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

Nuvem gigante de detritos criada por choque entre corpos celestes

A maioria dos planetas rochosos e satélites do nosso Sistema Solar, incluindo a Terra e a Lua, foram formados ou moldados por colisões massivas no início da história do Sistema Solar.

© NASA/JPL-Caltech (ilustração de nuvem de detritos bloqueando uma estrela)

Ao chocarem uns com os outros, os corpos rochosos podem acumular mais material, aumentando de tamanho, ou podem desfazer-se em múltiplos corpos menores.

Os astrônomos, usando o agora aposentado telescópio espacial Spitzer da NASA, encontraram no passado evidências destes tipos de colisões em torno de estrelas jovens, onde planetas rochosos estão sendo formados. Mas estas observações não forneceram muitos detalhes sobre as colisões, tais como o tamanho dos objetos envolvidos.

Num novo estudo, um grupo de astrônomos da Universidade do Arizona relatou as primeiras observações de uma nuvem de detritos de uma destas colisões ao passar em frente da sua estrela e ao bloquear brevemente a luz. Juntamente com o conhecimento sobre o tamanho e brilho da estrela, as observações permitiram a determinação do tamanho da nuvem pouco depois do impacto, a estimativa do tamanho dos objetos que colidiram e a velocidade com que a nuvem se dispersou.

A partir de 2015, a equipa começou a fazer observações de rotina de uma estrela com 10 milhões de anos chamada HD 166191. Por volta desta fase inicial da vida de uma estrela, a poeira que sobra da sua formação junta-se para formar corpos rochosos chamados planetesimais. Assim que o gás que anteriormente preenchia o espaço entre estes objetos se dispersa, colisões catastróficas entre eles tornam-se comuns. 

Antevendo que poderiam ver evidências de uma destas colisões em torno de HD 166191, a equipe utilizou o Spitzer para realizar mais de 100 observações do sistema entre 2015 e 2019. Embora os planetesimais sejam demasiado pequenos e distantes para serem resolvidos por telescópio, as suas colisões produzem grandes quantidades de poeira.

O Spitzer detectou luz infravermelha, ou seja, comprimentos de onda ligeiramente superiores ao que os olhos humanos podem ver. O infravermelho é ideal para detectar poeira, incluindo os detritos criados por colisões entre protoplanetas. Em meados de 2018, o telescópio espacial viu o sistema HD 166191 tornar-se significativamente mais brilhante, sugerindo um aumento na produção de detritos. Durante este tempo, o Spitzer também detectou uma nuvem de detritos bloqueando a estrela. Combinando a observação do trânsito pelo Spitzer com as observações por telescópios no solo, a equipe pôde deduzir o tamanho e a forma da nuvem de detritos. 

O seu trabalho sugere que a nuvem era altamente alongada, com uma área mínima estimada três vezes maior do que a estrela. No entanto, a quantidade de aumento de brilho infravermelho que o Spitzer viu sugere que apenas uma pequena parte da nuvem passou em frente da estrela e que os detritos deste evento cobriram uma área centenas de vezes maior do que a da estrela.

Para produzir uma nuvem tão grande, os objetos na colisão principal devem ter sido do tamanho de planetas anões, como Vesta no nosso Sistema Solar, um objeto com 530 km de diâmetro localizado no cinturão principal de asteroides entre Marte e Júpiter.

O choque inicial gerou energia e calor suficientes para vaporizar parte do material. Também desencadeou uma reação em cadeia de impactos entre fragmentos da primeira colisão e outros pequenos corpos no sistema, o que provavelmente criou uma quantidade significativa de poeira que o Spitzer observou. Nos meses seguintes, a grande nuvem de poeira cresceu em tamanho e tornou-se mais translúcida, indicando que a poeira e outros detritos estavam rapidamente se dispersando pelo jovem sistema estelar.

Em 2019, a nuvem que passava em frente da estrela já não era visível, mas o sistema continha o dobro da poeira que tinha antes do Spitzer ter avistado a nuvem. Esta informação pode ajudar os cientistas a testar teorias sobre como os planetas terrestres se formam e crescem.

Olhando para discos poeirentos de detritos em torno de estrelas jovens, é possível essencialmente olhar para trás no tempo e ver os processos que podem ter moldado o nosso próprio Sistema Solar. Aprendendo sobre o resultado das colisões nestes sistemas, podemos também ter uma melhor ideia da frequência com que os planetas rochosos se formam em torno de outras estrelas.

O novo estudo foi publicado no periódico The Astrophysical Journal.

Fonte: Jet Propulsion Laboratory

Cavidade gigante no espaço e a formação estelar

Astrônomos que analisavam mapas 3D das formas e tamanhos de nuvens moleculares próximas descobriram uma cavidade gigantesca no espaço.

© ApJL (cavidade gigantesca entre as constelações de Perseu e Touro)

O vazio em forma de esfera, abrange cerca de 150 parsecs, ou seja. quase 500 anos-luz, e está localizado no céu entre as constelações de Perseu e Touro. 

A equipa de pesquisa, sediada no Centro para Astrofísica do Harvard & Smithsonian (CfA), pensa que a cavidade foi formada por supernovas antigas que explodiram há cerca de 10 milhões de anos. A misteriosa cavidade é cercada pelas nuvens moleculares de Perseu e Touro, regiões no espaço onde as estrelas se formam. 

Existem duas possibilidades: a supernova explodiu no centro desta bolha e empurrou o gás para fora, formando a "Superconcha de Perseu-Touro", ou uma série de supernovas, ocorrendo ao longo de milhões de anos, criou-a com o passar do tempo. 

A descoberta sugere que as nuvens moleculares de Perseu e de Touro não são estruturas independentes no espaço. Ao invés, formaram-se juntas a partir da mesma onda de choque de supernova. Isto demonstra que quando uma estrela morre, a sua supernova gera uma cadeia de eventos que pode levar ao nascimento de novas estrelas. 

O mapa 3D da bolha e das nuvens ao redor foi criado usando novos dados do Gaia, um observatório espacial lançado pela ESA (Agência Espacial Europeia). Estes estudos utilizam uma reconstrução de poeira criada por pesquisadores do Instituto Max Planck para Astrofísica, na Alemanha. Os mapas representam as primeiras nuvens moleculares mapeadas em 3D. Imagens anteriores das nuvens foram restringidas em duas dimensões.

O estudo foi publicado nos periódicos The Astrophysical Journal Letters e The Astrophysical Journal. 

Fonte: Harvard–Smithsonian Center for Astrophysics

Encontrada nuvem de gás gigante que escapou de galáxia

Uma nuvem de gás foi descoberta em 2017 pela emissão em vermelho escuro de seu hidrogênio ionizado, localizado no aglomerado de Leo (Abell 1367) a cerca de 330 milhões de anos-luz de distância.

© ESA/XMM-Newton (nuvem em Abell 1367)

A nuvem órfã é a parte em forma de guarda-chuva azul desta imagem, que é codificada por cores para mostrar a parte de raios X da nuvem em azul e o gás hidrogênio ionizado em vermelho. A luz visível é mostrada em branco.

Dez bilhões de sóis de gás estão pairando no espaço na forma de uma nuvem com quase 6 milhões de anos-luz de diâmetro, sendo maior do que a Via Láctea, e provavelmente foi arrancada da galáxia que outrora residia.

Quando uma galáxia cai em um aglomerado, ela não passa por um vácuo vazio. O gás quente preenche o espaço entre as galáxias do aglomerado e empurra de volta contra a galáxia, como o vento que você sente quando anda de bicicleta.

Os astrônomos já viram gás fluindo atrás das galáxias desta maneira antes, apelidando-as de "água-viva" por sua aparência. Mesmo desprovida de seu reservatório de formação de estrelas, a galáxia continuará navegando através do aglomerado, suas estrelas e matéria escura aderindo a ele. As estrelas envelhecerão se tornando mais vermelhas, e nenhuma nova estrela as substituirá. 

O gás da nuvem deve se misturar ao meio ambiente mais quente e esparso ao longo do tempo, evaporando completamente em 30 milhões de anos. Com base em observações espectroscópicas dos movimentos dentro da nuvem e na falta de uma galáxia progenitora, os pesquisadores estimam que ela tenha meio bilhão de anos. 

Para ajudar em sua sobrevivência, a equipe sugere que um campo magnético pode interceptar o gás. Um campo de 6 microgauss seria suficiente para manter a nuvem unida, ou seja, cerca de 100.000 vezes mais fraco do que o campo magnético da Terra, mas quase a mesma força que o campo no gás interestelar que cerca o Sol. 

Embora os astrônomos tenham visto outras nuvens solitárias no aglomerado de Virgem mais próximo, nenhuma delas emite raios X como esta. Os raios X indicam que também há gás muito quente, além do hidrogênio ionizado meramente quente. 

Por que esta nuvem sobreviveu quando outras parecidas presumivelmente não sobreviveram? A origem da nuvem por meio da remoção parece a melhor explicação, mas também levanta muitas questões interessantes. A obtenção de mais informações sobre o gás mais frio na nuvem será a chave para desvendar seus mistérios, observações que a equipe está trabalhando agora para adquirir.

A descoberta foi relatada no periódico Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Fonte: Sky & Telescope

Fonte de raios X desperta perto de uma galáxia não tão distante

Uma nova fonte ultravioleta de raios X despertou entre nossos vizinhos galácticos, as Nuvens de Magalhães, depois de 26 anos adormecida.

© NASA/JPL-Caltech (ilustração de um pulsar de raios X ultra luminoso)

Este é o segundo objeto mais próximo conhecido até hoje, com um brilho superior a um milhão de sóis.    O objeto, conhecido como RX J0209.6-7427, foi detectado pela primeira vez em 1993 durante uma explosão com a duração de 6 meses. Embora tenha sido inicialmente identificado como um binário de raio X de tipo Be, a sua verdadeira natureza permaneceu um mistério, já que se manteve em estado adormecido durante os 26 anos seguintes, voltando a brilhar em novembro do ano passado.

Uma equipe de cientistas indianos usou o AstroSat, o primeiro observatório espacial dedicado da Índia, para revelar a natureza extrema da fonte e detectou pela primeira vez pulsações de raios X no objeto. Isto permitiu classificar o objeto como um pulsar de raios X ultra luminoso (ULXP).

O pulsar está localizado na Ponte de Magalhães, um fluxo de gás e de estrelas que liga as nuvens de Magalhães (duas das galáxias mais próximas da Terra e que são dos objetos mais distantes visíveis a olho nu). A nova fonte de raios X é o segundo ULXP mais próximo, a seguir a um outro descoberto na Via Láctea em 2018, e é apenas o oitavo objeto deste tipo que se conhece.

As fontes de raios X ultra luminosas observam-se como pontos únicos no céu, mas têm um brilho que se pode comparar ao de uma galáxia. “Segundo a teoria convencional, para brilharem com tanta intensidade, os ULXPs devem ser discos de acreção brilhantes em torno de buracos negros”, disse Amar Deo Chandra, principal autor deste estudo. “No entanto, as recentes descobertas de pulsações nestes objetos sugerem que eles podem possuir estrelas de nêutrons no núcleo.”

Uma estrela de nêutrons é o remanescente de uma estrela morta que contém tanta matéria como o Sol, mas compactada num raio minúsculo de apenas 10 km. Calcula-se que a estrela de nêutrons deste objeto deva girar muito rapidamente, cerca de 100 vezes por segundo, emitindo pulsos de raios X energéticos a partir dos seus polos magnéticos, conduzindo-o a uma nova classificação de pulsar de raios X.

O grupo de astrônomos, do IISER Kolkata, do IUCAA Pune e do UM-DAE CEBS (Center for Excellence in Basic Sciences) de Mumbai, descobriu ainda que o pulsar pode até estar acelerando, disparando fulgurações de raios X. Considera-se que isto acontece quando a estrela de nêutrons captura material de uma estrela companheira, injetando energia no sistema e acelerando a rotação.    A escassez de fontes semelhantes torna essencial a detecção e o estudo de novos ULXPs.

“Este é apenas o oitavo ULXP detectado e o primeiro próximo das nuvens de Magalhães,” acrescenta Chandra. “Isto levanta a interessante possibilidade de uma fração significativa das fontes de raios X ultra luminosas poderem ser estrelas de nêutrons em acreção a taxas acima do limite de Eddington, e não buracos negros, como se pensava.”

A descoberta foi publicada no periódico Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Fonte: Royal Astronomical Society

Nova imagem da Grande Nuvem de Magalhães

O telescópio VISTA do ESO revelou uma imagem notável da Grande Nuvem de Magalhães, uma das nossas galáxias vizinhas mais próximas.

© ESO/VISTA (Grande Nuvem de Magalhães)

O VISTA tem observado esta galáxia e a sua companheira, a Pequena Nuvem de Magalhães, assim como os seus arredores com um detalhe sem precedentes. Este rastreio permitiu aos astrônomos observar um grande número de estrelas, abrindo assim novas janelas no estudo da evolução estelar, dinâmica galáctica e estrelas variáveis.

A Grande Nuvem de Magalhães é uma das nossas vizinhas galácticas mais próximas, situada a apenas 163 mil anos-luz de distância da Terra. Juntamente com a Pequena Nuvem de Magalhães, estas são as galáxias satélites anãs mais próximas da Via Láctea. A Grande Nuvem de Magalhães é também um lugar onde se encontram aglomerados estelares diversos, sendo assim um laboratório ideal para o estudo de processos que dão forma às galáxias.

O telescópio VISTA tem observado estas duas galáxias na última década. A imagem apresentada hoje é o resultado de um dos muitos rastreios que os astrônomos realizaram com este telescópio. O objetivo principal do rastreio do VISTA às Nuvens de Magalhães foi mapear o histórico de formação de estrelas das Grandes e Pequenas Nuvens de Magalhães, bem como suas estruturas tridimensionais.

O VISTA foi a chave para esta imagem, já que observa o céu nos comprimentos de onda do infravermelho próximo, o que lhe permite ver através das nuvens de poeira se obscurecem partes da galáxia. Como resultado, é possível observar muitas mais das estrelas individuais que compõem o centro desta galáxia. Os astrônomos analisaram cerca de 10 milhões de estrelas individuais na Grande Nuvem de Magalhães em detalhes, tendo determinado as suas idades com o auxílio de modelos estelares de ponta, o que lhes permitiu descobrir que estrelas mais jovens se situam em braços em espiral múltiplos. Os modelos estelares permitem aos astrônomos prever a vida e a morte das estrelas, fornecendo informações sobre propriedades tais como a idade, a massa e a temperatura das estrelas.

Por milênios, as Nuvens de Magalhães fascinaram os povos do Hemisfério Sul, sendo no entanto amplamente desconhecidas pelos europeus até à Época dos Descobrimentos. O nome que lhes damos hoje remonta ao explorador português Fernão de Magalhães que, há 500 anos, embarcou na primeira viagem de circunavegação do planeta. Os registos da expedição trazidos de volta à Europa revelaram muitos lugares e coisas que os europeus desconheciam até então. O espírito de exploração e descoberta encontra-se atualmente ainda bastante vivo no trabalho dos astrônomos de todo o mundo, incluindo na equipe VMC (VISTA Magellanic Clouds survey), cujas observações levaram à obtenção desta imagem extraordinária da Grande Nuvem de Magalhães.

As estrelas reveladas nesta imagem foram alvo de um artigo científico intitulado “The VMC Survey - XXXIV. Morphology of Stellar Populations in the Magellanic Clouds” que será publicado na revista da especialidade Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Fonte: ESO

Nubéculas em torno do buraco negro supermassivo local

Esta imagem obtida pelo Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) mostra a região que rodeia Sagitário A*, o buraco negro supermassivo que se esconde no centro da Via Láctea, assinalado aqui com um pequeno círculo vermelho.

© ESO/ALMA/J. R. Goicoechea (Sagittarius A*)

Novos trabalhos de pesquisa revelaram evidências da existência de gás e poeira interestelares orbitando o buraco negro com altas velocidades.

As nuvens ricas em hidrogênio molecular que foram identificadas são conhecidas por nubéculas moleculares e nunca tinham sido antes detectadas de forma clara.

A imagem mostra, na realidade, a distribuição de moléculas de monóxido de carbono, a segunda componente molecular mais abundante das nubéculas. Estas nubéculas situam-se a cerca de 26.000 anos-luz de distância da Terra, em órbita rápida e próxima do buraco negro, a uma distância de cerca de um ano-luz deste objeto.

A elevada resolução do ALMA permitiu aos cientistas detectar estas nubéculas, que resultaram de nuvens massivas pré-existentes que rodavam em torno do centro da galáxia. Estas nuvens foram desfeitas por ação de forças de maré, dando origem a fragmentos densos e a componentes de vida curta e densidade mais baixa. Estes últimos foram identificados graças a sinais deixados pela passagem de radiação síncrotron emitida por Sagitário A* através de gás difuso existente entre as nubéculas.

Apesar das nuvens de gás molecular terem o potencial para formar novas estrelas, é pouco provável que estas nubéculas dêem origem a novas estrelas, uma vez que a sua massa é relativamente pequena, cerca de 60 vezes a massa do Sol, e existem próximo das fortes e turbulentas forças gravitacionais exercidas por Sagitário A*.

Apesar das estrelas que orbitam Sagitário A* terem sido sistematicamente observadas, estas nubéculas moleculares densas não tinham ainda sido detectadas tão próximo do centro da nossa Galáxia.

Fonte: ESO

Nuvens de Magalhães podem ter sido um trio

As duas das galáxias mais próximas da Via Láctea, a Grande e a Pequena Nuvens de Magalhães, podem ter tido uma terceira companheira.

© Andrew Lockwood (Grande Nuvem de Magalhães)

Uma pesquisa descreve como uma outra galáxia "luminosa" foi provavelmente engolida pela Grande Nuvem de Magalhães há 3 a 5 bilhões de anos.

A maioria das estrelas na Grande Nuvem de Magalhães gira no sentido dos ponteiros do relógio em torno do centro da galáxia. Mas, excepcionalmente, algumas estrelas orbitam no sentido contrário ao dos ponteiros do relógio.

"Pensou-se, durante algum tempo, que estas estrelas podiam ter vindo da sua galáxia companheira, a Pequena Nuvem de Magalhães. A nossa ideia era que essas estrelas podiam ter vindo de uma fusão com outra galáxia no passado," comenta Benjamin Armstrong, autor principal do estudo e estudante de mestrado do International Centre for Radio Astronomy Research (ICRAR), Austrália, que usou modelos de computador para simular fusões de galáxias.

"O que descobrimos é que neste tipo de evento de fusão, podemos obter uma rotação contrária bastante forte depois da ocorrência de uma fusão. Isto é consistente com o que vemos quando observamos as galáxias," salienta Armstrong.

As Nuvens de Magalhães podem ser observadas no céu noturno a olho nu e são conhecidas há milhares de anos pelas culturas antigas. A Grande Nuvem de Magalhães é relativamente pequena, a 160.000 anos-luz de distância, enquanto a Pequena Nuvem de Magalhães fica a aproximadamente 200.000 anos-luz.

A descoberta poderá ajudar a explicar um problema que tem intrigado os astrônomos durante anos - o porquê de as estrelas na Grande Nuvem de Magalhães serem geralmente ou muito antigas ou muito jovens.

© Andrew Lockwood (luminosidade invertida das Nuvens de Magalhães)

A imagem acima é uma exposição de duas horas usando uma câmara DSLR com seguimento do céu e uma lente de 50mm, que mostra conchas de marés em torno da Grande Nuvem de Magalhães, uma ponte de estrelas que liga as duas galáxias e cirros galácticos no plano da frente.

"Nas galáxias, existem estes grandes objetos chamados aglomerados globulares. Os aglomerados estelares contêm muitas estrelas que são todas de idades bastante semelhantes e formadas em ambientes idênticos. Na Via Láctea, os aglomerados globulares são todos muito antigos," explica Armstrong.

"Mas na Grande Nuvem de Magalhães, temos aglomerados muito antigos e muito jovens, e nada intermediário. Este problema é conhecido como "diferença de idades. Dado que na Grande Nuvem de Magalhães podemos constatar novamente formação estelar, tal poderá ser indicativo de uma fusão galáctica," explica Armstrong.

O achado também pode ajudar a explicar porque é que a Grande Nuvem de Magalhães parece ter um disco espesso. "O nosso trabalho é ainda muito preliminar, mas sugere que este tipo de processo pode ter sido, no passado, responsável pelo disco mais espesso," disse Armstrong.

A pesquisa debruça-se sobre perguntas pertinentes que os astrônomos podem começar a examinar.

O estudo foi divulgado na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Fonte: International Centre for Radio Astronomy Research