Três planetas do tamanho da Terra descobertos num sistema binário

Astrônomos revelaram a existência de três planetas do tamanho da Terra no sistema estelar binário TOI-2267, situado a cerca de 190 anos-luz de distância.

© U. Grenoble Alpes (ilustração do sistema TOI-2267)

Esta descoberta é notável porque fornece detalhes sobre a formação e a estabilidade dos planetas em ambientes de estrelas duplas, que há muito são considerados hostis ao desenvolvimento de sistemas planetários complexos. A análise mostra um arranjo planetário único: dois planetas transitam por uma estrela e o terceiro transita pela sua estrela companheira. Isto faz com que TOI-2267 seja o primeiro sistema binário conhecido por abrigar planetas em trânsito em torno de ambas as suas estrelas. TOI-2267 é um binário compacto: duas estrelas orbitam-se uma à outra numa configuração íntima, criando um ambiente gravitacionalmente instável para a formação de planetas. No entanto, os investigadores identificaram três planetas do tamanho da Terra em órbitas curtas, um resultado surpreendente que desafia vários modelos clássicos de formação planetária.

Embora o telescópio espacial TESS da NASA tenha fornecido os dados, a identificação inicial de dois dos três planetas foi conseguida pelos astrônomos da Université de Liège e do IAA-CSIC utilizando o seu próprio software de detecção, o SHERLOCK.

Esta descoberta precoce permitiu à equipe desencadear observações de seguimento a partir do solo com bastante antecedência. A confirmação subsequente da natureza planetária destes sinais exigiu uma campanha intensiva com vários observatórios. Entre eles, os telescópios SPECULOOS e TRAPPIST, liderados pela Université de Liège, desempenharam um papel central. Estas instalações robóticas, otimizadas para estudar pequenos exoplanetas em torno de estrelas fracas e frias, foram cruciais para confirmar os planetas e caracterizar o sistema.

Esta descoberta levanta muitas questões sobre a formação de planetas em sistemas binários e abre caminho a novas observações, nomeadamente com o telescópio espacial James Webb e a próxima geração de telescópios terrestres gigantes. Estes instrumentos permitirão medir com precisão as massas, densidades e talvez até a composição atmosférica destes mundos distantes.

Um artigo foi publicado no periódico Astronomy & Astrophysics.

Fonte: Université de Liège

Focando numa galáxia

A imagem obtida pelo telescópio espacial Hubble apresenta a galáxia NGC 3370 captada várias vezes ao longo de mais de 20 anos.

© Hubble (NGC 3370)

A NGC 3370 é uma galáxia espiral localizada a quase 90 milhões de anos-luz de distância, na constelação de Leão. A NGC 3370 faz parte do grupo de galáxias NGC 3370, juntamente com outros alvos do Hubble, como a NGC 3447 e a NGC 3455. 

O que torna essa galáxia um alvo tão interessante para os pesquisadores?

A NGC 3370 abriga dois tipos de objetos que os astrônomos valorizam por sua utilidade na determinação de distâncias a galáxias distantes: estrelas variáveis Cefeidas e supernovas do Tipo Ia. 

As estrelas variáveis Cefeidas mudam de tamanho e temperatura à medida que pulsam. Como resultado, a luminosidade dessas estrelas varia ao longo de dias ou meses. Essa variação revela algo importante: quanto mais luminosa for uma estrela variável Cefeida, mais lentamente ela pulsa. Ao medir o tempo que o brilho de uma variável Cefeida leva para completar um ciclo, os astrônomos podem determinar o brilho intrínseco da estrela. Combinando essa informação com o brilho aparente da estrela vista da Terra, é possível determinar a distância até a estrela e sua galáxia de origem.

As supernovas do Tipo Ia fornecem uma maneira de medir distâncias em uma única explosão, em vez de por meio de variações regulares de brilho. As supernovas do Tipo Ia ocorrem quando o núcleo morto de uma estrela entra em ignição em um súbito surto de fusão nuclear. Essas explosões atingem picos de luminosidade muito semelhantes e, assim como no caso das estrelas variáveis Cefeidas, conhecer o brilho intrínseco de uma explosão de supernova permite medir sua distância.

As observações de estrelas variáveis Cefeidas e supernovas do Tipo Ia são cruciais para medir com precisão a velocidade de expansão do nosso Universo.

Uma imagem anterior da NGC 3370 feita pelo Hubble foi divulgada em 2003. A imagem divulgada agora amplia a visão da galáxia, apresentando uma perspectiva rica em detalhes que incorpora comprimentos de onda de luz que não estavam incluídos na versão anterior.

Fonte: ESA

Sinais de rádio de um buraco negro destruindo uma estrela

Astrônomos descobriram o primeiro evento de perturbação de marés que ocorre fora do centro de uma galáxia.

© NRAO (erupções de rádio lançadas por buraco um negro)

O evento, designado AT2024tvd, revelou os sinais de rádio de evolução mais rápida alguma vez observados neste tipo de catástrofe cósmica. A descoberta, liderada por pesquisadores da Universidade da Califórnia, Berkeley, representa um grande avanço na compreensão da forma como buracos negros massivos se podem esconder em locais inesperados do Universo.

Os eventos de perturbação de marés ocorrem quando uma estrela se aventura demasiado perto de um buraco negro massivo e é despedaçada pelas imensas forças gravitacionais do buraco negro. Embora estes eventos ocorram tipicamente nos centros das galáxias onde residem buracos negros supermassivos, AT2024tvd foi descoberto a cerca de 0,8 kiloparsecs (cerca de 2.600 anos-luz) de distância do centro da sua galáxia hospedeira.

A campanha de monitoramento na frequência rádio, que incluiu comprimentos de onda do centímetro ao milímetro, revelou características sem precedentes. O evento mostrou duas erupções rádio distintas com escalas de tempo de evolução muito superiores a tudo o que foi observado anteriormente em eventos de perturbação de marés.

A primeira erupção subiu pelo menos tão rápido quanto t9 (onde t é o tempo desde a descoberta óptica) e declinou como t6, enquanto a segunda erupção exibiu um aumento inicial de t18 e declínio de t12. A emissão rádio de AT2024tvd evolui tão rapidamente que se destaca mesmo entre os eventos cósmicos mais extremos conhecidos.

A descoberta utilizou uma extensa rede de radiotelescópios, incluindo o VLA (Very Large Array) e o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), o AMI-LA (Arcminute Microkelvin Imager Large Array), o ATA (Allen Telescope Array) e o SMA (Submillimeter Array). Esta abordagem multitelescópica permitiu seguir a evolução do evento através de uma vasta gama de frequências de rádio durante aproximadamente 300 dias. A investigação sugere que a rápida evolução rádio resulta de pelo menos um, e possivelmente dois, fluxos lançados significativamente após a perturbação estelar inicial.

A análise da equipe indica que estes fluxos foram provavelmente lançados 80 e 170 dias após a descoberta óptica, desafiando os modelos tradicionais de como se desenrolam os eventos de perturbação de marés. A única razão pela qual foi possível detectar este buraco negro errante é porque ele dilacerou uma estrela e produziu estes sinais de rádio incrivelmente brilhantes.

A posição não nuclear deste evento de perturbação de maré fornece informações cruciais sobre a população de buracos negros massivos que podem estar vagando pelas galáxias ou a retrair-se de interações passadas. As teorias atuais sugerem que tais buracos negros podem resultar de interações de buracos negros triplos ou ser remanescentes de fusões de galáxias.

A sofisticada análise marca também a primeira vez que tanto a absorção livre-livre como o arrefecimento por Compton inverso foram considerados em conjunto na modelação da emissão de rádio de um evento de perturbação de maré, fornecendo novas ferramentas para compreender estes eventos extremos.

Com os próximos levantamentos do céu, poderemos descobrir que estes eventos de perturbação de marés não nucleares são mais comuns do que pensávamos. A pesquisa também revelou uma potencial ligação entre o lançamento de fluxos emissores de rádio e alterações na emissão de raios X do evento, sugerindo uma ligação a processos de acreção em torno do buraco negro. O AT2024tvd foi inicialmente descoberto pelo ZTF (Zwicky Transient Facility) no dia 25 de agosto de 2024, em comprimentos de onda ópticos, antes de observações de seguimento revelarem o seu brilho no rádio e a sua natureza não nuclear.

Os resultados foram publicados no periódico The Astrophysical Journal Letters.

Fonte: National Radio Astronomy Observatory

Primeira detecção de "água pesada" num disco de formação planetária

A descoberta de água antiga num disco de formação planetária revela que alguma da água encontrada nos cometas, e talvez até na Terra, é mais antiga do que o disco da própria estrela, oferecendo uma visão inovadora da história da água no nosso Sistema Solar.

© NRAO (evolução de água pesada em nuvens moleculares gigantes)

Astrônomos, recorrendo ao ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), fizeram a primeira detecção de água duplamente deuterada (D₂O, ou "água pesada") num disco de formação planetária em torno de V883 Ori, uma estrela jovem. Isto significa que a água neste disco, e por extensão a água nos cometas que aqui se formam, é anterior ao nascimento da própria estrela, tendo viajado através do espaço a partir de antigas nuvens moleculares muito antes da formação deste sistema.

Isto representa um grande avanço na compreensão da viagem da água através da formação planetária, e como esta água chegou ao nosso Sistema Solar, e possivelmente à Terra, através de processos semelhantes. 

A impressão digital química do D₂O mostra que estas moléculas de água sobreviveram aos violentos processos de formação estelar e planetária, viajando bilhões de quilômetros através do espaço e do tempo antes de acabarem em sistemas planetários como o nosso. Em vez de ser destruída e reformada no disco, a maior parte desta água é herdada das primeiras e mais frias fases da formação estelar, uma herança cósmica que também pode estar presente na Terra atual.

Até agora, não era conhecido que a maior parte da água dos cometas e planetas se formou em discos jovens como o de V883 Ori, ou se é "pristina", proveniente de antigas nuvens interestelares. A detecção de água pesada, usando taxas sensíveis de isotopólogos (D₂O/H₂O), prova a herança antiga da água e fornece um elo perdido entre nuvens, discos, cometas e, em última análise, planetas.

Esta descoberta é a primeira evidência direta da viagem interestelar da água desde as nuvens até aos materiais que formam os sistemas planetários, inalterada e intacta. A água é fundamental para a vida e para a habitabilidade. Saber de onde vem a água dos planetas ajuda-nos a compreender os ingredientes para a vida no nosso Sistema Solar e em outros.

A descoberta sugere que muitos planetas jovens, e talvez mesmo exoplanetas, poderão herdar água bilhões de anos mais velha do que eles próprios, lembrando-nos como a nossa existência está profundamente interligada com o passado antigo do Universo.

Um artigo foi publicado na revista Nature Astronomy.

Fonte: National Radio Astronomy Observatory

O "batimento" magnético de uma estrela

Cientistas do Instituto Leibniz de Astrofísica de Potsdam descobriram o intrincado "batimento" magnético de uma estrela distante notavelmente semelhante ao nosso Sol, mas muito mais jovem e mais ativa.

© NASA (estrela Iota Horologii em três momentos diferentes)

O campo magnético variável da estrela Iota Horologii visto na imagem em três momentos diferentes, mostrando uma dupla inversão de polaridade (ciclo magnético). É mostrada a componente radial do campo magnético, com a cor indicando a força e a polaridade do campo (vermelho = positivo, azul = negativo). Em média, o ciclo magnético da estrela completa-se a cada 2,1 anos.

Este estudo inovador, parte da campanha "Far Beyond the Sun", segue quase três anos de observações muito precisas e fornece a forma como estrelas como o nosso Sol geram os seus campos magnéticos, e como estes campos evoluem ao longo do tempo.

A estrela no centro desta pesquisa é Iota Horologii, apelidada de "ι Hor", localizada na constelação Horologium, o Relógio, no céu do hemisfério sul, a cerca de 56 anos-luz da Terra. Com cerca de 600 milhões de anos, muito mais jovem do que o nosso Sol, que tem 4,6 bilhões de anos, ι Hor gira mais depressa e apresenta uma atividade magnética muito mais vigorosa do que o Sol. 

Ao apontar o polarímetro HARPS do telescópio de 3,6 metros do ESO, no Observatório de La Silla, no Chile, para esta estrela, os pesquisadores do Instituto recolheram 199 noites de dados espectropolarimétricos ao longo de seis épocas de observação. Utilizando uma técnica avançada conhecida como ZDI (Zeeman Doppler Imaging), estas medições foram transformadas em 18 "mapas" distintos do campo magnético de grande escala de ι Hor, distribuídos por cerca de 140 rotações completas da estrela.

Estes mapas mostram como as características magnéticas aparecem, desaparecem e até invertem a polaridade, fenômenos que traçam os processos de dínamo profundamente enraizados no interior turbulento da estrela. Uma das descobertas mais notáveis é que ι Hor cumpre um ciclo magnético completo, equivalente ao ciclo de 22 anos do Sol, em pouco mais de 2 anos (cerca de 773 dias). Durante este período, os polos magnéticos norte e sul da estrela invertem-se, para depois voltarem a reverter-se, criando um "batimento" magnético rítmico muito mais rápido do que o do nosso Sol.

Talvez ainda mais excitante seja a criação dos primeiros "diagramas de borboleta magnética" para uma estrela que não a nossa. No Sol, estes diagramas acompanham a migração latitudinal das manchas solares e do campo magnético à medida que o ciclo progride: manchas surgem em latitudes médias e deslocam-se progressivamente em direção ao equador.

Ao calcular a força média do campo magnético mapeado em diferentes latitudes para cada época, os cientistas produziram diagramas análogos para ι Hor. revelando como as suas regiões magnéticas migram para o polo e para o equador ao longo de cada ciclo. A partir destes diagramas de borboletas estelares, a equipe extraiu estimativas diretas de fluxos de grande escala na superfície de ι Hor. Descobriram que as regiões do campo radial migravam em direção às regiões polares a velocidades de 15 a 78 m/s, enquanto a deriva do campo toroidal em direção ao equador se deslocava de 9 a 19 m/s, ambas substancialmente mais rápidas do que os fluxos solares correspondentes.

Esta é a primeira medição de tais fluxos meridionais (em direção ao polo) e equatoriais em qualquer outra estrela localizadas além do Sol. Além disso, a atividade magnética governa os ventos estelares, as erupções e a radiação altamente energética, tudo isto pode moldar o ambiente dos planetas em órbita.

Os conhecimentos de ι Hor, que abriga pelo menos um exoplaneta conhecido, ajudam os astrônomos a avaliar a forma como as estrelas jovens semelhantes ao Sol podem influenciar a habitabilidade dos mundos no seu sistema.

Um artigo foi publicado no periódico Astronomy & Astrophysics.

Fonte: Leibniz Institute for Astrophysics Potsdam

Detectado fosfina na atmosfera de uma anã marrom

O fósforo é um dos seis elementos fundamentais necessários à vida na Terra.

© Adam Burgasser (sistema triplo Wolf 1130ABC)

Quando combinado com o hidrogênio, o fósforo forma a molécula fosfina (PH3), um gás explosivo e altamente tóxico. Encontrada nas atmosferas dos planetas gigantes gasosos Júpiter e Saturno, a fosfina há muito que é reconhecida como uma possível bioassinatura de vida anaeróbica, uma vez que existem poucas fontes naturais deste gás nas atmosferas dos planetas terrestres. Na Terra, a fosfina é um subproduto da decomposição da matéria orgânica dos pântanos. 

Agora, foi detectada fosfina na atmosfera de uma anã marrom antiga e fria chamada Wolf 1130C. A fosfina foi detectada na atmosfera de Wolf 1130C através de observações obtidas com o telescópio espacial James Webb, o primeiro telescópio com a sensibilidade necessária para observar estes objetos celestes em pormenor. O mistério, no entanto, não é porque é que a fosfina foi encontrada, mas porque é que está ausente nas atmosferas de outras anãs marrons e de outros exoplanetas gigantes gasosos.

O programa de astronomia, chamado "Arcana of the Ancients", centra-se em anãs marrons antigas e pobres em metais como forma de testar a compreensão da química atmosférica. Nas atmosferas ricas em hidrogênio de planetas gigantes gasosos como Júpiter e Saturno, a fosfina forma-se naturalmente. Como tal, os cientistas há muito que previram que a fosfina deveria estar presente nas atmosferas dos gigantes gasosos que orbitam outras estrelas e nas suas primas mais massivas, as anãs marrons, objetos por vezes chamados "estrelas falhadas" porque não fundem o hidrogênio.

No entanto, a fosfina tem escapado largamente à detecção, mesmo em observações anteriores do telescópio espacial James Webb, o que sugere problemas com a nossa compreensão da química do fósforo. 

No sistema estelar Wolf 1130ABC, localizado a 54 anos-luz do Sol na direção da constelação de Cisne, a anã marrom Wolf 1130C segue uma órbita larga em torno de um compacto sistema estelar duplo, composto por uma estrela vermelha fria (Wolf 1130A) e uma anã branca massiva (Wolf 1130B). Wolf 1130C tem sido uma das fontes favoritas dos astrônomos que estudam as anãs marrons devido à sua baixa abundância de metais, ou seja, essencialmente quaisquer outros elementos que não o hidrogênio e o hélio, em comparação com o Sol.

Ao contrário de outras anãs marrons, a equipe detectou facilmente a fosfina nos dados espcetrais infravermelhos de Wolf 1130C pelo telescópio espacial James Webb. Para compreender plenamente as implicações das suas descobertas, a equipe precisava de quantificar a abundância deste gás na atmosfera de Wolf 1130C.

Para determinar as abundâncias das moléculas em Wolf 1130C, foi utilizada uma técnica de modelação conhecida como "recuperação atmosférica". Esta técnica usa os dados do telescópio espacial James Webb para determinar a quantidade de cada espécie de gás molecular que deve estar na atmosfera. Os modelos mostraram que a abundância de fosfina era o ingrediente secreto de Wolf 1130C.

Esta descoberta levanta uma questão: porque é que a fosfina está presente na atmosfera desta anã marrom e não em outras? Uma possibilidade é a baixa abundância de metais na atmosfera de Wolf 1130C, que pode alterar a sua química subjacente. Pode ser que em condições normais o fósforo esteja ligado a outra molécula, como o trióxido de fósforo. Na atmosfera pobre em metais de Wolf 1130C, não há oxigênio suficiente para absorver o fósforo, permitindo que a fosfina se forme a partir do hidrogênio abundante. 

A equipe espera explorar esta possibilidade com novas observações do telescópio espacial James Webb que irão procurar fosfina nas atmosferas de outras anãs marrons pobres em metais. Outra possibilidade é que o fósforo tenha sido gerado localmente no sistema Wolf 1130ABC, especificamente pela sua anã branca, Wolf 1130B. Uma anã branca é o que resta de uma estrela que acabou de fundir o seu hidrogénio. São tão densas que, quando acretam material na sua superfície, podem sofrer reações nucleares descontroladas que são detectadas como novas. 

Embora os astrônomos não tenham visto evidências recentes de tais eventos no sistema Wolf 1130ABC, as novas têm tipicamente ciclos de explosão de milhares a dezenas de milhares de anos. Este sistema é conhecido há pouco mais de um século, e as suas erupções, não vistas, podem ter deixado um legado de poluição por fósforo. Estudos anteriores propuseram que uma fração significativa do fósforo da Via Láctea poderia ter sido sintetizado por este processo. Compreender porque é que esta anã marrom mostra uma assinatura clara de fosfina pode levar a novos conhecimentos sobre a síntese do fósforo na Via Láctea e sobre a sua química nas atmosferas planetárias.

Um artigo foi publicado na revista Science.

Fonte: University of California