As delicadas asas de uma borboleta cósmica

Os cientistas do National Radio Astronomy Observatory (NOAO), usando o telescópio de 8 metros do Observatório Gemini, no Chile, obtiveram a imagem de mais alta resolução já obtida da nebulosa planetária NGC 2346.

© NOAO/Gemini Observatory (nebulosa planetária NGC 2346)

A nova imagem acima da NGC 2346, mostra uma resolução sem precedentes do gás de hidrogênio molecular. A imagem é de cerca de 1 minuto de arco em um lado: o norte é para cima, a leste é para a esquerda. Em contraste, o tamanho da lua cheia é de 30 minutos de arco.

Com a forma de uma borboleta, ou de uma ampulheta, mas conhecida cientificamente como uma nebulosa planetária bipolar, esse objeto está a uma distância de 2.300 anos-luz do Sol na constelação de Monoceros.

As novas observações dessa nebulosa gasosa resolve detalhes comparáveis em tamanho com o nosso Sistema Solar. A equipe detectou nós previamente não resolvidos e filamentos de gás hidrogênio molecular, detalhes que nenhum outro telescópio no solo ou no espaço, nem mesmo o telescópio espacial Hubbe foram capazes de resolver.

O hidrogênio molecular nos lóbulos bicolores da NGC 2346 foi detectado a quase 30 anos atrás, embora observações prévias sugeriam somente um torus suave. Os nós gasosos provavelmente representam um fenômeno comum que ocorre quando dois fluidos (ou gases) de diferentes densidades entram em contato, e o fluido mais leve está empurrando o fluido mais pesado. Isso é facilmente visto por qualquer um que já observou um óleo colorido num copo de água.

© NOAO (simulação da evolução da nebulosa NGC 2346)

Os autores construíram modelos computacionais para entender como os gases interagem: a animação mostra como o gás se desenvolverá no decorrer do tempo. Como primeiro autor, Arturo Manchado disse, “Nessa animação nós mostramos o resultado do modelo numa escala de tempo de 9.000 anos. A cor azul corresponde a emissão do gás hidrogênio molecular. O modelo mostra um toroide inicial de gás frio no equador. Uma vez que a concha varrida é altamente fragmentada, o toroide não é mais visível e somente os grandes aglomerados serão vistos”.

A NGC 2346 é uma estrela registrada nas fases finais de sua vida. Ela começou sua vida como um sistema binário, sendo cada uma das estrelas tendo uma massa equivalente ao dobro da massa do Sol e ambas rotacionando ao redor de um centro de gravidade comum. A mais massiva das duas estrelas queimou seu combustível mais rapidamente do que sua companheira de massa menor, expandindo como uma gigante vermelha, e agora está expulsando suas camadas externas para se tornar uma estrela anã branca, com uma massa atual entre 0,3 e 0,7 vezes a massa do Sol. A nebulosa bipolar, ou a forma de borboleta dessa nebulosa planetária, tem provavelmente sido esculpida pelo par estelar, embora isso ainda esteja sendo estudado. Com um período orbital de 16 dias, as duas estrelas estão separadas por uma distância equivalente à distância entre o Sol e Mercúrio. O material fluindo da estrela mais massiva durante a vida do par faz com que seja difícil calcular a massa inicial da estrela.

As observações foram feitas com o novo sistema infravermelho chamado Adaptive Optics Imager no telescópio Gemini, durante a fase inicial de teste do instrumento. A óptica adaptativa é uma técnica que permite que sejam feitas correções em tempo real das distorções de uma imagem astronômica causada pela atmosfera da Terra.

O artigo aparece no periódico The Astrophysical Journal.

Fonte: National Radio Astronomy Observatory

Mapa da distribuição da matéria escura no Universo

Uma equipe internacional de pesquisadores desenvolveu um novo mapa da distribuição da matéria escura no Universo usando dados do Dark Energy Survey (DES).

© Dark Energy Survey (mapa da distribuição de galáxias e da matéria escura)

Cientistas do levantamento DES lançaram o primeiro de uma série de mapas de matéria escura do cosmos. Estes mapas, criados como resultados da análise das imagens de uma das câmeras digitais mais poderosas do mundo, a DECam, são os maiores mapas contíguos criados nesse nível de detalhe e irão melhorar a nossa compreensão do papel de matéria escura na formação de galáxias. Análise do grau de aglomeração da matéria escura nestes mapas também permitirá aos cientistas sondar a natureza da misteriosa energia escura, que se acredita estar causando a expansão acelerada do Universo.

A matéria escura, misteriosa substância que compõe cerca de um quarto do Universo, é invisível para até mesmo os instrumentos astronômicos mais sensíveis, pois não emite nem absorve a luz. No entanto, os seus efeitos podem ser vistos através do estudo de um fenômeno chamado de lente gravitacional, que é a distorção que ocorre quando a força gravitacional da matéria escura curva a trajetória de um raio de luz proveniente de galáxias distantes. Compreender o papel da matéria escura faz parte do programa de pesquisa para quantificar o papel da energia escura, objetivo final da pesquisa conduzida pelos participantes do levantamento DES.

Esta análise foi liderada por Vinu Vikram do Argonne National Laboratory (EUA) e Chihway Chang da ETH , de Zurique (Suíça). Vikram , Chang e seus colaboradores de outras instituições participantes do DES trabalharam por mais de um ano para validar cuidadosamente os ‘mapas de lentes’. “Nós medimos distorções quase imperceptíveis nas formas de cerca de dois milhões de galáxias para construir estes novos mapas,” disse Vikram. “Eles são um testemunho, não só da sensibilidade da câmera do DES, mas também do trabalho rigoroso por nossa equipe para compreender sua sensibilidade tão bem que podemos obter resultados precisos”.

A câmera foi construída e testada no Fermi National Accelerator Laboratory, Estados Unidos, e agora está montada no telescópio Blanco de 4 metros, no Observatório de Cerro Tololo, Chile. Os dados foram processados no Nacional Center for Supercomputing Applications, Universidade de Illinois em Urbana-Champaign, EUA.

O mapa de matéria escura recém divulgado faz uso das observações iniciais do DES e cobre apenas três por cento da área do céu que o levantamento irá cobrir ao final de sua missão de cinco anos. A pesquisa acaba de completar seu segundo ano, mas na medida que a busca for expandida, será possível testar as teorias cosmológicas em voga, pela comparação entre as quantidades de matéria escura e visível.

Essas teorias sugerem que, uma vez que há muito mais matéria escura no Universo do que a matéria visível, galáxias se formarão onde grandes concentrações de matéria escura estão presentes. Até agora, a análise dos cientistas do DES corrobora esta afirmação. Os mapas mostram grandes filamentos de matéria ao longo do qual as galáxias visíveis e aglomerados de galáxias se encontram e vazios cósmicos onde poucas galáxias residem. Estudos de acompanhamento de alguns dos enormes filamentos e vazios, e o enorme volume de dados, coletados durante a pesquisa vai revelar mais sobre esta interação da matéria com a luz.

“Nossa análise, até o momento, está de acordo com o modelo dominante que descreve o Universo,” disse Chang. “Nós estamos ansiosos para usar os novos dados que estão sendo reduzidos para fazer testes muito mais rigorosos de modelos teóricos.”

Ampliando os mapas possibilitará medir como a matéria escura envolve galáxias de diferentes tipos, e como juntos eles evoluem ao longo do tempo cósmico. A relação entre a distribuição de galáxias e o mapa de matéria escura é próximo ao previsto por modelos teóricos baseados em simulações cosmológicas que incluem uma expansão acelerada do Universo.

O mapa irá funcionar como uma ferramenta valiosa para a cosmologia, desvendando o mistério da matéria e da energia escura.

Neste trabalho recém submetido a publicação participam 6 afiliados do Laboratório Interinstitucional de e-Astronomia (LIneA), que apoiam um grupo de cientistas brasileiros através do consórcio DES-Brazil.

A pesquisa aparece em dois artigos, Vikram et al, “Wide-Field Lensing Mass Maps from the DES Science Verification Data: Methodology and Detailed Analysis,” na Physical Review D (no prelo) e Chang et al, “Wide-Field Lensing Mass Maps from DES Science Verification Data,” publicado em 24 de junho na Physical Review Letters.

Fonte: Argonne National Laboratory & LIneA

O terreno jovem e variado de Caronte

Além da bela imagem detalhada de Plutão, a NASA também revelou uma linda e impressionante imagem de Caronte, a maior lua de Plutão.

© NASA-JHUAPL-SwRI (o terreno jovem e variado de Caronte)

A imagem acima foi feita pelo instrumento LORRI no dia 13 de Julho de 2015, a uma distância de 466.000 quilômetros do satélite.

Uma faixa de desfiladeiros e vales se espalha por cerca de 1.000 quilômetros da esquerda para a direita, sugerindo que Caronte possui uma crosta fraturada, provavelmente devido a algum processo interno. Na parte superior direita, ao longo da borda curva da lua, existe um cânion com cerca de 7 a 9  quilômetros de profundidade.

Os cientistas da missão estão surpresos pela aparente ausência de crateras em Caronte. Na parte sul da Lua, na parte inferior da imagem, o terreno é iluminado pelos raios de Sol, criando sombras que faz com que seja fácil distinguir a topografia do satélite. Mesmo aqui, contudo, poucas crateras são visíveis, indicando uma superfície relativamente jovem que foi remodelada por alguma atividade geológica.

Na região polar norte de Caronte, uma região escura e proeminente é vista nas imagens de aproximação da sonda New Horizons, agora pode ser notada uma borda difusa, sugerindo a presença de depósitos de material escuro fino. Subjacente a isso está uma feição angular bem distinta, imagens de resolução mais alta, ainda são esperadas para que se possa saber exatamente o que se tem nessa enigmática região.

A imagem foi comprimida para reduzir o tamanho do arquivo para a transmissão. Em áreas de grande contraste, feições de 5 quilômetros de diâmetro podem ser observadas. Alguns detalhes de contraste mais baixo são obscurecidos pela compressão da imagem, que pode fazer algumas áreas parecerem mais suaves do que elas realmente são. Uma imagem sem compressão ainda está na memória do computador da New Horizons e será transmitida para a Terra numa data posterior.

A imagem foi combinada com a informação colorida obtida pelo instrumento Ralph da New Horizons obtida no dia 13 de Julho de 2015. A sonda New Horizons viajou 5 bilhões de quilômetros em mais de nove anos e meio de missão para alcançar o sistema de Plutão.

Fonte: NASA

As montanhas de gelo de Plutão

A primeira imagem detalhada de Plutão, enviada pela sonda New Horizons, revela uma grande surpresa: uma cadeia de montanhas jovens com cerca de 3.500 metros de altura na superfície do corpo congelado.

© NASA-JHUAPL-SwRI (montanhas geladas de Plutão)

As montanhas provavelmente se formaram a não mais que 100 milhões de anos atrás, muito jovens se comparadas com a história de 4,56 bilhões de anos do nosso Sistema Solar, e podem ainda estar em processo de formação, disse Jeff Moore, da equipe de Geology, Geophysics and Imaging (GGI) da New Horizons. Isso sugere que a região detalhada de Plutão, que cobre menos de 1% de sua superfície, pode ainda estar geologicamente ativa.

Moore e seus colegas basearam a estimativa da idade das montanhas na falta de crateras observadas na região. Como o resto de Plutão, essa região provavelmente deve ter sido atingida por detritos espaciais por bilhões de anos e deveria ser totalmente coberta por crateras, a menos que uma atividade geológica recente tenha remodelado a região, apagando assim as marcas deixadas pelas colisões.

“Essa é uma das superfície mais jovens que nós já vimos no Sistema Solar”, disse Moore.

Diferente das luas congeladas dos planetas gigantes, Plutão não pode ser aquecido pela interação gravitacional com um corpo planetário muito maior. Assim, algum outro processo deve estar gerando essa paisagem montanhosa.

“Isso pode nos fazer repensar sobre o que gera a atividade geológica em muitos outros mundos congelados”, disse John Spencer também do GGI, do Southwest Research Institute em Boulder, no Colorado.

As montanhas são provavelmente compostas do embasamento de gelo de água de Plutão. Embora o gelo de metano e nitrogênio cubra boa parte da superfície de Plutão, esses materiais não são resistentes o bastante para gerar montanhas. Ao invés disso, um material mais duro, muito provavelmente gelo de água, deve ter criado os picos. “Na temperatura de Plutão, o gelo de água é como se fosse uma rocha”, disse Bill McKinnon do GGI da Universidade de Washington em St. Louis.

Essa imagem detalhada foi feita cerca de 1,5 horas antes da maior aproximação da New Horizons a Plutão, quando a sonda estava a 770.000 quilômetros da superfície do objeto. A imagem facilmente resolve estruturas menores que 2,8 quilômetros de tamanho.

Fonte: NASA

Gêmeo de Júpiter descoberto em torno de gêmea do Sol

Uma equipe internacional de astrônomos utilizou o telescópio de 3,6 metros do ESO para identificar um planeta como Júpiter orbitando uma estrela do tipo do Sol, HIP 11915, à mesma distância da estrela que Júpiter do Sol.

© ESO/M. Kornmesser (ilustração de um gêmeo de Júpiter em torno de estrela)

De acordo com as teorias atuais, a formação de planetas com a massa de Júpiter desempenha um papel importante na arquitetura de sistemas planetários. A existência de um planeta com a mesma massa e numa órbita semelhante à de Júpiter em torno de uma estrela do tipo do Sol abre a possibilidade de que o sistema planetário em torno desta estrela seja semelhante ao nosso próprio Sistema Solar. A HIP 11915 tem aproximadamente a mesma idade que o Sol e, adicionalmente, a sua composição semelhante à do Sol sugere que possam existir também planetas rochosos em órbitas mais próximas da estrela.

Até agora, os rastreios de exoplanetas têm sido mais sensíveis a sistemas planetários que são povoados nas suas regiões mais internas por planetas massivos, com massas de, no mínimo, algumas vezes a massa da Terra. Este aspecto contrasta com o Sistema Solar, onde  existem pequenos planetas rochosos nas regiões interiores e gigantes gasosos como Júpiter mais para o exterior. As atuais técnicas de detecção são mais sensíveis a planetas grandes ou massivos situados próximo das suas estrelas hospedeiras. Planetas pequenos e de pequena massa estão, na maioria dos casos, para além das nossas atuais capacidades de detecção. Planetas gigantes que possuem órbitas mais afastadas das suas estrelas são também mais difíceis de detectar. Consequentemente, muitos dos exoplanetas que conhecemos atualmente são enormes e/ou massivos,  e situam-se próximo das suas estrelas progenitoras.
De acordo com as teorias mais recentes, a arquitetura do Sistema Solar, tão propícia ao desenvolvimento de vida, foi possível graças à presença de Júpiter e da sua influência gravitacional exercida no Sistema Solar durante a fase da sua formação. Este fato leva-nos a crer que encontrarmos um planeta gêmeo de Júpiter é um marco importante na busca de um sistema planetário que seja semelhante ao nosso.
Uma equipe liderada por brasileiros tem observado estrelas do tipo do Sol numa tentativa de encontrar um sistema planetário semelhante ao nosso. A equipe descobriu agora um planeta com uma massa muito semelhante à de Júpiter, em órbita de uma estrela do tipo do Sol, HIP 11915, e quase exatamente na mesma posição que Júpiter ocupa no nosso Sistema Solar. A nova descoberta foi feita com o auxílio do HARPS, um dos instrumentos mais precisos a detectar exoplanetas, montado no telescópio de 3,6 metros do ESO no Observatório de La Silla, no Chile. O planeta foi descoberto ao medir o ligeiro movimento que induz na sua estrela hospedeira enquanto a orbita. Como a inclinação da órbita do planeta não é conhecida, apenas podemos estimar o limite inferior da sua massa. É de notar que a atividade da estrela, que está ligada às variações do seu campo magnético, poderia imitar o sinal que está sendo interpretado como sendo a assinatura do planeta. Os astrônomos fizeram todos os testes que se conhecem para investigar esta possibilidade, no entanto neste momento é ainda impossível descartar completamente esta hipótese.
Embora já se tenham descoberto muitos planetas semelhantes a Júpiter a uma variedade de distâncias de estrelas do tipo solar, o planeta recentemente descoberto, tanto em termos de massa como de distância à sua estrela hospedeira, e em termos de semelhança entre esta estrela e o nosso Sol, é o análogo mais preciso encontrado até agora do Sol e de Júpiter. Um exemplo de outro gêmeo de Júpiter é um planeta que se encontra em torno da estrela HD 154345, descrito neste link.
A hospedeira do planeta, a gêmea solar HIP 11915, não é apenas semelhante ao Sol em termos de massa, mas tem também aproximadamente a mesma idade. Fortalecendo ainda mais as similaridades, a composição desta estrela é semelhante à do Sol. A assinatura química do nosso Sol pode estar parcialmente marcada pela presença de planetas rochosos no Sistema Solar, o que aponta por isso para a possibilidade de existência de planetas rochosos em torno de HIP 11915.
De acordo com Jorge Melendez, da Universidade de São Paulo, Brasil, líder da equipe e co-autor do artigo científico que descreve estes resultados, “a procura de uma Terra 2.0 e de um Sistema Solar 2.0 completo, é um dos esforços mais excitantes da astronomia. Estamos muito entusiasmados por fazer parte desta investigação de vanguarda, tornada possível pelas infraestruturas observacionais disponibilizadas pelo ESO.” 
Desde a assinatura do acordo de adesão do Brasil ao ESO em dezembro de 2010, os astrônomos brasileiros têm tido total acesso a todas as instalações de observação do ESO.

Megan Bedell, da Universidade de Chicago e autora principal do artigo científico, conclui: “Após duas décadas de busca de exoplanetas, estamos finalmente vendo planetas gigantes gasosos de período longo semelhantes aos do nosso próprio Sistema Solar, graças à estabilidade de longo termo de instrumentos “caçadores de planetas” como o HARPS. Esta descoberta é, em todos os aspectos, um sinal muito estimulante de que existem outros sistemas solares à espera de serem descobertos.”
São necessárias observações de acompanhamento para confirmar e delimitar a descoberta, mas a HIP 11915 é, até agora, uma das mais promissoras candidatas a abrigar um sistema planetário semelhante ao nosso.

Este trabalho foi descrito no artigo intitulado “The Solar Twin Planet Search II. A Jupiter twin around a solar twin”, de M. Bedell et al., que será publicado na revista especializada Astronomy and Astrophysics.

Fonte: ESO

New Horizons passou hoje mais perto de Plutão

À medida que a sonda New Horizons da NASA aproximava-se do voo histórico de hoje por Plutão, continuava fazendo as suas diversas funções, produzindo imagens de um mundo gelado que se tornou mais fascinante e complexo com o passar dos dias.

© NASA/JHUAPL/SWRI (misterioso e brilhante "coração" de Plutão)

No dia 12 de julho, a New Horizons captou a imagem acima a uma distância de 2,5 milhões de quilômetros, que sugere algumas novas características de interesse para a equipe Geology, Geophysics and Imaging (GGI), agora reunida no Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins em Laurel, no estado americano de Maryland. Pela primeira vez, a imagem revela características lineares que podem ser penhascos, bem como uma característica circular que pode ser uma cratera de impacto. Emergindo do lado esquerdo, está a denominada área em forma de coração que será observada em mais detalhe durante a maior aproximação da New Horizons.

A New Horizons percorreu 5 bilhões de quilômetros, durante mais de nove anos, para alcançar Plutão. Às 08:49 de hoje (horário de Brasília), a sonda passou a aproximadamente 12.500 km do planeta anão e a 49.600 km/h, os seus sete instrumentos científicos trabalhando a todo vapor para recolher dados.

A câmara de longo alcance da sonda conseguirá resolver características tão pequenas quanto 70 metros. Cerca de catorze minutos depois da maior aproximação, passou a cerca de 29.000 km de Caronte e esteve também na mira das quatro luas mais pequenas de Plutão: Hydra, Nix, Kerberos e Stix.

Depois da passagem, a sonda irá virar-se para fotografar Plutão eclipsando o Sol, enquanto procura também a existência de anéis ou camadas de poeira iluminadas pela luz.

Os outros seis instrumentos científicos vão construir mapas termais do par Plutão-Caronte, medir a composição da superfície e atmosfera e observar a interação de Plutão com o vento solar. Tudo isto acontecerá em modo automático.

A sonda New Horizons já respondeu a uma das questões mais básicas sobre Plutão; qual é o o seu tamanho?

Os cientistas da missão determinaram que Plutão tem 2.370 km em diâmetro, um pouco maior que as estimativas anteriores. Este resultado confirma o que já se esperava: Plutão é maior do que todos os outros objetos conhecidos para além da órbita de Netuno.

A nova estimativa do tamanho de Plutão significa que a sua densidade é inferior ao que se pensava, e que a fração de gelo no seu interior é ligeiramente maior. Igualmente, a camada mais baixa da atmosfera de Plutão, chamada troposfera, é também mais fina do que se pensava.

A medição do tamanho de Plutão tem sido um desafio de décadas devido a fatores complexos derivados da sua atmosfera. Caronte, a maior lua, não tem uma atmosfera substancial e o seu diâmetro foi mais fácil de determinar usando telescópios terrestres. As observações da New Horizons confirmam as estimativas anteriores de 1.208 km.

A sonda também começou a estudar as luas mais pequenas, nomeadamente Nix e Hydra. Nix tem um tamanho estimado em aproximadamente 35 km, enquanto Hidra mede mais ou menos 45 km. Estes tamanhos levam os cientistas a concluir que as suas superfícies são muito brilhantes, possivelmente devido à presença de gelo.

Referente às restantes duas luas, Kerberos e Stix, estas são mais difíceis de estudar. Os cientistas da missão deverão conseguir determinar os tamanhos com as observações da sonda durante a passagem pelo planeta anão.

As manchas aparecem no lado de Plutão orientado sempre para a sua maior lua, Caronte. Esta face foi invisível para a New Horizons durante a aproximação máxima. Alan Stern, pesquisador principal da New Horizons, descreve a imagem como o "último e melhor olhar que teremos do lado 'oculto' de Plutão durante décadas".

As manchas estão ligadas por uma faixa escura que rodeia a região equatorial de Plutão. O que continua despertando o interesse dos cientistas é o seu tamanho semelhante e até mesmo o espaçamento. "É estranho estarem espaçadas tão regularmente," afirma Curt Niebur, cientista do programa New Horizons na sede da NASA em Washington, EUA. Jeff Moore, do Centro de Pesquisa Ames da NASA, em Mountain View, no estado da Califórnia, está igualmente intrigado: "nós não conseguimos discernir se são planaltos ou planícies, ou se são variações de brilho numa superfície completamente lisa."

As grandes áreas escuras têm um tamanho atualmente estimado em 480 km. Em comparação com as imagens anteriores, vemos agora que as áreas escuras são mais complexas do que inicialmente pareciam, enquanto as fronteiras entre os terrenos escuros e brilhantes são irregulares e bem definidos.

© NASA/JHUAPL/SWRI (sistema de abismos e crateras de Caronte)

As imagens mais recentes da maior lua de Plutão, Caronte, revelam que é um mundo de abismos e crateras. De acordo com William McKinnon, da equipe GGI, o mais pronunciado, que se encontra no hemisfério sul, é mais longo e mais profundo que o Grand Canyon da Terra.

"Esta é a primeira evidência de falhas e rupturas à superfície de Caronte," afirma. "A New Horizons tem transformado a nossa visão desta lua distante, de uma bola de gelo quase sem traços característicos, para um mundo que exibe todos os tipos de atividade geológica."

A cratera mais proeminente, que se encontra perto do polo sul de Caronte, vista numa imagem obtida dia 11, mede cerca de 96,5 km de diâmetro. O brilho dos raios, material expelido para fora da cratera, sugere que se formou há relativamente pouco tempo (em termos geológicos), durante uma colisão com um pequeno objeto do Cinturão de Kuiper, talvez durante os últimos bilhões de anos.

O tom escuro do solo da cratera é especialmente interessante. Uma explicação é que a cratera expôs um tipo de material gelado mais refletivo do que o que se encontra à superfície. Outra possibilidade é que o gelo no interior da cratera é o mesmo material que os seus arredores, mas contém grãos maiores de gelo, o que reflete menos luz solar. Neste cenário, o objeto impactante derreteu o gelo no chão da cratera que, em seguida, congelou novamente em grãos maiores.

A região escura e misteriosa perto do polo norte de Caronte prolonga-se por 320 km. As imagens que a sonda enviar, talvez um pouco antes da passagem mais próxima ocorrida, podem fornecer mais pistas sobre a origem da região escura.

Fonte: Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory

Buraco negro colossal evolui na sua galáxia anfitriã

Uma nova descoberta vai contra a maioria das observações sobre os buracos negros, que são objetos enormes do espaço com gravidade extraordinariamente forte que pode puxar qualquer coisa, inclusive a luz.

© NASA/Canada-France-Hawaii Telescope/J.-C. Cuillandre (M87)

Na maioria dos casos, os buracos negros e suas galáxias hospedeiras expandem no mesmo ritmo. Mas os astrônomos têm descoberto um buraco negro amplamente dimensionado no início do Universo que cresceu muito mais rápido do que a sua galáxia hospedeira.

Este buraco negro especial foi formado no início do Universo, cerca de dois bilhões de anos após o Big Bang. Um grupo internacional de pesquisadores fizeram a descoberta durante um projeto para mapear o crescimento de buracos negros supermassivos em todo o tempo cósmico. A equipe incluiu astrônomos da Universidade de Yale, ETH Zurique, do Instituto Max-Planck na Alemanha, da Universidade Harvard, da Universidade do Havaí, INAF-Osservatorio Astronomico di Roma, e a Universidade de Oxford.
"Nossa pesquisa foi projetada para observar os objetos médios, e não os exóticos", disse C. Megan Urry da Universidade Yale. "Este projeto dirige-se especificamente aos buracos negros moderados que habitam atualmente galáxias típicas. Foi um choque ver um buraco negro extremamente grande em um campo tão profundo."

Levantamentos de campo profundo destinam-se a olhar para galáxias fracas; eles apontam para pequenas áreas do céu por um longo período de tempo, ou seja, o volume total do espaço a ser amostrado é relativamente pequeno.

Este buraco negro particular, localizado na galáxia CID-947, está entre os maiores buracos negros já encontrados. Ele mede cerca de 7 bilhões de massas solares (uma massa solar é equivalente à massa do nosso Sol, ou seja 2 x 10³º kg).

No entanto, foi a massa da galáxia circundante que mais surpreendeu a equipe de pesquisa. "As medições correspondem à massa de uma galáxia típica," disse o autor Benny Trakhtenbrot, pesquisador do Instituto de Astronomia ETH Zurich. "Estamos, portanto, tendo um buraco negro gigantesco dentro de uma galáxia de tamanho normal."

A maioria das galáxias, incluindo a nossa própria Via Láctea, tem um buraco negro em seu centro, segurando milhões a bilhões de massas solares. O novo estudo desafia as noções anteriores sobre a forma como as galáxias hospedeiras crescem em relação aos buracos negros, e também as sugestões anteriores de que a radiação emitida pelos buracos negros em expansão limitam a criação de estrelas.

Estrelas ainda estavam se formando na CID-947 e a galáxia continuava a crescendo. A galáxia CID-947 poderia ser uma precursora de sistemas massivos extremos observados no Universo local de hoje, como a galáxia NGC 1277, na constelação de Perseu, localizada 220 milhões de anos-luz da Via Láctea. Mas, o crescimento do buraco negro ainda antecipou muito o crescimento da galáxia circundante, ao contrário do que os astrônomos pensavam anteriormente.

Urry e seus colegas creditaram o observatório W.M. Keck no Havaí e o Chandra COSMOS que auliaram o trabalho da equipe. "A sensibilidade e versatilidade do novo espectrômetro infravermelho do Keck, MOSFIRE, foi fundamental para essa descoberta", disse Urry.

O buraco negro no centro da galáxia elíptica super gigante M87 mostrado na parte superior da imagem no aglomerado de Virgem está a 50 milhões de anos-luz de distância, é o buraco negro mais massivo, cuja uma massa exata foi medida com 6,6 bilhões de massas solares. Orbitando a galáxia está uma anormalmente grande população de cerca de 12.000 aglomerados globulares, em comparação com 150 a 200 aglomerados globulares que orbitam a Via Láctea.

A equipe teorizou que o buraco negro da M87 alcançou seu tamanho enorme, mesclando com vários outros buracos negros. A galáxia M87 é a de maior massa no Universo próximo, e provavelmente pode ter sido formada pela fusão de galáxias menores.

Obtenha mais informações no artigo noticiado neste blog.

Um estudo sobre o fenômeno foi publicado na revista Science.

Fonte: Universidade Yale

Uma galáxia florescendo

As conchas fantasmagóricas da galáxia ESO 381-12 são captadas numa nova imagem feita pelo telescópio espacial Hubble da NASA/ESA, contra um fundo salpicado de galáxias distantes.

© Hubble/P. Goudfrooij (galáxia ESO 381-12)

A estrutura e os aglomerados de estrelas que orbitam a galáxia sugerem que a ESO 381-12 pode ter sido parte de uma grande colisão que ocorreu em algum momento num passado relativamente presente.

Localizada a aproximadamente 270 milhões de anos-luz de distância da Terra, na constelação de Centaurus (O Centauro), uma brilhante constelação da porção sul do céu, a ESO 381-12, também conhecida como PGC 42871 pode ter recentemente interagido com outra galáxia, enviando ondas de choque através de sua estrutura como ondas numa piscina. Essas fusões galácticas são processos violentos, que comprimem material dentro das galáxias em colisão e mudam completamente sua aparência e o seu desenvolvimento futuro. Esse violento evento provavelmente disparou uma onda de formação de estrelas através da galáxia, levando à criação de muitas estrelas quentes e jovens.

Os astrônomos têm estudado a ESO 381-12 em detalhe devido à sua estrutura pouco comum. Ela foi uma das amostras de galáxias exploradas pela Advanced Camera for Surveys do Hubble durante um recente estudo das propriedades das galáxias de conchas criadas em eventos de fusão ocorridos a um bilhão de anos atrás.

A proeminente galáxia na direita da imagem, conhecida como ESO 381-13 ou PGC 42877, é uma diferente amostra onde tanto a formação ativa de estrelas como a poeira podem ser vistas em seu interior. Contudo, as galáxias ESO 381-12 e  ESO 381-13 estão a distâncias muito parecidas da Terra, e, apesar de suas diferenças podem estar interagindo.

Fonte: Space Telescope Science Institute

O centro do alvo de um buraco negro

O que parece ser um alvo de tiro é na verdade uma imagem de anéis imbricados de luz de raios X centrados num buraco negro em erupção.

© NASA/Swift/Andrew Beardmore (anéis de luz de raios X centrados no sistema V404 Cygni)

A imagem acima mostra anéis de luz de raios X centrados no V404 Cygni, um sistema binário que contém um buraco negro em erupção (ponto no centro), foram fotografadas pelo telescópio de raios X a bordo do satélite Swift da NASA em 30 de junho a a 4 de julho deste ano. A cor indica a energia dos raios X, com a mais baixa representando o vermelho (800 a 1.500 eV elétron-volts), o verde para energias intermediárias (1.500 a 2.500 eV), e a mais energética (2.500 a 5.000 eV) mostrado em azul. Para comparação, a luz visível tem energias que variam desde cerca de 2 a 3 eV. As linhas escuras que aparecem diagonalmente através da imagem são artefatos do sistema de imagem.

No dia 15 de Junho de 2015, o satélite Swift da NASA detectou o início de uma nova explosão da V404 Cygni, onde um buraco negro e uma estrela parecida com o Sol se orbitam. Desde então, os astrônomos ao redor do mundo têm monitorado o show de luz.

No dia 30 de Junho de 2015, uma equipe liderada por Andrew Beardmore na Universidade de Leicester, no Reino Unido, imageou o sistema usando o telescópio de raios X a bordo do Swift revelando uma série de anéis concêntricos se estendendo cerca de um terço do tamanho aparente da Lua Cheia. Um filme feito pela combinação das observações adicionais adquiridas nos dias 2 e 4 de Julho de 2015 mostram a expansão e o gradativo apagamento dos anéis.

Os astrônomos dizem que os anéis resultam de um eco da luz de raios X. As flares do buraco negro emitem raios X em todas as direções. Camadas de poeira refletem parte desses raios X de volta para a Terra, mas a luz viaja uma distância maior e atinge nooso planeta pouco tempo depois do que a luz que viaja numa trajetória mais direta. O intervalo de tempo cria o eco de luz, formando os anéis que se expandem com o tempo.

Análises detalhadas dos anéis em expansão mostram que todos eles originam de uma grande flare que ocorreu no dia 26 de Junho de 2015, às 14:40, hora de Brasília. Existem múltiplos anéis pois existem múltiplas camadas de poeira de reflexão entre 4.000 e 7.000 anos-luz de distância de nós. O monitoramento regular dos anéis e como eles mudam à medida que a erupção continua permitirá aos astrônomos entenderem melhor sua natureza.

“O planejamento flexível das observações do Swift tem nos dado as melhores imagens de anéis de raios X espalhados pela poeira já feitas”, disse Beardmore. “Com essas observações nós podemos fazer um estudo detalhado da poeira interestelar normalmente invisível na direção desse buraco negro”.

O V404 Cygni está localizado a cerca de 8.000 anos-luz de distância. A cada duas décadas o buraco negro tem entrado em atividade, gerando uma explosão de alta energia. Sua erupção anterior aconteceu em 1989.

Veja outros detalhes na notícia veiculada aqui.

Fonte: Goddard Space Flight Center

Messier 43: uma grande região de formação estelar

Frequentemente fotografada mas raramente mencionada, Messier 43 (M43) é uma grande região HII de formação estelar.

© Yuri Beletsky/Igor Chilingarian (M43)

A M43, também conhecida como NGC 1982 e Nebulosa De Mairan, foi descoberta por Jean-Jacques De Mairan Dortous em 1731.

A M43 faz parte do complexo de formação de formação estelar de gás e poeira que inclui a mais famosa vizinha, a Messier 42 (M42), a grande nebulosa de Órion. Na verdade, a grande nebulosa de Órion está fora da borda inferior desta cena. A imagem mais próxima da M43 foi obtida durante os testes das capacidades de um instrumento que capta infravermelho próximo acoplado em um dos telescópios gêmeos Magalhães de 6,5 metros no observatório Las Campanas nos Andes chilenos.

A imagem composta desvia os comprimentos de onda infravermelhos invisíveis para as cores: azul, verde e vermelha. Perscrutando dentro das cavernas de poeira interestelar que obscurecem a luz visível, a visão em infravermelho próximo também pode ser usada para estudar as frias estrelas anãs marrons nesta região complexa, juntamente com o sua célebre vizinha (M42). A M43 está localizada  a cerca de 1.500 anos-luz de distância, na borda da nuvem molecular gigante da Órion. A essa distância, este campo de visão se estende por cerca de 5 anos-luz.

Fonte: NASA

Novo rastreio enorme irá ajudar a compreender a matéria escura

Foram divulgados os primeiros resultados de um novo rastreio importante de matéria escura no céu austral, conduzido pelo VLT Survey Telescope (VST) do ESO , montado no Observatório do Paranal, no Chile.

© ESO/Kilo-Degree Survey Collaboration (rastreio KiDS mostrando a presença de matéria escura)

O rastreio KiDS do VST permitirá aos astrônomos fazer medições precisas de matéria escura, da estrutura de halos de galáxias e da evolução de galáxias e aglomerados. Os primeiros resultados KiDS mostram como é que as características das galáxias observadas são determinadas pelos enormes halos de matéria escura invisível que as rodeiam.

Cerca de 85% da matéria do Universo é escura e de um tipo que não é compreendido pelos físicos. Os astrônomos descobriram que o conteúdo total massa/energia do Universo está dividido segundo as seguintes proporções: 68% de energia escura, 27% de matéria escura e 5% de matéria dita normal. Por isso, se descartarmos a energia escura, 85% do total de matéria (sendo o total de matéria 27% + 5%) estará relacionado com a fração de matéria dita escura (já que 27/32 ~ 0,85). Embora esta matéria não brilhe nem absorva radiação, é possível detectá-la através do efeito que tem sobre estrelas e galáxias, particularmente devido à sua atração gravitacional. Um projeto importante que utiliza os telescópios de rastreio do ESO acaba de mostrar de modo extremamente claro a ligação entre esta misteriosa matéria escura e as galáxias brilhantes que observamos de forma direta. Cálculos feitos com supercomputadores mostram como é que um Universo cheio de matéria escura evolui: ao longo do tempo a matéria escura junta-se formando uma enorme rede cósmica e as galáxias e estrelas formam-se onde o gás é “puxado” pelas concentrações mais densas de matéria escura.
O projeto, chamado Kilo-Degree Survey (KiDS), faz uso de imagens do VLT Survey Telescope e da sua enorme câmera, a OmegaCAM. Situado no Observatório do Paranal no Chile, este telescópio dedica-se a mapear o céu noturno no visível, sendo complementado pelo telescópio de rastreio infravermelho, o VISTA. Um dos objetivos principais do VST é mapear a matéria escura e utilizar estes mapas para compreender a misteriosa energia escura que faz com que a expansão do Universo esteja acelerando.
A melhor maneira para descobrir onde é que se encontra a matéria escura é utilizar o efeito de lente gravitacional, a distorção do tecido do Universo devido à gravidade, a qual deflete a radiação emitida por galáxias distantes, que se encontram muito além da matéria escura. Ao estudar este efeito, é possível mapear os lugares onde a gravidade é mais forte, e portanto descobrir onde é que a matéria, incluindo a matéria escura, se encontra.
Fazendo parte da primeira remessa de artigos científicos, a equipe internacional (Holanda, Reino Unido, Alemanha, Itália e Canadá) de pesquisadores KiDS, liderada por Koen Kuijken do Observatório de Leiden, na Holanda, utilizou este método para analisar imagens de mais de dois milhões de galáxias, a cerca de 5,5 bilhões de anos-luz de distância. Este trabalho utilizou mapas 3D de grupos de galáxias, obtidos pelo projeto GAMA (Galaxy and Mass Assembly), na sequência de extensas observações no Telescópio Anglo-Australiano. A equipe estudou a distorção da radiação emitida por estas galáxias, que se curva ao passar por enormes halos de matéria escura no seu percurso até à Terra.
Os primeiros resultados vêm de apenas 7% da área total do rastreio e concentram-se em mapear a distribuição de matéria escura em grupos de galáxias. A maioria das galáxias vivem em grupos, incluindo a nossa própria Via Láctea que faz parte do Grupo Local, e compreender quanta matéria escura é que contêm é um teste crucial à teoria de formação de galáxias na rede cósmica. Os resultados obtidos através do efeito de lente gravitacional mostram que estes grupos contêm cerca de 30 vezes mais matéria escura que matéria visível.
“O mais interessante é que a galáxia mais brilhante encontra-se quase sempre no meio do halo de matéria escura,” diz Massimo Viola do Observatório de Leiden, Holanda, autor principal de um dos primeiros artigos científicos do KiDS.
“Esta previsão da teoria de formação de galáxias, que diz que as galáxias continuam se juntando em grupos e se concentrando nos seus centros, nunca tinha sido demonstrada anteriormente de modo observacional de forma tão clara ,” acrescenta Koen Kuijken.
Estes resultados são apenas o início de um programa principal que vai explorar bases de dados enormes obtidas pelos telescópios de rastreio, sendo que estes dados começam agora a ficar disponíveis a todos os cientistas do mundo através do arquivo do ESO.
O rastreio KiDS ajudará a aumentar o nosso conhecimento da matéria escura. Ser capaz de explicar a matéria escura e os seus efeitos representará um enorme avanço na física.

Este trabalho foi descrito numa série de artigos científicos que foram submetidos a diversas revistas especializadas, tais como: Astronomy & Astrophysics e Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Fonte: ESO

Atividade solar em luz ultravioleta e raios X

As regiões ativas do Sol são destacadas nessa imagem composta que combina observações feitas por uma frota de satélites que monitoram o Sol: o NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) da NASA, o Hinode da JAXA e o SDO (Solar Dynamics Observatory) da NASA.

© NASA/JPL-Caltech/GSFC/JAXA (emissão de raios X e luz ultravioleta pelo Sol)

A imagem acima mostra a emissão de raios X de alta energia do NUSTAR (em azul), raios X de baixa energia do Hinode (verde) e luz ultravioleta extrema do SDO (amarelo e vermelho). Todos os três telescópios captaram suas imagens solares aproximadamente ao mesmo tempo em 29 de abril de 2015.

“Nós podemos ver nessa imagem algumas regiões ativas no Sol. O nosso Sol está no estado próximo do repouso do seu ciclo de atividade, mas ainda tem alguns anos antes de atingir o mínimo da atividade”, disse o Dr. Iain Hannah da Universidade de Glasgow, que apresentou a imagem no dia 8 de Julho de 2015 no National Astronomy Meeting em Llandudno, em Wales no Reino Unido.

“Essas regiões ativas do Sol são preenchidas com flares, que ocorrem quando as linhas do campo magnético tornam-se instáveis e se quebram, e então se reconectam”.

Devido à sua extrema sensibilidade, o NuSTAR não pode ver as maiores flares. Mas ele pode ajudar a medir a energia das microflares menores, que produzem somente um milionésimo da energia das flares maiores.

O NuSTAR também pode ser capaz de detectar diretamente as hipotéticas nanoflares que teriam somente um bilionésimo da energia das flares.

“Embora não seja otimizado para observações solares, a alta sensibilidade do NuSTAR pode pesquisar emissões de raios X anteriormente inacessíveis do Sol. Por exemplo, as fracas assinaturas de raios X de uma energia coronal lançanda numa região nas flares ocultas ou buscar por emissões não térmicas de nanoflares em regiões não ativas num Sol mais calmo”. Nós ainda precisamos que o Sol fique mais calmo no decorrer dos próximos anos para que possamos ter a habilidade de detectar esses eventos”, disse o Dr. Hannah.

“Enquanto o nosso Sol se aproxima da sua parte final de tranquilidade no seu ciclo aproximado de 11 anos, ele ainda tem mostrado suspiros de elevada atividade”.

“O que é magnífico sobre o NuSTAR é que o telescópio é tão versátil que nós podemos caçar buracos negros a milhões de anos-luz de distância e também aprender algo fundamental sobre a estrela que está no nosso quintal”, disse o co-autor Dr. Brian Grefenstette do Instituto de Tecnologia da Califórnia, em Pasadena.

Fonte: Royal Astronomical Society

Explosões de raios gama de longa duração têm origem em magnetar

Observações obtidas nos observatórios de La Silla e Paranal no Chile demonstraram pela primeira vez que existe uma ligação entre uma explosão de raios gama de longa duração e uma explosão de supernova de brilho incomum.

© ESO (ilustração de uma explosão de raios gama e de uma supernova originadas por um magnetar)

Os resultados mostram que a supernova não teve origem em decaimento radioativo, como se esperava, mas sim em campos magnéticos muito fortes decaindo em torno de um objeto exótico conhecido como magnetar.

As explosões de raios gama constituem um dos eventos associados às maiores explosões que ocorreram desde o Big Bang. São detectadas por telescópios em órbita sensíveis a este tipo de radiação altamente energética, a qual não consegue penetrar a atmosfera terrestre, e são igualmente observadas a maiores comprimentos de onda por outros telescópios, situados tanto no espaço como no solo.
As explosões de raios gama duram tipicamente alguns segundos, mas em casos muito raros podem ocorrer durante horas. As explosões de raios gama de longa duração duram entre 2 e 2.000 segundos. Existem quatro explosões conhecidas com durações entre 10.000 e 25.000 segundos, as chamadas explosões de raios gama de duração muito longa. Uma destas explosões de longa duração foi captada pelo satélite Swift em 9 de dezembro de 2011 e chamada GRB 111209A. Foi simultaneamente uma das mais longas e mais brilhantes explosões de raios gama já observada. Existe também uma classe distinta de explosões de curta duração que se pensa ter origem num mecanismo diferente.
À medida que o brilho remanescente da explosão ia desaparecendo, o evento foi estudado pelo instrumento GROND montado no telescópio MPG/ESO de 2,2 metros em La Silla e pelo instrumento X-shooter no Very Large Telescope (VLT) no Paranal. Foi encontrada uma assinatura clara de uma supernova, chamada mais tarde SN 2011kl. Esta é a primeira vez que uma supernova é descoberta associada a uma explosão de raios gama de muito longa duração. A ligação entre supernovas e explosões de raios gama de longa duração (normal) foi estabelecida inicialmente em 1998, principalmente através de observações da supernova 1998bw obtidas nos observatórios do ESO, e confirmada em 2003 com a GRB 030329.
O autor principal do novo artigo científico que descreve estes resultados, Jochen Greiner do Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Alemanha, explica: “Uma vez que apenas uma explosão de raios gama de longa duração é produzida para cada 10.000 a 100.000 supernovas, a estrela que explodiu deve ser de algum modo muito especial. Os astrônomos pensavam que estas explosões de raios gama tinham origem em estrelas muito massivas, cerca de 50 vezes a massa do Sol, e que assinalavam a formação de um buraco negro. No entanto, as nossas novas observações da supernova SN 2011kl, descoberta após a GRB 111209A, estão modificando este paradigma relativamente às explosões de raios gama de muito longa duração.”
Num cenário favorável do colapso de uma estrela massiva, espera-se que a intensa emissão ótica/infravermelha da supernova, com duração de cerca de uma semana, venha do decaimento do níquel-56 radioativo formado durante a explosão. Pensa-se que a explosão de raios gama propriamente dita tem origem em jatos relativísticos produzidos pelo material da estrela colapsando para um objeto compacto central através de um disco de acreção denso e quente. No entanto, no caso de GRB 111209A as observações combinadas do GROND e do VLT mostraram sem ambiguidades, e pela primeira vez, que isto não era o que se passava. A quantidade de níquel-56 medido na supernova com o instrumento GROND é demasiado elevada para poder ser compatível com a emissão ultravioleta forte que se observa com o instrumento X-shooter. Outras sugestões foram igualmente postas de lado. Outras fontes de energia sugeridas para explicar as supernovas superluminosas eram interações por choques com o material circundante, possivelmente ligadas a conchas estelares ejetadas antes da explosão, ou uma estrela progenitora supergigante azul. No caso da SN 2011kl as observações excluem de forma clara ambas estas hipóteses.
A única explicação que justifica as observações da supernova associada à GRB 111209A é que esta terá tido origem numa magnetar, uma estrela de nêutrons minúscula que gira centenas de vezes por segundo e que possui um campo magnético muito mais potente que as estrelas de nêutrons normais, as quais são também conhecidas por pulsares rádio. As pulsares constituem a classe mais comum de estrelas de nêutrons observáveis. Pensa-se que as estrelas magnéticas desenvolvem campos magnéticos 100 a 1.000 vezes mais fortes que os observados nas pulsares. Pensa-se que as magnetares são os objetos mais magnetizados no Universo conhecido. Esta é a primeira vez que uma ligação clara entre uma supernova e uma magnetar foi identificada.
Paolo Mazzali, co-autor do estudo, reflete sobre o significado desta nova descoberta: “Estes resultados fornecem evidências de uma relação inesperada entre explosões de raios gama, supernovas muito brilhantes e magnetares. Já há alguns anos que suspeitávamos de algumas destas relações do ponto de vista teórico, mas conseguir ligar tudo isto é realmente um desenvolvimento muito interessante.”
“O caso de SN 2011kl e GRB 111209A obriga-nos a considerar alternativas ao cenário de uma estrela em colapso. Estes resultados aproximam-nos de ideias novas e muito mais claras sobre o funcionamento das explosões de raios gama”, conclui Jochen Greiner.

Este trabalho foi descrito num artigo científico intitulado “A very luminous magnetar-powered supernova associated with an ultra-long gamma-ray burst”, de J. Greiner et al., que será publicado amanhã na revista Nature.

Fonte: ESO