A formação de estrelas acabou para galáxias jovens e compactas

Pesquisadores usando o telescópio espacial Hubble e o observatório de raios X Chandra descobriram que galáxias compactas, jovens e massivas cessou mais cedo a geração de estrelas.

© Hubble (12 galáxias passando por acréscimo na formação estelar)

A explosão de formação de estrelas tem consumido a maior parte do combustível gasoso  restante necessário para criar futuras gerações de estrelas. Agora a festa acabou para essas galáxias, e elas estão na trajetória de possivelmente se tornarem as chamadas galáxias vermelhas e mortas, compostas somente de estrelas antigas.

Os astrônomos debateram por décadas como as galáxias massivas rapidamente se desenvolveram de máquinas ativas de formação de estrelas até cemitérios famintos por estrelas. Observações prévias dessas galáxias revelaram gêiseres de gás sendo expelidos no espaço a uma velocidade superior a 3,6 milhões de quilômetros por hora. Os astrônomos suspeitavam que um poderoso e monstruoso buraco negro pudesse existir no centro das galáxias, fazendo com que os fluxos gasosos fossem atirados e que desligasse o nascimento de estrelas a partir do combustível remanescente.

Agora, uma análise de 12 galáxias em fusão no final da formação de estrelas está mostrando que as estrelas estão cessando ae formação de estrelas. Isso aconteceu quando o Universo tinha metade da sua idade atual de cerca de 13,7 bilhões de anos.

“Antes do nosso estudo, a crença comum era que as estrelas não podiam gerar fluxos de alta velocidade em galáxias, e sim, somente os buracos negros supermassivos podiam gerar esse tipo de fenômeno”, explica Paul Sell da Universidade Texas Tech em Lubbock, principal autor do artigo científico que descreve os resultados do estudo. “Através das nossas análises nós descobrimos que se você tem uma explosão de estrelas compacta suficiente, que o Hubble mostrou, é o caso dessas galáxias, você pode na verdade produzir fluxos com essas altas velocidades, que nós observamos de estrelas sozinhas sem a necessidade de evocar o buraco negro”.

Christy Tremonti, membro da equipe, da Universidade de Wisconsin-Madison, identificou primeiro as galáxias a partir do Sloan Digital Sky Survey (SDSS), como objetos pós-explosões estelares emitindo jatos gasosos de alta velocidade. As visões nítidas, feitas na luz visível pela Wide Field Camera 3 do Hubble, mostram que os fluxos estão nascendo das galáxias mais compactas encontradas. Essas galáxias contém uma massa parecida com a Via Láctea, mas empacotadas numa área muito menor. As menores galáxias têm cerca de 650 anos-luz de diâmetro.

Nessas pequenas regiões do espaço, essas galáxias estão se formando algumas centenas de sóis por ano. Em comparação, a Via Láctea, gera cerca de um Sol por ano. Isso faz com que a acelerada formação de estrelas acabe rapidamente em dez milhões de anos. Uma razão para o desligamento estelar é que o gás está se aquecendo rapidamente, tornando-se muito quente para se contrair sob a gravidade para formar novas estrelas. Outra possibilidade é que a acelerada formação de estrelas consumiu a maior parte do gás usado na formação de novas estrelas por meio de poderosos ventos estelares.

“A grande surpresa do Hubble foi a observação de que as estrelas recém formadas nasceram muito perto umas das outras”, disse Aleks Diamond-Stanic, um membro da equipe, da Universidade de Wisconsin-Madison, que primeiro sugeriu a possibilidade dos fluxos guiados pela explosão de estrelas dessas galáxias, num artigo científico de 2012. “As condições físicas extremas nos centros dessas galáxias explicam como elas podem expelir gases a milhões de quilômetros por hora”.

Para identificar o mecanismo que gera os fluxos de alta velocidade, Sell e sua equipe usou o observatório de raios X Chandra e outros telescópios para determinar se os buracos negros supermassivos das galáxias (pesando bilhões de sóis) eram as fontes de energia que os guiavam. Após analisar todas as observações, a equipe concluiu que os buracos negros não eram a fonte desses fluxos. Ao invés disso, foram os ventos estelares poderosos das estrelas mais massivas e de existência curta no final de suas vidas, combinada com as mortes explosivas de supernovas.

Com base nas análises dos dados do Hubble e do Chandra, os membros da equipe sugerem que a festa começou quando duas galáxias ricas em gases colidiram gerando uma torrente de gás frio no centro compacto das galáxias em fusão. A grande quantidade de gás comprimido num pequeno espaço iniciou o nascimento de numerosas estrelas. A energia gerada com a formação dessas estrelas, então explodiu todo o gás restante, evitando futuras formações de estrelas.

“Se você parar o fluxo de gás frio para formar estrelas, é isso”, explicou Sell, que conduziu a pesquisa enquanto era estudante de graduação na Universidade de Wisconsin-Madison. “As estrelas pararam de formar, e as galáxias rapidamente evoluíram e podem eventualmente se tornarem uma galáxia elíptica vermelha e morta. Essas explosões estelares extremas são bem raras, contudo, elas não podem crescer e formarem galáxias elípticas gigantes típicas vistas em nossa vizinhança galáctica próxima. Elas são mais compactas”, concluiu Sell.

Os resultados da pesquisa foram publicados no periódico Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Fonte: Space Telescope Science Institute

Buraco negro pode ser uma fábrica de neutrinos

O buraco negro gigante no centro da Via Láctea pode estar produzindo partículas misteriosas chamadas neutrinos. Se confirmada, esta seria a primeira vez que os cientistas têm rastreado neutrinos oriundos de um buraco negro.

© Chandra (Sagitário A*)

A evidência para este fato surge de três satélites da NASA que observam em raios X: o observatório Chandra, a missão de raios gama Swift, e o NUSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array).
Os neutrinos são partículas minúsculas que não possuem carga e interagem muito fracamente com elétrons e prótons. Ao contrário da luz ou partículas carregadas, os neutrinos podem emergir de dentro de suas fontes cósmicas e viajar por todo o Universo sem ser absorvida pela matéria ou, no caso de partículas carregadas, desviados por campos magnéticos.
A Terra é constantemente bombardeada com neutrinos do Sol. No entanto, os neutrinos vindos além do Sistema Solar podem ser milhões ou bilhões de vezes mais energético. Os cientistas há muito tempo procurando a origem de neutrinos de alta energia.
"Descobrir onde os neutrinos de alta energia vêm é um dos maiores problemas da astrofísica hoje", disse Yang Bai, da Universidade de Wisconsin em Madison, que foi co-autor deste estudo.

Os neutrinos passam por um material muito facilmente, por isso é extremamente difícil construir detectores que revelam exatamente de onde o neutrino veio. O observatório de neutrinos IceCube, localizado sob o Pólo Sul, detectou 36 neutrinos de alta energia desde a instalação que tornou-se operacional em 2010.
Ao emparelhar os recursos do IceCube com os dados dos três telescópios de raios X, os cientistas foram capazes de olhar para os eventos violentos no espaço que correspondiam com a chegada de um neutrino de alta energia aqui na Terra.
"Fizemos uma análise para ver o que aconteceu depois que Chandra testemunhou a maior explosão já detectada a partir de Sagitário A*, buraco negro supermassivo da Via Láctea," disse o co-autor Andrea Peterson, também da Universidade de Wisconsin. "E menos de três horas mais tarde, houve uma detecção de neutrinos em IceCube".
Além disso, várias detecções de neutrinos apareceram dentro de alguns dias de atividade do buraco negro supermassivo que foram observados com Swift e NUSTAR.
Os cientistas acreditam que os neutrinos de energia mais elevada foram criados nos eventos mais poderosos do Universo, como fusões de galáxias, material colapsando em buracos negros supermassivos, e os ventos ao redor de densas estrelas girando, denominadas pulsares.
A equipe de pesquisadores ainda está analisando o motivo de Sagitário A* pode produzir neutrinos. Uma ideia é que isso poderia acontecer quando as partículas ao redor do buraco negro são aceleradas por uma onda de choque, como um estrondo sônico, que produz partículas que se decompõem de neutrinos cobrado.
Este último resultado pode também contribuir para a compreensão de um outro grande enigma em astrofísica: a origem dos raios cósmicos de alta energia. Uma vez que as partículas carregadas que formam os raios cósmicos são desviados por campos magnéticos em nossa galáxia, não têm sido possível de identificar sua origem. As partículas carregadas aceleradas por uma onda de choque perto de Sgr A* pode ser uma importante fonte de raios cósmicos muito energéticos.
Um artigo sobre a pesquisa foi publicado no periódico Physical Review D.

Fonte: NASA

Órion em gás, poeira e estrelas

A constelação de Órion tem muito mais do que três estrelas alinhadas.

© R. Colombari, R. Gendler & F. Pelliccia (região de Órion)

Uma exposição mais profunda mostra tudo, desde nebulosas escuras a aglomerados estelares, todos incorporados numa parte prolongada de tufos gasosos no ainda maior Complexo de Nuvens Moleculares de Órion. As três estrelas mais brilhantes no lado esquerdo são de fato as três estrelas famosas que formam o cinturão de Órion, as “Três Marias”. Logo abaixo de Alnitak, a mais baixa das três estrelas do cinturão, está a Nebulosa da Chama, brilhando com o gás hidrogênio excitado e imerso em filamentos de poeira em cor de castanho escuro. Abaixo e à esquerda do centro da imagem e logo à direita de Alnitak, encontra-se a Nebulosa Cabeça de Cavalo, uma reentrância escura de poeira densa que tem talvez o mais reconhecido dos formatos de nebulosas no céu. No canto superior direito encontra-se M42, a Nebulosa de Órion, um caldeirão energético de gás tumultuado, visível a olho nu, que está dando à luz a um novo aglomerado aberto de estrelas. Imediatamente à esquerda de M42 está uma proeminente nebulosa de reflexão azulada às vezes chamada de “Homem Correndo”, que abriga muitas estrelas azuis brilhantes. A imagem acima cobre uma área com objetos que estão a cerca de 1.500 anos-luz de distância e com extensão em torno de 75 anos-luz.

Fonte: NASA

Revelada a verdadeira história por trás de uma colisão galáctica

O novo instrumento MUSE montado no Very Large Telescope (VLT) do ESO deu aos astrônomos a melhor imagem até hoje de uma colisão cósmica espetacular.

© MUSE (galáxia ESO 137-001)

As novas observações revelam, pela primeira vez, o movimento do gás à medida que é arrancado da galáxia ESO 137-001, quando esta entra a alta velocidade num enorme aglomerado de galáxias. Os resultados contêm a chave para a solução de um mistério de longa data - porque é que a formação estelar se interrompe em aglomerado de galáxias.

Uma equipe de pesquisadores liderada por Michele Fumagalli do Grupo de Astronomia Extragaláctica e do Instituto de Cosmologia Computacional, da Universidade de Durham, esteve entre as primeiras a utilizar o instrumento do ESO Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE), montado no VLT. Ao observar a ESO 137-001, uma galáxia espiral situada a 200 milhões de anos-luz de distância, na constelação do Triângulo Austral, a equipe conseguiu obter a melhor imagem já feita do que acontece exatamente com a galáxia à medida que esta se precipita a alta velocidade no Aglomerado de Norma.
O MUSE dá aos astrônomos não apenas uma imagem, mas também um espectro para cada pixel do campo. Com este instrumento os pesquisadores coletam cerca de 90.000 espectros de cada vez que observam um objeto, e deste modo obtêm um mapa extremamente detalhado quer do movimento quer de outras propriedades dos objetos observados. O instrumento MUSE é o primeiro espectrógrafo de campo integral grande a ser instalado num telescópio de 8 metros. Em termos de comparação, estudos anteriores de ESO 137-001 não coletaram mais que 50 espectros.
A ESO 137-001 está ficando sem o seu material primário devido a um processo chamado pressão de arraste, processo este que ocorre quando um objeto se move a alta velocidade num meio líquido ou gasoso. Trata-se de um fenômeno semelhante ao efeito do ar soprando para trás o pelo de um cão quando o animal põe a cabeça fora da janela de um carro em movimento. Neste caso, o gás faz parte da vasta nuvem de gás tênue muito quente que envolve o aglomerado de galáxias, no qual a ESO 137-001 está “caindo” com uma velocidade de vários milhões de quilômetros por hora. O Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA obteve uma imagem muito boa deste objeto mas, ao contrário do MUSE, não conseguiu mostrar os movimentos do material.

© Hubble (galáxia ESO 137-001)

A galáxia está ficando sem a maior parte do seu gás, o combustível necessário para dar origem às próximas gerações de estrelas jovens azuis. A ESO 137-001 encontra-se no meio deste processo e está precisamente passando de uma galáxia azul rica em gás a uma galáxia vermelha pobre em gás. Os cientistas pensam que o processo agora observado irá ajudar a resolver um enigma científico de longa data.
“Uma das principais tarefas da astronomia moderna é descobrir como e por que é que as galáxias nos aglomerados evoluem de azuis para vermelhas num período de tempo muito curto”, diz Fumagalli. “Conseguir observar uma galáxia quando ela está nesta fase de transformação permite-nos investigar como é que isto acontece”.
Observar este espetáculo galáctico não é, no entanto, nada fácil. O Aglomerado de Norma situa-se próximo do plano da nossa galáxia, a Via Láctea, e por isso está escondido por trás de enormes quantidades de poeira e gás galáticos.
Com a ajuda do MUSE, montado num dos telescópios principais de 8 metros do VLT, no Observatório do Paranal, no Chile, os cientistas puderam não apenas detectar o gás na galáxia e em torno dela, mas também viram como é que este gás se desloca. O novo instrumento é tão eficiente que uma única hora de observação permitiu obter uma imagem de alta resolução da galáxia e também a distribuição e movimento do seu gás.
As observações mostram que a periferia da ESO 137-001 já não contém gás, o que se deve ao fato do gás existente no aglomerado, com um temperatura de milhões de graus, empurrar o gás mais frio para fora de ESO 137-001 à medida que esta avança em direção ao centro de aglomerado. O efeito acontece primeiro nos braços espirais, onde as estrelas e a matéria estão distribuídas de forma mais dispersa do que no centro e onde a gravidade tem um efeito relativamente fraco sobre o gás. No centro da galáxia, no entanto, a força gravitacional é suficientemente forte para aguentar mais tempo este puxão cósmico e por isso ainda se observa gás nesta região.
Eventualmente, todo o gás da galáxia será varrido ficando em longas faixas brilhantes por trás da ESO 137-001, restos que mostram o efeito dramático deste fenômeno. O gás que é arrancado da galáxia mistura-se com o gás quente do aglomerado formando magníficas caudas que se estendem por mais de 200.000 anos-luz. A equipe observou cuidadosamente estas correntes de gás, no intuito de compreender melhor a turbulência criada pela interação.
De forma surpreendente, as novas observações MUSE desta pluma de gás mostram que o gás continua girando do mesmo modo que a galáxia, mesmo depois de ter sido arrancado da galáxia e ter sido varrido para o espaço. Adicionalmente, os pesquisadores conseguiram determinar que a rotação das estrelas na ESO 137-001 permanece inalterada, o que nos dá evidências adicionais de que é o gás do aglomerado, e não a gravidade, o responsável por “despir” a galáxia. Se a gravidade fosse responsável por este processo de varrimento do gás, era esperado observar distorções ao longo da galáxia.
Matteo Fossati (Universitäts-Sternwarte München e Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Alemanha) e co-autor do artigo científico que descreve estes resultados conclui: “Com os detalhes revelados pelo MUSE conseguimos compreender melhor os processos físicos que estão em jogo nestas colisões. Pudemos observar os movimentos da galáxia e do gás com todo o detalhe, algo que não seria possível sem este novo instrumento único que é o MUSE. Estas observações, e outras no futuro, nos ajudarão a entender o processo de evolução das galáxias”.

Fonte: ESO

Imagem revolucionária revela gênesis planetária

Para as primeiras observações do ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) no seu novo modo mais poderoso, os pesquisadores apontaram as antenas à HL Tauri, uma estrela jovem, a cerca de 450 anos-luz de distância, que se encontra rodeada por um disco de poeira.

© ALMA/ESO/NAOJ/NRAO (disco protoplanetário em torno de HL Tauri)

Esta nova imagem obtida com o ALMA revela um detalhe extraordinário, nunca observado até hoje, de um disco de formação planetária em torno de uma estrela jovem.

Desde setembro de 2014 que o ALMA observa o Universo com a sua maior configuração, correspondente a antenas separadas de 15 quilômetros. Esta Campanha de Linha de Base Longa continuará até 1 de dezembro de 2014. A linha de base é a distância que separa duas antenas da rede. Em termos de comparação, outras infraestruturas operarando nos comprimentos de onda milimétricos possuem antenas que estão separadas de não mais de 2 quilômetros. A linha de base máxima do ALMA é de 16 quilômetros. Observações futuras feitas a comprimentos de onda menores atingirão uma nitidez de imagem ainda melhor.

A imagem resultante superou todas as expectativas, já que revela detalhes inesperados no disco de material que sobrou da formação da estrela, mostrando uma série de anéis brilhantes concêntricos com enigmáticas regiões escuras, assim como intrigantes estruturas radiais e espaços em forma de arcos. As estruturas são observadas com uma resolução de apenas cinco vezes a distância da Terra ao Sol, o que corresponde a uma resolução angular de cerca de 35 milésimos de segundo de arco, melhor do que a que é obtida de forma rotineira com o telescópio espacial Hubble da NASA/ESA.

© Hubble (região em torno da jovem estrela HL Tauri)

“Estas estruturas são quase com certeza o resultado de jovens corpos do tipo planetário formando-se no disco. Este fato é algo surpreendente já que não se espera que tais estrelas jovens possuam na sua órbita corpos planetários suficientemente grandes, capazes de produzir as estruturas observadas na imagem”, disse Stuartt Corder, diretor adjunto do ALMA.
“Assim que vimos esta imagem ficamos estupefados, sem palavras, com o nível de detalhe espetacular. HL Tauri não tem mais do que um milhão de anos e, no entanto, parece que o seu disco já está repleto de planetas em formação. Só esta imagem já é suficiente para revolucionar as teorias de formação planetária”, explica Catherine Vlahakis, cientista de programa adjunta do ALMA e cientista de programa para a Campanha de Linha de Base Longa do ALMA.
O disco de HL Tauri parece estar muito mais desenvolvido do que seria de esperar de um sistema com esta idade. Ou seja, a imagem do ALMA sugere igualmente que o processo de formação planetária deve ser muito mais rápido do que o que supúnhamos até agora.
Tal resolução pode ser atingida apenas com as capacidades de linha de base longa do ALMA, dando aos astrônomos informação que seria impossível obter com qualquer outra infraestrutura existente, incluindo o telescópio espacial Hubble. "A logística e infraestruturas necessárias para colocar as antenas a tais distâncias exigiram um trabalho de coordenação sem precedentes por parte de uma equipe internacional de engenheiros e cientistas", disse o diretor do ALMA, Pierre Cox. "Estas linhas de base muito longas fazem com que o ALMA atinja um dos seus principais objetivos e assinalam um impressionante marco tecnológico, científico e de engenharia".
Estrelas jovens como HL Tauri nascem em nuvens de gás e poeira fina, em regiões que colapsaram devido ao efeito da gravidade e formaram núcleos densos e quentes, que eventualmente se incendiarão dando origem a jovens estrelas. Estas estrelas estão inicialmente embebidas num casulo do gás e da poeira que restou da sua formação. É este material que dá origem ao chamado disco protoplanetário.
É devido às muitas colisões que sofrem, que as partículas de poeira vão-se juntando, crescendo em aglomerações do tamanho de grãos de areia e pedrinhas. Finalmente, asteroides, cometas e até planetas serão formados no disco. Os jovens planetas quebram o disco, dando origem a anéis, espaços e buracos vazios, tais como os que observamos agora nas estruturas vistas pelo ALMA. Na luz visível HL Tauri encontra-se escondida por um envelope massivo de gás e poeira. O ALMA observa a comprimentos de onda muito maiores que o visível, o que permite estudar os processos que estão ocorrendo no núcleo da nuvem.
A investigação destes discos protoplanetários é crucial no sentido de percebermos como é que a Terra se formou no Sistema Solar. Observar os primeiros estágios de formação planetária em torno de HL Tauri pode mostrar-nos como é que o nosso próprio sistema planetário seria há mais de quatro bilhões de anos atrás, época da sua formação.
“A maior parte do que sabemos hoje acerca da formação planetária baseia-se na teoria. Imagens com este nível de detalhe têm sido, até agora, relegadas para simulações de computador e concepções artísticas. Esta imagem de alta resolução da HL Tauri mostra-nos até onde o ALMA pode chegar quando estiver operando com a sua maior configuração e dá início a uma nova era na exploração da formação de estrelas e planetas”, diz Tim de Zeeuw, diretor geral do ESO.

Fonte: ESO

Uma galáxia 50 vezes maior do que a Via Láctea

A galáxia IC 1101 é mais de 50 vezes o tamanho da Via Láctea, que tem cerca de 100.000 a 120.000 anos-luz de diâmetro, e 2.000 vezes mais massiva.

© CfA/David A. Aguilar (IC 1101)

A imagem acima mostra a IC 1101, uma galáxia supergigante elíptica de aproximadamente 6 milhões de anos-luz de diâmetro, o que a torna a maior galáxia conhecida descoberta até à data. Fica a cerca de 1,07 bilhões de anos-luz de distância da Terra, na constelação de Virgo (Virgem), e é composta de mais de 100 trilhões de estrelas (para comparação, a Via Láctea tem cerca de 300 bilhões de estrelas), esta galáxia é um objeto extremamente brilhante no centro do Abell 2029, um aglomerado massivo de milhares de galáxias. Sendo uma das galáxias mais luminosas jamais vistas, a IC 1101 emite mais de um quarto do total da luz a partir deste aglomerado de galáxias.

Se estivesse no lugar da galáxia Via Láctea, ela poderia englobar as Nuvens de Magalhães, a galáxia de Andrômeda, e a galáxia do Triangulum. O tamanho enorme da IC 1101 é devido às muitas colisões de galáxias menores com o tamanho das galáxias Via Láctea e Andrômeda. Como esperado, a grande galáxia gera muito poucas novas estrelas. A menos que ela continue colidindo e aglutinando com outras galáxias mais jovens, a IC 1101 acabará por desaparecer.
Galáxias massivas no Universo pararam de fazer as suas próprias estrelas e em vez disso estão canibalizando galáxias próximas, de acordo com pesquisa de cientistas australianos. Os astrônomos analisaram mais de 22.000 galáxias e descobriram que, enquanto galáxias menores foram muito eficiente na criação de estrelas de gás, as galáxias mais maciças eram muito menos eficientes na formação de estrelas, produzindo quase nenhuma novas estrelas em seu âmago, e em vez disso cresceu absorvendo outras galáxias.
Por fim, espera-se que a gravidade faça com que todas as galáxias em grupos consolidados e aglomerados influencie na fusão de algumas galáxias supergigantes, mas vamos ter que esperar muitos bilhões de anos antes que isso aconteça. "Todas as galáxias começam pequenas e crescem através da absorção de gás formando estrelas de maneira bastante eficiente. Então, de vez em quando eles ficam completamente canibalizados por alguma galáxia muito maior", disse Aaron Robotham baseado na Universidade da Austrália Ocidental do International Centre for Radio Astronomy Research (ICRAR).
A Via Láctea estava em um ponto de inflexão e espera-se que agora evolua principalmente pela ingestão de galáxias menores, em vez da absorção de gás. A Via Láctea não se fundiu com outra grande galáxia por um longo tempo, mas são observados os restos de todas as antigas galáxias canibalizadas.
A Via Láctea irá englobar duas galáxias anãs vizinhas, a Grande e a Pequena Nuvem de Magalhães, daqui a cerca de quatro bilhões de anos, mas posteriormante a Via Láctea acabará se fundindo com uma galáxia vizinha mais maciça, a galáxia de Andrômeda, aproximadamente daqui cinco bilhões de anos.

Quase todos os dados para a pesquisa foram coletados com o telescópio anglo-australiano em Nova Gales do Sul, como parte da pesquisa Galaxy and Mass Assembly (GAMA), liderado pelo professor Simon Driver no ICRAR. A pesquisa GAMA envolve mais de 90 cientistas e levou sete anos para ser concluída. 
Portanto, as galáxias cresceram quando tinham mais gravidade e poderia mais facilmente puxar suas vizinhas, mas a formação de estrelas abrandou nas galáxias massivas devido a eventos extremos de numa região muito brilhante no centro da galáxia conhecido como um núcleo galáctico ativo, que basicamente aquece o gás impedindo o seu arrefecimento para formar estrelas.

Fonte: International Centre for Radio Astronomy Research

Vermelho escarlate e fumaça negra

A silhueta preta esfumaçada visível na imagem abaixo faz parte de uma nuvem maior mas pouco densa de hidrogênio parcialmente ionizado, uma região H II, conhecida por Gum 15.

© ESO (interior da região Gum 15)

Em imagens de grande angular esta nebulosa aparece como um agrupamento violeta avermelhado pontuada de estrelas e cortado por opacas camadas de poeira. Esta imagem foca-se numa destas camadas de poeira, mostrando a região central da nebulosa.
Estes pedaços escuros de céu parecem ter poucas estrelas devido às camadas de material empoeirado que obscurecem as regiões brilhantes de gás que se encontram por trás. As estrelas ocasionais que podem ser vistas encontram-se na realidade entre nós e Gum 15, no entanto criam a ilusão de que estamos espreitando por uma janela para um céu mais distante.
Gum 15 é esculpida pelos ventos agressivos que fluem das estrelas que se encontram no seu interior e à sua volta. A nuvem localiza-se perto de diversas associações enormes de estrelas incluindo o aglomerado estelar ESO 313-13. Pensa-se que o elemento mais brilhante deste aglomerado, a estrela HD 74804, deve ter ionizado a nuvem de hidrogênio de Gum 15. É o hidrogênio ionizado existente na nuvem que causa o tom avermelhado que vemos na imagem.
Esta imagem foi obtida no âmbito do programa Jóias Cósmicas do ESO, com o auxílio do instrumento FORS montado no Very Large Telescope (VLT) no Observatório do Paranal do ESO, no Chile. O projeto produziu várias imagens deste objeto.

© ESO (região de formação estelar Gum 15)

Em julho de 2014, o ESO divulgou uma bela imagem de grande angular de Gum 15, obtida com o instrumento Wide Field Imager montado no telescópio MPG/ESO de 2,2 metros, no Observatório de La Silla. que mostrava as nuvens esculpidas da nebulosa, poeira turva e estrelas brilhantes com um detalhe extraordinário. A região de Gum 15 que mostramos desta nova imagem mais detalhada do VLT pode ser vista, enquadrada na imagem maior do 2,2 metros, no quarto superior esquerdo dessa imagem.

Fonte: ESO

VLTI detecta luz exozodiacal

Com o auxílio do Interferômetro do Very Large Telescope (VLT), uma equipe internacional de astrônomos detectou luz exozodiacal perto das zonas habitáveis de nove estrelas próximas.

© ESO/Y. Beletsky (luz zodiacal sobre La Silla)

Esta luz trata-se da radiação estelar refletida por poeira criada a partir de colisões entre asteroides e evaporação de cometas. A presença de tais quantidades de poeira nas regiões internas em torno de algumas estrelas poderá ser um obstáculo à obtenção de imagens diretas de planetas do tipo terrestre.

Com o auxílio do Interferômetro do Very LargeTelescope (VLTI) operando no infravermelho próximo, foi possível observar 92 estrelas próximas possibilitando a investigação da luz exozodiacal originada por poeira quente perto das suas zonas habitáveis. A equipe utilizou o instrumento visitante PIONIER no VLTI, o qual pode ligar interferometricamente os quatros telescópios auxiliares ou os quatro telescópios principais do VLT, no Observatório do Paranal. Deste modo, foi obtida, não apenas uma resolução extremamente elevada dos objetos, mas também se conseguiu uma elevada eficiência na observação. Observações anteriores foram feitas com a rede CHARA, um interferômetro astronômico óptico operado pelo Center for High Angular Resolution Astronomy (CHARA), da Universidade do Estado da Georgia, e o seu instrumento FLUOR, que combina o feixe de fibras.

Descobriu-se esta radiação brilhante, criada por grãos de poeira exozodiacal quente resplandecentes ou pela reflexão da radiação estelar nestes grãos, em torno de nove das estrelas observadas.
A luz zodiacal pode ser observada a partir de locais escuros e límpidos na Terra, apresentando-se como uma luz branca difusa e tênue no céu noturno, logo após o pôr do Sol ou antes do amanhecer. É criada pela luz solar refletida por pequenas partículas e parece estender-se até à vizinhança do Sol. Esta radiação refletida não é apenas observada a partir da Terra mas pode ser vista de qualquer ponto do Sistema Solar.
O brilho que se observou neste novo estudo é uma versão muito mais extrema do mesmo fenômeno. Apesar desta luz exozodiacal, luz zodiacal em torno de outros sistemas estelares, ter sido já observada, este é o primeiro grande estudo sistemático deste fenômeno em outras estrelas.
Contrariamente a observações anteriores, a equipe não observou poeira que dará mais tarde origem a planetas, mas sim poeira criada nas colisões entre pequenos planetas com alguns quilômetros de tamanho, os chamados planetesimais, que são objetos semelhantes a asteroides e cometas do Sistema Solar. É precisamente poeira desta natureza que está igualmente associada à luz zodiacal no Sistema Solar.
“Se queremos estudar a evolução de planetas do tipo terrestre próximo das suas zonas habitáveis, temos que observar a poeira zodiacal nessa região em torno de outras estrelas”, diz Steve Ertel, do ESO e Universidade de Grenoble, França, autor principal do artigo científico que descreve os resultados. “Detectar e caracterizar este tipo de poeira em torno de outras estrelas é uma maneira de estudar a arquitetura e evolução de sistemas planetários”.  
Para conseguirmos detectar poeira muito tênue próximo da estrela central ofuscante são necessárias observações de alta resolução com alto contraste. A interferometria, que combina a radiação coletada por diferentes telescópios ao mesmo tempo, feita no infravermelho é, até agora, a única técnica que permite que este tipo de sistemas seja descoberto e estudado.
Ao utilizar o poder do VLTI, levando os instrumentos até ao seu limite máximo de eficácia e precisão, a equipe conseguiu atingir um nível de desempenho cerca de dez vezes melhor que com outros instrumentos existentes.
Para cada uma das estrelas, a equipe utilizou os telescópios auxiliares de 1,8 metros para coletar a radiação para o VLTI. Para os objetos que apresentavam luz exozodiacal foi possível resolver por completo os discos extensos de poeira e separar o seu fraco brilho da radiação estelar dominante.
Como sub-produto, estas observações levaram também à descoberta inesperada de novas estrelas companheiras orbitando algumas das estrelas mais massivas da amostra. “Estas novas companheiras sugerem que deveríamos rever a nossa compreensão atual de quantas estrelas deste tipo são efetivamente duplas”, disse Lindsay Marion, autora principal de um artigo científico adicional dedicado a este trabalho complementar, que usa os mesmos dados.

Ao analisar as propriedades das estrelas rodeadas por um disco de poeira exozodiacal, a equipe descobriu que a maior parte da poeira é detectada em torno de estrelas mais velhas. Este resultado é bastante surpreendente e levanta algumas questões relativas aos sistemas planetários. Qualquer produção de poeira que conhecemos, causada por colisões de planetesimais, deveria diminuir com o tempo, uma vez que o número destes objetos vai reduzindo à medida que estes vão sendo destruídos.
A amostra dos objetos observados inclui também 14 estrelas para as quais houve já  detecção de exoplanetas. Todos estes planetas encontram-se na mesma região onde a poeira dos sistemas mostra luz exozodiacal. A presença de luz exozodiacal em sistemas com planetas poderá, por isso, dificultar os estudos astronômicos de exoplanetas.
A emissão da poeira exozodiacal, mesmo a baixos níveis, torna muito mais difícil a detecção de planetas do tipo terrestre a partir de imagens diretas. A luz exozodiacal detectada deste rastreio é cerca de um fator 1.000 mais brilhante do que a luz zodiacal observada em torno do Sol. O número de estrelas que contêm luz zodiacal ao nível da do Sistema Solar é provavelmente muito maior do que os números encontrados neste rastreio. Estas observações são assim um primeiro passo em estudos mais detalhados de luz exozodiacal.
“A elevada taxa de detecção encontrada a este nível de brilho sugere que deve haver um número significativo de sistemas que contêm poeira mais tênue que não foi detectada no nosso rastreio, mas que, ainda assim, é mais brilhante que a poeira zodiacal presente no Sistema Solar”, explica Olivier Absil, Universidade de Liège, co-autor do artigo. “A presença de tal poeira em tantos sistemas poderá por isso tornar-se um obstáculo a observações futuras, que pretendam obter imagens diretas de exoplanetas do tipo terrestre”.

Este trabalho será publicado na revista especializada Astronomy & Astrophysics.

Fonte: ESO

Supernova ilumina galáxia M61

Uma possível explosão de supernova iluminou recentemente a M61, também conhecida por NGC 4303, uma bela galáxia espiral barrada localizada a cerca de 55 milhões de anos-luz da Terra na constelação de Virgem.

© Hunter Wilson (galáxia M61)

O brilho intenso foi descoberto em magnitude aparente de 13,6, no último dia 29 de outubro por Koichi Itagaki, um caçador de supernovas do Japão. A designação oficial emitida pela circular da CBAT (Central Bureau for Astronomical Telegrams) referente à supernova descoberta é: SN2014dt.

Koichi e seus colegas já foram responsáveis por incríveis 94 descobertas de supernovas. Ele utilizou uma câmera CCD e um telescópio refletor de 500 mm de abertura. E pra sua surpresa, em uma de suas observações, ele viu um brilho intenso em um dos braços espirais da galáxia. Quando comparou com suas fotos anteriores, ele percebeu que aquele brilho não estava presente, e logo notou que tratava-se de mais uma possível supernova para seu currículo. Um fato curioso é que Koichi já havia feito uma descoberta de supernova na mesma galáxia M61, em dezembro de 2008.

Durante a noite, Ernesto Guido, Martino Nicolini e Nick Howes, do Observatório Remanzacco, usaram um telescópio remoto no Novo México para confirmar o novo objeto.

© Observatório Remanzacco (localização da supernova)

Supernovas são divididas em duas grandes categorias: Supernova Tipo Ia e Supernova Tipo II, e os dois tipos de explosões podem tornar-se 5.000 milhões de vezes mais brilhantes do que o Sol, ejetando matéria para o espaço a uma velocidade entre 5.000 e 20.000 km/s. O material lançado para o espaço a partir de uma supernova contém elementos pesados, como ferro, níquel, ouro e chumbo. Muitas vezes, o que resta da estrela após uma explosão é um núcleo incrivelmente denso, que gira a uma velocidade alta, ou seja, uma estrela de nêutrons. Dependendo da massa da estrela, o resultado final pode ser ainda um buraco negro.

Por intermédio de analise espectroscópica é observado um azul contínuo com absorção de 635,5 nm relativamente fraco e estreito de Si II. Linhas de Fe III em 430 e 500 nm são visíveis, o que sugere que o objeto poderia ser um membro da classe Tipo-Iax de supernovas.

Agora, são 7 o número total de supernovas observadas na galáxia M61.

Fonte: Universe Today

Crescem evidências de matéria escura no núcleo da Via Láctea

Até agora, nem mesmo as melhores tentativas de encontrar a matéria escura tiveram êxito. Astrônomos sabem que essa espécie invisível domina nosso Universo e exerce arrasto gravitacional sobre a matéria comum, mas não sabem do que ela é feita.

© Universidade de Chicago/T. Linden (mapa do centro da Via Láctea com excesso de raios gama)

Esse mapa do centro da Via Láctea mostra um grande excesso de raios gama (o vermelho indica a maior quantidade) que não pode ser explicado por fontes convencionais.

Desde 2009, porém, raios de luz gama radiando do núcleo da Via Láctea, onde se acredita que a matéria escura seja especialmente densa, intrigam pesquisadores.
Alguns imaginam que esses raios podem ter sido emitidos durante explosões provocadas por partículas de matéria escura em colisão. Agora, um novo sinal de raios gama oferece mais evidências de que isso pode ser verdade, em conjunto com os que já foram detectados.
Uma possível explicação para a matéria escura é que ela seja composta pelas teóricas partículas WIMP, ou “partículas massivas de interação fraca”.
Acredita-se que cada WIMP seja tanto matéria quanto antimatéria; assim, quando duas delas se encontrassem, deveriam se aniquilar mutuamente, como acontece com a matéria e a antimatéria. Essas explosões criariam luzes de raios gama, vistas em grande quantidade no centro de nossa galáxia em dados do telescópio espacial de raios gama Fermi. As explosões também poderiam criar partículas de raios cósmicos, que são elétrons e pósitrons de alta energia que por sua vez sairiam do núcleo da Via Láctea em alta velocidade e às vezes colidiriam com partículas de luz estelar, o que lhes daria energia extra e as colocaria na faixa dos raios gama.
Pela primeira vez, cientistas detectaram luzes que se adequam às previsões para esse segundo processo, chamado de espalhamento Compton inverso, que deveria produzir raios gama mais distantes pelo espaço e entrar em um grupo diferente de energias do que os que foram liberados diretamente pela aniquilação da matéria escura.
“Esse trabalho deixa bem claro que um componente Compton inverso adicional de raios gama está presente”, declara Dan Hooper, astrofísico do Laboratório do Acelerador Nacional Fermi, que não se envolveu no estudo, mas que foi o primeiro a apontar que um sinal de matéria escura poderia estar presente nos dados do telescópio Fermi. Um componente desses viria da mesma matéria escura que produz o sinal primário de raios gama.
Cientistas da Universidade da Califórnia, Anna Kwa e Kevork Abazajian apresentaram o novo estudo em 23 de outubro no Quinto Simpósio Internacional Fermi em Nagoya, no Japão.

Mas nenhuma dessas intrigantes luzes de raios gama significa que foi encontrada matéria escura. Outros processos astrofísicos, como estrelas giratórias chamadas de pulsares, podem criar esses dois tipos de sinal. Há muito tempo a equipe oficial do telescópio Fermi evita tirar conclusões sobre a matéria escura com base em seus dados. Mas no simpósio da semana passada, o grupo apresentou sua própria análise da misteriosa luz de raios gama e concluiu que, apesar de múltiplas hipóteses se adequarem aos dados, a matéria escura se encaixa melhor. Simona Murgia, astrofísica da Universidade da Califórnia, e membro da equipe que analisou o centro galáctico, apresentou as descobertas do grupo.
Ela declara que a complexidade do centro galáctico torna difícil saber com certeza como o excesso de raios gama surgiu, e se a luz poderia vir de fontes mundanas “de fundo”. No entanto, a detecção de excessos estendidos nessa região do céu é complicada por nossa compreensão incompleta do fundo.
A interpretação da matéria escura seria mais provável se astrônomos conseguissem encontrar evidências semelhantes da aniquilação de WIMPs em outras galáxias, como as cerca de 24 galáxias-anãs que orbitam a Via Láctea. Os experimentos de detecção direta na Terra pretendem capturar WIMPS nas ocasiões extremamente raras em que elas atingem átomos de matéria comum. Até agora, porém, nenhum desses experimentos encontrou qualquer evidência de matéria escura. Em vez disso, eles reduziram gradualmente o número de tipos possíveis de WIMPS que poderiam existir.  
Outros experimentos orbitais, como o Espectrômetro Alfa Magnético (AMS) na Estação Espacial Internacional (ISS), que detecta raios cósmicos, também não conseguiram encontrar provas convincentes de matéria escura.
De fato, os resultados do AMS parecem conflitar com as explicações mais básicas que conectam a matéria escura às observações do Fermi. Novas evidências são necessárias para corroborarem tal interpretação.

Um artigo sobre a pesquisa foi enviado para o periódico Physical Review Letters.

Fonte: Scientific American

Antigas estrelas indicam evolução da Via Láctea

Nós habitamos uma gigante galáxia em forma de espiral, que brilha com centenas de bilhões de estrelas, um colosso tão massivo que pelo menos duas dúzias de galáxias revolvem a seu redor.

© NOAO (M92)

Mas como surgiu essa imensa entidade? Indícios vêm das estrelas mais antigas da Via Láctea, aquelas localizadas no halo estelar, o componente galáctico que envolve o brilhante disco que abriga o Sol.
Estrelas do halo se destacam por terem se formado antes de supernovas espalharem uma grande quantidade de elementos pesados pela galáxia, e por isso esse tipo de estrela tem pouco ferro. Os membros mais brilhantes do halo são aglomerados estelares globulares pobres em ferro, objetos espetaculares que podem abrigar centenas de milhares de estrelas ancestrais em uma esfera com apenas algumas dúzias de anos-luz de diâmetro.
Agora, o telescópio espacial Hubble descobriu que uma estrela individual do halo é ainda mais antiga que esses conjuntos estelares e que, portanto, é uma cápsula do tempo ideal que existe desde o nascimento da Via Láctea. Apesar de sua importância, o halo estelar constitui apenas um milésimo da massa total da Via Láctea. Ainda que o halo se estenda muito além do disco, a maioria de suas estrelas fica mais perto do centro galáctico do que nós, então aglomerados globulares são numerosos em constelações na direção do centro galáctico, como Escorpião e Sagitário.
Don VandenBerg, astrônomo da University of Victoria na Columbia Britânica, e seus colegas, avaliaram a idade de duas estrelas do halo na constelação de Libra. Nenhuma delas pertence a um aglomerado globular, e ambas são subgigantes, estrelas que estão fazendo a transição da fase da sequência principal, em que nosso Sol brilha, para fase de gigante vermelha, quando uma estrela fica muito maior. Os astrônomos escolhem essas estrelas porque, a uma dada temperatura, subgigantes de idades diferentes têm luminosidades diferentes, então medir o mais recente revela o anterior.
A equipe de VandenBerg usou o Hubble para determinar que uma das estrelas do halo, chamada HD 140283, fica a aproximadamente 190 anos-luz da Terra. A distância revelou quanta luz a estrela emite. Modelos de evolução estelar indicam que a estrela deveria atingir essa luminosidade aos 14,3 bilhões de anos. Isso é um pouco mais que os 13,8 bilhões de anos do Universo, mas a idade estelar tem uma margem de incerteza de 0,8 bilhão de anos, assim não existe conflito.
A estrela é muito mais velha que um aglomerado globular com a mesma composição química. O aglomerado, chamado de M92, fica na constelação de Hércules e tem cerca de 12,5 bilhões de anos, 1,5 bilhão de anos a menos que a estrela. Tanto o aglomerado quanto a estrela têm a mesma baixa quantidade de ferro, cerca de 1/250 a do Sol.
Essa é a mesma história da outra estrela, chamada de HD 132475, que é mais jovem e mais rica em ferro. Ela fica a aproximadamente de 320 anos-luz de distância, e tem cerca de 12,6 bilhões de anos, quase um bilhão de anos mais velha que o aglomerado M5, que tem 1/30 do ferro de nosso Sol, a mesma quantidade da estrela.
Assim,  as duas estrelas parecem ter se formado muito antes dos aglomerados com que se parecem.
No princípio, a galáxia provavelmente não conseguia produzir grandes aglomerados, mas apenas estrelas individuais e pequenos grupos estelares.
Estrelas se formam quando nuvens de gás colapsam. Mas uma nuvem deve estar fria para colapsar; na Via Láctea atual, átomos de carbono e oxigênio irradiam calor, deixando nuvens com temperaturas gélidas. Mas a galáxia primitiva tinha pouco carbono ou oxigênio. Como resultado disso, algo tão grandioso quanto um aglomerado globular só poderia surgir após supernovas terem lançado esses dois elementos cruciais ao espaço. Portanto, os primeiros objetos que se formaram na Via Láctea foram estrelas individuais.
De qualquer forma, a nova descoberta se baseia em apenas duas estrelas. Felizmente, a situação deve melhorar em breve, porque a sonda Gaia da ESA (Agência Espacial Europeia) está medindo a distância de milhões de estrelas, incluindo subgigantes no halo.
Até o final da década, os dados da Gaia devem confirmar ou refutar o novo trabalho. Aglomerados estelares são objetos incríveis quando vistos por um telescópio amador, mas os melhores indícios da época inicial da galáxia podem vir das estrelas solitárias espalhadas por seu halo.

Um artigo foi publicado no periódico The Astrophysical Journal.

Veja outras informações em A estrela mais velha já conhecida.

Fonte: Scientific American

Hubble capta “luz fantasma” de galáxias mortas

O telescópio espacial Hubble detectou o brilho tênue e fantasmagórico de estrelas expelidas de galáxias antigas que foram gravitacionalmente rasgadas há vários bilhões de anos atrás.

© NASA/ESA/IAC/STScI (aglomerado de galáxias Abell 2744)

O caos aconteceu a 4 bilhões de anos-luz de distância, dentro de uma grande coleção de quase 500 galáxias apelidada de "Aglomerado de Pandora", também conhecido como Abell 2744.

As estrelas espalhadas já não estão vinculadas a qualquer uma galáxia, derivam livremente entre galáxias no aglomerado. Ao observar a luz destas estrelas "órfãs", os astrônomos do Hubble reuniram provas forenses que sugerem que até seis galáxias foram rasgadas em pedaços dentro do aglomerado ao longo de 6 bilhões de anos.

Os modelos computacionais da dinâmica gravitacional entre galáxias num enxame sugerem que galáxias tão grandes como a nossa Via Láctea são as prováveis candidatas à origem das estrelas. As galáxias condenadas teriam sido despedaçadas se mergulhadas através do centro de um aglomerado de galáxias onde as forças gravitacionais de maré são mais fortes. Os astrônomos há muito que teorizam que a luz destas estrelas espalhadas podia ser detectável após a desagregação destas galáxias. No entanto, o brilho previsto das estrelas é muito tênue e foi, portanto, um desafio para identificar.

"Os dados do Hubble que revelaram a luz fantasmagórica são passos importantes para a compreensão da evolução dos aglomerados de galáxias," afirma Ignacio Trujillo, do Instituto de Astrofísica das Canárias, em Santa de Cruz de Tenerife, Espanha. "Também é incrivelmente importante porque encontramos o brilho usando as capacidades únicas do Hubble."

A equipe estima que a luz combinada de aproximadamente 200 milhões de estrelas marginalizadas contribui com aproximadamente 10% do brilho do enxame.

"Os resultados estão de acordo com o que foi previsto acontecer dentro de gigantescos aglomerados de galáxias," afirma Mireia Montes, também do mesmo instituto, autora principal da pesquisa.

Porque estas estrelas extremamente tênues são mais brilhantes nos comprimentos de onda do infravermelho próximo, a equipe enfatizou que este tipo de observação só poderia ser alcançado com a sensibilidade infravermelha do Hubble para radiação extraordinariamente tênue.

As medições do Hubble determinaram que as estrelas "fantasmas" são ricas em elementos mais pesados como o oxigênio, o carbono e o azoto. Isto significa que as estrelas espalhadas devem ser estrelas de segunda ou terceira geração enriquecidas com os elementos fabricados nos núcleos de estrelas de primeira geração do Universo. As galáxias espirais, como as que se acredita terem sido dilaceradas, podem sustentar a formação de estrelas quimicamente enriquecidas.

Com uma massa superior a 4 trilhões de sóis, Abell 2744 é um dos alvos do programa Frontier Fields. Este ambicioso esforço de três anos junta o Hubble com outros grandes observatórios da NASA para observar aglomerados de galáxias e ajudar os astrônomos a estudar o Universo remoto. Os aglomerados de galáxias são tão massivos que a sua gravidade desvia a luz que passa através deles, ampliando, aumentando e distorcendo a luz num fenômeno chamado lente gravitacional. Esta propriedade é explorada e os aglomerados de galáxias são utlizados como uma lupa para ampliar as imagens de galáxias ainda mais distantes que de outra forma seriam demasiado fracas para observação.

A equipe de Montes usou dados do Hubble para examinar o ambiente do próprio aglomerado. Existem outros cinco aglomerados de galáxias no programa Frontier Fields, e a equipe planeja procurar a misteriosa "luz fantasma" também nesses aglomerados.

Um artigo sobre a pesquisa foi publicado na revista The Astrophysical Journal.

Outras informações acesse a notícia veiculada neste blog, cujo título é:

Encontrada galáxia extremamente distante através de lente gravitacional.

Fonte: Space Telescope Science Institute

Sismos gigantes em estrela de nêutrons

As estrelas de nêutrons resultam do colapso gravitacional de estrelas maciças e luminosas. A certa altura na evolução destas estrelas, o seu núcleo deixa de produzir energia suficiente para sustentar o seu próprio peso.

© NASA/Goddard Space Flight Center/S. Wiessinger (ruptura momentânea da crosta de um magnetar)

Quando isto acontece, e numa fração de segundo, o núcleo sofre um colapso gravitacional, ou seja, é esmagado pela sua própria gravidade, sendo comprimido até atingir uma densidade semelhante à de um núcleo atômico. O resultado é uma estrela de nêutrons, com 20 km de diâmetro e uma temperatura de milhões de Kelvin. A conservação do momento angular durante o colapso faz com que a estrela de nêutrons recém formada gire sobre si própria várias dezenas de vezes por segundo.

Também o campo magnético do núcleo da estrela original aumenta de intensidade ao ser comprimido. Uma estrela de nêutrons típica tem um campo magnético 1 trilhão de vezes mais intenso do que o da Terra e conduz o plasma existente na sua vizinhança ao longo das linhas do campo até este colidir em 2 regiões opostas na superfície. A colisão aquece o plasma nestas regiões a temperaturas muito elevadas dando origem à emissão intensa de radiação em várias bandas do espectro eletromagnético. Se a orientação da estrela de nêutrons é adequada, a sua rotação vira estas regiões emissoras na direção da Terra, uma vez por cada rotação, como se se tratasse de um farol. Esta estrela de nêutrons é denominada pulsar.

Quando certas condições durante o colapso gravitacional se conjugam, por exemplo, se o núcleo da estrela original tem uma velocidade de rotação inicial muito elevada, o campo magnético da estrela de nêutrons que se forma cresce de forma exponencial, atingindo uma intensidade mil vezes superior ao de uma estrela de nêutrons normal. Estas estrelas de nêutrons têm propriedades especiais e são designadas por magnetar. Até à data conhecem-se apenas 23 magnetares na Via Láctea. Pensa-se que existem apenas durante algumas centenas de milhares de anos. Durante este período o campo magnético dissipa parte substancial da sua energia inicial até que o que resta é uma estrela de nêutrons normal.

Tanto quanto foi possível determinar, através de modelos teóricos confrontados com observações, as estrelas de nêutrons, e os magnetares também, têm uma estrutura relativamente simples. A uma atmosfera de poucos centímetros formada por um plasma a milhões de Kelvin, segue-se uma crosta de 2 km com uma estrutura cristalina formada por íons metálicos, de ferro e níquel principalmente, através da qual fluem com partículas como elétrons. Suspeita-se que o interior da estrela é formado por um superfluído, um fluído com viscosidade zero, de partículas elementares, principalmente nêutrons e, talvez, na sua região mais central, quarks, as partículas constituintes dos prótons e dos nêutrons. O campo magnético das estrelas de nêutrons deve-se a um poderoso efeito de dínamo devido às cargas elétricas em movimento, em especial na crosta cristalina, conjugadas com a rotação rapidíssima da estrela. O mesmo efeito, mas com uma intensidade muito menor, é observado na Terra. No nosso planeta, no entanto, não é a crosta que gera o efeito de dínamo mas antes uma camada exterior do núcleo, fluida e condutora de eletricidade, constituída fundamentalmente por ferro, níquel e vestígios de outros elementos.

Nas magnetares, a intensidade do campo magnético é tão grande, e este está de tal forma ancorado na crosta da estrela, onde alterações no campo magnético provocam tensões, e ajustes na forma da crosta provocam a reconfiguração do campo magnético. Este fenômeno assemelha-se aos tremores de terra no nosso planeta, mas não é devido ao atrito de placas tectônicas, mas antes à interação da crosta com o campo magnético. Forçada pelo campo magnético, a crosta tem rupturas momentâneas que reorganizam o campo magnético e provocam a dissipação de energia, gerando sismos estelares. A energia libertada é tão grande que toda a estrela vibra depois de um destes eventos. Em teoria, estas vibrações deveriam deixar uma impressão detectável nos raios X e gama libertados pela magnetar. Isto foi precisamente o que uma equipe de cientistas observou numa magnetar utilizando o telescópio Fermi, que observa fontes de raios gama.

Em 2009, o Fermi detectou várias erupções de raios gama provenientes da magnetar SGR J1550−5418, localizada a 15 mil anos-luz na constelação do Altar. O magnetar manteve-se quiescente até Outubro 2008. Nesse momento entrou num período de grande atividade, com numerosas erupções, que terminou em Abril de 2009. As erupções mais intensas libertaram tanta energia como a produzida pelo Sol em todos os comprimentos de onda durante 20 anos! A atividade da estrela foi visível também em raios X de alta energia, detectados pelos telescópios SWIFT e Rossi X-ray Timing Explorer, ambos da NASA, que observaram centenas de erupções de raios X e gama. Analisando os raios gama libertados pela magnetar durante este período, os cientistas detectaram um padrão que mostra que as erupções foram acompanhadas por vibrações na crosta da estrela equivalentes a um tremor de terra de magnitude 23. Por comparação, o tremor de terra mais intenso de que há registo foi no Chile, em 1960, com magnitude 9,5. Note-se que esta escala é logarítmica e, no caso, uma diferença de 2 magnitudes corresponde a mil vezes a energia dissipada. Assim, um tremor de terra de magnitude 23 corresponde a uma dissipação de energia mais de um quintilhão de vezes superior ao tremor de terra do Chile.

Esta descoberta é de suma importância no estudo das estrelas de nêutrons e das magnetares em particular. Os teóricos desenvolveram vários modelos para descrever a estrutura interna das estrelas de nêutrons mas sem observações como esta, em que foi possível quantificar as vibrações provocadas na superfície da estrela em função da energia libertada pela reconfiguração do campo magnético, seria difícil determinar qual dos modelos está correto. As densidades que prevalecem no interior das estrelas de nêutrons não podem ser reproduzidas em laboratório na Terra pelo que este tipo de observações indiretas fornecem pistas importantes para compreender a sua estrutura interna.

Um artigo descrevendo a pesquisa foi publicado no The Astrophysical Journal.

Fonte: Goddard Space Flight Center