Lua Cheia e Marte Cheio

Em 13 de janeiro, uma Lua Cheia e um Marte Cheio estavam próximos, ambos brilhantes e opostos ao Sol no céu do planeta Terra.

© David Bowman (Lua Cheia e Marte Cheio)

Na verdade, Marte estava oculto, passando atrás da Lua, quando visto de alguns locais na América do Norte e noroeste da África. Visto de Richmond, Virgínia, EUA, esta sequência de imagens compostas segue a ocultação lunar noturna antes, durante e depois do tão esperado espetáculo celestial. 

A série temporal telescópica é construída a partir de uma exposição feita a cada dois minutos enquanto rastreia a Lua ao longo das horas que abrangem o evento. Como resultado, a trajetória do Planeta Vermelho parece seguir um caminho suavemente curvo devido à taxa ligeiramente diferente de movimento aparente da Lua. 

A próxima ocultação lunar do brilhante planeta Marte será em 9 de fevereiro, quando a Lua estará na fase gibosa crescente, uma fase intermediária do ciclo lunar, que ocorre entre o quarto crescente e a Lua Cheia. 

No entanto, as ocultações lunares só são visíveis de uma fração da superfície da Terra. A ocultação de Marte em 9 de fevereiro será vista em partes da Rússia, China, leste do Canadá, Groenlândia e outros locais (principalmente no norte), mas uma conjunção próxima da Lua com Marte será mais amplamente visível do planeta Terra.

Fonte: NASA

Explicando as características incomuns de uma corrente estelar

Físicos propuseram uma solução para um enigma de longa data que envolve a corrente estelar GD-1, uma das correntes mais bem estudadas no interior do halo galáctico da Via Láctea, conhecida pela sua estrutura longa e fina e pelas suas características incomuns.

© Adrian Price-Whelan (corrente estelar GD-1)

A equipe de pesquisadores, liderada por Hai-Bo Yu, da Universidade da Califórnia em Riverside, propôs que um "sub-halo" de matéria escura autointerativa em colapso do núcleo, um halo satélite menor dentro do halo galáctico, é responsável pelas características peculiares em forma de esporão e pelas lacunas observadas na corrente estelar GD-1. A pesquisa poderá ter implicações significativas para a compreensão das propriedades da matéria escura no Universo.

Um fluxo estelar é um grupo de estrelas que se movem coletivamente ao longo de uma trajetória partilhada. Uma lacuna refere-se a uma subdensidade localizada de estrelas ao longo da corrente, enquanto um esporão é uma sobredensidade de estrelas que se estende para fora do corpo principal da corrente. Uma vez que a matéria escura governa o movimento das correntes estelares, será possível usá-las para localizar matéria escura invisível numa galáxia.

O halo galáctico da Via Láctea, uma região aproximadamente esférica que rodeia a Galáxia, contém matéria escura e estende-se para além da orla visível da Galáxia. Os astrônomos descobriram que as características de esporão e a lacuna da corrente estelar GD-1 não podem ser facilmente atribuídas à influência gravitacional de aglomerados globulares conhecidos ou galáxias satélite da Via Láctea.

Estas características podem ser explicadas, no entanto, por um objeto perturbador desconhecido, como um sub-halo. Mas a densidade do objeto teria de ser significativamente mais elevada do que a prevista pelos tradicionais sub-halos de matéria escura fria.

Os sub-halos de matéria escura fria não têm tipicamente a densidade necessária para produzir as características distintivas observadas na corrente GD-1. No entanto, a pesquisa demonstra que um sub-halo de matéria escura autointerativa em colapso do núcleo pode atingir a densidade necessária. Um sub-halo tão compacto seria suficientemente denso para exercer a influência gravitacional necessária para explicar as perturbações observadas na corrente GD-1.

Pensa-se que a matéria escura, que não pode ser vista diretamente, constitui 85% da matéria do Universo. A sua natureza não é bem compreendida. A matéria escura fria, a teoria da matéria escura predominante, assume que as partículas de matéria escura não têm colisões. A matéria escura autointerativa em colapso do núcleo, uma forma teórica de matéria escura, propõe que as partículas de matéria escura interagem entre si através de uma nova força escura.

Neste estudo os pesquisadores utilizaram simulações numéricas com N-corpos para modelar o comportamento de um subhalo de matéria escura autointerativa em colapso do núcleo. A descoberta também fornece informações sobre a natureza da própria matéria escura. Este trabalho abre uma nova e promissora via para a investigação das propriedades de autointeração da matéria escura através de fluxos estelares.

Um artigo foi publicado no periódico The Astrophysical Journal Letters.

Fonte: University of California

Uma nebulosa planetária destruiu o seu sistema solar

Uma equipe internacional de pesquisadores descobriu uma nebulosa planetária que destruiu o seu próprio sistema planetário, conservando os fragmentos restantes sob a forma de poeira em órbita da sua estrela central.

© Klaus Bernhard (nebulosa planetária WeSB1)

Até à data, foram confirmadas a descoberta de 5.811 exoplanetas em órbita de estrelas de todos os tipos e em quase todas as fases da evolução estelar. No entanto, embora tenham sido descobertos exoplanetas em torno de anãs brancas, a fase final da evolução de estrelas de massa baixa e intermediária, como o Sol, não foram detectados exoplanetas na fase evolutiva anterior, conhecida como a fase de nebulosa planetária. 

As nebulosas planetárias são conchas brilhantes de gás e poeira que se encontram em volta das anãs brancas mais jovens, formadas a partir do material perdido pela estrela central no fim da sua vida, mesmo antes de se tornar uma anã branca. A expulsão deste material interfere com quaisquer planetas que possam estar em órbita em torno da estrela, fazendo com que os mais próximos espiralem e sejam engolidos pela estrela central, enquanto os mais distantes se deslocam para órbitas ainda mais distantes, talvez até se soltem e voem para longe. A aparente ausência de exoplanetas em torno de estrelas na fase de nebulosa planetária levanta questões importantes sobre como é possível encontrar tantos em torno de anãs brancas. 

Esta descoberta representa um passo importante para a compreensão da população observada de exoplanetas em torno de estrelas evoluídas. A descoberta foi feita através do estudo de dados de 2.000 estrelas centrais de nebulosas planetárias observadas pelo satélite Gaia e pelo ZTF (Zwicky Transient Facility), um levantamento astronômico que permite obter imagens repetidas de grandes áreas do céu noturno em busca de transientes astronômicos e outras formas de variabilidade. 

Foi o astrônomo amador Klaus Bernhard, da associação alemã Bundesdeutsche Arbeitsgemeinschaft für Veränderliche Sterne, quem primeiro se deparou com o estranho comportamento desta nebulosa planetária. Ele analisou os dados e descobri que a estrela central de WeSb1 caiu para menos de 10% do seu brilho habitual durante algumas semanas em 2021, antes de voltar ao normal. Em anos anteriores, registaram-se episódios de escurecimento semelhantes, mas sempre com uma duração diferente e nunca tão profundos.

A única explicação razoável para este comportamento é a existência de grandes nuvens de poeira em órbita ao redor da estrela central, mas no interior da nebulosa. Para melhor compreender as propriedades e origens desta poeira, a equipe obteve dados adicionais utilizando o NOT (Nordic Optical Telescope) no Observatório Roque de los Muchachos do IAC (Instituto de Astrofísica de Canarias). De igual modo, procuraram dados existentes obtidos por outros estudos, como o ATLAS, uma rede de telescópios que em breve incluirá um instalado no Observatório de Teide, em Tenerife.

A estrela central não é, de fato, uma estrela, mas sim duas. A interação entre a estrela central e a sua companheira formou a nebulosa planetária e, ao mesmo tempo, levou à destruição dos planetas do sistema, deixando os remanescentes sob a forma de grandes nuvens de poeira em órbita em torno da estrela companheira.

Um artigo foi publicado na revista Nature Astronomy.

Fonte: Instituto de Astrofísica de Canarias

Erupção de raios gama proveniente de um buraco negro

As FRBs (Fast Radio Bursts, em português "rajadas rápidas de rádio") são breves e brilhantes explosões de ondas de rádio emitidas por objetos extremamente compactos, como estrelas de nêutrons e possivelmente buracos negros.

© MIT (ilustração de estrela de nêutrons emitindo um feixe de rádio)

Estes "fogos de artifício" fugazes duram apenas um milésimo de segundo e podem transportar uma enorme quantidade de energia, suficiente para ofuscar brevemente galáxias inteiras. 

Desde que a primeira rajada rápida de rádio foi descoberta em 2007, os astrônomos detectaram milhares de FRBs, cujas localizações vão desde o interior da Via Láctea até 8 bilhões de anos-luz de distância. A forma exata como estas explosões cósmicas de rádio são lançadas é uma incógnita ainda muito debatida. 

Agora, astrônomos do MIT (Massachusetts Institute of Technology) descobriram as origens de pelo menos uma rajada rápida de rádio usando uma nova técnica que poderá fazer o mesmo com outras FRBs. Este novo estudo centrou-se na FRB 20221022A, uma rajada rápida de rádio anteriormente descoberta e detectada numa galáxia a cerca de 200 milhões de anos-luz de distância. 

Os cientistas estudaram as alterações no brilho da FRB e determinaram que a rajada deve ter tido origem na vizinhança imediata da sua fonte, e não muito mais longe, como alguns modelos previram. A equipe estima que FRB 20221022A explodiu a partir de uma região extremamente próxima de uma estrela de nêutrons, no máximo a 10.000 quilômetros de distância. A uma distância tão curta, a rajada deve ter surgido da magnetosfera da estrela de nêutrons, uma região altamente magnética que rodeia imediatamente a estrela ultracompacta. Nestes ambientes das estrelas de nêutrons, os campos magnéticos estão realmente no limite do que o Universo pode produzir.

As detecções de rajadas rápidas de rádio têm aumentado nos últimos anos devido ao CHIME (Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment). A rede de radiotelescópios é composta por quatro grandes receptores estacionários, cada um com a forma de um meio tubo, que estão sintonizados para detectar emissões de rádio dentro de uma gama altamente sensível a FRBs. Desde 2020, o CHIME detectou milhares de FRBs em todo o Universo.

A equipe pensou que, se conseguissem estimar o grau de cintilação de uma FRB, poderiam determinar o tamanho relativo da região de onde a FRB teve origem. Quanto menor for a região, mais próxima estará a rajada da sua fonte e mais provável que tenha vindo de um ambiente magneticamente turbulento. Quanto maior for a região, mais longe estará a rajada, apoiando a ideia de que as FRBs têm origem em ondas de choque longínquas.

Os resultados excluem a possibilidade da FRB 20221022A ter emergido da periferia de um objeto compacto. Em vez disso, os estudos provam pela primeira vez que as rajadas rápidas de rádio podem ter origem muito perto de uma estrela de nêutrons, em ambientes magnéticos altamente caóticos.

Esta pesquisa irá provavelmente inspirar estudos de seguimento de comportamentos semelhantes em outras FRBs e levar a esforços teóricos para reconciliar as diferenças nos seus sinais polarizados.

Um artigo foi publicado na revista Nature.

Fonte: Massachusetts Institute of Technology

Restos de supernovas serão grandes ou pequenos?

O que acontece depois que uma estrela explode?

© Stéphane Vetter (M37, SNR G179.0 e Simeis 147)

Uma enorme bola de fogo de gás quente dispara em todas as direções. Quando este gás atinge o meio interestelar existente, ele esquenta tanto que brilha.

No lado esquerdo superior encontra-se o aglomerado aberto Messier 37 (também denominado M37 ou NGC 2099) localizado na constelação de Auriga. Situa-se a aproximadamente 3 600 anos-luz da Terra.

Dois remanescentes de supernova (SNRs) diferentes são visíveis na imagem em destaque, tirada no Observatório Oukaïmeden, no Marrocos. A nebulosa azul com aparência de bola de futebol no canto superior esquerdo é a SNR G179.0+02.6, que parece ser a menor. Esta supernova, a cerca de 11.000 anos-luz de distância da Terra, detonou há cerca de 50.000 anos. Embora composta principalmente de gás hidrogênio, a luz azul é emitida por uma quantidade residual de oxigênio. 

O remanescente de supernova aparentemente maior, dominando o canto inferior direito da imagem, é a Nebulosa Espaguete, catalogada como Simeis 147 e Sh2-240. Esta supernova, está apenas cerca de 3.000 anos-luz de distância daqui, explodiu há cerca de 40.000 anos.

Comparativamente, embora pareçam ter tamanhos diferentes, ambos os remanescentes de supernova não só têm aproximadamente a mesma idade, mas também aproximadamente o mesmo tamanho!

Fonte: NASA

A paridade dos eclipses

Os eclipses tendem a vir em pares.

© Josh Dury (eclipses lunar e solar captados em datas diferentes)

Duas vezes por ano, durante uma temporada de eclipses que dura cerca de 34 dias, o Sol, a Lua e a Terra podem quase se alinhar. Então, as fases cheia e nova da Lua, separadas por pouco mais de 14 dias, criam um eclipse lunar e um solar.

Mas apenas raramente o alinhamento nas fases de lua nova e lua cheia durante uma única temporada de eclipses é próximo o suficiente para produzir um par com eclipses lunares e solares totais (ou um total e um anular). Mais frequentemente, eclipses parciais fazem parte de qualquer temporada de eclipses.

Na verdade, a última temporada de eclipses de 2024 produziu este par de eclipses separados por quinzenas: um eclipse lunar parcial em 18 de setembro e um eclipse solar anular em 2 de outubro. As imagens compostas de lapso de tempo foram captadas de Somerset, Reino Unido (à esquerda) e da Ilha de Páscoa (à direita).

As temporadas de eclipses de 2025 verão um eclipse lunar total em 14 de março, acompanhado de um eclipse solar parcial em 29 de março, e um eclipse lunar total em 7 de setembro, seguido de um eclipse solar parcial em 21 de setembro.

Fonte: NASA

Um híbrido único entre asteroide e cometa

Embora o nosso Sistema Solar tenha bilhões de anos, só recentemente  conhecemos melhor um dos seus habitantes mais dinâmicos e cativantes, conhecido como (2060) Quíron.

© W. G. Sierra (ilustração do centauro ativo Quíron)

Quíron pertence à classe de objetos chamada "Centauros". Os centauros são objetos espaciais que orbitam o Sol entre Júpiter e Netuno. São semelhantes à criatura mitológica que lhes dá o nome, na medida em que são híbridos, possuindo características tanto de asteroides como de cometas. 

Utilizando o telescópio espacial James Webb, cientistas da UCF (University of Central Florida) lideraram recentemente uma equipe que descobriu, pela primeira vez, que Quíron tem uma química de superfície diferente da dos outros centauros. A sua superfície tem gelo de dióxido de carbono e de monóxido de carbono, bem como dióxido de carbono e metano na sua coma (cabeleira), o invólucro de poeira e gás que o rodeia. 

As observações estão a criando conhecimentos fundamentais para compreender a formação do nosso Sistema Solar, uma vez que estes objetos permaneceram praticamente inalterados desde a formação do Sistema Solar.  Uma vez que Quíron possui características de asteroide e de cometa, é um bom local para estudar muitos processos que podem ajudar a compreendê-los. 

 O que é único acerca de Quíron é o fato de ser possível observar tanto a superfície, onde se encontra a maior parte dos gelos, como a coma, onde estão os gases que têm origem na superfície ou logo abaixo dela. Os objetos transnetunianos não têm este tipo de atividade porque estão muito longe e são muito frios. Os asteroides não têm este tipo de atividade porque não têm gelo. Os cometas, por outro lado, mostram atividade como os centauros, mas são normalmente observados mais perto do Sol e as suas comas são tão espessas que complicam a interpretação das observações dos gelos à superfície. 

Descobrir quais os gases que fazem parte da coma e as suas diferentes relações com os gelos à superfície ajuda-nos a conhecer as propriedades físicas e químicas, tais como a espessura e a porosidade da camada de gelo, a sua composição e a forma como a irradiação a afeta. Os astrônomos analisaram o gás metano da coma e determinaram que o fluxo detectado era consistente com a sua origem numa área de superfície que estava exposta ao maior aquecimento do Sol. 

Quíron, descoberto pela primeira vez em 1977, está muito melhor caracterizado do que a maioria dos centauros. Ele é originário da região dos objetos transnetunianos e tem viajado em torno do Sistema Solar desde a sua formação. A informação recentemente analisada ajuda os cientistas a compreender melhor o processo termofísico que está decorrendo em Quíron e que produz gás metano. Tem períodos em que se comporta como um cometa, tem anéis de material ao seu redor e potencialmente um campo de detritos de pequenas poeiras ou material rochoso orbitando à sua volta. Assim, surgem muitas questões acerca das propriedades de Quíron que permitem estes comportamentos únicos. O estudo também destacou a presença de subprodutos irradiados de metano, monóxido de carbono e dióxido de carbono, que exigirão mais análise. 

As órbitas de Quíron e de muitos outros objetos não planetários de grandes dimensões sofrem ocasionalmente encontros próximos com um dos planetas gigantes, onde a atração gravitacional do planeta altera a órbita do objeto menor, levando-o por todo o Sistema Solar e expondo-o a muitos ambientes diferentes. Sabe-se que foi ejetado da população de objetos transnetunianos e só agora está a transitar pela região dos planetas gigantes, onde não permanecerá por muito tempo. Após cerca de 1 milhão de anos, centauros como Quíron são tipicamente ejetados da região dos planetas gigantes, onde podem terminar as suas vidas como cometas da família de Júpiter ou podem regressar à região dos objetos transnetunianos.

Nota-se a multiplicidade de gelos de Quíron com diferentes volatilidades e os seus processos de formação. Alguns destes gelos, como o metano, o dióxido de carbono e a água, podem ser componentes primordiais de Quíron, herdados da nebulosa pré-solar. Outros, como o acetileno, o propano, o etano e o óxido de carbono, podem ter-se formado à superfície devido a processos de redução e oxidação.

Quíron vai aproximar-se da Terra onde propiciará melhores leituras sobre as quantidades e a natureza dos gelos, silicatos e material orgânico, possibilitando compreender melhor como as variações sazonais da insolação e os diferentes padrões de iluminação podem afetar o seu comportamento e o seu reservatório de gelo.

Os resultados foram recentemente publicados no periódico Astronomy & Astrophysics.

Fonte: University of Central Florida

Erupção enorme de raios gama proveniente de buraco negro

A primeira fotografia de um buraco negro abalou o mundo em 2019, quando o EHT (Event Horizon Telescope) divulgou uma imagem do buraco negro supermassivo no centro da galáxia M87, também conhecida como Virgo A ou NGC 4486, localizada na constelação de Virgem.

© EHT / Fermi-LAT (curva de luz de raios gama)

Curva de luz do surto de raios gama (em baixo) e coleção de imagens quase simuladas do jato de M87 (em cima) a várias escalas obtidas no rádio e em raios X. O instrumento, o intervalo de observação do comprimento de onda e a escala são indicados no canto superior esquerdo de cada imagem.

Este buraco negro está surpreendendo novamente com uma erupção de raios gama, emitindo fótons bilhões de vezes mais energéticos do que a luz visível. Um surto tão intenso não era observado há mais de uma década, fornecendo uma visão crucial sobre a forma como as partículas, como elétrons e prótons, são aceleradas nos ambientes extremos perto dos buracos negros. 

O jato que sai do centro de M87 é sete ordens de grandeza, ou seja, dezenas de milhões de vezes, maior do que o horizonte de eventos, ou a superfície do próprio buraco negro. A brilhante explosão de emissão altamente energética foi muito superior às energias tipicamente detectadas por radiotelescópios na região do buraco negro. A atividade durou cerca de três dias e provavelmente emergiu de uma região com menos de três dias-luz de tamanho. 

Um raio gama é um "pacote" de energia eletromagnética, também conhecido como fóton. Os raios gama têm a maior energia de todos os comprimentos de onda do espectro eletromagnético e são produzidos pelos ambientes mais quentes e energéticos do Universo, como as regiões em torno dos buracos negros. Os fótons da erupção de raios gama de M87 têm níveis de energia de alguns TeV (teraelétrons-volt). Os TeV são usados para medir a energia das partículas subatômicas e são equivalentes à energia de um mosquito em movimento. Trata-se de uma enorme quantidade de energia para partículas que são muitos trilhões de vezes menores do que um mosquito. 

À medida que a matéria cai em direção a um buraco negro, forma um disco de acreção onde as partículas são aceleradas devido à perda de energia gravitacional. Algumas são mesmo redirecionadas para longe dos polos do buraco negro como um poderoso fluxo impulsionado por campos magnéticos intensos. Este processo é irregular, o que muitas vezes causa uma rápida explosão de energia. 

No entanto, os raios gama não conseguem penetrar na atmosfera da Terra. Há cerca de 70 anos, os físicos descobriram que os raios gama podem ser detectados a partir do solo, observando a radiação secundária gerada quando atingem a atmosfera. 

Mais de duas dúzias de instalações observacionais terrestres e espaciais, incluindo os telescópios Fermi-LAT, telescópio espacial Hubble, NuSTAR, Chandra e Swift, juntamente com as três maiores redes de telescópios atmosféricos Cherenkov do mundo (VERITAS, H.E.S.S. e MAGIC) juntaram-se a esta segunda campanha EHT e de múltiplos comprimentos de onda em 2018. Estes observatórios são sensíveis aos fótons de raios X, bem como aos raios gama de alta e muito alta energia, respectivamente.

Um dos principais conjuntos de dados utilizados neste estudo é a chamada distribuição espectral de energia. O espectro descreve a forma como a energia de fontes astronômicas, como M87, se distribui por diferentes comprimentos de onda da luz. É como dividir a luz num arco-íris e medir a quantidade de energia presente em cada cor. Esta análise ajuda-nos a descobrir os diferentes processos que conduzem à aceleração de partículas altamente energéticas no jato do buraco negro supermassivo.

Uma análise mais aprofundada encontrou uma variação significativa na posição e no ângulo do anel, também chamado horizonte de eventos, e na posição do jato. Isto sugere que uma relação física entre as partículas e o horizonte de eventos, em diferentes escalas de tamanho, influencia a posição do jato. Uma das características mais marcantes do buraco negro de M87 é um jato bipolar que se estende a milhares de anos-luz do núcleo. Este estudo pode ajudar a resolver um debate de longa data sobre as origens dos raios cósmicos detectados na Terra.

Um artigo que descreve os resultados foram publicados no periódico Astronomy & Astrophysics.

Fonte: Harvard University