A nossa água é mais velha do que o Sol?

Uma equipe liderada por astrônomos da Universidade de Leiden, nos Países Baixos, e do NRAO (National Radio Astronomy Observatory), na Virgínia (EUA), detectou, pela primeira vez, água gelada semipesada em torno de uma jovem estrela semelhante ao Sol.

© STScI / Webb (sistema protoestelar L1527 IRS)

Os pesquisadores utilizaram o telescópio espacial James Webb, cujos resultados reforçam a hipótese de que parte da água no nosso Sistema Solar se formou antes do Sol e dos planetas.

Uma das formas de os astrônomos descobrirem a origem da água é através da medição da taxa de deuteração. Esta é a fração de água que contém um átomo de deutério em vez de um dos hidrogênios. Assim, em vez de H2O, é HDO, que também é chamada água semipesada. Uma fração elevada de água semipesada é um sinal de que a água se formou num local muito frio, como as nuvens escuras primitivas de poeira, gelo e gás de onde nascem as estrelas.

Nos nossos oceanos, nos cometas e nas luas geladas, uma em cada dois milhares de moléculas de água é constituída por água semipesada. Este valor é cerca de dez vezes superior ao esperado com base na composição do nosso Sol. Por isso, foi colocada a hipótese de parte da água do nosso Sistema Solar ter tido origem como gelo em nuvens escuras, centenas de milhares de anos antes do nascimento do Sol.

Para confirmar esta hipótese, é necessário medir a taxa de deuteração da água gelada nestas regiões de formação estelar. Astrônomos detectaram agora uma proporção muito elevada de água gelada semipesada num invólucro protoestelar. Esta é a nuvem de material que rodeia uma estrela na sua fase embrionária. Antes, a taxa de deuteração da água em regiões de formação estelar só podia ser medida de forma confiável na fase gasosa, onde pode ser quimicamente alterada. Agora, com a sensibilidade sem precedentes do Webb, foi observada uma assinatura muito clara de água gelada semipesada na direção da protoestrela L1527 IRS, localizada na constelação de Touro, a cerca de 460 anos-luz da Terra.

A taxa de deuteração da água em L1527 IRS é muito semelhante à taxa de alguns cometas, bem como ao do disco protoplanetário de uma estrela jovem mais evoluída, o que sugere origens químicas antigas e frias semelhantes para a água encontrada em todos estes objetos.

Esta descoberta vem juntar-se às evidências crescentes de que a maior parte da água gelada faz a sua viagem praticamente inalterada desde as primeiras até às últimas fases da formação estelar. No entanto, a taxa de deuteração da água gelada medido em L1527 IRS é ligeiramente superior às taxas medidas em alguns cometas do nosso Sistema Solar e à taxa de água na Terra.

Uma variedade de fatores pode causar esta diferença. Por exemplo, alguma da água nestes cometas e na Terra pode ter sido quimicamente alterada no disco. Ou a nuvem escura que formou o nosso Sol pode ser diferente da nuvem escura onde L1527 IRS se formou. Estão planejadas mais observações de água gelada semipesada para investigar possíveis razões para estas diferenças em 30 novas protoestrelas e nuvens escuras primitivas.

Um artigo foi publicado no periódico The Astrophysical Journal Letters.

Fonte: Leiden University

As luas de Urano revelam uma surpresa

Cientistas recorreram ao telescópio espacial Hubble para procurar evidências de um fenômeno e encontraram outro bem diferente.

© STScI (Urano e suas luas clássicas)

Os pesquisadores estudaram as quatro maiores luas do gigante gelado Urano, o sétimo planeta a contar do Sol, procurando sinais de interações entre a sua magnetosfera e as superfícies das luas. A magnetosfera é uma região em torno de um corpo celeste onde as partículas com carga elétrica são afetadas pelo campo magnético do objeto astronômico. Em particular, foi previsto que, com base nas interações com a magnetosfera de Urano, os lados "dianteiros" destas luas com acoplamento de maré, ou seja, que têm sempre o mesmo lado voltado para o planeta, seriam mais brilhantes do que os lados "traseiros", sempre virados para o lado oposto. Isto deve ser devido ao escurecimento da radiação dos seus lados ocultos [para o planeta] por partículas carregadas, tais como elétrons presos na magnetosfera de Urano.

Em vez disso, não foram encontradas evidências de escurecimento nos hemisférios traseiros das luas, e evidências claras de escurecimento dos lados dianteiros das luas exteriores. Isto surpreendeu a equipe e indica que a magnetosfera de Urano pode não interagir muito com as suas grandes luas, contrariando os dados existentes recolhidos nos comprimentos de onda do infravermelho próximo.

A nítida visão ultravioleta e as capacidades espectroscópicas do Hubble foram fundamentais para permitir a exploração das condições da superfície destas luas e revelar a surpreendente descoberta, apresentada no passado dia 10 de junho na 246.ª reunião da Sociedade Astronómica Americana, em Anchorage, Alasca. 

As quatro luas deste estudo: Ariel, Umbriel, Titânia e Oberon sofrem acoplamento de maré, de modo que mostram sempre o mesmo lado para o planeta Urano. A ideia era que as partículas carregadas presas ao longo das linhas do campo magnético atingissem principalmente o lado oculto de cada lua, o que escureceria este hemisfério. 

Urano tem uma inclinação de 98 graus em relação à eclíptica. Isto significa que ele está dramaticamente inclinado em relação ao plano orbital dos planetas. Urano viaja muito lentamente em torno do Sol, de lado, à medida que completa a sua órbita de 84 anos terrestres. Durante o sobrevoo da Voyager 2, a magnetosfera de Urano estava inclinada cerca de 59 graus em relação ao plano orbital dos satélites. Por isso, há uma inclinação adicional do campo magnético. Como Urano e as suas linhas de campo magnético giram mais depressa do que as suas luas orbitam o planeta, passam constantemente por elas. Se a magnetosfera de Urano interagir com as suas luas, as partículas carregadas deverão atingir preferencialmente a superfície dos hemisférios traseiros. Estas partículas carregadas, bem como os raios cósmicos da Via Láctea, devem escurecer os hemisférios traseiros de Ariel, Umbriel, Titânia e Oberon e possivelmente gerar o dióxido de carbono detectado nestas luas.

A equipe esperava que, especialmente no caso das luas interiores Ariel e Umbriel, estes hemisférios fossem mais escuros do que os lados dianteiros nos comprimentos de onda do ultravioleta e no visível. Mas não foi isso que descobriram. Ao que parece, os hemisférios dianteiro e traseiro de Ariel e Umbriel são de fato muito semelhantes em termos de brilho. No entanto, os pesquisadores observaram uma diferença entre os hemisférios das duas luas exteriores, Titânia e Oberon. Ainda mais estranho é o fato de a diferença de brilho ser o oposto do que esperavam. As duas luas exteriores têm hemisférios dianteiros mais escuros e mais vermelhos do que os hemisférios traseiros. Os astrônomos pensam que a poeira de alguns dos satélites irregulares de Urano está cobrindo os lados dianteiros de Titânia e Oberon. 

Os satélites irregulares são corpos naturais que têm órbitas grandes, excêntricas e inclinadas em relação ao plano equatorial do seu planeta. Micrometeoritos estão constantemente atingindo as superfícies dos satélites irregulares de Urano, liberando pequenos pedaços de material para órbita do planeta. Ao longo de milhões de anos, este material poeirento move-se para dentro em direção a Urano e eventualmente atravessa as órbitas de Titânia e de Oberon.

Estas luas exteriores varrem a poeira e apanham-na principalmente nos seus hemisférios dianteiros, que estão virados para o planeta. É como os insetos que batem no para-brisas do carro quando se conduz numa rodovia. Este material faz com que Titânia e Oberon tenham hemisférios dianteiros mais escuros e mais avermelhados. Estas luas exteriores protegem efetivamente as luas interiores Ariel e Umbriel da poeira, razão pela qual os hemisférios das luas interiores não mostram uma diferença de brilho.

Fonte: Space Telescope Science Institute

Encontrado um primo extremo de Plutão?

Uma pequena equipe liderada por Sihao Cheng, da Escola de Ciências Naturais do IAS (Institute for Advanced Study), descobriu um extraordinário objeto trans-Netuniano (OTN) denominado 2017 OF201, no limite do nosso Sistema Solar.

© NASA / Sihao Cheng (OTN e planetas anões)

Os cinco planetas anões reconhecidos pela União Astronômica Internacional, juntamente com o recém-descoberto OTN 2017 OF201.

O OTN é potencialmente grande o suficiente para ser classificado como um planeta anão, a mesma categoria que o muito mais conhecido Plutão. O novo objeto é um dos objetos visíveis mais distantes do nosso Sistema Solar e, significativamente, sugere que a seção vazia do espaço que se pensa existir para além de Netuno, no Cinturão de Kuiper, não está vazia.

Cheng fez a descoberta juntamente com os colegas Jiaxuan Li e Eritas Yang da Universidade de Princeton, utilizando métodos computacionais avançados para identificar a trajetória do objeto no céu. O novo objeto foi oficialmente anunciado pelo Centro de Planetas Menores da União Astronômica Internacional no passado dia 21 de maio de 2025. 

Os objetos trans-Netunianos são planetas menores que orbitam o Sol a uma distância média superior à da órbita de Netuno. O novo OTN é especial por duas razões: a sua órbita extrema e o seu grande tamanho. O afélio do objeto, ou seja, o ponto mais distante da órbita em torno do Sol, é mais de 1.600 vezes superior ao da órbita da Terra. Entretanto, o seu periélio, ou seja, o ponto da sua órbita mais próximo do Sol, é 44,5 vezes superior à órbita da Terra, semelhante à órbita de Plutão. 

Cheng descobriu o objeto como parte de um projeto de pesquisa em curso para identificar OTNs e possíveis novos planetas no Sistema Solar exterior. O objeto foi identificado através da observação de pontos brilhantes numa base de dados de imagens astronômicas do telescópio Victor M. Blanco e do CFHT (Canada–France–Hawaii Telescope), e tentando ligar todos os grupos possíveis desses pontos que pareciam mover-se no céu da mesma forma que um único OTN. 

Esta busca foi efetuada utilizando um algoritmo computacionalmente eficiente produzido por Cheng. Em última análise, identificaram 2017 OF201 em 19 exposições diferentes, captadas ao longo de 7 anos. A descoberta tem implicações significativas para a nossa compreensão do Sistema Solar exterior. A área localizada para além do Cinturão de Kuiper, onde se encontra o objeto, foi anteriormente considerada como estando essencialmente vazia, mas a descoberta da equipe sugere que não é bem assim.

© Jiaxuan Li / Sihao Cheng (localização atual de Plutão, Netuno e 2017 OF201)

A imagem acima mostra a órbita e localização atual do OTN 2017 OF201, o planeta anão plutão e o planeta Netuno.

O 2017 OF201 passa apenas 1% do seu tempo orbital suficientemente perto de nós para ser detectável. A presença deste único objeto sugere que poderá haver mais uma centena de outros objetos com órbita e tamanho semelhantes; estão apenas demasiado longe para serem detectáveis agora. Embora os avanços nos telescópios nos tenham permitido explorar partes distantes do Universo, ainda há muito a descobrir sobre o nosso próprio Sistema Solar.

A detecção também demonstra o poder da ciência aberta. Todos os dados que foram utilizados para identificar e caracterizar este objeto são dados de arquivo que estão disponíveis para qualquer pessoa, não apenas para os astrônomos profissionais. Isto significa que as descobertas inovadoras não estão limitadas àqueles que têm acesso aos maiores telescópios do mundo. Qualquer pesquisador, estudante ou mesmo cientista cidadão com as ferramentas e conhecimentos adequados poderia ter feito esta descoberta, realçando o valor da partilha de recursos científicos.

Fonte: Institute for Advanced Study

Júpiter tinha o dobro do seu tamanho atual e campo magnético mais forte

Compreender a evolução inicial de Júpiter ajuda a iluminar a história mais abrangente de como o nosso Sistema Solar desenvolveu a sua estrutura distinta.

© NASA / JPL-Caltech (composição de Júpiter)

A gravidade de Júpiter, frequentemente designada como o "arquiteto" do nosso Sistema Solar, desempenhou um papel fundamental na definição das trajetórias orbitais dos outros planetas e ao esculpir o disco de gás e poeira a partir do qual se formaram.

Num novo estudo, Konstantin Batygin, professor de ciências planetárias no Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech); e Fred C. Adams, professor de física e astronomia na Universidade de Michigan; fornecem uma visão detalhada do estado primordial de Júpiter. Os seus cálculos revelam que cerca de 3,8 milhões de anos após a formação dos primeiros sólidos do Sistema Solar, um momento chave em que o disco de material em torno do Sol, conhecido como nebulosa protoplanetária, estava se dissipando, Júpiter era significativamente maior e tinha um campo magnético ainda mais poderoso.

Os pesquisadores abordaram esta questão estudando as pequenas luas de Júpiter, Amalteia e Tebe, que orbitam ainda mais perto de Júpiter do que Io, a menor e mais próxima das quatro grandes luas galileanas do planeta. Dado que Amalteia e Tebe têm órbitas ligeiramente inclinadas, estas pequenas discrepâncias orbitais para calcular o tamanho original de Júpiter: aproximadamente o dobro do seu raio atual, com um volume previsto equivalente a mais de 2.000 Terras. Foi determinado também que o campo magnético de Júpiter nesta época era cerca de 50 vezes mais forte do que é atualmente.

É importante notar que estas informações foram obtidas através de restrições independentes que contornam as incertezas tradicionais dos modelos de formação planetária, que muitas vezes se baseiam em suposições sobre a opacidade do gás, a taxa de acreção ou a massa do núcleo de elementos pesados. Em vez disso, a equipe concentrou-se na dinâmica orbital das luas de Júpiter e na conservação do momento angular do planeta, grandezas que são diretamente mensuráveis.

A análise estabelece um retrato claro de Júpiter no momento em que a nebulosa solar circundante se evaporou, um ponto de transição crucial quando os materiais de construção para a formação de planetas desapareceram e a arquitetura primordial do Sistema Solar ficou estabelecida.

Os resultados acrescentam pormenores cruciais às teorias existentes sobre a formação planetária, que sugerem que Júpiter e outros planetas gigantes em volta de outras estrelas se formaram através da acreção do núcleo, um processo pelo qual um núcleo rochoso e gelado acumula rapidamente gás. Estes modelos fundamentais foram desenvolvidos ao longo de décadas por muitos cientistas. Este novo estudo baseia-se nessa fundação ao fornecer medições mais exatas do tamanho de Júpiter, da sua rotação e das condições magnéticas num instante inicial e crucial.

Um artigo fo publicado na revista Nature Astronomy.

Fonte: California Institute of Technology

Sobrevoo da New Horizons em Plutão

E se você pudesse sobrevoar Plutão, o que você poderia ver?

© NASA (sobrevoo da New Horizons em Plutão)

A sonda espacial New Horizons fez exatamente isso em 14 de julho de 2015, ao passar pelo mundo distante a uma velocidade de cerca de 80.000 quilômetros por hora.

Esta paisagem sombria de montanhas majestosas e planícies geladas se estende em direção ao horizonte. E foi captada a uma distância de cerca de 18.000 quilômetros quando a New Horizons olhou para Plutão, 15 minutos após a passagem mais próxima da espaçonave.

A cena dramática, de ângulo baixo e quase crepuscular, segue montanhas escarpadas formalmente conhecidas como Norgay Montes, do primeiro plano à esquerda, e Hillary Montes ao longo do horizonte, dando lugar ao suave Sputnik Planum, à direita. Camadas da tênue atmosfera de Plutão também são reveladas na visão retroiluminada.

Com uma aparência estranhamente familiar, o terreno gelado provavelmente inclui gelo de nitrogênio e monóxido de carbono com montanhas de gelo de água alcançando até 3.500 metros. Isso é comparável em altura às majestosas montanhas do planeta Terra. A paisagem plutoniana tem 380 quilômetros de largura.

As imagens dessa passagem espetacular foram aprimoradas em cores, dimensionadas verticalmente e combinadas digitalmente no vídeo em time-lapse em destaque. À medida que sua jornada começa, a luz surge em montanhas que se acredita serem compostas de gelo de água, mas coloridas por nitrogênio congelado. Logo, à sua direita, você vê um mar plano de nitrogênio, principalmente sólido, que se segmentou em polígonos estranhos que se acredita terem borbulhado de um interior relativamente quente. Crateras e montanhas de gelo são vistas comuns abaixo. O vídeo escurece e termina sobre um terreno apelidado de "laminado" porque mostra cristas de 500 metros de altura separadas por lacunas do tamanho de quilômetros.

A sonda espacial robótica New Horizons tem impulso suficiente para retornar a Plutão e agora está se dirigindo para fora do nosso Sistema Solar.

Fonte: NASA

Novos detalhes e mistérios na aurora de Júpiter

O telescópio espacial James Webb captou novos pormenores das auroras no maior planeta do nosso Sistema Solar.

© Webb (observações da aurora de Júpiter)

As luzes dançantes observadas em Júpiter são centenas de vezes mais brilhantes do que as observadas na Terra. Com a sensibilidade avançada do Webb, os astrônomos estudaram estes fenômenos para melhor compreender a magnetosfera de Júpiter. 

As auroras são criadas quando partículas altamente energéticas entram na atmosfera de um planeta perto dos seus polos magnéticos e colidem com átomos de gás. Não só as auroras de Júpiter são enormes em tamanho, como também são centenas de vezes mais energéticas do que as auroras da Terra. Aqui, as auroras são causadas por tempestades solares, quando partículas carregadas "chovem" na atmosfera superior, excitam os gases e fazem-nos brilhar com cores vermelhas, verdes e púrpuras. 

Entretanto, Júpiter tem uma fonte adicional para as suas auroras; o forte campo magnético do gigante gasoso apanha partículas carregadas da sua vizinhança. Isto inclui não só as partículas carregadas do vento solar, mas também as partículas lançadas para o espaço pela sua lua Io, conhecida pelos seus numerosos e grandes vulcões. Os vulcões de Io expelem partículas que, notavelmente, escapam à gravidade da lua e orbitam Júpiter. Uma barragem de partículas carregadas liberadas pelo Sol durante as tempestades solares também atinge o planeta. O grande e poderoso campo magnético de Júpiter captura as partículas carregadas e acelera-as a velocidades tremendas. Estas partículas velozes atingem a atmosfera do planeta com energias elevadas, o que excita o gás e provoca o seu brilho.

Agora, as capacidades únicas do Webb estão fornecendo novos conhecimentos sobre as auroras de Júpiter. A sensibilidade do telescópio permite o aumento da velocidade do obturador para captar características aurorais que variam rapidamente. Os novos dados foram captados com o instrumento NIRCam (Near-InfraRed Camera) do Webb no dia de Natal de 2023 por uma equipe de cientistas liderada por Jonathan Nichols, da Universidade de Leicester, no Reino Unido. 

Os dados revelaram que a emissão do íon trihidrogênio, conhecido como H3+, é muito mais variável do que se pensava. As observações vão ajudar a desenvolver a compreensão dos cientistas sobre a forma como a atmosfera superior de Júpiter é aquecida e arrefecida. O que tornou estas observações ainda mais especiais foi o fato de também obtido fotografias simultaneamente no ultravioleta com o telescópio espacial Hubble. 

A luz mais brilhante observada pelo Webb não tinha qualquer equivalência real nas imagens do Hubble. Para causar a combinação de brilho observada pelo Webb e pelo Hubble, é necessária uma combinação aparentemente impossível de grandes quantidades de partículas de energia muito baixa atingindo a atmosfera, como uma tempestade de chuviscos! 

A equipe planeja agora estudar esta discrepância entre os dados do Hubble e do Webb e explorar as implicações mais amplas para a atmosfera e o ambiente espacial de Júpiter. Pretendem também dar seguimento a esta investigação com mais observações do Webb, que poderão ser comparadas com dados da nave espacial Juno da NASA para explorar melhor a causa da enigmática emissão brilhante. 

Estes conhecimentos podem também apoiar a Juice (Jupiter Icy Moons Explorer), da ESA, que está a caminho de Júpiter para fazer observações pormenorizadas do gigante gasoso e das suas três grandes luas com oceanos: Ganimedes, Calisto e Europa. A Juice irá observar as auroras de Júpiter com sete instrumentos científicos únicos, incluindo duas câmaras. Estas medições de perto ajudarão compreender a forma como o campo magnético e a atmosfera do planeta interagem, bem como o efeito que as partículas carregadas de Io e das outras luas têm na atmosfera de Júpiter.

Os resultados foram publicados na revista Nature Communications. 

Fonte: Space Telescope Science Institute

Os anéis de Saturno podem desaparecer?

Onde estão as "orelhas" de Saturno?

© Natan Fontes (anéis de Saturno)

Foi Galileu, em 1610, a primeira pessoa a ver os anéis de Saturno. Testando o telescópio recém-inventado por Lipperhey, Galileu não sabia o que eram e, por isso, os chamou de "orelhas".

O mistério se aprofundou em 1612, quando as orelhas de Saturno desapareceram misteriosamente. Hoje sabemos exatamente o que aconteceu: da perspectiva da Terra, os anéis de Saturno se tornaram finos demais para serem vistos.

O mesmo drama se repete a cada 15 anos porque Saturno, assim como a Terra, passa por estações com inclinação. Isso significa que, à medida que Saturno gira em torno do Sol, seu equador e anéis podem se inclinar visivelmente em direção ao Sol e ao Sistema Solar interno, tornando-os facilmente visíveis, mas de outras posições orbitais quase não aparecerão.

A fotografia em destaque, obtida em Brasília (Brasil) por Natan Fontes, mostra uma versão moderna dessa sequência: a imagem superior, dominada pelos anéis, foi tirada em 2020, enquanto a imagem inferior, obscura pelos anéis, foi tirada no início de 2025.

Fonte: NASA