quinta-feira, 3 de julho de 2025

Nova era na medição da primeira luz do Universo

A luz mais antiga do Universo tem viajado pelo espaço desde logo após o Big Bang.

© Kevin Zagorski (South Pole Telescope)

Conhecida como radiação cósmica de fundo em micro-ondas, é imperceptível ao olho humano. Mas se os cientistas a conseguirem captar, utilizando alguns dos detectores mais sensíveis alguma vez fabricados, pode dizer-nos como o nosso Universo se formou e evoluiu ao longo do tempo.

Os pesquisadores divulgaram medições sensíveis, sem precedentes, da radiação cósmica de fundo em micro-ondas, resultantes de dois anos de observações com uma câmara melhorada do SPT (South Pole Telescope). O telescópio, localizado na Estação Amundsen-Scott, na Antártida, foi concebido especificamente para mapear a luz muito tênue da radiação de fundo em micro-ondas.

Os resultados são impressionantes, a precisão dos pormenores da radiação cósmica de fundo em micro-ondas excede a de todas as medições anteriores, mesmo as efetuadas a partir do espaço. Quando combinados com dados de outros telescópios terrestres, oferecem uma nova referência para restringir as possíveis respostas a questões importantes sobre o Universo.

As novas leituras fornecem um controle cruzado do nosso modelo fundamental do Universo. À medida que forem sendo divulgados mais dados, estes irão aperfeiçoar vários testes de grandes questões pendentes na cosmologia, tais como a natureza da energia escura e o ritmo a que o Universo está se expandindo.

A radiação cósmica de fundo em micro-ondas, por vezes referida como o brilho remanescente do Big Bang, data de há mais de 13 bilhões de anos, do período imediatamente após a formação do nosso Universo. Isto torna-a uma fonte de informação incrivelmente rica. Esta radiação é extremamente tênue, e as suas variações são ainda mais sutis. Para ter a possibilidade de a captar, é necessário um céu muito limpo e condições de observação perfeitamente secas, condições essas que se encontram na Antártida.

O SPT, gerido por uma colaboração liderada pela Universidade de Chicago, tem mapeado esta radiação desde 2007. Ao longo dos anos, foram instaladas várias câmaras no telescópio, mas a mais recente, conhecida como SPT-3G, tem mais detectores do que as versões anteriores. Os dados do mais recente resultado foram obtidos em 2019 e 2020 e representam os dois primeiros anos de observações da SPT-3G na sua potência total. Cobrem cerca de 1/25 do céu, mapeando-o com mais pormenor do que qualquer outra medição deste tipo.

Uma das principais utilizações para estes dados é a de colocar restrições nas muitas possíveis respostas às nossas questões sobre o Universo, tais como a forma como se formou e as leis fundamentais que regem a sua evolução. Os dados fornecidos pela radiação cósmica de fundo em micro-ondas ajudam a orientar a procura de uma imagem coesa de tudo o que existe.

O melhor modelo atual para explicar a formação do cosmos é conhecido como Lambda-CDM. No entanto, estudos recentes têm revelado indícios tentadores de que o modelo Lambda-CDM pode não ser o quadro completo. Há também um debate em andamento sobre o ritmo de expansão do Universo, conhecido como "tensão de Hubble", que teria ramificações significativas para a nossa compreensão do Universo e na qual a radiação cósmica de fundo em micro-ondas desempenha um papel fundamental.

As descobertas confirmam a tensão de Hubble de forma independente com uma significância estatística muito elevada, ao mesmo tempo que se mantêm consistentes com outras limitações da radiação cósmica de fundo em micro-ondas, incluindo as da missão do satélite Planck e do ACT (Atacama Cosmology Telescope), no Chile. Também acentuam uma anomalia que surgiu recentemente no nosso quadro cosmológico, a discordância entre as restrições à radiação cósmica de fundo em micro-ondas e as dos levantamentos em grande escala dos movimentos das galáxias (particularmente os resultados recentes do DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument).

Anteriormente, o padrão de ouro para as medições da radiação cósmica de fundo em micro-ondas eram os dados do satélite Planck, obtidos há mais de uma década. Agora, os novos dados do SPT, quando combinados com os dados do ACT, estabelecem um novo padrão, um momento pelo qual muitos no campo têm estado à espera. Estes novos resultados representam menos de um-quarto dos dados obtidos com a SPT-3G no SPT.

Os telescópios espaciais, como o Planck, têm a vantagem de ter uma visão mais nítida, uma vez que a atmosfera da Terra não está perturbando a visão. Mas é substancialmente mais fácil operar um telescópio a partir do solo. É muito mais fácil criar um instrumento complexo que funcione mesmo num local tão inóspito como a Antártida do que conceber algo que tenha de sobreviver a um lançamento de foguete e às condições do espaço.

Fonte: University of Chicago

Um planeta leve em torno de TWA 7

Astrônomos captaram fortes evidências da existência de um planeta com uma massa semelhante à de Saturno em órbita da jovem estrela vizinha TWA 7.

© Webb (exoplaneta ao redor da estrela TWA 7)

Nesta imagem a luz da estrela TWA 7 foi subtraída. A localização da estrela está marcada com um círculo e um símbolo de estrela no centro da imagem. Isto deixa visível a luz do disco de detritos ao redor da estrela, bem como outras fontes de infravermelhos. O ponto brilhante no canto superior direito da estrela é a fonte identificada como TWA 7b, dentro do disco de detritos. O ponto laranja mais distante, visível à esquerda da imagem, é uma estrela de fundo não relacionada.

Se confirmada, esta será a primeira descoberta de um planeta por imagem direta do telescópio espacial James Webb e o planeta mais leve alguma vez observado com esta técnica. A equipe detectou uma fraca fonte infravermelha no disco de detritos que rodeia TWA 7, usando o instrumento MIRI (Mid-Infrared Instrument) do Webb e o seu coronógrafo. 

A fonte está localizada a cerca de 1,5 segundos de arco da estrela no céu, o que, à distância de TWA 7, é cerca de cinquenta vezes a distância da Terra ao Sol. Isto corresponde à posição esperada de um planeta que explicaria as principais características observadas no disco de detritos. 

Usando o coronógrafo do MIRI no dia 21 de junho de 2024, a equipe suprimiu cuidadosamente o brilho da estrela hospedeira para revelar objetos nas proximidades. Esta técnica, designada por imagem de alto contraste, permite aos astrônomos detectar diretamente planetas que, de outra forma, se perderiam na luz avassaladora da sua estrela hospedeira. Depois de subtrair a luz estelar residual usando um avançado processamento de imagem, foi revelada uma tênue fonte infravermelha perto de TWA 7, distinguível de galáxias de fundo ou de objetos do Sistema Solar.

A fonte está localizada numa divisão de um dos três anéis de poeira que foram descobertos em torno de TWA 7 por observações terrestres anteriores. O seu brilho, cor, distância da estrela e posição dentro do anel são consistentes com as previsões teóricas de um planeta jovem, frio e de massa saturniana a esculpir o disco de detritos circundante.

A análise inicial sugere que o objeto, referido como TWA 7b, poderá ser um planeta jovem e frio, com uma massa cerca de 0,3 vezes a de Júpiter (aproximadamente 100 massas terrestres) e uma temperatura próxima de 320 Kelvin (cerca de 47 graus Celsius). A sua localização alinha-se com uma lacuna no disco, sugerindo uma interação dinâmica entre o planeta e os seus arredores. 

Os discos de detritos cheios de poeira e material rochoso encontram-se tanto em torno de estrelas jovens como de estrelas mais velhas, embora sejam mais facilmente detectados em torno de estrelas mais jovens, por serem mais brilhantes. Muitas vezes apresentam anéis ou lacunas visíveis, que se pensa serem criados por planetas que se formaram à volta da estrela, mas ainda não foi detectado um planeta assim dentro de um disco de detritos. Uma vez verificada, esta descoberta marcaria a primeira vez que um planeta foi diretamente associado à formação de um disco de detritos e poderia fornecer o primeiro indício observacional de um disco troiano, uma coleção de poeira presa na órbita do planeta. 

A TWA 7, também conhecida como CE Antilae, é uma estrela jovem (mais ou menos 6,4 milhões de anos) do tipo M localizada a cerca de 111 anos-luz de distância na associação TW Hydrae. O seu disco, quase visto de face, tornou-a um alvo ideal para as observações de alta sensibilidade do Webb no infravermelho médio.

As descobertas realçam a capacidade do Webb para explorar planetas de baixa massa, anteriormente não vistos, em torno de estrelas próximas. As observações em curso e futuras terão como objetivo restringir melhor as propriedades do candidato, verificar o seu estatuto planetário e aprofundar a nossa compreensão da formação de planetas e da evolução do disco em sistemas jovens.

Os resultados foram publicados na revista Nature.

Fonte: Space Telescope Science Institute

segunda-feira, 30 de junho de 2025

As jovens estrelas de Touro

Esta imagem foi obtida pelo telescópio espacial Hubble mostra uma nebulosa de reflexão, identificada como GN 04.32.8.

© Hubble (GN 04.32.8)

Nebulosas de reflexão são nuvens de poeira no espaço que não emitem luz própria, como outras nebulosas. Em vez disso, a luz de estrelas próximas atinge e espalha sua poeira, iluminando-as. Devido à forma como a luz se espalha, muitas nebulosas de reflexão tendem a parecer azuis, incluindo a GN 04.32.8.

A GN 04.32.8 é uma pequena parte do berçário estelar conhecido como Nuvem Molecular de Touro. A apenas cerca de 480 anos-luz da Terra, na constelação de Touro, é um dos melhores locais para estudar estrelas recém-formadas. Esta nebulosa de reflexão é iluminada pelo sistema de três estrelas brilhantes na região central desta imagem, principalmente a estrela variável V1025 Tauri, bem no centro.

Uma destas estrelas se sobrepõe a parte da nebulosa: esta é outra estrela variável chamada HP Tauri, mas é classificada como uma estrela T Tauri, por sua semelhança com outra estrela variável em outras partes do Complexo Molecular de Touro. Estrelas T Tauri são estrelas muito ativas e caóticas em um estágio inicial de sua evolução, então não é surpresa que elas apareçam em um berçário estelar prolífico como este! 

As três estrelas também são chamadas de HP Tau, HP Tau G2 e HP Tau G3; acredita-se que estejam gravitacionalmente ligadas umas às outras, formando um sistema triplo. Observadores com visão aguçada podem notar a pequena mancha laranja achatada, logo à esquerda do centro, abaixo das nuvens da nebulosa, que é atravessada por uma linha escura. Esta é uma protoestrela recém-formada, escondida em um disco protoplanetário que obstrui parte de sua luz. Como o disco está de lado em relação a nós, ele é um candidato ideal para estudo. Os astrônomos estão usando o Hubble para examiná-lo de perto, buscando aprender sobre os tipos de exoplanetas que podem ser formados em discos como ele.

Fonte: ESA

Nova abordagem na exploração de surtos estelares

Astrônomos há muito tempo procuram compreender o intenso comportamento das coroas das "anãs vermelhas" jovens.

© NASA (ilustração de uma ejeção de massa coronal)

As erupções massivas de plasma altamente magnetizado, designadas por ejeções de massa coronal (EMCs), constituem um grande perigo para o clima espacial, uma vez que podem corroer atmosferas planetárias ou desencadear reações químicas nocivas que podem desestabilizar biomoléculas.

As anãs vermelhas abrigam a maior parte dos exoplanetas semelhantes à Terra conhecidos, a distâncias muito mais próximas da estrela do que a distância Terra-Sol. Isto expõe estes exoplanetas a mais destas violentas erupções do que os planetas do Sistema Solar interior. A compreensão da produtividade de grandes EMCs pelas anãs vermelhas é um passo importante na identificação de plausíveis sistemas estrela-planeta que possam albergar vida.

Décadas de observações solares mostraram que grandes eventos de EMCs estão intimamente associados a três tipos distintos de surtos de rádio: tipos II, III e IV. Durante mais de uma década, os pesquisadores monitoraram jovens anãs vermelhas ativas para identificar estes tipos de explosões. Apesar de estas anãs vermelhas terem uma taxa muito elevada de fortes erupções, nunca tinham sido encontrados tipos de explosão rádio associados a EMCs.

Estas estrelas são superativas, produzindo erupções extremamente energéticas como o evento solar Carrington de 1859 muito mais frequentemente. As EMCs associadas ao Evento Carrington interromperam as transmissões telegráficas em todo o mundo e provocaram auroras perto do equador. Isto significou injeções intensas de partículas energéticas na magnetosfera da Terra, levando a fortes correntes elétricas. As erupções estão associadas a enormes reconfigurações do campo magnético na superfície. É isso que produz uma EMC. Assim, com estas estrelas altamente magnetizadas, havia um mistério: porque é que não estamos vendo quaisquer assinaturas de rádio de EMCs?

Os astrônomos compilaram um catálogo de surtos rádio solares associados a EMCs observadas simultaneamente pelas missões Wind e STEREO-A e STEREO-B da NASA. Devido às suas diferentes órbitas em torno do Sol, em qualquer data e hora, estas missões forneceram observações de rádio do mesmo evento a partir de diferentes pontos de observação. Utilizando esta informação, os pesquisadores exploraram o efeito da linha de visão para a região de atividade na detecção destas erupções. A emissão de rádio tem um efeito de feixe inerente, semelhante ao de um raio laser.

Foi descoberto que as regiões ativas têm de estar dentro de um ângulo de visão de cerca de 60 graus da missão ou haverá uma grande degradação do sinal observado, e o evento é muitas vezes indetectável com uma nave espacial desalinhada.

Foi escolhida uma estrela específica, a AD Leo, porque o seu cinturão de regiões ativas está bem alinhado com a nossa linha de visão a partir da Terra. Esta estratégia eliminou qualquer efeito do feixe de emissões que contribuísse para a não detecção. Descobriu-se em AD Leo os indícios de erupções massivas esperadas numa estrela ativa jovem (assinaturas de surtos de rádio Tipo IV e Tipo III de longa duração, normalmente associados a EMCs muito fortes no Sol).

Este é apenas o início de uma nova investigação sobre as estrelas, fornecendo um critério essencial de linha de visão para regiões ativas estelares quando se escolhem alvos de estudo, para além do simples critério da taxa de erupções.

Dois artigos foram publicados nos periódicos The Astrophysical Journal e Astronomy & Astrophysics.

Fonte: Catholic University of America

segunda-feira, 23 de junho de 2025

As primeiras imagens do Observatório Vera C. Rubin

Nas primeiras imagens obtidas pelo Observatório Vera C. Rubin notam-se vistas panorâmicas de nebulosas e galáxias comprovando o enorme campo de visão e as capacidades de altíssima resolução do telescópio.

© Observatório Vera C. Rubin (Aglomerado de Virgem)

Uma das primeiras imagens obtida foi o Aglomerado de Virgem que fica a cerca de 65 milhões de anos-luz de distância e abriga mais de 2.000 galáxias em uma região do espaço que abrange dezenas de milhões de anos-luz e cobre mais de 8° no céu. Essas imagens mostram apenas duas pequenas seções da visão total do aglomerado pelo Observatório Vera C. Rubin e incluem uma variedade de morfologias galácticas, desde elípticas grandes, brilhantes e difusas até espirais delicadas e pequenas anãs.

Apesar do tamanho e alcance do Aglomerado de Virgem, nem todas as galáxias nessas imagens fazem parte do aglomerado, muitas das galáxias menores espalhadas pelo quadro estão no fundo distante. Em contraste, quaisquer estrelas visíveis nas imagens fazem parte da Via Láctea, situadas em primeiro plano. Quando imaginamos o céu, o espaço tridimensional é comprimido em uma representação bidimensional, de modo que objetos próximos e distantes se sobrepõem. No entanto, o Aglomerado de Virgem é de fato uma enorme concentração local de galáxias, tornando-o um lugar fascinante para observar e o lugar perfeito para estudar como as galáxias interagem e evoluem ao longo do tempo.

© Observatório Vera C. Rubin (M20 e M8)

Essa imagem rica e vibrante, repleta de gás brilhante e estrelas dispersas, mostra as nebulosas Trífida e da Lagoa (M20 e M8, respectivamente). A Nebulosa Trífida, assim chamada em homenagem aos três lóbulos separados pelas faixas escuras de poeira de Barnard 85 que se cruzam em seu centro, está localizada no canto superior direito. A muito maior Nebulosa da Lagoa, uma conhecida região de formação estelar, brilha no canto inferior esquerdo, ocupando a parte central da imagem. Ambas as nebulosas estão localizadas a cerca de 5.200 anos-luz de distância, na constelação de Sagitário. O plano galáctico, onde reside a maioria das estrelas, poeira e gás da Via Láctea, atravessa essa região, resultando em vistas cósmicas nas quais você sente que pode se perder. Essa imagem não é uma única imagem, mas uma composição de 678 imagens separadas obtidas ao longo de pouco mais de sete horas.

As fotos da maior câmera digital já construída têm uma resolução impressionante. Cada imagem completa captada pelo Telescópio de Levantamento Simonyi de 8,4 metros e pela Câmera LSST de 3.200 megapixels do observatório exigiria 400 telas de televisão de alta definição 4K para ser exibida em seu tamanho original. Não é de se surpreender, que o Observatório Rubin produzirá cerca de 20 terabytes de dados por noite, captando imagens de todo o céu do hemisfério sul a cada três ou quatro dias durante o Legacy Survey of Space and Time (LSST). Ele fará isso por 10 anos, construindo uma visão em lapso de tempo ultralarga e de altíssima definição do Universo que nunca tivemos antes.

A luz de objetos astronômicos reflete em cada um dos três espelhos do telescópio antes de entrar na câmera para a obtenção das imagens. Cada imagem cobre uma área no céu equivalente a 45 Luas Cheias, ou 9,62 graus quadrados. Assim que o LSST estiver em andamento, todas as noites o telescópio percorrerá o céu, captando cerca de 1.000 imagens por dia, guiado por um programador automatizado que leva em consideração fatores como o clima e os objetivos do levantamento. O observatório realizará um levantamento completo de todo o céu visível do hemisfério sul a partir de sua localização a cada três ou quatro dias e, em seguida, reiniciará o processo.

Ao final de 10 anos, que incluirão calibrações e medições fornecidas pelo observatório, os dados coletados podem chegar a 500 petabytes. Isso inclui cerca de 800 imagens visitadas de cada seção visível do céu, acumuladas ao longo desses 10 anos. O LSST produzirá trilhões de medições de bilhões de objetos, ajudando os astrônomos a entender melhor o cosmos em detalhes intrincados e provavelmente abrindo novos caminhos de pesquisa, levando-nos a fazer novas perguntas que nem sequer pensamos em fazer hoje. O Observatório Vera C. Rubin permitirá explorar galáxias, estrelas na Via Láctea, pulsares, supernovas, asteroides e cometas no Sistema Solar, tudo de uma maneira verdadeiramente nova.

Observe mais profundamente a imagem do Baú do Tesouro Cósmico utilizando o Skyviewer para estimar o número total de galáxias no Universo observável, estimando o número total de galáxias em um campo de visão do Observatório Vera C. Rubin. Um campo de visão do Observatório Vera C. Rubin mostra a extensão do Universo observável que ele capta cada vez que uma imagem é criada apontando o telescópio para o céu noturno. Isso equivale a aproximadamente 10 graus quadrados. A imagem do Baú do Tesouro Cósmico totalmente ampliada tem aproximadamente 24 graus quadrados.

As estimativas anteriores para o número total de galáxias no Universo observável eram de 200 a 300 bilhões de galáxias. Mas pesquisas recentes sugerem que é mais provável que o número gire em torno de dois trilhões de galáxias!

Fonte: Vera C. Rubin Observatory