webb e o telescópio espacial Hubble uniram-se para estudar um extenso aglomerado de galáxias conhecido como MACS0416.

© Hubble / Webb (MACS0416)

A imagem pancromática resultante combina luz visível e infravermelha para reunir uma das vistas mais abrangentes do Universo jamais obtidas. 

Localizado a cerca de 4,3 bilhões de anos-luz da Terra, MACS0416 é um par de aglomerados de galáxias em colisão que acabarão por se combinar para formar um aglomerado ainda maior. O MACS0416 está sendo chamado de aglomerado de galáxias da Árvore de Natal, tanto por ser tão colorido como por causa destas luzes cintilantes que encontramos no seu interior. 

A imagem revela uma riqueza de pormenores que só é possível captar combinando o poder de ambos os telescópios espaciais. Inclui uma abundância de galáxias no exterior do aglomerado e um conjunto de fontes que variam ao longo do tempo, provavelmente devido à lente gravitacional, a distorção e amplificação da luz de fontes de fundo distantes. 

Este aglomerado foi o primeiro de um conjunto de vistas profundas e sem precedentes do Universo, obtidas através de um programa ambicioso e colaborativo do Hubble chamado Frontier Fields, inaugurado em 2014. O Hubble foi pioneiro na procura de algumas das galáxias intrinsecamente mais tênues e mais jovens. O Webb reforça significativamente este olhar profundo, indo ainda mais longe no início do Universo com a sua visão infravermelha.

Para criar a imagem, em geral, os comprimentos de onda mais curtos da luz foram codificados com a cor azul, os comprimentos de onda mais longos com a cor vermelha e os comprimentos de onda intermediários com a cor verde. A vasta gama de comprimentos de onda, de 0,4 a 5 micrômetros, produz uma paisagem particularmente vívida de galáxias.

Estas cores dão pistas sobre as distâncias das galáxias: As galáxias mais azuis estão relativamente próximas e mostram frequentemente uma intensa formação estelar, como foi detectado pelo Hubble, enquanto as galáxias mais vermelhas tendem a estar mais distantes, como foi detectado pelo Webb. Algumas galáxias também aparecem muito vermelhas porque contêm grandes quantidades de poeira cósmica que tende a absorver as cores mais azuis da luz das estrelas.

O objetivo da observação era procurar objetos que variassem de brilho observado ao longo do tempo, conhecidos como transientes. Foram identificados 14 destes transientes em todo o campo de visão. Doze destes transientes estavam localizados em três galáxias que são altamente ampliadas por lentes gravitacionais, e são provavelmente estrelas individuais ou sistemas de estrelas múltiplas que são muito ampliados brevemente. Os restantes dois transientes encontram-se em galáxias de fundo mais moderadamente ampliadas e são suscetíveis de serem supernovas.

Entre os transientes identificados, um destacou-se em particular. Localizado numa galáxia que existia cerca de 3 bilhões de anos após o Big Bang, está ampliada por um fator de pelo menos 4.000, é o sistema estelar de "Mothra", numa alusão à sua "natureza monstruosa", sendo ao mesmo tempo extremamente brilhante e extremamente ampliado. Junta-se a outra estrela que sofre o efeito de lente que os pesquisadores identificaram anteriormente e que apelidaram de "Godzilla". Curiosamente, Mothra também é visível nas observações do Hubble efetuadas nove anos antes. Isto é incomum, porque é necessário um alinhamento muito específico entre o aglomerado de galáxias em primeiro plano e a estrela de fundo para ampliar um objeto desta maneira. 

Os movimentos mútuos da estrela e do aglomerado deveriam ter acabado por eliminar este alinhamento. A explicação mais provável é que existe um objeto adicional no interior do aglomerado em primeiro plano que está aumentando a ampliação. A equipe conseguiu determinar que a sua massa se situa entre 10 mil e 1 milhão de vezes a massa do nosso Sol. A natureza exata permanece desconhecida. A explicação mais provável é um aglomerado globular de estrelas que é demasiado tênue para ser visto diretamente pelo Webb.

Um artigo foi publicado no periódico Astronomy & Astrophysics. Um outro artigo foi para publicação no periódico The Astrophysical Journal.

Fonte: Space Telescope Science Institute

Novas pistas para a formação e evolução das estrelas na Via Láctea

Após estudos comparativos de uma amostra de quase 50 aglomerados abertos de diferentes idades na Via Láctea, uma pesquisa mostra que, quando estes aglomerados estelares envelhecem, perdem a maioria dos seus membros menos massivos.

© IAC / D. López (Plêiades)

A pesquisa foi conduzida pelo IAC (Instituto de Astrofísica de Canarias) e pela ULL (Universidad de La Laguna), com a colaboração da Universidade Politécnica de Cartagena, cujo resultado confirma que existem processos dinâmicos internos nos aglomerados abertos, causados pelas suas longas viagens através da Galáxia, que provocam a expulsão destas estrelas de baixa massa. O estudo utilizou dados do satélite Gaia da ESA. 

Um aglomerado aberto é um grupo de estrelas que se formou a partir de uma única nuvem molecular. Os exemplos mais conhecidos são as Plêiades (M45) e as Híades, que podem ser vistas a olho nu no céu de inverno. Os aglomerados abertos são constituídos por várias centenas a vários milhares de estrelas, que estão ligadas entre si pela gravidade, embora menos fortemente do que os aglomerados globulares. 

Dado que todas as estrelas de um aglomerado têm a mesma origem, idade e composição química, as suas propriedades são mais fáceis de determinar do que as de estrelas isoladas, o que torna os aglomerados muito úteis para o estudo da formação e evolução estelar. As estrelas nos aglomerados abertos compartilham também um movimento comum pelo espaço, derivado do movimento da nuvem molecular a partir da qual se formaram. O estudo deste movimento permite distinguir as estrelas de um determinado aglomerado de estrelas que se encontram ao longo da mesma linha de visão, mas que não fazem parte do mesmo, e saber com segurança que nasceram ao mesmo tempo, que estão a uma distância comum da Terra e que estão relacionadas entre si como um grupo. 

Uma equipe de cientistas liderada pela pesquisadora do IAC, Maruska Zerjal, utilizou as últimas medições do satélite Gaia da ESA para estudar os movimentos das estrelas que fazem parte de 50 aglomerados abertos a uma distância moderada do Sol. Ao escolher a amostra, foi estabelecido um limite de distância de 1.500 anos-luz e um limite de idade de 1 bilhão de anos, o que é 4,6 vezes inferior à idade do Sol. Dentro destes limites, foi possível detectar estrelas com pouca massa, menos de metade da massa do Sol, que são muito mais difíceis de detectar do que estrelas mais massivas e brilhantes.

Foi considerado este limite superior para a distância porque as estrelas de baixa massa são demasiado tênues para serem observadas como objetos isolados quando estão longe de nós, e para a idade porque sabe-se que em aglomerados muito antigos este tipo de estrelas é quase indetectável. 

Uma vez identificados os aglomerados, eles foram classificados em três grupos e analisadas a distribuição do brilho das estrelas que os compõem. Depois de analisar cada grupo, a equipe mostrou que nos aglomerados mais antigos estudados, entre 100 milhões e 800 milhões de anos, há uma perda constante das estrelas menos massivas. Os aglomerados mais jovens, por outro lado, apresentam todos uma distribuição estelar semelhante, com as mesmas proporções dos diferentes tipos de estrelas, desde as mais massivas e brilhantes às menos massivas e mais fracas.

Esta descoberta implica duas conclusões importantes. Em primeiro lugar, a distribuição da massa das estrelas em aglomerados jovens parece ser um fenômeno universal. Em segundo lugar, nos aglomerados abertos existem processos dinâmicos internos devido às suas longas viagens através da Galáxia, que os levam a perder estrelas de baixa massa.

O catálogo dos aglomerados analisados está disponível no arquivo astronômico público do CDS (Centre de Données astronomiques de Strasbourg). Além disso, para tornar os resultados ainda mais acessíveis a um público mais vasto, a equipe desenvolveu um website interativo com todos os aglomerados e as estrelas que os compõem, o GAIA Open Clusters.

Um artigo foi publicado no periódico Astronomy & Astrophysics. 

Fonte: Instituto de Astrofísica de Canarias

Encontrada uma explosão bizarra num local inesperado

Uma explosão muito rara e estranha de luz extraordinariamente brilhante no Universo acaba de se tornar ainda mais estranha, graças à visão aguçada do telescópio espacial Hubble.

© NOIRLab (explosão luminosa transiente)

O fenômeno, denominado LFBOT (Luminous Fast Blue Optical Transient), surgiu onde não se esperava que surgisse, muito longe de qualquer galáxia hospedeira. Só o Hubble conseguiu localizar o fenômeno. 

Os astrônomos não sabem o que são os LFBOTs. Os resultados do Hubble sugerem que sabem ainda menos, ao excluir algumas teorias possíveis. Os LFBOTs estão entre os eventos mais brilhantes de luz visível conhecidos no Universo, surgindo inesperadamente como os flashes de uma câmara. 

Desde a primeira descoberta em 2018, apenas foram encontrados alguns, um evento localizado a cerca de 200 milhões de anos-luz de distância que foi apelidado de "A Vaca". Atualmente, os LFBOTs são detectados uma vez por ano.

Após a sua detecção inicial, o último LFBOT foi observado por vários telescópios em todo o espetro eletromagnético, desde os raios X às ondas de rádio. Designado AT2023fhn e apelidado de "o Finch", o evento transitório mostrou todas as características de um LFBOT. Brilhava intensamente em luz azul e evoluía rapidamente, atingindo o pico de brilho e desvanecendo-se numa questão de dias, ao contrário das supernovas, que demoram semanas ou meses a desvanecer. 

Mas, ao contrário de qualquer outro LFBOT visto anteriormente, o Hubble descobriu que o Finch está localizado entre duas galáxias vizinhas, a cerca de 50.000 anos-luz de uma galáxia espiral próxima e a cerca de 15.000 anos-luz de uma galáxia menor. 

Embora se tenha assumido que estas explosões espantosas são um tipo raro de supernova chamado supernovas de colapso do núcleo, as estrelas gigantescas que se transformam em supernovas têm uma vida curta para os padrões estelares. Por conseguinte, as estrelas progenitoras massivas não têm tempo de viajar muito longe do seu local de nascimento - um aglomerado de estrelas recém-nascidas - antes de explodirem. Todos os anteriores LFBOTs foram encontrados nos braços espirais de galáxias onde o nascimento de estrelas está decorrendo, mas o Finch não se encontra em nenhuma galáxia.

A ZTF (Zwicky Transient Facility), uma câmara terrestre de angular extremamente grande que varre todo o céu do norte de dois em dois dias, alertou pela primeira vez os astrônomos para o Finch no dia 10 de abril de 2023. Assim que foi avistado, os pesquisadores desencadearam um programa de observações que tinha estado em suspensão, pronto para rapidamente voltar a sua atenção para qualquer potencial candidato a LFBOT que surgisse.

Medições espectroscópicas efetuadas com o telescópio Gemini South, no Chile, revelaram que o Finch tem uma temperatura escaldante de 20.000º C. O Gemini também ajudou a determinar a sua distância da Terra para que a sua luminosidade pudesse ser calculada. Juntamente com dados de outros observatórios, incluindo o observatório de raios X Chandra da NASA e os radiotelescópios do VLA (Very Large Array), estas descobertas confirmaram que a explosão era um LFBOT. Os LFBOTs podem ser o resultado de estrelas sendo despedaçadas por um buraco negro de massa intermediária (entre 100 e 1.000 massas solares).

A alta resolução e a sensibilidade infravermelha do telescópio espacial James Webb  poderão eventualmente ser usadas para descobrir que o Finch explodiu no interior de um aglomerado globular no halo exterior de uma das duas galáxias vizinhas. Um aglomerado globular é o local mais provável onde um buraco negro de massa intermediária pode ser encontrado. 

Para explicar a localização incomum do Finch, os pesquisadores estão considerando a possibilidade de a explosão ser o resultado de uma colisão de duas estrelas de nêutrons, viajando para longe da sua galáxia hospedeira, que têm estado espiralando uma em direção à outra durante bilhões de anos. Tais colisões produzem uma quilonova, uma explosão 1.000 vezes mais poderosa do que uma nova normal. 

No entanto, uma teoria muito especulativa é a de que se uma das estrelas de nêutrons for altamente magnetizada, ou seja, um magnetar, poderá amplificar ainda mais o poder da explosão, para 100 vezes o brilho de uma supernova normal.

Uma vez que os eventos astronômicos transientes podem surgir em qualquer lugar e a qualquer momento, e são relativamente fugazes, os pesquisadores dependem de levantamentos de campo largo que podem monitorar continuamente grandes áreas do céu para os detectar e alertar outros observatórios como o Hubble para fazer observações de acompanhamento. 

Contudo, é necessária uma amostra maior para se chegar a uma melhor compreensão do fenômeno. Os próximos telescópios de observação de todo o céu, como o observatório Vera C. Rubin, poderão ser capazes de detectar mais, dependendo da astrofísica subjacente.

A descoberta será publicada numa próxima edição do periódico Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Fonte: Space Telescope Science Institute