Tempestades de poeira ligadas à fuga atmosférica de Marte

Alguns especialistas em Marte estão ansiosos e otimistas para que uma tempestade de poeira, este ano, cresça tanto que seja capaz de escurecer os céus em todo o Planeta Vermelho. Este maior fenômeno no ambiente moderno de Marte poderá ser examinado como nunca antes, usando a combinação de naves atualmente em órbita.

© NASA/JPL-Caltech (tempestades de areia em Marte)

Duas imagens obtidas em 2001, pelo orbitador Mars Global Surveyor da NASA, que mostram uma mudança dramática na aparência do planeta quando neblina levantada por atividade de tempestades de areia no sul se tornou distribuída globalmente. As imagens foram obtidas com um mês de separação.

Um estudo com base em observações da sonda MRO (Mars Reconnaissance Orbiter) da NASA, obtidas durante a mais recente tempestade global de poeira marciana, em 2007, sugere que estas tempestades desempenham um papel no processo contínuo de escape de gás no topo da atmosfera de Marte. Este processo transformou há muito tempo o Marte antigo, mais quente e mais úmido no Marte gelado e árido de hoje.

"Descobrimos que há um aumento no vapor de água na atmosfera média em ligação com as tempestades de areia," afirma Nicholas Heavens da Universidade de Hampton. "O vapor de água é transportado com a mesma massa de ar que sobe com a poeira."

Uma ligação entre a presença de vapor de água na atmosfera média de Marte, aproximadamente entre 50 e 100 km de altura, e a fuga de hidrogênio do topo da atmosfera já tinha sido detectada pelo telescópio espacial Hubble da NASA e pela sonda Mars Express da ESA, mas principalmente em anos sem as mudanças dramáticas produzidas por uma tempestade global de areia. A missão MAVEN da NASA chegou a Marte em 2014 para estudar o processo de escape atmosférico.

Nem todos os observadores de Marte estão entusiasmados com a ideia de uma tempestade global de poeira, que pode afetar negativamente as missões em curso. Por exemplo: o Opportunity, um rover movido a energia solar, teria que entrar em modo poupança de energia; os parâmetros do futuro "lander" InSight teriam que ser ajustados para uma entrada, descida e aterragem segura em novembro; e todas as câmaras nos rovers e orbitadores teriam que lidar com a baixa visibilidade.

Décadas de observações de Marte documentam um padrão de múltiplas tempestades regionais de poeira que surgem durante a primavera e durante o verão no hemisfério norte. Na maioria dos anos marcianos, que são quase duas vezes mais longos que os anos terrestres, todas as tempestades regionais se dissipam e nenhuma cresce até uma tempestade global. Mas tais expansões ocorreram em 1977, 1982, 1994, 2001 e 2007. A próxima temporada de tempestades marcianas de poeira deverá começar este verão e durar até ao início de 2019.

O instrumento MCS (Mars Climate Sounder) a bordo da MRO pode examinar a atmosfera para detectar diretamente partículas de poeira e gelo e pode, indiretamente, detectar concentrações de vapor de água a partir dos seus efeitos na temperatura. Os pesquisadores relatam que os dados do instrumento mostram ligeiros aumentos no vapor de água presente na atmosfera média durante tempestades regionais de poeira e revelam um salto acentuado na altitude alcançada pelo vapor de água durante a tempestade global de poeira de 2007. Usando métodos de análise recentemente refinados para os dados de 2007, os cientistas descobriram um aumento no vapor de água superior a 100 vezes na atmosfera média durante esta tempestade global.

Antes da MAVEN alcançar Marte, muitos cientistas esperavam ver uma perda de hidrogênio no topo da atmosfera a um ritmo bastante estável, com variações ligadas às mudanças no fluxo de partículas carregadas do vento solar. Os dados da MAVEN e da Mars Express não encaixam neste modelo, mostrando ao invés um padrão que parece mais relacionado com as estações marcianas do que com a atividade solar. Os pesquisadores indicam a elevação do vapor de água, até maiores altitudes, pelas tempestades de areia, como a chave provável para o padrão sazonal no escape do hidrogênio no topo da atmosfera. As observações da MAVEN durante os efeitos mais fortes de uma tempestade global de poeira podem aumentar a compreensão da sua possível ligação com a fuga de gás da atmosfera.

Um artigo deste estudo foi publicado na revista Nature Astronomy.

Fonte: Jet Propulsion Laboratory

Fusão de estrelas de nêutrons mostra padrão inesperado

O brilho de uma distante fusão de estrelas de nêutrons, detectada no passado mês de agosto, continuou aumentando, para a surpresa dos astrofísicos que estudam as consequências da gigantesca colisão que ocorreu a aproximadamente 138 milhões de anos-luz de distância e emitiu ondas gravitacionais pelo Universo.

© NASA/Chandra/McGill/J. Ruan (ondas gravitacionais da fusão de duas estrelas de nêutrons)

As imagens mostram a fonte de ondas gravitacionais GW170817 em raios X, produzida pela fusão de duas estrelas de nêutrons. A imagem da esquerda é a soma das observações com o observatório de raios X Chandra da NASA, obtidas no final de agosto e início de setembro, e a imagem da direita é a soma das observações do Chandra obtidas no início de dezembro. Tornou-se cerca de 4 vezes mais brilhante ao longo de três meses. O evento teve lugar na galáxia NGC 4993, cujo centro também pode ser visto nas imagens. GW170817 foi observado pela primeira vez no dia 17 de agosto de 2017.

Novas observações com o observatório de raios X Chandra indicam que a explosão de raios gama desencadeada pela colisão é mais complexa do que os cientistas imaginaram inicialmente.

"Geralmente, quando vemos uma pequena explosão de raios gama, a emissão de jatos aqui gerada fica mais brilhante durante um curto período de tempo enquanto colide com o meio circundante, e depois desaparece quando o sistema para de injetar energia no fluxo," comenta Daryl Haggard, astrofísico da Universidade McGill.

Os novos dados podem ser explicados usando modelos mais complicados para os remanescentes da fusão de estrelas de nêutrons. Uma possibilidade: a fusão lançou um jato que chocou e aqueceu os detritos gasosos circundantes, criando um "casulo" quente em torno do jato que brilhou em raios X e rádio durante meses.

As observações de raios X encaixam com os dados de ondas rádio divulgados o mês passado por outra equipe de cientistas que descobriu que estas emissões da colisão também continuaram aumentando de brilho ao longo do tempo.

Enquanto os radiotelescópios foram capazes de monitorar o pós-brilho, os observatórios ópticos e de raios X não conseguiram observar durante cerca de três meses porque durante este período o local do evento, no céu, estava demasiado perto do Sol.

"Quando a fonte surgiu daquele ponto cego no céu no início de dezembro, a nossa equipe do Chandra aproveitou logo a oportunidade para ver o que estava acontecendo," comenta John Ruan, pesquisador de pós-doutorado do Instituto Espacial McGill.

Este padrão inesperado desencadeou uma corrida, entre os astrônomos, para entender a física que alimenta a emissão. A fusão entre as duas estrelas de nêutrons foi detectada pela primeira vez no dia 17 de agosto pela experiência LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory). O detector europeu, Virgo, e cerca de 70 observatórios terrestres e espaciais ajudaram a confirmar a descoberta.

A descoberta abriu uma nova era na astronomia. Assinala a primeira vez que os cientistas foram capazes de observar um evento cósmico tanto no espectro eletromagnético, a base da astronomia tradicional, como em ondas gravitacionais, ondulações no espaço-tempo previstas há um século pela teoria geral da relatividade de Albert Einstein. Pensa-se que as fusões das estrelas de nêutrons, que estão entre os objetos mais densos do Universo, sejam responsáveis por produzir elementos pesados, como ouro, platina e prata.

A pesquisa foi divulgada na revista Astrophysical Journal Letters.

Fonte: McGill University

Estudando o Sol através do movimento de Mercúrio

As órbitas dos planetas no nosso Sistema Solar estão alargando. Isto acontece porque a força gravitacional do Sol vai gradualmente enfraquecendo à medida que envelhece e perde massa.

© NASA/SDO (Mercúrio próximo do Sol)

Agora, uma equipe de cientistas da NASA e do MIT (Massachusetts Institute of Technology) mediram indiretamente esta perda de massa e outros parâmetros solares, observando mudanças na órbita de Mercúrio.

Os novos valores melhoram as previsões anteriores, reduzindo a quantidade de incerteza. Isto é especialmente importante para o ritmo da perda de massa solar, porque está relacionado com a estabilidade de G, a constante gravitacional. Embora G seja considerado um número fixo, a questão de saber se é realmente constante é ainda fundamental na física.

"Mercúrio é o objeto de teste perfeito para as nossas experiências porque é tão sensível ao efeito gravitacional e à atividade do Sol," comenta Antonio Genova, pesquisador do MIT que trabalha no Goddard Space Flight Center da NASA.

O estudo começou por melhorar as efemérides cartográficas de Mercúrio, o mapa da posição do planeta no nosso céu ao longo do tempo. Para isso, a equipe baseou-se em dados de rastreamento de rádio que monitoraram a localização da sonda MESSENGER (Mercury Surface, Space Environment, Geochemistry, and Ranging) da NASA enquanto a missão estava ativa. A nave robótica fez três voos rasantes por Mercúrio em 2008 e 2009 e orbitou o planeta entre março de 2011 e abril de 2015. Os cientistas analisaram mudanças sutis no movimento de Mercúrio como forma de aprender mais sobre o Sol e como os seus parâmetros físicos influenciam a órbita do planeta.

Durante séculos, os cientistas estudaram o movimento de Mercúrio, prestando especial atenção ao seu periélio (ponto orbital mais próximo do Sol). As observações há muito que revelaram que o periélio muda ao longo do tempo, movimento a que chamamos precessão. Embora as forças gravitacionais de outros planetas representem a maior parte da precessão de Mercúrio, não contabilizam 100%.

A segunda maior contribuição vem da deformação do espaço-tempo em torno do Sol devido à própria gravidade da estrela, agora coberta pela teoria da relatividade geral de Einstein. O sucesso da relatividade geral em explicar a maior parte da precessão restante de Mercúrio ajudou a persuadir os cientistas de que a teoria de Einstein estava correta.

Outras contribuições, muito menores, são atribuídas à estrutura e à dinâmica do interior do Sol. Uma destas é o achatamento do Sol, uma medida do seu bojo no meio em vez de ser uma esfera perfeita. Os pesquisadores obtiveram uma estimativa melhorada do achatamento que é consistente com outros tipos de estudos.

Os cientistas foram capazes de separar alguns dos parâmetros solares dos efeitos relativistas, algo não alcançado em estudos anteriores que se basearam em dados de efemérides. A equipe desenvolveu uma técnica inovadora que simultaneamente estimou e integrou as órbitas tanto da MESSENGER como de Mercúrio, levando a uma solução abrangente que inclui quantidades relacionadas com a evolução do interior do Sol e com efeitos relativistas.

A nova estimativa da equipe, para a taxa de perda de massa solar, representa uma das primeiras vezes que este valor foi restringido com base em observações e não em cálculos teóricos. A partir do trabalho teórico, os cientistas previram anteriormente uma perda de um-décimo de 1% da massa do Sol ao longo de 10 bilhões de anos; é o suficiente para reduzir a atração gravitacional de uma estrela e permitir com que as órbitas dos planetas aumentem cerca de 1,5 centímetros, por ano, por UA (unidade astronômica, a distância entre a Terra e o Sol aproximadamente 150 milhões de quilômetros).

O novo valor é ligeiramente inferior às previsões anteriores, mas tem menos incerteza. Isso tornou possível que a equipe melhorasse a estabilidade de G por um fator de 10, em comparação com os valores derivados de estudos do movimento da Lua.

"O estudo demonstra como as medições das alterações nas órbitas planetárias muda ao longo do Sistema Solar e abre a possibilidade de descobertas futuras sobre a natureza do Sol e dos planetas e, de fato, sobre o funcionamento básico do Universo," afirma Maria Zuber, vice-presidente de pesquisa no MIT.

O estudo foi publicado na Nature Communications.

Fonte: Goddard Space Flight Center

Quão massivas podem ser as estrelas de nêutrons?

Desde a sua descoberta na década de 1960, que os cientistas procuram responder a uma questão importante: quão massivas podem as estrelas de nêutrons se tornar?

© Universidade Goethe (emissão de uma onda gravitacional a partir de uma estrela em colapso)

Contrastando com os buracos negros, estas estrelas não podem ganhar massa arbitrariamente; após um certo limite, não há força física na natureza que possa contrariar a sua enorme força gravitacional. Pela primeira vez, astrofísicos da Universidade Goethe de Frankfurt conseguiram calcular um limite superior rigoroso para a massa máxima das estrelas de nêutrons.

Com um raio de aproximadamente doze quilômetros e uma massa que pode ser o dobro da do Sol, as estrelas de nêutrons estão entre os objetos mais densos do Universo, produzindo campos gravitacionais comparáveis aos dos buracos negros. Apesar da maioria das estrelas de nêutrons ter uma massa que ronda os 1,4 sóis, também conhecemos exemplos massivos, como o pulsar PSR J0348+0432 com 2,01 vezes a massa do Sol.

A densidade destas estrelas é enorme, como se os Himalaias fossem comprimidos numa caneca de cerveja. No entanto, há indicações de que uma estrela de nêutrons com uma massa máxima colapsaria para um buraco negro, mesmo se fosse adicionado um único nêutron.

Juntamente com os seus alunos Elias Most e Lukas Weih, o professor Luciano Rezzolla, físico do Instituto de Estudos Avançados de Frankfurt e professor de Astrofísica Teórica da Universidade Goethe de Frankfurt, resolveu o problema que permanecia sem resposta há 40 anos: com uma precisão de apenas alguns pontos percentuais, a massa máxima das estrelas de nêutrons não-giratórias não pode exceder as 2,16 massas solares.

A base deste resultado foi a abordagem de "relações universais" desenvolvida em Frankfurt há alguns anos. A existência de "relações universais" implica que praticamente todas as estrelas de nêutrons sejam "parecidas umas com as outras," o que significa que as suas propriedades podem ser expressas em termos de quantidades adimensionais. Os pesquisadores combinaram estas "relações universais" com dados de sinais de ondas gravitacionais e a subsequente radiação eletromagnética (quilonova) obtida durante a observação, o ano passado, da fusão de duas estrelas de nêutrons no quadro da experiência LIGO. Isto simplifica tremendamente os cálculos porque os torna independentes da equação de estado. Esta equação é um modelo teórico para descrever a matéria densa dentro de uma estrela que fornece informações sobre a sua composição a várias profundidades. Esta relação universal, portanto, desempenhou um papel essencial na definição da nova massa máxima.

Espera-se que a astronomia de ondas gravitacionais observe mais eventos deste gênero no futuro próximo, tanto em termos de sinais de ondas gravitacionais como nas mais tradicionais faixas de frequências. Isto reduzirá ainda mais as incertezas da massa máxima e levará a uma melhor compreensão da matéria em condições extremas. Isto será simulado em aceleradores de partículas modernos, por exemplo no CERN na Suíça ou nas instalações FAIR na Alemanha.

Os resultados da pesquisa foram publicados na revista The Astrophysical Journal Letters.

Fonte: Goethe-Universität

Teoria da evolução estelar é desafiada

Um estudo de dados obtidos pelo telescópio espacial Kepler poderá desafiar a teoria da evolução estelar.

© Stéphane Charpinet (cartografia da estrutura estelar)

Os pesquisadores mapearam o interior de uma anã branca pulsante com precisão, como se a estrela tivesse sido cortada em seções transversais para estudar a sua composição. O mapa mostrou que as vibrações da estrela às vezes chegam até ao centro.

As anãs brancas são os remanescentes dos núcleos de quase 97% das estrelas no Universo. À medida que as estrelas morrem lentamente, arrefecendo inexoravelmente sob a forma de anãs brancas, sofrem períodos de instabilidade durante os quais vibram. Estes sismos estelares são a chave para ver diretamente o próprio interior destes remanescentes estelares.

A uma distância de 1.375 anos-luz da Terra, a luz que a anã branca KIC08626021, uma estrela com mais ou menos o tamanho da Terra, emite é quase invisível aos telescópios no solo. O telescópio espacial Kepler, no entanto, pode focar-se nela durante um período prolongado, resultando em imagens significativamente mais detalhadas.

O objetivo inicial dos astrônomos era verificar uma teoria sobre esta fase final do ciclo de vida de uma estrela. A teoria mostrou-se correta, mas as observações da equipe levaram a uma série de descobertas surpreendentes.

Ao examinar a estrela, localizada na fronteira das constelações de Cisne e Lira, os pesquisadores descobriram que o seu núcleo de carbono e oxigênio era duas vezes maior do que o previsto pela teoria. Esta é uma grande descoberta que forçará a reavaliação de como as estrelas morrem.

Embora KIC08626021 seja a primeira anã branca pulsante identificada pelo telescópio espacial Kepler, já foram descobertas aproximadamente outras 60.

Esta é uma grande descoberta que forçará a reavaliação de como as estrelas morrem.

Um artigo sobre a descoberta foi publicado na revista Nature.

Fonte: Université de Liège

Comportamento estranho de estrela revela buraco negro solitário

Uma estrela está comportando-se de forma muito estranha num aglomerado estelar gigante.

© ESO/L. Calçada (ilustração de sistema binário com um buraco negro)

A estrela parece orbitar um buraco negro invisível com cerca de quatro vezes a massa do Sol, o primeiro buraco negro inativo de massa estelar a ser encontrado num aglomerado globular e o primeiro descoberto diretamente através da detecção do seu efeito gravitacional. Esta importante descoberta tem um forte impacto na nossa compreensão da formação destes aglomerados estelares, buracos negros e origem de eventos de ondas gravitacionais.

Os aglomerados estelares globulares são enormes esferas de dezenas de milhares de estrelas que orbitam a maioria das galáxias. Estes objetos encontram-se entre os sistemas estelares mais velhos conhecidos no Universo, datando do início da formação e evolução galáctica. Atualmente, conhecem-se mais de 150 destes aglomerados pertencentes à Via Láctea.

Um deles em particular, chamado NGC 3201 e situado na constelação austral da Vela, foi agora estudado com o auxílio do instrumento MUSE, montado no Very Large Telescope (VLT) do ESO no Chile. Uma equipe internacional de astrônomos descobriu que uma das estrelas do NGC 3201 está sendo lançada para trás e para a frente com uma velocidade de várias centenas de milhares de km por hora, num ciclo que se repete a cada 167 dias. A estrela descoberta está na fase final da sequência principal. Tendo queimado já todo o seu hidrogênio em seu centro, está agora a caminho de se tornar uma gigante vermelha.

© Hubble (aglomerado estelar globular NGC 3201)

A relação entre buracos negros e aglomerados globulares é importante, mas misteriosa. Devido à sua grande massa e idade elevada, pensa-se que estes aglomerados deram origem a um elevado número de buracos negros estelares, formados quando estrelas massivas em seu interior explodiram e colapsaram ao longo da longa vida do aglomerado.

Na ausência de formação estelar contínua, como é o caso dos aglomerados globulares, os buracos negros de massa estelar tornam-se rapidamente os objetos mais massivos presentes. Geralmente, os buracos negros estelares em aglomerados globulares são cerca de quatro vezes mais massivos que as estrelas de baixa massa que os rodeiam. Teorias recentes concluíram que os buracos negros formam um núcleo denso no centro do aglomerado, o qual se separa depois do resto do material globular. Pensa-se por isso que movimentos no centro do aglomerado ejetem a maioria dos buracos negros, o que significa que apenas alguns sobrevivem após um bilhão de anos.

Os buracos negros estelares formam-se quando estrelas massivas morrem, colapsando sob a sua própria gravidade e explodindo sob a forma de poderosas hipernovas. Para trás fica um buraco negro com a maior parte da massa da estrela original.

O instrumento MUSE do ESO deu aos astrônomos a capacidade única de medir os movimentos de milhares de estrelas distantes simultaneamente. Deste modo, a equipe conseguiu detectar pela primeira vez um buraco negro inativo no coração de um aglomerado globular, ou seja, um buraco negro que não está atualmente “engolindo” matéria e não se encontra rodeado por um disco brilhante de gás. A equipe conseguiu estimar a massa do buraco negro a partir dos movimentos da estrela que se encontra sobre a influência da sua enorme atração gravitacional. Como a luz não consegue escapar dos buracos negros devido à enorme gravidade destes objetos, o método principal de detecção de buracos negros é através de observações de ondas de rádio e raios X emitida pelo material quente que os rodeia. No entanto, quando um buraco negro não se encontra interagindo com matéria quente e portanto não acumula massa ou emite radiação, encontra-se inativo e invisível, sendo por isso necessário aplicar outro método de detecção.

Através das propriedades observadas, determinou-se que a estrela tem cerca de 0,8 vezes a massa do nosso Sol e calculou-se que a massa do seu misterioso companheiro é cerca de 4,36 vezes a massa solar, o que faz dele quase com certeza um buraco negro.

Uma vez que o objeto não luminoso neste sistema binário não pode ser observado diretamente, existem explicações alternativas, se bem que menos plausíveis, para o que poderá ser. Por exemplo, poderia talvez ser um sistema estelar triplo composto de duas estrelas de nêutrons fortemente ligadas, com a estrela observada orbitando em torno destas. Este cenário requereria que cada uma das estrelas fortemente ligadas tivesse pelo menos duas vezes a massa do Sol, um sistema binário que nunca foi observado até agora.

Detecções recentes de fontes rádio e raios X em aglomerados globulares, assim como a detecção de 2016 de sinais de ondas gravitacionais produzidas pela fusão de dois buracos negros de massa estelar, sugerem que estes buracos negros relativamente pequenos podem ser mais comuns em aglomerados globulares do que o que se pensava anteriormente.

Até há pouco tempo, assumia-se que quase todos os buracos negros desapareceriam dos aglomerados globulares após um curto período e que sistemas como este não deveriam sequer existir. Esta descoberta possibilita entender melhor a formação dos aglomerados globulares e a evolução de buracos negros e sistemas binários, aspectos vitais para a compreensão das fontes de ondas gravitacionais.

Este trabalho foi descrito no artigo científico intitulado “A detached stellar-mass black hole candidate in the globular cluster NGC 3201”, de B. Giesers et al., que será publicado na revista especializada Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Fonte: ESO

Uma das galáxias mais distantes jamais observadas

Uma pesquisa intensiva e profunda do Universo, pelos telescópios espaciais Hubble e Spitzer, forneceu a proverbial agulha-num-palheiro: a galáxia mais distante alguma vez vista numa imagem esticada e ampliada pelo fenômeno de lente gravitacional.

© STScI/B. Salmon (aglomerado de galáxias SPT-CL J0615-5746)

A galáxia embrionária, chamada SPT0615-JD, existiu quando o Universo tinha apenas 500 milhões de anos. Embora já tenham sido observadas algumas outras galáxias primitivas desta época, parecem-se essencialmente com pontos vermelhos, dado o seu pequeno tamanho e distâncias tremendas.

No entanto, neste caso o campo gravitacional de um aglomerado de galáxias massivo em primeiro plano, chamado SPT-CL J0615-5746, não só ampliou a luz da galáxia de fundo como também maculou a imagem num arco (cerca de 2 segundos de arco).

A análise da imagem mostra que a galáxia possui mais de 3 bilhões de massas solares (aproximadamente 1/100 da massa da Via Láctea totalmente cultivada). São menos de 2.500 anos-luz, a metade do tamanho da Pequena Nuvem de Magalhães, uma galáxia via satélite da Via Láctea. O objeto é considerado prototípico de galáxias jovens que surgiram durante a época logo após o Big Bang.

Nenhum outro candidato a galáxia foi encontrado a uma distância tão grande e que ao mesmo tempo também fornece informações sobre o tamanho e massa do astro embrionário.

Fonte: Space Telescope Science Institute

Anãs marrons por todo o lado

Num levantamento profundo e sem precedentes em busca de objetos pequenos e fracos na Nebulosa de Órion, os astrônomos usaram o telescópio espacial Hubble para descobrir a maior população, até agora, de anãs marrons salpicadas entre estrelas recém-nascidas.

© STScI/G. Strampelli (anãs marrons na Nebulosa de Órion)

As anãs marrons são mais massivas que os planetas, mas demasiado pequenas para produzir energia como as estrelas. As anãs marrons fornecem pistas importantes para entender como as estrelas e os planetas se formam, e podem estar entre os objetos mais comuns na nossa Galáxia. Foi identificada a presença de água nas atmosferas das anãs marrons, atmosferas estas tão frias que possibilitam a formação de vapor de água. A água é uma clara assinatura de objetos subestelares. A assinatura da água não pode ser facilmente vista da Terra, devido aos efeitos absorventes do vapor de água na nossa própria atmosfera.

Cada símbolo na imagem identifica um par de objetos, que podem ser vistos no centro do símbolo como um único ponto de luz. Técnicas especiais de processamento de imagem foram usadas para separar a luz das estrelas em um par de objetos. O círculo interno mais espesso representa o corpo primário, e o círculo externo mais fino indica o companheiro. Os círculos são codificados por cores: vermelho para um planeta; laranja para uma anã marrom; e amarelo para uma estrela. Localizado no canto superior esquerdo está um par de planetas na ausência de uma estrela progenitora. No meio do lado direito há um par de anãs marrons. A porção da Nebulosa de Órion mede aproximadamente 4 por 3 anos-luz.

Fonte: Space Telescope Science Institute

Descoberto sistema multiplanetário

Na sua busca por exoplanetas o telescópio Kepler da NASA trilha atrás da Terra, medindo o brilho de estrelas que podem abrigar planetas.

© NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (ilustração do sistema K2-138)

No sistema K2-138 a estrela central é ligeiramente menor e mais fria que o nosso Sol. Os cinco planetas conhecidos têm tamanhos que variam entre o da Terra e o de Netuno; o planeta b pode, potencialmente, ser rochoso, mas os planetas c, d, e e f provavelmente contêm grandes quantidades de gelo e gás. Todos os cinco planetas têm períodos orbitais inferiores a 13 dias e são incrivelmente quentes, com temperaturas que variam entre os 420 e 980º C.

O instrumento identifica potenciais planetas em torno de outras estrelas, observando quedas no brilho estelar que ocorrem quando os planetas passam em frente. Normalmente, os programas de computador assinalam as estrelas com estas diminuições de brilho possibilitando observar se realmente podem hospedar um candidato a planeta.

Ao longo dos três anos da missão K2, já foram observadas 287.309 estrelas, e dezenas de milhares mais juntam-se a cada poucos meses. Então, como é que todos estes dados são examinados?

É aqui que entra o projeto de cientistas-cidadão Exoplanet Explorers, desenvolvido pelo astrônomo Ian Crossfield da Universidade da Califórnia em Santa Cruz e pela cientista Jessie Christiansen do Instituto de Tecnologia da Califórnia. O projeto Exoplanet Explorers é hospedado no Zooniverse, uma plataforma online para investigação de contribuição colaborativa.

Pessoas de qualquer lugar podem iniciar sessão e aprender o aspeto real de sinais exoplanetários, e então estudar os dados reais recolhidos pelo telescópio Kepler para votar se um determinado sinal é ou não classificado como um trânsito, ou apenas ruído. Cada sinal de trânsito potencial é observado por um mínimo de 10 pessoas, e cada um precisa de um mínimo de 90% de votos positivos para ser redirecionado para maior caracterização. Usando a profundidade da curva de trânsito e a periodicidade com que aparece é possível fazer estimativas de quão grande é um planeta e de quão perto orbita a sua estrela.

O sistema descoberto é denominado K2-138. Foi observado que os planetas giram em torno da estrela progenitora numa relação matemática interessante chamada ressonância, na qual cada um leva quase exatamente 50% mais tempo para completar uma órbita do que o próximo planeta mais perto da estrela. Os pesquisadores também encontraram um quinto planeta na mesma cadeia de ressonâncias e pistas de um sexto.

Este é o único sistema com uma cadeia de ressonâncias ininterruptas nesta configuração e pode fornecer pistas aos teóricos que procuram desvendar os mistérios da formação e migração planetária.

"A arquitetura orbital deste sistema planetário é uma reminiscência dos satélites galileanos de Júpiter. As comensurabilidades orbitais entre os planetas são fundamentalmente frágeis, de modo que a configuração atual dos planetas do sistema K2-138 aponta claramente para um ambiente de formação planetária laminar," comenta Konstantin Batygin, professor assistente de ciência planetária da Universidade da Cafifórnia, que não esteve envolvido no estudo.

"Algumas teorias atuais sugerem que os planetas se formam por dispersão caótica de rocha e gás e outros materiais nos estágios iniciais da vida do sistema planetário. No entanto, é improvável que estas teorias resultem num sistema tão íntimo e ordeiro, como o de K2-138," realça Christiansen.

O artigo que descreve o sistema foi aceito para publicação na revista The Astronomical Journal.

Fonte: California Institute of Technology

Rigel e a Nebulosa Cabeça da Bruxa

Este rosto estranho brilha no escuro devido à luz das estrelas, evidenciando um perfil torto evocando seu nome popular, a Nebulosa Cabeça da Bruxa.

© Mario Cogo (Rigel e a Nebulosa Cabeça da Bruxa)

Na verdade, este fascinante retrato telescópico dá a impressão de que a bruxa fixou seu olhar na brilhante estrela supergigante de Órion, Rigel. A Nebulosa Cabeça da Bruxa, mais formalmente conhecido como IC 2118, abrange cerca de 50 anos-luz e é composta por grãos de poeira interestelares que refletem a luz da estrela Rigel.

A cor azul da Nebulosa da Cabeça da Bruxa e provocada pela poeira que circunda Rigel é causada não só pela intensa luz azul de Rigel, mas também porque os grãos de poeira dispersam a luz azul de forma mais eficiente do que a luz vermelha. O mesmo processo físico faz com que o céu do dia da Terra apareça azul, embora os dispersores na atmosfera da Terra sejam moléculas de nitrogênio e oxigênio.

A estrela Rigel, a Nebulosa Cabeça da Bruxa, o gás e a poeira circundante ficam a cerca de 800 anos-luz de distância da Terra.

Fonte: NASA

Buraco negro supermassivo sopra enormes bolhas de gás

Pesquisadores através de vários telescópios, incluindo o telescópio espacial Hubble, descobriram um buraco negro supermassivo soprando enormes bolhas de gás quente e brilhante.

© Hubble (galáxias SDSS J1354+1327 e SDSS J1354+1328)

Uma bolha atualmente está se expandindo para fora do buraco negro, enquanto outra bolha mais velha desaparece lentamente.

Este gigante cósmico fica dentro da galáxia no fundo desta imagem, que fica a 900 milhões de anos-luz da Terra e é conhecida como SDSS J1354+1327. A galáxia maior (na parte superior da imagem) é conhecida como SDSS J1354+1328.

Os buracos negros que podem ter uma massa equivalente a bilhões de sóis, são encontrados no centro da maioria das galáxias, inclusive na Via Láctea. Estes buracos negros são capazes de absorver material em seus arredores, fazendo com que eles brilhem como Núcleos Galácticos Ativos (AGN). No entanto, este processo de absorção não é contínuo, pois depende da quantidade de matéria disponível para o buraco negro consomir; se o material circundante é irregular, um AGN pode ser visto cintilando em longos períodos cósmicos.

Esta acreção irregular pode ter acontecido com o buraco negro na SDSS J1354+1327. Os cientistas acreditam que estas duas saídas de material são o resultado do buraco negro que emana material após dois eventos de abastecimeto diferentes.

A primeira explosão criou o resquício que desvanece ao sul: um cone de gás com 33.000 anos-luz. Cerca de 100.000 anos depois, uma segunda explosão gerou a saída mais compacta e radiante que emana do topo da galáxia: um cone de gás sobressaltado com cerca de 3.300 anos-luz.

Fonte: ESA

Primeiras galáxias do Universo giravam como a Via Láctea

Os astrônomos olharam para trás no tempo, para uma época pouco depois do Big Bang, e descobriram gás turbulento em algumas das primeiras galáxias que se formaram no Universo.

© Amanda Smith (ilustração da rotação de uma galáxia no Universo jovem)

Estas galáxias primordiais, observadas como eram há quase 13 bilhões de anos, giravam como um redemoinho, de modo semelhante à nossa própria Via Láctea. No início do Universo, a gravidade fez com que o gás fluísse rapidamente para as galáxias, agitando-as e formando muitas estrelas novas, as violentas explosões de supernova destas estrelas também tornaram o gás turbulento.

Uma equipe internacional liderada por Renske Smit do Instituto Kavli de Cosmologia da Universidade de Cambridge usou o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) para abrir uma nova janela no Universo distante e identificou galáxias normais de formação estelar num estágio muito inicial da história cósmica.

A luz de objetos distantes leva tempo até alcançar a Terra, de modo que a observação de objetos a bilhões de anos-luz permite-nos olhar para trás no tempo e observar diretamente a formação das galáxias mais antigas. No entanto, naquela época o Universo estava repleto de uma "neblina" obscura de hidrogênio neutro, o que torna difícil ver a formação das primeiras galáxias com telescópios ópticos.

Smit e colegas usaram o ALMA para observar duas pequenas galáxias recém-nascidas, como existiam apenas 800 milhões de anos após o Big Bang. Ao analisarem o espectro da radiação infravermelha distante recolhida pelo ALMA, foram capazes de estabelecer a distância às galáxias e, pela primeira vez, ver o movimento interno do gás que abasteceu o seu crescimento.

"Até à construção do ALMA, nunca tínhamos conseguido ver a formação de galáxias em tão grande detalhe e nunca tínhamos sido capazes de medir o movimento do gás em galáxias tão cedo na história do Universo," afirma Stefano Carniani, do Laboratório Cavendish e do Instituto Kavli de Cosmologia, ambos de Cambridge.

Os cientistas descobriram que o gás nestas galáxias recém-nascidas rodava e girava num movimento parecido com o de um redemoinho, um movimento semelhante ao da nossa própria Galáxia e de outras galáxias mais maduras muito mais tarde na história do Universo. Apesar do seu tamanho relativamente pequeno, cerca de cinco vezes menores que a Via Láctea, estas galáxias formavam estrelas a um ritmo maior do que outras galáxias jovens, mas surpreendentemente foi descoberto que as galáxias não eram tão caóticas quanto o esperado.

Os dados deste projeto sobre galáxias pequenas preparam o caminho para estudos maiores de galáxias durante os primeiros bilhões de anos do tempo cósmico.

Os resultados foram apresentados na 231.ª reunião da Sociedade Astronômica Americana e divulgados na revista Nature.

Fonte: National Radio Astronomy Observatory

Exoplanetas têm tamanhos semelhantes e espaçamento orbital regular

Uma equipe internacional liderada pela astrofísica Lauren Weiss da Universidade de Montreal descobriu que os exoplanetas que orbitam a mesma estrela tendem a ter tamanhos semelhantes e espaçamento orbital regular.

© NASA/Tim Pyle (ilustração do exoplaneta Kepler-11)

O exoplaneta Kepler-11 é uma estrela parecida com o Sol com seis planetas em órbita.

Este padrão, revelado pelas novas observações do Observatório W. M. Keck em Mauna Kea, Havaí, de sistemas planetários descobertos pelo telescópio Kepler, pode sugerir que a maioria dos sistemas planetários tem uma história de formação diferente da do Sistema Solar.

O telescópio espacial Kepler, lançado em 2009, possibilitou a descoberta de milhares de exoplanetas. Esta grande amostra permite não apenas estudar sistemas individuais, mas também tirar conclusões sobre os sistemas planetários em geral. Weiss faz parte do levantamento CKS (California-Kepler Survey), que usou o Observatório W. M. Keck para obter espectros de alta resolução de 1.305 estrelas que hospedam 2.025 planetas de trânsito originalmente descobertos pelo Kepler. A partir destes espectros, mediram os tamanhos precisos das estrelas e dos seus planetas.

Nesta nova análise liderada por Weiss, a equipe focou-se em 909 planetas pertencentes a 355 sistemas multiplanetários. Estes planetas estão localizados principalmente entre 1.000 e 4.000 anos-luz de distância da Terra. Usando uma análise estatística foram encontrados dois padrões surpreendentes. Foi descoberto que os exoplanetas tendem a ter o mesmo tamanho que os seus vizinhos. Se um planeta é pequeno, o próximo planeta ao redor da mesma estrela muito provavelmente também será pequeno. Foi descoberto também que os planetas em órbita da mesma estrela tendem a ter um espaçamento orbital regular.

Os tamanhos semelhantes e o espaçamento orbital dos planetas têm implicações para a forma como a maioria dos sistemas planetários se formam. Na teoria clássica da formação planetária, os planetas formam-se num disco protoplanetário que rodeia uma estrela recém-formada. Os planetas podem formar-se em configurações compactas com tamanhos semelhantes e um espaçamento orbital regular, de forma semelhante ao padrão recém-observado em sistemas exoplanetários. No entanto, no nosso Sistema Solar, os planetas interiores têm espaçamentos surpreendentemente grandes e tamanhos diversos. As evidências abundantes no Sistema Solar sugerem que Júpiter e Saturno perturbaram a estrutura inicial do nosso sistema, resultando nos quatro planetas terrestres amplamente espaçados que temos hoje. O fato de que os planetas na maioria dos sistemas ainda têm tamanhos parecidos e a razão de estarem regularmente espaçados sugerem que talvez tenham permanecido não perturbados desde a sua formação.

Para testar esta hipótese, Weiss está realizando um novo estudo no Observatório Keck para procurar análogos de Júpiter em torno de sistemas multiplanetários do Kepler. Os sistemas planetários estudados têm múltiplos planetas bastante perto da sua estrela. Devido à duração limitada da missão Kepler, pouco se sabe sobre o tipo de planetas que orbitam a maiores distâncias orbitais. Espera-se testar como a presença ou a ausência de planetas parecidos com Júpiter, a grandes distâncias orbitais, se relacionam com padrões nos sistemas planetários interiores.

Independentemente das suas populações exteriores, a semelhança dos planetas nas regiões internas dos sistemas extrassolares requer uma explicação. Se o fator decisivo para os tamanhos dos planetas puder ser identificado, isto poderá ajudar a determinar quais as estrelas suscetíveis de abrigar planetas terrestres adequados para a vida.

Um artigo foi publicado na revista The Astronomical Journal.

Fonte: Université de Montréal