Modelo de inteligência artificial analisa os dados do TESS

Os cientistas descobriram mais de 6.000 planetas que orbitam outras estrelas para além do nosso Sol.

© STScI (estrela TRAPPIST-1 com dois planetas em trânsito)

Mais de metade destes exoplanetas foram descobertos graças aos dados da missão Kepler, já aposentada, e da atual missão TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) da NASA. No entanto, o enorme tesouro de dados destas missões contém ainda muitos planetas por descobrir. Todos os dados de ambas as missões estão disponíveis publicamente nos arquivos da NASA e muitas equipes em todo o mundo utilizaram esses dados para encontrar novos planetas utilizando várias técnicas.

Em 2021, uma equipe do Ames Research Center da NASA, em Silicon Valley, na Califórnia, criou o ExoMiner, um software de código aberto que utilizou a inteligência artificial (IA) para validar 370 novos exoplanetas a partir dos dados do Kepler. Agora, foi criada uma versão do modelo treinado com os dados do Kepler e do TESS, denominado ExoMiner++. O novo algoritmo identificou 7.000 alvos como candidatos a exoplanetas a partir dos dados do TESS numa primeira tentativa.

Um candidato a exoplaneta é um sinal que é susceptível de ser um planeta, mas que para ser confirmado requer observações de acompanhamento com telescópios adicionais. O ExoMiner++ pode ser transferido gratuitamente a partir do website GitHub, permitindo a qualquer pesquisador utilizar a ferramenta para procurar planetas no crescente arquivo de dados públicos do TESS.

O ExoMiner++ analisa observações de possíveis trânsitos para prever quais os que são causados por exoplanetas e quais os que são causados por outros eventos astronômicos, como eclipses de estrelas binárias. O Kepler e o TESS funcionam de forma diferente; o TESS está observando quase todo o céu, principalmente à procura de planetas que transitam por estrelas próximas, enquanto o Kepler analisou uma pequena parte do céu mais profundamente do que o TESS. Apesar destas diferentes estratégias de observação, as duas missões produzem conjuntos de dados compatíveis, o que permite ao ExoMiner++ treinar os dados de ambos os telescópios e obter resultados sólidos.

A próxima versão do ExoMiner++ irá melhorar a utilidade do modelo e informar os futuros esforços de detecção de exoplanetas. Embora o ExoMiner++ possa atualmente identificar candidatos a planeta quando lhe é dada uma lista de possíveis sinais de trânsito, a equipe está também trabalhando para dar ao modelo a capacidade de identificar os próprios sinais a partir dos dados.

O futuro telescópio espacial Nancy Grace Roman da NASA irá captar dezenas de milhares de trânsitos de exoplanetas; e, tal como os dados do TESS, os dados do Roman estarão disponíveis gratuitamente, de acordo com o compromisso da NASA para com a ciência de qualidade e o compartilhamento de dados com o público.

Um artigo foi publicado no periódico The Astronomical Journal.

Fonte: NASA

Descoberta uma misteriosa barra de ferro na Nebulosa do Anel

Astrônomos da UCL (University College London) e da Universidade de Cardiff, no Reino Unido, descobriram uma misteriosa nuvem de ferro em forma de barra no interior da icônica Nebulosa do Anel.

© UCL (Nebulosa do Anel)

Na imagem o anel exterior brilhante é constituído por luz emitida por três íons diferentes de oxigênio, enquanto a barra no meio é devida à luz emitida por um plasma de átomos de ferro quatro vezes ionizados.

Os astrônomos utilizaram o instrumento WEAVE (WHT Enhanced Area Velocity Explorer) no telescópio William Herschel do grupo de telescópios Isaac Newton do Observatório Roque de los Muchachos em La Palma, nas Ilhas Canárias.. A nuvem de átomos de ferro, descrita pela primeira vez, tem a forma de uma barra: cabe exatamente dentro da camada interior da nebulosa de forma elíptica, conhecida de muitas imagens, incluindo as obtidas pelo telescópio espacial James Webb em comprimentos de onda infravermelhos.

O comprimento da barra é cerca de 500 vezes superior ao da órbita de Plutão em torno do Sol, e a sua massa de átomos de ferro é comparável à massa de Marte. A Nebulosa do Anel, também conhecida como Messier 57 ou NGC 6720, observada pela primeira vez em 1779 na direção da constelação de Lira, pelo astrônomo francês Charles Messier, é uma concha colorida de gás expelido por uma estrela quando esta termina a fase de queima de combustível nuclear. O nosso Sol irá expelir as suas camadas exteriores de uma forma semelhante dentro de alguns bilhões de anos.

Os pesquisadores dizem que a maneira como a barra de ferro se formou é atualmente um mistério. Para desvendar o que se está passando, serão necessárias observações mais detalhadas. Há dois cenários potenciais: a barra de ferro pode revelar algo de novo sobre a forma como a ejeção da nebulosa pela estrela central progrediu, ou o ferro pode ser um arco de plasma altamente esticado resultante da vaporização de um planeta rochoso apanhado na expansão anterior da estrela central.

A equipe está trabalhando num estudo de seguimento e planeja obter dados utilizando do WEAVE com uma resolução espectral mais elevada para compreender melhor como a barra se poderá ter formado. O WEAVE efetuará oito levantamentos nos próximos cinco anos, visando desde anãs brancas próximas a galáxias muito distantes.

Um artigo foi publicado no periódico Royal Astronomical Society.

Fonte: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

O buraco negro da Via Láctea esconde um passado explosivo

O buraco negro supermassivo da Via Láctea é famoso por ser um dos mais fracos do Universo. Os resultados de um novo telescópio espacial mostram que pode nem sempre ter sido esse o caso.

© STScI (imagem infravermelha de Sagitário B2)

Sagitário A*, localizado no centro da Via Láctea, parece ter-se inflamado dramaticamente em algum momento nas últimas centenas de anos, de acordo com as emissões de raios X observadas pelo telescópio espacial XRISM (X-Ray Imaging and Spectroscopy Mission). Estas descobertas surpreendentes revelam novos pormenores sobre a evolução dos buracos negros supermassivos. Também ensinam aos astrônomos lições sobre a história do nosso lar cósmico.

Astrônomos mediram os raios X provenientes de uma nuvem gigante de gás perto do centro da Galáxia. As suas descobertas oferecem fortes evidências de que a nuvem está brilhando em resposta a um surto passado de Sagitário A*. 

Muitos buracos negros supermassivos são brilhantes porque o gás à sua volta aquece e emite radiação altamente energética. Em contraste, Sagitário A* quase não brilha. É um dos buracos negros mais tênues conhecidos no Universo, apenas visível porque está muito próximo da Terra. Várias grandes nuvens moleculares flutuam ao redor de Sagitário A* e podem atuar como espelhos cósmicos, refletindo os flashes de raios X do buraco negro. Os telescópios espaciais anteriores conseguiram detectar estes lampejos, mas não com resolução energética suficiente para examinar a sua estrutura fina ou determinar o que os produziu.

O XRISM mudou isso. O telescópio foi lançado em 2023 através de uma parceria entre a NASA e a JAXA. As suas primeiras observações são muito aguardadas porque representam uma grande melhoria em relação a todos os telescópios espaciais existentes em termos de resolução energética. A maioria dos telescópios espaciais de raios X consegue distinguir a energia de um fóton até cerca de uma parte em 10, ou mesmo 100. O XRISM consegue resolver uma parte em 1.000. As novas imagens são como passar de uma Polaroid para uma imagem tecnicolor de alta-definição.

© STScI (mapa maior do Centro Galáctico mostrando Sgr A*)

Os astrônomos fizeram zoom em duas linhas de emissão de raios X extremamente estreitas provenientes de uma das nuvens moleculares. Medindo as suas energias e formas com uma precisão inovadora, conseguiram determinar o movimento da nuvem e compará-lo com observações rádio anteriores. Também examinou características sutis no espectro para testar duas explicações diferentes para o brilho da nuvem. Esses pormenores excluíram a ideia de que os raios cósmicos eram os responsáveis e, em vez disso, mostraram que a nuvem está refletindo um surto de raios X de Sagitário A*, efetivamente um "eco de luz" do passado.

Estudando várias nuvens em diferentes distâncias do buraco negro, os astrônomos podem reconstruir uma linha temporal destas antigas erupções, tal como se usassem ecos atrasados para mapear a forma de uma gruta. Os dados mostram pela primeira vez como a resolução energética do XRISM pode medir características extremamente finas no Universo.

Um artigo foi publicado no periódico The Astrophysical Journal Letters.

Fonte: Michigan State University

O primeiro mapa cósmico SPHEREx

Lançado em março, o telescópio espacial SPHEREx da NASA completou o seu primeiro mapa infravermelho de todo o céu em 102 cores.

© SPHEREx (mapa celeste em 102 cores)

Esta imagem apresenta uma seleção de cores emitidas principalmente por estrelas (azul, verde e branco), hidrogênio quente (azul) e poeira cósmica (vermelho).

Embora não sejam visíveis ao olho humano, estes 102 comprimentos de onda de luz infravermelha são predominantes no cosmos e a observação de todo o céu, desta forma, permite aos cientistas responder a grandes questões, incluindo a forma como um evento dramático que ocorreu no primeiríssimo instante, cerca de 1/10³³ segundos após o Big Bang influenciou a distribuição 3D de centenas de milhões de galáxias no nosso Universo.

Para além disso, os cientistas vão usar os dados para estudar a forma como as galáxias mudaram ao longo dos quase 14 bilhões de anos de história do Universo e aprender mais sobre a distribuição de ingredientes chave para a vida na nossa própria Galáxia.

Dando a volta à Terra cerca de 14 vezes e meia por dia, o SPHEREx (Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization, and Ices Explorer) viaja de norte para sul, passando pelos polos. Todos os dias capta cerca de 3.600 imagens ao longo de uma faixa circular do céu e, à medida que os dias passam e o planeta se desloca em torno do Sol, o campo de visão do SPHEREx também muda. Ao fim de seis meses, o observatório já olhou para o espaço em todas as direções, captando todo o céu em 360 graus.

Gerida pelo Jet Propulsion Laboratory (JPL) da NASA, a missão começou a mapear o céu em maio e completou o seu primeiro mosaico de todo o céu em dezembro. Durante a sua missão primária de dois anos, efetuará mais três varrimentos de todo o céu e a fusão desses mapas aumentará a sensibilidade das medições. O conjunto completo de dados está disponível gratuitamente para os cientistas e para o público.

Cada uma das 102 cores detectadas pelo SPHEREx representa um comprimento de onda infravermelho, e cada comprimento de onda fornece informações únicas sobre as galáxias, estrelas, regiões de formação planetária e outras características cósmicas. Por exemplo, nuvens densas de poeira na nossa Galáxia, onde se formam estrelas e planetas, irradiam intensamente em certos comprimentos de onda, mas não emitem luz em outros. O processo de separar a luz de uma fonte nos comprimentos de onda que a compõem é designado por espectroscopia.

E embora algumas missões anteriores tenham também mapeado todo o céu, como a WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer) da NASA, nenhuma o fez com tantas cores como o SPHEREx. Em contraste, o telescópio espacial James Webb pode efetuar espectroscopia com um número significativamente maior de comprimentos de onda de luz do que o SPHEREx, mas com um campo de visão milhares de vezes menor. A combinação de cores e um campo de visão tão alargado é a razão pela qual o SPHEREx é tão poderoso.

Para realizar esta proeza, o SPHEREx utiliza seis detectores, cada um deles emparelhado com um filtro especialmente concebido que contém um gradiente de 17 cores. Isto significa que cada imagem obtida com estes seis detectores contém 102 cores, e que cada mapa do céu que o SPHEREx produz é na realidade 102 mapas, cada um com uma cor diferente. O observatório utilizará estas cores para medir a distância a centenas de milhões de galáxias. Embora as posições da maioria dessas galáxias já tenham sido mapeadas em duas dimensões por outros observatórios, o mapa do SPHEREx será em 3D, permitindo aos cientistas medir variações sutis na forma como as galáxias estão agrupadas e distribuídas pelo Universo.

Fonte: NASA

Nova era na medição da primeira luz do Universo

A luz mais antiga do Universo tem viajado pelo espaço desde logo após o Big Bang.

© Kevin Zagorski (South Pole Telescope)

Conhecida como radiação cósmica de fundo em micro-ondas, é imperceptível ao olho humano. Mas se os cientistas a conseguirem captar, utilizando alguns dos detectores mais sensíveis alguma vez fabricados, pode dizer-nos como o nosso Universo se formou e evoluiu ao longo do tempo.

Os pesquisadores divulgaram medições sensíveis, sem precedentes, da radiação cósmica de fundo em micro-ondas, resultantes de dois anos de observações com uma câmara melhorada do SPT (South Pole Telescope). O telescópio, localizado na Estação Amundsen-Scott, na Antártida, foi concebido especificamente para mapear a luz muito tênue da radiação de fundo em micro-ondas.

Os resultados são impressionantes, a precisão dos pormenores da radiação cósmica de fundo em micro-ondas excede a de todas as medições anteriores, mesmo as efetuadas a partir do espaço. Quando combinados com dados de outros telescópios terrestres, oferecem uma nova referência para restringir as possíveis respostas a questões importantes sobre o Universo.

As novas leituras fornecem um controle cruzado do nosso modelo fundamental do Universo. À medida que forem sendo divulgados mais dados, estes irão aperfeiçoar vários testes de grandes questões pendentes na cosmologia, tais como a natureza da energia escura e o ritmo a que o Universo está se expandindo.

A radiação cósmica de fundo em micro-ondas, por vezes referida como o brilho remanescente do Big Bang, data de há mais de 13 bilhões de anos, do período imediatamente após a formação do nosso Universo. Isto torna-a uma fonte de informação incrivelmente rica. Esta radiação é extremamente tênue, e as suas variações são ainda mais sutis. Para ter a possibilidade de a captar, é necessário um céu muito limpo e condições de observação perfeitamente secas, condições essas que se encontram na Antártida.

O SPT, gerido por uma colaboração liderada pela Universidade de Chicago, tem mapeado esta radiação desde 2007. Ao longo dos anos, foram instaladas várias câmaras no telescópio, mas a mais recente, conhecida como SPT-3G, tem mais detectores do que as versões anteriores. Os dados do mais recente resultado foram obtidos em 2019 e 2020 e representam os dois primeiros anos de observações da SPT-3G na sua potência total. Cobrem cerca de 1/25 do céu, mapeando-o com mais pormenor do que qualquer outra medição deste tipo.

Uma das principais utilizações para estes dados é a de colocar restrições nas muitas possíveis respostas às nossas questões sobre o Universo, tais como a forma como se formou e as leis fundamentais que regem a sua evolução. Os dados fornecidos pela radiação cósmica de fundo em micro-ondas ajudam a orientar a procura de uma imagem coesa de tudo o que existe.

O melhor modelo atual para explicar a formação do cosmos é conhecido como Lambda-CDM. No entanto, estudos recentes têm revelado indícios tentadores de que o modelo Lambda-CDM pode não ser o quadro completo. Há também um debate em andamento sobre o ritmo de expansão do Universo, conhecido como "tensão de Hubble", que teria ramificações significativas para a nossa compreensão do Universo e na qual a radiação cósmica de fundo em micro-ondas desempenha um papel fundamental.

As descobertas confirmam a tensão de Hubble de forma independente com uma significância estatística muito elevada, ao mesmo tempo que se mantêm consistentes com outras limitações da radiação cósmica de fundo em micro-ondas, incluindo as da missão do satélite Planck e do ACT (Atacama Cosmology Telescope), no Chile. Também acentuam uma anomalia que surgiu recentemente no nosso quadro cosmológico, a discordância entre as restrições à radiação cósmica de fundo em micro-ondas e as dos levantamentos em grande escala dos movimentos das galáxias (particularmente os resultados recentes do DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument).

Anteriormente, o padrão de ouro para as medições da radiação cósmica de fundo em micro-ondas eram os dados do satélite Planck, obtidos há mais de uma década. Agora, os novos dados do SPT, quando combinados com os dados do ACT, estabelecem um novo padrão, um momento pelo qual muitos no campo têm estado à espera. Estes novos resultados representam menos de um-quarto dos dados obtidos com a SPT-3G no SPT.

Os telescópios espaciais, como o Planck, têm a vantagem de ter uma visão mais nítida, uma vez que a atmosfera da Terra não está perturbando a visão. Mas é substancialmente mais fácil operar um telescópio a partir do solo. É muito mais fácil criar um instrumento complexo que funcione mesmo num local tão inóspito como a Antártida do que conceber algo que tenha de sobreviver a um lançamento de foguete e às condições do espaço.

Fonte: University of Chicago