Primeira detecção direta de uma anã marron com um radiotelescópio

Pela primeira vez, os astrônomos usaram observações de um radiotelescópio e de um par de observatórios em Maunakea, Havaí, para descobrir e caracterizar uma anã marrom fria, também conhecida como estrela falhada.

©  ASTRON/Danielle Futselaar (ilustração de uma anã marrom)

A anã marron, designada BDR J1750+3809, é o primeiro objeto subestelar detectado por meio de observações no rádio; até agora, as anãs marrons foram amplamente descobertas em levantamentos infravermelhos do céu. 

A BDR J1750+3809, apelidada "Elegast" pela equipe de descoberta, foi identificada pela primeira vez usando dados do telescópio LOFAR (Low-Frequency Array) na Europa, e depois confirmada usando telescópios no cume do Maunakea, nomeadamente o Observatório Gemini e o IRTF (InfraRed Telescope Facility) da NASA. 

A descoberta direta destes objetos, com radiotelescópios sensíveis como o LOFAR, é um avanço significativo, porque demonstra que é possível detectar objetos que são demasiado frios e tênues para serem encontrados em levantamentos infravermelhos e talvez até mesmo detectar exoplanetas gigantes gasosos que flutuam livremente pelo espaço, sem estarem ligados gravitacionalmente a estrelas. 

Este trabalho abre um método totalmente novo para encontrar os objetos mais frios flutuando na vizinhança do Sol, que de outra forma seriam demasiado fracos para serem descobertos com os métodos usados nos últimos 25 anos. 

As anãs marrons ocupam a fronteira entre os maiores planetas e as estrelas menores. Elas não têm massa suficiente para desencadear a fusão do hidrogênio nos seus núcleos e, ao invés, brilham em comprimentos de onda infravermelhos com o calor remanescente da sua formação. Também apelidadas de "super-planetas", as anãs marrons possuem atmosferas gasosas que se assemelham mais aos planetas gigantes do nosso Sistema Solar do que a qualquer estrela. 

Embora as anãs marrons não possuam as reações de fusão que mantêm o Sol brilhando, podem emitir radiação em comprimentos de onda de rádio. O processo subjacente que alimenta estas emissões de rádio é conhecido, pois também ocorre no maior planeta do Sistema Solar. O poderoso campo magnético de Júpiter acelera partículas carregadas, como elétrons, que por sua vez produzem radiação, neste caso, ondas de rádio e auroras. 

O fato de as anãs marrons serem emissoras de rádio permitiu que os astrônomos através deste resultado desenvolvesse uma nova estratégia de observação. As emissões de rádio foram detectadas anteriormente apenas em algumas anãs marrons frias, que foram descobertas e catalogadas por levantamentos infravermelhos antes de serem observadas com radiotelescópios. 

Os astrônomos decidiram inverter esta estratégia, usando um radiotelescópio sensível para descobrir fontes de rádio frias e fracas, e em seguida realizar observações infravermelhas de acompanhamento com telescópios do Maunakea para categorizá-las. 

Além de ser um resultado empolgante por si só, a descoberta de BDR J1750+3809 pode fornecer um vislumbre tentador de um futuro quando for possível medir as propriedades dos campos magnéticos dos exoplanetas. As anãs marrons frias são os astros mais parecidos com os exoplanetas que podem atualmente serem detectados com radiotelescópios, e esta descoberta pode ser usada para testar teorias que preveem a força do campo magnético dos exoplanetas. Os campos magnéticos são um fator importante na determinação das propriedades atmosféricas e da evolução a longo prazo dos exoplanetas.

A pesquisa foi publicada no periódico The Astrophysical Journal Letters.

Fonte: Gemini Observatory

Espetacular animação de supernova através do Hubble

O telescópio espacial Hubble rastreou a luz desvanecente de uma supernova na galáxia espiral NGC 2525, localizada a 70 milhões de anos-luz de distância. 

© Hubble (NGC 2525)

Supernovas como esta podem ser usadas como "fitas métricas" cósmicas, permitindo que os astrônomos calculem a distância às suas galáxias. O Hubble captou estas imagens como parte de uma das suas principais investigações, medindo o ritmo de expansão do Universo, o que pode ajudar a responder a questões fundamentais sobre a própria natureza do Universo.

A supernova, formalmente conhecida como SN2018gv, foi detectada pela primeira vez em meados de janeiro de 2018. O telescópio espacial Hubble começou a observar o grande brilho da supernova em fevereiro de 2018 como parte do programa de pesquisa liderado pelo pesquisador e laureado com o Prêmio Nobel, Adam Riess do STScI (Space Telescope Science Institute) e da Universidade Johns Hopkins em Baltimore, EUA. As imagens do Hubble estão centradas na galáxia espiral barrada NGC 2525, que está localizada na constelação de Popa, no hemisfério sul. 

A supernova foi captada pelo Hubble, em detalhes requintados, dentro desta galáxia na parte esquerda da imagem. Aparece como uma estrela muito brilhante localizada na orla externa de um dos seus belos braços espirais. 

© NASA/ESA/M. Kornmesser (animação do desvanecimento da supernova SN2018gv)

Esta nova e única animação das imagens do Hubble, criada pela equipe do telescópio espacial, mostra a brilhante supernova, inicialmente ofuscando as estrelas mais brilhantes da galáxia, antes de desaparecer na obscuridade durante o ano de observações. Esta animação consiste de observações feitas ao longo de um ano, de fevereiro de 2018 a fevereiro de 2019. 

"Nenhum fogo-de-artifício terrestre consegue competir com esta supernova, captada na sua glória desvanecente pelo telescópio espacial Hubble," partilhou Reiss acerca da nova animação da explosão de supernova na NGC 2525. 

As supernovas são explosões poderosas que assinalam o fim da vida de uma estrela. O tipo de supernova visto nestas imagens, conhecido como supernova do Tipo Ia, origina de uma anã branca num sistema binário íntimo que acreta material da sua estrela companheira. Se a anã branca atinge uma massa crítica (1,44 vezes a massa do nosso Sol), o seu núcleo torna-se quente o suficiente para iniciar a fusão do carbono, desencadeando um processo termonuclear descontrolado que funde grandes quantidades de oxigênio e carbono em questão de segundos. A energia libertada dilacera a estrela numa explosão violenta, ejetando matéria a velocidades de até 6% da velocidade da luz e emitindo grandes quantidades de radiação. As supernovas do Tipo Ia atingem consistentemente um brilho máximo 5 bilhões de vezes superior ao do Sol, antes de desaparecerem com o tempo. 

Tendo em conta que as supernovas deste tipo produzem este brilho fixo, são ferramentas úteis para os astrônomos, conhecidas como "velas padrão", que atuam como "fitas métricas" cósmicas. Conhecendo o brilho real da supernova e observando o seu brilho aparente no céu, os astrônomos podem calcular a distância até estes grandes espetáculos e, portanto, a distância até às suas galáxias. Riess e a sua equipe combinaram as medições de distância das supernovas com distâncias calculadas usando estrelas variáveis conhecidas como variáveis cefeidas. As variáveis cefeidas pulsam em tamanho, provocando mudanças periódicas no brilho. Dado que este período está diretamente relacionado com o brilho da estrela, os astrônomos podem calcular a sua distância.

Riess e a sua equipe estão interessados em medir com precisão a distância até estas galáxias, pois isso ajuda-nos a melhor restringir o ritmo de expansão do Universo, conhecido como constante de Hubble. Este valor explica o quão depressa o Universo está crescendo, dependendo da sua distância até nós, com galáxias mais distantes movendo-se mais rapidamente para longe de nós. Desde o seu lançamento, o telescópio espacial Hubble ajudou a melhorar drasticamente a precisão da constante de Hubble. 

Os resultados do mesmo programa de observação liderado por Riess reduziram agora a incerteza da sua medição da constante de Hubble para uns sem precedentes 1,9%. Medições adicionais de NGC 2525 vão contribuir para o seu objetivo de reduzir a incerteza até 1%, identificando a velocidade com que o Universo está se expandindo. Uma constante de Hubble mais precisa pode revelar pistas sobre a matéria escura invisível e sobre a misteriosa energia escura, responsável pela aceleração da expansão do Universo. Juntas, estas informações podem ajudar-nos a entender a história e o destino futuro do nosso Universo.

Também se sabe que um buraco negro supermassivo está à espreita no centro da NGC 2525. Quase todas as galáxias contêm um buraco negro supermassivo, que pode variar em massa de centenas de milhares a bilhões de vezes a massa do Sol.

Fonte: ESA

Plano para atenuar os efeitos das constelações de satélites na astronomia

Acaba de ser apresentado, por uma equipe internacional de especialistas, incluindo pesquisadores do ESO, um novo relatório que explora medidas práticas para combater o impacto das grandes constelações de satélites na astronomia.

© ESO/B. Tafreshi (Via Láctea vista do deserto do Atacama)

O relatório conclui que as grandes constelações de satélites brilhantes colocadas em órbitas terrestres baixas irão alterar de forma fundamental a astronomia óptica e infravermelha realizada a partir do solo, podendo igualmente ter um impacto importante na aparência do céu noturno para os observadores de todo mundo. Este relatório fornece também um plano de ação a ser trabalhado em conjunto entre observatórios e operadores de satélites de forma a atenuar estes impactos.

O relatório apresenta dois resultados principais. Primeiro, os satélites em órbitas terrestres baixas afetam de forma desproporcional os programas científicos que dependem de observações feitas durante o crepúspulo, tais como a procura de asteroides que possam ameaçar a Terra ou de contrapartes visíveis transitórias de fontes de ondas gravitacionais. Os satélites que orbitam abaixo dos 600 km de altitude interferem de forma limitada nas observações astronômicas executadas durante as horas mais escuras da noite. No entanto, os satélites colocados a altitudes mais altas, tais como a constelação planejada pela OneWeb para 1.200 km de altitude, podem estar iluminados toda a noite durante o verão e grande parte da noite nas outras estações. Estas constelações poderão ter sérias consequências negativas em muitos programas de pesquisa nos principais observatórios ópticos do mundo. Dependendo da sua altitude e brilho, as constelações de satélites poderão ainda afetar a visão do céu estrelado dos astrofotógrafos, astrônomos amadores e outros entusiastas da natureza.

Segundo, o relatório oferece várias maneiras de mitigar os danos causados à astronomia por grandes constelações de satélites: os operadores poderiam lançar menos satélites, colocá-los a altitudes abaixo dos 600 km, escurecer as sondas espaciais, ou usar guarda-sóis que façam sombra nas superfícies refletoras, e controlar a altitude de cada satélite para que este reflita menos luz solar para a Terra. A comunidade astronômica, por outro lado, poderia contribuir para estes esforços de mitigação ajudando os operadores a identificar limites mais baixos para o brilho dos satélites e calculando quão efetivos poderão ser os diferentes modos de diminuir o brilho destes objetos. O relatório recomenda ainda que os observatórios apoiem o desenvolvimento de ferramentas que removam ou mascarem os rastros dos satélites e os seus efeitos nas imagens astronômicas e que calculem as trajetórias dos satélites, evitando-se assim os seus rastros. O ESO, juntamente com outros observatórios, está avaliando os custos desses esforços de mitigação.

O relatório é o resultado do workshop virtual SATCON1, organizado pelo NOIRLab, um centro de astronomia da Fundação Nacional de Ciência dos Estados Unidos da América e da Sociedade Astronômica Americana. De 29 de junho a 2 de julho, o workshop reuniu mais de 250 cientistas, engenheiros e operadores de satélites, que debateram os impactos das mega-constelações e exploraram várias maneiras de os mitigar. Os especialistas do ESO Olivier Hainaut, Andrew Williams e Angel Otarola estavam entre os participantes do workshop e são os autores do novo relatório.

No início deste ano, e após as preocupações levantadas pela comunidade astronômica de como é que as constelações de satélites iriam afetar a pesquisa científica, o ESO divulgou um estudo, de Hainaut e Williams, sobre este impacto, concentrando-se principalmente em observações com telescópios do ESO no visível e infravermelho. Foram consideradas um total de 18 constelações de satélites representativas, em desenvolvimento pela SpaceX, Amazon e OneWeb, entre outros, e chegou-se à conclusão que os grandes telescópios, tais como o Very Large Telescope (VLT) do ESO e o futuro Extremely Large Telescope (ELT) do ESO seriam "moderadamente afetados" por estas constelações. O estudo, que também explorou os impactos em instalações não pertencentes ao ESO, descobriu que o maior impacto poderia ser em levantamentos de campo amplo, em particular aqueles feitos com grandes telescópios, como o Observatório Vera C. Rubin do NOIRLab.

O telescópio VISTA do ESO foi utilizado para observar os satélites Starlink, ajudando assim às simulações. Dispor de simulações detalhadas de constelações de satélites é importante pois permite, no futuro, efetuar rapidamente cálculos de impacto, ajudando a criar ferramentas para que os operadores de telescópio possam marcar as observações de modo a evitar os rastros dos satélites. O reagendamento de observações para além de não evitar todos os impactos, apoia-se em informações precisas dadas pelas companhias de satélites, no entanto poderá minimizar os efeitos.

O ESO continuará trabalhando ativamente com a comunidade astronômica internacional no sentido de compreender melhor os impactos das grandes constelações de satélites e desenvolver soluções em parceria com a indústria e as agências governamentais. O SATCON2, que abordará as questões significativas de política e regulamentação, está provisoriamente planejado para o início de meados de 2021.

Fonte: ESO

Planeta surpreendentemente denso desafia teorias de formação planetária

Novas observações detalhadas revelam um jovem exoplaneta em órbita de uma jovem estrela, que é incomumente denso para o seu tamanho e idade.

© NOIRLab/J. Pollard (ilustração do exoplaneta K2-25b)

Com 25 massas terrestres, e ligeiramente menor que Netuno, a existência deste exoplaneta desafia as previsões das principais teorias de formação planetária.

Novas observações do exoplaneta, conhecido como K2-25b, feitas com o telescópio WIYN de 0,9 metros no Observatório de Kitt Peak, um programa do NOIRLab, com o telescópio Hobby-Eberly do Observatório McDonald e com outras instalações, levantam novas questões sobre as teorias atuais de formação planetária. O exoplaneta é excepcionalmente denso para o seu tamanho e idade, levantando a questão de como consegue existir.

Ligeiramente menor que Netuno e 1,5 vezes mais massivo, K2-25b orbita uma estrela anã M, o tipo estelar mais comum na Galáxia, em 3,5 dias. O sistema planetário é membro do aglomerado de estrelas das Híades, um aglomerado próximo de estrelas jovens na direção da constelação de Touro. O sistema tem aproximadamente 600 milhões de anos e está localizado a cerca de 150 anos-luz da Terra.

Os planetas com tamanhos entre a Terra e Netuno são companheiros comuns de estrelas da Via Láctea, apesar do fato de que tais planetas não são encontrados no nosso Sistema Solar. Compreender como estes "sub-Netunos" se formam e evoluem é uma questão extremamente importante no estudo exoplanetário.

Os astrônomos preveem que os planetas gigantes se formam primeiro montando um núcleo modesto de rocha-gelo com 5 a 10 vezes a massa da Terra e, em seguida, envolvem-se num enorme invólucro gasoso com centenas de vezes a massa da Terra. O resultado é um gigante gasoso como Júpiter. O K2-25b quebra todas as regras desta imagem convencional: com uma massa equivalente a 25 Terras e modesto em tamanho, sendo quase todo constituído pelo núcleo e muito pouco invólucro gasoso. Estas propriedades estranhas representam dois quebra-cabeças para os astrônomos. Primeiro, como é que o K2-25b "montou" um núcleo tão grande, muitas vezes o limite de 5 a 10 massas terrestres previsto pela teoria? A previsão teórica diz que assim que os planetas formem um núcleo com 5 a 10 vezes a massa da Terra, começam ao invés a acretar gás: muito pouco material rochoso é acrescentado depois disso. E em segundo lugar, com a alta massa do seu núcleo, e consequente forte atração gravitacional, como é que evitou acumular um invólucro gasoso significativo?

Normalmente, estes exoplanetas apresentam baixas densidades, e alguns até têm atmosferas estendidas em evaporação. O K2-25b, com estas medições, parece ter um núcleo denso, rochoso ou rico em água, com um invólucro fino.

Para explorar a natureza e origem do K2-25b, foi determinada a sua massa e densidade. Embora o tamanho do exoplaneta tenha sido medido inicialmente com o satélite Kepler da NASA, a medição do tamanho foi refinada usando medições de alta precisão do telescópio WIYN de 0,9 metros no Observatório Kitt Peak e com o telescópio de 3,5 metros do Observatório de Apache Point. As observações feitas com estes dois telescópios aproveitaram uma técnica simples, mas eficaz. A técnica usa um componente óptico inteligente chamado "Engineered Diffuser", que pode ser facilmente comprado por aproximadamente 500 dólares. O componente espalha a luz da estrela para cobrir mais pixels na câmara, permitindo que o brilho da estrela durante o trânsito do planeta seja medido com mais precisão e resultando numa medição mais sensível do tamanho do planeta em órbita, entre outros parâmetros.

Será necessária fotometria muito precisa para explorar estrelas hospedeiras e planetas em conjunto com missões espaciais e maiores aberturas no solo, e esta é uma ilustração da função que um telescópio de tamanho modesto, 0,9 metros, pode desempenhar neste esforço.

Graças às observações com os difusores disponíveis no telescópio WIYN e no telescópio do Observatório de Apache Point, os astrônomos agora são capazes de prever com maior precisão quando K2-25b transita pela sua estrela hospedeira. Enquanto antes os trânsitos só podiam ser previstos com uma precisão de 30 a 40 minutos, agora são conhecidos com uma precisão de 20 segundos. A melhoria é crítica para o planejamento de observações de acompanhamento com instalações como o Observatório Gemini e o telescópio espacial James Webb.

Um projeto de caça exoplanetária no Observatório Kitt Peak é o espectrômetro NEID no telescópio WIYN de 3,5 metros. O NEID permite que os astrônomos meçam o movimento de estrelas próximas com extrema precisão, quase três vezes mais do que a geração anterior de instrumentos de última geração, permitindo a detecção, a determinação da massa e a caracterização de exoplanetas tão pequenos quanto a Terra.

Os detalhes serão publicados no periódico The Astronomical Journal.

Fonte: McDonald Observatory

Olhando para os céus de um planeta distante e abrasador

Uma nova tecnologia está fornecendo aos astrônomos uma visão mais detalhada da atmosfera de um planeta distante, onde o ar é tão quente que vaporiza metais.

© Sam Cabot (ilustração do exoplaneta MASCARA-2 b)

O planeta, MASCARA-2 b, fica a 140 parsecs da Terra (aproximadamente 457 anos-luz). É um gigante gasoso, como Júpiter. No entanto, a sua órbita fica 100 vezes mais próximo da sua estrela do que a órbita de Júpiter está do nosso Sol.

A atmosfera de MASCARA-2 b atinge temperaturas superiores a 1.720 ºC, colocando-o no extremo de uma classe de planetas conhecidos como Júpiteres quentes. Os astrônomos estão profundamente interessados em Júpiteres quentes, porque a sua existência era desconhecida até há 25 anos atrás e porque podem fornecer informações sobre a formação de sistemas planetários.

O instrumento que tornou possível a descoberta foi o EXPRES (Extreme PREcision Spectrometer), construído em Yale e instalado no telescópio Lowell Discovery de 4,3 metros.

A missão principal do EXPRES é encontrar planetas semelhantes à Terra com base na leve influência gravitacional que têm nas suas estrelas. Esta precisão também é útil na observação de detalhes atmosféricos de planetas distantes.

À medida que MASCARA-2 b atravessa a linha de visão direta entre a sua estrela hospedeira e a Terra, elementos na atmosfera do planeta absorvem a luz da estrela em comprimentos de onda específicos, deixando uma "impressão digital" química. O EXPRES é capaz de captar estas impressões digitais.

Usando o EXPRES, os astrônomos de Yale e colegas do Observatório de Genebra e da Universidade de Berna na Suíça, bem como da Universidade Técnica da Dinamarca, encontraram ferro gasoso, magnésio e crômio na atmosfera de MASCARA-2 b.

"O EXPRES também encontrou evidências de química diferente entre o lado diurno e noturno de MASCARA-2 b. Estas detecções químicas podem não apenas ensinar-nos sobre a composição elementar da atmosfera, mas também sobre a eficiência dos padrões de circulação atmosférica," disse autor principal do estudo, o astrônomo Jens Hoeijmakers, do Observatório de Genebra.

Juntamente com outros espectrômetros avançados, como o ESPRESSO, construído por astrônomos suíços no Chile, o EXPRES deverá recolher muitos novos dados que podem avançar drasticamente a busca por exoplanetas.

O novo estudo aceito para publicação na revista Astronomy & Astrophysics.

Fonte: Yale University

Hubble comemora seu 30º aniversário com um retrato de duas nebulosas

As imagens icônicas e as descobertas científicas do telescópio espacial Hubble redefiniram nossa visão do Universo.

© Hubble (NGC 2014 e NGC 2020)

Para comemorar três décadas de descobertas científicas, essa imagem é um dos exemplos mais fotogênicos dos muitos viveiros estelares turbulentos que o telescópio observou durante seus 30 anos de vida. O retrato mostra a nebulosa gigante NGC 2014 e sua vizinha NGC 2020, que juntos formam parte de uma vasta região de formação de estrelas na Grande Nuvem de Magalhães, uma galáxia satélite da Via Láctea, a aproximadamente 163.000 anos-luz de distância. A imagem é apelidada de "Recife Cósmico" porque se assemelha a um mundo submarino.

Em 24 de abril de 1990, o telescópio espacial Hubble foi lançado a bordo do ônibus espacial Discovery, juntamente com uma equipe de cinco astronautas. Implantado na órbita baixa da Terra, um dia depois, o telescópio abriu um novo olho no cosmos que transformou nossa civilização.

O telescópio espacial Hubble está revolucionando a astronomia moderna, não apenas para os astrônomos, mas também levando o público a uma maravilhosa jornada de exploração e descoberta. Os instantâneos celestiais aparentemente intermináveis ​​e impressionantes do Hubble fornecem uma abreviação visual para suas realizações científicas exemplares. Diferente de qualquer outro telescópio anterior, o Hubble tornou a astronomia relevante, envolvente e acessível para pessoas de todas as idades. A missão rendeu até 1,4 milhão de observações e forneceu dados que os astrônomos de todo o mundo usaram para escrever mais de 17.000 publicações científicas revisadas por pares, tornando-o um dos observatórios espaciais mais prolíficos da história. Somente seu rico arquivo de dados alimentará futuras pesquisas em astronomia nas próximas gerações.

Todos os anos, o telescópio espacial Hubble da NASA/ESA dedica uma pequena parte do seu precioso tempo de observação a tirar uma imagem especial de aniversário, mostrando objetos particularmente bonitos e significativos. Essas imagens continuam desafiando os cientistas com novas surpresas empolgantes e fascinando o público com observações cada vez mais sugestivas.

Este ano, o Hubble está comemorando esse novo marco com um retrato de duas nebulosas coloridas que revelam como estrelas massivas e energéticas esculpem seus envoltórios de gás e poeira. Embora a NGC 2014 e a NGC 2020 pareçam estar separadas nessa imagem de luz visível, na verdade elas fazem parte de um complexo gigante de formação de estrelas. As regiões de formação de estrelas vistas aqui são dominadas pelo brilho das estrelas pelo menos 10 vezes mais massivas que o nosso Sol. Essas estrelas têm vida curta, de apenas alguns milhões de anos, em comparação com a vida útil de 10 bilhões de anos do nosso Sol.

A peça central brilhante da NGC 2014 é um agrupamento de estrelas brilhantes e pesadas perto do centro da imagem que explodiu seu casulo de gás hidrogênio (colorido vermelho) e poeira em que nasceu. Uma torrente de radiação ultravioleta do aglomerado de estrelas está iluminando a paisagem ao seu redor. Essas estrelas massivas também liberam ventos fortes que estão corroendo a nuvem de gás acima e à direita delas. O gás nessas áreas é menos denso, facilitando a explosão dos ventos estelares, criando estruturas semelhantes a bolhas que lembram o coral-cérebro, que deram à nebulosa o apelido de "Coral Cérebro".

Por outro lado, a nebulosa de cor azul abaixo da NGC 2014 foi moldada por uma estrela gigantesca que é aproximadamente 200.000 vezes mais luminosa que o nosso Sol. É um exemplo de uma classe rara de estrelas chamada estrelas Wolf-Rayet. Elas são consideradas as descendentes das estrelas mais massivas. As estrelas Wolf-Rayet são muito luminosas e têm uma alta taxa de perda de massa por ventos fortes. A estrela na imagem do Hubble é 15 vezes mais massiva que o Sol e está lançando ventos fortes, que limparam a área ao seu redor. Ejetou suas camadas externas de gás, varrendo-as em forma de cone e expondo seu núcleo quente. A gigante aparece deslocada do centro porque o telescópio está vendo o cone de um ângulo levemente inclinado. Em alguns milhões de anos, a estrela pode se tornar uma supernova. A brilhante cor azul da nebulosa vem do gás oxigênio, que é aquecido a aproximadamente 11.000 graus Celsius, muito mais quente que o gás hidrogênio ao seu redor.

Estrelas, grandes e pequenas, nascem quando nuvens de poeira e gás colapsam por causa da gravidade. À medida que mais e mais material cai sobre a estrela em formação, ele finalmente fica quente e denso o suficiente no centro para desencadear as reações de fusão nuclear que fazem as estrelas, incluindo o nosso Sol, brilharem. Estrelas massivas representam apenas alguns por cento dos bilhões de estrelas em nosso Universo. No entanto, elas desempenham um papel crucial na formação do nosso Universo, através de ventos estelares, explosões de supernovas e produção de elementos pesados.

"O Telescópio Espacial Hubble moldou a imaginação de toda uma geração, inspirando não apenas cientistas, mas quase todo mundo," disse Günther Hasinger, diretor de ciência da Agência Espacial Européia (ESA). "É fundamental para a cooperação excelente e duradoura entre a NASA e a ESA".

Fonte: Space Telescope Science Institute

O impacto das constelações de satélites nas observações astronômicas

Astrônomos recentemente levantaram preocupações sobre o impacto das mega-constelações de satélites na pesquisa científica. 

© ESO (áreas do céu mais afetadas pelas constelações de satélites)

Para entender melhor o efeito que estes satélites podem ter sobre as observações astronômicas, o ESO encomendou um estudo científico sobre o seu impacto, focado nas observações obtidas com os telescópios do ESO que operam no visível e no infravermelho, mas que também leva em conta outros observatórios. O estudo considera um total de 18 constelações representativas de satélites, em desenvolvimento pela SpaceX, Amazon, OneWeb, entre outras, num total de 26 mil de satélites.

O estudo mostra que os grandes telescópios, como o Very Large Telescope (VLT) do ESO e o futuro Extremely Large Telescope (ELT) também do ESO serão “moderadamente afetados” por estas constelações de satélites em desenvolvimento. O efeito é mais pronunciado no caso de longas exposições (de cerca de 1.000 segundos), sendo que podem ser afetadas até 3% destas exposições obtidas durante o crepúsculo (tanto durante a madrugada como ao cair da noite). As exposições mais curtas serão menos afetadas, com menos de 0,5% das observações deste tipo. Observações realizadas em outros horários durante a noite também seriam menos afetadas, pois os satélites ficariam na sombra da Terra e, portanto, não seriam iluminados. Dependendo do caso científico, os impactos podem ser reduzidos com alterações nos horários de operação dos telescópios do ESO, embora estas alterações tenham um custo. Do lado da indústria, um passo importante e eficaz para atenuar estes impactos passaria por escurecer os satélites.

O estudo também mostrou que o maior impacto seria em pesquisas de campo amplo, em particular aquelas realizadas com grandes telescópios. Por exemplo, até 30% a 50% das exposições do Observatório Vera C. Rubin, que não é uma infraestrutura do ESO, mas sim da Fundação Nacional de Ciência do EUA, seria “severamente afetada”, dependendo da época do ano, da noite e das condições simplificados deste estudo. Técnicas de mitigação que poderiam ser aplicadas aos telescópios do ESO não funcionariam para este observatório, embora outras estratégias estejam sendo ativamente exploradas. São necessários estudos adicionais para compreender completamente as implicações científicas desta perda de dados observacionais e de complexidade na sua análise. 

Telescópios de rastreio de campo amplo como o Observatório Rubin podem mapear rapidamente grandes áreas do céu, tornando-os indispensáveis para descobrir fenômenos de curta duração como supernovas e asteroides potencialmente perigosos. Devido à sua capacidade única para gerar enormes quantidades de dados e descobrir alvos de observação para muitos outros observatórios, as comunidades astronômicas e agências de financiamento da Europa e em outros lugares classificaram os telescópios de rastreio de campo amplo como uma prioridade para desenvolvimentos futuros na astronomia.

Astrônomos profissionais e amadores também levantaram preocupações sobre como as mega-constelações de satélites poderiam ter um impacto nas condições límpidas do céu noturno. O estudo mostra que cerca de 1.600 satélites destas constelações se encontrarão acima do horizonte de um observatório situado a meia latitude, a maioria dos quais estará baixo no céu, em um intervalo de 30º acima do horizonte. Acima deste valor, na parte do céu onde é feita a maioria das observações astronômicas, haverá sempre cerca de 250 satélites independentemente da hora. Apesar de estarem todos iluminados ao nascer e ao pôr do Sol, os satélites começam a entrar na sombra da Terra à medida que a noite avança. O estudo do ESO pressupõe um determinado brilho para todos estes satélites. Com esta pressuposição, até cerca de 100 satélites poderão ser suficientemente brilhantes para se verem a olho nu durante as horas do crepúsculo, com cerca de 10 acima dos 30º de elevação. Todos este números diminuem quando a noite avança, tornando-se mais escura, e os satélites passam para a sombra da Terra. No geral, estas novas constelações de satélites irão duplicar o número de satélites visíveis a olho nu no céu noturno acima dos 30º de elevação. 

Estima-se que cerca de 34.000 objetos com dimensões maiores que 10 cm se encontrem atualmente em órbita terrestre. Destes, cerca de 5.500 são satélites, incluindo 2.300 em funcionamento. O restante é lixo espacial, incluindo partes superiores de foguetes e adaptadores de lançadores de satélites. Cerca de 2.000 destes objetos estão sempre acima do horizonte, independentemente de tempo e local. Durante as horas do crepúsculo, cerca de 5 a 10 deles se encontram iluminados pelo Sol e suficientemente brilhantes para serem vistos a olho nu. 

Estes números não incluem os trens de satélites visíveis logo após o seu lançamento. Apesar de brilhantes e bastante espetaculares, estes rastros são de curta duração e visíveis apenas depois do pôr ou antes do nascer do Sol e, em qualquer momento, apenas a partir de uma área muito limitada da superfície terrestre. O estudo do ESO usa simplificações e suposições para obter estimativas conservadoras dos efeitos, os quais podem ser na realidade menores do que o calculado. Modelos mais sofisticados serão necessários para quantificar mais precisamente os impactos atuais. Apesar do estudo focar nos telescópios do ESO, estes resultados se aplicam igualmente a telescópios semelhantes que, não sendo do ESO, operam também no visível e infravermelho, com instrumentos e casos científicos semelhantes. 

As constelações de satélites terão também impacto nos observatórios que operam no rádio, no milimétrico e no submilimétrico, incluindo o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) e o Atacama Pathfinder Experiment (APEX). Este impacto será considerado em estudos futuros. 

O ESO, juntamente com outros observatórios, a União Astronômica Internacional (IAU), a Sociedade Astronômica Americana (ASS), a Sociedade Astronômica Real do Reino Unido (RAS) e outras sociedades, está tomando medidas para sensibilizar o público sobre este assunto em fóruns globais tais como o Comitê das Nações Unidas para o Uso Pacífico do Espaço Sideral (COPUOS) e o Comitê Europeu de Frequências Rádio em Astronomia (CRAF). Ao mesmo tempo, e em conjunto com as companhias ligadas ao espaço, estão sendo exploradas soluções práticas que possam salvaguardar os investimentos em larga escala feitos em infraestruturas de astronomia terrestre de última geração. O ESO apoia o desenvolvimento de estruturas regulatórias que garantirão a coexistência harmoniosa de avanços tecnológicos altamente promissores em baixa órbita terrestre com as condições que permitem à humanidade continuar sua observação e compreensão do Universo. 

O estudo foi aceito para publicação no periódico Astronomy & Astrophysics. 

Fonte: ESO

Perto do sinal da alvorada cósmica

Utilizando o radiotelescópio MWA (Murchison Widefield Array), pesquisadores deram um novo e significativo passo em direção à detecção de um sinal do período da história cósmica em que as primeiras estrelas iluminaram o Universo.

© U. Curtin/Goldsmith (uma porção do radiotelescópio MWA)

Há cerca de 12 bilhões de anos, o Universo emergiu de uma grande idade das trevas cósmica quando as primeiras estrelas e galáxias se iluminaram. Com uma nova análise de dados recolhidos pelo radiotelescópio MWA, os cientistas estão agora mais perto do que nunca de detectar a assinatura ultrafraca deste momento decisivo na história cósmica.

Foi obtida uma primeira análise de dados de uma nova configuração do MWA desenhada especificamente para procurar o sinal do hidrogênio neutro, o gás que dominou o Universo durante a idade das trevas cósmica. A análise estabelece um novo limite, o limite mais baixo até agora, para a força do sinal do hidrogênio neutro.

Apesar da sua importância na história cósmica, pouco se sabe sobre o período em que as primeiras estrelas se formaram, conhecido como Época da Reionização. Os primeiros átomos que se formaram após o Big Bang foram íons de hidrogênio com carga positiva, átomos cujos elétrons foram arrancados pela energia do Universo jovem. À medida que o Universo arrefecia e se expandia, os átomos de hidrogênio reuniram-se com os seus elétrons para formar hidrogênio neutro. E isto era tudo o que havia no Universo até há cerca de 12 bilhões de anos, quando os átomos começaram a agrupar-se para formar estrelas e galáxias. A luz destes objetos reionizou o hidrogênio neutro, fazendo com que desaparecesse amplamente do espaço interestelar.

O objetivo de projetos como o que está decorrendo no MWA é localizar o sinal do hidrogênio neutro da idade das trevas e medir como mudou à medida que a Época da Reionização se desenrolava. Isto poderá revelar informações novas e críticas sobre as primeiras estrelas, os blocos de construção do Universo que vemos hoje. Mas observar qualquer vislumbre deste sinal daquela época é uma tarefa difícil que requer instrumentos com sensibilidade requintada.

Quando começou a operar em 2013, o MWA totalizava 2.048 antenas de rádio dispostas no interior remoto da Austrália Ocidental. As antenas são agrupadas em 128 "blocos", cujos sinais são combinados por um supercomputador chamado "Correlator". Em 2016, o número de blocos duplicou para 256 e a sua configuração na paisagem foi alterada para melhorar a sua sensibilidade ao sinal do hidrogênio neutro.

O hidrogênio neutro emite radiação no comprimento de onda dos 21 centímetros. À medida que o Universo se expandia nos últimos 12 bilhões de anos, o sinal da Época da Reionização foi esticado até cerca de 2 metros e é isso que os astrônomos do MWA estão à procura. O problema é que existem inúmeras outras fontes que emitem no mesmo comprimento de onda, fontes criadas pelo Homem, como televisão digital, bem como fontes naturais da Via Láctea e de milhões de outras galáxias.

Todas estas outras fontes são muitas ordens de magnitude mais fortes do que o sinal que está sendo detectado. Mesmo um sinal de rádio FM refletido por um avião que coincidentemente passa por cima do telescópio é suficiente para contaminar os dados.

Para detectar o sinal, os pesquisadores usam uma infinidade de técnicas de processamento para eliminar estes contaminantes. Ao mesmo tempo, têm que ter em conta as respostas de frequência únicas do próprio telescópio.

Estas técnicas de análise combinadas com a capacidade expandida do próprio telescópio resultaram num novo limite superior da força do sinal da Época da Reionização. É a segunda análise consecutiva do melhor limite até ao momento a ser divulgada pelo MWA e aumenta a esperança de que a experiência um dia detecte o sinal elusivo da Época da Reionização.

Um artigo será publicado brevemente na revista The Astrophysical Journal.

Fonte: Brown University

Primeira luz do SPECULOOS

O SPECULOOS Southern Observatory (SSO, Observatório do Sul SPECULOOS) foi instalado com sucesso no Observatório do Paranal e obteve as suas primeiras imagens de engenharia e calibração, um processo conhecido por primeira luz.

© ESO/SPECULOOS/Calisto (Nebulosa da Cabeça de Cavalo)

Quando terminar esta fase de comissionamento, esta nova rede de telescópios caçadores de planetas irá começar as operações científicas, o que se prevê que aconteça a partir de Janeiro de 2019.

O SSO é a infraestrutura principal de um novo projeto de procura de exoplanetas chamado SPECULOOS (Search for habitable Planets EClipsing ULtra-cOOl Stars) e é constituído por quatro telescópios equipados com espelhos primários de 1 metro. Os telescópios chamados Io, Europa, Ganímedes e Calisto, como os quatro satélites galileanos de Júpiter, tirarão o máximo partido das excelentes condições de observação do Paranal, local que acolhe igualmente a infraestrutura emblemática do ESO, o Very Large Telescope (VLT). O Paranal é um local quase perfeito para a astronomia, apresentando céus escuros e um clima árido e estável.

Os telescópios estão equipados com câmaras extremamente sensíveis no infravermelho próximo. Esta radiação situa-se um pouco para além do que o olho humano consegue detectar e é a radiação principal emitida pelas estrelas tênues que o SPECULOOS irá observar.

Estes telescópios têm uma enorme tarefa pela frente, a procura de planetas do tamanho da Terra potencialmente habitáveis, situados em órbita de estrelas ultra-frias ou anãs castanhas, cujas populações planetárias estão ainda praticamente inexploradas. Apenas se encontraram alguns exoplanetas em torno de tais estrelas e menos ainda situados na zona de habitabilidade da respectiva estrela progenitora. Apesar de serem difíceis de observar, estas estrelas tênues são bastante abundantes, cerca de 15% das estrelas do Universo próximo. O SPECULOOS foi concebido para explorar 1.000 destas estrelas, incluindo as mais próximas, mais brilhantes e menores, na busca de planetas habitáveis do tamanho da Terra.

O SPECULOOS irá procurar exoplanetas pelo método dos trânsitos, seguindo o exemplo do seu telescópio protótipo TRAPPIST-South instalado no Observatório de La Silla do ESO. Este telescópio encontra-se em operação desde 2011 e detectou o famoso sistema planetário TRAPPIST-1. Quando um planeta passa pela frente da sua estrela, bloqueia uma pequena parte da emissão estelar, dando essencialmente origem a um pequeno eclipse parcial, o que resulta numa diminuição, sutil mas detectável, da luz da estrela. Os exoplanetas com estrelas hospedeiras menores bloqueiam mais quantidade de emissão estelar durante o trânsito, fazendo com que estes eclipses periódicos sejam mais fáceis de detectar do que os associados a estrelas maiores.

Até agora, apenas uma pequena fração dos exoplanetas detectados por este método possuem um tamanho semelhante ou inferior ao da Terra. No entanto, o pequeno tamanho das estrelas alvo do SPECULOOS combinado com a elevada sensibilidade dos telescópios permitirá detectar planetas em trânsito de tamanho terrestre situados nas zonas de habitabilidade das estrelas. Estes planetas serão os candidatos ideiais para observações de seguimento a serem executadas por grandes telescópios, situados tanto no solo como no espaço.

Fonte: ESO

Imagens nítidas obtidas com a nova óptica adaptativa do VLT

O Very Large Telescope (VLT) do ESO obteve a primeira luz com um novo modo de óptica adaptativa chamado Tomografia Laser e captou imagens de teste extremamente nítidas do planeta Netuno, de aglomerados estelares e outros objetos celestes.

© ESO/P. Weilbacher (Netuno)

O instrumento pioneiro MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) em modo de campo estreito, trabalhando com o módulo de óptica adaptativa GALACSI, pode agora usar esta nova tecnologia para corrigir a turbulência da atmosfera em diferentes altitudes. Podemos agora obter imagens a partir do solo nos comprimentos de onda do visível mais nítidas do que as obtidas pelo telescópio espacial Hubble. A combinação de uma excelente nitidez de imagem com as capacidades espectroscópicas do MUSE permite aos astrônomos estudar as propriedades dos objetos astronômicos com muito mais detalhe do que o que era possível até agora.

O modo de campo largo do MUSE juntamente com o GALACSI em modo de solo corrige os efeitos da turbulência atmosférica até 1 km acima do telescópio, para um campo de visão relativamente amplo. O novo modo de campo estreito que usa Tomografia Laser, no entanto, corrige a turbulência atmosférica que ocorre por cima do telescópio em todas as altitudes, dando assim origem a imagens muito mais nítidas, embora numa região do céu menor.

Com esta nova capacidade, o telescópio de 8 metros atinge o limite teórico de nitidez de imagem, não estando assim limitado à distorção atmosférica, algo muito difícil de conseguir no óptico, mas que fornece imagens comparáveis, em termos de nitidez, às que são obtidas com o telescópio espacial Hubble. Esta nova tecnologia permitirá aos astrônomos estudar com um detalhe sem precedentes objetos celestes tais como buracos negros supermassivos no centro de galáxias distantes, jatos emitidos por estrelas jovens, aglomerados globulares, supernovas, planetas e seus satélites no Sistema Solar, entre outros.

A óptica adaptativa é uma técnica que compensa os efeitos de distorção da atmosfera terrestre, o chamado seeing astronômico, fenômeno que representa um enorme problema para todos os telescópios colocados no solo. A mesma turbulência atmosférica que faz cintilar as estrelas quando observadas a olho nu, dá origem a imagens pouco nítidas do Universo, obtidas por telescópios grandes. A luz das estrelas e galáxias fica distorcida ao passar através da camada protetora da nossa atmosfera e por isso os astrônomos têm que utilizar tecnologias inovadoras para melhorar de forma artificial a qualidade destas imagens.

Para isso, quatro raios laser brilhantes foram fixados ao telescópio principal nº4 do VLT, projetando no céu uma intensa luz alaranjada de 30 cm de diâmetro, que estimula os átomos de sódio que se encontram na atmosfera superior. São deste modo criadas estrelas guia laser artificiais, cuja luz é usada pelos sistemas de óptica adaptativa para determinar a turbulência existente na atmosfera e calcular as correções necessárias, mil vezes por segundo, que são fornecidas ao espelho secundário fino e deformável do telescópio, o qual altera constantemente a sua forma, corrigindo assim estes efeitos de distorção da luz.

O MUSE não é o único instrumento que tira partido da infraestrutura de óptica adaptativa. Outro sistema de óptica adaptativa, o GRAAL, está já em operação com a câmera infravermelha HAWK-I. E daqui a alguns anos, virá mais um novo instrumento, o ERIS. Em conjunto, estes grandes desenvolvimentos em óptica adaptativa estão melhorando a já muito poderosa frota de telescópios do ESO, trazendo até nós um Universo cada vez mais nítido.

Este novo modo também constitui um importante passo em frente para o Extremely Large Telescope (ELT) do ESO, o qual necessitará de Tomografia Laser para atingir os seus objetivos científicos. Estes resultados do VLT com a infraestrutura de óptica adaptativa ajudarão os engenheiros e cientistas do ELT a implementar tecnologias de óptica adaptativa semelhantes no telescópio de 39 metros.

Fonte: ESO

A próxima missão científica da ESA focalizará na natureza dos exoplanetas

A natureza dos planetas em órbita de estrelas em outros sistemas será o foco da quarta missão científica de classe média da ESA, a ser lançada em meados de 2028.

© NASA/Ames/JPL-Caltech (ilustração de um sistema exoplanetário)

ARIEL (Atmospheric Remote-sensing Infrared Exoplanet Large-survey), a missão que engloba um grande estudo de exoplanetas através da detecção remota atmosférica por infravermelhos, foi selecionada pela ESA como parte do seu plano de Visão Cósmica.

A missão aborda um dos temas primordiais da Visão Cósmica: quais são as condições para a formação de um planeta e o surgimento de vida?

Já foram descobertos milhares de exoplanetas com uma enorme variedade de massas, tamanhos e órbitas, mas não existe um padrão aparente que ligue estas características à natureza da estrela principal. Em particular, existe uma lacuna no nosso conhecimento de como a química do planeta está ligada ao meio onde este se formou, ou se o tipo de estrela hospedeira impulsiona a física e a química da evolução do planeta.

ARIEL abordará questões fundamentais sobre a composição dos exoplanetas e como os sistemas planetários se formam e evoluem, analisando as atmosferas de centenas de planetas que orbitam diferentes tipos de estrelas, permitindo avaliar a diversidade de propriedades de ambos os planetas individuais e dentro das populações.

As observações destes mundos darão uma visão sobre os estágios iniciais da formação planetária e atmosférica e a sua subsequente evolução, contribuindo para colocar o nosso Sistema Solar em contexto.

A missão focalizará em planetas temperados e quentes, que vão desde super-Terras até gigantes de gás que orbitam perto das suas estrelas progenitoras, aproveitando as suas atmosferas bem misturadas para decifrar a sua composição em massa.

ARIEL medirá as impressões químicas das atmosferas à medida que o planeta cruza em frente à sua estrela hospedeira, observando a quantidade de obscurecimento com um nível de precisão de 10 a 100 partes por milhão em relação à estrela.

Além de detectar sinais de ingredientes bem conhecidos, como vapor de água, dióxido de carbono e metano, também poderá medir compostos metálicos mais exóticos, colocando o planeta no contexto do ambiente químico da estrela hospedeira.

Para um número seleto de planetas, ARIEL também realizará um levantamento profundo dos seus sistemas de nuvens e estudará variações atmosféricas sazonais e diárias.

O telescópio de classe métrica de ARIEL funcionará em comprimentos de onda visíveis e infravermelhos. Será lançado no novo foguete Ariane 6 da ESA, a partir do porto espacial da Europa, em Kourou, em meados de 2028. Operará a partir de uma órbita em torno do segundo ponto de Lagrange, L2, 1,5 milhões de quilômetros diretamente "atrás" da Terra, visto do Sol, numa missão inicial de quatro anos.

A missão ARIEL foi escolhida entre três candidatos, competindo contra a missão de física de plasma espacial Thor (Turbulence Heating ObserveR) e a missão de astrofísica de alta energia Xipe (X-ray Imaging Polarimetry Explorer).

Solar Orbiter, Euclid e Plato já foram selecionadas como missões de classe média.

Fonte: ESA

Telescópio James Webb da NASA vai procurar água interestelar

A água é crucial para a vida. Mas como é que fazemos água? Para produzir H₂O, não basta apenas misturar hidrogênio e oxigênio.

© ESO (IC 2631)

A imagem acima mostra a luz azul de uma estrela recém-nascida iluminando a nebulosa de reflexão IC 2631. Esta nebulosa faz parte da região de formação estelar de Camaleão.

Requer as condições especiais encontradas nas profundezas de nuvens moleculares frias, onde a poeira protege contra a destrutiva radiação ultravioleta e ajuda às reações químicas. O telescópio espacial James Webb da NASA examinará estes reservatórios cósmicos para obter novos conhecimentos sobre a origem e evolução da água e sobre outros blocos de construção dos planetas habitáveis.

Uma nuvem molecular é uma nuvem interestelar composta por poeira, gás e por uma variedade de moléculas que variam desde o hidrogênio molecular (H₂) até compostos orgânicos complexos contendo carbono. As nuvens moleculares possuem a maioria da água no Universo e servem como berçários para estrelas recém-nascidas e seus planetas.

Dentro destas nuvens, nas superfícies de pequenos grãos de poeira, os átomos de hidrogênio ligam-se com o oxigênio para formar água. O carbono junta-se ao hidrogênio para formar metano. O nitrogênio junta-se ao hidrogênio para produzir amônia. Todas estas moléculas ligam-se à superfície de grãos de poeira, acumulando camadas geladas ao longo de milhões de anos. O resultado é uma vasta coleção de "flocos de neve" que são varridos por planetas infantis, fornecendo os materiais necessários para a vida como a conhecemos. "Se pudermos entender a complexidade química destes gelos na nuvem molecular, e como evoluem durante a formação de uma estrela e dos seus planetas, podemos avaliar se os blocos de construção da vida existem em cada sistema estelar," comenta Melissa McClure da Universidade de Amesterdã.

Para entender estes processos, um dos primeiros objetivos científicos oficiais do telescópio espacial James Webb será examinar uma região de formação estelar próxima para determinar quais os gelos aí presentes. "Nós planejamos usar uma variedade de modos e capacidades dos instrumentos do Webb, não só para investigar esta região, mas também para aprender a melhor maneira de estudar gelos cósmicos," comenta Klaus Pontoppidan do STScI (Space Telescope Science Institute). Este projeto aproveitará os espectrógrafos de alta resolução do Webb para obter as observações mais sensíveis e precisas em comprimentos de onda que medem especificamente gelos. Os espectrógrafos do Webb, NIRSpec e MIRI, fornecerão até cinco vezes a precisão de qualquer telescópio espacial anterior em comprimentos de onda do infravermelho próximo e médio.

A equipe, liderada por McClue e pelos pesquisadores Adwin Boogert (Universidade do Havaí) e Harold Linnartz (Universidade de Leiden), planeja ter como alvo o Complexo de Camaleão, uma região de formação estelar visível no hemisfério sul. Está localizado a cerca de 500 anos-luz da Terra e contém várias centenas de protoestrelas, as mais antigas com aproximadamente 1 milhão de anos.

A equipe usará os sensíveis detectores infravermelhos do Webb para observar estrelas por trás da nuvem molecular. À medida que a luz destas tênues estrelas de fundo passa através da nuvem, os gelos na nuvem absorvem parte da luz. Ao observar muitas estrelas de fundo espalhadas pelo céu, os astrônomos podem mapear os gelos em toda a expansão da nuvem e localizar onde se formam os diferentes gelos. Vão também ter como alvo protoestrelas individuais dentro da própria nuvem para aprender como a radiação ultravioleta destas estrelas nascentes promove a criação de moléculas mais complexas.

Os astrônomos também vão examinar os locais de nascimento de planetas, discos rotativos de gás e poeira conhecidos como discos protoplanetários que rodeiam estrelas recém-formadas. Serão capazes de medir as quantidades e as abundâncias relativas dos gelos até 8 bilhões de quilômetros da estrela jovem, pouco mais do que a distância orbital de Plutão no nosso Sistema Solar.

"Os cometas têm sido descritos como bolas de neve empoeiradas. Pelo menos parte da água nos oceanos da Terra foi provavelmente entregue pelos impactos de cometas no início da história do nosso Sistema Solar. Nós vamos observar os locais onde os cometas se formam em torno de outras estrelas," explicou Pontoppidan.

Para entender as observações do Webb, os cientistas precisarão de realizar experiências na Terra. Os espectrógrafos do Webb vão espalhar a radiação infravermelha num espectro. As diferentes moléculas absorvem a luz em determinados comprimentos de onda, ou cores, resultando em linhas espectrais escuras. Os laboratórios conseguem medir uma variedade de substâncias para criar uma base de dados de "impressões digitais" moleculares. Quando os astrônomos veem estas impressões digitais num espectro do Webb, podem então identificar a molécula ou família de moléculas que formaram as linhas de absorção.

"Os estudos de laboratório ajudarão a abordar duas questões importantes. A primeira é quais as moléculas presentes. Mas, igualmente importante, veremos como os gelos aí chegaram. Como é que se formaram? O que encontrarmos com o Webb ajudará a informar os nossos modelos e permitirá compreender os mecanismos da formação de gelo a temperaturas muito baixas," explicou Karin Öberg do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.

O telescópio espacial James Webb será o principal observatório espacial infravermelho da próxima década. O Webb ajudará a Humanidade a resolver os mistérios do nosso Sistema Solar, a olhar além para mundos distantes em torno de outras estrelas e a pesquisar as misteriosas estruturas e origens do nosso Universo.

Fonte: Astrobiology Magazine

Imagens mais nítidas obtidas com a câmera infravermelha do VLT

O Very Large Telescope VLT do ESO tem agora um segundo instrumento trabalhando com a poderosa Infraestrutura de Óptica Adaptativa (AOF).

© ESO/VLT/HAWK-I (região da Nebulosa da Tarântula)

O instrumento infravermelho HAWK-I (High Acuity Wide-field K-band Imager) vai a partir de agora poder beneficiar de imagens mais nítidas e tempos de exposição mais curtos, após a sua integração bem sucedida com a AOF, na sequência da primeira integração desta infraestrutura com o MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer). O comprimento de onda infravermelho permite observar além do gás e poeira interestelares, os quais bloqueiam a luz visível.

A AOF é um projeto de longa duração que está praticamente no final. Pretende fornecer correções de óptica adaptativa a todos os instrumentos montados num dos Telescópios Principais do Very Large Telescope (UT4, também conhecido por Yepun).

A óptica adaptativa trabalha no sentido de compensar os efeitos de distorção da atmosfera terrestre sobre as imagens obtidas. Este melhoramento permite agora ao HAWK-I obter imagens mais nítidas, necessitando também de menores tempos de exposição para obter os mesmos resultados que anteriormente. Ao usar a AOF, os astrônomos podem agora obter boa qualidade de imagem com o HAWK-I, mesmo quando as condições atmosféricas não são perfeitas.

Na sequência de uma série de testes sobre o novo sistema, a equipe de astrônomos e engenheiros foi recompensada com uma quantidade de imagens espetaculares, incluindo uma da região de formação estelar da Nebulosa da Tarântula na Grande Nuvem de Magalhães.

A AOF, responsável por estas observações, é composta por muitas partes que trabalham em conjunto, incluindo a Infraestrutura de Quatro Estrelas Guia Laser (4LGSF) e o espelho secundário deformável muito fino do UT4, o qual é capaz de alterar a sua forma. Com apenas 1 metro de diâmetro, trata-se do maior espelho de óptica adaptativa em operação no mundo, o que requer tecnologia de vanguarda para o seu funcionamento. O espelho foi montado no UT4 em 2016, substituindo o espelho secundário convencional original do telescópio. Foram desenvolvidas e estão agora em operação outras ferramentas que optimizam as operações da AOF, incluindo uma extensão do software Astronomical Site Monitor, que monitora a atmosfera com o intuito de determinar a altitude na qual está ocorrendo a turbulência e o LTCS (Laser Traffic Control System) que evita que outros telescópios observem na direção dos raios laser ou imagens formadas por eles na atmosfera, o que pode afetar as suas observações. A 4LGSF emite quatro raios laser de 22 watts para o céu, fazendo com que os átomos de sódio situados na atmosfera superior brilhem intensamente, formando assim estrelas guia artificiais.

Os sensores do módulo de óptica adaptativa GRAAL (GRound layer Adaptive optics Assisted by Lasers) usam estas estrelas guia artificiais para determinar as condições atmosféricas. O sistema AOF calcula mil vezes por segundo a correção que deve ser aplicada ao espelho secundário deformável do telescópio de modo a compensar os distúrbios atmosféricos.

O GRAAL corrige a turbulência na camada atmosférica até 500 metros por cima do telescópio, a camada base. Dependendo das condições, a turbulência atmosférica pode ocorrer a qualquer altitude, mas estudos mostraram que a maior parte dos distúrbios ocorrem precisamente na camada base da atmosfera.

As correções aplicadas pela AOF melhoram rápida e continuamente a qualidade da imagem ao concentrarem a luz para formar imagens mais nítidas, permitindo assim ao HAWK-I resolver detalhes mais finos e detectar estrelas mais fracas do que o que era possível anteriormente.

O MUSE e o HAWK-I não são os únicos instrumentos que beneficiarão da AOF; no futuro, o novo instrumento ERIS será também instalado no VLT. A AOF é um precursor de óptica adaptativa para a Extremely Large Telescope (ELT) do ESO.

Fonte: ESO

Primeira luz do ESPRESSO

O instrumento ESPRESSO (Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanet and Stable Spectroscopic Observations) acaba de fazer as suas primeiras observações.

© ESO (dados espectroscópicos da primeira luz do instrumento ESPRESSO)

Nesta imagem colorida nota-se que a radiação emitida por uma estrela é dispersada nas suas componentes de cor. Esta imagem foi colorida para indicar como é que os comprimentos de onda variam ao longo dela, não sendo no entanto estas cores que se veriam visualmente. Uma visualização cuidada mostra muitas linhas espectrais escuras no espectro estelar, assim como os pontos duplos regulares resultantes da fonte de luz de calibração. Os espaços escuros são estruturas que não são reais, criadas quando da obtenção dos dados.

Instalado no Very Large Telescope (VLT) do ESO no Observatório do Paranal no norte do Chile, o ESPRESSO irá procurar exoplanetas com uma precisão sem precedentes, ao detectar variações minúsculas da luz das estrelas hospedeiras. Pela primeira vez, um descobridor de planetas poderá combinar a luz coletada pelos quatro telescópios do VLT.

Este novo espectrógrafo de terceira geração é o sucessor do instrumento HARPS do ESO, instalado no Observatório de La Silla. O HARPS, um instrumento de grande sucesso, atinge uma precisão de cerca de um metro por segundo em medições de velocidade, enquanto que o ESPRESSO pretende atingir uma precisão de apenas alguns centímetros por segundo, usando os últimos avanços da tecnologia e aproveitando o fato de estar instalado num telescópio muito maior.

O ESPRESSO pode detectar variações minúsculas no espectro das estrelas à medida que seus planetas as orbitam. Este método das velocidades radiais funciona bem porque a atração gravitacional de um planeta influencia a sua estrela hospedeira, fazendo com que esta “oscile” ligeiramente. Quanto menos massivo for o planeta, menor será esta oscilação, por isso, para que possamos detectar exoplanetas rochosos capazes de suportar vida tal como a conhecemos, necessitamos de um instrumento de alta precisão. Com este método, o ESPRESSO será capaz de detectar alguns dos planetas mais leves já encontrados. O método das velocidades radiais permite aos astrônomos medir a massa e a órbita de um planeta. Combinando este método com outros, tais como o método dos trânsitos, podemos inferir ainda mais informação, por exemplo, o tamanho e a densidade do exoplaneta. O rastreio NGTS (Next-Generation Transit Survey), realizado no Observatório do Paranal do ESO, procura exoplanetas deste modo.

As observações de teste incluiram observações de estrelas e sistemas planetários conhecidos. Comparações feitas com dados HARPS existentes, mostraram que o ESPRESSO consegue obter dados de qualidade semelhante para tempos de exposição muito menores.

Apesar do objetivo principal do ESPRESSO ser levar a procura de planetas ao próximo nível, ao encontrar e caracterizar planetas menos massivos e as suas respectivas atmosferas, o instrumento terá também muitas outras aplicações. Será a ferramenta mais potente para testar se as constantes físicas da natureza variaram desde a época em que o Universo era jovem. Tais variações pequenas estão previstas em algumas teorias da física fundamental, mas nunca foram observadas de forma convincente.

Quando o Extremely Large Telescope (ELT) do ESO estiver operacional, o instrumento HIRES, que se encontra atualmente em estudo, poderá detectar exoplanetas ainda menores, de tamanho semelhante à Terra, usando o método das velocidades radiais.

Fonte: ESO

Telescópios extremos descobrem segundo pulsar mais rápido

Ao acompanhar as misteriosas fontes altamente energéticas traçadas pelo telescópio espacial de raios gama Fermi da NASA, o radiotelescópio LOFAR (Low Frequency Array), na Holanda, identificou um pulsar girando a mais de 42.000 revoluções por minuto, tornando-se no segundo mais rápido conhecido.

© NASA/Fermi/ASTRON (porção do céu em raios gama e localização do LOFAR)

O topo desta composição mostra uma porção do céu em raios gama pelo Fermi, que destaca a localização de dois pulsares identificados pelo LOFAR. Em baixo está o LOFAR perto de Exloo, Holanda, que contém as antenas principais do complexo.

Os pulsares são os núcleos de estrelas massivas que explodiram como supernovas. Neste remanescente estelar, também chamado de estrela de nêutrons, a massa equivalente a meio milhão de Terras é esmagada numa bola giratória magnetizada não maior que uma grande cidade. O campo magnético rotativo alimenta feixes de ondas de rádio, luz visível, raios X e raios gama. Se o percurso do feixe, por coincidência, é apontado para a Terra, os pulsos regulares de emissão podem ser observados e o objeto é classificado como um pulsar.

"Aproximadamente um-terço das fontes de raios gama encontradas pelo Fermi não foram detectadas em outros comprimentos de onda," afirma Elizabeth Ferrara, do Goddard Space Flight Center. "Muitas destas fontes não associadas podem ser pulsares, mas muitas vezes precisamos de fazer observações de acompanhamento no rádio para detectar e provar os pulsos. Há uma sinergia real nas extremidades do espectro eletromagnético e nós estamos à caça dela."

O novo objeto, chamado PSR J0952–0607, ou simplesmente J0952, está classificado como um pulsar de milissegundo e está localizado entre 3.200 a 5.700 anos-luz de distância na direção da constelação do Sextante. O pulsar contém cerca de 1,4 vezes a massa do Sol e é orbitado a cada 6,4 horas por uma estrela companheira que foi reduzida a menos de 20 vezes a massa do planeta Júpiter.

Em algum momento da história deste sistema, a matéria começou a fluir da companheira para o pulsar, aumentando gradualmente a sua rotação para 707 rotações por segundo, ou mais de 42.000 rpm, e aumentando consideravelmente as suas emissões. Eventualmente, o pulsar começou a evaporar a sua companheira e este processo ainda ocorre hoje. Devido à sua semelhança com as aranhas que consomem os seus companheiros, os sistemas como J0952 são chamados viúvas negras ou pulsares vermelhos, dependendo do que resta da estrela companheira. A maioria dos sistemas conhecidos destes tipos foram encontrados seguindo fontes não associadas do Fermi.

A descoberta do LOFAR também sugere o potencial de encontrar uma nova população de pulsares ultrarrápidos.

"O LOFAR detectou os pulsos de J0952 a frequências rádio na casa dos 135 MHz, que é cerca de 45% menos do que as frequências mais baixas das pesquisas convencionais no rádio," comenta Cees Bassa do ASTRON (Netherlands Institute for Radio Astronomy). "Nós descobrimos que J0952 tem um espectro de rádio íngreme, o que significa que os seus pulsos de rádio desaparecem muito rapidamente a frequências mais altas. Teria sido um desafio encontrá-lo sem o LOFAR."

Os teóricos dizem que os pulsares podem girar até 72.000 rpm antes de se quebrarem. No entanto, a rotação mais rápida conhecida, efetuada pelo objeto PSR J1748–2446ad que atinge quase 43.000 rpm, está a apenas 60% do máximo teórico. Talvez os pulsares com períodos de rotação mais rápidos simplesmente não se possam formar. Mas a diferença entre a teoria e a observação também pode resultar da dificuldade em detectar os pulsares mais rápidos.

"Existem evidências crescentes de que os pulsares de rotação mais veloz tendem a ter os espectros mais íngremes," afirma Ziggy Pleunis, estudante de doutoramento da Universidade McGill em Montreal. O primeiro pulsar de milissegundo descoberto com o LOFAR, que foi encontrado por Pleunis, é J1552+5437, que gira a mais de 25.000 rpm e também exibe um espectro íngreme. "Uma vez que as pesquisas LOFAR são mais sensíveis a estes pulsares rádio de espectro íngreme, podemos descobrir que os pulsares ainda mais rápidos existem e que escaparam à descoberta por levantamentos a frequências mais altas," explicou.

Durante os seus nove anos em órbita, o Fermi desempenhou uma função na descoberta de mais de 100 pulsares, seja através de detecção direta de pulsos de raios gama, seja pelo seguimento rádio de fontes não associadas.

O LOFAR é um radiotelescópio composto por uma rede internacional de antenas desenhadas para observar o Universo em frequências de 10 a 250 MHz. Operado pelo ASTRON, a rede inclui estações na Holanda, Alemanha, Suécia, Reino Unido, França, Polónia e Irlanda.

Os achados foram relatados num artigo publicado na revista The Astrophysical Journal Letters.

Fonte: Goddard Space Flight Center