Fusão de estrelas de nêutrons gerou elementos pesados do Sistema Solar

Antes que os planetas do nosso Sistema Solar se formassem ou o Sol após ignição começasse a brilhar, duas outras estrelas poderiam ter sucumbido.

© NSF/LIGO/A. Simonnet (ilustração de estrelas de nêutrons em colisão)

Suas mortes e colisões posteriores semeariam a região onde possui muitos dos materiais pesados ​​necessários para a vida na Terra. Agora, 4,6 bilhões de anos depois, os astrônomos estão reunindo a história dessas estrelas.

Para fazer isso, os pesquisadores estudaram diferentes maneiras de produzir os elementos pesados ​​em questão - estrelas explodindo ou colisões violentas entre as estrelas - juntamente com a frequência com que esses fenômenos ocorreram e quando os elementos do nosso Sistema Solar foram produzidos pela primeira vez.

Em algum momento você provavelmente teve que estudar a tabela periódica, uma longa lista de todas as possíveis configurações de materiais que compõem o mundo ao nosso redor. Mas enquanto falamos muito sobre carbono, nitrogênio, prata e ouro, ou mesmo chumbo e urânio, a verdade é que a vasta massa do Universo é composta de apenas dois elementos: hidrogênio e hélio.

As estrelas têm que fazer todos os outros elementos do Universo em seus núcleos movidos a fusão nuclear. E até elas param quando atingem o elemento ferro. Depois disso, tudo o que temos vem de processos mais exóticos ou extremos, como a explosão de uma estrela no final de sua vida ou a dramática colisão de uma estrela com outra. O primeiro é muito mais comum que o segundo, quando referimos às estrelas de nêutrons, os densos núcleos de estrelas mortas e massivas. Elas proporcionam as colisões mais dramáticas, apenas um pouco menos enérgicas do que dois buracos negros colidindo.

As fusões de estrelas de nêutrons ocorrem apenas algumas vezes por milhão de anos em nossa galáxia, embora às vezes sejam rastreadas através de ondas gravitacionais. Em contraste, uma nova supernova explode algumas vezes por século em algum lugar da Via Láctea. Os pesquisadores observaram essas taxas e compararam-nas com as idades dos materiais que mediram a partir do nosso Sistema Solar.

Especificamente, eles analisaram os meteoritos, que são considerados os blocos de construção do Sistema Solar. Essas rochas espaciais passaram os últimos bilhões de anos flutuando pelo espaço. Entretanto, materiais na Terra foram fortemente processados, derretidos e reformados, confundindo o relógio cósmico de onde seus elementos se formaram originalmente. Portanto, os meteoritos carregam uma história de quão longe os elementos que compõem o nosso Sistema Solar se formaram, sendo 80 milhões de anos antes do nosso planeta se formar.

Os pesquisadores então fizeram simulações da evolução da Via Láctea, testando diferentes histórias de fusões de estrelas de nêutrons e como elas afetariam a composição do nosso Sistema Solar hoje. Eles descobriram que uma única fusão de estrelas de nêutrons poderia ter depositado uma quantidade substancial dos elementos pesados ​​que temos hoje, explodindo a menos de 1.000 anos-luz de distância da nuvem de poeira que um dia se tornaria nosso Sistema Solar.

Teria despejado algo no valor de um décimo da massa de material pesado da Lua no Sistema Solar. Se um evento comparável acontecesse hoje a uma distância similar do Sistema Solar, a radiação resultante poderia ofuscar o céu noturno.

Os resultados foram publicados na revista Nature.

Fonte: Astronomy

Novas pistas sobre como as primeiras galáxias iluminaram o Universo

O telescópio espacial Spitzer da NASA revelou que algumas das primeiras galáxias do Universo eram mais brilhantes do que o esperado.

© Spitzer/Hubble (galáxias tênues e distantes)

O excesso de luz é um subproduto das galáxias que liberam quantidades incrivelmente altas de radiação ionizante. A descoberta fornece pistas para a causa da Época da Reionização, um grande evento cósmico que transformou o Universo de opaco à brilhante paisagem estelar que vemos hoje.

Num novo estudo, pesquisadores relatam observações de algumas das primeiras galáxias formadas no Universo, menos de um bilhão de anos após o Big Bang (ou há pouco mais de 13 bilhões de anos). Os dados mostram que, em alguns comprimentos de onda específicos no infravermelho, as galáxias são consideravelmente mais brilhantes do que os cientistas antecipavam. O estudo é o primeiro a confirmar este fenômeno para uma grande amostra de galáxias deste período, mostrando que não eram casos especiais de brilho excessivo, mas que até as galáxias médias presentes naquela época eram muito mais brilhantes nestes comprimentos de onda do que as galáxias que vemos hoje.

Ninguém sabe ao certo quando é que surgiram as primeiras estrelas do nosso Universo. Mas as evidências sugerem que entre 100 milhões e 200 milhões de anos após o Big Bang, o Universo estava preenchido principalmente com hidrogênio gasoso neutro que talvez tivesse apenas começado a coalescer em estrelas, que então começaram a formar as primeiras galáxias. Cerca de um bilhão de anos após o Big Bang, o Universo tinha-se tornado num firmamento cintilante. Outra coisa também tinha mudado: os elétrons do hidrogênio gasoso neutro omnipresente haviam sido removidos num processo chamado ionização.

Antes desta transformação universal, a luz em comprimentos de onda longos, como ondas de rádio e luz visível, atravessavam o Universo mais ou menos livremente. Mas os comprimentos de onda mais curtos, incluindo luz ultravioleta, raios X e raios gama, eram interrompidos pelos átomos de hidrogênio neutro. Estas colisões retirariam os elétrons dos átomos de hidrogênio neutro, ionizando-os.

Mas o que pode ter produzido radiação ionizante suficiente para afetar todo o hidrogênio no Universo? Será que foram as estrelas individuais? Galáxias gigantes? Se qualquer um destes fosse o culpado, eles teriam sido diferentes da maioria das estrelas e galáxias modernas, que normalmente não liberam grandes quantidades de radiação ionizante. Mesmo assim, talvez outra coisa tenha provocado o evento, como por exemplo quasares, que são galáxias com centros incrivelmente brilhantes, alimentados por quantidades enormes de material em órbita de buracos negros supermassivos.

Para retroceder no tempo, até à era mesmo antes do fim da Época da Reionização, o Spitzer observou duas regiões do céu durante mais de 200 horas cada, permitindo que o telescópio espacial recolhesse luz que havia viajado durante mais de 13 bilhões de anos para chegar até nós.

Sendo algumas das mais longas observações científicas já realizadas pelo Spitzer, fizeram parte de uma campanha de observação chamada GREATS (GOODS Re-ionization Era wide-Area Treasury from Spitzer; GOODS é ainda outra sigla: Great Observatories Origins Deep Survey, uma campanha que realizou as primeiras observações de alguns alvos do GREATS). O estudo também usou dados de arquivo do telescópio espacial Hubble da NASA.

Usando estas observações ultraprofundas do Spitzer, a equipe de astrônomos observou 135 galáxias distantes e descobriu que eram particularmente brilhantes em dois comprimentos de onda específicos no infravermelho, produzidos por radiação ionizante que interage com os gases hidrogênio e oxigênio dentro das galáxias. Isto implica que estas galáxias foram dominadas por estrelas jovens e massivas compostas principalmente por hidrogênio e hélio. Contêm quantidades muito pequenas de elementos "pesados" (como nitrogênio, carbono e oxigênio) em comparação com as estrelas encontradas nas galáxias modernas comuns.

Estas estrelas não foram as primeiras estrelas formadas no Universo, mas ainda assim fazem parte de uma geração muito antiga de estrelas. A Época da Reionização não foi um evento instantâneo, de modo que embora os novos resultados não sejam suficientes para fechar o capítulo sobre este evento cósmico, ainda assim fornecem novos detalhes sobre como o Universo evoluiu neste momento e como a transição decorreu.

O telescópio espacial James Webb da NASA, com lançamento previsto para 2021, vai estudar o Universo em muitos dos mesmos comprimentos de onda observados pelo Spitzer. Mas o espelho primário do Spitzer mede apenas 85 cm de diâmetro e o do Webb é de 6,5 metros - cerca de 7,5 vezes maior - permitindo que o Webb estude estas galáxias em muito maior detalhe. O telescópio espacial James Webb vai tentar detectar a luz das primeiras estrelas e galáxias do Universo. O novo estudo mostra que, devido ao seu brilho nestes comprimentos de onda infravermelhos, as galáxias observadas com o Spitzer serão mais fáceis de estudar com o Webb do que se pensava anteriormente.

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

Fonte: University of California

A dinâmica do anel de Haumea

Observado pela primeira vez em 2004, Haumea é um planeta anão localizado além da órbita de Plutão, numa região do Sistema Solar chamada Cinturão de Kuiper.

© NASA (Haumea e suas luas)

Foi por causa da descoberta deste e de outros planetas anões que, em 2006, Plutão foi oficialmente desclassificado como planeta. Haumea foi reconhecido oficialmente como planeta anão em 2008. Tem um formato alongado que lembra uma bola de futebol americano, além de duas luas e um anel.

Por ter um anel, Haumea integra o grupo de objetos do Sistema Solar composto por Saturno, Urano, Netuno e Júpiter, além dos asteroides Chariklo e Chiron, que desenham órbitas entre Júpiter e Netuno.

O anel de Haumea nunca foi observado diretamente. A sua existência foi inferida por um grupo internacional de astrônomos em 2017, a partir da análise do brilho de uma estrela que passou atrás do planeta anão.

"A descoberta foi feita por ocultação. O brilho da estrela foi observado da Terra e diminuiu quando Haumea passou na frente. Isso permitiu obter informações sobre o formato do planeta anão," disse Othon Cabo Winter, professor titular na Faculdade de Engenharia da Universidade Estadual Paulista (Unesp), campus de Guaratinguetá.

Mas o brilho da estrela também diminuiu quando o anel passou em sua frente, permitindo que os pesquisadores obtivessem informações sobre o anel.

O trabalho faz parte do Projeto Temático "A relevância dos pequenos corpos em dinâmica orbital", financiado pela FAPESP (Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo), e contou com apoio também da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (Capes) e do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq).

Os pesquisadores que descobriram o anel em 2017 chegaram a sugerir que ele ocuparia em torno de Haumea uma órbita muito próxima à chamada região de ressonância 1 para 3 (1:3), ou seja, a cada três rotações completas que o planeta anão dá em torno do próprio eixo, as partículas que formam o anel completam uma órbita em seu redor.

Um novo estudo feito por Winter, Taís Ribeiro e Gabriel Borderes Motta, do Grupo de Dinâmica Orbital e Planetologia da Unesp, mostrou ser necessária uma certa excentricidade (medida que representa o afastamento de uma órbita da forma circular) para que a tal ressonância atuasse sobre as partículas do anel.

Segundo Winter, o fato de o anel ser estreito e praticamente circular inviabiliza a atuação desta ressonância. Em contrapartida, o grupo identificou um tipo peculiar de órbitas periódicas estáveis e quase circulares, na mesma região onde se localiza o anel de Haumea.

"Nosso estudo não é observacional. Não observamos diretamente os anéis. Ninguém jamais o fez," disse Winter. Isso porque os anéis são muito tênues e estão por demais distantes para poderem ser vistos pelos observatórios astronômicos da Terra. A distância média de Haumea em relação ao Sol é 43 vezes maior do que a distância da Terra ao Sol.

"Nosso estudo é inteiramente computacional. Foi a partir de simulações com os dados obtidos que chegamos à conclusão de que o anel não se encontra naquela região do espaço devido à ressonância 1:3, mas sim devido a uma família de órbitas periódicas estáveis," disse Winter.

"O objetivo principal do trabalho foi identificar a estrutura da região do anel de Haumea em termos de localização e tamanho das regiões estáveis e também a razão de sua existência. De particular interesse foi tentar entender a estrutura dinâmica associada à ressonância 1:3," disse Winter.

Os pesquisadores usaram o método de Superfície de Secção de Poincaré para explorar a dinâmica na região em que se localiza o anel. Com a simulação da evolução das trajetórias das partículas na região, foram gerados em computador gráficos que mostram visualmente as regiões de estabilidade representadas por ilhas (curvas fechadas), enquanto as regiões instáveis aparecem como uma distribuição de pontos dispostos irregularmente.

As ilhas de estabilidade que foram identificadas em consequência da ressonância 1:3 têm trajetórias muito excêntricas, mais do que seria compatível com o anel (estreito e circular).

"Por outro lado, identificamos ilhas de estabilidade na mesma região, mas com trajetórias de baixa excentricidade, compatíveis com o anel. Estas ilhas foram identificadas por causa de uma família de órbitas periódicas," disse Winter.

Haumea tem um diâmetro de 1.456 quilômetros, menos da metade de Marte, e possui um formato oval, sendo duas vezes mais longo do que largo. Leva 284 anos para completar uma volta em torno do Sol. O planeta anão fica tão distante, e a radiação solar que lá chega é tão rarefeita, que a temperatura à superfície é de 223°C negativos.

Por ter sido detectado pelas lentes dos observatórios gigantes instalados no cume do vulcão extinto Mauna Kea, no Havaí, os seus descobridores batizaram-no com o nome da deusa da fertilidade da mitologia havaiana. O planeta anão possui duas luas: Namaka e Hi'aka, as filhas da deusa Haumea. Acredita-se que estas luas se formaram como resultado de uma colisão entre Haumea e algum outro corpo.

Haumea completa uma rotação a cada quatro horas, o que o torna um dos objetos grandes com rotação mais rápida no Sistema Solar. Tal aspeto pode estar relacionado a um passado violento.

Estima-se que, na origem do Sistema Solar, Haumea era muito parecido com Plutão, metade rocha e metade água. Há bilhões de anos atrás, um grande objeto pode ter colidido com Haumea, expulsando a maior parte do gelo de sua superfície e fazendo com que girasse muito depressa em comparação com outros planetas anões.

Um artigo foi publicado na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Fonte: FAPESP (Agência)

Detectado um sistema de aglomerados globulares no disco de uma galáxia

Um estudo descobriu numa galáxia espiral um sistema de aglomerados globulares cuja distribuição e movimento incomuns, que estão alinhados com o disco da galáxia e que giram à mesma velocidade, mostram que pode ser uma relíquia da época de máxima formação estelar no Universo, o "meio-dia cósmico".

© INAOE/Divakara Mayya (M106)

Imagens em cores falsas na galáxia espiral Messier 106 (M106 ou NGC 4258). A figura combina dados de hidrogênio neutro, obtidos com o WSRT (Westerbrook Synthesis Radio Telescope), em azul, com imagens ópticas obtidas com o CFHT em verde e vermelho. Os círculos amarelos realçam os aglomerados globulares observados, dispostos num disco que gira em fase e à mesma velocidade que o gás neutro.

Os aglomerados globulares têm entre cem mil e um milhão de estrelas, cujos componentes são aproximadamente da mesma idade e têm uma composição química semelhante. São objetos muito antigos, formados há cerca de 11,5 bilhões de anos, 2,3 bilhões de anos após o Big Bang. Estes aglomerados podem normalmente ser encontrados em galáxias grandes, nos seus halos, distribuídos esfericamente em torno dos seus centros.

Uma pesquisa internacional, liderada por um grupo da Universidade Nacional Autônoma do México e realizada com o instrumento OSIRIS do Gran Telescopio Canarias (GTC), descobriu na galáxia espiral M106 aglomerados globulares que, em vez de estarem distribuídos numa esfera, parecem estar dispostos num disco alinhado com o disco de gás da galáxia e girando aproximadamente à mesma velocidade neste disco.

Os dados obtidos com o instrumento OSIRIS, acoplado ao GTC no observatório Roque de los Muchachos, foram de importância extrema, sobretudo para confirmar os candidatos a aglomerados globulares e para distingui-los de outras fontes pontuais aparentes como estrelas e galáxias distantes. Para fazer isso, é necessário obter espectros para mostrar que cada aglomerado tem uma população coeva de estrelas antigas e que realmente pertence à galáxia em estudo.

O instrumento OSIRIS (Optical System for Imaging and low-Intermediate-Resolution Integrated Spectroscopy) é um espectrógrafo multiobjeto construído no IAC (Instituto de Astrofísicas das Canárias) em colaboração com o México, que é capaz de observar vários objetos de cada vez. Ter esta capacidade de multiplexação, a de obter vários espectros simultaneamente, é fundamental para este tipo de estudo, e está disponível em três dos atuais instrumentos do GTC, abrangendo o óptico e o infravermelho. Para este trabalho, foram observados, em dois campos, 23 aglomerados globulares candidatos.

Este estudo é um resultado de um projeto mais amplo que estudará os sistemas de aglomerados globulares em nove galáxias espirais num raio de 52 milhões de anos-luz, a fim de examinar a relação entre o número de aglomerados globulares e a massa do buraco negro central nas galáxias espirais. Esta relação é muito forte para galáxias elípticas, mas não é tão clara para galáxias espirais, como a Via Láctea. As nove galáxias que os pesquisadores planejam estudar têm boas estimativas de massas para os seus buracos negros centrais e ficam a distâncias onde é possível fazer bons estudos dos seus aglomerados globulares.

Este estudo recente confirma que existe uma correlação entre o número de aglomerados globulares e a massa do buraco negro central de M106 e confirma a precisão do método fotométrico usado no GTC. Os estudos deste tipo, em mais galáxias espirais, podem esclarecer o papel das diferentes hipóteses propostas para a construção das galáxias, dos aglomerados globulares e dos buracos negros centrais.

Os resultados foram publicados na revista The Astrophysical Journal.

Fonte: Instituto de Astrofísica de Canarias

Novos conhecimentos sobre buraco negro que lança jatos de plasma

Dados do observatório de alta energia, Integral, da ESA, ajudaram a esclarecer o funcionamento de um misterioso buraco negro que se encontra lançando jatos de plasma enquanto gira no espaço.

© ICRAR (ilustração dos jatos em precessão e do fluxo de acreção em V404 Cygni)

O buraco negro faz parte de um sistema binário conhecido como V404 Cygni e está sugando material de uma estrela companheira. Encontra-se na nossa Via Láctea, a cerca de 8.000 anos-luz da Terra, e foi identificado pela primeira vez em 1989, quando provocou um enorme surto de radiação altamente energética e de material.

Após 26 anos de dormência, acordou novamente em 2015, tornando-se por um curto período de tempo o objeto mais brilhante no céu observável em raios X altamente energéticos.

Astrônomos de todo o mundo apontaram os seus telescópios terrestres e espaciais na direção do objeto celeste e descobriram que o buraco negro estava se comportando de maneira estranha.

Um novo estudo, com base em dados recolhidos durante a explosão de 2015, revelou agora o funcionamento interno deste monstro cósmico.

"Durante a explosão observamos detalhes das emissões dos jatos quando o material é expelido a uma velocidade muito alta da vizinhança do buraco negro," diz Simone Migliari, astrofísica da ESA.

"Podemos ver os jatos disparados em várias direções numa escala de tempo de menos de uma hora, o que significa que as regiões internas do sistema estão girando muito depressa."

Normalmente, são observados jatos disparados diretamente dos polos dos buracos negros, perpendicularmente ao disco circundante de material que é acretado da estrela companheira.

Anteriormente, havia apenas um buraco negro observado com um jato giratório. No entanto, estava girando muito mais lentamente, completando um ciclo a cada seis meses.

Os astrônomos puderam observar os jatos de V404 Cygni no rádio recorrendo a telescópios como o VLBA (Very Long Baseline Array) nos EUA.

Entretanto, dados de raios X altamente energéticos obtidos pelo Integral e por outros observatórios espaciais ajudaram a decifrar o que estava acontecendo ao mesmo tempo dentro da região interna do disco de acreção com 10 milhões de quilômetros de diâmetro. Isto foi importante, já que é a mecânica do disco que provoca o comportamento estranho do jato.

"V404 Cygni é diferente pois achamos que o disco de material e o buraco negro estão desalinhados," diz o professor James Miller-Jones, do ICRAR (International Centre for Radio Astronomy Research) e da Universidade Curtin, na Austrália.

"Parece estar fazendo com que a parte interna do disco oscile como um pião que está desacelerando, e dispara jatos em direções diferentes conforme muda de orientação."

Durante a explosão, uma grande quantidade do material circundante estava caindo no buraco negro de uma só vez, aumentando temporariamente a taxa de acreção do material do disco em direção ao buraco negro e resultando num súbito surto energético. Isto foi visto pelo Integral como um aumento repentino na emissão de raios X.

As observações do Integral foram usadas para estimar a energia e a geometria da acreção para o buraco negro, o que por sua vez foi crucial para entender a ligação entre o material que entra e o que sai para criar uma imagem completa da situação.

Os dados de raios X suportam um modelo em que a parte interna do disco de acreção está inclinada em relação ao resto do sistema, provavelmente devido à rotação do buraco negro, inclinado em relação à órbita da estrela companheira.

Os cientistas estão estudando o que provocou este estranho desalinhamento. Uma possibilidade é que o eixo de rotação do buraco negro pode ter sido inclinado pelo empurrão recebido durante a explosão da supernova que o criou.

Os resultados encaixam num cenário, também estudado em simulações computacionais recentes, onde o fluxo de acreção na vizinhança do buraco negro e os jatos podem girar juntos.

Espera-se notar dinâmicas semelhantes em qualquer buraco negro com forte acreção cuja rotação está desalinhada com o influxo de gás, considerando os diferentes ângulos de inclinação do jato ao interpretar observações de buracos negros em todo o Universo.

Os resultados do novo estudo foram divulgados na revista Nature.

Fonte: International Centre for Radio Astronomy Research

Encontrado água em amostras do asteroide Itokawa

Dois cientistas da Arizona State University fizeram as primeiras medições de água presente em amostras obtidas da superfície do asteroide Itokawa e foram recolhidas pela sonda espacial japonesa Hayabusa.

© JAXA/Hayabusa (asteroide Itokawa)

A imagem do asteroide Itokawa, obtida em 2005 pela sonda Hayabusa da agência espacial japonesa JAXA a 8 km de distância.

As descobertas da equipe sugerem que os impactos iniciais na história da Terra, por asteroides semelhantes, podem ter fornecido até metade da água dos oceanos do planeta.

A ideia da equipe de procurar água nas amostras do Itokawa foi uma surpresa para o projeto Hayabusa.

Em duas das cinco partículas, a equipe identificou o mineral piroxênio. Em amostras terrestres, as piroxenas possuem água na sua estrutura cristalina. Os pesquisadores suspeitavam que as partículas do Itokawa também pudessem ter traços de água, mas queriam saber exatamente quanto. Itokawa teve uma história difícil envolvendo aquecimento, múltiplos impactos, choques e fragmentação. Estes eventos teriam aumentado a temperatura dos minerais e expulsado a água.

Para estudar as amostras, cada uma com cerca de metade da espessura de um fio de cabelo humano, a equipe usou o espectrômetro NanoSIMS (Nanoscale Secondary Ion Mass Spectrometer) da Arizona State University, que pode medir grãos minúsculos com grande sensibilidade.

As medições do NanoSIMS revelaram que as amostras eram inesperadamente ricas em água. Também sugerem que até asteroides nominalmente secos, como o Itokawa, podem realmente abrigar mais água do que os cientistas supunham.

O Itokawa é um asteroide em forma de amendoim com cerca de 550 metros de comprimento e 210 a 300 de largura. Orbita a nossa estrela a cada 18 meses a uma distância média 1,3 vezes a distância entre a Terra o Sol. Parte do percurso do Itokawa leva-o para dentro da órbita da Terra e, na sua parte mais distante, alcança um pouco além da de Marte.

Com base no espectro do Itokawa, obtido a partir de telescópios terrestres, os cientistas planetários colocam-no na classe S. Isto liga-os aos meteoritos rochosos, que se pensa serem fragmentos de asteroides do tipo S quebrados em colisões. Os asteroides do tipo S são dos objetos mais comuns no cinturão de asteroides. Formaram-se originalmente a uma distância do Sol de aproximadamente um-terço a três vezes a distância da Terra.

Na estrutura, o Itokawa assemelha-se a um par aglomerado de destroços. Tem dois lóbulos principais, cada um repleto de pedregulhos, mas com densidades gerais diferentes, enquanto entre os lóbulos está uma secção mais estreita.

O Itokawa de hoje é o remanescente de um corpo maior com pelo menos 19 km de diâmetro que, em algum momento, foi aquecido entre 530 a 815 graus Celsius. O corpo principal sofreu vários choques grandes de impactos, com um último evento que finalmente o fragmenta. No rescaldo, dois dos fragmentos fundiram-se e formaram o Itokawa de hoje, que atingiu o seu tamanho e forma atuais há cerca de 8 milhões de anos.

Os pesquisadores obervaram que apesar da catastrófica fragmentação do corpo maior, da exposição dos grãos da amostra à radiação e aos impactos por micrometeoritos à superfície, os minerais ainda mostram evidências de água que não foi perdida para o espaço. Além disso, os minerais têm composições isotópicas de hidrogênio que são indistinguíveis da Terra.

Outra missão japonesa, Hayabusa2, está atualmente no asteroide Ryugu, onde vai recolher amostras e transportá-las para a Terra em dezembro de 2020.

Para os cientistas planetários que estão construindo uma imagem de como o Sistema Solar se formou, os asteroides são um grande recurso. Como restos dos materiais de construção do sistema planetário, variam muito entre si enquanto preservam materiais do início da história do Sistema Solar. Há possibilidade de serem encontrados mecanismos similares de produção de água para exoplanetas rochosos em torno de outras estrelas.

Um artigo foi publicado na revista Science Advances.

Fonte: Arizona State University

Últimas medições sugerem disparidade na Constante de Hubble

Usando novas observações do telescópio espacial Hubble, os pesquisadores melhoraram os fundamentos da escada de distância cósmica, que é usada para calcular as distâncias precisas de galáxias próximas.

© Hubble/Josh Lake (NGC 1769)

Isso foi feito observando estrelas pulsantes chamadas variáveis ​​Cefeidas em uma galáxia satélite vizinha, conhecida como a Grande Nuvem de Magalhães, agora calculada a 162.000 anos-luz de distância. Os pesquisadores usam estas medidas para determinar a rapidez com que o Universo está se expandindo ao longo do tempo, um valor conhecido como a Constante de Hubble.

Antes do lançamento do Hubble em 1990, as estimativas da Constante de Hubble variavam por um fator de dois. No final dos anos 90, o Key Project do telescópio espacial Hubble, na escala de distância extragaláctica, refinou o valor da Constante de Hubble para 10%, cumprindo um dos principais objetivos do telescópio. Em 2016, astrônomos usando o telescópio espacial Hubble descobriram que o Universo está se expandindo entre cinco e nove por cento mais rápido do que o calculado anteriormente, refinando a medição da Constante de Hubble e reduzindo ainda mais a incerteza para apenas 2,4%. Em 2017, uma medição independente apoiou estes resultados. Esta pesquisa mais recente reduziu a incerteza do valor da Constante de Hubble para um inédito 1,9%.

Esta pesquisa também sugere que a probabilidade de que esta discrepância entre as medidas da taxa de expansão atual do Universo e o valor esperado com base na expansão do Universo inicial seja apenas 1 em 100.000, uma melhoria significativa em relação a uma estimativa anterior do ano passado de 1 em 3.000.

"A tensão do Hubble entre o Universo primordial e o tardio pode ser o desenvolvimento mais excitante da cosmologia em décadas," disse o ganhador do Prêmio Nobel de Física de 2011, Adam Riess, do Space Telescope Science Institute (STScI) e da Universidade Johns Hopkins, em Baltimore, EUA. “Esse descompasso tem crescido e chegou a um ponto que é realmente impossível descartar como um acaso. Essa disparidade não poderia ocorrer de maneira plausível por acaso”.

Conforme as medições da equipe se tornaram mais precisas, seu cálculo da Constante de Hubble permaneceu inconsistente com o valor esperado derivado das observações da expansão inicial do Universo feita pelo satélite Planck da Agência Espacial Européia (ESA). Estas medidas mapeiam um remanescente de brilho remanescente do Big Bang conhecido como Radiação Cósmica de Fundo de Microondas, que ajuda a prever como o Universo inicial provavelmente teria evoluído para a taxa de expansão que pode ser medida hoje.

A nova estimativa da Constante de Hubble é de 74,03 quilômetros por segundo por megaparsec (3,3 anos-luz). O número indica que o Universo está se expandindo a uma taxa cerca de 9% mais rápida do que a implícita nas observações do satélite Planck do Universo primordial, que dão um valor para a Constante de Hubble de 67,4 quilômetros por segundo por megaparsec.

Para chegar a esta conclusão, Riess e sua equipe analisaram a luz de 70 variáveis ​​cefeidas na Grande Nuvem de Magalhães. Como estas estrelas brilham e escurecem a taxas previsíveis, e os períodos destas variações nos dão sua luminosidade e, portanto, distância, os astrônomos os usam como referências cósmicas. A equipe de Riess usou uma técnica de observação eficiente chamada Drift And Shift (DASH), usando o telescópio espacial Hubble como uma câmera "aponte e dispare" para captar imagens rápidas das estrelas brilhantes. Isto evita o passo mais demorado de ancorar o telescópio com as estrelas guia para observar cada estrela. Os resultados foram combinados com observações feitas pelo Projeto Araucária, uma colaboração entre astrônomos de instituições da Europa, Chile e Estados Unidos, para medir a distância até a Grande Nuvem de Magalhães, observando o escurecimento da luz quando uma estrela passa em frente de seu parceiro em um sistema de estrelas binárias.

Como os modelos cosmológicos sugerem que os valores observados da expansão do Universo devem ser os mesmos que os determinados a partir da Radiação Cósmica de Fundo de Microondas, uma nova física pode ser necessária para explicar a disparidade.

Diversos cenários foram propostos para explicar a discrepância, mas ainda não há uma resposta conclusiva. Uma forma invisível de matéria chamada matéria escura pode interagir mais fortemente com a matéria normal do que era suposto anteriormente. Ou talvez a energia escura, uma forma desconhecida de energia que permeia o espaço, seja responsável por acelerar a expansão do Universo.

Os pesquisadores pretendem continuar usando o telescópio espacial Hubble para reduzir a incerteza em sua medida da Constante de Hubble, que eles esperam diminuir para 1%.

Os resultados foram aceitos para publicação no periódico The Astrophysical Journal.

Fonte: ESA

O gigante no nosso "quintal cósmico"

Recentemente, foram combinados vários observatórios no comprimento de onda rádio para formar o GMVA (Global mm-VLBI Array), uma poderosa ferramenta que sondou a região perto do buraco negro supermassivo da nossa Galáxia.

© NRAO/VLA (buraco negro supermassivo brilha no rádio rodeado por anéis de gás e poeira)

Foram produzidas imagens curiosas desta região, brilhando intensamente no rádio. Estas observações, que envolveram três radiotelescópios norte-americanos - VLA, VLBA e GBT - são um passo importante para a observação do horizonte de eventos de um buraco negro.

Há um gigante no nosso "quintal cósmico". Sabemos que lá está, mas nunca ninguém o viu. É um buraco negro supermassivo e esconde-se no centro da Via Láctea.

Em 1931, o engenheiro Karl Jansky observou pela primeira vez um forte sinal cósmico de rádio proveniente da constelação de Sagitário, que se encontra na direção do centro da Via Láctea. Jansky assumiu que os sinais de rádio eram originários do centro da nossa Galáxia, mas não fazia ideia do que esta fonte podia ser e o seu telescópio era incapaz de identificar a localização exata. Isso sucedeu em 1974, quando Bruce Balick e Robert Brown usaram três antenas rádio do Observatório Green Bank e uma quarta antena menor a cerca de 35 km de distância para formar um radiotelescópio muito mais preciso chamado interferômetro.

A interferometria é um método que utiliza vários radiotelescópios ou antenas como um único telescópio virtual. Quando duas antenas estão apontadas para o mesmo objeto no céu, recebem o mesmo sinal, mas os sinais estão em dessintonia porque um demora um pouco mais a alcançar uma antena do que a outra. A diferença de tempo depende da direção das antenas e da distância entre elas. Ao correlacionar os dois sinais, podemos determinar a localização da fonte com muita precisão. Com o GBI (Green Bank Interferometer), Balick e Brown confirmaram a fonte rádio como uma região muito pequena perto do Centro Galáctico. Brown mais tarde denominou a fonte Sagitário A* (Sgr A*).

O GBI foi um antecessor do VLA (Very Large Array) do NRAO (National Radio Astronomy Observatory). O VLA é composto por 28 antenas capazes de configurações amplamente separadas e juntas, tornando-se a ferramenta perfeita para estudar Sgr A*. Em 1983, uma equipe liderada por Ron Ekers usou o VLA para fazer a primeira imagem rádio do Centro Galáctico, que revelou uma pequena espiral de gás quente. Observações posteriores mostraram não apenas a espiral de gás, mas também uma fonte de rádio distinta e brilhante no centro exato da Via Láctea.

Neste momento suspeitava-se fortemente que esta fonte de rádio fosse um enorme buraco negro. Entre 1982 e 1998, Don Backer e Dick Stramek, no VLA, mediram a posição de Sgr A* e descobriram que quase não havia movimento aparente. Isto significava que devia ser extremamente massivo, já que as atrações gravitacionais de estrelas próximas não o faziam mover-se. Eles estimaram que devia ter uma massa equivalente a pelo menos dois milhões de sóis. Observações a longo prazo das estrelas em órbita do Centro Galáctico descobriram que Sgr A* tem aproximadamente 3,6 milhões de massas solares, e imagens rádio detalhadas confirmaram que não deve ser maior que a órbita de Mercúrio em torno do Sol. Sabemos agora que é realmente um buraco negro supermassivo.

Estar ciente da existência de um buraco negro não é o mesmo que o ver diretamente. Os astrônomos há muito que sonham em observar diretamente um buraco negro e talvez até vislumbrar o seu horizonte de eventos. O Sgr A* é o buraco negro supermassivo mais próximo da Terra, de modo que têm havido vários esforços para o observar diretamente. Mas há dois grandes desafios a serem superados. O primeiro é que o centro da nossa Via Láctea está rodeado por gás e poeira densos. Quase toda a luz visível da região é obscurecida, por isso não podemos observar o buraco negro com um telescópio óptico. Felizmente, o gás e a poeira são relativamente transparentes ao rádio, o que significa que os radiotelescópios podem ver o núcleo da Via Láctea. Mas isto leva ao segundo grande desafio: a resolução.

Embora o buraco negro Sgr A* seja massivo, tem apenas o tamanho de uma estrela grande. Segundo a teoria da relatividade geral de Einstein, um buraco negro com 3,6 milhões de vezes a massa do Sol teria um horizonte de eventos apenas 15 vezes maior que a nossa estrela. Tendo em conta que o Centro Galáctico está a aproximadamente 26.000 anos-luz da Terra, o buraco negro tem um tamanho aparente muito pequeno no céu, mais ou menos equivalente a ver uma bola de tênis à superfície da Lua. Para ver um objeto rádio tão pequeno, precisamos de um telescópio do tamanho da própria Terra.

Obviamente, não podemos construir um radiotelescópio do tamanho do nosso planeta, mas com a interferometria rádio podemos construir um telescópio virtual do tamanho da Terra. Os observatórios do NRAO estão atualmente trabalhando em dois projetos que tentam observar um buraco negro, o EHT (Event Horizon Telescope) e o GMVA (Global mm-VLBI Array). O ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) está participando em ambos os projetos, enquanto o GBT (Green Bank Telescope) e o VLBA (Very Long Baseline Array) fazem parte do GMVA. Tal como o VLA, estes projetos combinam sinais de múltiplas antenas. Dado que as antenas estão localizadas por todo o mundo, este telescópio virtual tem mais ou menos o tamanho da Terra. Mas, ao contrário das antenas do VLA, todas elas têm diferentes tamanhos e sensibilidades. Esta diversidade de antenas dificulta a combinação dos sinais, mas também fornece uma grande vantagem aos projetos.

No VLA, por exemplo, todas as antenas da rede são idênticas. Cada antena contribui igualmente e a sensibilidade do complexo depende do tamanho de uma única antena. Mas quando telescópios, ou antenas de diferentes tamanhos, são combinados, a sensibilidade das antenas maiores ajuda a aumentar a sensibilidade das menores. O GBT, por exemplo, tem um diâmetro de 100 metros. Quando combinado com telescópios menores num grande interferômetro, a sensibilidade total depende do tamanho médio de todas as antenas. Isso torna o ALMA - ligado ao EHT e ao GMVA - e o GBT - ligado ao GMVA - muito mais sensível aos sinais do buraco negro da Via Láctea, e os cientistas precisam de toda a sensibilidade possível para captar a imagem de um buraco negro.

Em janeiro de 2019, o GMVA captou uma imagem de Sagitário A* a comprimentos de onda de 3mm, mas a dispersão de luz a 3mm pelo plasma situado entre nós e Sgr A* tornou impossível ver a sombra do seu horizonte de eventos. A primeira imagem nítida de um buraco negro foi anunciada pelo EHT em abril de 2019. Era uma imagem do buraco negro da galáxia M87. Embora M87 esteja mais de 2.000 vezes mais distante que o buraco negro no centro da Via Láctea, o seu buraco negro central é também 1.500 vezes mais massivo. É um buraco negro muito ativo e não está obscurecido pelo gás e poeira da nossa Galáxia, facilitando a observação. A observação do nosso buraco negro, mais pequeno e calmo, é um desafio maior. Mas ao trabalharem com observatórios espalhados por todo o mundo, o ALMA e o GBT terão em breve a primeira imagem nítida do gigante situado no nosso "quintal cósmico".

Fonte: National Radio Astronomy Observatory

Uma visão incomparável da Nebulosa do Caranguejo do Sul

Esta incrível imagem da Nebulosa do Caranguejo do Sul, em forma de ampulheta, foi captada para marcar o 29º aniversário do telescópio espacial Hubble.

© Hubble (Nebulosa do Caranguejo do Sul)

A nebulosa, criada por um sistema estelar binário, é um dos muitos objetos que o telescópio espacial Hubble desmistificou ao longo de sua vida produtiva. Esta nova imagem aumenta nossa compreensão da nebulosa e demonstra as capacidades continuadas do telescópio.

Em 24 de abril de 1990, o telescópio espacial Hubble foi lançado no ônibus espacial Discovery. Desde então, revolucionou a forma como os astrônomos e o público em geral veem o Universo. As imagens que fornece são espetaculares do ponto de vista científico e puramente estético.

A cada ano, o telescópio dedica uma pequena parte de seu precioso tempo de observação para ter uma imagem de aniversário especial, focada na captura de objetos particularmente bonitos e significativos. A imagem deste ano é a Nebulosa do Caranguejo do Sul, e não é uma exceção. A Nebulosa do Caranguejo do Sul é assim chamada para distingui-la da mais conhecida Nebulosa do Caranguejo, um remanescente de supernova visível na constelação de Touro.

Esta peculiar nebulosa, que exibe estruturas aninhadas em formato de ampulheta, foi criada pela interação entre um par de estrelas no seu centro. O par desigual consiste em uma gigante vermelha e uma anã branca. A gigante vermelha está lançando suas camadas externas na última fase de sua vida antes de também viver seus últimos anos como uma anã branca. Parte do material ejetado da gigante vermelha é atraída pela gravidade de sua companheira.

Quando um número suficiente deste material expelido é puxado para a anã branca, também ejeta o material para fora em uma erupção, criando as estruturas que vemos na nebulosa. Eventualmente, a gigante vermelha terminará de jogar fora suas camadas externas e parará de alimentar a anã branca. Antes disso, também pode haver mais erupções, criando estruturas ainda mais complexas.

No passado, os astrônomos não conheciam em detalhes esta nebulosa. O objeto foi descrito pela primeira vez em 1967, mas foi considerado uma estrela comum até 1989, quando foi observado usando telescópios no Observatório La Silla do Observatório Europeu do Sul (ESO). A imagem resultante mostrou uma nebulosa extensa em forma de caranguejo, formada por bolhas simétricas de gás e poeira.

Estas observações mostraram apenas a ampulheta externa que emana de uma região central brilhante que não pôde ser resolvida. Não foi até que o Hubble observou a Nebulosa do Caranguejo do Sul em 1999, onde toda a estrutura apareceu. Esta imagem revelou as estruturas internas aninhadas, sugerindo que o fenômeno que criou as bolhas externas ocorreu duas vezes no passado (astronomicamente) recente.

É apropriado que o Hubble tenha retornado a este objeto vinte anos após sua primeira observação. Esta nova imagem contribui para a história de um objeto ativo em evolução e para a história da função do Hubble na nossa compreensão da evolução do Universo.

Fonte: ESA

TESS descobre o seu primeiro planeta do tamanho da Terra

O satélite TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) da NASA descobriu o seu primeiro exoplaneta do tamanho da Terra.

© Robin Dienel (ilustração de HD 21749c e HD 21749b)

Com o nome HD 21749c, é o menor mundo localizado além do nosso Sistema Solar já identificado pela missão TESS.

Uma equipe de astrônomos liderada pelo Massachusetts Institute of Technology (MIT) relata que o novo planeta orbita a estrela HD 21749, uma estrela muito próxima, a apenas 52 anos-luz da Terra. A estrela também hospeda um segundo planeta, o HD 21749b, um "sub-Neptuno" quente com uma órbita mais longa de 36 dias, que a equipe relatou anteriormente e agora divulga em mais detalhe.

O novo planeta do tamanho da Terra é provavelmente um mundo rochoso, porém inabitável, pois orbita a sua estrela em apenas 7,8 dias, uma órbita relativamente íntima que daria ao planeta temperaturas superficiais na ordem dos 427º C.

A descoberta deste exoplaneta do tamanho da Terra é excitante, pois demonstra a capacidade do TESS em encontrar planetas pequenos ao redor de estrelas próximas. No futuro próximo, os astrônomos esperam que o satélite revele planetas ainda mais frios, com condições mais adequadas para abrigar vida.

Ao longo da sua missão de dois anos, o TESS visa identificar pelo menos 50 planetas pequenos e rochosos, juntamente com estimativas das suas massas. Até à data, a missão descobriu 10 planetas menores que Netuno, quatro dos quais tiveram a sua massa estimada, incluindo π Men b, um planeta com o dobro do tamanho da Terra e com uma órbita de seis dias em torno da sua estrela; LHS 3844b, um planeta quente e rochoso ligeiramente maior que a Terra e que orbita a sua estrela- progenitora em apenas 11 horas; e TOI 125b e c, dois "sub-Neptunos" que orbitam a mesma estrela, ambos com um período de translação de aproximadamente uma semana.

Como é normalmente o caso para planetas pequenos, onde há um, é provável que existam mais, e os astrônomos decidiram vasculhar novamente as mesmas observações para ver se conseguiam localizar outros exoplanetas pequenos escondidos nos dados.

A equipe identificou uma pequena queda na luz de HD 21749 que ocorria a cada 7,8 dias. Por fim, os pesquisadores identificaram 11 destes mergulhos periódicos, ou trânsitos, e determinaram que a luz da estrela estava sendo momentaneamente bloqueada por um planeta do tamanho da Terra.

Embora este seja o primeiro planeta do tamanho da Terra descoberto pelo TESS, já foram descobertos exoplanetas de tamanho idêntico, principalmente pelo telescópio espacial Kepler da NASA, um telescópio já reformado que monitorou mais de 530.000 estrelas. No final, a missão Kepler detectou 2.662 planetas, muitos dos quais eram do tamanho da Terra, e um punhado destes encontram-se na zona habitável da sua estrela, onde um equilíbrio de condições favorece a presença de vida.

No entanto, o Kepler observou estrelas muito mais distantes do que aquelas monitoradas pelo TESS. Portanto, o acompanhamento de qualquer um dos longínquos planetas do Kepler, do tamanho da Terra, será muito mais complexo do que o estudo de planetas em órbita de estrelas muito mais próximas e brilhantes, que o TESS está estudando.

Esta nova descoberta pelo TESS pode levar à primeira medição da massa de um planeta do tamanho da Terra. Será um valor parecido com o da Terra?

Um artigo foi publicado no periódico The Astrophysical Journal Letters.

Fonte: Massachusetts Institute of Technology

Descoberto, finalmente, o primeiro tipo de molécula do Universo

O primeiro tipo de molécula que se formou no Universo foi detectado no espaço pela primeira vez, após década de pesquisa.

© NASA/SOFIA/D.Rutter (nebulosa planetária NGC 7027 e moléculas de hidreto de hélio)

Os cientistas descobriram a sua assinatura na nossa própria Galáxia usando o maior observatório aerotransportado do mundo, o SOFIA (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy) da NASA, enquanto o avião voava bem acima da superfície da Terra e apontava os seus instrumentos sensíveis para o cosmos.

Quando o Universo era ainda muito jovem, só existiam apenas alguns tipos de átomos. Os cientistas pensam que cerca de 100.000 anos após o Big Bang, o hélio e o hidrogênio combinaram-se para fazer pela primeira vez uma molécula chamada hidreto de hélio. O hidreto de hélio deve estar presente em algumas partes do Universo moderno, mas nunca tinha sido detectado no espaço, até agora.

O SOFIA encontrou o hidreto de hélio moderno numa nebulosa planetária, um remanescente do que já foi uma estrela parecida com o Sol. Localizada a 3.000 anos-luz de distância na direção da constelação de Cisne, esta nebulosa planetária, de nome NGC 7027, tem condições que permitem a formação desta molécula misteriosa. A descoberta serve como prova de que o hidreto de hélio pode, realmente, existir no espaço. Isto confirma uma parte fundamental da nossa compreensão básica da química do Universo primitivo e de como evoluiu ao longo de bilhões de anos para a química complexa de hoje.

Hoje, o Universo está cheio de estruturas grandes e complexas como planetas, estrelas e galáxias. Mas há mais de 13 bilhões de anos, após o Big Bang, o Universo primordial era quente e tudo o que existia eram alguns tipos de átomos, principalmente hélio e hidrogênio. À medida que os átomos se combinavam para formar as primeiras moléculas, o Universo foi finalmente capaz de arrefecer e começou a tomar forma. Os cientistas inferiram que o hidreto de hélio era essa primeira molécula primordial.

Quando o arrefecimento começou, os átomos de hidrogênio puderam interagir com o hidreto de hélio, levando à criação do hidrogênio molecular, a molécula principalmente responsável pela formação das primeiras estrelas. As estrelas passaram a forjar todos os elementos que compõem o nosso rico cosmos químico de hoje. O problema, porém, é que os cientistas não conseguiam encontrar hidreto de hélio no espaço. Este primeiro passo no nascimento da química permaneceu por provar, até agora.

"A falta de evidências da própria existência do hidreto de hélio no espaço interestelar foi um dilema para a astronomia durante décadas," disse Rolf Guesten do Instituto Max Planck para Radioastronomia, em Bonn, Alemanha.

O hidreto de hélio é uma molécula "sensível". O hélio, propriamente dito, é um gás nobre que dificilmente combina com qualquer outro tipo de átomo. Mas em 1925 os cientistas conseguiram criar a molécula em laboratório, persuadindo o hélio a partilhar um dos seus elétrons com um íon de hidrogênio.

Seguidamente, no final da década de 1970, os cientistas que estudavam a nebulosa planetária NGC 7027 pensaram que este ambiente podia ser o ideal para formar o hidreto de hélio. A radiação ultravioleta e o calor da estrela envelhecida criam condições adequadas para a formação do hidreto de hélio. Mas as suas observações foram inconclusivas. Esforços subsequentes sugeriram que podia lá existir, mas a molécula misteriosa continuava a escapar à detecção. Os telescópios espaciais usados não tinham a tecnologia específica para captar o sinal do hidreto de hélio a partir da mistura de outras moléculas na nebulosa.

Em 2016, os cientistas recorreram à ajuda do SOFIA. Voando a mais de 13.000 metros de altitude, o SOFIA faz observações acima das camadas interferentes da atmosfera da Terra. Mas tem uma vantagem em relação aos telescópios espaciais, regressa ao solo depois de cada voo.

Uma atualização recente de um dos instrumentos do SOFIA, chamado GREAT (German Receiver at Terahertz Frequencies), acrescentou o canal específico para o hidreto de hélio que os telescópios anteriores não tinham. O instrumento trabalha como um receptor de rádio. Os cientistas sintonizam a frequência da molécula que procuram, de modo semelhante à sintonização de um rádio FM na estação certa. Quando o SOFIA levantou voo no céu noturno, os ansiosos cientistas estavam a bordo lendo os dados do instrumento em tempo real. O sinal do hidreto de hélio finalmente foi recebido em condições.

Os resultados foram publicados na revista Nature.

Fonte: Max Planck Institute for Radio Astronomy

Hubble espreita aglomerado cósmico azul

Os aglomerados globulares são objetos inerentemente belos, mas o alvo desta imagem do telescópio espacial Hubble, Messier 3 (M3), é frequentemente reconhecido como um dos mais esplêndidos de todos.

© Hubble (M3)

Contendo, incrivelmente, meio milhão de estrelas, este aglomerado cósmico com 8 bilhões de anos é um dos mais brilhantes e maiores aglomerados globulares já descobertos. No entanto, o que torna o M3 ainda mais especial é a sua população incomumente grande de estrelas variáveis, que são estrelas cujo brilho flutua ao longo do tempo. Continuam a ser descobertas, até hoje, novas estrelas variáveis neste ninho estelar, mas até agora conhecemos 274, o maior número encontrado em qualquer aglomerado globular. Pelo menos 170 delas são de uma variedade especial chamada variáveis RR Lyrae, que pulsam com um período diretamente relacionado com o seu brilho intrínseco.

Se os astrônomos souberem quão brilhante uma estrela aparenta, com base na sua massa e classificação, e souberem quão brilhante parece ser do nosso ponto de vista da Terra, podem determinar a sua distância. Por esta razão, as estrelas RR Lyrae são conhecidas como "velas padrão", ou seja, objetos de luminosidade conhecida cuja distância e posição podem ser usadas para ajudar a entender mais sobre as vastas distâncias celestes e sobre a escala do cosmos.

O M3 também contém um número relativamente elevado das chamadas estrelas retardatárias azuis, que podem ser claramente vistas nesta imagem do Hubble. Estas são estrelas azuis da sequência principal que parecem ser jovens porque são mais azuis e luminosas do que as outras estrelas do grupo. Dado que se pensa que todas as estrelas nos aglomerados globulares nasceram juntas e, portanto, têm aproximadamente a mesma idade, só uma diferença na massa pode dar a estas estrelas uma cor diferente. Uma estrela vermelha e antiga pode parecer mais azul quando adquire mais massa, por exemplo, removendo-a de uma estrela próxima. A massa extra transforma-a numa estrela mais azul, o que nos faz pensar que é mais nova do que realmente é.

Fonte: ESA

Matéria escura não é composta de buracos negros minúsculos

Uma equipe internacional de pesquisadores colocou uma teoria especulativa formulada por Stephen Hawking sob o teste mais rigoroso até o momento, e seus resultados descartaram a possibilidade de que buracos negros primordiais, com menos de um décimo de milímetro, componham a maior parte da matéria escura.

© Cosmo Novas (ilustração de buracos negros primordiais)

Os cientistas sabem que 85% da matéria no Universo é composta de matéria escura. Sua força gravitacional impede que as estrelas da Via Láctea se separem. No entanto, as tentativas de detectar partículas de matéria escura usando experimentos subterrâneos, ou experimentos com aceleradores, incluindo o maior acelerador do mundo, o Large Hadron Collider (LHC), falharam até agora.

Isso levou os cientistas a considerar a teoria de Hawking, de 1974, sobre a existência de buracos negros primordiais nascidos logo após o Big Bang, e sua especulação de que eles poderiam constituir uma grande fração da matéria escura que os cientistas estão tentando descobrir hoje.

Uma equipe internacional de pesquisadores, liderada pelo pesquisador principal Masahiro Takada, o doutorando Hiroko Niikura e o professor Naoki Yasuda, todos do Instituto Kavli de Física e Matemática do Universo, e incluindo pesquisadores do Japão, Índia e EUA, usaram o efeito de lente gravitacional para procurar buracos negros primordiais entre a Terra e a galáxia de Andrômeda.

A lente gravitacional, efeito primeiramente sugerido por Albert Einstein, manifesta-se na curvatura dos raios de luz vindos de um objeto distante, como uma estrela, devido ao efeito gravitacional de um objeto massivo interveniente, como um buraco negro primordial. Em casos extremos, esta curvatura da luz faz com que a estrela de fundo pareça muito mais brilhante do que originalmente é.

No entanto, os efeitos de lentes gravitacionais são eventos muito raros, porque eles requerem que uma estrela na galáxia de Andrômeda, um buraco negro primordial atuando como lente gravitacional e um observador na Terra estejam exatamente alinhados. Então, para maximizar as chances de capturar um evento, os pesquisadores usaram a câmera digital Hyper Suprime-Cam no telescópio Subaru, no Havaí, que pode captar toda a imagem da galáxia de Andrômeda em uma única tomada. Levando em conta a rapidez com que se espera que os buracos negros primordiais se movem no espaço interestelar, a equipe tirou várias imagens para ser capaz de captar o brilho de uma estrela enquanto ela se ilumina por um período de alguns minutos a horas devido às lentes gravitacionais.

Partindo de 190 imagens consecutivas da galáxia de Andrômeda obtidas durante sete horas durante uma noite clara, a equipe vasculhou os dados em busca de possíveis eventos de lentes gravitacionais. Se a matéria escura consistisse de buracos negros primordiais com uma determinada massa (neste caso, massas mais leves que a Lua), os pesquisadores esperariam encontrar cerca de 1.000 eventos. Mas depois de análises cuidadosas, eles só conseguiram identificar um caso. Os resultados da equipe mostraram que os buracos negros primordiais não poderiam contribuir com mais de 0,1% de toda a massa de matéria escura. Portanto, é improvável que a teoria seja verdadeira.

Os pesquisadores agora planejam desenvolver mais a análise da galáxia de Andrômeda. Uma nova teoria em desenvolvimento é descobrir se os buracos negros binários descobertos pelo detector de ondas gravitacionais LIGO são, na verdade, buracos negros primordiais.

Detalhes deste estudo foram publicados na revista Nature Astronomy.

Fonte: National Astronomical Observatory of Japan

Astrônomos obtêm primeira imagem de um buraco negro

O Event Horizon Telescope (EHT), uma rede em escala planetária de oito radiotelescópios colocados em solo, formada através de colaboração internacional, foi concebido para captar imagens de um buraco negro. Hoje, em conferências de imprensa coordenadas em todo o mundo, os pesquisadores do EHT revelam que foram bem sucedidos, mostrando a primeira evidência direta visual de um buraco negro supermassivo e da sua sombra.

© EHT Collaboration (primeira imagem de um buraco negro)

Este resultado pioneiro foi anunciado hoje numa série de seis artigos científicos publicados num número especial da revista The Astrophysical Journal Letters. A imagem revela o buraco negro situado no centro de Messier 87, uma galáxia massiva localizada no aglomerado de galáxias da Virgem. Este buraco negro está a 55 milhões de anos-luz de distância da Terra e possui uma massa de 6,5 bilhões de vezes a do Sol.

A sombra de um buraco negro é o mais próximo da imagem do buraco negro propriamente dito que conseguimos obter, já que este é um objeto completamente escuro do qual a luz não pode escapar. A fronteira do buraco negro, o horizonte de eventos que dá o nome ao EHT, é cerca de 2,5 vezes menor que a sombra que projeta e mede menos de 40 bilhões de km de um lado ao outro.

Os buracos negros supermassivos são objetos astronômicos relativamente pequenos, o que faz com que até agora tenham sido impossíveis de serem observados diretamente. Como o tamanho do horizonte de eventos de um buraco negro é proporcional à sua massa, quanto mais massivo for o buraco negro, maior será a sua sombra. Graças à sua enorme massa e relativa proximidade, previu-se que o buraco negro de M87 fosse um dos maiores visto a partir da Terra, o que o tornou num excelente alvo para o EHT.

O EHT conecta telescópios situados em todo o globo, formando um telescópio virtual do tamanho da Terra sem precedentes. Apesar dos telescópios não estarem fisicamente ligados, foi possível sincronizar os dados coletados com relógios atômicos, ou seja, masers de hidrogênio, que dão o tempo preciso das observações. Estas observações foram obtidas a um comprimento de onda de 1,3 mm durante uma campanha global em 2017. Cada telescópio do EHT produziu enormes quantidades de dados, cerca de 350 terabytes por dia, os quais foram armazenados em discos de elevado desempenho. Estes dados foram depois combinados em supercomputadores altamente especializados existentes no Instituto Max Planck de Rádio Astronomia e no Observatório Haystack do MIT. Foram seguidamente convertidos numa imagem usando ferramentas computacionais inovadoras.

O EHT proporciona aos astrônomos uma nova maneira de estudarem os objetos mais extremos do Universo previstos pela relatividade geral de Einstein durante o ano centenário da experiência histórica que confirmou esta teoria pela primeira vez. Há 100 anos, duas expedições partiram para a Ilha do Príncipe, na costa de África, e para Sobral, no Brasil, para observarem o eclipse total de 1919, com o intuito de testarem a relatividade geral ao observarem se a luz estelar se curvava em torno do limbo do Sol, tal como previsto por Einstein. Seguindo um pouco este espírito, o EHT enviou membros da sua equipe a algumas das mais altas e isoladas infraestruturas rádio do mundo para, uma vez mais, testarem a nossa compreensão da gravidade.

“Fizemos a primeira fotografia a um buraco negro,” disse o diretor do projeto EHT, Sheperd S. Doeleman do Center for Astrophysics do Harvard & Smithsonian, EUA. “Trata-se de um feito científico extraordinário executado por uma equipe de mais de 200 pesquisadores.”

Os buracos negros são objetos cósmicos extraordinários com massas enormes e tamanhos extremamente compactos. A presença destes objetos afeta o meio onde estão inseridos de maneira extrema, deformando o espaço-tempo e superaquecendo o material que os rodeia.

“Se estiverem imersos numa região brilhante, como um disco de gás brilhante, pensamos que o buraco negro crie uma região escura semelhante a uma sombra, algo previsto pela relatividade geral de Einstein que nunca foi observado anteriormente,” explica Heino Falcke da Universidade Radboud, na Holanda. “Esta sombra, causada pela curvatura gravitacional e que captura da luz no horizonte de eventos, nos revela muito sobre a natureza destes fascinantes objetos e nos permite medir a enorme massa do buraco negro de M87.”

Calibrações múltiplas e métodos de obtenção de imagens revelaram uma estrutura semelhante a um disco com uma região central escura, ou seja, a sombra do buraco negro, que se manteve em várias observações independentes do EHT.

“Quando tivemos a certeza de ter efetivamente capturado a sombra, pudemos comparar o nosso resultado com uma extensa biblioteca de modelos computacionais que incluem a física do espaço distorcido, matéria superaquecida e fortes campos magnéticos,” observa Paul T.P. Ho, membro do Conselho do EHT e diretor do East Asian Observatory. “A imagem observada se ajusta bem com a nossa compreensão teórica, nos deixando confiantes na interpretação de nossas observações, incluindo nossa estimativa da massa do buraco negro,” comenta o membro do Conselho do EHT, Luciano Rezzolla, da Goethe Universität, Alemanha.

Criar o EHT consistiu de um enorme desafio, pois foi necessário atualizar e conectar uma rede mundial de oito telescópios pré—existentes colocados numa quantidade de locais de altitude elevada. Estes locais incluem vulcões no Havaí e no México, montanhas no Arizona, EUA, a Sierra Nevada espanhola, o deserto chileno do Atacama e a Antártida.

As observações do EHT usaram uma técnica conhecida por interferometria de linha de base muito longa (VLBI), que sincroniza os vários telescópios e explora a rotação do nosso planeta de modo a formar um enorme telescópio do tamanho da Terra, que observa a um comprimento de onda de 1,3 mm. A VLBI permite ao EHT atingir uma resolução angular de 20 microsegundos de arco, o suficiente para se ler um jornal colocado em Nova Iorque à distância de um café em Paris. As observações do EHT no futuro próximo irão ter um aumento substancial da sua sensibilidade, devido à participação dos IRAM NOEMA Observatory, Greenland Telescope e Kitt Peak Telescope.

Os telescópios que contribuíram para este resultado foram: Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), Atacama Pathfinder Experiment (APEX), telescópio IRAM de 30 metros, James Clerk Maxwell Telescope, Large Millimeter Telescope Alfonso Serrano, Submillimeter Array, Submillimeter Telescope e South Pole Telescope.

A construção do EHT e as observações anunciadas hoje representam o culminar de décadas de trabalho observacional, técnico e teórico. Este exemplo de trabalho de equipe global se apoiou em colaborações estreitas entre pesquisadores de todo o mundo.

Fonte: ESO & Harvard Smithsonian Center for Astrophysics

Fragmentos de um planeta sobrevivem à destruição da sua estrela

Um grupo de astrônomos liderados pela Universidade de Warwick e que envolveu pesquisadores do Instituto de Astrofísica das Canárias (IAC) e da Universidade de La Laguna (ULL) descobriu um fragmento de um planeta que sobreviveu à morte da sua estrela num disco de detritos formados a partir de planetas destruídos que a estrela irá consumir.

© U. de Warwick/M. Garlick (ilustração de um fragmento planetário em órbita de estrela)

O planetesimal, rico em ferro e níquel, sobreviveu a um cataclismo a nível do sistema que se seguiu à morte da sua estrela progenitora, SDSS J122859.93+104032.9. Teorizado como tendo feito parte de um planeta maior, a sua sobrevivência é ainda mais surpreendente, pois orbita mais perto da sua estrela do que se pensava ser possível, completando uma órbita a cada duas horas.

A descoberta, divulgada a semana passada na revista Science, é a primeira vez que cientistas usam espectroscopia para descobrir um corpo sólido em órbita de uma anã branca, usando variações sutis na luz emitida para identificar gás adicional que o planetesimal está produzindo.

Usando o espectrógrafo OSIRIS, instalado no GTC (Gran Telescopio Canarias), situado no Observatório Roque de los Muchachos (Garafía, La Palma), os cientistas estudaram um disco de detritos em órbita de uma anã branca a 410 anos-luz de distância formado pelo "desmembramento" de corpos rochosos compostos por elementos como ferro, magnésio, silício e oxigênio, os quatro principais blocos de construção da Terra e da maioria dos corpos rochosos. Dentro deste disco descobriram um anel de gás que sai de um corpo sólido, como a cauda de um cometa. Este gás pode ser produzido pelo próprio corpo ou por evaporação de poeira quando colide com detritos pequenos dentro do disco.

Os astrônomos estimam que este corpo tem pelo menos um quilômetro em tamanho, mas pode ser tão grande quanto algumas centenas de quilômetros [em diâmetro], comparável aos maiores asteroides conhecidos no Sistema Solar.

As anãs brancas são os remanescentes de estrelas como o nosso Sol que queimaram todo o seu combustível e liberaram as suas camadas externas, deixando para trás um núcleo denso que arrefece lentamente com o passar do tempo. Esta estrela encolheu tão dramaticamente que o planetesimal orbita dentro do raio original do seu sol. As evidências sugerem que já fez parte de um corpo maior, mais afastado, provavelmente um planeta dilacerado quando a estrela começou o seu processo de arrefecimento.

O autor principal, Christopher Mander, disse: "A estrela teria originalmente cerca de duas massas solares, mas agora a anã branca tem apenas 70% da massa do nosso Sol. Também é muito pequena, tem aproximadamente o tamanho da Terra, e isso torna a estrela e, em geral, todas as anãs brancas, extremamente densas."

A gravidade da anã branca é tão forte, cerca de 100.000 vezes a da Terra, que um asteroide típico será dilacerado por forças gravitacionais se passar muito perto da anã branca.

O professor Boris Gaensicke, coautor do Departamento de Física, acrescentou: "o planetesimal que descobrimos está no fundo do poço gravitacional da anã branca, muito mais perto do que esperaríamos encontrar algo ainda com 'vida'. Isto só é possível porque deve ser muito denso e/ou muito provavelmente ter força interna que o mantém unido, por isso propomos que é composto em grande parte de ferro e níquel". E explicou: "Se fosse de ferro puro, podia sobreviver onde vive agora, mas podia igualmente ser um corpo rico em ferro, mas com força interna para o manter unido, o que é consistente com o planetesimal sendo um fragmento bastante massivo de um planeta. Sendo correto, o corpo original tinha pelo menos centenas de quilômetros em diâmetro porque é apenas neste ponto que os planetas começam a se diferenciar e os seus elementos mais pesados 'afundam' para formar um corpo metálico."

A descoberta fornece informações sobre que planetas podem residir em outros sistemas solares e um vislumbre do futuro do nosso.

Christopher Manser explicou: "À medida que as estrelas envelhecem, transformam-se em gigantes vermelhas que 'limpam' boa parte da região interna do seu sistema planetário. No nosso Sistema Solar, o Sol vai crescer para onde a Terra atualmente orbita e provavelmente eliminará o nosso planeta, Mercúrio e Vênus. Marte e os restantes planetas vão sobreviver e mover-se para mais longe.

O consenso geral é que daqui a 5 a 6 bilhões de anos, o nosso Sistema Solar terá uma anã branca no lugar do Sol, orbitada por Marte, Júpiter, Saturno, os restantes planetas, bem como asteroides e cometas. Provavelmente acontecerão muitas interações gravitacionais nestes tipos de remanescentes de sistemas planetários, o que significa que planetas maiores podem facilmente empurrar corpos menores para uma órbita que os aproxima da anã branca, onde são destruídos pela sua enorme gravidade.

Pablo Rodríguez Gil, pesquisador do IAC/ULL, salientou que "este planetesimal é o segundo já descoberto em íntima órbita de uma anã branca. O anterior foi localizado com o 'método de trânsito' porque os restos passavam em frente da estrela e bloqueavam parte da sua luz. Esta técnica é frequentemente usada para descobrir exoplanetas em torno de estrelas parecidas com o Sol. Para encontrar estes trânsitos tem de haver um alinhamento quase perfeito entre o plano do disco de detritos e a nossa linha de visão. Dado que isto não ocorre com frequência, precisamos de observar um grande número de anãs brancas a fim de encontrar a geometria correta."

Fonte: Instituto de Astrofísica de Canarias