Exoplaneta recém-nascido esculpindo a poeira ao seu redor

Os astrônomos podem ter descoberto um planeta ainda em formação esculpindo um padrão intrincado no gás e poeira que rodeia a sua jovem estrela hospedeira.

© VLT (planeta nascendo em torno da estrela jovem HD 135344B)

A imagem da esquerda, obtida com um novo instrumento Enhanced Resolution Imager and Spectrograph (ERIS) montado no Very Large Telescope (VLT) do ESO, que mostra um possível planeta nascendo em torno da estrela jovem HD 135344B. O círculo preto central corresponde a um coronógrafo, um dispositivo que bloqueia a luz da estrela para revelar detalhes tênues ao seu redor. O círculo branco indica a localização do planeta. A imagem da direita combina observações anteriores realizadas com o instrumento Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch (SPHERE), também montado no VLT, (em vermelho) e com o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA, em laranja e azul).

Com o auxílio do VLT, os cientistas observaram um disco planetário com braços espirais proeminentes, sinais claros de que existe um planeta aninhado nas suas regiões mais interiores. Trata-se da primeira vez que os astrônomos detectam um candidato a planeta no interior de um disco espiral.

O potencial planeta em formação foi detectado em torno da estrela HD 135344B, no interior de um disco de gás e poeira que a rodeia, chamado disco protoplanetário. Estima-se que o planeta em formação tenha o dobro do tamanho de Júpiter e esteja tão longe da sua estrela hospedeira como Netuno está do Sol. Foi observado moldando o material que o rodeia no interior do disco protoplanetário, à medida que cresce para se transformar num planeta completamente formado.

Os discos protoplanetários são estruturas que observamos em torno de estrelas jovens e que apresentam frequentemente padrões intrincados, como anéis, espaços vazios ou espirais. Há muito que os astrônomos previram que estes padrões são causados por planetas formação, que varrem o material à medida que orbitam em torno da sua estrela progenitora. No entanto, e até agora, ainda não tinha sido observado um destes "escultores planetários" em construção.

Particularmente e no caso do disco da HD 135344B, tinham já sido previamente detectados por outra equipa braços espirais rodopiantes com o instrumento SPHERE. Contudo, em nenhuma das observações anteriores tinham sido encontrados sinais da existência dum planeta se formando no interior do disco; veja detalhes em: O ALMA revela locais de construção planetária.

Agora, nas observações obtidas com o novo instrumento ERIS, os pesquisadores acreditam ter encontrado um planeta em formação. A equipe detectou o candidato a planeta mesmo na base de um dos braços espirais do disco, exatamente onde a teoria prevê que se poderá encontrar o planeta responsável por esculpir o padrão observado. Um artigo foi publicado ontem no periódico Astronomy & Astrophysics.

Outra equipe de astrônomos utilizou também recentemente o instrumento ERIS para observar a estrela V960 Mon, a qual se encontra ainda na fase inicial da sua vida. Num estudo publicado em 18 de Julho no peródico The Astrophysical Journal Letters, os cientistas relataram a descoberta de um objeto companheiro desta estrela jovem, embora a natureza exata desse objeto permaneça ainda um mistério.

© VLT (companheiro orbitando a estrela V960 Mon)

O novo estudo vem no seguimento de observações da estrela V960 Mon realizadas há alguns anos atrás; veja detalhes em: Novas imagens revela segredos sobre o nascimento de planetas.

Estas observações, obtidas com o SPHERE e o ALMA, revelaram que o material que orbita a V960 Mon se apresenta sob a forma de uma série de braços em espiral intrincados e que se está se fragmentando, num processo conhecido por “instabilidade gravitacional”. Este processo ocorre quando grandes aglomerados de material em torno de uma estrela se contraem e colapsam, cada um com o potencial de formar um planeta ou um objeto maior.

O trabalho anterior tinha revelado a presença de material instável, mas a questão do que aconteceria a seguir tinha ficado em aberto. Assim, com o auxílio do ERIS, foi possível procurar fragmentos compactos e luminosos que assinalassem a presença de uma companheira no disco. A equipe descobriu um potencial objeto companheiro muito próximo de um dos braços espirais observados com o SPHERE e o ALMA, e afirma que se pode tratar ou de um planeta em formação ou de uma anã marrom, um objeto maior do que um planeta que não tem massa suficiente para brilhar como uma estrela.

A ser confirmada a sua existência, trata-se da primeira detecção clara de um planeta ou anã marrom se formando por instabilidade gravitacional.

Fonte: ESO

Urano é mais quente do que se pensava

Durante milênios, os astrônomos pensaram que Urano não era mais do que uma estrela distante. Só no final do século XVIII é que Urano foi universalmente aceito como um planeta.

© JWST (Urano)

Ainda hoje, este mundo azul e com anéis subverte as expectativas dos cientistas, mas uma nova pesquisa da NASA ajuda a esclarecer alguma da mística do planeta. Urano é diferente de qualquer outro planeta do nosso Sistema Solar. Gira de lado, o que significa que cada polo está diretamente virado para o Sol durante um "verão" contínuo de 42 anos. Úrano também gira na direção oposta à de todos os planetas, exceto Vênus.

Os dados do sobrevoo da Voyager 2 da NASA por Urano, em 1986, também sugerem que o planeta é incomumente frio no seu interior, desafiando a reconsideração de teorias fundamentais de como os planetas se formaram e evoluíram no nosso Sistema Solar.

As projeções de Urano foram feitas a partir de uma única medição de perto do calor emitido pelo planeta, feita pela Voyager 2: Agora, usando uma técnica avançada de modelação por computador e revisitando décadas de dados, foi descoberto que Urano gera algum calor.

O calor interno de um planeta pode ser calculado comparando a quantidade de energia que recebe do Sol com a quantidade de energia que libera para o espaço sob a forma de luz refletida e calor emitido. Os outros planetas gigantes do Sistema Solar: Saturno, Júpiter e Netuno emitem mais calor do que o que recebem, o que significa que o calor extra vem do interior, em grande parte devido aos processos altamente energéticos que formaram os planetas há 4,5 bilhões de anos.

A quantidade de calor que um planeta emana pode ser uma indicação da sua idade: quanto menos calor liberado em relação ao calor absorvido do Sol, mais velho é o planeta. Urano destacava-se dos outros planetas porque parecia liberar tanto calor como o que recebia, o que implicava que não tinha calor próprio. Este fato intrigou os cientistas. Alguns levantaram a hipótese de que talvez o planeta seja muito mais velho do que todos os outros e tenha arrefecido completamente. Outros propuseram que uma colisão gigantesca, a mesma que pode ter colocado o planeta de lado, teria liberado todo o calor de Urano. Mas nenhuma destas hipóteses são satisfatórias. Será que não existe mesmo calor interno em Urano?

Após refazer os cálculos para ver quanta luz solar é refletida por Urano, os cientistas perceberam que ele é mais refletivo do que as pessoas tinham estimado. Os pesquisadores propuseram-se determinar o orçamento energético total de Urano: a quantidade de energia que recebe do Sol, a quantidade que reflete como luz solar e a quantidade que emite como calor. Para isso, precisavam de estimar a quantidade total de luz refletida pelo planeta em todos os ângulos.

Foram usados dados da atmosfera de Urano a partir de décadas de observações de telescópios terrestres e espaciais, incluindo o telescópio espacial Hubble e o IRTF (Infrared Telescope Facility) da NASA no Havaí. Um modelo computacional foi desenvolvido incluindo informações sobre as neblinas, nuvens e mudanças sazonais do planeta, que afetam a forma como a luz solar é refletida e como o calor escapa. Os pesquisadores descobriram que Urano libera cerca de 15% mais energia do que a que recebe do Sol.

Estes estudos sugerem que Urano tem o seu próprio calor, embora ainda muito menos do que o seu vizinho Netuno, que emite mais do dobro da energia que recebe. Desvendar o passado de Urano é útil não só para mapear a cronologia de quando os planetas do Sistema Solar se formaram e migraram para as suas órbitas atuais, mas também ajuda os cientistas a compreender melhor muitos dos exoplanetas, a maioria dos quais têm o mesmo tamanho que Urano.

Dois artigos foram publicados nos periódicos Geophysical Research Letters e Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Fonte: NASA

Galáxia espiral na constelação de Hidra

A imagem da galáxia espiral obtida pelo telescópio espacial Hubble é a NGC 3285B, que reside a 137 milhões de anos-luz de distância, na constelação de Hidra.

© Hubble (NGC 3285B)

Hidra possui a maior área entre as 88 constelações que cobrem todo o céu em uma colcha de retalhos celeste. É também a constelação mais longa, estendendo-se por 100 graus. Seriam necessárias quase 200 Luas cheias, colocadas lado a lado, para alcançar de um lado a outro da constelação. A NGC 3285B é membro do aglomerado de Hidra I, um dos maiores aglomerados de galáxias do Universo próximo.

Aglomerados de galáxias são coleções de centenas a milhares de galáxias ligadas umas às outras pela gravidade. O aglomerado de Hidra I é ancorado por duas galáxias elípticas gigantes em seu centro. Cada uma dessas galáxias tem cerca de 150.000 anos-luz de diâmetro, o que as torna cerca de 50% maiores que a Via Láctea.

A NGC 3285B situa-se na periferia do seu aglomerado, longe das galáxias massivas do centro. Esta galáxia chamou a atenção do Hubble por ter hospedado uma supernova do Tipo Ia em 2023. As supernovas do Tipo Ia ocorrem quando um tipo de núcleo estelar condensado, chamado anã branca, detona, desencadeando uma explosão repentina de fusão nuclear que brilha brevemente cerca de 5 bilhões de vezes mais que o Sol. A supernova, denominada SN 2023xqm, é visível aqui como um ponto azulado na borda esquerda do disco da galáxia.

O telescópio espacial Hubble observou NGC 3285B como parte de um programa de observação que teve como alvo 100 supernovas do Tipo Ia. Ao observar cada uma dessas supernovas em luz ultravioleta, óptica e infravermelha próxima, os pesquisadores pretendem destrinchar os efeitos da distância e da poeira, que podem fazer com que uma supernova pareça mais vermelha do que realmente é. Este programa ajudará a refinar medições de distância cósmica que dependem de observações de supernovas do Tipo Ia.

Fonte: ESA

Aglomerado da Borboleta

O sexto objeto no famoso catálogo de Charles Messier de coisas que não são cometas, Messier 6 (M6) é um aglomerado estelar aberto.

© Xinran Li (M6)

Este aglomerado estelar é constituído por um conjunto de cerca de 100 estrelas, todas com aproximadamente 100 milhões de anos de idade. 

Ele situa-se a cerca de 1.600 anos-luz de distância, em direção à Via Láctea central, na constelação de Escorpião. Também catalogado como NGC 6405, o belo contorno do aglomerado estelar sugere seu apelido popular, Aglomerado da Borboleta.

O primeiro astrônomo a registrar a existência do aglomerado foi o italiano Giovanni Battista Hodierna em 1654. Entretanto, o astrônomo americano Robert Burnham, Jr. argumenta que o astrônomo Ptolomeu, no século I, observou o aglomerado enquanto observava outro objeto vizinho, o Aglomerado de Ptolomeu. O astrônomo francês Charles Messier catalogou o aglomerado M6 em 1764.

Cercado pela emissão avermelhada difusa do gás hidrogênio da região, as estrelas do aglomerado, em sua maioria quentes e, portanto, azuis, estão próximas ao centro deste instantâneo cósmico colorido.

Mas o membro mais brilhante do aglomerado é uma estrela gigante fria do tipo K. Designada BM Scorpii, ela brilha com uma tonalidade amarelo-alaranjada, vista perto da extremidade de uma das antenas da borboleta.

Este campo de visão telescópico abrange quase duas Luas Cheias no céu, ou seja, são 25 anos-luz à distância estimada de M6.

Fonte: NASA

Um buraco negro de colapso direto na Galáxia do Infinito

Pesquisadores descobriram uma rara dupla de galáxias e anéis que parece abrigar um buraco negro supermassivo formado por colapso direto, um processo semelhante ao que pode ter impulsionado o crescimento dos primeiros buracos negros supermassivos no Universo.

© Hubble / JWST (Galáxia do Infinito)

Para aprender mais sobre este estranho objeto, chamado Galáxia do Infinito por sua semelhança com o símbolo do infinito, a equipe coletou dados do telescópio espacial Hubble, do telescópio Keck I, do observatório de raios-X Chandra e do Very Large Array.

O retrato em vários comprimentos de onda resultante permitiu à equipe ponderar os dois núcleos, mostrando que eles são massivos, contendo estrelas de 80 bilhões e 180 bilhões de massas solares, e extremamente compactos.

Os novos dados também revelaram que a nuvem de gás entre os núcleos contém um buraco negro de 1 milhão de massas solares. Os núcleos, os anéis e o gás entre eles parecem ser o resultado de duas galáxias de disco que se chocaram, formando um par de galáxias em anel em colisão. Para atingir a forma do símbolo do infinito, as galáxias devem ter se encontrado de frente, formando dois sistemas paralelos de núcleo e anéis que vemos de um ângulo de cerca de 40º. Quando as galáxias colidiram, parte do gás delas teria sido arrancado, ficando emaranhado no vazio entre os dois núcleos.

Isso explica os núcleos, os anéis e o gás entre eles, mas de onde surgiu o buraco negro?

É possível que a posição do buraco negro entre os dois núcleos seja simplesmente uma coincidência, seja devido a um alinhamento casual com uma galáxia não relacionada que hospeda o buraco negro, ou porque o buraco negro acabou ali após ser ejetado de uma das galáxias envolvidas na colisão, ou mesmo de outra galáxia que se fundiu com a Galáxia do Infinito.

Os pesquisadores defendem uma explicação diferente, na qual a localização do buraco negro não é coincidência. Nesse cenário, as galáxias em colisão esmagaram uma nuvem de gás entre elas com tanta força que o gás condensado colapsou diretamente em um buraco negro. Estima-se que a colisão ocorreu há 50 milhões de anos e criou um buraco negro de 300.000 massas solares que posteriormente cresceu até sua massa atual de 1 milhão de massas solares.

O colapso direto foi proposto como a fonte das sementes de buracos negros supermassivos no Universo primordial. Observações futuras poderiam esclarecer se o buraco negro está realmente associado à Galáxia do Infinito, e análises preliminares de observações de acompanhamento com o telescópio espacial James Webb (JWST) mostram exatamente isso. Com o buraco negro agora definitivamente localizado dentro da Galáxia do Infinito, as evidências de colapso direto são reforçadas, embora mais trabalho seja necessário para investigar essa possibilidade.

Um artigo foi publicado no periódico The Astrophysical Journal Letters.

Fonte: Sky & Telescope

Descoberto pulsar e estrela de hélio orbitando entre si

Astrônomos avistaram uma rara dupla cósmica: uma estrela de nêutrons que gira quase cem vezes por segundo, presa em uma órbita muito estreita com uma estrela semi-fragmentada.

© NASA (pulsar extrai material de sua companheira)

Os cientistas que encontraram a dupla afirmam que uma dessas estrelas engoliu a outra inteira e a cuspiu de volta. É a primeira descoberta de um pulsar de milissegundos com uma estrela companheira de hélio, um tipo de sistema há muito previsto por algumas teorias, mas nunca observado até agora.

Pulsares são estrelas de nêutrons que emitem feixes de radiação de seus polos; à medida que giram, esses feixes varrem a Terra, sendo registrados como breves picos por radiotelescópios. Pulsares de milissegundos, especificamente, são pulsares que giram centenas de vezes por segundo.

Este exótico sistema estelar foi descoberto em uma pesquisa realizada pelo Telescópio Esférico de Abertura de Quinhentos Metros (FAST) da China, o maior radiotelescópio de antena única do mundo. A equipe encontrou o pulsar, designado PSR J1928+1815, em maio de 2020 e o observou novamente no final daquele ano. 

O acompanhamento revelou que ele orbita um companheiro muito próximo, separado por aproximadamente a mesma distância que o Sol está da borda externa do cinturão de asteroides. Mas enquanto objetos no cinturão principal normalmente levam vários anos para orbitar o Sol, o pulsar recém-descoberto orbita seu companheiro em apenas 3,6 horas.

O sistema binário nasceu como duas estrelas regulares orbitando uma à outra, nada incomum em nossa galáxia, onde a maioria das estrelas faz parte de um sistema binário. Mas as estrelas evoluem; à medida que cada membro de um sistema binário queima seu combustível nuclear, ele passa por mudanças que podem afetar seu parceiro. Neste caso, a estrela mais pesada do par consumiu seu combustível mais rapidamente e explodiu em uma supernova, e o núcleo restante foi esmagado para formar uma estrela de nêutrons. Enquanto isso, a estrela mais leve envelheceu um pouco mais lentamente, inchando gradualmente. Como as duas estavam próximas, a estrela de nêutrons começou a sugar material de sua companheira, acelerando à medida que mais e mais material caía sobre ela. À medida que perdia massa, a gravidade que mantinha a companheira unida enfraquecia, então ela inchou ainda mais. O processo alterou as órbitas das estrelas, aproximando-as. Isso apenas acelerou o inchaço da estrela companheira, ela ficou tão grande que suas camadas externas engolfaram a estrela de nêutrons.

As estrelas estão destinadas a se fundir, formando um único objeto denso, ou explodir seus topos. À medida que a estrela de nêutrons atravessava o gás das camadas externas de sua companheira, o atrito desacelerava sua órbita, embora sua rotação estivesse sempre aumentando à medida que continuava a abocanhar material. Ela espiralou para dentro, transferindo energia para o gás circundante. Isso, juntamente com o aquecimento por atrito ajudou a injetar energia suficiente para explodir as camadas externas da estrela companheira ao longo de cerca de 1.000 anos, consumindo hidrogênio e restando principalmente o hélio que a estrela já havia fundido em seu centro.

Há um problema potencial com a descoberta. Existe uma lei física que diz que, se um sistema binário perde mais da metade de sua massa, o sistema se torna desvinculado. Quando a estrela mais massiva explodiu e se tornou uma estrela de nêutrons, isso provavelmente ejetou mais da metade da massa total do par, então as estrelas deveriam ter se afastado.

As explosões de supernovas que criam estrelas de nêutrons nem sempre explodem uniformemente, o que pode fazer com que as estrelas de nêutrons se dispersem em direções aleatórias. Nesse caso, esse impulso pode ter ocorrido para enviar a estrela de nêutrons em direção à sua companheira. Isso poderia explicar como o par permaneceu unido.

A estrela de hélio pode se expandir e doar ainda mais material para o pulsar, girando-o e emitindo raios X do material capturado. Se o pulsar aquecer sua companheira, poderá dissolvê-la. Ou o par pode se aproximar tanto que emita ondas gravitacionais de amplitudes detectáveis, ou seja, ondulações no espaço-tempo enquanto orbitam um ao outro. Isso desencadeia um efeito bola de neve, pois a emissão de ondas gravitacionais reduz a energia e o momento angular dos objetos, fazendo com que suas órbitas diminuam que as estrelas se fundirão.

Um artigo foi publicado na revista Science.

Fonte: Astronomy