O coração de Mira A e da sua companheira

O estudo de estrelas gigantes vermelhas ajuda os astrônomos a compreender melhor o futuro do nosso Sol, e como é que gerações anteriores de estrelas espalharam pelo Universo os elementos necessários à vida.

© ESO (o coração de Mira A e da sua companheira)

Uma das gigantes vermelhas mais famosas do céu chama-se Mira A e faz parte do sistema binário Mira, o qual se situa a cerca de 400 anos-luz de distância da Terra. Esta imagem obtida pelo ALMA revela a vida secreta de Mira.
Mira A é uma estrela velha, que já começa a lançar para o espaço, para “reciclagem”, os produtos de uma vida inteira de trabalho. A companheira de Mira A, chamada Mira B, orbita-a a uma distância que corresponde a duas vezes a distância entre o Sol e Netuno.
Sabe-se que Mira A possui um vento estelar lento que molda delicadamente o material circundante. O ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) confirmou agora que a companheira de Mira A é uma estrela muito diferente, com um vento estelar muito diferente também. Mira B é uma anã branca densa e quente com um vento estelar forte e rápido.
As novas observações mostram como os ventos estelares das duas estrelas deram origem a uma nebulosa complexa e bonita. A bolha em forma de coração situada no centro é criada pelo vento energético de Mira B no interior do vento estelar mais lento de Mira A. O coração, formado em algum lugar nos últimos 400 anos, e o resto do gás que circunda o par de estrelas mostram que estes objetos têm estado já há algum tempo construindo juntos este bonito e estranho ambiente.
Ao observar estrelas como Mira A e Mira B os cientistas esperam descobrir como é que as estrelas duplas da nossa galáxia diferem de estrelas isoladas, no sentido de saber como é que estes objetos devolvem ao ecossistema estelar da Via Láctea os elementos que criaram. Apesar da distância entre si, Mira A e a sua companheira exercem um enorme efeito uma sobre a outra, demonstrando assim como é que as estrela duplas podem influenciar o ambiente que as rodeia e deixando pistas para os cientistas decifrarem.
Existem outras estrelas velhas no final das suas vidas que têm também um meio circundante estranho, como os astrônomos têm vindo a observar tanto com o ALMA como com outros telescópios. No entanto, nem sempre é claro se as estrelas são isoladas, como o Sol, ou duplas, como Mira. Mira A, a sua misteriosa companheira e a sua bolha em forma de coração fazem todas parte desta história.
As novas observações de Mira A e da sua companheira foram descritas neste mês num artigo científico no periódico Astronomy & Astrophysics.

Fonte: ESO

M1: A Nebulosa do Caranguejo

A Nebulosa do Caranguejo é catalogada como M1, o primeiro objeto da famosa lista de Charles Messier realizada no século 18.

© Martin Pugh (M1)

A Nebulosa do Caranguejo, também conhecida como NGC 1952, é uma remanescente de supernova, restos da explosão da morte de uma estrela massiva, testemunhado por astrônomos chineses e árabes no ano de 1054. Esta, vista telescópica terrestre utiliza dados de banda estreita para captar a emissão de oxigênio ionizado e átomos de hidrogênio (em azul e vermelho) e explorar os filamentos emaranhados dentro da nuvem ainda em expansão. Um dos objetos mais exóticos conhecidos na astronomia moderna, o Pulsar do Caranguejo, uma estrela de nêutrons que gira 30 vezes por segundo, é visível como um ponto brilhante perto do centro da nebulosa. Como um dínamo cósmico, este objeto emite pulsos de radiação desde as ondas de rádio aos raios gama com uma taxa de rotação de 30,2 vezes por segundo. Abrangendo cerca de 12 anos-luz, a Nebulosa do Caranguejo está a apenas 6.500 anos-luz de distância na constelação do Touro.

Fonte: NASA

LDN 988: Nebulosa escura em Cisne

Obscurecendo os ricos campos estelares do norte de Cygnus (Cisne), a nebulosa escura LDN 988 encontra-se perto do centro desse horizonte cósmico.

© Bob Franke (LDN 988)

Composta com telescópio e câmera, a cena é de cerca de 2 graus de diâmetro. Isso corresponde a 70 anos-luz da distância estimada de 2.000 ano-luz da LDN 988. Estrelas estão se formando dentro da LDN 988, que faz parte de um amplo complexo de nuvens moleculares empoeiradas ao longo do plano da Via Láctea, por vezes chamado de Saco de Carvão do Norte. Na verdade, nebulosidades associados com jovens estrelas são abundantes na região, incluindo a estrela variável V1331 Cygni mostrado na inserção em destaque. Na ponta de um longo filamento empoeirado e parcialmente cercada por uma nebulosa de reflexão curva, a V1331 Cygni estrela T-Tauri, uma estrela parecida com o Sol ainda nos estágios iniciais de formação.

Fonte: NASA

Alinhamento misterioso de quasares ao longo de bilhões de anos-luz

Novas observações obtidas com o Very Large Telescope (VLT) do ESO, no Chile, revelaram alinhamentos nas maiores estruturas descobertas no Universo até hoje.

© Illustris Collaboration (simulação da estrutura em grande escala)

Uma equipe de pesquisa europeia descobriu que os eixos de rotação dos buracos negros centrais supermassivos numa amostra de quasares encontram-se paralelos entre si ao longo de distâncias de bilhões de anos-luz. A equipe descobriu também que os eixos de rotação destes quasares tendem a alinhar-se com as enormes estruturas da rede cósmica onde residem.

Os quasares são núcleos de galáxias onde existem buracos negros supermassivos muito ativos. Estes buracos negros encontram-se rodeados de discos de matéria em rotação extremamente quente, que é muitas vezes ejetada na direção dos seus eixos de rotação. Os quasares podem brilhar mais intensamente que todas as estrelas da galáxia onde se encontram.
Uma equipe liderada por Damien Hutsemékers da Universidade de Liège, na Bélgica, utilizou o instrumento FORS, montado no VLT, para estudar 93 quasares que se sabia formarem enormes grupos espalhados ao longo de bilhões de anos-luz, e que são observados quando o Universo tinha cerca de um terço da sua idade atual.
“A primeira coisa estranha em que reparamos foi que alguns dos eixos de rotação dos quasares estavam alinhados uns com os outros, apesar destes quasares se encontrarem separados de bilhões de anos-luz”, disse Hutsemékers.
A equipe foi mais longe e investigou se estes eixos de rotação estariam de algum modo ligados, não apenas entre si, mas também com a estrutura em larga escala do Universo nessa época.
Quando os astrônomos observaram a distribuição de galáxias em escalas de bilhões de anos-luz, descobriram que estes objetos não se encontram uniformemente distribuídos, mas formam uma rede cósmica de filamentos e nós em torno de enormes vazios onde as galáxias são mais escassas. Este intrigante arranjo de matéria é conhecido por estrutura em larga escala.
Os novos resultados do VLT indicam que os eixos de rotação dos quasares tendem a posicionar-se paralelamente às estruturas de larga escala, nas quais se encontram, ou seja, se os quasares se encontram num filamento comprido, os spins dos seus buracos negros centrais apontarão na direção do filamento. Os pesquisadores estimam que a probabilidade destes alinhamentos serem simplesmente um resultado aleatório é menor que 1%.
“A correlação entre a orientação dos quasares e a estrutura a que pertencem é uma importante previsão dos modelos numéricos de evolução do Universo. Estes dados nos fornecem a primeira confirmação observacional deste efeito, em escalas muito maiores do que o que tem sido observado até hoje em galáxias normais”, acrescenta Dominique Sluse do Argelander-Institut für Astronomie em Bonn, Alemanha, e Universidade de Liège. 
A equipe não conseguiu observar de forma direta os eixos de rotação  ou os jatos dos quasares. Em vez disso, foi medida a polarização da radiação emitida por cada quasar e, para 19 deles, encontrou-se um sinal polarizado significativo. A direção desta polarização, combinada com outras informações, pôde ser utilizada para deduzir o ângulo do disco de acreção e consequentemente a direção do eixo de rotação do quasar.

“O alinhamento nos novos dados, em escalas ainda maiores do que as atuais previsões das simulações, poderá indicar que ainda falta um ingrediente nos nossos modelos do cosmos atuais”, conclui Dominique Sluse.

Este trabalho foi descrito no artigo científico intitulado “Alignment of quasar polarizations with large-scale structures“, de D. Hutsemékers et al., que foi publicado hoje na revista especializada Astronomy & Astrophysics.

Fonte: ESO

Astrônomos dissecam uma remanescente de supernova

Uma equipe de astrônomos liderado por australianos, usou radiotelescópios situados na Austrália e no Chile para ver por dentro a parte remanescente de uma supernova, conhecida como SN 1987A.

© Hubble/ATCA/ALMA (painel mostrando a remanescente de supernova SN 1987A)

A imagem acima mostra a remanescente de supernova SN 1987A. O quadro da esquerda foi obtido pelo telescópio espacial Hubble em 1910, o quadro central foi realizado pelo Australia Telescope Compact Array (ATCA) e o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), e o quadro da direita foi gerado por computador que mostra a possível localização de um pulsar.

A supernova foi observada pela primeira vez no Hemisfério Sul da Terra em 1987, quando uma estrela gigantesca explodiu na borda de uma galáxia anã próxima chamada de Grande Nuvem de Magalhães.

Em duas décadas e meia desde então a parte remanescente da SN 1987A, continua ser um foco para os pesquisadores em todo o mundo, fornecendo uma grande quantidade de informações sobre um dos eventos mais extremos do Universo.

A candidata a PhD Giovanna Zanardo da Universidade do Oeste da Austrália (UWA) do International Centre for Radio Astronomy Research (ICRAR) liderou a equipe que usou o ALMA no deserto do Atacama no Chile e o ATCA em New South Wales para observar a remanescente em comprimentos de ondas desde as ondas de rádio até o infravermelho distante.

“Combinando as observações de dois telescópios nós fomos capazes de distinguir a radiação sendo emitida pela onda de choque de expansão da supernova da radiação causada pela poeira formada nas regiões internas da parte remanescente da supernova”, disse Giovanna Zanardo do ICRAR em Perth, no Oeste da Austrália.

“Isso é importante pois isso significa que nós somos capazes para separar os diferentes tipos de emissão que nós estamos vendo e procurar por sinais de um novo objeto que pode ter sido formado quando o núcleo da estrela colapsou. É como fazer uma investigação forense da morte de uma estrela”.

“Nossas observações com o ATCA e com o ALMA têm mostrado sinais de algo que nunca tinha sido visto antes, localizado no centro da parte remanescente. Esse objeto poderia ser uma nebulosa de vento de pulsar, guiada pela rotação de uma estrela de nêutrons, ou um pulsar, que os astrônomos têm procurado desde 1987. É impressionante que somente agora, com telescópios grandes como o ALMA e o atualizado ATCA, nós podemos espiar através dos detritos ejetados quando a estrela explodiu e ver o que está escondido por trás dela”.

Outra pesquisa também tenta desvendar outro grande mistério de longa data que cerca a remanescente de supernova. Desde 1992, a emissão de rádio de um lado da remanescente parece ser mais brilhante do que a do outro.

Num esforço para tentar resolver esse quebra-cabeça, o Dr. Toby Potter, outro pesquisador da UWA do ICRAR desenvolveu uma simulação tridimensional detalhada da onda de choque de expansão da supernova.

“Introduzindo assimetria na explosão e ajustando as propriedades do gás do ambiente ao redor, nós fomos capazes de reproduzir uma grande número de aspectos observados de uma supernova real como a persistente unilateralidade nas imagens de rádio”, disse o Dr. Toby Potter.

© G. Zanardo/ICRAR/UWA (mosaico mostrando a remanescente de supernova SN 1987A)

As imagens inferiores a 100 GHz são a partir de observações feitas com o telescópio ATCA, e as imagens acima de 100 GHz são do telescópio ALMA. O mapa no canto inferior direito do mosaico é obtido através da combinação de cinco imagens. Isto é usado para investigar se há uma nebulosa de vento de pulsar dentro da remanescente de supernova.

O modelo de evolução mostra que o lado esquerdo da onda de choque de expansão se expande mais rapidamente do que o outro lado, e gera mais emissão de rádio do que sua companheira mais fraca. Esse efeito torna-se ainda mais aparente à medida que a onda de choque colide com o anel equatorial, como pode ser observado nas imagens feitas pelo telescópio espacial Hubble da supernova.

“Nossa simulação prevê que com o decorrer do tempo a onda de choque mais veloz irá se mover para além do anel primeiro. Quando isso acontece, a assimetria do rádio é esperada que se reduza e possa até mesmo trocar de lado”.

“O fato do modelo se ajustar tão bem às observações significa que nós agora temos um bom manejo sobre a física da remanescente em expansão e estamos começando a entender a composição do ambiente ao redor da supernova, o que é um grande pedaço do quebra-cabeça resolvido em termos de como a remanescente de supernova SN1987A se formou”.

O estudo foi publicado em dois artigos no periódico Astrophysical Journal.

Fonte: International Centre for Radio Astronomy Research

Hubble revela uma vizinhança galáctica muito rica

Esta nova imagem do telescópio espacial Hubble da NASA/ESA mostra o aglomerado de galáxias muito rico Abell 1413.

© Hubble (Abell 1413)

Localizado entre as constelações de Leão e Coma Berenices, o aglomerado de galáxias está mais de 2 bilhões de anos-luz da Terra. Esta imagem é dominada por uma galáxia grande e altamente elíptica chamada MCG + 04-28-097, com um halo de estrelas que se estendem por mais de 6,5 milhões de anos-luz.
As galáxias no centro do Abell 1413 são altamente elípticas ao passo que aqueles na periferia são mais esféricas.
O Abell 1413 faz parte do catálogo Abell, uma coleção de mais de 4.000 aglomerados de galáxias relativamente próximas à Terra, onde a sua luz demorou menos de 3 bilhões de anos para chegar até nós. Os aglomerados são chamados ricos devido ao enorme número de galáxias que abrigam. O Abell 1413 contém mais do que 300 galáxias mantidas agrupadas pela imensa gravidade do aglomerado.
As fortes interações entre estas galáxias fazem com que o material no agrupamento seja aquecido com temperaturas extremamente elevadas de cerca de 100 milhões de graus. Devido a isso, o aglomerado emite uma radiação muito forte de raios X.
Distorções visíveis na imagem podem ser vistas na forma de arcos, causada pela lente gravitacional. Uma lente gravitacional ocorre quando a gravidade intensa do aglomerado curva o espaço-tempo ao seu redor, causando uma série de fenômenos ópticos bizarros e bonitos para galáxias localizadas no fundo.
Esta imagem foi criada a partir de exposições ópticas e infravermelho próximo tiradas com a Wide Field Channel da Advanced Camera for Surveys (ACS) do Hubble.

Fonte: NASA

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