Encontros não muito imediatos do tipo galáctico

Esta imagem mostra a NGC 3640, uma galáxia elíptica incomum situada a cerca de 88 milhões de anos-luz de distância da Terra.

© ESO / VST (NGC 3640 & NGC 3641)

A imagem, obtida com o VLT Survey Telescope (VST) instalado no Observatório do Paranal do ESO, revela um conjunto de galáxias de todas as formas e tamanhos, onde vemos, no meio de toda esta vizinhança cósmica colorida e para além da NGC 3640 que nos chama imediatamente a atenção, um objeto que se destaca em particular: uma galáxia menor que parece estar demasiado perto da NGC 3640 para o seu conforto. 

Ao longo da sua vida extremamente longa, as galáxias vão-se modificando. À medida que se deslocam no espaço, estes objetos celestes podem "roubar" gás e estrelas de outras galáxias, ou mesmo engoli-las e fundir-se com elas. No seguimento destes eventos, as galáxias ficam muitas vezes distorcidas, como é o caso da NGC 3640 e da luz difusa que a rodeia. 

Isto sugere um passado violento na galáxia e que os astrônomos podem usar para conhecer a sua história passada e presente. Para traçar a história desta galáxia e da sua companheira menor, uma equipe de astrônomos, do Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), utilizou o VST para analisar os seus aglomerados globulares: agregações esféricas e compactas de estrelas ligadas pela gravidade. 

Estes aglomerados contêm normalmente algumas das primeiras estrelas criadas numa galáxia e podem, por isso, atuar como marcadores fósseis, revelando a história da galáxia, mesmo depois de eventos de fusão. Os resultados confirmam que a NGC 3640 já engoliu outras galáxias anteriormente, um sinal ameaçador para a galáxia menor que está agora no seu caminho, a NGC 3641. 

No entanto, esta pequena galáxia mostra uma distinta ausência de distorções na sua forma ou nos aglomerados globulares que abriga, o que sugere que a interação entre ambas, embora rápida, não está ocorrendo suficientemente perto para que a NGC 3640 represente uma ameaça. A NGC 3641 parece estar a salvo... por enquanto.

Fonte: ESO

Rochas lunares ajudam determinar o período de cristalização da Lua

Embora os seres humanos contemplem a Lua desde que os primeiros de nós olharam para o céu, ainda há muito que não sabemos sobre o nosso satélite natural.

© NASA (ilustração de como seria a aparência da Lua parcialmente derretida)

Uma dessas questões por resolver é a sua história de origem. Pensamos que a Lua se formou depois de uma colisão colossal entre a Terra e outro objeto enorme ter criado duas bolas de magma derretido. Mas não sabemos exatamente quando nem como. 

Agora, cientistas fizeram novas medições de rochas lunares das missões Apollo para estabelecer uma data para o momento em que a Lua se solidificou: há 4,43 bilhões de anos. O estudo, realizado por uma colaboração que incluiu cientistas da Universidade de Chicago, aplicou técnicas de ponta para efetuar leituras precisas de minerais raros nas rochas. Os resultados acrescentam evidências para a nossa compreensão da história da formação da Lua e da Terra. Isto coloca uma idade exata para a formação da Lua - e também, potencialmente, para o momento em que a Terra se tornou habitável.

O Sistema Solar formou-se há cerca de 4,57 bilhões de anos. Pouco tempo depois, à medida que arrefecia, os detritos começaram a colidir e a aglomerar-se ao longo do tempo, formando os planetas. Os cientistas pensam que um objeto muito grande colidiu com a Terra em formação e que a nossa Lua se formou a partir dos detritos produzidos por este impacto. Esta colisão foi extremamente violenta, o suficiente para derreter rocha. A Lua rapidamente começou a arrefecer. A maior parte do oceano lunar de magma solidificou quase de imediato, segundo os padrões geológicos, cerca de um milênio. Mas quando cerca de 80% do magma se solidificou, formou-se uma crosta de minerais que isolou a jovem Lua.

Isto abrandou o processo de arrefecimento e, durante algum tempo, a Lua teve um manto parcialmente fundido. O que ainda não foi possível determinar é quanto tempo se manteve assim, antes de arrefecer completamente e se tornar rocha sólida. Estudos de amostras das missões Apollo revelaram que, à medida que a Lua arrefecia lentamente, uma mistura de certos elementos teria flutuado para cima no manto parcialmente derretido, um pouco como o sal deixado para trás quando a água do mar se evapora, formando uma camada distinta. 

Os cientistas pensaram que se conseguissem encontrar uma idade exata para esta camada de magma, que continha muito potássio, elementos raros e fósforo, saberiam quando a Lua ficou 99% cristalizada.

Um dos elementos também encontrados é o lutécio, que é muito ligeiramente radioativo; ao longo de eras, transforma-se gradualmente no elemento háfnio a um ritmo previsível. Assim, os cientistas podem trabalhar para trás para ver há quanto tempo uma determinada rocha existe; isto é semelhante à forma como usamos a datação por carbono para saber a idade dos artefatos arqueológicos. No início do Sistema Solar, todas as rochas tinham a mesma quantidade do lutécio. Com base em outros estudos, os cientistas pensam que a Lua teria levado cerca de 20 milhões de anos a arrefecer até esse nível.

Um artigo foi publicado no periódico Proceedings of the National Academy of Sciences.

Fonte: University of Chicago

Vislumbrando a formação planetária no sistema PDS 70

Um estudo inovador realizado por astrônomos canadenses, recorrendo ao telescópio espacial James Webb, revelou novos conhecimentos sobre o modo como os planetas tomam forma.

© Webb & ALMA (ilustração do sistema PDS 70)

Uma visão dos comprimentos de onda do sistema PDS 70 revela a interação dinâmica entre os seus planetas em formação (PDS 70 b e PDS 70 c). O brilho vermelho-amarelo, baseado em dados do Webb, revela os planetas em crescimento e a luz dispersa por pequenos grãos de poeira na superfície do disco. Estes grãos de poeira são tão pequenos que dispersam a luz majoritariamente para a frente, razão pela qual não conseguimos ver o lado mais afastado do disco. O anel azul tênue, captado pelo ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), destaca a emissão mais fria de grãos de poeira maiores localizados ao longo do disco. No núcleo do sistema está a estrela central escondida, enquanto os círculos tracejados marcam a localização prevista dos planetas com base em observações terrestres anteriores.

O estudo conta também com contribuições importantes de pesquisadores do IREx (Trottier Institute for Research on Exoplanets). A equipe concentrou-se em PDS 70, um jovem sistema estelar localizado a 370 anos-luz de distância, onde dois planetas estão em processo de formação. 

A estrela PDS 70, com apenas cinco milhões de anos, abriga um disco de material ao seu redor. Uma lacuna proeminente no disco marca a localização de dois planetas em crescimento, PDS 70 b e PDS 70 c, que estão ativamente recolhendo material para construir as suas atmosferas e massas.

O estudo apoia a ideia de que PDS 70 b e PDS 70 c ainda estão acumulando gás dos seus arredores, fornecendo uma rara observação direta de planetas nos seus anos formativos. Ao analisar a luz emitida no infravermelho médio, os pesquisadores mediram o brilho e a posição dos planetas com uma precisão notável. Os resultados apoiam a teoria de que os planetas se formam através de um processo chamado acreção, recolhendo gradualmente massa do disco que os rodeia. 

Curiosamente, os dados também sugerem que os planetas podem ter os seus próprios discos circumplanetários, ou seja, anéis de material que podem ser o local de nascimento de luas, tal como as que orbitam Júpiter e Saturno atualmente. 

As observações de longo comprimento de onda do Webb detectaram luz infravermelha extra em torno dos planetas, possivelmente indicando material quente se acretando ativamente sobre eles. Se confirmado, este fato reforçaria o argumento de que os discos circumplanetários desempenham um papel crucial na formação dos sistemas planetários. As descobertas no sistema PDS 70 fornecem um valioso análogo à evolução inicial dos sistemas planetários, incluindo o nosso.

Um artigo foi publicado no periódico The Astronomical Journal. 

Fonte: Institute for Research on Exoplanets

A galáxia Olho de Boi

A galáxia gigante Olho de Boi, catalogada como LEDA 1313424, tem cerca de duas vezes e meia o tamanho da nossa Via Láctea.

© Hubble (Galáxia Olho de Boi)

Sua aparência notável nesta imagem do telescópio espacial Hubble recentemente divulgada sugere fortemente seu apelido de "Galáxia Olho de Boi". 

Conhecida como uma galáxia de anel de colisão, ela tem nove anéis confirmados por observações telescópicas, ondulando de seu centro como ondas de uma pedra jogada em um lago. 

Observações telescópicas identificam a galáxia anã azul no centro e a esquerda como o provável colisor, passando pelo centro da galáxia gigante e formando anéis concêntricos na esteira de sua interação gravitacional. 

A Galáxia Olho de Boi fica a cerca de 567 milhões de anos-luz de distância, em direção à constelação de Peixes. A esta distância, esta impressionante imagem abrangeria cerca de 530.000 anos-luz.

Fonte: NASA

Estrelas oscilantes revelam companheiros ocultos

Uma nova pesquisa utiliza dados recolhidos pela sonda espacial Gaia da ESA para confirmar a existência de dois misteriosos objetos celestes.

© ESA (ilustração do exoplaneta Gaia-4b em torno de sua estrela)

Os objetos são: Gaia-4b é um exoplaneta "super-Júpiter" e Gaia-5b uma anã marrom. Estes objetos massivos orbitam, inesperadamente, estrelas de baixa massa. Gaia-4b é um planeta que orbita a estrela Gaia-4, anteriormente pouco notável, a cerca de 244 anos-luz de distância. Gaia-5b orbita a estrela Gaia-5, a cerca de 134 anos-luz de distância da Terra.

Estes dois objetos recém-descobertos estão perto, na vizinhança da Via Láctea. A sua existência desafia as teorias atuais da formação planetária e a missão do Gaia irá fornecer dados valiosos para ajudar a compreender estes objetos intrigantes.

Gaia-4b é cerca de doze vezes mais massivo do que Júpiter. Com um período orbital de 570 dias, é um planeta gigante gasoso relativamente frio. Com uma massa de cerca de 21 Júpiteres, Gaia-5b é uma anã marrom, mais massiva do que um planeta, mas demasiado leve para sustentar fusão nuclear e ser uma estrela.

Desde o seu lançamento em 2013, a sonda espacial Gaia tem vindo a construir o maior e mais preciso mapa tridimensional da nossa Galáxia. Girando lentamente, percorreu o céu com dois telescópios ópticos, determinando repetidamente as posições de dois bilhões de objetos com uma precisão sem precedentes, até ao final das suas observações científicas no passado dia 15 de janeiro.

Uma vez que o Gaia rastreou com precisão o movimento das estrelas, uma técnica conhecida como astrometria, espera-se que sejam descobertos milhares de novos objetos nos seus dados. Um planeta em órbita de uma estrela cria uma atração gravitacional que faz com que a estrela "oscile" em torno do seu centro de massa e se desloque num movimento de saca-rolhas pelo céu. Os objetos mais fáceis de descobrir usando a astrometria são enormes e estão em órbitas distantes em torno da sua estrela progenitora.

Anteriormente, a existência de algumas anãs marrons massivas foi confirmada por outros telescópios que observaram o seu brilho tênue ao lado de estrelas brilhantes para as quais o Gaia tinha detectado esta oscilação. Isto contrasta com o método de trânsito, que detecta planetas quando passam em frente da sua estrela e é mais provável que encontre planetas numa órbita próxima. E embora a detecção de uma oscilação sugira que uma estrela pode ter um planeta, há outras causas potenciais (como sistemas estelares binários), pelo que as descobertas astrométricas têm de ser confirmadas por outros métodos.

Em 2022, o Gaia DR3 (Data Release 3) incluiu uma lista de estrelas que parecem estar se movendo como se fossem puxadas por um exoplaneta. Utilizando dados espectroscópicos terrestres e a técnica de velocidade radial para investigar estas estrelas foi confirmada a existência destes objetos. A combinação de dados astrométricos e de velocidade radial permite aos astrônomos encontrar todos os detalhes orbitais e a massa do objeto em órbita, fornecendo uma oportunidade única para criar visualizações tridimensionais.

Cerca de 75% das estrelas da Via Láctea são estrelas de baixa massa, com massas entre cerca de 10% e 65% da massa do Sol. Por serem tão numerosas, são também as nossas estrelas vizinhas mais próximas. Sabe-se que os planetas massivos em torno de estrelas de baixa massa são relativamente raros, mas quando ocorrem, causam uma oscilação maior e, portanto, uma assinatura astrométrica mais forte que é mais fácil de detectar.

Ao passo que um exoplaneta anterior foi encontrado pelas missões Gaia e Hipparcos em conjunto, a presença de Gaia-4b foi revelada apenas pelos dados do Gaia. Quando o próximo lote de dados do Gaia for lançado em 2026, este vai conter 5,5 anos de dados da missão que poderão revelar centenas de planetas e anãs marrons em torno de estrelas próximas. O quarto lançamento de dados do Gaia será um tesouro para os caçadores de planetas.

Um artigo foi publicado no periódico The Astronomical Journal.

Fonte: ESA

Estudo revela que buracos negros podem "cozinhar" por eles próprios

Os astrônomos deram um passo crucial para demonstrar que os buracos negros mais massivos do Universo podem criar as suas próprias refeições.

© Chandra & VLT (Aglomerado Centaurus)

Dados do observatório de raios X Chandra da NASA e do VLT (Very Large Telescope) do ESO fornecem novas evidências de que as erupções dos buracos negros podem ajudar a arrefecer gás para se alimentarem.

Este estudo baseou-se em observações de sete aglomerados de galáxias. Os centros dos aglomerados de galáxias contêm as galáxias mais massivas do Universo, que abrigam enormes buracos negros com massas que variam entre milhões e dezenas de bilhões de vezes a massa do Sol.

Os jatos destes buracos negros são impulsionados pelo seu consumo de gás. Na imagem do Aglomerado de Centaurus, os dados do Chandra representados em azul revelam raios X de filamentos de gás quente e os dados do VLT, um telescópio óptico no Chile, mostram filamentos mais frios em vermelho. Os resultados apoiam um modelo em que as erupções dos buracos negros fazem com que o gás quente arrefeça e forme filamentos estreitos de gás quente.

A turbulência no gás também desempenha um papel importante neste processo de ativação. De acordo com este modelo, parte do gás quente nestes filamentos deveria então fluir para o centro das galáxias para alimentar os buracos negros, causando uma erupção. A explosão faz com que mais gás arrefeça e alimente os buracos negros, levando a novos surtos. Este modelo prevê a existência de uma relação entre o brilho dos filamentos de gás quente e morno nos centros dos aglomerados de galáxias. Mais especificamente, nas regiões onde o gás quente é mais brilhante, o gás morno também deverá ser mais brilhante.

A equipe de astrônomos descobriu, pela primeira vez, essa relação, dando um apoio fundamental ao modelo. Este resultado também fornece uma nova compreensão destes filamentos cheios de gás, que são importantes não só para alimentar os buracos negros, mas também para provocar a formação de novas estrelas. Este avanço foi possível graças a uma técnica inovadora que isola os filamentos quentes nos dados de raios X do Chandra de outras estruturas, incluindo grandes cavidades no gás quente criadas pelos jatos dos buracos negros. A relação recém-descoberta para estes filamentos mostra uma semelhança notável com a encontrada nas caudas das galáxias medusas, que tiveram o seu gás retirado à medida que viajavam através do gás circundante, formando longas caudas. Esta semelhança revela uma ligação cósmica inesperada entre os dois objetos e implica que um processo semelhante está ocorrendo neles.

Este trabalho foi publicado na revista Nature Astronomy.

Fonte: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

Uma super-Terra na zona habitável de estrela próxima semelhante ao Sol

O IAC (Instituto de Astrofísica de Canarias) e a ULL (Universidad de La Laguna) confirmaram a descoberta de uma super-Terra orbitando na zona habitável de HD 20794, uma estrela próxima semelhante ao Sol.

© IAC (ilustração do exoplaneta HD 20794 d em órbita da sua estrela)

Esta descoberta, resultado de mais de duas décadas de observações, abre uma janela para futuros estudos de atmosferas planetárias semelhantes à da Terra. A procura de planetas na zona habitável de estrelas semelhantes ao Sol é crucial para compreender a possibilidade de vida para além da Terra e para estudar condições semelhantes às que permitiram o desenvolvimento de vida no nosso próprio planeta.

Neste contexto, HD 20794, uma estrela com uma massa ligeiramente inferior à do Sol e localizada a apenas 20 anos-luz de distância, sempre foi de grande interesse científico. O planeta recém-descoberto é o terceiro planeta identificado no sistema, após a descoberta de duas super-Terras publicada há mais de uma década. O nome do novo exoplaneta é HD 20794 d e é uma super-Terra com uma massa seis vezes superior à da Terra, demorando 647 dias para completar uma órbita ao redor da sua estrela, menos 40 dias do que Marte. Esta órbita coloca-o dentro da zona habitável do sistema, o que significa que está à distância ideal da sua estrela para sustentar água líquida à superfície, um dos ingredientes chave para a vida tal como a conhecemos.

É precisamente a combinação da distância do planeta à sua estrela e a proximidade do sistema que o torna particularmente atrativo, um candidato perfeito para observações com o ELT (Extremely Large Telescope), o telescópio de 40 metros do ESO, ou futuras missões espaciais da ESA e da NASA.

Esta descoberta foi possível graças a mais de 20 anos de medições de velocidade radial efetuadas pelos espectrógrafos ESPRESSO e HARPS, ambos instalados nos observatórios do ESO no Chile. Estes instrumentos, entre os mais avançados do mundo, podem medir as pequenas variações na velocidade estelar causadas pela atração gravitacional dos planetas num sistema.

Embora o planeta esteja localizado na zona habitável do sistema, é demasiado cedo para dizer se tem potencial para abrigar vida. A sua elevada massa e órbita excêntrica fazem dele um mundo muito diferente do nosso. Ao contrário da maioria dos planetas do Sistema Solar, a órbita de HD 20794 d não é circular, mas elíptica. A sua distância à estrela muda significativamente, fazendo com que o planeta se desloque do exterior da zona habitável para o seu limite interior ao longo do ano. 

O exoplaneta HD 20794 d possui uma posição e órbita peculiar que fornece uma oportunidade única de estudar como as condições de habitabilidade variam ao longo do tempo e como estas variações podem influenciar a evolução da atmosfera do planeta.

Um artigo foi publicado no periódico Astronomy & Astrophysics.

Fonte: Instituto de Astrofísica de Canarias

Rajadas de rádio parecem ser oriundas de estrelas de nêutrons

Há alguns anos, os astrônomos descobriram que o Universo está continuamente sendo trespassado por flashes curtos mas muito brilhantes de ondas rádio.

© ASTRON (rajadas rápidas de rádio oriundas de estrelas de nêutrons)

Observações altamente detalhadas de duas dúzias de rajadas rápidas de rádio descobertas pelo Westerbork Synthesis Radio Telescope mostraram que os flashes foram provavelmente emitidos por estrelas de nêutrons jovens, magnetizadas e altamente energéticas, como visto na ilustração.

Estas rajadas rápidas de rádio FRBs (Fast Radio Bursts) duram apenas cerca de 1 milissegundo, mas neste curto espaço de tempo produzem mais energia do que o Sol produz num mês.

Os astrônomos estão muito interessados em saber como é que a natureza consegue produzir quantidades tão grandes de energia. Até agora, os detentores do recorde de produção de energia eram as estrelas de nêutrons, os remanescentes de estrelas que explodiram no nosso grupo local de estrelas que é a Via Láctea.

A gravidade, a densidade e a radiação em torno destas estrelas de nêutrons já constituem alguns dos ambientes mais extremos conhecidos, e podem ser observadas a distâncias de cerca de 100.000 anos-luz. As recém-descobertas rajadas rápidas de rádio, no entanto, brilham um bilhão de vezes mais do que as estrelas de nêutrons. É um brilho tão intenso que chegam à Terra vindas do Universo distante, muito para além da Via Láctea, depois de viajarem até um bilhão de anos-luz.

Após mais de dois anos de observação, Westerbork Synthesis Radio Telescope descobriu 24 novas FRBs. A sua autora principal do estudo, Inés Pastor-Marazuela do ASTRON (Netherlands Institute for Radio Astronomy) e da Universidade de Amesterdã, explica: "Conseguimos estudar estes surtos com um nível de detalhe incrível. Descobrimos que a sua forma é muito semelhante à que vemos em estrelas de nêutrons jovens".

As outras características das misteriosas rajadas apontam na mesma direção. A forma como os flashes de rádio foram produzidos, e depois modificados à medida que viajavam pelo espaço durante bilhões de anos, também está de acordo com uma origem em estrelas de nêutrons, tornando a conclusão ainda mais convincente.

Os astrônomos puderam analisar tão profundamente os sinais porque o WSRT foi atualizado com um supercomputador experimental, chamado ARTS (Apertif Radio Transient System), especificamente para estudar FRBs. O supercomputador procura erupções muito curtas, muito brilhantes e vindas de muito longe. Quando o supercomputador encontra estas explosões, foca-se autonomamente nestes dados e informa os astrônomos.

A equipe está entusiasmada por ter conseguido resolver o enigma da natureza das FRBs, ligando-as agora a estrelas de nêutrons jovens.

Um artigo foi publicado no periódico Astronomy & Astrophysics. 

Fonte: ASTRON