Gaia e as nossas galáxias vizinhas

Medindo as posições e os movimentos de mais de um bilhão de estrelas, a missão Gaia da ESA aperfeiçoará o nosso conhecimento sobre o nosso lugar no Universo, fornecendo o melhor mapa estelar da Via Láctea e das suas galáxias vizinhas.

© ESA/Gaia/DPAC (Grande Nuvem de Magalhães)

Uma das galáxias mais próximas da nossa Galáxia é a Grande Nuvem de Magalhães (GNM), localizada a cerca de 166.000 anos-luz de distância e visível a olho nu a latitudes intermediárias e sul.

Com uma massa aproximadamente equivalente a 10 bilhões de vezes a massa do nosso Sol, a GNM é o lar de uma intensa atividade de formação estelar, produzindo estrelas a um ritmo cinco vezes superior ao da Via Láctea. Diferentes aspectos da população estelar da Galáxia são retratados nestas duas imagens, com base em dados obtidos pelo satélite Gaia durante os seus primeiros 14 meses de operações.

A imagem à esquerda, compilada por mapeamento da densidade total de estrelas detectados pelo Gaia em cada pixel da imagem, mostra a distribuição em grande escala de estrelas na GNM, delineando a extensão dos braços espirais. A imagem é salpicada por pontos brilhantes, que são fracos aglomerados de estrelas.

Uma série de listras diagonais, visíveis ao longo da espessa estrutura central, ou barra, são um artefato provocado pelo processo de digitalização do Gaia. Estas irão diminuir gradualmente à medida que mais dados forem reunidos ao longo da existência da missão.

À direita, uma imagem diferente fornece uma visão complementar que revela outros aspectos desta galáxia e das suas estrelas. Criado ao mapear a quantidade total de radiação, esta imagem é dominada pelas estrelas mais brilhantes e massivas, que superam em muito as suas homólogas mais fracas e leves. Nesta visão, a barra da GNM é mais claramente delineada, ao lado de regiões individuais de formação estelar como o reluzente 30 Doradus, visível logo acima do centro da galáxia.

As imagens seguintes, também obtidas pelo Gaia, revelam duas galáxias espirais próximas: Andrômeda (também conhecida como M31), que é ligeiramente mais massiva que a Via Láctea e, a aproximadamente 2,5 milhões de anos-luz de distância, é a maior galáxia na nossa vizinhança; e a sua vizinha, a Galáxia do Triângulo (também conhecida como M33), o lar de aproximadamente 50 bilhões de estrelas e localizada a mais ou menos 2,8 milhões de anos-luz de distância.

© ESA/Gaia/DPAC (Galáxia de Andrômeda)

Como no caso da GNM, a imagem à esquerda é baseada na densidade total de estrelas, e mostra onde as estrelas de todos os tipos estão localizadas, enquanto a imagem à direita é baseada no fluxo e representa principalmente a população estelar mais brilhante de cada galáxia, rastreando as regiões de formação estelar mais intensa.

© ESA/Gaia/DPAC (Galáxia do Triângulo)

O primeiro conjunto de dados do Gaia, divulgado em 2016 contém a posição e brilho de mais de um bilhão de estrelas. A maioria das estrelas estão localizadas na Via Láctea, mas uma boa fração é extragaláctica, com cerca de 10 milhões pertencentes à GNM.

Para todas estas estrelas e mais, o segundo catálogo de dados do Gaia que está planejado para abril de 2018, também vai conter medições da sua paralaxe, que quantifica a distância da estrela e o seu movimento pelo céu.

Ao analisar os movimentos de estrelas individuais em galáxias como a GNM, Andrômeda ou do Triângulo, será possível aprender mais sobre a rotação global de estrelas dentro destas galáxias, bem como a órbita das próprias galáxias no aglomerado de que fazem parte, conhecido como Grupo Local.

No caso da GNM, uma equipe de astrônomos já tentou fazê-lo usando um subconjunto de dados do primeiro catálogo do Gaia, o TGAS (Tycho–Gaia Astrometric Solution), para o qual as paralaxes e movimentos próprios também foram fornecidos através da combinação dos novos dados com aqueles da primeira missão astrométrica da ESA, o satélite Hipparcos. No TGAS, que tem dados sobre dois milhões de estrelas, identificaram 29 estrelas na GNM com boas medições de movimentos próprios e usaram-nas para estimar a rotação da galáxia, fornecendo uma pequena amostra dos estudos que serão possíveis com os futuros catálogos de dados do Gaia.

As observações da GNM e da sua vizinha, a Pequena Nuvem de Magalhães (PNM), com o Gaia, são também extremamente importantes para o estudo de estrelas variáveis como Cefeidas e RR Lyrae. Estas estrelas podem ser usadas como indicadores de distâncias cósmicas em galáxias localizadas além da Via Láctea, desde que sejam calibradas num laboratório "local", como a GNM e a PNM, onde é possível obter uma estimativa mais direta da sua distância usando a paralaxe determinada pela missão Gaia.

Os astrônomos do DPAC (Data Processing and Analysis Consortium) do Gaia testaram este método em centenas de estrelas variáveis na GNM presentes na amostra TGAS como parte da validação dos dados do primeiro catálogo. Os seus resultados, promissores mesmo que preliminares, são um exemplo excitante da rica colheita científica que será possível com os futuros lançamentos de dados que estão sendo reunidos pelo satélite Gaia.

Fonte: ESA

Descoberto oitavo planeta em torno de estrela distante

Com a recente descoberta de um oitavo planeta em órbita de Kepler-90, uma estrela parecida com o Sol a 2.545 anos-luz da Terra, o nosso Sistema Solar está agora empatado no que toca ao maior número de planetas em torno de uma única estrela.

© NASA/Wendy Stenzel (ilustração dos oito planetas em órbita de Kepler-90)

O planeta foi descoberto em dados do telescópio espacial Kepler da NASA.

O recém-descoberto Kepler-90i, um planeta quente e rochoso que completa uma órbita em torno da sua estrela hospedeira a cada 14,4 dias, foi encontrado usando algoritmos de aprendizagem de máquina da Google. A aprendizagem de máquina é uma abordagem da inteligência artificial. Neste caso, os computadores aprenderam a identificar planetas ao encontrar casos, nos dados do Kepler, onde o telescópio registou sinais de planetas localizados além do nosso Sistema Solar, conhecidos como exoplanetas.

A descoberta ocorreu depois dos pesquisadores Christopher Shallue e Andrew Vanderburg terem treinado um computador para aprender a identificar exoplanetas nas leituras de luz registadas pelo Kepler, as minúsculas mudanças no brilho captado quando um planeta passava em frente, ou transitava, uma estrela. Inspirados pela maneira como os neurônios se ligam no cérebro humano, esta "rede neuronal" artificial vasculhou dados do Kepler e encontrou fracos sinais de trânsito de um oitavo planeta previamente perdido em órbita de Kepler-90, na direção da constelação de Dragão.

Embora a aprendizagem de máquina já tenha sido usada anteriormente em pesquisas da base de dados do Kepler, esta pesquisa demonstra que as redes neuronais são uma ferramenta promissora para encontrar alguns dos sinais mais fracos de mundos distantes.

Outros sistemas planetários são provavelmente mais promissores para a vida do que o Kepler-90. Cerca de 30% maior do que a Terra, Kepler-90i está tão perto da sua estrela que se pensa que a temperatura média da superfície exceda os 426º C, parecida com a temperatura diurna de Mercúrio. O seu planeta mais exterior, Kepler-90h, orbita a uma distância parecida à da Terra em relação ao Sol.

"O sistema estelar Kepler-90 é como uma mini-versão do nosso Sistema Solar. Temos planetas pequenos no interior e planetas grandes no exterior, mas tudo está agrupado mais intimamente," afirma Vanderburg, astrônomo da Universidade do Texas em Austin e da NASA.

Shallue, um engenheiro sênior de software da equipe de pesquisa do Google AI, teve a ideia de aplicar uma rede neuronal aos dados do Kepler. Ele interessou-se pela descoberta de exoplanetas depois de aprender que a astronomia, tal como outros ramos da Ciência, está rapidamente sendo inundada de dados à medida que a tecnologia para a obtenção de dados espaciais avança.

Os quatro anos de dados do Kepler consistem em mais de 35.000 possíveis sinais planetários. Os testes automatizados, e por vezes os olhos humanos, são usados para verificar os sinais mais promissores nos dados. No entanto, os sinais mais fracos geralmente perdem-se usando estes métodos. Shallue e Vanderburg pensaram que podiam haver descobertas exoplanetárias mais interessantes à espreita nos dados.

Primeiro, treinaram a rede neuronal para identificar exoplanetas em trânsito usando um conjunto de 15.000 sinais previamente examinados do catálogo de exoplanetas do Kepler. No conjunto de testes, a rede neuronal identificou corretamente planetas verdadeiros e falsos positivos 96% do tempo. Então, tendo a rede neuronal "aprendido" a detectar o padrão de um trânsito exoplanetário, os pesquisadores dirigiram o seu modelo para procurar sinais mais fracos em 670 sistemas estelares que já possuíam múltiplos planetas conhecidos. A suposição era que os sistemas multiplanetários seriam os melhores lugares para procurar mais exoplanetas.

O Kepler-90i não é única joia que esta rede neuronal descobriu. No sistema Kepler-80, encontraram um sexto planeta. Este, Kepler-80g, com o tamanho da Terra, e quatro dos seus planetas vizinhos, formam o que se chama de cadeia ressonante, onde os planetas estão bloqueados pela sua gravidade mútua numa dança orbital rítmica. O resultado é um sistema extremamente estável, semelhante aos sete planetas do sistema TRAPPIST-1.

Shallue e Vanderburg planejam aplicar a sua rede neuronal ao conjunto completo das mais de 150.000 estrelas estudadas pelo Kepler.

O Kepler produziu um conjunto de dados sem precedentes para a caça exoplanetária. Depois de olhar para uma zona do espaço durante quatro anos, o telescópio está agora operando numa missão estendida e muda de campo de visão a cada 80 dias.

O artigo científico que divulga estes achados foi aceito para publicação na revista The Astronomical Journal.

Fonte: McDonald Observatory

Será que o próximo alvo da New Horizons tem uma lua?

O próximo alvo rasante da New Horizons, um objeto transnetuniano do Cinturão de Kuiper a mais de um bilhão de quilômetros para além de Plutão, pode ou ter a forma de um amendoim ou até mesmo ser dois objetos em órbita um do outro. Agora, novos dados sugerem que o 2014 MU69 pode ter companhia orbital: uma pequena lua.

© NASA/JHUAPL/SwRI (ilustração do 2014 MU69 e de uma pequena lua)

Esta é a teoria mais recente da equipe da New Horizons da NASA, à medida que continua analisando os dados telescópicos do alvo para o voo rasante do Dia de Ano Novo de 2019. "Nós realmente só saberemos o aspeto do MU69 quando passarmos lá perto, até só podemos entendê-lo completamente depois do encontro," afirma Marc Buie, membro da equipe científica da New Horizons, do SwRI (Southwest Research Institute) em Boulder, no estado norte-americano do Colorado, que forneceu uma atualização sobre a análise de MU69 esta semana na American Geophysical Union Fall Meeting em Nova Orleans.

Os dados que levaram a estas pistas sobre a natureza do MU69 foram obtidos ao longo de seis semanas em junho e julho, quando a equipe fez três tentativas para colocar telescópios na estreita sombra do MU69 quando este passava em frente de uma estrela. O reconhecimento mais valioso ocorreu no dia 17 de julho, quando cinco telescópios montados na Argentina estiveram no lugar certo, no momento certo, para captar esta ocultação, e captar dados importantes sobre o tamanho, forma e órbita do MU69. Estes dados levantaram a possibilidade do MU69 ser dois objetos de tamanho semelhante, ou seja, um binário.

A perspetiva de que o MU69 possa ter uma lua surgiu de dados obtidos durante uma ocultação diferente no dia 10 de julho, pelo observatório aéreo SOFIA (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy) da NASA. Focado na localização esperada do MU69 enquanto voava sobre o Oceano Pacífico, o SOFIA detectou o que parecia ser uma queda muito curta na luz da estrela. Buie disse que uma análise mais aprofundada destes dados, incluindo a sincronização com cálculos da órbita do MU69 fornecidos pela missão Gaia da ESA, abre a possibilidade que a ocultação detectada pelo SOFIA possa ser outro objeto em torno do MU69.

"Um binário com uma lua menor também pode ajudar a explicar as mudanças que vimos na posição do MU69 durante estas várias ocultações," acrescenta Buie. "É tudo muito sugestivo, mas é outro passo no nosso trabalho para obter uma imagem clara do MU69 antes da passagem rasante da New Horizons, daqui a pouco mais de um ano."

"Este voo rasante será o mais distante da história da exploração espacial. O antigo objeto do Cinturão de Kuiper conhecido como MU69, descoberto em 2014, está a mais de 6,5 bilhões de quilômetros da Terra. Parece não ter mais que 30 km em comprimento ou, caso seja um binário, cada corpo terá entre 15 e 20 km em diâmetro. Tal como outros objetos do Cinturão de Kuiper, o MU69 fornece um olhar de perto sobre os restos do antigo processo de construção planetária, mundos pequenos que contêm pistas críticas para a formação do Sistema Solar exterior.

Fonte: NASA

Maternidade estelar que salta à vista

Esta imagem resplandescente da maternidade estelar Sharpless 29 evidencia muitos fenômenos astronômicos, incluindo poeira cósmica e nuvens de gás que refletem, absorvem e re-emitem a luz de estrelas quentes jovens situadas na nebulosa.

© ESO/M. Kornmesser (Sharpless 29)

A região do céu que vemos nesta imagem encontra-se listada no catálogo Sharpless de regiões HII: nuvens interestelares de gás ionizado onde abunda a formação estelar. Também conhecida por Sh 2-29, a Sharpless 29 situa-se a cerca de 5.500 anos-luz de distância na constelação do Sagitário, próximo da maior Nebulosa da Lagoa. Esta região contém muitas maravilhas astronômicas, incluindo o local de formação estelar muito ativo da NGC 6559, a nebulosa que vemos no centro da imagem.

Esta nebulosa central é a estrutura mais notável da Sharpless 29. Apesar de ter apenas alguns anos-luz de dimensão, esta nebulosa mostra bem a devastação que as estrelas podem criar ao formarem-se no interior de  uma nuvem interestelar. As estrelas quentes jovens na imagem não têm mais que dois milhões de anos de idade e lançam correntes de radiação de alta energia. Esta energia aquece a poeira e o gás ao redor, ao mesmo tempo que ventos estelares erodem e esculpem de forma dramática o seu local de nascimento. De fato, a nebulosa contém uma cavidade proeminente que foi escavada por um sistema binário muito energético. Esta cavidade está se expandindo, fazendo com que o material interestelar se acumule e criando a fronteira avermelhada em forma de arco.

Quando o gás e poeira interestelares são bombardeados pela radiação ultravioleta emitida por estrelas quentes jovens, a energia recebida faz com que elas brilhem intensamente. O brilho vermelho difuso que permeia esta imagem vem da emissão do hidrogênio gasoso, enquanto que a luz azul é causada pela reflexão e dispersão da luz nas pequenas partículas de poeira. Além da emissão e reflexão, temos também a ocorrência de absorção nesta região. Regiões de poeira bloqueiam a luz que viaja até nós, impedindo-nos de ver as estrelas que se encontram por trás dela e pequenos tentáculos de poeira dão origem a estruturas filamentares escuras nas nuvens.

O ambiente rico e diversificado de Sharpless 29 fornece aos astrônomos a possibilidade de estudarem uma variedade de propriedades físicas. O desabrochar da formação estelar, a influência das estrelas jovens sobre o gás e a poeira e os distúrbios originados por campos magnéticos podem ser observados e analisados numa única região.

No entanto, as estrelas jovens massivas vivem depressa e morrem novas, terminando eventualmente as suas vidas de forma explosiva como supernovas e liberando para o espaço interestelar restos ricos de gás e poeira. Daqui a dezenas de milhões de anos, todo este material será varrido para fora da região e apenas restará um aglomerado aberto de estrelas.

A Sharpless 29 foi observada com a OmegaCAM do ESO, montada no Telescópio de Rastreio do VLT (VST) no Cerro Paranal, no Chile. A OmegaCAM produz imagens que cobrem uma área do céu 300 vezes maior que a coberta pela câmera com o maior campo de visão do telescópio espacial Hubble, e consegue observar ao longo de um grande domínio de comprimentos de onda, desde o ultravioleta até ao infravermelho. A sua característica principal é a capacidade de captar a linha espectral muito vermelha de H-alfa, criada quando um elétron no interior de um átomo de  hidrogênio perde energia, uma ocorrência proeminente numa nebulosa como a Sharpless 29.

Fonte: ESO

Os misteriosos ventos dos quasares e a formação estelar extrema

Os astrônomos usaram o observatório espacial Herschel para resolver um mistério de décadas sobre a origem de poderosos ventos de gás frio nos arredores quentes de quasares.

© ESA/C. Carreau (ilustração de um quasar numa galáxia formadora de estrelas)

A evidência que liga estes poderosos ventos à formação estelar nas galáxias que abrigam quasares também pode ajudar a resolver o mistério do porquê do tamanho das galáxias no Universo parecer estar limitado.

Desde a sua descoberta, na década de 1960, que os quasares têm fornecido um tesouro de perguntas. Estas fontes energéticas, até 10.000 vezes mais brilhantes do que a Via Láctea, são os núcleos de galáxias distantes com buracos negros supermassivos no seu centro. À medida que o gás é puxado para um disco de acreção em torno do buraco negro, é aquecido a temperaturas muito altas e irradia energia através do espectro eletromagnético, desde o rádio até aos raios X; desta forma, nasce a assinatura de luminosidade do quasar.

Há cinco décadas que os astrônomos estudam os espectros de quasares para descobrir a origem da radiação eletromagnética que emitem e para traçar o percurso da luz até nós.

Uma ferramenta valiosa na compreensão desta viagem são as linhas de absorção nos espectros de radiação dos quasares. Estas linhas indicam os comprimentos de onda absorvidos à medida que a radiação viaja desde a fonte até ao observador, fornecendo pistas sobre o material por onde passou. Ao longo do tempo, o estudo destas linhas traçou a composição das galáxias e das nuvens de gás situadas entre nós e estes distantes objetos luminosos, mas um conjunto de linhas de absorção permanecia por explicar.

Os astrônomos observaram linhas de absorção em muitos quasares, indicativas da absorção, pelo caminho, por gás frio com elementos metálicos pesados como o carbono, magnésio e silício. As linhas indicam que a luz viajou através de ventos de gás frio com velocidades de milhares de quilômetros por segundo no interior das galáxias hospedeiras dos quasares. Embora o conhecimento de que estes ventos existem não seja uma notícia nova, a sua origem e o porquê de conseguirem alcançar velocidades tão impressionantes, permaneciam desconhecidos.

Agora, o astrônomo Peter Barthel e o seu estudante de doutoramento Pece Podigachoski, ambos do Instituto Kapteyn da Universidade de Groningen, juntamente com os colegas Belinda Wilkes do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (EUA) e Martin Haas da Ruhr-Universität Bochum (Alemanha), lançaram luz sobre as origens destes ventos frios. Usando dados obtidos com o observatório espacial Herschel da ESA, os astrônomos mostraram, pela primeira vez, que a força das linhas de absorção de metal associadas com estes misteriosos ventos gasosos está diretamente ligada com a taxa de formação estelar nas galáxias que hospedam os quasares. Ao encontrar esta tendência, a prodigiosa formação estelar dentro da galáxia progenitora pode ser o mecanismo que impulsiona estes ventos misteriosos e poderosos.

Uma explicação natural para tal é que os ventos são alimentados pela explosão de formação estelar e produzidos por supernovas, que se sabe ocorrerem com grande frequência durante períodos de formação estelar extrema.

Esta nova ligação não só resolve um quebra-cabeças sobre os quasares, mas também contribui para desvendar um mistério ainda maior: porque é que o tamanho das galáxias observadas no nosso Universo parece estar limitado na prática, mas não em teoria.

A teoria prevê que as galáxias devem ser capazes de crescer até massas cem vezes o observado. O fato de haver um déficit de gigantes no Universo implica a existência de um processo que esgota as reservas de gás nas galáxias antes de poderem alcançar o seu potencial máximo. Existem dois mecanismos que podem levar a esta redução de gás: o primeiro são os ventos das supernovas associados com a formação estelar. O segundo, os ventos associados ao buraco negro supermassivo no núcleo de cada quasar. Embora seja possível que ambos os mecanismos desempenhem um papel, a evidência de correlação entre os ventos de gás frio e a taxa de formação estelar descoberta sugere que no caso dos quasares, a formação estelar, que requer um fornecimento constante de gás frio, pode ser a principal responsável no corte de gás da galáxia e na supressão da capacidade de fazer crescer a próxima geração de estrelas.

O Herschel observa radiação no infravermelho distante e nos comprimentos de onda submilimétricos, permitindo o conhecimento detalhado do ritmo de formação estelar nas galáxias observadas, necessário para fazer esta descoberta.

Fonte: ESA

Duas super-Terras ao redor de K2-18

Uma nova pesquisa, usando dados obtidos pelo ESO, revelou que um exoplaneta pouco conhecido de nome K2-18b poderá muito bem ser uma versão ampliada da Terra, e também foi descoberto pela primeira vez que o exoplaneta tem um vizinho.

© Alex Boersma (ilustração de dois exoplanetas em torno de sua estrela)

"Ser capaz de medir a massa e densidade de K2-18b foi tremendo, mas ainda descobrir um novo exoplaneta exigiu muita sorte e foi também impressionante," afirma Ryan Cloutier, estudante de doutoramento do Centro Scarborough para Ciência Planetária do Departamento de Astronomia e Astrofísica da Universidade de Toronto e do iREx (Institute for Research on Exoplanets) da Universidade de Montreal.

Ambos os planetas orbitam K2-18, uma anã vermelha localizada a aproximadamente 111 anos-luz de distância na direção da constelação de Leão. Quando o planeta K2-18b foi descoberto pela primeira vez em 2015, determinou-se que orbitava dentro da zona habitável da estrela, tornando-se num candidato ideal para ter água líquida à superfície, um elemento fundamental para abrigar condições para a vida como a conhecemos.

Os dados usados pelos cientistas foram efetuados pelo instrumento HARPS (High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher) acoplado ao telescópio de 3,6 metros do Observatório La Silla do ESO, no Chile. O HARPS permite medir velocidades radiais de estrelas, que são afetadas pela presença de planetas, medições estas obtidas com a máxima precisão atualmente disponível. Por isso, este instrumento permite a detecção de planetas muito pequenos ao seu redor.

A fim de descobrir se K2-18b era uma versão ampliada da Terra (principalmente rocha), ou uma versão reduzida de Netuno (principalmente gás), os astrônomos tiveram primeiro que descobrir a massa do planeta, usando as medições de velocidade radial obtidas com o HARPS. Obtendo a massa e o raio, é possível medir a densidade do planeta e consequentemente determinar se ele é rochoso ou gasoso.

Depois de usar uma abordagem simulação computacional para descobrir a massa, os pesquisadores conseguiram determinar que o planeta ou é principalmente rochoso com uma pequena atmosfera gasosa, como a da Terra, mas maior, ou um planeta principalmente oceânico com uma espessa camada de gelo por cima.

Com os dados atuais, os pesquisadores não conseguiram distinguir entre estas duas possibilidades. Mas com o telescópio espacial James Webb (JWST), possibilitará investigar a atmosfera e ver se é extensa ou se é um planeta coberto por água.

O JWST, que será lançado em 2019, será fundamental na obtenção de uma variedade de dados para o estudo do Sistema Solar do início do Universo e dos exoplanetas. O K2-18b é agora um dos melhores alvos para estudo atmosférico.

Foi ao olhar através dos dados de K2-18b que Cloutier notou algo incomum. Além de um sinal que ocorria a cada 39 dias a partir da rotação de K2-18, e um que ocorre a cada 33 dias da órbita de K2-18b, ele notou um sinal diferente que ocorria a cada nove dias. A observação deste sinal inicial era uma boa indicação de que havia aqui outro planeta.

Cloutier colaborou com uma equipa internacional de investigadores do Observatório Astronómico da Universidade de Genebra, do iREx, da Universidade de Grenoble, da Universidade de Toronto e da Universidade do Porto.

Apesar do recém-descoberto planeta K2-18c estar mais perto da sua estrela, e de provavelmente ser demasiado quente para estar na zona habitável, tal como K2-18b, também parece ser uma super-Terra, o que significa que tem uma massa semelhante à do nosso planeta.

A pesquisa será publicada na revista Astronomy & Astrophysics.

Fonte: University of Toronto

Poeira estelar na constelação de Áries

Esta composição cósmica cobre mais de 8 graus no céu austral.

© Rogelio Bernal Andreo (LBN762, LBN753 e LBN743)

O campo mostrado no mosaico acima fica a oeste do conhecido aglomerado estelar aberto das Plêiades, na direção da constelação de Áries e do plano da Via Láctea.

À direita do mosaico está a estrela azulada Epsilon Arietis, uma estrela visível a olho nu e que está localizada a cerca de 330 anos-luz de distância da Terra. Refletindo a luz da estrela na região, as nebulosas empoeiradas LBN762, LBN753 e LBN743, se espalham da esquerda para a direita em todo o campo, mas estão a cerca de 1.000 anos-luz de distância.

Nesta distância estimada, a imagem representa mais de 140 anos-luz de diâmetro. Perto da borda da grande nuvem molecular, seus interiores escuros podem esconder estrelas recém-formadas e jovens objetos estelares conhecidos como protoestrelas. Colapsando devido à própria gravidade, as protoestrelas se formam em torno de núcleos densos embutidos na nuvem molecular.

Fonte: NASA

Encontrado o buraco negro mais distante

Os cientistas descobriram uma relíquia rara do Universo inicial: o buraco negro supermassivo mais distante que se conhece.

© Instituto Carnegie/Robin Dienel (ilustração do buraco negro supermassivo mais distante)

Este monstro tem 800 milhões de vezes a massa do nosso Sol e é surpreendentemente grande para a sua idade jovem.

"Este buraco negro cresceu muito mais do que o esperado apenas 690 milhões de anos após o Big Bang, o que desafia as nossas teorias sobre como os buracos negros se formam," afirma Daniel Stern do Jet Propulsion Laboratory (JPL) da NASA.

Os astrônomos combinaram dados do WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer) da NASA com levantamentos terrestres com o objetivo de identificar objetos potencialmente distantes para estudo, dando depois uso aos telescópios Magalhães dos Observatórios Carnegie no Chile.

Para que os buracos negros se tornem tão grandes no Universo primitivo, especula-se que devem ter existido condições especiais para permitir um crescimento rápido, mas a razão subjacente permanece um mistério.

O buraco negro recentemente encontrado devora vorazmente material no centro de uma galáxia, um fenômeno chamado quasar. Este quasar é especialmente interessante porque vem de uma época em que o Universo estava apenas começando a emergir da sua Idade das Trevas. A descoberta fornecerá informações fundamentais sobre o Universo quando este tinha apenas 5% da sua idade atual.

"Os quasares estão entre os objetos celestes conhecidos mais distantes e brilhantes e são cruciais para a compreensão do Universo inicial," afirma Bram Venemans do Max Planck Institute for Astronomy na Alemanha.

O Universo começou numa sopa quente de partículas que rapidamente se espalharam num período chamado inflação. Cerca de 400.000 anos após o Big Bang, estas partículas arrefeceram e coalesceram em hidrogênio gasoso e neutro. Mas o Universo permaneceu escuro, sem quaisquer fontes luminosas, até que a gravidade condensou matéria nas primeiras estrelas e galáxias. A energia liberada por estas primeiras galáxias fez com que o hidrogênio neutro ficasse excitado e ionizado, isto é, perdesse um elétron. O gás permanece neste estado desde então. Assim que o Universo se tornou reionizado, os fótons puderam viajar livremente pelo espaço. Este é o ponto em que o Universo se tornou transparente à luz.

Grande parte do hidrogênio que rodeia o quasar recém-descoberto é neutro. Isto significa que o quasar não só é o mais distante, é também o único exemplo que conhecemos que pode ser visto antes do Universo se reionizar completamente. Foi a última grande transição do Universo e é uma das fronteiras atuais da astrofísica.

A distância do quasar foi determinada pelo que se denomina de desvio para o vermelho, uma medição de quanto o comprimento de onda da sua luz é esticado pela expansão do Universo antes de alcançar a Terra. Quanto maior o desvio para o vermelho, maior a distância, e mais para trás no tempo os astrônomos observam o objeto. Este quasar tem um desvio para o vermelho de 7,54, com base na detecção de emissões de carbono ionizado da galáxia que hospeda o enorme buraco negro. Isto significa que a sua luz demorou mais de 13 bilhões de anos até chegar até nós.

Os cientistas preveem que o céu contém entre 20 e 100 quasares tão brilhantes e tão distantes. Os astrônomos anseiam pela missão Euclid da ESA, com uma grande participação da NASA, e da missão WFIRST (Wide-field Infrared Survey Telescope) da NASA, para encontrar mais destes objetos distantes.

Os pesquisadores divulgaram os seus achados na revista Nature.

Fonte: Massachusetts Institute of Technology

Galáxias primordiais descobertas em vasto oceano de matéria escura

Os astrônomos esperam que as primeiras galáxias, aquelas que se formaram apenas algumas centenas de milhões de anos após o Big Bang, partilhem muitas semelhanças com algumas das galáxias anãs que vemos no Universo próximo hoje.

© NRAO/D. Berry (ilustração do par de galáxias observadas no Universo primordial)

Estes primeiros aglomerados de alguns bilhões de estrelas tornar-se-iam nos blocos de construção das galáxias maiores que passaram a dominar o Universo nos primeiros bilhões de anos.

No entanto, observações em progresso com o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), descobriram exemplos surpreendentes de galáxias massivas e repletas de estrelas vistas quando o Cosmos tinha menos de um bilhão de anos. Isto sugere que os blocos de construção galáctica menores foram capazes de se aglomerar em galáxias maiores com bastante rapidez.

As observações ALMA mais recentes empurram esta época de formação de galáxias massivas para ainda mais cedo, identificando duas galáxias gigantes vistas quando o Universo tinha apenas 780 milhões de anos, ou cerca de 5% da sua idade atual. O ALMA também revelou que estas galáxias raramente grandes estão aninhadas dentro de uma estrutura cósmica ainda mais massiva, um halo de matéria escura com uma massa equivalente a vários trilhões de sóis.

As duas galáxias estão tão próximas uma da outra, ou seja, uma distância inferior à distância que separa a Terra do centro da nossa Galáxia, que em breve vão fundir-se para formar a maior galáxia já observada neste período da história cósmica. Esta descoberta fornece novos detalhes sobre a origem das galáxias grandes e o papel que a matéria escura desempenha na produção das maiores estruturas do Universo.

Estas galáxias estão sendo observadas durante um período da história cósmica conhecido como a Época da Reionização, quando a maior parte do espaço intergaláctico estava coberto por um nevoeiro obscuro de hidrogênio gasoso e frio. À medida que mais estrelas e galáxias se formavam, a sua energia eventualmente ionizou o hidrogênio entre as galáxias, revelando o Universo como o vemos hoje.

As galáxias estudadas, conhecidas coletivamente como SPT0311-58, foram originalmente identificadas como uma única fonte pelo South Pole Telescope. Estas primeiras observações indicavam que o objeto estava muito distante e brilhava intensamente no infravermelho, o que significava que era extremamente poeirento e provavelmente passava por um surto de formação estelar. Observações subsequentes com o ALMA revelaram a distância e a natureza dupla do objeto, resolvendo claramente o par de galáxias em interação.

Para fazer esta observação, o ALMA teve a ajuda de uma lente gravitacional, que lhe forneceu um impulso de observação. As lentes gravitacionais formam-se quando um objeto massivo interveniente, como uma galáxia ou um aglomerado galáctico, curva a luz de galáxias ainda mais distantes. No entanto, distorcem a aparência do objeto de estudo, exigindo modelos de computador sofisticados para reconstruir a imagem como pareceria no seu estado inalterado.

Este processo de deconvolução forneceu detalhes intrigantes sobre as galáxias, mostrando que a maior das duas está formando estrelas a um ritmo de 2.900 massas solares por ano. Também contém cerca de 270 bilhões de vezes a massa do nosso Sol em gás e quase 3 bilhões de vezes a massa do Sol em poeira. É uma quantidade enorme de poeira, considerando a idade jovem do sistema.

Os astrônomos determinaram que a rápida formação estelar desta galáxia foi provavelmente desencadeada por um encontro próximo com a sua companheira ligeiramente menor, que já contém aproximadamente 35 bilhões de massas solares em conteúdo estelar e está aumentando a sua taxa de formação de estrelas a um ritmo vertiginoso de 540 massas solares por ano.

Os pesquisadores observam que as galáxias desta época são mais "desarrumadas" do que as que vemos no Universo próximo. As suas formas mais desorganizadas seriam devidas aos vastos reservatórios de gás que "chove" sobre elas e às interações e fusões contínuas com as vizinhas.

As novas observações também permitiram inferir a presença de um halo verdadeiramente massivo de matéria escura ao redor de ambas as galáxias. A matéria escura fornece a atração gravitacional que faz com que o Universo colapse em estruturas (galáxias, grupos e aglomerados de galáxias, etc.).

Através da comparação dos seus cálculos com as previsões cosmológicas atuais foi descoberto que este halo é um dos maiores que deverá ter existido naquela momento.

As próximas observações ALMA deverá ajudar a entender quão rápido estas galáxias se juntaram e melhorar a compreensão da formação de galáxias massivas durante a reionização.

Os resultados foram divulgados na revista Nature.

Fonte: National Radio Astronomy Observatory

Satélite chinês que estuda matéria escura detecta primeiros sinais

O satélite chinês DAMPE (Dark Matter Particle Explorer), colocado em órbita em dezembro de 2015, obteve seus primeiros resultados científicos, que podem ajudar a compreender a natureza das partículas mais abundantes do Universo.

© Hubble (aglomerado de galáxias Abell 1689)

Esta imagem mostra o aglomerado de galáxias Abell 1689, com a distribuição em massa da matéria escura devido à lente gravitacional sobreposta (em roxo). A massa nesta lente é composta em parte de matéria bariônica (normal) e em parte de matéria escura. Galáxias distorcidas são claramente visíveis em torno das bordas da lente gravitacional. O aparecimento destas galáxias distorcidas depende da distribuição da matéria na lente e da geometria relativa da lente e das galáxias distantes, bem como sobre o efeito da energia escura na geometria do Universo.

O satélite, também chamado Wukong, ou Monkey King, um dos primeiros grandes projetos de pesquisa astronômica da China, mediu mais de 3,5 bilhões de partículas de raios cósmicos com a maior energia até 100 TeV (teraelétron-volts), e detectou uma ruptura no espectro energético dos raios cósmicos próxima a 0,9 TeV e um possível pico a 1,4 TeV, dados que contribuirão para estudar a enigmática matéria escura.

Em seus primeiros 530 dias de operações, até 8 de junho, a missão chinesa detectou 1,5 milhão de raios cósmicos de elétrons e pósitrons acima de 25 GeV (gigaelétron-volt), segundo divulgou a Academia Chinesa de Ciências (CAS).

Junto com os dados sobre a radiação cósmica de fundo em micro-ondas, as medições de raios gama de alta energia e a informação de outros telescópios astronômicos, o DAMPE pode ajudar a esclarecer a natureza do decaimento ou aniquilação de particulas de matéria escura.

O Universo possui cerca de 4% de matéria comum, enquanto 26% são matéria escura, que ainda não foi identificada além dos seus efeitos gravitacionais.

A matéria escura é uma substância misteriosa, invisível aos telescópios e percebida apenas através da sua atração gravitacional sobre outros objetos no Universo.

O satélite Planck da ESA (Agência Espacial Europeia), aposentado em 2013, estudou a radiação remanescente do "Big Bang", que criou o Universo há cerca de 13,8 bilhões de anos. O estudo, por sua vez, examinou como a luz de galáxias distantes é encurvada através da influência gravitacional da matéria.

O satélite DAMPE, possui também colaboração de instituições suíças e italianas, busca revelar novos fenômenos do Universo na janela dos teraelétron-volts.

Um artigo dos resultados foi publicado na revista Nature.

Fonte: Xinhua

Todos os eclipses deste ano

Sendo visto do planeta Terra, todos os eclipses lunares e solares de 2017 estão representados na mesma escala nestes quatro painéis.

© Petr Horálek (eclipses de 2017)

O jogo de sombra celestial do ano foi seguido por quatro países diferentes por um caçador aventureiro de eclipses. Para iniciar a temporada de eclipses, na Lua cheia (painel do canto superior esquerdo) de fevereiro foi captada da República Checa.

Seu sombreamento sutil, um eclipse lunar penumbral, é devido à sombra externa mais clara da Terra. Mais tarde naquele mês, a Lua Nova (painel do canto superior direito) foi cercada por um anel de fogo, registrado da Argentina perto do ponto médio do onipresente eclipse solar anular.

Em agosto ocorreu o eclipse parcial da Lua (painel do canto inferior esquerdo) registrado desde a Alemanha, e a corona solar vibrante (painel do canto inferior direito) que rodeia um Sol totalmente eclipsado vista do oeste dos EUA. Os números de Saros (ciclos de eclipse) para todos os eclipses de 2017 estão na parte inferior esquerda de cada painel.

Fonte: NASA

Pilar de poeira e jatos na Nebulosa Carina

Para alguns, pode parecer uma colméia que abriga uma abelha malvada.

© Hubble/Domingo Pestana (HH 666)

Na realidade, a imagem em destaque do telescópio espacial Hubble capta um pilar cósmico de poeira, dois anos-luz de extensão, dentro do qual está Herbig-Haro 666 (HH 666), uma jovem estrela que emite jatos poderosos.

A estrutura encontra-se dentro de uma das maiores regiões formadoras de estrelas da galáxia, a Nebulosa Carina, brilhando no céu boreal a uma distância de cerca de 7.500 anos-luz.

O contorno em camadas do pilar é moldado pelos ventos e a radiação das estrelas jovens, quentes e massivas da Nebulosa Carina, algumas das quais ainda se formam dentro da nebulosa. Uma visão penetrante de poeira na luz infravermelha mostra melhor os dois jatos estreitos e energéticos que explodem para fora de uma estrela jovem ainda escondida.

Fonte: NASA

Par de buracos negros gigantes bombardeiam a galáxia de Andrômeda

Parece que até os buracos negros não conseguem resistir à tentação de se inserirem sem aviso prévio em fotografias. Uma "fotobomba" cósmica encontrada como objeto de fundo em imagens da vizinha galáxia de Andrômeda revelou o que poderá ser o par de buracos negros supermassivos mais íntimos já vistos.

© NASA/Chandra (fonte de raios X J0045+41)

Os astrônomos fizeram esta notável descoberta usando dados de raios X obtidos pelo observatório Chandra da NASA e dados ópticos de telescópios terrestres, o Gemini-Norte no Havaí e o PTF (Palomar Transient Factory) no estado norte-americano da Califórnia.

Esta fonte incomum, chamada LGGS J004527.30+413254.3 (ou J0045+41), foi vista em imagens ópticas e em raios X da galáxia Andrômeda, também conhecida como M31. Até recentemente, os cientistas pensavam que J0045+41 era um objeto no interior da M31, uma grande galáxia espiral localizada relativamente perto a uma distância de aproximadamente 2,5 milhões de anos-luz da Terra. No entanto, os novos dados revelaram que J0045+41 está na verdade a uma distância muito maior, a cerca de 2,6 bilhões de anos-luz da Terra.

Ainda mais intrigante do que a grande distância de J0045+41, é provável que contenha um par de buraco negros gigantes em órbita íntima um do outro. A massa total estimada para estes dois buracos negros supermassivos equivale a cerca de duzentos milhões de vezes a massa do nosso Sol.

Anteriormente, uma equipe diferente de astrônomos tinha visto variações periódicas na luz óptica de J0045+41 e, pensando que era um membro da M31, classificou o objeto como um par de estrelas que se orbitavam uma à outra a cada 80 dias.

A intensidade da fonte de raios X observada pelo Chandra revelou que esta classificação original estava incorreta. Ao invés, J0045+41 ou tinha que ser um sistema binário na M31 que continha uma estrela de nêutrons ou buraco negro que puxava material da companheira ou um sistema muito mais massivo e distante que continha pelo menos um buraco negro supermassivo em rápido crescimento.

No entanto, o espectro obtido pelo telescópio Gemini-Norte, levado a cabo por uma equipe da Universidade de Washington, mostrou que J0045+41 hospedava pelo menos um buraco negro supermassivo e permitiu com que os pesquisadores estimassem a distância. O espectro também forneceu possíveis evidências da presença de um segundo buraco negro em J0045+41 que se movia a uma velocidade diferente da do primeiro, conforme esperado caso os dois buracos negros estivessem a orbitar-se um ao outro.

A equipe então usou dados ópticos do PTF para procurar variações periódicas na luz de J0045+41. Encontraram vários períodos em J0045+41, incluindo os de cerca de 80 e 320 dias. A relação entre estes períodos corresponde ao previsto pelo trabalho teórico sobre a dinâmica de dois buracos negros que se orbitam um ao outro. Esta é a primeira vez que é encontrada uma evidência tão forte para um par de buracos negros gigantes em órbita um do outro.

Os pesquisadores estimam que os dois prováveis buracos negros se orbitem um ao outro com uma separação de apenas algumas centenas de vezes a distância entre a Terra e o Sol. Isto corresponde a menos de um centésimo de um ano-luz. Em comparação, a estrela mais próxima do Sol está a cerca de 4 anos-luz.

Tal sistema poderá ser formado como consequência da fusão, há bilhões de anos, de duas galáxias que continham um buraco negro supermassivo cada. À sua pequena separação atual, os dois buracos negros estão inevitavelmente cada vez mais próximos um do outro à medida que emitem ondas gravitacionais.

Ainda não é possível quantificar exatamente a massa de cada um destes buracos negros. Os pesquisadores pensam que este par irá colidir e fundir-se num único buraco negro em tão pouco tempo quanto 350 anos ou no máximo daqui a 360.000 anos.

Caso J0045+41 realmente contenha dois buracos negros em íntima órbita um do outro, estará emitindo ondas gravitacionais. No entanto, o sinal não será detectável nem com o LIGO nem com o Virgo. Estas instalações terrestres detectaram a fusão de buracos negros de massa estelar com não mais de 60 vezes a massa do Sol e, muito recentemente, uma fusão entre duas estrelas de nêutrons.

As fusões de buracos negros supermassivos ocorrem mais lentamente em comparação com as dos buracos negros de massa estelar. As mudanças muito mais lentas nas ondas gravitacionais de um sistema como J0045+41 podem, no máximo, serem detectadas por um tipo diferente de instalação de ondas gravitacionais chamado Pulse Timing Array.

O artigo que descreve este resultado foi aceito para publicação na revista The Astrophysical Journal.

Fonte: Gemini Observatory