Anãs brancas e a poluição metálica

As estrelas mortas, conhecidas como anãs brancas, têm uma massa parecida à do Sol, mas têm um tamanho semelhante ao da Terra.

© S. Burrows (órbitas de planetesimais ao redor de anã branca)

A ilustração mostra as órbitas de planetesimais em torno de uma anã branca. Inicialmente, cada planetesimal tem uma órbita circular e prógrada. No início forma um disco excêntrico de detritos com órbitas prógradas (azul) e retrógradas (laranja).

As anãs brancas são comuns na Via Láctea, uma vez que 97% das estrelas estão destinadas a tornar-se anãs brancas. Quando as estrelas chegam ao fim das suas vidas, os seus núcleos colapsam na densa bola de uma anã branca, fazendo com que a nossa Galáxia pareça um cemitério etéreo. 

Apesar da sua prevalência, a composição química destes remanescentes estelares tem permanecido um enigma para durante anos. A presença de elementos metálicos pesados, tais como: silício, magnésio e cálcio, na superfície de muitos destes objetos compactos é uma descoberta intrigante que desafia as nossas expectativas do comportamento estelar.

Sabemos que se estes metais pesados estiverem presentes na superfície da anã branca, esta é suficientemente densa para que estes metais pesados se colapsem rapidamente em direção ao núcleo. Embora as anãs brancas possam consumir vários objetos próximos, como cometas ou asteroides, as complexidades deste processo ainda não foram totalmente exploradas. No entanto, este comportamento pode ser a chave para desvendar o mistério da composição metálica de uma anã branca, levando potencialmente a revelações interessantes sobre a dinâmica das anãs brancas. 

Usando simulações em computador, os pesquisadores simularam a anã branca recebendo um "pontapé natal" durante a sua formação (o que já foi observado), causado por uma perda de massa assimétrica, alterando o seu movimento e a dinâmica de qualquer material circundante. Em 80% dos testes foram observados que a partir deste pontapé, as órbitas dos cometas e asteroides num raio de 30 a 240 UA da anã branca (correspondente à distância Sol-Netuno e mais além) se tornaram alongadas e alinhadas. Além disso, cerca de 40% dos planetesimais capturados subsequentemente provêm de órbitas retrógradas. 

Os pesquisadores também alargaram as suas simulações para examinar a dinâmica da anã branca após 100 milhões de anos. Descobriram que os planetesimais próximos da anã branca continuavam a ter órbitas alongadas e a mover-se como uma unidade coerente, um resultado nunca antes visto. 

Estes resultados explicam porque é que os metais pesados se encontram na superfície de uma anã branca, pois essa anã branca consome continuamente objetos menores no seu caminho. Uma vez que o grupo de de pesquisa se concentra na dinâmica gravitacional, olhar para a gravidade que rodeia as anãs brancas pareceu ser um foco natural de análise. Outros estudos sugeriram que os asteroides e os cometas, os corpos pequenos, podem não ser a única fonte de poluição metálica na superfície das anãs brancas. Por isso, as anãs brancas podem capturar algo maior, como um planeta. 

Estas novas descobertas revelam mais sobre a formação das anãs brancas, o que é importante para compreender como os sistemas solares mudam ao longo de milhões de anos. Ajudam também a esclarecer as origens e a evolução futura do nosso Sistema Solar, revelando mais sobre a química envolvida. A grande maioria dos planetas no Universo acabará por orbitar uma anã branca. É possível que 50% destes sistemas sejam englobados pela sua estrela, incluindo o nosso próprio Sistema Solar. 

Um artigo foi publicado no periódico The Astrophysical Journal Letters. 

Fonte: University of Colorado

Elusiva luz estelar que rodeia quasares antigos

Os astrônomos do MIT (Massachusetts Institute of Technology) observaram a luz estelar elusiva que rodeia alguns dos primeiros quasares do Universo.

© NASA (quasar J0148)

Uma imagem, obtida pelo telescópio espacial James Webb, mostra o quasar J0148 no círculo vermelho. Duas inserções mostram, em cima, o buraco negro central, e em baixo, a emissão estelar da galáxia hospedeira.

Os sinais distantes, que remontam a mais de 13 bilhões de anos na infância do Universo, estão revelando pistas sobre a evolução dos primeiros buracos negros e galáxias. Os quasares são os centros fulgurantes de galáxias ativas, que abrigam um buraco negro supermassivo insaciável no seu núcleo. A maioria das galáxias tem um buraco negro central que pode, ocasionalmente, alimentar-se de gás e detritos estelares, gerando uma breve explosão de luz sob a forma de um anel brilhante à medida que o material se aproxima do buraco negro. 

Os quasares, em contraste, podem consumir enormes quantidades de matéria durante períodos de tempo muito mais longos, gerando um anel extremamente brilhante e duradouro, tão brilhante que os quasares estão entre os objetos mais luminosos do Universo. Por serem tão brilhantes, os quasares ofuscam o resto da galáxia em que residem. 

Mas a equipe do MIT conseguiu, pela primeira vez, observar a luz muito mais fraca das estrelas nas galáxias hospedeiras de três quasares antigos. Com base nesta luz estelar esquiva, os pesquisadores estimaram a massa de cada galáxia hospedeira, em comparação com a massa do seu buraco negro supermassivo central. Descobriram que, para estes quasares, os buracos negros centrais eram muito mais massivos em relação às galáxias hospedeiras, em comparação com os seus homólogos modernos. 

As descobertas podem esclarecer como é que os primeiros buracos negros supermassivos se tornaram tão grandes, apesar de terem tido um período de tempo cósmico relativamente curto para crescer. Os resultados implicam que, nos primórdios do Universo, os buracos negros supermassivos podem ter ganho massa antes das galáxias que os acolheram, e as sementes iniciais de buracos negros podem ter sido mais massivas do que atualmente. 

A luminosidade extrema de um quasar tem sido óbvia desde que os astrônomos descobriram estes objetos pela primeira vez na década de 1960. Assumiram então que a luz do quasar provinha de uma única "fonte pontual", semelhante a uma estrela. Os cientistas designaram os objetos por "quasares" (combinação das palavras "quase" e "estelar"). Desde essas primeiras observações, os cientistas aperceberam-se de que os quasares não são, de facto, de origem estelar, mas que emanam da acreção de buracos negros supermassivos, intensamente poderosos e persistentes, situados no centro de galáxias que também abrigam estrelas, que são muito mais tênues em comparação com os seus núcleos ofuscantes. 

Tem sido extremamente difícil separar a luz do buraco negro central de um quasar da luz estelar da galáxia que o acolhe. A tarefa é um pouco como discernir um grupo de pirilampos à volta de um holofote central e gigantesco. Mas, nos últimos anos, os astrônomos têm tido muito mais hipóteses de o fazer com o lançamento do telescópio espacial James Webb, que tem sido capaz de recuar mais no tempo e com uma sensibilidade e resolução muito maiores do que qualquer observatório existente.

Nesse novo estudo, foram observados seis quasares antigos e conhecidos, de forma intermitente, desde o outono de 2022 até à primavera seguinte. A equipe fez um balanço dos dados de imagem recolhidos pelo telescópio espacial James Webb de cada um dos seis quasares distantes, que estimaram ter cerca de 13 bilhões de anos. Esses dados incluíam medições da luz de cada quasar em diferentes comprimentos de onda. 

Foram introduzidos esses dados num modelo que calcula a quantidade de luz que provavelmente provém de uma "fonte pontual" compacta, como o disco de acreção de um buraco negro central, em comparação com uma fonte mais difusa, como a luz das estrelas dispersas que compõem a galáxia hospedeira. Através desta modelação, a equipe separou a luz de cada quasar em dois componentes: a luz do disco luminoso do buraco negro central e a luz das estrelas mais difusas da galáxia hospedeira. A quantidade de luz de ambas as fontes é um reflexo da sua massa total. 

Estima-se que, para estes quasares, a razão entre a massa do buraco negro central e a massa da galáxia hospedeira era de cerca de 1:10. Isto contrasta com o atual equilíbrio de massa de 1:1.000, em que os buracos negros formados mais recentemente são muito menos massivos do que as galáxias que os acolhem.

É o buraco negro que cresce primeiro, e depois a galáxia apanha-o? Ou será que é a galáxia e as suas estrelas que crescem primeiro e que dominam e regulam o crescimento do buraco negro? Vemos que os buracos negros no início do Universo parecem estar crescendo mais depressa do que as galáxias que os acolhem. Esta é uma evidência preliminar de que as sementes iniciais dos buracos negros podem ter sido mais massivas nesse momento. Deve ter havido algum mecanismo que fez com que um buraco negro ganhasse massa mais cedo do que a galáxia que o acolheu nesses primeiros bilhões de anos.

Um artigo foi publicado no periódico The Astrophysical Journal.

Fonte: Massachusetts Institute of Technology

Tempestades solares intensas

O Solar Dynamics Observatory (SDO) da NASA registrou duas intensas tempestades geomagnéticas nesta sexta-feira (10) às 22h23 (BRT) e neste sábado às 8h44. As explosões solares continuarão acontecendo até este domingo (12).

© SDO (explosões solares classe X)

As erupções são classificadas como erupções das classes X5.8 e X1.5, respectivamente. A imagem mostra um subconjunto de luz ultravioleta extrema que destaca o material extremamente quente em explosões criadas a partir de uma mistura dos canais AIA 193, 171 e 131 do SDO. Durante os últimos dias, a mancha solar gigante AR3664 disparou várias erupções que produziram ejeções de massa coronal.

Os fenômenos de classe X demonstram explosões mais intensas e o número classifica sua força. Dependendo de como impacta a Terra, essas tempestades podem interromper as comunicações, a energia elétrica, a navegação e as operações de rádio e satélite. Este fenômeno acontece quando há explosões no Sol com influência do campo magnético que expele plasma, ejetando massa coronal para o espaço. 

Elas causam tempestades geomagnéticas quando são direcionadas à Terra, gerando auroras na atmosfera terrestre, que neste incidente foram vistas em vários locais no hemisfério Norte (aurora boreal) e hemisfério Sul (aurora austral).

© AFP (aurora boreal)

A fotografia mostra a aurora boreal registrada em Fusch an der Großglocknerstraße na Áustria.

A maior tempestade solar registrada foi o "evento de Carrington", de 1859, que destruiu a rede telegráfica nos Estados Unidos, provocou descargas elétricas e a aurora boreal foi visível em latitudes inéditas, até a América Central.

As tempestades solares podem impactar algumas tecnologias usadas na superfície do planeta. Embora nem todas as tempestades solares causem grandes impactos, aquelas consideradas intensas podem afetar as operações de comunicação. 

As tempestades solares podem afetar os satélites e outras naves espaciais em órbita, alterando sua orientação ou potencialmente desativando seus componentes eletrônicos. As interações com a ionosfera podem bloquear ou degradar as transmissões de rádio. O clima espacial severo pode comprometer as redes elétricas, causando interferência no controle de tensão e sistemas de proteção.

Fonte: NASA

Um sistema estelar eruptivo revelou os seus segredos

Um grupo incomum de estrelas na constelação de Órion revelou finalmente os seus segredos.

© NRAO (ilustração do fluxo que abastece o sistema binário)

FU Orionis, um sistema estelar duplo, chamou pela primeira vez a atenção dos astrônomos em 1936, quando a estrela central se tornou subitamente 1.000 vezes mais brilhante do que o habitual. Este comportamento, esperado em estrelas moribundas, nunca tinha sido visto numa estrela jovem como FU Orionis. As estrelas FU Orionis têm erupções súbitas, explodindo em brilho, antes de desvanecerem novamente muitos anos mais tarde.

Atualmente, sabe-se que este aumento de brilho se deve ao fato de as estrelas absorverem energia da sua vizinhança através da acreção gravitacional, a principal força que molda as estrelas e os planetas. No entanto, como e porque é que isto acontece tem permanecido um mistério, até agora, graças aos astrônomos que utilizaram o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array). 

As observações do ALMA revelaram um longo e fino fluxo de monóxido de carbono caindo sobre FU Orionis. Este gás não parece ter combustível suficiente para sustentar o atual surto. Ao invés, pensa-se que este fluxo de acreção seja um remanescente de uma característica anterior, muito mais significativa, que caiu sobre este jovem sistema estelar. É possível que a interação com um maior fluxo de gás, no passado, tenha causado a instabilidade do sistema e desencadeado o aumento de brilho. 

Os astrônomos usaram várias configurações das antenas ALMA para captar os diferentes tipos de emissão provenientes de FU Orionis e para detectar o fluxo de massa no sistema estelar. Também combinaram novos métodos numéricos para modelar o fluxo de massa como um fluxo de acreção e estimar as suas propriedades. Foram comparadas a forma e a velocidade da estrutura observada com as esperadas de um rasto de gás em queda, e os números fizeram sentido. "A gama de escalas angulares que podemos explorar com um único instrumento é notável. 

O ALMA fornece uma visão abrangente da dinâmica da formação estelar e planetária, desde as grandes nuvens moleculares em que nascem centenas de estrelas, até às escalas mais familiares dos sistemas solares. Estas observações também revelaram um fluxo de monóxido de carbono de movimento lento de FU Orionis. Este gás não está associado à erupção mais recente. Em vez disso, é semelhante aos fluxos observados em torno de outros objetos protoestelares. 

Ao compreender como estas peculiares estrelas FU Orionis são formadas, é possível confirmar o que se conhece sobre como diferentes estrelas e planetas se formam. Pensa-se que todas as estrelas passam por eventos eruptivos. Estes surtos são importantes porque afetam a composição química dos discos de acreção que rodeiam as estrelas nascentes e os planetas que estas acabam por formar.

Um artigo foi publicado no periódico The Astrophysical Journal.

Fonte: National Radio Astronomy Observatory

Um asteroide é a "minilua" da Terra?

Os pesquisadores podem ter localizado o local de nascimento de 469219 Kamo'oalewa, um pequeno asteroide que foi descrito como a “minilua” da Terra.

© ESA / ESO (ilustração de um asteroide)

Ao analisar a geologia de Kamo'oalewa e simular diferentes cenários de formação, foram rastreadas até uma cratera de impacto específica no outro lado da Lua. Na sua viagem em torno do Sol, a Terra é acompanhada não só pela Lua, mas também por quase-satélites, objetos que, apesar de não estarem limitados pela gravidade do nosso planeta, co-orbitam com o Sol durante longos períodos de tempo. 

O mais próximo e estável deles é Kamo'oalewa. Este nosso vizinho percorre até 100 vezes a distância da Lua e tem uma taxa de rotação rápida, girando a cada 28 minutos. Com cerca de 36 a 60 metros de diâmetro, é pouco maior que uma rocha. 

Na verdade, depois de ter sido descoberto em 2016 por astrônomos do Observatório Haleakalā, no Havaí, que deram ao objeto o seu nome havaiano, alguns até especularam que poderia ser um pedaço de lixo espacial, remanescente de alguma missão desconhecida; desde então foi estabelecido como natural. 

O asteroide Kamoʻoalewa tem uma órbita ao redor do Sol que o mantém como companheiro constante da Terra.

© NASA / JPL-Caltech (orbita do asteroide Kamoʻoalewa)

Os asteroides como Kamo'oalewa são de interesse para geólogos planetários, pois contêm pistas sobre a história do Sistema Solar. Kamo'oalewa é uma espécie de pedra flutuante de Roseta: uma placa de rocha que, uma vez decifrada, pode desvendar mistérios antigos.

Asteroides de pequeno porte na região de Kamo’oalewa são a porção menos bem compreendida da população destes objetos próximos à Terra. Estudar a formação e evolução destes pequenos corpos fornecerá ligações importantes com os seus homólogos maiores e mais conhecidos e beneficiará a nossa compreensão da formação e evolução da população de asteroides. 

No novo estudo, os astrônomos usaram observações de telescópios terrestres para comparar a refletância, ou seja, a luz refletida da superfície de Kamo'oalewa, com a refletância de amostras de solo recolhidas durante missões lunares, bem como com a de outros asteroides próximos da Terra. Os resultados revelam que Kamo'oalewa tem mais em comum com as amostras lunares, uma semelhança que já havia sido apontada por uma equipe da Universidade do Arizona liderada por Ben Sharkey. 

Tal como a Lua, o asteroide também parece ser composto de olivina, piroxênio ou uma combinação destes minerais, e mostra os efeitos da meteorização espacial. Tudo isto sugere que Kamo'oalewa é de origem lunar: o produto de um impacto antigo. Há milhões de anos, um grande corpo parece ter colidido com a Lua, levantando poeira e detritos. Além de deixar para trás uma cratera, também ejetou alguns fragmentos grandes, como Kamo'oalewa, para o espaço sideral. 

A Lua está repleta de crateras, então a equipe queria diminuir as possibilidades. Eles conduziram simulações para reconstruir eventos de impacto lunar, estimando que tipo de impacto poderia ter produzido um asteroide do tamanho e da órbita de Kamo'oalewa, e qual teria sido o tamanho da cratera resultante. A equipe reduziu ainda mais as crateras candidatas do tamanho exigido com base em sua idade. Kamo'oalewa é mais jovem do que a maioria das crateras da Lua, e acontece que apenas uma cratera poderia ter sido formada no mesmo evento de impacto: uma cratera de 22 quilômetros de largura no outro lado da Lua chamada Giordano Bruno. As observações indicam que as suas propriedades minerais coincidem com as do asteroide. O fato de os cientistas terem conseguido aprender tanto sobre um asteroide usando apenas espectroscopia e técnicas avançadas de modelagem é uma prova do poder desta matéria. 

Duas missões futuras oferecem oportunidades para estudar Kamo'oalewa com mais detalhes e verificar a sua origem. Em 2025, a China lançará o Tianwen-2. Esta espaçonave irá escoltar Kamo'oalewa por alguns meses, fazendo medições de perto, antes de lançar uma sonda para recuperar amostras e trazê-las de volta à Terra. Então, em 2027, a missão NEO Surveyor da NASA deverá ser lançada. 

À medida que estudo avança sobre asteroides próximos da Terra, com o objetivo principal de identificar quaisquer perigos, também poderá ser possível encontrar mais destroços transportados pelo espaço do evento de impacto de Giordano Bruno.

Um artigo foi publicado na revista Nature.

Fonte: Sky & Telescope

GK Persei: Nova e Nebulosa Planetária

Sabe-se que o sistema estelar GK Persei está associado a apenas duas das três nebulosas retratadas.

© Deep Sky Collective (GK Persei)

A 1.500 anos-luz de distância, Nova Persei 1901 (GK Persei) foi a segunda nova mais próxima já registrada. Bem no centro está uma estrela anã branca, o núcleo sobrevivente de uma antiga estrela semelhante ao Sol. 

Está rodeada pela nebulosa circular do Fogo de Artifício, gás que foi ejetado por uma explosão termonuclear na superfície da anã branca, ou seja, uma nova, conforme registrado em 1901. O gás vermelho brilhante que rodeia a nebulosa do Fogo de Artifício é a atmosfera que costumava rodear a estrela central. Este gás foi expelido antes da nova e aparece como uma nebulosa planetária difusa. O tênue gás cinza que atravessa é um cirro interestelar que parece estar apenas passando coincidentemente. 

Em 1901, a nova de GK Persei tornou-se mais brilhante que Betelgeuse. Da mesma forma, espera-se que o sistema estelar T CrB entre em erupção em uma nova ainda este ano, mas não sabemos exatamente quando nem quão brilhante ela se tornará.

Veja outras informações em Explosão de supernova pode ter grande impacto.

Fonte: NASA

Potenciais novos mundos "resgatados" por voluntários de ciência cidadã

Astrônomos de "bancada" fizeram uma série de descobertas excitantes, incluindo dois possíveis exoplanetas do tamanho de Júpiter num projeto internacional de ciência cidadã.

© ESO (ilustração do exoplaneta Tau Boötis b)

O projeto Planet Hunters NGTS (Next-Generation Transit Survey) foi criado em 2021 na esperança de descobrir novos exoplanetas, envolvendo voluntários para examinar os dados dos telescópios NGTS no Chile. Os telescópios NGTS observam o céu noturno, monitorando o brilho de milhares de estrelas para procurar quaisquer quedas na sua luz que possam ser causadas pela passagem de um exoplaneta em frente da estrela hospedeira. 

O primeiro exoplaneta foi descoberto em 1992. Atualmente, os astrônomos encontraram quase 6.000 mundos orbitando estrelas distantes dentro da Via Láctea. Cada novo exoplaneta fornece informações valiosas sobre a forma como os planetas se formam e evoluem e sobre como sistemas solares muito diferentes do nosso funcionam. 

As descobertas mais promissoras do projeto Planet Hunters NGTS até à data, conta com a ajuda de quase 15.000 voluntários de todo o mundo. A descoberta mais importante até agora é a detecção de um candidato a exoplaneta, com cerca do tamanho de Júpiter, em órbita de uma estrela anã vermelha, uma estrela menor do que o nosso Sol. Trata-se de uma descoberta rara dos voluntários, uma vez que apenas foram descobertos cerca de uma dúzia de planetas gigantes em órbita de estrelas anãs M, e coloca questões interessantes sobre a forma como estes sistemas se podem formar.

Os colaboradores usaram o Observatório Gemini, também no Chile, e o seu instrumento Zorro para obter uma visão mais clara das estrelas que hospedam os candidatos a planeta. O instrumento Zorro utiliza uma técnica chamada "speckle imaging", que permite aos telescópios terrestres ultrapassar grande parte do efeito de desfocagem da atmosfera da Terra e, assim, obter imagens de muito maior resolução. As observações do Zorro revelaram, a observação de um segundo potencial exoplaneta, que o que inicialmente se pensava ser uma estrela individual que abrigava um candidato a exoplaneta era, de fato, duas estrelas. A segunda estrela orbita a estrela primária à mesma distância que Urano orbita o Sol no nosso Sistema Solar. Isto sugere que podemos estar vendo um exoplaneta orbitando uma das duas estrelas deste sistema binário, o que seria outra configuração rara. 

A equipe recebeu mais tempo de telescópio para estudar alguns destes achados em maior detalhe, na esperança de confirmar a sua natureza planetária. Existem mais dados recentemente obtidos pelos telescópios para serem analisados com o projeto, e com a ajuda do público será possível fazer descobertas ainda mais notáveis de possíveis exoplanetas. Para começar a procurar exoplanetas os voluntários podem ter qualquer idade, ser de qualquer parte do mundo e não é necessária qualquer formação.

Participe e contribua acessando Planet Hunters NGTS.

Um artigo foi publicado no periódico The Astronomical Journal.

Fonte: University of Leicester

Buracos negros "desligam" a formação estelar em galáxias massivas

Uma nova pesquisa apresenta novas observações do telescópio espacial James Webb (JWST) que sugerem que os buracos negros impedem rapidamente a formação de estrelas em galáxias massivas, removendo de forma explosiva grandes quantidades de gás.

© Copilot Designer (ilustração de buraco negro impulsionando um fluxo de gás)

A equipe internacional descobriu que mais de 90% do vento galáctico é constituído por gás neutro, pelo que era praticamente invisível em estudos anteriores. Este trabalho é a primeira confirmação direta de que os buracos negros supermassivos são capazes de "desligar" as galáxias. A diferença entre este novo estudo e os anteriores reside no tipo de gás observado: até agora só era possível detectar gás ionizado, que é quente, ao passo que o JWST conseguiu detectar também gás neutro, que é frio. 

A Dra. Rebecca Davies, do Centro de Astrofísica e Supercomputação da Universidade de Tecnologia de Swinburne, liderou a equipe australiana por detrás desta descoberta e ajudou a encontrar o poderoso fluxo de gás impulsionado pelo buraco negro numa galáxia massiva distante com um nível muito baixo de formação estelar. O fluxo está removendo gás mais rapidamente do que o gás está sendo convertido em estrelas, o que indica que o fluxo é susceptível de ter um impacto muito significativo na evolução da galáxia. 

Quando a formação estelar é extinta, significa que uma galáxia deixou de formar estrelas. Representa a transformação entre uma galáxia que está ativamente formando estrelas, permitindo-lhe crescer e mudar, e uma galáxia que está "morta" e estática. A extinção é, portanto, um processo fundamental no ciclo de vida das galáxias. 

No entanto, os astrônomos ainda não compreendem em pormenor o que leva as galáxias a deixarem de formar estrelas. Juntamente com pesquisadores de renome internacional, como Sirio Belli da Universidade de Bolonha, a Dra. Davies estudou uma galáxia situada a uma enorme distância da Terra, cuja luz demorou mais de dez bilhões de anos para chegar até nós. Os núcleos galácticos ativos (NGAs), ou seja, buracos negros supermassivos que consomem grandes quantidades de gás, podem impulsionar fluxos nas galáxias. Os NGAs mais poderosos impulsionam fluxos de gás muito massivos que podem remover todo o gás das galáxias que os acolhem num período de tempo relativamente "curto" e provocar a cessação da formação estelar. 

O JWST permitiu-nos observar a fase de gás neutro e mais frio dos fluxos normais dos NGAs em galáxias distantes. Na galáxia estudada, foi descoberto que a taxa de escoamento na fase neutra era cerca de 100 vezes maior do que a taxa de escoamento na fase ionizada, revelando assim uma grande quantidade de massa que era anteriormente invisível.

Novas descobertas surgirão ao analisar mais galáxias no futuro.

Um artigo foi publicado na revista Nature.

Fonte: Swinburne University of Technology

Nebulosa de emissão bipolar do Ovo de Dragão

Como uma estrela formou esta linda nebulosa?

© Rowan Prangley (NGC 6164)

No meio da nebulosa de emissão NGC 6164 está uma estrela invulgarmente massiva. A estrela central foi comparada a uma pérola de ostra e a um ovo protegido pelos míticos dragões celestes de Ara. 

A nebulosa Ovo de Dragão foi descoberta em 1834 pelo astrônomo John Herschel.

A estrela, visível no centro da imagem em destaque e catalogada como HD 148937, é tão quente que a luz ultravioleta que emite aquece o gás que a rodeia. Esse gás provavelmente foi expelido da estrela anteriormente, possivelmente como resultado de uma interação gravitacional com uma companheira estelar em loop. O material expelido pode ter sido canalizado pelo campo magnético da estrela massiva, criando a forma simétrica da nebulosa bipolar. 

Nota-se nessa nebulosa uma esfera de hidrogênio ionizado (H II), denominada esfera de Strömgren.

A NGC 6164 se estende por cerca de quatro anos-luz e está localizada a cerca de 3.600 anos-luz de distância, em direção à constelação sul de Norma.

Fonte: NASA

Galáxia fotografada em placas de vidro

Esta imagem obtida pelo telescópio espacial Hubble mostra a galáxia espiral ESO 422-41, que fica a cerca de 34 milhões de anos-luz da Terra, na constelação de Columba.

© Hubble (ESO 422-41)

A estrutura irregular e repleta de estrelas dos braços espirais da galáxia e o brilho do seu núcleo denso são apresentados aqui com detalhes intrincados pela Advanced Camera for Surveys do Hubble. 

As imagens desta galáxia têm, no entanto, uma história de décadas. O nome ESO 422-41 vem da sua identificação no Atlas do Céu Austral do Observatório Europeu do Sul (ESO). Nos tempos anteriores aos levantamentos automatizados do céu com observatórios espaciais como o Gaia da ESA, muitas estrelas, galáxias e nebulosas foram descobertas através de grandes levantamentos fotográficos. Os astrônomos usaram os grandes telescópios mais avançados da época para produzir centenas de fotografias, cobrindo uma área do céu. Mais tarde estudaram as fotografias resultantes, tentando catalogar todos os novos objetos astronômicos revelados. 

Na década de 1970, um novo telescópio instalado nas instalações do ESO em La Silla, no Chile, realizou um levantamento deste tipo do céu meridional, que ainda não tinha sido examinado com tanta profundidade como o céu do norte. Na época, a principal tecnologia para gravação de imagens eram placas de vidro tratadas com produtos químicos. A coleção resultante de chapas fotográficas tornou-se o Atlas do Céu Austral do ESO. 

Astrônomos do ESO e de Uppsala, na Suécia, colaboraram no estudo das placas, registando centenas de galáxias, sendo a ESO 422-41 apenas uma delas, aglomerados estelares e nebulosas. Desde então, o levantamento astronômico do céu passou por pesquisas digitais auxiliadas por computador, como o Sloan Digital Sky Survey e o Legacy Surveys, para pesquisas feitas por telescópios espaciais, incluindo Gaia e o Wide-Field Infrared Survey Explorer. 

Mesmo assim, os levantamentos fotográficos do céu contribuíram imensamente para o conhecimento astronômico durante décadas, e os arquivos de placas de vidro servem como uma importante referência histórica para grandes áreas do céu. Alguns ainda são usados ativamente hoje, por exemplo, para estudar estrelas variáveis ao longo do tempo. E os objetos que estas pesquisas revelaram, incluindo o ESO 422-41, podem agora ser estudados em profundidade por telescópios como o Hubble.

Fonte: ESA

Como o potássio é destruído nas estrelas

Se quisermos saber de onde vêm os elementos químicos, há que olhar para as estrelas.

© Hubble (NGC 2419)

Os aglomerados globulares, como NGC 2419, visível nesta imagem obtida pelo telescópio espacial Hubble, não são apenas bonitos, mas também fascinantes. São grupos esféricos de estrelas que orbitam o centro de uma galáxia; no caso de NGC 2419, essa galáxia é a Via Láctea. O NGC 2419 encontra-se a cerca de 300.000 anos-luz do Sistema Solar, na direção da constelação do Lince.

Quase todos os elementos mais pesados que o hélio são formados através de reações nucleares nas estrelas. Mas que processos estelares são responsáveis por estes elementos? Será que podemos encontrar padrões na quantidade de cada elemento que observamos em diferentes ambientes astrofísicos, como estrelas, galáxias ou aglomerados globulares?

Recentemente, uma equipe de pesquisadores da Universidade do Estado da Carolina do Norte, nos EUA, focou-se no processo de destruição do potássio (K) em aglomerados globulares, analisando um aglomerado em particular: NGC 2419. 

Os aglomerados globulares são grupos de estrelas ligadas gravitacionalmente. Os astrônomos observaram padrões claros nas quantidades relativas de diferentes elementos de estrela para estrela. Um desses padrões é entre o oxigênio e o sódio: as estrelas dos aglomerados globulares que têm mais sódio têm menos oxigênio, e vice-versa. Isto é conhecido como a anticorrelação sódio-oxigênio (Na-O). 

Foram também descobertas várias outras anticorrelações, o que indica que ocorrem processos únicos (por vezes desconhecidos) em aglomerados globulares específicos. Em 2012, a primeira anticorrelação magnésio-potássio (Mg-K) foi descoberta no aglomerado globular NGC 2419. Um excedente global de potássio foi associado a reações de queima de hidrogênio em temperaturas entre 80 e 260 milhões kelvin.

Mas o mais intrigante é que as estrelas do aglomerado que mostraram esta anticorrelação são estrelas gigantes vermelhas relativamente jovens. Os núcleos destas estrelas não deveriam ser suficientemente quentes para que as reações nucleares alterassem a quantidade de Mg e K. A principal teoria envolvia a mistura com K e Mg de estrelas antigas do aglomerado, mas o que permaneceu incerto foi a velocidade da reação de destruição do potássio. 

Assim, a equipa tentou recriar a reação de destruição do potássio realizando uma experiência sobre uma reação nuclear semelhante (39K + 3He => 40Ca + d), no TUNL (Triangle Universities Nuclear Laboratory). Esta reação é de transferência de prótons, em que um próton do hélio-3 (3He) é transferido para o potássio-39 (39K), formando cálcio-40 (40Ca).

Esta reação experimental permite imitar a reação real que ocorre numa estrela onde o potássio é destruído. Descobriu-se que o potássio não só pode ser destruído em temperaturas mais baixas, como é destruído 13 vezes mais depressa do que se pensava nessas temperaturas. 

Esta descoberta poderá alterar a forma como modelamos a criação de elementos nas estrelas, não só para este caso específico de NGC 2419, mas também para outros modelos astrofísicos que incluam reações sobre o potássio.

Um artigo foi publicado no periódico Physical Review Letters.

Fonte: North Carolina State University

Telescópio Fermi não detecta raios gama de supernova próxima

Uma supernova próxima, em 2023, forneceu aos astrofísicos uma excelente oportunidade para testar ideias sobre a forma como este tipo de explosões impulsiona partículas, designadas por raios cósmicos, até perto da velocidade da luz.

© STScI (supernova SN 2023ixf na galáxia M101)

O telescópio de 48 polegadas do Observatório Fred Lawrence Whipple captou esta imagem, no visível, da galáxia Messier 101 em junho de 2023. A localização da supernova 2023ixf está assinalada com um círculo. O observatório, situado no Monte Hopkins, no estado norte-americano do Arizona, é operado pelo Centro de Astrofísica do Harvard & Smithsonian. 

Mas, surpreendentemente, o telescópio espacial de raios gama Fermi da NASA não detectou os raios gama altamente energéticos que os raios cósmicos deveriam produzir.

No dia 18 de maio de 2023 apareceu uma supernova na vizinha galáxia do Cata-vento (Messier 101), situada a cerca de 22 milhões de anos-luz de distância na direção da constelação da Ursa Maior. Designada SN 2023ixf, é a supernova mais luminosa descoberta nas proximidades da Via Láctea desde o lançamento do Fermi em 2008.

Estima-se que as supernovas convertem cerca de 10% da sua energia total na aceleração de raios cósmicos. Mas nunca foi observado este processo diretamente. Com as novas observações de SN 2023ixf, os nossos cálculos resultam numa conversão de energia tão baixa quanto 1% poucos dias após a explosão. Isto não exclui a possibilidade de as supernovas serem fábricas de raios cósmicos, mas significa que há necessidade de aprendermos sobre a sua produção. 

Todos os dias, trilhões de raios cósmicos colidem com a atmosfera da Terra. Cerca de 90% são núcleos de hidrogênio (prótons) e os restantes são elétrons ou núcleos de elementos mais pesados. Os cientistas têm vindo a investigar as origens dos raios cósmicos desde o início do século XX, mas não é possível identificar as suas fontes. Como são eletricamente carregados, os raios cósmicos mudam de rumo quando chegam à Terra, graças aos campos magnéticos que encontram. Os raios cósmicos produzem raios gama quando interagem com a matéria no seu ambiente. 

O Fermi é o telescópio de raios gama mais sensível em órbita, por isso, quando não detecta um sinal esperado, os cientistas têm de explicar a sua ausência. A resolução deste mistério permitirá construir uma imagem mais exata das origens dos raios cósmicos. 

Os astrofísicos há muito que suspeitam que as supernovas são as principais contribuintes dos raios cósmicos. Estas explosões ocorrem quando uma estrela com pelo menos oito vezes a massa do Sol fica sem combustível. O núcleo colapsa e depois recupera, impulsionando uma onda de choque para o exterior através da estrela. A onda de choque acelera as partículas, criando os raios cósmicos. Quando os raios cósmicos colidem com outra matéria e com a luz que rodeia a estrela, geram raios gama. 

As supernovas têm um grande impacto no ambiente interestelar de uma galáxia. As suas ondas de explosão e a nuvem de detritos em expansão podem persistir durante mais de 50.000 anos. Em 2013, as medições do Fermi mostraram que os remanescentes de supernova na nossa Galáxia, a Via Láctea, estavam acelerando os raios cósmicos, que geravam raios gama quando atingiam a matéria interestelar. 

Mas os astrônomos dizem que os remanescentes não estão produzindo partículas altamente energéticas suficientes para corresponder às medições dos cientistas na Terra. Uma teoria propõe que as supernovas podem acelerar os raios cósmicos mais energéticos da nossa Galáxia nos primeiros dias e semanas após a explosão inicial. Mas as supernovas são raras, ocorrendo apenas algumas vezes por século numa galáxia como a Via Láctea. Até distâncias de cerca de 32 milhões de anos-luz, uma supernova ocorre, em média, apenas uma vez por ano. 

Após um mês de observações, a partir do momento em que os telescópios ópticos viram pela primeira vez SN 2023ixf, o Fermi não tinha detectado raios gama. Têm que ser analisadas todas as hipóteses subjacentes aos mecanismos de aceleração e às condições ambientais para converter a ausência de raios gama num limite superior para a produção de raios cósmicos. Os pesquisadores propõem alguns cenários que podem ter afetado a capacidade do Fermi para ver raios gama do evento, como por exemplo a forma como a explosão distribuiu os detritos e a densidade do material em torno da estrela. As observações do Fermi constituem a primeira oportunidade para estudar as condições imediatamente após a explosão de supernova. 

Observações adicionais de SN 2023ixf em outros comprimentos de onda, novas simulações e modelos baseados neste acontecimento e estudos futuros de outras supernovas jovens ajudarão na descoberta das misteriosas fontes de raios cósmicos do Universo.

Um artigo foi publicado no periódico Astronomy & Astrophysics.

Fonte: NASA