Fuga de hélio no exoplaneta WASP-107 b

Uma equipe internacional utilizou o telescópio espacial James Webb (JWST) para observar nuvens gigantes de hélio escapando do exoplaneta WASP-107 b.

© T. Roger (ilustração do exoplaneta WASP-107 b)

A análise da pesquisa fornece pistas valiosas para compreender este fenômeno de fuga atmosférica, que influencia a evolução dos exoplanetas e molda algumas das suas características. Por vezes, a atmosfera de um planeta escapa-se para o espaço. É o caso da Terra, que perde irreversivelmente um pouco mais de 3 kg de matéria (sobretudo hidrogênio) por segundo.

Este processo é de particular interesse para os astrônomos no estudo dos exoplanetas situados muito perto da sua estrela, que, aquecidos a temperaturas extremas, estão precisamente sujeitos a este fenômeno.  Desempenha um papel importante na sua evolução.

A equipe conseguiu observar grandes fluxos de gás hélio escapando de WASP-107 b. Este exoplaneta está localizado a mais de 210 anos-luz do nosso Sistema Solar. Esta é a primeira vez que este elemento químico é identificado com o JWST num exoplaneta, permitindo uma descrição detalhada do fenômeno.

Descoberto em 2017, WASP-107 b está localizado sete vezes mais perto da sua estrela do que Mercúrio, o planeta mais próximo do nosso Sol. A sua densidade é muito baixa porque tem o tamanho de Júpiter, mas tem apenas um décimo da sua massa, colocando-o entre os chamados "superinchados", uma categoria de exoplanetas com densidades extremamente baixas.

O vasto fluxo de hélio foi detectado na extensão da sua atmosfera, chamada "exosfera". Esta nuvem bloqueia parcialmente a luz da estrela mesmo antes de o planeta passar à sua frente. Os modelos de escape atmosférico confirmam a presença de fluxos de hélio, tanto à frente como atrás do planeta, que se estendem na direção do seu movimento orbital até cerca de dez vezes o raio do planeta.

Para além do hélio, os astrônomos puderam confirmar a presença de água e de vestígios de misturas químicas (incluindo monóxido de carbono, dióxido de carbono e amoníaco) na atmosfera do planeta, enquanto constataram a ausência de metano, que o JWST é capaz de detectar.

Estas são pistas valiosas para reconstruir a história da formação e migração de WASP-107 b: o planeta formou-se longe da sua órbita atual, depois aproximou-se da sua estrela, o que explicaria a sua atmosfera inchada e a perda de gás. O estudo de WASP-107 b é uma referência fundamental para compreender melhor a evolução e a dinâmica destes mundos distantes.

Na Terra, a fuga atmosférica é demasiado fraca para influenciar drasticamente o nosso planeta. Mas seria responsável pela ausência de água no nosso vizinho próximo, Vênus. É, portanto, essencial compreender os mecanismos deste fenômeno, que poderia desgastar a atmosfera de certos exoplanetas rochosos.

Um artigo foi publicado no periódico Nature Astronomy.

Fonte: Université de Genève

Observando a região mais interior de um "polar intermediário"

A cerca de 200 anos-luz da Terra, o núcleo de uma estrela morta está, como que numa dança cósmica macabra, girando ao redor de uma estrela maior.

© MIT (anã branca puxando material de uma estrela maior)

A ilustração mostra uma estrela anã branca menor (à esquerda) puxando material de uma estrela maior para um rodopiante disco de acreção.

A estrela morta é um tipo de anã branca que exerce um poderoso campo magnético à medida que puxa o material da estrela maior para um rodopiante disco de acreção. O par em espiral é o que se chama um "polar intermediário", um tipo de sistema estelar que emite um padrão complexo de radiação intensa, incluindo raios X, à medida que o gás da estrela maior cai sobre a outra. 

Agora, astrônomos do MIT (Massachusetts Institute of Technology) utilizaram um telescópio de raios X no espaço para identificar as principais características da região mais interior do sistema, um ambiente extremamente energético que tem, até agora, permanecido inacessível à maioria dos telescópios.

Foi utilizado o IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer) da NASA para observar o sistema polar intermediário conhecido como EX Hydrae. A equipe encontrou um grau surpreendentemente elevado de polarização de raios X, que descreve a direção do campo elétrico de uma onda de raios X, bem como uma inesperada direção de polarização nos raios X provenientes de EX Hydrae.

A partir destas medições, os pesquisadores seguiram os raios X até à sua fonte na região mais interior do sistema, perto da superfície da anã branca. Além disso, determinaram que os raios X do sistema eram emitidos por uma coluna de material branco e quente que a anã branca estava atraindo da sua estrela companheira. Estimam que esta coluna tem mais de 3.200 quilômetros de altura, cerca de metade do raio da própria anã branca e muito mais alta do que os físicos tinham previsto para um sistema deste gênero. Determinaram também que os raios X são refletidos da superfície da anã branca antes de se dispersarem no espaço, um efeito que os físicos suspeitavam, mas que não tinham confirmado até agora.

Os resultados demonstram que a polarimetria de raios X pode ser uma forma eficaz de estudar ambientes estelares extremos, como as regiões mais energéticas de uma anã branca em acreção. Todas as formas de luz, incluindo os raios X, são influenciadas por campos elétricos e magnéticos. A luz viaja em ondas que oscilam, em ângulos retos em relação à direção em que a luz viaja. Os campos elétricos e magnéticos externos podem puxar estas oscilações em direções aleatórias. Mas quando a luz interage e faz ricochete numa superfície, pode tornar-se polarizada, o que significa que as suas vibrações se concentram numa direção. A luz polarizada pode, portanto, ser uma forma de localizar a fonte da luz e discernir alguns pormenores sobre a geometria da fonte.

O observatório espacial IXPE é a primeira missão da NASA concebida para estudar os raios X polarizados que são emitidos por objetos astrofísicos extremos. A nave espacial, que foi lançada em 2021, orbita a Terra e regista estes raios X polarizados. Desde o lançamento, tem-se concentrado principalmente em supernovas, buracos negros e estrelas de nêutrons. O novo estudo do MIT é o primeiro a utilizar o IXPE para medir os raios X polarizados de um polar intermediário, um sistema menor em comparação com os buracos negros e as supernovas, que, no entanto, é conhecido por ser um forte emissor de raios X.

Um sistema polar intermediário recebe o seu nome da força do campo magnético da anã branca central. Quando este campo é forte, o material da estrela companheira é diretamente puxado para os polos magnéticos da anã branca. Quando o campo é muito fraco, o material estelar gira em torno da anã num disco de acreção que eventualmente deposita matéria diretamente na superfície da anã.

No caso de um polar intermediário, os físicos preveem que o material caia numa espécie de complexo padrão intermediário, formando um disco de acreção que também é puxado para os polos da anã branca. O campo magnético deve levantar o disco de material vindouro para cima, como uma fonte altamente energética, antes de os detritos estelares caírem em direção aos polos magnéticos da anã branca a velocidades de milhões de quilômetros por hora.

Suspeita-se que este material em queda deve chocar com material previamente levantado que ainda está caindo em direção aos polos, criando uma espécie de engarrafamento de gás. Este amontoado de matéria forma uma coluna de gás em colisão com uma temperatura de milhões de graus Celsius e deverá emitir raios X altamente energéticos. Ao medir os raios X polarizados emitidos por EX Hydrae, a equipe pretendia testar a imagem dos polares intermediários. 

Em janeiro de 2025, o IXPE obteve um total de cerca de 600.000 segundos, ou cerca de sete dias, de medições de raios X do sistema. As medições revelaram um grau de polarização de 8%, muito superior ao que os cientistas tinham previsto de acordo com alguns modelos teóricos. A partir daí, os pesquisadores puderam confirmar que os raios X estavam de fato vindo da coluna do sistema, e que esta coluna tem cerca de 3.200 quilômetros de altura. 

A equipe também mediu a direção da polarização dos raios X de EX Hydrae, que determinaram ser perpendicular à coluna de gás oriundo da anã branca. Isto foi um sinal de que os raios X emitidos pela coluna estavam fazendo ricochete na superfície da anã branca antes de viajarem para o espaço e, eventualmente, para os telescópios do IXPE.

A equipe planeja aplicar a polarização de raios X no estudo de outros sistemas de anãs brancas em acreção, o que poderá ajudar os cientistas a compreender fenômenos cósmicos muito mais vastos.

Um artigo foi publicado no periódico The Astrophysical Journal.

Fonte: Massachusetts Institute of Technology

Estudo identifica 400 aglomerados binários na Via Láctea

As estrelas formam-se normalmente em aglomerados, e estes também se podem formar aos pares ou em grupos.

© Ron Brecher (Aglomerado Duplo de Perseu)

A imagem mostra o Aglomerado Duplo de Perseu, também denominado h e Chi Persei, ou com os números de catálogo NGC 869 (direita) e NGC 884 (esquerda), é o aglomerado binário mais famoso do céu.

Os aglomerados binários são definidos como pares de aglomerados abertos estreitamente associados tanto em termos de posição como de cinemática. Fornecem informações sobre o modo como as estrelas se formam dentro de nuvens moleculares gigantes, tornando-os indicadores importantes da formação estelar e da evolução dos aglomerados.

Utilizando astrometria de alta precisão do satélite Gaia e aplicando critérios de seleção uniformes e rigorosos, pesquisadores do Observatório Astronômico de Xinjiang da Academia Chinesa de Ciências identificaram 400 candidatos a aglomerados abertos binários na Via Láctea; 268 destes foram recentemente divulgados.

Os resultados fornecem um esquema unificado e estruturado para identificar e classificar aglomerados binários galácticos. Os cientistas analisaram cerca de 4.000 aglomerados abertos utilizando a astrometria e a cinemática do catálogo Gaia DR3. Estabeleceram um critério estatístico e quantitativo para a proximidade espacial e de velocidade e validaram-no contra amostras simuladas aleatórias. Usando esta estrutura, os aglomerados binários foram classificados em três categorias: (1) aglomerados binários primordiais (conatais), (2) aglomerados binários de captura por efeitos de maré ou captura ressonante, e (3) pares ópticos (alinhamentos casuais).

Uma análise mais aprofundada mostra que 61% dos aglomerados binários candidatos são altamente consistentes em termos de idade e cinemática, apoiando a formação a partir da mesma nuvem molecular gigante, e 83% apresentam interações de maré significativas. A força da interação está claramente correlacionada com a separação espacial, quanto mais próximo o par, mais forte é a atração mútua e a perturbação.

Em geral, cerca de 17% dos aglomerados abertos estão atualmente em sistemas binários ou de múltiplos aglomerados e cerca de 10% formaram-se provavelmente como aglomerados binários primordiais. Estas percentagens estão bem alinhadas com estimativas teóricas e observacionais anteriores.

O cruzamento com aglomerados binários previamente reportados mostra que o método recupera uma grande fração de sistemas conhecidos. Apesar de critérios de seleção mais rigorosos, também acrescenta 268 aglomerados binários físicos recentemente identificados à amostra galáctica.

Este estudo sugere que a formação hierárquica de estrelas é um processo importante e fornece evidências observacionais fundamentais para os mecanismos de formação e evolução dinâmica de sistemas de múltiplos aglomerados. Esta evidência apoia um cenário hierárquico e aglomerado de formação estelar em múltiplas escalas.

Um artigo foi publicado no periódico Astronomy & Astrophysics.

Fonte: Chinese Academy of Sciences

Descodificando o passado secreto de uma estrela

Astrônomos do Instituto de Astronomia da Universidade do Havaí desvendaram o passado turbulento de uma gigante vermelha distante, escutando a sua "canção" celeste.

© Google Gemini (estrela gigante vermelha orbitando um buraco negro)

Variações sutis no brilho da estrela sugerem que, potencialmente e em tempos, colidiu e fundiu-se com outra estrela, um evento explosivo que a deixou girando rapidamente. Atualmente, orbita um buraco negro silencioso no sistema Gaia BH2.

Utilizando dados do satélite TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) da NASA, os astrônomos detectaram tênues "sismos estelares" que ondulam na estrela companheira de Gaia BH2, um sistema que abriga um buraco negro identificado pela primeira vez pela missão Gaia da ESA em 2023. 

Tal como as ondas sísmicas revelam as camadas interiores da Terra, estas vibrações estelares deram aos cientistas um raro vislumbre sob a superfície da estrela, permitindo-lhes medir as propriedades do seu núcleo com uma precisão notável. 

Tal como os sismólogos usam os terremotos para estudar o interior da Terra, é possível usar as oscilações estelares para compreender o que se passa no interior de estrelas distantes. Estas vibrações disseram-nos algo inesperado sobre a história desta estrela. A maior surpresa veio da composição da estrela. É considerada "rica em elementos alfa", o que significa que está repleta de elementos mais pesados, normalmente encontrados em estrelas muito mais antigas, o que sugere que deve ser antiga.

No entanto, quando os cientistas estudaram as suas vibrações, descobriram que, na realidade, tem apenas cerca de 5 bilhões de anos, demasiado jovem para se ter formado com essas características químicas. As estrelas jovens e ricas em elementos alfa são muito raras e intrigantes. 

A combinação de juventude e química antiga sugere que esta estrela não evoluiu isoladamente. Provavelmente adquiriu massa extra de uma companheira, quer através de uma fusão, quer absorvendo material quando o buraco negro se formou. O mistério aprofunda-se com observações a longo prazo de telescópios terrestres que mostram que a estrela gira uma vez a cada 398 dias, muito mais depressa do que o esperado para uma gigante vermelha isolada da sua idade. 

A estrela deve ter sido acelerada através de interações de maré com a sua companheira, o que apoia ainda mais a ideia de que este sistema tem uma história complexa. A equipe também examinou Gaia BH3, outro sistema que contém um buraco negro e uma estrela companheira ainda mais incomum. Embora os modelos previssem que esta estrela deveria mostrar oscilações claras, nenhuma foi detectada, o que sugere que as teorias atuais sobre estrelas extremamente pobres em metais podem precisar de ser atualizadas.

Tanto Gaia BH2 como BH3 são sistemas com buracos negros dormentes, o que significa que não estão se alimentando das suas estrelas companheiras e, por isso, não emitem raios X. A sua descoberta, através de medições precisas do movimento estelar, está alterando a forma como os astrônomos compreendem os buracos negros na nossa Galáxia.

As futuras observações do TESS e de Gaia BH2 darão aos cientistas um olhar mais pormenorizado das suas vibrações estelares e poderão confirmar se se formou através de uma fusão passada, ajudando a desvendar como surgiram estes pares silenciosos de buracos negros.

Um artigo foi publicado no periódico The Astronomical Journal.

Fonte: Universidade do Havaí

O fascínio do obscuro

Os observadores não resistem ao desafio de procurar objetos tênues com nomes curiosos. Mergulhando fundo e visitando dois deles: o Paraquedas de Andrômeda e o Chivito de Drácula.

© Hubble (Chivito de Drácula)

A imagem acima mostra o Chivito de Drácula, que é um grande disco protoplanetário visto de perfil, que circunda uma estrela recém-formada na constelação de Cefeu. Uma espessa faixa de poeira divide a nebulosa de reflexão brilhante, com formato semelhante a um pão, e esconde a estrela recém-nascida, que se encontra a aproximadamente 980 anos-luz de distância.

O Chivito de Drácula é oficialmente designado IRAS 23077+6707. A primeira parte do nome faz referência ao personagem fictício Conde Drácula, assim chamado porque o primeiro autor, Ciprian Berghea, cresceu na Transilvânia, Romênia, e porque as protuberâncias muito tênues que se estendem para o norte a partir dos dois lóbulos do disco lembram 'presas'. A segunda parte faz referência a um chivito, sugerido por Ana Mosquera, que é do Uruguai. Chivito é uma combinação de carne grelhada, mussarela, presunto, tomates, azeitonas e maionese servida em um pão, lanche tardicional no Uruguai.

A seguir, a imagem mostra o Paraquedas de Andrômeda, que é um quasar com lente gravitacional quádrupla, descoberto em 2017 e localizado a 10,9 bilhões de anos-luz da Terra, na constelação de Andrômeda.

© Gary Imm (Paraquedas de Andrômeda)

Esta imagem, obtida pelo telescópio de levantamento Pan-STARRS-1 de 1,8 metros em Haleakalā, no Havaí, mostra os quatro quasares de Andrômeda obtidos através de lente gravitacional, rotulados de A a D em ordem decrescente de brilho. O paraquedas tem cerca de 3,8″ de diâmetro, e os três componentes mais brilhantes têm magnitude aproximada de 15. O quasar D está mais próximo da magnitude 18. À direita: Uma visão mais ampla mostra a região de 2′ ao redor do objeto, incluindo uma estrela de magnitude 11 imediatamente a sudeste.

O objeto é formalmente conhecido pelo nome mais sóbrio de J014710+463040. O X marca a localização da galáxia massiva interposta, muito tênue para aparecer na imagem acima, age como uma lente que distorce o tecido do espaço-tempo, criando quatro imagens de um quasar remoto a cerca de 11 bilhões de anos-luz de distância. Considerando a expansão do Universo desde que a luz deixou o quasar, o objeto está a cerca de 18,9 bilhões de anos-luz de distância!

Raramente os observadores têm o privilégio de ver algo através de um abismo espacial tão vasto, um testemunho do aumento de brilho proporcionado pelo processo de lente gravitacional.

Fonte: Sky & Telescope