Novo rastreio enorme irá ajudar a compreender a matéria escura

Foram divulgados os primeiros resultados de um novo rastreio importante de matéria escura no céu austral, conduzido pelo VLT Survey Telescope (VST) do ESO , montado no Observatório do Paranal, no Chile.

© ESO/Kilo-Degree Survey Collaboration (rastreio KiDS mostrando a presença de matéria escura)

O rastreio KiDS do VST permitirá aos astrônomos fazer medições precisas de matéria escura, da estrutura de halos de galáxias e da evolução de galáxias e aglomerados. Os primeiros resultados KiDS mostram como é que as características das galáxias observadas são determinadas pelos enormes halos de matéria escura invisível que as rodeiam.

Cerca de 85% da matéria do Universo é escura e de um tipo que não é compreendido pelos físicos. Os astrônomos descobriram que o conteúdo total massa/energia do Universo está dividido segundo as seguintes proporções: 68% de energia escura, 27% de matéria escura e 5% de matéria dita normal. Por isso, se descartarmos a energia escura, 85% do total de matéria (sendo o total de matéria 27% + 5%) estará relacionado com a fração de matéria dita escura (já que 27/32 ~ 0,85). Embora esta matéria não brilhe nem absorva radiação, é possível detectá-la através do efeito que tem sobre estrelas e galáxias, particularmente devido à sua atração gravitacional. Um projeto importante que utiliza os telescópios de rastreio do ESO acaba de mostrar de modo extremamente claro a ligação entre esta misteriosa matéria escura e as galáxias brilhantes que observamos de forma direta. Cálculos feitos com supercomputadores mostram como é que um Universo cheio de matéria escura evolui: ao longo do tempo a matéria escura junta-se formando uma enorme rede cósmica e as galáxias e estrelas formam-se onde o gás é “puxado” pelas concentrações mais densas de matéria escura.
O projeto, chamado Kilo-Degree Survey (KiDS), faz uso de imagens do VLT Survey Telescope e da sua enorme câmera, a OmegaCAM. Situado no Observatório do Paranal no Chile, este telescópio dedica-se a mapear o céu noturno no visível, sendo complementado pelo telescópio de rastreio infravermelho, o VISTA. Um dos objetivos principais do VST é mapear a matéria escura e utilizar estes mapas para compreender a misteriosa energia escura que faz com que a expansão do Universo esteja acelerando.
A melhor maneira para descobrir onde é que se encontra a matéria escura é utilizar o efeito de lente gravitacional, a distorção do tecido do Universo devido à gravidade, a qual deflete a radiação emitida por galáxias distantes, que se encontram muito além da matéria escura. Ao estudar este efeito, é possível mapear os lugares onde a gravidade é mais forte, e portanto descobrir onde é que a matéria, incluindo a matéria escura, se encontra.
Fazendo parte da primeira remessa de artigos científicos, a equipe internacional (Holanda, Reino Unido, Alemanha, Itália e Canadá) de pesquisadores KiDS, liderada por Koen Kuijken do Observatório de Leiden, na Holanda, utilizou este método para analisar imagens de mais de dois milhões de galáxias, a cerca de 5,5 bilhões de anos-luz de distância. Este trabalho utilizou mapas 3D de grupos de galáxias, obtidos pelo projeto GAMA (Galaxy and Mass Assembly), na sequência de extensas observações no Telescópio Anglo-Australiano. A equipe estudou a distorção da radiação emitida por estas galáxias, que se curva ao passar por enormes halos de matéria escura no seu percurso até à Terra.
Os primeiros resultados vêm de apenas 7% da área total do rastreio e concentram-se em mapear a distribuição de matéria escura em grupos de galáxias. A maioria das galáxias vivem em grupos, incluindo a nossa própria Via Láctea que faz parte do Grupo Local, e compreender quanta matéria escura é que contêm é um teste crucial à teoria de formação de galáxias na rede cósmica. Os resultados obtidos através do efeito de lente gravitacional mostram que estes grupos contêm cerca de 30 vezes mais matéria escura que matéria visível.
“O mais interessante é que a galáxia mais brilhante encontra-se quase sempre no meio do halo de matéria escura,” diz Massimo Viola do Observatório de Leiden, Holanda, autor principal de um dos primeiros artigos científicos do KiDS.
“Esta previsão da teoria de formação de galáxias, que diz que as galáxias continuam se juntando em grupos e se concentrando nos seus centros, nunca tinha sido demonstrada anteriormente de modo observacional de forma tão clara ,” acrescenta Koen Kuijken.
Estes resultados são apenas o início de um programa principal que vai explorar bases de dados enormes obtidas pelos telescópios de rastreio, sendo que estes dados começam agora a ficar disponíveis a todos os cientistas do mundo através do arquivo do ESO.
O rastreio KiDS ajudará a aumentar o nosso conhecimento da matéria escura. Ser capaz de explicar a matéria escura e os seus efeitos representará um enorme avanço na física.

Este trabalho foi descrito numa série de artigos científicos que foram submetidos a diversas revistas especializadas, tais como: Astronomy & Astrophysics e Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Fonte: ESO

Atividade solar em luz ultravioleta e raios X

As regiões ativas do Sol são destacadas nessa imagem composta que combina observações feitas por uma frota de satélites que monitoram o Sol: o NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) da NASA, o Hinode da JAXA e o SDO (Solar Dynamics Observatory) da NASA.

© NASA/JPL-Caltech/GSFC/JAXA (emissão de raios X e luz ultravioleta pelo Sol)

A imagem acima mostra a emissão de raios X de alta energia do NUSTAR (em azul), raios X de baixa energia do Hinode (verde) e luz ultravioleta extrema do SDO (amarelo e vermelho). Todos os três telescópios captaram suas imagens solares aproximadamente ao mesmo tempo em 29 de abril de 2015.

“Nós podemos ver nessa imagem algumas regiões ativas no Sol. O nosso Sol está no estado próximo do repouso do seu ciclo de atividade, mas ainda tem alguns anos antes de atingir o mínimo da atividade”, disse o Dr. Iain Hannah da Universidade de Glasgow, que apresentou a imagem no dia 8 de Julho de 2015 no National Astronomy Meeting em Llandudno, em Wales no Reino Unido.

“Essas regiões ativas do Sol são preenchidas com flares, que ocorrem quando as linhas do campo magnético tornam-se instáveis e se quebram, e então se reconectam”.

Devido à sua extrema sensibilidade, o NuSTAR não pode ver as maiores flares. Mas ele pode ajudar a medir a energia das microflares menores, que produzem somente um milionésimo da energia das flares maiores.

O NuSTAR também pode ser capaz de detectar diretamente as hipotéticas nanoflares que teriam somente um bilionésimo da energia das flares.

“Embora não seja otimizado para observações solares, a alta sensibilidade do NuSTAR pode pesquisar emissões de raios X anteriormente inacessíveis do Sol. Por exemplo, as fracas assinaturas de raios X de uma energia coronal lançanda numa região nas flares ocultas ou buscar por emissões não térmicas de nanoflares em regiões não ativas num Sol mais calmo”. Nós ainda precisamos que o Sol fique mais calmo no decorrer dos próximos anos para que possamos ter a habilidade de detectar esses eventos”, disse o Dr. Hannah.

“Enquanto o nosso Sol se aproxima da sua parte final de tranquilidade no seu ciclo aproximado de 11 anos, ele ainda tem mostrado suspiros de elevada atividade”.

“O que é magnífico sobre o NuSTAR é que o telescópio é tão versátil que nós podemos caçar buracos negros a milhões de anos-luz de distância e também aprender algo fundamental sobre a estrela que está no nosso quintal”, disse o co-autor Dr. Brian Grefenstette do Instituto de Tecnologia da Califórnia, em Pasadena.

Fonte: Royal Astronomical Society

Explosões de raios gama de longa duração têm origem em magnetar

Observações obtidas nos observatórios de La Silla e Paranal no Chile demonstraram pela primeira vez que existe uma ligação entre uma explosão de raios gama de longa duração e uma explosão de supernova de brilho incomum.

© ESO (ilustração de uma explosão de raios gama e de uma supernova originadas por um magnetar)

Os resultados mostram que a supernova não teve origem em decaimento radioativo, como se esperava, mas sim em campos magnéticos muito fortes decaindo em torno de um objeto exótico conhecido como magnetar.

As explosões de raios gama constituem um dos eventos associados às maiores explosões que ocorreram desde o Big Bang. São detectadas por telescópios em órbita sensíveis a este tipo de radiação altamente energética, a qual não consegue penetrar a atmosfera terrestre, e são igualmente observadas a maiores comprimentos de onda por outros telescópios, situados tanto no espaço como no solo.
As explosões de raios gama duram tipicamente alguns segundos, mas em casos muito raros podem ocorrer durante horas. As explosões de raios gama de longa duração duram entre 2 e 2.000 segundos. Existem quatro explosões conhecidas com durações entre 10.000 e 25.000 segundos, as chamadas explosões de raios gama de duração muito longa. Uma destas explosões de longa duração foi captada pelo satélite Swift em 9 de dezembro de 2011 e chamada GRB 111209A. Foi simultaneamente uma das mais longas e mais brilhantes explosões de raios gama já observada. Existe também uma classe distinta de explosões de curta duração que se pensa ter origem num mecanismo diferente.
À medida que o brilho remanescente da explosão ia desaparecendo, o evento foi estudado pelo instrumento GROND montado no telescópio MPG/ESO de 2,2 metros em La Silla e pelo instrumento X-shooter no Very Large Telescope (VLT) no Paranal. Foi encontrada uma assinatura clara de uma supernova, chamada mais tarde SN 2011kl. Esta é a primeira vez que uma supernova é descoberta associada a uma explosão de raios gama de muito longa duração. A ligação entre supernovas e explosões de raios gama de longa duração (normal) foi estabelecida inicialmente em 1998, principalmente através de observações da supernova 1998bw obtidas nos observatórios do ESO, e confirmada em 2003 com a GRB 030329.
O autor principal do novo artigo científico que descreve estes resultados, Jochen Greiner do Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Alemanha, explica: “Uma vez que apenas uma explosão de raios gama de longa duração é produzida para cada 10.000 a 100.000 supernovas, a estrela que explodiu deve ser de algum modo muito especial. Os astrônomos pensavam que estas explosões de raios gama tinham origem em estrelas muito massivas, cerca de 50 vezes a massa do Sol, e que assinalavam a formação de um buraco negro. No entanto, as nossas novas observações da supernova SN 2011kl, descoberta após a GRB 111209A, estão modificando este paradigma relativamente às explosões de raios gama de muito longa duração.”
Num cenário favorável do colapso de uma estrela massiva, espera-se que a intensa emissão ótica/infravermelha da supernova, com duração de cerca de uma semana, venha do decaimento do níquel-56 radioativo formado durante a explosão. Pensa-se que a explosão de raios gama propriamente dita tem origem em jatos relativísticos produzidos pelo material da estrela colapsando para um objeto compacto central através de um disco de acreção denso e quente. No entanto, no caso de GRB 111209A as observações combinadas do GROND e do VLT mostraram sem ambiguidades, e pela primeira vez, que isto não era o que se passava. A quantidade de níquel-56 medido na supernova com o instrumento GROND é demasiado elevada para poder ser compatível com a emissão ultravioleta forte que se observa com o instrumento X-shooter. Outras sugestões foram igualmente postas de lado. Outras fontes de energia sugeridas para explicar as supernovas superluminosas eram interações por choques com o material circundante, possivelmente ligadas a conchas estelares ejetadas antes da explosão, ou uma estrela progenitora supergigante azul. No caso da SN 2011kl as observações excluem de forma clara ambas estas hipóteses.
A única explicação que justifica as observações da supernova associada à GRB 111209A é que esta terá tido origem numa magnetar, uma estrela de nêutrons minúscula que gira centenas de vezes por segundo e que possui um campo magnético muito mais potente que as estrelas de nêutrons normais, as quais são também conhecidas por pulsares rádio. As pulsares constituem a classe mais comum de estrelas de nêutrons observáveis. Pensa-se que as estrelas magnéticas desenvolvem campos magnéticos 100 a 1.000 vezes mais fortes que os observados nas pulsares. Pensa-se que as magnetares são os objetos mais magnetizados no Universo conhecido. Esta é a primeira vez que uma ligação clara entre uma supernova e uma magnetar foi identificada.
Paolo Mazzali, co-autor do estudo, reflete sobre o significado desta nova descoberta: “Estes resultados fornecem evidências de uma relação inesperada entre explosões de raios gama, supernovas muito brilhantes e magnetares. Já há alguns anos que suspeitávamos de algumas destas relações do ponto de vista teórico, mas conseguir ligar tudo isto é realmente um desenvolvimento muito interessante.”
“O caso de SN 2011kl e GRB 111209A obriga-nos a considerar alternativas ao cenário de uma estrela em colapso. Estes resultados aproximam-nos de ideias novas e muito mais claras sobre o funcionamento das explosões de raios gama”, conclui Jochen Greiner.

Este trabalho foi descrito num artigo científico intitulado “A very luminous magnetar-powered supernova associated with an ultra-long gamma-ray burst”, de J. Greiner et al., que será publicado amanhã na revista Nature.

Fonte: ESO

Um buraco negro sob uma lente gravitacional

Os observatórios espaciais Integral, Fermi e Swift usaram o poder de ampliação de uma lente cósmica para explorar as regiões internas de um buraco negro supermassivo.

 

  © ESA/ATG medialab (ilustração de uma lente gravitacional ampliando um buraco negro)

Os raios gama são a radiação altamente energética emitida por alguns dos objetos mais extremos do Universo. Por exemplo, jatos de raios gama que se deslocam quase à velocidade da luz são originários de áreas ao redor dos buracos negros. Pensa-se que estes jatos são emitidos por material superaquecido que gira descontroladamente à medida que é devorado pelo buraco negro.

Os nossos telescópios nunca serão poderosos o suficiente para revelar estas regiões internas e os cientistas lutam para examinar exatamente o modo como estes jatos são expelidos para o Universo.

"Considerando que não podemos ver claramente o que está acontecendo, nós não compreendemos totalmente este comportamento," afirma Andrii Neronov da Universidade de Genebra, Suíça.

"No entanto, o nosso método permitiu-nos 'resolver' esta região e obter uma ideia da zona do espaço diretamente em torno de um buraco negro supermassivo conhecido como PKS 1830-211."

Este buraco negro está localizado a muitos bilhões de anos-luz de distância. Nem o satélite Integral da ESA nem o telescópio de raios gama Fermi da NASA conseguem observar a região sem ajuda, mas uma feliz coincidência forneceu uma "mãozinha": uma microlente gravitacional.

"Vistos da Terra, os buracos negros são pequenos. É porque estão muito, muito longe," afirma o Dr. Neronov. "Tentar observar o PKS 1830-211 é como tentar observar uma formiga na Lua. Nenhum dos nossos telescópios consegue observar algo tão pequeno, por isso usamos um truque para resolver tal problema, aplicando uma enorme lente gravitacional."

Objetos cósmicos gigantescos, desde estrelas individuais a aglomerados de galáxias, dobram e focam a luz que flui ao seu redor graças à gravidade, agindo como lupas gigantes.

O Dr. Neronov e colegas usaram uma galáxia situada entre o alvo e a Terra para fazer "zoom" do buraco negro e assim medir o tamanho da região que emite os jatos, a primeira vez que este método foi usado com raios gama.

A zona observada do céu cobre uma região com cerca de 100 vezes a distância Terra-Lua. Em termos astronômicos, é notavelmente pequena.

"As nossas observações demonstram que os raios gama vêm das imediações do próprio buraco negro," comenta o Dr. Neronov. "Isto dá-nos uma ideia do que é e não é importante na produção dos jatos. É incrível sermos capazes de ver coisas tão pequenas a distâncias enormes. Estou muito animado por ter um 'buraco negro-escópio' para investigar as regiões internas dos jatos."

A observação da fonte de raios gama com o Integral da ESA e o Fermi e Swift da NASA permitiu com que os astrônomos contruíssem uma imagem mais completa da radiação que flui para fora.

Os raios gama mais energéticos, detectados pelo Fermi, parecem ser provenientes da pequena base do jato. a região com o tamanho de "uma formiga na Lua", enquanto os menos energéticos, detectados pelo Integral, foram emitidos pela muito maior região circundante.

A equipe também estudou raios X usando o Integral e o Swift. Descobriram que estes raios X surgem de uma região em volta do buraco negro que se estende até mais ou menos 400 bilhões de quilômetros.

"Este buraco negro é um dos mais poderosos objetos conhecidos do seu gênero. A caracterização da sua emissão nos fornece muito mais informações acerca da formação destes jatos," afirma Erik Kuulkers, cientista do projeto Integral da ESA.

"Felizmente, o buraco negro está situado na direção do centro da nossa Galáxia, por isso o Integral observa-o com frequência."

"Estas observações fornecem informações exclusivas sobre os processos de alta energia que ocorrem em torno de buracos negros supermassivos, pelo que nos permite 'espreitar' o interior de estruturas minúsculas que estão a enormes distâncias de nós."

Um artigo sobre o assunto foi publicado ontem na edição online da revista Nature Physics.

Fonte: ESA e Max-Planck-Gesellschaft

Contando estrelas com o Gaia

A imagem abaixo com base nos dados do satélite Gaia da ESA, não é uma representação comum dos céus. Embora a imagem retrate o esboço da nossa Galáxia, a Via Láctea, e das suas vizinhas, as Nuvens de Magalhães, foi obtida de uma forma bastante invulgar.

© ESA/Gaia/Edmund Serpell (mapa de densidade estelar da Via Láctea)

À medida que o Gaia varre o céu para medir posições e velocidades de bilhões de estrelas com uma precisão sem precedentes, para algumas estrelas também determina a sua velocidade através do sensor da câmara. Esta informação é usada em tempo real pelo sistema de controle de atitude e órbita a fim de garantir que a orientação do satélite é mantida com a precisão desejada.

Estas estatísticas de velocidade são frequentemente enviadas para a Terra, juntamente com os dados científicos. Incluem o número total de estrelas, usadas no circuito de controle de atitude, que são detetadas a cada segundo em cada um dos campos de visão do Gaia.

Foi este último conjunto de dados, basicamente uma indicação da densidade de estrelas pelo céu, o usado para produzir esta visualização invulgar da esfera celeste. As regiões mais brilhantes indicam concentrações mais altas de estrelas, enquanto as regiões mais escuras correspondem a áreas do céu onde são observadas menos estrelas.

O plano da Via Láctea, onde a maioria das estrelas da Galáxia residem é, evidentemente, a região mais brilhante da imagem, estendendo-se na horizontal e especialmente brilhante no centro. As regiões mais escuras em toda esta vasta faixa de estrelas, conhecida como Plano Galáctico, correspondem a nuvens interestelares e densas de gás e poeira que absorvem luz estelar ao longo da linha de visão.

O Plano Galáctico é a projeção sobre o céu do disco Galáctico, uma estrutura achatada com um diâmetro de aproximadamente de 100.000 anos-luz e uma altura vertical de apenas 1.000 anos-luz.

Para além do plano apenas são visíveis alguns objetos, principalmente a Grande e a Pequena Nuvem de Magalhães, duas galáxias anãs que orbitam a Via Láctea e que se destacam na parte inferior da imagem.

Alguns aglomerados globulares - grandes aglomerados com até milhões de estrelas mantidas juntas pela sua gravidade mútua - polvilham também os arredores do Plano Galáctico. Os aglomerados globulares, a população mais antiga de estrelas da Galáxia, situam-se principalmente num halo esférico que se estende até 100.000 anos-luz do centro da Via Láctea.

O aglomerado globular NGC 104 é facilmente visível na imagem, à esquerda imediata da Pequena Nuvem de Magalhães. Outros aglomerados fechados destacam-se na versão legendada da imagem.

Curiosamente, a maioria das estrelas brilhantes visíveis a olho nu e que formam as constelações do céu, não estão contabilizadas na imagem porque são demasiado brilhantes para serem usadas pelo sistema de controle do Gaia. Da mesma forma, a Galáxia de Andrômeda, o maior vizinho galáctico da Via Láctea, também não se destaca na imagem.

Contraintuitivamente, apesar do Gaia transportar uma câmara de bilhões de pixéis, não é uma missão destinada a obter imagens do céu: está fazendo o maior e mais preciso mapa 3D da nossa Galáxia, fornecendo uma ferramenta crucial para o estudo da formação e evolução da Via Láctea.

Fonte: ESA

Descobertas nove concentrações de matéria escura

Pesquisadores do Observatório Astronômico Nacional do Japão (NAOJ), a Universidade de Tóquio e outras instituições começaram um levantamento da distribuição da matéria escura no Universo usando o Hyper Suprime-Cam (HSC), uma nova câmera de campo amplo instalada no telescópio Subaru no Havaí.

© NAOJ/HSC (distribuição da matéria escura)

As linhas de contorno na imagem acima mostram a distribuição da matéria escura obtidas pela HSC, numa seção de 14 x 9,5 minutos de arco.

Os resultados iniciais de observações cobrindo uma área de 2,3 graus quadrados no céu na direção da constelação de Câncer revelou nove grandes concentrações de matéria escura, cada uma tendo a massa de um aglomerado de galáxias.

Foi examinando como a matéria escura é distribuída e como as mudanças de distribuição ao longo do tempo é essencial para a compreensão da função da energia escura que controla a expansão do Universo. Estes primeiros resultados demonstram que os astrônomos têm agora as técnicas e ferramentas para compreender a energia escura. O próximo passo da equipe de pesquisa é expandir a área para cobrir mil graus quadrados no céu, ampliando a possibilidade de desvendar o mistério da energia escura e da expansão do Universo.
Mapeando a matéria escura sobre uma região ampla é fundamental para compreender as propriedades da energia escura, que controla a expansão do Universo. Estes primeiros resultados demonstram que com as técnicas atuais de pesquisa e tecnologia através da HSC, a equipe agora está pronta para explorar como a distribuição da matéria escura no Universo mudou ao longo do tempo, e explorar o Universo.

Desde 1929, quando o astrônomo Edwin Hubble descobriu que o Universo está em expansão, os astrônomos usaram um modelo de trabalho que teve a taxa de expansão abrandada ao longo do tempo. A atração gravitacional, até recentemente, a única força conhecida agindo entre as galáxias, trabalha contra a expansão. No entanto, na década de 1990, estudos de supernovas distantes mostraram que o Universo está se expandindo mais rápido hoje do que era no passado. Esta descoberta necessita de uma mudança dramática na nossa compreensão da física: ou há algum tipo de "energia escura" com uma força repulsiva que obriga as galáxias se distanciarem, ou a física da gravidade precisa de alguma revisão fundamental. Lembrando que o Prêmio Nobel de Física 2011 foi concedido para Saul Perlmutter, Brian P. Schmidt e Adam G. Riess pela descoberta da expansão acelerada do Universo através de observações de supernovas distantes.

Na expansão acelerada do Universo é útil observar a relação entre a taxa de expansão do Universo e a taxa à qual os objetos cósmicos se formam. Por exemplo, se o Universo está se expandindo rapidamente, levará mais tempo para a matéria se aglutinar e as galáxias se formarem. Por outro lado, se o Universo está se expandindo lentamente, é mais fácil para as estruturas como as galáxias se constituírem. O desafio de confirmar a existência de matéria escura e seu efeito sobre a expansão é que a maior parte da matéria no Universo é escura e não emite luz, ou seja, não pode ser detectada diretamente por telescópios ópticos.

Uma técnica que pode ultrapassar este desafio é a detecção e análise de "lentes gravitacionais fracas". A concentração de matéria escura funciona como uma lente que dobra a luz que vem até mesmo de objetos mais distantes. Ao analisar como que a luz de fundo é dobrada e como a lente distorce as formas dos objetos distantes é possível determinar como a matéria escura é distribuída em primeiro plano. Esta análise da matéria escura e os seus efeitos permitem que os astrônomos determinem como ela foi constituída ao longo do tempo. A história da montagem da matéria escura pode estar relacionada com a história da expansão do Universo, e deve revelar algumas das propriedades físicas da energia escura, sua força e como ela mudou ao longo do tempo.

Para obter uma quantidade suficiente de dados, os astrônomos precisam observar as galáxias localizadas a mais de um bilhão de anos-luz de distância, através de uma área maior do que mil graus quadrados (cerca de um quadragésimo de todo o céu). A combinação do telescópio Subaru, com a sua abertura diâmetro de 8,2 metros, e a Suprime-Cam, predecessora da HSC, com um campo de visão de um décimo de um grau quadrado (comparável ao tamanho da Lua), tem sido uma das ferramentas de maior sucesso na busca de objetos distantes fracos sobre uma vasta área do céu.

Para o levantamento de mil graus quadrados do céu foi utilizado a HSC, uma câmera com a mesma qualidade de imagem da Suprime-Cam, mas com um campo de visão mais de sete vezes maior. A HSC com 870 milhões de pixels foi instalada no Telescópio Subaru em 2012, ela proporciona imagens que cobrem uma área do céu tão grande como nove luas cheias em uma única exposição, com muito pouca distorção e resolução fina de sete milésimos de grau (0,5 segundos de arco).

Os pesquisadores ao medir as formas individuais de inúmeras galáxias criaram um mapa do esconderijo da matéria escura em primeiro plano. O resultado foi a descoberta de nove aglomerados de matéria escura, cada um pesando como um aglomerado de galáxias. A confiabilidade da análise das lentes gravitacionais fracas, e os mapas da matéria escura resultante, foram confirmadas por observações com telescópios que mostram aglomerados de galáxias atuais correspondentes aos aglomerados de matéria escura descobertos pela HSC. A equipe utilizou dados da Deep Lens Survey para identificação dos aglomerados de galáxias ópticos.

O número de aglomerados de galáxias obtidos pela HSC excede previsões dos modelos atuais da história inicial do Universo. Como a equipe de pesquisadores ampliou o mapa de matéria escura de sua meta de mil graus quadrados, os dados devem revelar se esse excesso é real ou apenas um acaso estatístico. Se o excedente for real, ele sugere que a energia escura não era como se esperava no passado, permitindo que o Universo se expandisse delicadamente e as estrelas e galáxias se formassem rapidamente.

Usando lentes gravitacionais fracas para o mapear a matéria escura é uma forma de descobrir objetos astronômicos usando sua massa, ao saber que algo existe e quanto ele pesa, ao mesmo tempo. Ele dá uma medida direta da massa que é normalmente disponível quando é utilizado outros métodos de descoberta. Portanto, os mapas de massa de matéria escura são uma ferramenta essencial para a compreensão da história da expansão do Universo com precisão e exatidão.

Estes são os primeiros resultados científicos da tecnologia HSC e foram aceitos para publicação no periódico Astrophysical Journal.

Fonte: National Astronomical Observatory of Japan

Medida a idade de estrelas que contêm exoplanetas parecidos com a Terra

Uma das maiores questões em astrofísica é: será que existe vida além da Terra?

© IAC (ilustração de estrela e seu exoplaneta parecido com a Terra)

Até mesmo para começar a responder isso, precisamos saber quantos planetas como o nosso existem lá fora, e quando eles se formaram. Entretanto, a determinação das idades de estrelas e de seus planetas orbitando é extremamente difícil; idades precisas estão disponíveis apenas para um punhado de estrelas hospedeiras graças às observações de sismologia estelar feitas com o satélite Kepler.

As 33 estrelas foram escolhidas devido às oscilações serem como a do Sol e um conjunto de parâmetros básicos foram determinados com alta precisão mostrando que as estrelas de 11 bilhões de anos têm planetas como a Terra.
"Nossa equipe determinou as idades para estrelas hospedeiras individuais com níveis semelhantes de precisão, constituindo o melhor conjunto caracterizado de estrelas hospedeiras de exoplanetas atualmente disponível," disse Victor Silva Aguirre do Centro de Astrofísica Estelar na Universidade de Aarhus, na Dinamarca.

Medir as idades das estrelas é um dos problemas mais difíceis que os astrônomos contemporâneos enfrentam. Até agora apenas a idade do Sol foi determinada com alta precisão, ou seja, 4,57 bilhões de anos, com uma precisão de ±10 milhões de anos. O grupo internacional de astrônomos determinaram as idades, os diâmetros, as densidades, as massas e as distâncias de 33 estrelas com grande precisão. Especialmente, todas estas estrelas têm planetas como a Terra, dando-nos uma nítida indicação de que tais planetas se formaram em na Via Láctea muito antes da Terra e ainda estão sendo formadas lá fora.

As 33 estrelas foram cuidadosamente selecionadas de mais de 1.200 estrelas com planetas ao seu redor que têm sido observados com o satélite Kepler. As estrelas têm de ser suficientemente brilhante para dar uma boa base estatística para os resultados, e elas têm que mostrar algumas características semelhantes ao Sol para torná-las comparáveis.

Estrelas pulsam, vibram e ressoam como as ondas sonoras em um instrumento musical. A técnica avançada de medição destas melodias estelares é chamada sismologia estelar, um método bastante semelhante ao utilizado por geólogos para sondar a composição do interior da Terra por meio de sismos.

O satélite Kepler da NASA constantemente mediu minúsculas variações na luz de cerca de 145.000 estrelas em um período de um pouco mais de quatro anos. Analisando essas variações ao longo do tempo fornece os períodos de muitas pulsações simultâneas em cada estrela, e que podem derivar as propriedades básicas importantes das estrelas individuais.

Conhecer as idades, tamanhos e outros parâmetros básicos das estrelas é importante quando se quer estudar o desenvolvimento em grande escala da nossa galáxia e do Universo, uma disciplina relativamente nova chamada "arqueologia galáctica". Nós todos queremos saber de onde viemos! Num nível mais prático as estrelas funcionam em grande parte do mesmo modo que um reator de fusão. O conhecimento preciso do mecanismo interno nas estrelas pode ajudar, no futuro, na produção de energia aqui na Terra.

Esta não é a primeira vez que as idades precisas das estrelas individuais foram determinadas. Mas, a utilização de uma grande amostra e análise com o mesmo instrumento, o satélite Kepler, com os mesmos métodos teóricos e estatísticos gera maior confiança na precisão dos resultados. A comparação das estrelas podem também revelar propriedades estelares incomuns e até agora desconhecidas.

O conhecimento preciso especialmente das idades estelares pode estar relacionado com os espectros das estrelas. Isto fornece um conjunto de estrelas com calibração conhecida e, portanto, permite aplicar a espectroscopia de estrelas fracas para suas idades.

As 33 estrelas selecionadas para o estudo não são todas semelhantes ao Sol, mas elas se comportam da mesma forma que ele, chamado tecnicamente de osciladores solares. "O termo osciladores solares significa que as pulsações das estrelas apresentam o mesmo mecanismo que o Sol: bolhas de gás se movendo para cima e para baixo. Estas bolhas produzem ondas sonoras que viajam através do interior das estrelas, saltando para trás e para frente, e à superfície produzindo minúsculas variações no brilho estelar," disse Aguirre.

O novo estudo fornece os valores para as estrelas selecionados com precisão sem precedentes. As propriedades estelares obtidas apresentam as seguintes porcentagens: 1,2% (raio), 1,7% (densidade),
3,3% (massa), 4,4% (distância) e 14% (idade). Se, por exemplo, uma estrela tem uma idade calculada de 5 bilhões de anos, o 14% significa que a verdadeira idade se situa entre 4,3 e 5,7 bilhões anos.

Todas as estrelas estudadas pelo satélite Kepler situam em uma pequena área do céu, perto da constelação de Cygnus. As 33 estrelas estão localizadas entre 100 e 1.600 anos-luz do Sol. Com uma pequena área da Via Láctea, tais estrelas analisadas durante um tempo relativamente curto  representam as mais de 300 bilhões de estrelas em nossa galáxia? A resposta é um sonoro "sim". Certamente, os astrônomos gostariam de estudar muito mais estrelas por muito mais tempo, mas, por enquanto, e em comparação com o que era anteriormente conhecido este é um grande primeiro passo. Futuramente, seremos capazes de estudar amostras maiores de estrelas, selecionadas a partir de uma área maior do céu com o projeto atual Kepler2 e a exploração de todo o céu com o satélite TESS em 2017. Sendo que melhores resultados são esperados a partir do satélite PLATO que deverá ser lançado pela ESA (Agência Espacial Europeia), em meados dos anos 2020.

O satélite Kepler é capaz de fornecer dois tipos diferentes de resultados com o mesmo tipo de medição. Desde as pequenas variações na intensidade da luz das estrelas, pode-se deduzir valores tanto de sismologia estelar e também descobrir quaisquer exoplanetas que circundam as estrelas. Determinação das propriedades exatas destes exoplanetas só é possível se também for conhecida as características fundamentais das estrelas hospedeiras. Os dois campos da astronomia estão intimamente ligados.

"Nosso estudo fornece a primeira amostra de idades homogeneamente determinadas para dezenas de estrelas hospedeiras de exoplanetas com um elevado nível de precisão. As estrelas que estudamos hospedam exoplanetas do tamanho comparável à Terra (entre 0,3 e 15 raios terrestres), e os nossos resultados revelam uma ampla gama de idades para estas estrelas hospedeiras, tanto mais jovens (até metade da idade solar) e mais velhas (até 2,5 vezes a era solar) do que o Sol. Isto é, independentemente do tamanho dos exoplanetas no sistema, mostra que a formação dos exoplanetas similares em tamanho à Terra ocorreu ao longo de toda a história da nossa galáxia (e ainda está acontecendo!). Na verdade, alguns desses planetas eram da mesma idade que a Terra é agora, no momento em que a própria Terra se formou. Isto é uma descoberta notável," disse Aguirre.

O novo estudo será publicado no periódico Monthly Notices da Royal Astronomical Society.

Fonte: Universidade de Aarhus

Detectado metano congelado na superfície de Plutão

O espectrômetro infravermelho a bordo da sonda New Horizons da NASA detectou metano congelado na superfície de Plutão. Astrônomos baseados em Terra observaram pela primeira vez o composto químico em Plutão, em 1976.

© NASA/JHUAPL (ilustração de nuvens na atmosfera tênue de Plutão)

“Nós já sabíamos que existia metano em Plutão, mas essa é a primeira vez que ele é realmente detectado”, disse Will Grundy, líder da equipe New Horizons Surface Composition no observatório Lowell em Flagstaff, no Arizona. “Em breve saberemos se existem diferenças na presença do gelo de metano de parte de Plutão para outra”.

O metano (CH4) é um gás incolor, inodoro que está presente na subsuperfície e na atmosfera da Terra. Em Plutão, o metano pode ser primordial, inerente à nebulosa que deu origem ao Sistema Solar a cerca de 4,5 bilhões de anos atrás. O metano foi originalmente detectado na superfície de Plutão por uma equipe de astrônomos baseados em terras liderados pelo membro da equipe da New Horizons Dale Cruikshank, do Ames Research Center da NASA, em Mountain View, na Califórnia.

© NASA/JHUAPL (animação de Plutão e a lua Caronte)

A animação acima foi feita com imagens obtidas pela câmera Long Range Reconnaissance Imager (LORRI) a bordo da New Horizons feitas entre os dia 28 de Maio e 25 de Junho de 2015. Durante o tempo das imagens, a distância da sonda para Plutão diminuiu de 56 milhões de quilômetros para 22 milhões de quilômetros. As imagens mostram Plutão e sua maior lua, Caronte, crescendo em tamanho aparente, à medida que a sonda New Horizons se aproxima do sistema. Durante o movimento de rotação de Plutão nota-se uma superfície fortemente contrastante dominada por um hemisfério norte brilhante, com uma faixa descontínua de material mais escuro correndo através do equador do planeta. Caronte, tem uma região polar escura, e existem indicativos de variações brilhantes em latitudes menores.

A sonda New Horizons tem feito observações críticias em preparativo para as futuras observações da tênue atmosfera de Plutão. Poucas horas depois do sobrevoo por Plutão, em 14 de Julho de 2015, a sonda observará a luz do Sol passando pela atmosfera do planeta, para ajudar os cientistas a determinarem a composição da atmosfera. “Será como se Plutão fosse iluminado por trás por uma luz de um trilhão de watts”, disse Randy Gladstone, um cientista da New Horizons, do Southwest Research Institute, em San Antonio. No dia 16 de Junho de 2015, o espectrógrafo de imageamento ultravioleta Alice da New Horizons, realizou com sucesso uma observação teste do Sol, a 5 bilhões de quilômetros de distância, que será usado para interpretar as observações do dia 14 de Julho de 2015.

A sonda New Horizons está operando normalmente e agora se encontra a 18 milhões de quilômetros do sistema de Plutão.

Fonte: NASA

Enterrado no coração de uma gigante

A imagem abaixo que mostra um conjunto de estrelas coloridas e gás foi captada pela câmera Wide Field Imager (WFI), montada no telescópio MPG/ESO de 2,2 metros, no Observatório de La Silla no Chile.

© ESO (o colorido aglomerado estelar NGC 2367)

Nota-se na imagem acima um jovem aglomerado estelar aberto conhecido por NGC 2367, um grupo estelar bebê que se situa no centro de uma estrutura antiga e enorme na periferia da Via Láctea.

Descoberto na Inglaterra pelo incansável observador Sir William Herschel a 20 de novembro de 1784, o brilhante aglomerado estelar NGC 2367 situa-se a cerca de 7.000 anos-luz de distância da Terra na constelação do Cão Maior. Existindo há apenas cerca de cinco milhões de anos, a maioria das suas estrelas são ainda jovens e quentes e brilham com uma intensa luz azul. Nesta nova imagem, esta cor contrasta muito bem com o brilho vermelho acetinado do hidrogênio gasoso que rodeia as estrelas.
Os aglomerados abertos como o NGC 2367 são bastante comuns nas galáxias espirais como a Via Láctea e tendem a formar-se nas regiões mais exteriores das suas hospedeiras. Ao longo da sua viagem em torno do centro galáctico, são afetados pela gravidade de outros aglomerados, assim como pelas enormes nuvens de gás que passam perto deles. Uma vez que os aglomerados abertos encontram-se apenas ligeiramente ligados pela gravidade, e como estão constantemente perdendo massa à medida que parte do seu gás é empurrado para fora pela radiação das jovens estrelas quentes, estes distúrbios ocorrem com frequência suficiente para fazer com que as estrelas se afastem das suas irmãs, tal como deve ter acontecido ao Sol há muitos anos atrás. Espera-se que um aglomerado aberto sobreviva apenas durante algumas centenas de milhões de anos antes de se dispersar completamente.
Entretanto, estes objetos são excelentes amostras para se estudar a evolução estelar. Todas as estrelas que os constituem nasceram essencialmente ao mesmo tempo a partir da mesma nuvem de material, o que significa que podem ser comparadas umas com as outras, permitindo assim que as suas idades sejam determinadas facilmente e a sua evolução mapeada.
Tal como muitos outros aglomerados abertos, o NGC 2367 encontra-se envolto por uma nebulosa de emissão, da qual nasceram as estrelas. Os restos podem ser vistos como fios e nuvens de hidrogênio gasoso, ionizado pela radiação ultravioleta que é emitida pelas estrelas mais quentes. O que é mais incomum é que, ao observarmos para além do aglomerado e da sua nebulosa, percebemos uma estrutura muito mais extensa: o NGC 2367 e a nebulosa que o contém parecem ser o núcleo de uma nebulosa maior, chamada Band 16, que, por sua vez, é ela também uma pequena parte de uma gigantesca superconcha conhecida por GS234-02.
A superconcha GS234-02 situa-se na periferia da nossa galáxia, a Via Láctea, e trata-se de uma estrutura vasta, com uma dimensão de centenas de anos-luz. Esta estrutura começou a sua vida quando um grupo de estrelas particularmente massivas, produzindo fortes ventos estelares, criou bolhas individuais de gás quente em expansão. Bolhas vizinhas acabaram por se fundir formando uma superbolha e a vida curta das estrelas no seu interior implica que estas estrelas explodiram sob a forma de supernovas mais ou menos no mesmo momento, fazendo com que a superbolha se expandisse ainda mais, até ao ponto de se fundir com outras superbolhas, instante em que a superconcha se formou. A estrutura resultante é uma das maiores que podem existir no interior de uma galáxia.
Este sistema concêntrico em expansão, tão antigo como enorme, é um exemplo fantástico das estruturas intrincadas e interligadas que são esculpidas nas galáxias pela vida e morte das estrelas.

Fonte: ESO

Planetas podem se rejuvenescer ao redor de estrelas mortas?

Depois de anos de envelhecimento, um planeta massivo poderia teoricamente brilhar radiante e jovem.

© NASA/JPL-Caltech (ilustração de um planeta rejuvenescido hipotético)

Planetas rejuvenescidos, como são chamados, são somente hipotéticos. Mas uma nova pesquisa feita com o telescópio Spitzer da NASA tem identificado um candidato, que parece ser bilhões de anos mais jovem do que sua idade verdadeira.

“Quando os planetas são jovens, eles ainda brilham com a luz infravermelha de sua formação”, disse Michael Jura da UCLA, coautor de um artigo que apresenta os resultados. “Mas, à medida que eles se tornam mais velhos e mais frios, você não pode mais vê-los. Planetas rejuvenescidos seriam visíveis novamente”.

Como um planeta pode recuperar a essência da sua juventude?

Anos atrás, os astrônomos previram que alguns planetas massivos parecidos com Júpiter poderiam acumular massa de suas estrelas moribundas. À medida que estrelas como o Sol envelhecem, elas se tornam gigantes vermelhas e então gradativamente perdem cerca de metade ou mais de sua massa, encolhendo em esqueletos de estrelas, chamadas de anãs brancas. As estrelas moribundas, sopram ventos de material que poderiam cair nos planetas gigantes que podem estar orbitando as partes mais externas do sistema estelar.

Assim, um planeta gigante poderia ganhar massa, e aquecer devido ao atrito do material em queda. Esse planeta mais velho, que esfriou por bilhões de anos, novamente irradiaria seu calor num brilho infravermelho.

O novo estudo descreve uma estrela morta, ou anã branca, chamada PG 0010+280. Um estudante de graduação no projeto, Blake Pantoja, então na Universidade da Califórnia em Los Angeles (UCLA), descobriu a luz infravermelha inesperada ao redor dessa estrela, enquanto vasculhava os dados do satélite Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) da NASA. Pesquisas seguintes os levaram para observações feitas pelo Spitzer da estrela em 2006, que também mostraram o excesso da luz infravermelha.

Num primeiro momento, a equipe pensou que a luz infravermelha extra provavelmente vinha de um disco de material ao redor da anã branca. Na última década, mais e mais discos ao redor dessas estrelas mortas foram descobertos, em torno de 40 até agora. Acredita-se que os discos tenham se formado quando asteroides passaram muito perto da anã branca, se rompendo devido à intensa força gravitacional da estrela.

Outras evidências para as anãs brancas provocando rupturas em asteroides, veem de observações de elementos nas anãs brancas. Anãs brancas deveriam conter somente hidrogênio e hélio em suas atmosferas, mas foram encontraram sinais de elementos mais pesados, tais como oxigênio, magnésio, sílica e ferro, em cerca de 100 sistemas até o momento. Acredita-se que os elementos vieram dos asteroides, que quando rompidos poluíram a atmosfera das anãs brancas.

Mas os dados do Spitzer para a anã branca PG 0010+280, não se ajustam bem com os modelos de discos de asteroides, levando a equipe a olhar outras possibilidades. Talvez, a luz infravermelha vinda de uma estrela companheira menor, uma anã marrom, ou mais intrigante ainda, de um planeta rejuvenescido.

“Eu achei a parte mais interessante dessa pesquisa é que essa radiação infravermelha em excesso poderia potencialmente vir de um planeta gigante, apesar de precisarmos de mais pesquisa para provar isso”, disse Siyi Xu da UCLA e do ESO na Alemanha. “Se confirmado, isso poderia nos dizer diretamente que alguns planetas poderiam sobreviver ao estágio de gigante vermelha das estrelas e estar presentes ao redor de anãs brancas”.

No futuro, o Telescópio Espacial James Webb da NASA poderá possivelmente ajudar a distinguir entre o brilho do disco ou o brilho de um planeta ao redor de uma estrela morta, resolvendo assim o mistério. Mas, por enquanto, da mesma forma que a pesquisa para a fonte de juventude humana, a pesquisa por planetas rejuvenescidos persiste.

Um artigo foi publicado no periódico Astrophysical Journal Letters.

Fonte: NASA

Buraco negro monstruoso acorda após 26 anos

Astrônomos usando uma frota de telescópios orbitais, incluindo o Integral da ESA, o Swift da NASA, e o telescópio MAXI do Japão, estão observando uma forte explosão de raios gama e de raios X produzidos por um buraco negro de pouca massa localizado no sistema binário conhecido como V404 Cygni.

© ESA/ATG medialab (ilustração de um buraco negro com uma companheira estelar)

O sistema V404 Cygni, localiza-se na constelação de Cygnus, a uma distância aproximada de 8.000 anos-luz da Terra. Ele é um sistema binário composto de um buraco negro e uma estrela, ambos orbitando entre si.

Nesse tipo de sistema binário, o material flui da estrela em direção ao buraco negro e se aglomera num disco, onde ele esquenta e brilha intensamente na luz óptica, no ultravioleta e nos comprimentos de ondas de raios X, antes de espiralar e cair no buraco negro propriamente dito.

O V404 Cygni chamou a atenção pela primeira vez durante uma explosão de nova ocorrida a mais de 70 anos atrás em 1938.

O sistema também produziu uma erupção em 1989, que foi descoberta pelo satélite de raios X japonês GINGA e pelos instrumentos de alta energia a bordo da estação espacial MIR.

A explosão de 1989 (Nova Cygni 1989) foi crucial no estudo dos buracos negros. Até então, os astrônomos conheciam somente poucos objetos que eles pensavam poderiam ser buracos negros, e o V404 Cygni foi um dos candidatos mais convincentes.

No dia 15 de Junho de 2015, os primeiros sinais de uma atividade renovada nesses sistema foram registrados pelo satélite Swift da NASA, detectando uma súbita explosão de raios gama, e então disparando as observações feitas com os telescópios de raios X. Pouco depois, o japonês MAXI (Monitor of All-sky X-ray Image) observou um emissão de raios X da mesma parte do céu.

Como parte do esforço mundial, o observatório de raios gama INTEGRAL começou a monitorar a explosão do burado negro no dia 17 de Junho de 2015.

“O comportamento dessa fonte é extraordinário no momento, com repetidos flashes brilhantes de luz numa escala de tempo muito curta de uma hora, algo raramente visto em outros sistemas de buracos negros. Nesse momento, esse se torna o objeto mais brilhante do céu em raios X, mais de 50 vezes mais brilhante do que a Nebulosa do Caranguejo, normalmente uma das fontes mais brilhantes nas altas energias no céu”, disse o Dr. Erik Kuulkers da ESA, cientista da missão INTEGRAL.

© INTEGRAL (curva de luz da V404 Cygni)

A imagem acima mostra a curva de luz da V404 Cygni, comparando a sua intensidade atualmente com a Nebulosa do Caranguejo.

Desde a primeira explosão registrada em 15 de Junho de 2015, o sistema permaneceu muito ativo, deixando os cientistas muito ocupados.

Existem poucos sistemas binários de buracos negros para os quais os dados tenham sido coletados simultaneamente em muitos comprimentos de onda, e a explosão atual do V404 Cygni oferece uma rara chance de integrar mais observações desse tipo.

Nas últimas semanas, algumas equipes de astrônomos ao redor do mundo publicaram mais de 20 Astronomical Telegrams e outras comunicações oficiais, compartilhando o progresso das observações nos diferentes comprimentos de onda.

“Agora que esse extremo objeto acordou novamente, nós estamos todos famintos para aprender mais sobre o motor que gera as explosões que nós estamos observando”, disse o Dr. Carlo Ferrigno, do Integral Science Data Center na Universidade de Genebra na Suíça.

“A comunidade não poderia estar mais feliz: muitos de nós não éramos astrônomos profissionais, no momento da primeira atividade, e os instrumentos e instalações disponível na época não podem ser comparadas com a frota de telescópios espaciais e a vasta rede de observatórios em terra que nós podemos usar hoje. Essa é definitivamente uma oportunidade que acontece uma vez na vida de um profissional”, disse o Dr. Kuulkers.

“As observações, em breve se tornarão disponíveis para o público, de modo que os astrônomos em todo mundo poderão explorá-las para aprender mais e mais sobre esse objeto único”, disse o Dr. Peter Kretschmar da ESA, um gerente para a missão INTEGRAL.

Fonte: ESA

Um planeta com cauda gasosa parecida de um cometa

Astrônomos usando o telescópio espacial Hubble da NASA/ESA descobriram uma imensa nuvem de hidrogênio dispersada por um planeta quente do tamanho de Netuno em órbita de uma estrela próxima. A enorme cauda gasosa do planeta tem cerca de 50 vezes o tamanho da estrela progenitora.

© NASA/ESA/STScI/G. Bacon (ilustração de enorme nuvem em forma de cometa)

Um fenômeno assim tão grande nunca tinha sido observado antes ao redor de um exoplaneta deste tamanho; já foram observados fenômenos parecidos mas em exoplanetas mais massivos. Pode proporcionar pistas de como as super-Terras, versões quentes e gigantes da Terra, nascem em torno de outras estrelas.

"Esta nuvem de hidrogênio é espetacular!" afirma David Ehrenreich do Observatório da Universidade de Genebra, na Suíça, autor principal do estudo. "Embora a taxa de evaporação não ameace, por agora, o planeta, nós sabemos que a estrela, uma tênue anã vermelha, já foi mais ativa no passado. Isto significa que a atmosfera do planeta evaporou-se mais depressa durante o primeiro bilhão de anos da sua existência. No geral, estima-se que pode ter perdido até 10% da sua atmosfera."

O planeta, chamado Gliese 436b, é considerado um "Netuno quente" porque é parecido em tamanho com Netuno, mas está muito mais perto da sua estrela Gliese 436 do que Netuno está do Sol. Embora, neste caso, o planeta não esteja em perigo de perder completamente a sua atmosfera, deixando apenas um núcleo sólido e rochoso, este comportamento pode explicar a existência das super-Terras quentes, que orbitam muito perto das suas estrelas e são normalmente mais massivas que a Terra, embora mais pequenas que as dezassete massas terrestres de Netuno.

As super-Terras quentes podem ser os núcleos remanescentes de planetas mais massivos que perderam completamente as suas atmosferas espessas, devido ao mesmo gênero de evaporação que o Hubble observou ao redor de Gliese 436b.

Considerando que a atmosfera da Terra bloqueia a maior parte da luz ultravioleta, os astrônomos precisaram de um telescópio espacial com a capacidade ultravioleta e precisão requintada do Hubble a fim de observar a nuvem. "Não teríamos sido capazes de a observar em comprimentos de onda visíveis," explica Ehrenreich. "Mas quando apontamos o olho ultravioleta do Hubble para este sistema, dá-se uma verdadeira transformação, o planeta altera-se para uma coisa monstruosa."

Ehrenreich e a sua equipe sugerem que a enorme nuvem de gás pode existir em torno deste planeta porque a nuvem não é rapidamente aquecida e varrida pela radiação da estrela anã vermelha, que é relativamente fria. Isto permite com que a nuvem fique por mais tempo.

Este gênero de evaporação pode também ter acontecido no passado do nosso Sistema Solar, quando a Terra tinha uma atmosfera rica em hidrogênio que se dissipou. Também é possível que aconteça novamente no final da vida do nosso planeta, quando o Sol inchar para se tornar numa gigante vermelha e ferver a nossa atmosfera restante, antes de engolir completamente o nosso planeta.

Gliese 436b reside muito próximo de Gliese 436, apenas a cerca de 4 milhões de quilômetros de distância, e completa uma órbita em mais ou menos 2,6 dias terrestres. Este planeta tem, pelo menos, 6 bilhões de anos, mas suspeita-se que possa ser mais velho. Com aproximadamente o tamanho de Netuno, tem uma massa que corresponde a mais ou menos 23 Terras. E a apenas 30 anos-luz da Terra, é um dos exoplanetas mais próximos que se conhecem.

"A descoberta da nuvem ao redor de Gliese 436b pode mudar completamente o jogo da caracterização das atmosferas de toda a população de Netunos e super-Terras em observações ultravioletas," comenta Vincent Bourrier, também do Observatório de Genebra na Suíça. Nos próximos anos, Bourrier espera que os astrônomos encontrem milhares de planetas deste gênero.

Os resultados foram publicados na edição desta semana da revista Nature.

Fonte: Observatoire Astronomique de l'Université de Genève

Campos magnéticos fornece pistas dos processos de formação de galáxias

Astrônomos realizaram um estudo detalhado de galáxias vizinhas utilizando vários telescópios, e descobriram um campo magnético envolvendo o principal braço espiral de uma galáxia.

© R. Beck/U. Klein/T.A. Rector (imagem composta em rádio e no óptico da galáxia IC 342)

Essa descoberta ajuda a explicar como os braços espirais galácticos são formados. O mesmo estudo também mostra como o gás pode ser canalizado para dentro em direção do centro da galáxia, onde possivelmente abriga um buraco negro.

“Este estudo ajuda a resolver algumas questões importantes sobre como as galáxias se formam e evoluem,” disse Rainer Beck, membro do Instituto Max-Planck de Radioastronomia (MPIfR), em Bonn (Alemanha).

Os cientistas estudaram a galáxia IC 342, que reside a cerca de 10 milhões de anos-luz da Terra, usando a rede de 27 antenas do Very Large Array (VLA) Karl G. Jansky da Fundação Nacional de Ciência (NSF) e o radiotelescópio de 100 metros Effelsberg do MPIfR na Alemanha. Os dados dos dois radiotelescópios foram agregados para revelar as estruturas magnéticas da galáxia.

O resultado surpreendente mostrou um enorme laço helicoidalmente torcido e enrolado em torno do braço espiral principal da galáxia. Esta característica nunca vista antes em uma galáxia, é forte o suficiente para afetar o fluxo de gás ao redor do braço espiral.

“Os braços espirais dificilmente podem ser formados apenas por forças gravitacionais. Esta nova imagem da IC 342 indica que os campos magnéticos também desempenham um papel importante na formação dos braços espirais,” disse Beck.

As novas observações forneceram pistas para outro aspecto da galáxia, uma região central brilhante que pode hospedar um buraco negro e também possui prolífica produção de novas estrelas. Para se manter uma alta taxa de produção de estrelas é necessário um fluxo constante de gás a partir de regiões exteriores da galáxia na direção do seu centro.

“As linhas do campo magnético na parte interna apontam em direção ao centro da galáxia, e apoiam um fluxo de gás na direção do núcleo galáctico,” disse Beck.

Os cientistas mapearam as estruturas do campo magnético da galáxia medindo a orientação ou polarização das ondas de rádio emitidas pela galáxia. A orientação das ondas de rádio é perpendicular ao campo magnético. Observações em vários comprimentos de onda tornou possibilitou corrigir a rotação do plano de polarização das ondas causadas por sua passagem por campos magnéticos interestelares ao longo da linha de visão para a Terra.

O radiotelescópio Effelsberg, com seu amplo campo de visão, mostrou toda a extensão da IC 342, que se não fosse parcialmente obscurecida para a observação da luz visível por nuvens de poeira dentro da galáxia Via Láctea, pareceria para nós tão grande quanto a Lua cheia no céu. A alta resolução do VLA, por outro lado, revelou os detalhes mais específicos da galáxia. A imagem final mostrando o campo magnético foi produzida através da combinação de cinco imagens do VLA obtidas com 24 horas de tempo de observação, juntamente com 30 horas de dados do radiotelescópio Effelsberg.

Os cientistas da MPIfR, incluindo Beck, foram os primeiros a detectar emissões de rádio polarizadas em galáxias, começando com observações da galáxia de Andrômeda em 1978, através do radiotelescópio Effelsberg. Outra cientista do MPIfR, Marita Krause, fez a primeira detecção com o VLA, em 1989, com observações que incluíram a galáxia IC 342, que é a terceira galáxia espiral mais próxima da Terra, depois da galáxia de Andrômeda (M31) e da galáxia de Triângulo (M33).

Os resultados da pesquisa foram reportados no periódico Astronomy & Astrophysics.

Fonte: National Radio Astronomy Observatory

Uma galáxia gigante que ainda está crescendo

Observações recentes obtidas com o Very Large Telescope (VLT) do ESO mostraram que Messier 87 (M87), a galáxia elíptica gigante mais próximo de nós, engoliu uma galáxia inteira de tamanho médio no último bilhão de anos.

© A. Longobardi/C. Mihos (posição das nebulosas planetárias em relação a galáxia M87)

O pontos vermelhos e azuis marcam a posição das nebulosas planetárias cujo movimento revelou que M87 foi recentemente atingida por uma galáxia menor, que foi completamente engolida por ela. Os objetos marcados em vermelho estão se afastando de nós, enquanto os azuis se aproximam (relativamente à galáxia como um todo).

Uma equipe de astrônomos conseguiu pela primeira vez seguir o movimento de 300 nebulosas planetárias brilhantes, encontrando evidências claras deste evento e encontrando também excesso de radiação emitida pelos restos da vítima completamente desfeita.

Os astrônomos pensam que as galáxias crescem ao engolir galáxias menores. No entanto, evidências deste fenômeno não são fáceis de encontrar, tal como os restos da água de um copo lançada num lago se mistura com a água do lago, as estrelas da galáxia menor misturam-se com as estrelas muito semelhantes da galáxia maior, não deixando qualquer traço.
Uma equipe de astrônomos liderada pela estudante de doutorado Alessia Longonardi do Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, em Garching (Alemanha), utilizou uma técnica observacional inteligente para mostrar que a nossa vizinha galáxia elíptica gigante M87 se fundiu com uma galáxia em espiral pequena no último bilhão de anos.
“Este resultado mostra de modo direto que as estruturas grandes e luminosas no Universo ainda estão crescendo de modo substancial; as galáxias ainda não estão prontas!” disse Alessia Longobardi. “Uma grande parte do halo exterior da M87 aparece-nos duas vezes mais brilhante do que seria de esperar se a colisão não tivesse ocorrido.”
A M87 situa-se no centro do aglomerado de galáxias da Virgem. Trata-se de uma enorme bola de estrelas com um massa total de mais de um trilhão de vezes a do Sol, localizada a cerca de 50 milhões de anos-luz de distância. 
Existem literalmente bilhões destes objetos que além de serem muito tênues são obviamente muito numerosos para poderem ser estudados de forma individual. Em vez de tentarem ver todas as estrelas da M87 a equipe observou nebulosas planetárias, as conchas luminosas em torno de estrelas envelhecidas. As nebulosas planetárias formam-se quando estrelas do tipo do Sol chegam ao final das suas vidas. Estes objetos emitem uma grande fração da sua energia em apenas algumas linhas espectrais e, devido a este fato, são as únicas estrelas individuais cujos movimentos podem ser medidos à distância de 50 milhões de anos-luz da Terra. Estes objetos comportam-se como faróis de luz verde e como tal informam-nos onde estão e a que velocidade se deslocam. Uma vez que estes objetos brilham muito intensamente num tom específico de verde-água, podemos facilmente distingui-los das estrelas à sua volta. Observações cuidadosas da radiação emitida por estas nebulosas usando um espectrógrafo potente podem também revelar os seus movimentos.

Estas nebulosas planetárias são muito tênues, daí a necessidade de utilizar o poder total do VLT para as estudar: a radiação emitida por uma nebulosa planetária típica no halo da M87 é equivalente a duas lâmpadas de 60 W (watt) situadas em Vênus e observadas a partir da Terra.
Os movimentos das nebulosas planetárias ao longo da linha de visada, afastando-se ou aproximando-se da Terra, levam a desvios das linhas espectrais, resultado do efeito Doppler. Estes desvios podem ser medidos de forma precisa com o auxílio de um espectrógrafo sensível e a partir daí deduzir a velocidade das nebulosas.

Tal como a água de um copo que deixa de se ver uma vez atirada a um lago, mas que pode causar ondas e outras perturbações passíveis de serem vistas se houver partículas de lama na água, os movimentos das nebulosas planetárias, medidos com o auxílio do espectrógrafo FLAMES montado no VLT, dão-nos pistas sobre a fusão que ocorreu.
“Estamos assistindo a um único evento de acreção recente, no qual uma galáxia de tamanho médio passou através do centro de Messier 87 e, como consequência das enormes forças de maré, as suas estrelas dispersaram-se ao longo de uma região 100 vezes maior que a galáxia original!” acrescenta Ortwin Gerhard, chefe do grupo de dinâmica do Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik. 
A equipe observou também de forma cuidadosa a distribuição da radiação nas regiões exteriores da M87 e descobriu evidências de radiação adicional emitida pelas estrelas da galáxia menor que se desfez. Estas observações mostraram também que a galáxia desfeita trouxe estrelas mais jovens e azuis para M87, inferindo-se assim que esta galáxia seria antes da fusão, muito provavelmente, uma galáxia espiral formando estrelas.
“É muito interessante conseguir identificar estrelas que se encontram espalhadas por centenas de milhares de anos-luz no halo desta galáxia, e ainda conseguir inferir a partir das suas velocidades que pertencem a uma estrutura comum. As nebulosas planetárias verdes são as agulhas no palheiro das estrelas douradas. No entanto, estas “agulhas” raras dão-nos pistas sobre o que aconteceu às estrelas”, conclui Magda Arnaboldi  do ESO.

Este trabalho foi descrito num artigo intitulado “The build-up of the cD halo of M87 — evidence for accretion in the last Gyr”, de A. Longobardi et al., que foi publicado hoje na revista especializada Astronomy & Astrophysics Letters.

Fonte: ESO

Captados ecos de raios X que apontam a posição de estrelas de nêutrons

Astrônomos usando o observatório de raios X Chandra da NASA descobriram o maior e mais brilhante conjunto de anéis de eco de luz de raios X já observado.

© NASA/CXC/U. Wisconsin/S. Heinz (conjunto de anéis de eco de luz de raios X)

Esses extraordinários anéis, produzidos por uma intensa protuberância de uma estrela de nêutrons, forneceu aos astrônomos uma chance rara de determinar quão distante da Terra, na Via Láctea, a estrela está da Terra.

Os anéis aparecem como círculos ao redor de Circinus X-1, um sistema estelar binário no plano da nossa galáxia contendo uma estrela de nêutrons, a parte remanescente densa de uma estrela massiva pulverizada numa explosão de supernova. A estrela de nêutrons está em órbita com outra estrela massiva, e é cercada por espessas nuvens de gás e poeira interestelar. Circinus X-1 é também a fonte de um surpreendente jato poderoso de partículas de alta energia.

“É realmente muito difícil de medir com precisão a distância em astronomia e nós temos poucos métodos”, disse Sebastian Heinz, da Universidade de Winsconsin em Madison, que liderou o estudo. “Mas da mesma forma que morcegos usam sonar para triangular a sua posição, nós podemos usar os raios X de Circinus X-1 para descobrir exatamente onde ela está”.

O eco de luz mostra que Circinus X-1 está localizada a cerca de 30.700 anos-luz de distância da Terra, e isso mostra diferenças com relação aos resultados publicados em estudos anteriores. A detecção e caracterização dos anéis requer as capacidades únicas do Chandra, a habilidade de detectar finos detalhes combinado com a sensibilidade para sinais fracos.

Os pesquisadores determinaram que os anéis são ecos de uma explosão de raios X emitida por Circinus X-1 no final de 2013. A explosão foi refletida nas nuvens de poeira, com parte dos raios X refletidos alcançando a Terra a partir de diferentes ângulos, com uma diferença de tempo de cerca de três meses, criando assim os anéis observados.

Comparando os dados do Chandra com imagens anteriores de nuvens de poeira detectadas pelo radiotelescópio Mopra na Austrália, os pesquisadores determinaram que cada anel foi criado por uma reflexão de raios X de uma diferente nuvem de poeira. Os dados de rádio fornecem a distância para as diferentes nuvens e os ecos de raios X determinam a localização da Circinus X-1 com relação a essas nuvens. Uma análise dos anéis com os dados de rádio combinados permite aos pesquisadores usarem geometria simples para determinar com precisão a distância de Circinus X-1 até a Terra.

“Nós gostaríamos de chamar esse sistema de Senhor dos Anéis, mas ele não tem nada a ver com Sauron”, disse Michael Burton da Universidade de New South Wales em Sidney, Austrália. “A beleza entre os anéis de raios X do Chandra e das imagens de rádio do Mopra de diferentes nuvens são realmente as primeiras na astronomia”.

Essa nova estimativa de distância significa que Circinus X-1 é inerentemente muito mais brilhante em raios X e em outros tipos de luz do que os cientistas pensavam anteriormente, e isso indica que o sistema estelar passou repetidamente por um limite de brilho, onde a pressão externa da radiação do sistema é balanceada pela força interna da gravidade. Esse comportamento é algo que geralmente é observado com maior frequência em sistema contendo buracos negros do que em sistema como Circinus X-1 que contém uma estrela de nêutrons.

Os pesquisadores também determinaram que a velocidade do jato de partículas de alta energia produzido pelo sistema é de no mínimo 99,9% da velocidade da luz. Essa velocidade extrema é normalmente associada com jatos produzidos por buracos negros.

“Circinus X-1, age em alguns aspectos como uma estrela de nêutrons e em outros como um buraco negro”, disse Catherine Braiding da Universidade de New South Wales. “É extremamente incomum encontrar um objeto que mistura essas propriedades”.

Acredita-se que Circinus X-1 tenha se tornado uma fonte de raios X a cerca de 2.500 anos atrás, como visto da Terra. Isso faz de Circinus X-1 o chamado sistema binário de raios X mais jovem de que se tem conhecimento. Os novos dados do Chandra permitiram que os astrônomos fizessem um mapa detalhado tridimensional das nuvens de poeira localizadas entre Circinus X-1 e nós, fornecendo uma valiosa pesquisa da estrutura da galáxia.

Esses resultados foram publicados no periódico The Astrophysical Journal.

Fonte: Marshall Space Flight Center