Cloud-9: o primeiro de um novo tipo de objeto

Uma equipe examinou um novo tipo de objeto astronômico, uma nuvem de matéria escura, sem estrelas e rica em gás, que é considerada uma "relíquia" ou um resquício da formação galáctica inicial.

© STScI (localização da nuvem Cloud-9)

Esta imagem mostra a localização da nuvem Cloud-9, que está a 14 milhões de anos-luz da Terra. A cor magenta difusa é constituída por dados de rádio do VLA (Very Large Array), que mostram a presença da nuvem. O círculo tracejado marca o pico da emissão de rádio, que é onde a busca por estrelas está concentrada.

A Cloud-9 é a primeira detecção confirmada de um objeto deste tipo no Universo. O objeto é chamado de "Reionization-Limited H I Cloud", ou "RELHIC". O termo 'H I' refere-se a hidrogênio neutro, e "RELHIC" descreve uma nuvem natal de hidrogênio dos primórdios do Universo, um resquício fóssil que não formou estrelas. Durante anos, os cientistas procuraram evidências de um tal objeto fantasma, que foi proposto em teoria. Mas só quando viraram o telescópio espacial Hubble para a nuvem é que puderam confirmar que ela, de fato, não tem estrelas.

Antes da utilização do telescópio espacial Hubble, poderia argumentar que se tratava de uma tênue galáxia anã que não poderia ser vista com telescópios terrestres. Simplesmente não tinham sensibilidade suficiente para descobrir estrelas. Mas com a ACS (Advanced Camera for Surveys) do Hubble, foi possível confirmar que não existem estrelas em seu interior.

Pensa-se que as RELHICs são nuvens de matéria escura que não conseguiram acumular gás suficiente para formar estrelas. Representam uma janela para as fases iniciais da formação das galáxias. Cloud-9 sugere a existência de muitas outras pequenas estruturas dominadas por matéria escura no Universo, outras galáxias falhadas. 

Esta descoberta fornece novos conhecimentos sobre os componentes escuros do Universo que são difíceis de estudar através de observações tradicionais, que se concentram em objetos brilhantes como estrelas e galáxias. Há muitos anos que os cientistas estudam as nuvens de hidrogênio perto da Via Láctea, e estas nuvens tendem a ser muito maiores e irregulares do que Cloud-9. Em comparação com outras nuvens observadas, Cloud-9 é menor, mais compacta e muito esférica, o que a torna muito diferente das outras nuvens. O núcleo deste objeto é composto por hidrogênio neutro e tem cerca de 4.900 anos-luz de diâmetro. 

O hidrogênio gasoso de Cloud-9 tem aproximadamente 1 milhão de vezes a massa do Sol. Mas se a pressão do gás está equilibrando a gravidade da nuvem de matéria escura, o que parece ser o caso, Cloud-9 deve ser fortemente dominada por matéria escura, com cerca de 5 bilhões de massas solares. Cloud-9 é um exemplo das estruturas e dos mistérios que não envolvem estrelas. Olhar apenas para as estrelas não dá uma imagem completa. O estudo do gás e da matéria escura ajuda a compreender melhor o que se passa nestes sistemas que, de outra forma, não seriam conhecidos.

Observacionalmente, a identificação destas galáxias falhadas é um desafio porque os objetos próximos as ofuscam. Estes sistemas são também vulneráveis a efeitos ambientais, como a remoção de gás por pressão dinâmica, que pode remover gás à medida que a nuvem se desloca pelo espaço intergaláctico.

Cloud-9 foi descoberta há três anos, no âmbito de um levantamento de rádio efetuado pelo FAST (Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope), em Guizhou, na China, descoberta posteriormente confirmada pelo GBT (Green Bank Telescope) e pelo VLA (Very Large Array), nos Estados Unidos. Ao contrário da cultura do hemisfério ocidental, a alcunha "Cloud-9" não tem qualquer significado para os chineses. Foi simplesmente batizada sequencialmente, tendo sido a nona nuvem de gás identificada na periferia de uma galáxia espiral próxima, Messier 94 (M94). A nuvem está próxima de M94 e parece ter uma associação física com a galáxia. Dados de rádio de alta resolução mostram ligeiras distorções no gás, possivelmente indicando interação entre a nuvem e a galáxia.

Cloud-9 pode vir a formar uma galáxia no futuro, dependendo dela se tornar mais massiva. Se fosse muito maior, teria entrado em colapso, formado estrelas e transformado numa galáxia que não seria diferente de qualquer outra galáxia que vemos. Se fosse muito menor, o gás poderia ter-se dispersado e ionizado e não restaria muito. Mas está num ponto ideal onde também pode permanecer como uma RELHIC.

Esta descoberta contribui para a compreensão da formação de galáxias, do Universo primitivo e da natureza da própria matéria escura. A ausência de estrelas neste objeto fornece uma janela única para as propriedades intrínsecas das nuvens de matéria escura. Espera-se que a raridade de tais objetos e o potencial para futuros levantamentos aumentem a descoberta de mais destas galáxias falhadas, resultando em conhecimentos sobre o Universo primitivo e a física da matéria escura.

Um artigo foi publicado no periódico The Astrophysical Journal Letters.

Fonte: National Radio Astronomy Observatory

Descobertos novos blocos de construção de matéria orgânica complexa

Cientistas do Centro de Astrofísica do Harvard & Smithsonian (CfA)  liderarram a pesquisa que detectou uma nova molécula no espaço interestelar.

© NRAO / S. Dagnello (ilustração da molécula 1-cyanopyrene)

O elemento carbono é um bloco de construção para a vida, tanto na Terra quanto potencialmente em outros lugares nas vastas extensões do espaço. Deve haver muito carbono no espaço, mas surpreendentemente, nem sempre é fácil encontrá-lo. Embora possa ser observado em muitos lugares, não chega ao volume que os astrônomos esperariam ver.

A descoberta de uma nova molécula complexa (1-cianopireno) desafia as expectativas sobre onde os blocos de construção para o carbono são encontrados e como eles evoluem. Os astrônomos há muito tempo entenderam que certas estrelas ricas em carbono são fábricas de fuligem que liberam grandes quantidades de pequenas folhas moleculares de carbono no meio interestelar. Os cientistas pensavam, no entanto, que esses tipos de moléculas ricas em carbono não poderiam sobreviver às duras condições do espaço interestelar nem ser reformadas lá por química semelhante à combustão porque a temperatura é muito baixa.

A molécula de 1-cianopireno é composta de múltiplos anéis de benzeno fundidos. Ela pertence a uma classe de compostos conhecidos como Hidrocarbonetos Aromáticos Policíclicos (PAHs), que antes se acreditava que se formavam apenas em altas temperaturas em regiões com muita energia, como os ambientes ao redor de estrelas envelhecidas. Na Terra, os PAHs são encontrados na queima de combustíveis fósseis e como marcas de carvão em alimentos grelhados. 

Os astrônomos estudam os PAHs não apenas para aprender sobre seu ciclo de vida específico, mas para aprender mais sobre como eles interagem e revelam mais sobre o meio interestelar e os corpos celestes ao seu redor. Acredita-se que os PAHs sejam responsáveis ​​pelas bandas infravermelhas não identificadas observadas em muitos objetos astronômicos. Essas bandas surgem da fluorescência infravermelha dos PAHs após eles absorverem fótons ultravioleta (UV) das estrelas. A intensidade dessas bandas revela que os PAHs podem ser responsáveis ​​por uma fração significativa de carbono no meio interestelar.

No entanto, as moléculas de 1-cianopireno recentemente observadas foram encontradas na Nuvem Molecular de Touro-1 (TMC-1), uma nuvem interestelar fria. Localizada na constelação de Touro, a TMC-1 ainda não começou a formar estrelas, e a temperatura está apenas cerca de 10 graus acima do zero absoluto.

Os astrônomos usaram o telescópio Green Bank, o maior radiotelescópio totalmente direcionável do mundo, para descobrir o 1-cianopireno. Cada molécula tem um espectro rotacional único, como uma impressão digital, que permite sua identificação. No entanto, seu grande tamanho e a falta de um momento dipolar permanente podem tornar alguns PAHs difíceis de serem detectados. As observações do cianopireno podem fornecer evidências indiretas da presença de moléculas ainda maiores e mais complexas em observações futuras.

Os espectrômetros de micro-ondas desenvolvidos no CfA são instrumentos únicos e de classe mundial, projetados especificamente para medir as impressões digitais de rádio precisas de moléculas complexas como o 1-cianopireno. Previsões até mesmo das teorias químicas quânticas mais avançadas ainda são menos precisas do que o necessário para identificar essas moléculas no espaço com radiotelescópios, então experimentos em laboratórios como são indispensáveis para essas descobertas astronômicas inovadoras.

Um artigo descrevendo esses resultados foi publicado na revista Science.

Fonte: Harvard–Smithsonian Center for Astrophysics

Estrelas distantes avistadas na vasta corrente de Magalhães

Os astrônomos resolveram um mistério científico de meio século ao identificar estrelas associadas ao fluxo de gás cósmico que emana de um par de galáxias próximas.

© CfA / M. Weiss (fluxo de gás cósmico emanando de um par de galáxias)

Durante quase cinquenta anos, os astrônomos saíram de mãos vazias na sua busca por estrelas dentro da extensa estrutura conhecida como Corrente de Magalhães. Uma colossal faixa de gás, a Corrente de Magalhães abrange quase 300 diâmetros lunares no céu do Hemisfério Sul, seguindo atrás das galáxias da Nuvem de Magalhães, duas das vizinhas cósmicas mais próximas da Via Láctea. 

Agora a busca pelas estrelas finalmente acabou. Pesquisadores do Centro de Astrofísica do Harvard & Smithsonian (CfA) e colegas identificaram 13 estrelas cujas distâncias, movimento e composição química as colocam diretamente dentro do fluxo enigmático. A localização destas estrelas permitiu agora determinar a verdadeira distância até à Corrente de Magalhães, revelando que esta se estende de 150.000 anos-luz a mais de 400.000 anos-luz de distância. 

As Grandes e Pequenas Nuvens de Magalhães são galáxias anãs satélites da Via Láctea. Visíveis a olho nu como luminâncias transparentes, as Nuvens são conhecidas desde a antiguidade. Com o advento de telescópios cada vez mais poderosos, capazes de perceber fenômenos demasiado tênues para os nossos olhos verem, foi descoberta uma gigantesca pluma de gás hidrogênio aparentemente expelida das Nuvens no início da década de 1970.

Estudos do gás dentro desta Corrente de Magalhães mostraram ainda que a Corrente tem dois filamentos entrelaçados, um originando-se de cada Nuvem. Estas características sugerem que a gravidade da Via Láctea pode ter puxado a Corrente de Magalhães para fora das Nuvens. No entanto, a forma exata como a Corrente se formou continua sendo difícil de determinar, em grande parte devido a sua presumível componente estelar permanecer indiscernível. 

As escassas estrelas que pontilham os arredores da Galáxia foram pouco estudadas porque o Sistema Solar está bem no disco estrelado da própria Via Láctea. Porém, ao longo da última década, catálogos de observação profunda compilados por novos instrumentos, especialmente o telescópio espacial Gaia da ESA, começaram a espionar objetos estelares que poderiam ser apenas estas estrelas fronteiriças indescritíveis. Com acesso concedido ao telescópio Magellan Baade de 6,5 m no Observatório Las Campanas, no Chile, através do CfA e do MIT, um projeto foi empreendido para realizar espectroscopia em 200 estrelas distantes da Via Láctea, que quando concluída será a maior amostra deste tipo. 

A espectroscopia envolve a coleta de luz suficiente de um objeto para detectar certas assinaturas impressas nas faixas coloridas da luz que, como as impressões digitais, identificam exclusivamente elementos químicos individuais. Estas assinaturas revelam, portanto, a composição química de um objeto, evidenciando sobre suas origens. Além disso, as assinaturas mudam com base na distância até um objeto, permitindo aos astrônomos saber para onde um objeto, como uma estrela, está indo e, correspondentemente, de onde veio. 

A abundância química das estrelas identificadas correspondia à das Nuvens de Magalhães, por exemplo, por serem distintamente deficientes nos elementos mais pesados (metais). Ao obter medições sólidas da distância e extensão da Corrente de Magalhães através destas estrelas, os pesquisadores reforçaram a sua história de origem como uma captura gravitacional da Via Láctea. Os pesquisadores também conseguiram calcular a distribuição geral de gás da Corrente de Magalhães com maior confiança em comparação com estimativas anteriores. A distribuição indica que ela é cerca de duas vezes mais massiva do que geralmente se considera. 

Este resultado, por sua vez, pressagia um futuro repleto de novas formações estelares na Via Láctea, porque a Corrente está interagindo ativamente na nossa Galáxia. Desta forma, a Corrente de Magalhães serve como principal fornecedor do gás frio e neutro necessário para produzir novas estrelas da Via Láctea.

Estudos adicionais da Corrente de Magalhães também deverão ajudar saber mais sobre a composição da nossa Galáxia. Modelar a evolução da relativamente massiva Grande Nuvem de Magalhães através da corrente estelar melhorará as medições da distribuição de massa da Via Láctea. Grande parte desta massa está na forma de matéria escura. Medir melhor a massa da nossa Galáxia no seu interior distante ajudará a contabilizar a matéria ordinária e escura, restringindo as possíveis propriedades desta última. 

O novo estudo relatando a descoberta foi publicado no periódico Astrophysical Journal.

Fonte: Harvard–Smithsonian Center for Astrophysics

Cirro galáctico: Mandel Wilson 9

A luz combinada das estrelas ao longo da Via Láctea é refletida por estas nuvens de poeira cósmica que se elevam cerca de 300 anos-luz acima do plano de nossa galáxia.

© Gabriel Rodrigues Santos (Mandel Wilson 9)

Conhecidas por alguns como nebulosas de fluxo integradas e comumente encontradas em altas latitudes galácticas, as nuvens cirros galácticas empoeiradas são tênues. Mas elas podem ser rastreadas em grandes regiões do céu em direção aos polos norte e sul da Galáxia. 

Juntamente com o reflexo da luz das estrelas, estudos indicam que as nuvens de poeira produzem uma fraca luminescência avermelhada à medida que os grãos de poeira interestelar convertem a radiação ultravioleta invisível em luz vermelha visível. 

Esta imagem notavelmente profunda e de campo amplo, que está captando estrelas próximas da Via Láctea e galáxias de fundo distantes, também explora um complexo de cirros galácticos fracos conhecido como Mandel Wilson 9. Ele se estende por mais de três graus nos céus do planeta Terra em direção à constelação do extremo sul Apus.

Fonte: NASA

Um mestre cósmico do disfarce

Consegue ver um camaleão nesta fotografia? Não?

© ESO (IC 2631)

Bom, é porque está camuflado! Esta fotografia é a Nuvem do Camaleão, ou IC 2631. 

No hemisfério sul, esta nuvem é visível no céu durante a maior parte do ano e, nesta imagem captada pelo telescópio VISTA (Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy) do ESO, podemos observá-la no infravermelho. 

A IC 2631 é uma nebulosa de reflexão composta por nuvens de poeira que refletem a luz emitida por estrelas próximas. A nebulosa é principalmente iluminada por uma das estrelas mais jovens, massivas e brilhantes da sua vizinhança, a HD 97300, visível no centro à direita na imagem. 

A Nuvem do Camaleão é, na realidade, a nebulosa mais brilhante do Complexo do Camaleão, uma vasta região de nuvens de gás e poeira, muito maior do que o que vemos nesta imagem, que abriga uma quantidade de estrelas recém-nascidas e em formação. Esta nuvem encontra-se repleta de material necessário à formação estelar: gás e poeira. 

Nos comprimentos de onda do visível, esta região apresenta manchas escuras nos locais onde a poeira bloqueia completamente a luz emitida por estrelas de fundo. No entanto, esta imagem foi obtida no infravermelho, comprimento de onda que consegue atravessar quase completamente a poeira, permitindo assim aos astrônomos observar o núcleo da nuvem. 

Fonte: ESO

Retratando o complexo de nuvens moleculares Rho Ophiuchi

A apenas 390 anos-luz de distância, estrelas semelhantes ao Sol e futuros sistemas planetários estão se formando no complexo de nuvens moleculares Rho Ophiuchi, a região de formação estelar mais próxima da Terra.

© Webb (nuvens moleculares Rho Ophiuchi)

A NIRCam do telescópio espacial James Webb perscrutou o caos natal próximo para captar esta imagem infravermelha em uma escala inspiradora. 

O espetacular instantâneo cósmico foi lançado para comemorar o primeiro ano de sucesso da exploração do Universo pelo Webb. O quadro se estende por menos de um ano-luz na região de Rho Ophiuchi e contém cerca de 50 estrelas jovens. Estrelas mais brilhantes exibem claramente o padrão característico de picos de difração vistos pelo Webb. 

Enormes jatos de hidrogênio molecular chocado saindo de estrelas recém-nascidas são vermelhos na imagem, com a grande cavidade empoeirada amarelada esculpida pela jovem estrela energética perto de seu centro. Próximo de algumas estrelas na imagem impressionante estão as sombras projetadas por seus discos protoplanetários.

Fonte: NASA

Encontrado no espaço interestelar um aminoácido essencial à vida

A pesquisadora Susana Iglesias-Groth, do IAC (Instituto de Astrofísica de Canarias), descobriu a existência de triptofano, um aminoácido essencial para a formação de proteínas e para o desenvolvimento de organismos vivos, num sistema estelar da Nuvem de Perseu.

© IAC (moléculas de triptofano na região de formação estelar IC 348)

Para o efeito, utilizou dados do observatório espacial Spitzer. O triptofano é um dos 20 aminoácidos considerados essenciais para a formação das proteínas, que são macromoléculas fundamentais para o desenvolvimento da vida na Terra. Este aminoácido tem muitas características espectrais no infravermelho, como já tinha sido caracterizado Iglesias Groth. Ela identificou mais de 10 bandas de emissão desta molécula, as mais fortes de acordo com as suas medições laboratoriais.

Dada a cobertura espectral no infravermelho e a grande base de dados espectroscópicos do telescópio Spitzer, este aminoácido era o candidato óbvio a procurar no espaço. O estudo teve em conta dados de muitas regiões de formação estelar e planetária, mas foi numa das regiões mais próximas e mais bem conhecidas, o complexo de nuvens moleculares em Perseu, e em particular no sistema estelar IC 348, que a combinação de todos os dados espectroscópicos do satélite permitiu atingir a sensibilidade máxima e identificar linhas que o triptofano produz em laboratório.

O IC 348 é uma região excepcional de formação estelar e um laboratório químico extraordinário; graças à sua proximidade com a Terra, é possível realizar algumas das buscas mais sensíveis de moléculas no meio interestelar. Na mesma região foram detectadas evidências de outras moléculas como água (H20), dióxido de carbono (CO2), cianeto de hidrogénio (HCN), acetileno (C2H), benzeno (C6H6), HAPs (hidrocarbonetos aromáticos policíclicos) e fulerenos, entre outros.

A novidade deste trabalho é que o triptofano nunca havia sido detectado no meio interestelar e, além disso, apesar de décadas de pesquisa, não houve detecção confirmada de outros aminoácidos em nenhuma outra região de formação estelar. O estudo apresenta evidências de que as linhas de emissão associadas ao triptofano podem também estar presentes em outras regiões de formação estelar e sugere que a sua presença, e possivelmente a de outros aminoácidos, é comum no gás a partir do qual as estrelas e os planetas se formam.

É provável que os aminoácidos, os blocos de construção das proteínas, possam estar enriquecendo o gás nos discos protoplanetários e nas atmosferas de exoplanetas jovens, recém-formados e talvez acelerando o aparecimento de vida nestes locais. A análise das bandas de emissão desta molécula também permitiu estimar a temperatura a que o gás desta nuvem se encontra: cerca de 280 Kelvin, ou seja, perto de 0º C, uma temperatura muito semelhante à medida para o hidrogênio molecular e para a água no meio interestelar de IC 348 em estudos anteriores. 

O novo trabalho apresenta também uma estimativa da abundância de triptofano na mesma região: cerca de dez bilhões de vezes menos abundante do que o hidrogênio molecular. 

É sabido que os aminoácidos fazem parte dos meteoritos e podem ter estado presentes desde a formação do Sistema Solar. A descoberta do triptofano e de outros aminoácidos no futuro, pode indicar que os agentes de construção de proteínas, que são fundamentais para o desenvolvimento de organismos vivos, existem naturalmente nas regiões onde as estrelas e os sistemas planetários se formam, e que a vida pode ser mais comum na nossa Galáxia do que poderíamos prever.

Os resultados da descoberta foi publicado no periódico Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Fonte: Instituto de Astrofísica de Canarias

Descobertas nuvens de gás distantes com restos das primeiras estrelas

Com o auxílio do Very Large Telescope (VLT) do ESO, os pesquisadores descobriram pela primeira vez as impressões digitais deixadas pela explosão das primeiras estrelas do Universo.

© ESO (ilustração da nuvem de gás contendo diferentes elementos químicos)

Os cientistas detectaram três nuvens de gás distantes, cuja composição química corresponde à que se espera das primeiras explosões estelares. Estes resultados ajudam-nos a compreender melhor a natureza das primeiras estrelas que se formaram após o Big Bang.

Os pesquisadores pensam que as primeiras estrelas que se formaram no Universo eram muito diferentes das que vemos atualmente. Quando surgiram, há 13,5 bilhões de anos, estas estrelas continham apenas hidrogênio e hélio, os elementos químicos mais simples que existem na natureza. Minutos após o Big Bang, os únicos elementos presentes no Universo eram os três mais leves: hidrogênio, hélio e vestígios minúsculos de lítio. Os elementos mais pesados formaram-se, muito mais tarde, nas estrelas. 

Estas estrelas primordiais, que se pensa que eram dezenas ou centenas de vezes mais massivas do que o nosso Sol, morreram rapidamente em poderosas explosões de supernova, enriquecendo pela primeira vez o gás circundante com elementos mais pesados. Gerações posteriores de estrelas formaram-se a partir deste gás enriquecido e, por sua vez, ejetaram também elementos mais pesados no meio interestelar no momento da sua morte. 

Mas se as primeiras estrelas já desapareceram há muito tempo, como é que os astrônomos podem saber mais sobre elas? As estrelas primordiais podem ser estudadas de forma indireta através da detecção dos elementos químicos que dispersaram no seu meio após a sua morte.

Utilizando dados obtidos com o VLT, no Chile, a equipe encontrou três nuvens de gás muito distantes, observadas quando o Universo tinha apenas 10 a 15% da sua idade atual, com uma impressão digital química que corresponde ao que esperamos das explosões das primeiras estrelas. Dependendo da massa destas estrelas primitivas e da energia das suas explosões, estas primeiras supernovas liberaram diferentes elementos químicos, como o carbono, o oxigênio e o magnésio, que estão presentes nas camadas exteriores das estrelas. Mas algumas destas explosões não foram suficientemente energéticas para expelir elementos mais pesados, como o ferro, que se encontra apenas nos núcleos das estrelas. 

Uma vez que a presença de ferro nas nuvens de gás resultantes tornaria difícil ter a certeza de que o material era verdadeiramente prístino, a equipe procurou apenas nuvens de gás distantes pobres em ferro mas ricas  em outros elementos, os restos das explosões de mais baixa energia. E foi exatamente isso que encontrou: três nuvens distantes no Universo primitivo com muito pouco ferro mas imenso carbono e outros elementos, a impressão digital das explosões das primeiras estrelas.

Observa-se igualmente esta composição química peculiar em muitas estrelas velhas da nossa própria Galáxia, as quais são consideradas estrelas de segunda geração, isto é, estrelas que se formaram diretamente a partir das "cinzas" das primeiras. 

Para detectar e estudar estas nuvens de gás distantes, os astrônomos utilizaram os chamados quasares, fontes muito brilhantes alimentadas por buracos negros supermassivos existentes nos centros de galáxias distantes. À medida que viaja pelo Universo, a luz de um quasar passa por nuvens de gás, ficando assim marcada pelos diferentes elementos químicos da nuvem que atravessa.

De maneira a encontrar estas marcas químicas, a equipe analisou dados de vários quasares observados com o instrumento X-shooter, montado no VLT. O X-shooter separa a luz numa gama extremamente vasta de comprimentos de onda, ou cores, o que o torna um instrumento único para identificar muitos elementos químicos diferentes nestas nuvens distantes.

Este estudo abre novas perspetivas para a próxima geração de telescópios e instrumentos, como o futuro Extremely Large Telescope (ELT) do ESO e o seu espectrógrafo de alta resolução ANDES (ArmazoNes high Dispersion Echelle Spectrograph).

Este trabalho foi descrito num artigo científico publicado na revista da especialidade Astrophysical Journal. 

Fonte: ESO

Nuvens inesperadas em direção à galáxia de Andrômeda

Por que existem arcos emissores de oxigênio em direção perto da galáxia de Andrômeda?

© Y. Sainty & M. Drechsler (nuvens próximas a galáxia de Andrômeda)

Ninguém tem certeza. Os arcos de gás, mostrados em azul, foram descobertos e confirmados pela primeira vez por astrônomos amadores no ano passado. 

As duas principais hipóteses de origem para os arcos são que eles realmente estão próximos da galáxia de Andrômeda (M31), ou que são apenas filamentos de gás colocados coincidentemente em nossa galáxia, a Via Láctea. 

Para aumentar o mistério, os arcos não foram vistos em imagens profundas anteriores da M31, obtidas principalmente na luz emitida pelo hidrogênio, e outras galáxias mais distantes não foram geralmente observadas mostrando estruturas emissoras de oxigênio semelhantes.

Os astrônomos amadores dedicados usando telescópios comerciais fizeram esta descoberta porque, em parte, os telescópios profissionais geralmente investigam pequenas manchas angulares do céu noturno, enquanto estes arcos abrangem várias vezes o tamanho angular da Lua cheia. É necessário efetuar observações futuras, tanto na luz emitida pelo oxigênio quanto por outros elementos, para dirimir esta dúvida.

As nuvens azuladas foram descobertas por Marcel Drechsler e Xavier Strottner, astrônomos amadores que queriam escanear partes do céu em busca de nebulosas de brilho fraco. Para isso, eles se juntaram ao astrônomo amador Yann Sainty, que decidiu observar Andrômeda.

Ele enviou suas observações à dupla para processamento e análise. Quando foram trabalhar com as imagens, eles encontraram as estruturas azuladas que pareciam cercar Andrômeda. A equipe até se questionou sobre a possibilidade de a estrutura ser resultado de algum artefato causado pelo telescópio, e pediram para outro astrônomo amador observá-la novamente. A imagem foi confirmada por observações de cinco diferentes telescópios.

Fonte: NASA

Visão nublada

Uma pequena e densa nuvem de gás e poeira escurece o centro desta imagem obtida pelo telescópio espacial Hubble.

© Hubble (CB 130-3)

A imagem mostra um objeto laranja brilhante de forma irregular composto de gás denso e poeira, que parece mais escuro e mais compacto no centro. Esta nuvem densa, chamada CB 130-3, é delineada por gás e poeira mais finos em tons claros de azul. O fundo mostra uma infinidade de estrelas brilhantes.

O CB 130-3 é um objeto conhecido como núcleo denso, uma aglomeração compacta de gás e poeira. Este núcleo denso em particular está na constelação de Serpens e parece se espalhar por um campo de estrelas de fundo. Núcleos densos como o CB 130-3 são os berços das estrelas e, como tal, são de particular interesse para os astrônomos. 

Durante o colapso destes núcleos, massa suficiente pode se acumular num lugar para atingir as temperaturas e densidades necessárias para iniciar a fusão do hidrogênio, marcando o nascimento de uma nova estrela.

Embora possa não ser óbvio a partir desta imagem, um objeto compacto oscilando à beira de se tornar uma estrela de pleno direito está embutido nas profundezas da CB 130-3. Os astrônomos usaram a Wide Field Camera 3 do Hubble para entender melhor o ambiente ao redor desta estrela incipiente. Como esta imagem mostra, a densidade da CB 130-3 não é constante; as bordas externas da nuvem consistem apenas em mechas tênues, enquanto em seu núcleo o CB 130-3 apaga totalmente a luz de fundo.

O gás e a poeira que compõem a CB 130-3 afetam não apenas o brilho, mas também a cor das estrelas de fundo, com estrelas no centro da nuvem aparecendo mais vermelhas do que suas contrapartes nos arredores desta imagem. Os astrônomos usaram o Hubble para medir este efeito de avermelhamento e delinear a densidade da CB 130-3, fornecendo informações sobre a estrutura interna deste berçário estelar.

Fonte: ESA

Movimentos estelares revelam detalhes da Grande Nuvem de Magalhães

Usando dados do levantamento VMC (VISTA survey of the Magellanic Clouds system), os pesquisadores do Instituto Leibniz para Astrofísica em Potsdam, Alemanha, em colaboração com cientistas da equipe do VMC, confirmaram a existência de órbitas alongadas que constituem a espinha dorsal do processo de formação de uma barra.

© Hubble (NGC 1300)

A galáxia espiral barrada NGC 1300, considerada como prototípica das galáxias espirais barradas. As espirais barradas diferem das galáxias espirais normais na medida em que os braços da galáxia não entram em espiral até ao centro, mas estão ligados às duas extremidades de uma barra de estrelas que contém o núcleo no seu centro.

O método utilizou observações repetidas para construir um mapa de velocidade das estrelas na região central da GNM. A GNM é visível a olho nu do hemisfério sul e é a galáxia satélite mais brilhante e massiva da Via Láctea. A GNM é rica em estrelas que abrangem uma grande faixa etária, desde estrelas recém-formadas até estrelas tão antigas quanto o Universo. Está classificada como uma galáxia irregular porque é caracterizada por um único braço em espiral e uma barra que está deslocada do centro do disco.

As estruturas estelares de barra são uma característica comum das galáxias espirais. Pensa-se que se formem a partir de pequenas perturbações no interior do disco estelar que removem estrelas dos seus movimentos circulares e as forçam em órbitas alongadas. Um tipo específico destas órbitas são as que estão alinhadas com o eixo principal da barra. Estas são consideradas como a "espinha dorsal" das barras estelares e fornecem o principal suporte deste tipo de estrutura.

© AIP (órbitas de estrelas no centro da Grande Nuvem de Magalhães)

A imagem acima mostra órbitas observadas de estrelas dentro das partes centrais da Grande Nuvem de Magalhães (GNM). As estrelas na região central, ao longo da barra, seguem órbitas alongadas que se desviam de uma forma circular (contornos tracejados).

O telescópio VISTA foi desenvolvido para vigiar o céu do hemisfério sul em comprimentos de onda do infravermelho próximo e estudar fontes que emitem preferencialmente neste domínio espectral, devido à sua natureza ou à presença de poeira. Usando dados do levantamento VMC, a equipe encontrou agora as primeiras evidências diretas destas órbitas dentro da barra da GNM. 

O VMC é um projeto público do ESO, realizado entre 2010 e 2018, com o objetivo de estudar o conteúdo e a dinâmica estelar das nossas vizinhas extragaláticas mais próximas. A equipe desenvolveu um método sofisticado para determinar com precisão os movimentos próprios das estrelas dentro das Nuvens de Magalhães.

Num novo estudo, este método foi aplicado às partes centrais da GNM. A partir dos valores medidos, os astrônomos calcularam os movimentos estelares reais dentro do quadro da GNM, produzindo mapas detalhados da estrutura de velocidade da galáxia.

Para espanto dos pesquisadores, os seus mapas revelaram movimentos estelares alongados que seguem a estrutura e orientação da barra. Graças à sua proximidade de cerca de 163.000 anos-luz, foi possível observar estrelas individuais dentro das Nuvens de Magalhães utilizando telescópios terrestres como o VISTA. De grande interesse são as dinâmicas das estrelas, uma vez que contêm informações valiosas sobre a formação e evolução das galáxias. 

No entanto, durante muito tempo, as velocidades unidimensionais das estrelas têm sido a única fonte de informação dinâmica. Estas velocidades podem ser rapidamente medidas por desvios espectroscópicos de Doppler, que dependem do efeito da luz observada de uma estrela parecer mais azulada ou avermelhada, dependendo se se aproxima ou se afasta de nós.

A fim de obter as velocidades tridimensionais totais das estrelas, é necessário conhecer os movimentos próprios das estrelas, que são os movimentos bidimensionais das estrelas no plano do céu. Estes movimentos podem ser obtidos observando as mesmas estrelas várias vezes ao longo de um determinado período de tempo, normalmente vários anos. Os deslocamentos das estrelas são então determinados em relação a objetos de referência próximos (da perspetiva do céu). Estes objetos podem ser, por exemplo, galáxias muito distantes de fundo, que podem ser consideradas em repouso, dadas as suas grandes distâncias, ou estrelas com movimentos próprios já conhecidos. Uma vez que os movimentos observados das estrelas, vistos da Terra, são minúsculos, as medições precisas continuam a ser um desafio.

À distância das Nuvens de Magalhães, os movimentos observados das estrelas estão na ordem dos milissegundos de arco por ano; sendo que um milissegundo de arco é aproximadamente o tamanho de um astronauta na Lua, visto da Terra.

No total, foram precisos 9 anos de monitoramento para acumular imagens suficientes para se poder medir estes pequenos movimentos.

Um artigo foi publicado no periódico Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Fonte: Leibniz Institute for Astrophysics Potsdam