Gaia descobre uma grande onda na Via Láctea

A nossa Galáxia nunca está parada: gira e oscila. E agora, dados do telescópio espacial Gaia da ESA revelam que a Via Láctea também tem uma onda gigante que ondula do seu centro para fora.

© ESA / Gaia (ondulação de lado na Via Láctea)

Há cerca de cem anos que sabemos que as estrelas da Via Láctea giram em torno do seu centro e o Gaia mediu as suas velocidades e movimentos. Desde a década de 1950 que sabemos que o disco da Via Láctea está deformado. Depois, em 2020, o Gaia descobriu que este disco oscila ao longo do tempo, de forma semelhante ao movimento de um pião.

E agora tornou-se claro que uma grande onda agita o movimento das estrelas da Via Láctea ao longo de distâncias de dezenas de milhares de anos-luz do Sol. Tal como uma pedra atirada para um lago, fazendo ondulações para fora, esta onda galáctica de estrelas abrange uma grande parte do disco exterior da Via Láctea.

A inesperada ondulação galáctica é vista com as posições de milhares de estrelas brilhantes que são mostradas em vermelho e azul, sobrepostas nos mapas da Via Láctea pelo Gaia. Mesmo que nenhuma nave espacial possa viajar para além da nossa Galáxia, a visão excepcionalmente precisa do Gaia, nas três direções espaciais (3D) e nas três velocidades (movendo-se em direção a nós e para longe de nós, e pelo céu) está permitindo aos cientistas fazer estes mapas de cima para baixo e de lado. A partir deles, podemos ver que a onda estende-se por uma enorme porção do disco galáctico, afetando estrelas a pelo menos 30 a 65 mil anos-luz de distância do centro da Galáxia (para efeitos de comparação, a Via Láctea tem cerca de 100 mil anos-luz de diâmetro).

Os astrônomos conseguiram descobrir este movimento surpreendente estudando as posições e movimentos pormenorizados de jovens estrelas gigantes e estrelas Cefeidas. Estas últimas são estrelas que variam de brilho de uma forma previsível e que podem ser observadas por telescópios como o Gaia a grandes distâncias. Dado que as jovens estrelas gigantes e as Cefeidas movem-se com a onda, os cientistas pensam que o gás no disco também pode estar participando nesta ondulação em grande escala. É possível que as estrelas jovens retenham a memória da onda a partir do próprio gás no qual nasceram.

Uma colisão passada com uma galáxia anã poderia ser uma explicação possível, mas os cientistas precisam de mais investigações. A grande onda pode também estar relacionada com um movimento ondulatório de menor escala observado a 500 anos-luz do Sol e que se estende por 9.000 anos-luz, a chamada Onda Radcliffe. No entanto, a Onda Radcliffe é um filamento muito menor e está localizada numa parte diferente do disco da Galáxia, em comparação com a onda estudada (muito mais perto do Sol do que a grande onda). As duas ondas podem ou não estar relacionadas. 

O quarto lançamento de dados do Gaia incluirá posições e movimentos ainda melhores das estrelas da Via Láctea, incluindo estrelas variáveis como as Cefeidas. Isto ajudará na obtenção de mapas ainda melhores, avançando assim na compreensão destas características da Via Láctea.

Um artigo foi publicado no periódico Astronomy & Astrophysics.

Fonte: ESA

Centro de explosão de estrelas

A galáxia brilhante nesta imagem do telescópio espacial Hubble é a galáxia NGC 6951, que reside a cerca de 70 milhões de anos-luz de distância, na constelação de Cefeu.

© Hubble (NGC 6951)

Como mostra esta imagem do Hubble, a NGC 6951 é uma galáxia espiral com inúmeras estruturas intrigantes. O que mais chama a atenção são seus braços espirais, pontilhados por nebulosas vermelhas brilhantes, estrelas azuis brilhantes e nuvens de poeira filamentosas.

Os braços espirais circundam o centro galáctico, que possui um brilho dourado proveniente de uma população de estrelas mais velhas. O centro da galáxia também é nitidamente alongado, revelando a presença de uma barra de estrelas em rotação lenta.

A barra da NGC 6951 pode ser responsável por outra característica notável: um anel branco-azulado que envolve o próprio coração da galáxia. Isso é chamado de anel de explosão estelar circumnuclear; essencialmente, um círculo de formação estelar intensificada ao redor do núcleo de uma galáxia.

A barra canaliza o gás em direção ao centro da galáxia, onde se acumula em um anel com cerca de 3.800 anos-luz de diâmetro. Duas faixas escuras de poeira paralelas à barra marcam os pontos onde o gás da barra entra no anel. O gás denso de um anel de explosão estelar circumnuclear é o ambiente perfeito para a formação de um número impressionante de estrelas.

Usando dados do Hubble, astrônomos identificaram mais de 80 potenciais aglomerados estelares dentro do anel da NGC 6951. Muitas das estrelas se formaram há menos de 100 milhões de anos, mas o anel em si tem vida mais longa, podendo ter existido por 1 a 1,5 bilhão de anos.

Astrônomos têm obtido imagens da NGC 6951 com o Hubble por uma ampla variedade de razões, incluindo o mapeamento da poeira em galáxias próximas, o estudo dos centros de galáxias de disco e o monitoramento de supernovas recentes, das quais a NGC 6951 hospedou cinco ou seis.

Fonte: ESA

Descoberto planeta errante que cresce a um ritmo recorde

Os astrônomos identificaram um enorme surto de crescimento num planeta errante.

© ESO (ilustração do planeta errante)

Ao contrário dos planetas do nosso Sistema Solar, estes objetos não orbitam estrelas, flutuando livremente por si mesmos.

As novas observações, efetuadas com o Very Large Telescope (VLT) do Observatório Europeu do Sul (ESO), revelam que este planeta flutuante está consumindo gás e poeira do meio que o rodeia numa taxa elevada. Esta é a taxa de crescimento mais elevada alguma vez registada para um planeta errante, ou, aliás, qualquer tipo de planeta, fornecendo assim informações preciosas sobre a formação e evolução dos planetas.

O objeto em estudo, com uma massa cinco a dez vezes superior à de Júpiter, situa-se a cerca de 620 anos-luz de distância da Terra, na constelação do Camaleão. Com o nome oficial de Cha 1107-7626, este planeta errante ainda se encontra em formação, sendo alimentado por um disco de gás e poeira que o circunda. O planeta, que flutua livremente no espaço, atrai o material para si num processo conhecido por acreção.

No entanto, foi descoberto que a taxa de acreção deste jovem planeta não é constante. Em Agosto de 2025, o planeta estava acumulando massa cerca de oito vezes mais depressa do que apenas alguns meses antes, a uma taxa de seis bilhões de toneladas por segundo!

A descoberta foi realizada com o auxílio do espectrógrafo X-shooter montado no VLT do ESO, no deserto chileno do Atacama. A equipe utilizou igualmente dados do telescópio espacial James Webb, assim como dados de arquivo do espectrógrafo SINFONI do VLT do ESO.

A origem dos planetas errantes continua sendo uma questão em aberto: terão uma formação semelhante a estrelas mas com massas muito pequenas ou serão planetas gigantes ejetados dos seus sistemas de origem?

Os resultados indicam que, pelo menos alguns planetas errantes, parecem partilhar uma formação semelhante ao das estrelas, uma vez que enormes taxas de acreção repentinas semelhantes a esta foram já observadas em estrelas jovens.

Ao comparar a luz emitida antes e durante a enorme subida da taxa de acreção, os astrônomos reuniram pistas sobre a natureza do processo de acreção. Notavelmente, a atividade magnética parece ter desempenhado um papel importante na enorme taxa de acreção da matéria, algo que só havia sido anteriormente observado em estrelas, sugerindo que mesmo objetos de pequena massa podem ter campos magnéticos fortes, capazes de alimentar tais eventos de acreção.

A equipe também descobriu que a química do disco em torno do planeta mudou durante o episódio de acreção, com vapor de água sendo detectado durante o evento, mas não antes. Este fenômeno já tinha sido observado anteriormente em estrelas, mas nunca em nenhum tipo de planeta.

Os planetas errantes são difíceis de detectar, já que são muito tênues, no entanto o futuro Extremely Large Telescope (ELT) do ESO, que operará sob os céus mais escuros do planeta, poderá fazer uma grande diferença. Os seus poderosos instrumentos e enorme espelho principal permitirão aos astrônomos descobrir e estudar mais destes planetas solitários, ajudando-nos a compreender melhor o quão semelhantes poderão ser com estrelas.

Este trabalho foi publicado no periódico The Astrophysical Journal Letters.

Fonte: ESO

A descoberta de uma rara Cruz de Einstein

Utilizando observatórios como o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), astrônomos avistaram uma rara Cruz de Einstein.

© ALMA / NOEMA (galáxia HerS-3 e Cruz de Einstein)

O painel esquerdo mostra a galáxia HerS-3, amplificada gravitacionalmente em uma Cruz de Einstein com uma quinta imagem central brilhante, conforme observado pelo Northern Extended Millimeter Array (NOEMA) no contínuo milimétrico (contornos amarelos), sobreposta à imagem do infravermelho próximo do telescópio espacial Hubble, identificando as quatro galáxias principais (G1 a G4) do grupo de galáxias. A estrela amarela indica a posição do halo de matéria escura (DM) associado ao grupo. O painel direito exibe a morfologia detalhada de cada uma das cinco imagens da Cruz de Einstein, conforme reveladas pelo ALMA.

A Cruz de Einstein formada a partir de cinco imagens da mesma galáxia distante, marca a primeira vez que astrônomos observaram tal característica em comprimentos de onda submilimétricos e de rádio. A descoberta tem o potencial de contribuir para o longo debate sobre o valor da constante de Hubble.

A galáxia de fundo, conhecida como HerS-3, está a 11,6 bilhões de anos-luz de distância. Em seu caminho para a Terra, a luz da HerS-3 encontrou um grupo de quatro galáxias massivas, bem como pelo menos outras 10 galáxias, localizadas a 7,8 bilhões de anos-luz de nós. A gravidade desse grupo em primeiro plano desdobrou a luz da HerS-3 em cinco imagens separadas, em um fenômeno conhecido como lente gravitacional. O resultado é um formato distinto conhecido como cruz de Einstein.

Juntamente com o ALMA, a equipe utilizou dados do NOEMA, na França, do Very Large Array (VLA), no Novo México, e do telescópio espacial Hubble. Eles usaram o NOEMA e o ALMA para mapear o gás molecular frio presente no HerS-3, que alimenta a formação estelar, o VLA para rastrear a emissão de rádio e o Hubble para fornecer a visão óptica de alta resolução necessária para determinar as posições e formas das galáxias que atuam como lentes.

O que foi descoberto é incomum. Normalmente, as cruzes de Einstein consistem em quatro imagens principais. Uma quinta imagem central, quando aparece, geralmente é muito tênue, pois a distribuição de massa interna da lente pode tanto diminuí-la quanto ofuscá-la. Com o HerS-3, no entanto, a quinta imagem foi nítida. Além disso, os pesquisadores, liderados por Pierre Cox (Instituto de Astrofísica de Paris), descobriram que a gravidade das galáxias visíveis do aglomerado interveniente não conseguia, por si só, explicar o arranjo exato das cinco imagens.

A única maneira de reproduzir a configuração notável observada foi adicionar um componente invisível e massivo: um halo de matéria escura no centro do grupo de galáxias. Este halo pesa vários trilhões de vezes a massa do nosso Sol. Isso significa que o centro de massa do aglomerado está deslocado da galáxia mais brilhante, tornando a quinta imagem tênue visível.

O alinhamento casual pode proporcionar um presente fortuito: a ampliação pode permitir estudos incomumente detalhados de uma galáxia starburst com desvio para o vermelho ~3 (quando o Universo tinha menos de um quinto de sua idade atual), incluindo seu gás, formação estelar e possíveis ejeções. 

A HerS-3 também pode ser útil no longo debate sobre o valor da constante de Hubble, a taxa de expansão atual do Universo. Mas diferentes maneiras de medi-la produzem resultados conflitantes sobre a velocidade com que o espaço está se expandindo atualmente. A HerS-3 poderia ser usada como outra forma de medir a constante de Hubble. Se a luz do objeto de fundo varia ao longo do tempo, o intervalo de tempo entre o aparecimento dessa variação em cada uma das imagens com lentes registradas depende, em parte, da expansão do Universo. Normalmente, são usados quasares para isso, já que eles naturalmente variam rapidamente em função do tempo. Mas a HerS-3 está formando estrelas, levantando a perspectiva de detectar uma supernova que chegaria a cada imagem em momentos diferentes, dando o intervalo de tempo e, portanto, as restrições à constante de Hubble. 

O que começou como uma forma interessante no céu pode acabar escondendo pistas mais profundas sobre um dos mistérios duradouros do Universo.

Os resultados foram publicados no periódico The Astrophysical Journal.

Fonte: Sky & Telescope

Da Flor à Cabeça de Alho

Esta imagem na constelação de Cassiopeia mostra a região formada por NGC 7822 e Sh2-170 que delineia o famoso ponto de interrogação cósmico.

© Julien De Winter (Sh2-170 e Abell 85)

Esta imagem foca no "ponto": Sh2-170, no canto superior esquerdo, uma nebulosa circular de emissão frequentemente apelidada de Pequena Roseta. Em contraste, no canto inferior direito se estende o vasto remanescente de supernova Abell 85 (CTB 1). Esta bolha filamentosa, com idade entre 20.000 e 30.000 anos, abrange mais de 100 anos-luz de diâmetro. Suas estruturas são particularmente tênues: os filamentos (OIII), extremamente fracos, foram revelados aqui graças a um processamento paciente e meticuloso, destacando a onda de choque da explosão interagindo com o gás circundante.

Entre esses dois objetos, uma rede de nuvens filamentosas de hidrogênio completa o campo. A origem dessa estrutura se assemelha fortemente a uma SNR (remanescente de supernova). 

Esta cena, composta por Sh2-170 e Abell 85, ilustra duas facetas opostas da evolução estelar: a formação de novas estrelas dentro de uma nebulosa compacta e a morte violenta de uma estrela massiva em um remanescente de supernova. 

A nebulosa Sh2-170, que foi descoberta por Stewart Sharpless em 1959, é uma nebulosa de emissão localizada a aproximadamente 7.500 anos-luz da Terra. Ela se estende por quase 70 anos-luz, mas sua aparência circular e compacta lhe rendeu o apelido de "Pequena Roseta", em referência à famosa Nebulosa da Roseta em Monoceros. É um berçário estelar, onde novas gerações de estrelas nascem em meio a nuvens de gás e poeira.

O remanescente de supernova Abell 85, que foi descoberto em meados do século XX, foi inicialmente classificada como uma nebulosa planetária por George O. Abell em seu catálogo de 1955, devido à sua aparência difusa e anular em Hα. No entanto, observações de rádio subsequentes revelaram sua verdadeira natureza: um remanescente de supernova, agora conhecido como CTB 1. Localizado a cerca de 9.000 anos-luz de distância, Abell 85 é um dos maiores remanescentes de supernova visíveis da Terra. Seus filamentos mais brilhantes estão concentrados na parte leste, onde a onda de choque encontra um meio interestelar mais denso, enquanto a parte oeste revela apenas filamentos extremamente tênues, cuja detecção em (OIII) é um verdadeiro desafio para a obtenção de imagens.

A aquisição da imagem levou quase 27 horas de exposição para detectar os objetos. Uma testemunha magnífica da morte de uma estrela massiva, Abell 85 nos lembra que cada cicatriz cósmica preserva a memória de um antigo cataclismo.

Fonte: Amateur Astronomy Photo of the Day

Verificando o teorema da área do buraco negro de Stephen Hawking

Em 14 de setembro de 2015, um sinal chegou à Terra, trazendo informações sobre um par de buracos negros remotos que haviam espiralado juntos e se fundido.

© LVK (ondas gravitacionais geradas pela colisão de dois buracos negros)

O sinal havia viajado cerca de 1,3 bilhão de anos para chegar até nós à velocidade da luz, mas não era feito de luz. Era um tipo diferente de sinal: uma vibração do espaço-tempo chamada ondas gravitacionais, prevista pela primeira vez por Albert Einstein 100 anos antes.

Naquele dia, 10 anos atrás, os detectores gêmeos do Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferômetro a Laser (LIGO) fizeram a primeira detecção direta de ondas gravitacionais, sussurros no cosmos que haviam passado despercebidos até aquele momento. A descoberta histórica significava que os pesquisadores agora podiam sentir o Universo por três meios diferentes. Ondas de luz, como raios X, ondas ópticas, ondas de rádio e outros comprimentos de onda da luz, bem como partículas de alta energia chamadas raios cósmicos e neutrinos, já haviam sido captadas antes, mas esta foi a primeira vez que alguém testemunhou um evento cósmico através da deformação gravitacional do espaço-tempo.

Por esta conquista, idealizada pela primeira vez há mais de 40 anos, três dos fundadores da equipe ganharam o Prêmio Nobel de Física de 2017: Rainer Weiss, do MIT, professor emérito de Física (que faleceu recentemente aos 92 anos); Barry Barish, do Caltech, Professor Emérito de Física Ronald e Maxine Linde; e Kip Thorne, do Caltech, Professor Emérito de Física Teórica Richard P. Feynman.

Atualmente, o LIGO, que consiste em detectores em Hanford, Washington, e Livingston, Louisiana, observa rotineiramente aproximadamente uma fusão de buracos negros a cada três dias. O LIGO agora opera em coordenação com dois parceiros internacionais: o detector de ondas gravitacionais Virgo, na Itália, e o KAGRA, no Japão. Juntos, a rede de busca por ondas gravitacionais, conhecida como LVK (LIGO, Virgo, KAGRA), captou um total de cerca de 300 fusões de buracos negros, algumas das quais já confirmadas, enquanto outras aguardam análises mais aprofundadas.

Durante a atual rodada científica da rede, a quarta desde a primeira rodada em 2015, o LVK descobriu mais de 200 possíveis fusões de buracos negros, mais que o dobro do número captado nas três primeiras rodadas. O aumento drástico no número de descobertas do LVK na última década se deve a diversas melhorias em seus detectores, algumas das quais envolvem engenharia de precisão quântica de ponta. Os detectores LVK continuam sendo, de longe, as réguas mais precisas para fazer medições já criadas por humanos. As distorções do espaço-tempo induzidas por ondas gravitacionais são incrivelmente minúsculas. Por exemplo, o LIGO detecta mudanças no espaço-tempo menores que 1/10.000 da largura de um próton. Isso é 700 trilhões de vezes menor que a largura de um fio de cabelo humano.

A sensibilidade aprimorada do LIGO é exemplificada na descoberta recente de uma fusão de buracos negros, denominada GW250114 (os números indicam a data em que o sinal da onda gravitacional chegou à Terra: 14 de janeiro de 2025). O evento não foi muito diferente da primeira detecção do LIGO (chamada GW150914), ambas envolvem a colisão de buracos negros a cerca de 1,3 bilhão de anos-luz de distância, com massas entre 30 e 40 vezes a do nosso Sol. Mas, graças a 10 anos de avanços tecnológicos que reduziram o ruído instrumental, o sinal do GW250114 está dramaticamente mais claro.

Ao analisar as frequências das ondas gravitacionais emitidas pela fusão, a equipe do LVK forneceu a melhor evidência observacional captada até o momento para o que é conhecido como teorema da área do buraco negro, uma ideia proposta por Stephen Hawking em 1971 que afirma que as áreas superficiais totais dos buracos negros não podem diminuir. Quando os buracos negros se fundem, suas massas se combinam, aumentando a área superficial. Mas eles também perdem energia na forma de ondas gravitacionais. Além disso, a fusão pode fazer com que o buraco negro combinado aumente seu spin, o que o leva a ter uma área menor.

O teorema da área do buraco negro afirma que, apesar desses fatores concorrentes, a área superficial total deve aumentar de tamanho. Mais tarde, Hawking e o físico Jacob Bekenstein concluíram que a área de um buraco negro é proporcional à sua entropia, ou grau de desordem. As descobertas abriram caminho para trabalhos inovadores posteriores no campo da gravidade quântica, que busca unir dois pilares da física moderna: a relatividade geral e a física quântica. Os buracos negros iniciais tinham uma área de superfície total de 240.000 quilômetros quadrados, enquanto a área final era de cerca de 400.000 quilômetros quadrados.

Outras descobertas científicas do LVK incluem a primeira detecção de colisões entre uma estrela de nêutrons e um buraco negro; fusões assimétricas, nas quais um buraco negro é significativamente mais massivo que seu parceiro; a descoberta dos buracos negros mais leves conhecidos, desafiando a ideia de que existe uma "lacuna de massa" entre estrelas de nêutrons e buracos negros; e a fusão de buracos negros mais massiva já vista, com uma massa combinada de 225 massas solares.

Olhando para um futuro mais distante, a equipe está trabalhando em um conceito para um detector ainda maior, chamado Cosmic Explorer, que teria braços de 40 quilômetros de comprimento (os observatórios gêmeos LIGO têm braços de 4 quilômetros). Um projeto europeu, chamado Telescópio Einstein, também planeja construir um ou dois enormes interferômetros subterrâneos com braços de mais de 10 quilômetros de comprimento. Observatórios nessa escala permitiriam aos cientistas ouvir as primeiras fusões de buracos negros no Universo.

Fonte: California Institute of Technology