Buraco negro supermassivo escondido num anel de poeira cósmica

Com o auxílio do Interferômetro do Very Large Telescope (VLTI) do Observatório Europeu do Sul (ESO), foi observada uma nuvem de poeira cósmica no centro da galáxia Messier 77 (M77) que esconde um buraco negro supermassivo.

© ESO (galáxia M77 e o seu núcleo ativo)

A descoberta confirmou previsões feitas há cerca de 30 anos e fornece aos astrônomos novas pistas sobre os “núcleos ativos de galáxias”, objetos cósmicos que se situam entre os mais brilhantes e enigmáticos que existem no Universo. Os Núcleos Ativos de Galáxias (AGNs, em inglês) são fontes extremamente energéticas impulsionadas por buracos negros supermassivos que se encontram no centro de algumas galáxias. Estes buracos negros se alimentam de enormes quantidades de gás e poeira cósmica. Antes de ser consumido, este material espirala em direção ao buraco negro e grandes quantidades de energia são liberadas no processo, muitas vezes ofuscando todas as estrelas da galáxia. 

Os AGNs têm intrigado os astrônomos desde que estes objetos brilhantes foram inicialmente observados na década de 1950. Agora, e graças ao VLTI do ESO, uma equipe de pesquisadores, liderada por Violeta Gámez Rosas da Universidade de Leiden nos Países Baixos, deu um passo fundamental para entender como eles funcionam e como eles se parecem de perto. 

Ao executarem observações extremamente detalhadas do centro da galáxia M77, também conhecida por NGC 1068, Gámez Rosas e a sua equipe detectaram um anel espesso de gás e poeira cósmica que esconde um buraco negro supermassivo. Esta descoberta fornece evidências vitais para apoiar uma teoria de 30 anos conhecida como Modelo Unificado dos AGNs. 

Os astrônomos sabem que existem diferentes tipos de AGN. Por exemplo, alguns emitem no rádio enquanto outros não; alguns AGNs brilham intensamente no visível, enquanto outros, como M77, são bastante tênues nestes comprimentos de onda. O Modelo Unificado diz que, apesar destas diferenças, todos os AGNs apresentam a mesma estrutura básica: um buraco negro supermassivo cercado por um espesso anel de poeira. 

De acordo com este modelo, qualquer diferença na aparência dos AGNs se deve à orientação com que vemos a partir da Terra o buraco negro e o seu espesso anel. O tipo de AGN que vemos depende de quanto é que o anel obscurece o buraco negro, do nosso ponto de vista, escondendo-o completamente em alguns casos.

Os astrônomos encontraram anteriormente algumas evidências que apoiam o Modelo Unificado, incluindo a descoberta de poeira quente no centro de M77. Contudo, restavam ainda dúvidas sobre se esta poeira poderia esconder completamente o buraco negro e assim explicar porque é que este AGN brilha menos intensamente no visível do que outros.

As observações foram possíveis graças ao instrumento MATISSE (Multi AperTure mid-Infrared SpectroScopic Experiment) montado no VLT do ESO, situado no deserto chileno do Atacama. O MATISSE combina a luz infravermelha coletada pelos quatro telescópios de 8,2 metros do VLT por meio da técnica de interferometria. A equipe utilizou este instrumento para observar o centro de M77, localizado a 47 milhões de anos-luz de distância da Terra na constelação da Baleia.

O MATISSE consegue observar uma ampla gama de comprimentos de onda infravermelhos, permitindo ver através da poeira e medir temperaturas com precisão. Como o VLTI é um interferômetro muito grande, possui efetivamente resolução suficiente para ver o que se passa em galáxias tão distantes como M77. As imagens obtidas mostram detalhadamente variações em temperatura e absorção das nuvens de poeira situadas em torno do buraco negro. Ao combinar as variações da temperatura da poeira, causadas pela radiação intensa emitida pelo buraco negro, com mapas de absorção, a equipe conseguiu criar uma imagem detalhada da poeira e localizar a região onde deve estar o buraco negro.

A poeira num anel interno espesso e um disco mais extenso, com o buraco negro posicionado em seu centro sustenta o Modelo Unificado. A equipe usou também dados do ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) e do VLBA (Very Long Baseline Array) do Observatório Nacional de Radioastronomia dos EUA, para construir a imagem.

Os pesquisadores querem agora usar o VLTI do ESO para encontrar mais evidências que apoiem o Modelo Unificado dos AGNs, observando mais galáxias deste tipo. O Extremely Large Telescope (ELT) do ESO, programado para começar a observar ainda esta década, irá também ajudar nesta busca, fornecendo resultados e permitirão explorar a interação entre AGNs e galáxias.

Esta pesquisa foi apresentada no artigo intitulado “Thermal imaging of dust hiding the black hole in the Active Galaxy NGC 1068” publicado na revista Nature. 

Fonte: ESO

Os momentos finais de remanescentes planetários

Foi observado pela primeira vez o momento em que os destroços de planetas destruídos impactam na superfície de uma estrela anã branca.

© Mark Garlick (ilustração da anã branca G29-38)

Os astrônomos usaram raios X para detectar o material rochoso e gasoso, deixado por um sistema planetário após a sua estrela hospedeira morrer, à medida que colide e é consumido dentro da superfície da estrela. 

Os resultados são a primeira medição direta da acreção de material rochoso sobre uma anã branca e confirmam décadas de evidências indiretas de acreção em mais de mil estrelas até agora. O evento observado ocorreu bilhões de anos após a formação do sistema planetário.

O destino da maioria das estrelas, incluindo aquelas como o nosso Sol, é tornar-se numa anã branca. Foram descobertas mais de 300.000 anãs brancas na nossa Galáxia, e acredita-se que muitas estejam acretando destroços de planetas e outros objetos que uma vez as orbitaram. 

Ao longo de várias décadas, os astrônomos têm usado espectroscopia em comprimentos de onda ópticos e ultravioletas para medir a abundância de elementos na superfície da estrela e trabalhar, a partir daí, a composição do objeto de onde veio. Os astrônomos têm evidências indiretas, a partir de observações espectroscópicas, de que estes objetos estão acretando ativamente, que mostram 25 a 50% das anãs brancas com elementos pesados como ferro, cálcio e magnésio poluindo as suas atmosferas. Porém, até agora os astrônomos não tinham visto o material enquanto era atraído para a estrela. 

Uma anã branca é uma estrela que queimou todo o seu combustível e que liberou as suas camadas exteriores, potencialmente destruindo ou perturbando qualquer corpo orbital no processo. À medida que o material destes corpos é puxado para perto da estrela a uma velocidade suficientemente elevada, colide com a superfície, formando um plasma aquecido devido ao choque. Este plasma, com uma temperatura entre 100.000 e 1 milhão Kelvin, instala-se então à superfície e à medida que arrefece emite raios X que podem ser detectados. 

Os raios X são semelhantes à luz que os nossos olhos podem ver, mas têm muito mais energia. São criados por elétrons velozes. Frequentemente usados na medicina, na astronomia os raios X são a impressão digital do material que precipita sobre objetos exóticos, tais como buracos negros e estrelas de nêutrons. 

A detecção destes raios X é muito difícil, uma vez que a pequena quantidade que chega à Terra pode ser perdida entre outras fontes de raios X brilhantes no céu. Assim, os astrônomos aproveitaram o observatório de raios X Chandra, normalmente usado para detectar raios X de buracos negros e estrelas de nêutrons em acreção, para analisar a anã branca próxima G29-38. Com a resolução angular melhorada do Chandra em relação a outros telescópios, puderam isolar a estrela alvo das outras fontes de raios X e observar, pela primeira vez, raios X de uma anã branca isolada. Confirma décadas de observações da acreção de material em anãs brancas que se basearam em evidências de espectroscopia.

Um artigo foi publicado na revista Nature. 

Fonte: University of Warwick

Corpos planetários observados em zona habitável de estrela morta

De acordo com um novo estudo que envolveu astrônomos da Universidade de Sheffield, foi observado um anel de detritos planetários repletos de estruturas do tamanho de luas em órbita de uma estrela anã branca, sugerindo um planeta próximo na "zona habitável".

© Mark Garlick (anã branca e exoplaneta na zona habitável)

As anãs brancas são estrelas brilhantes que queimaram todo o seu combustível de hidrogênio. Quase todas as estrelas, incluindo o Sol, acabarão por tornar-se anãs brancas, mas sabe-se muito pouco sobre os seus sistemas planetários. No estudo, uma equipe internacional de pesquisadores liderada pela UCL (University College London) mediu a luz de uma anã branca na Via Láctea conhecida como WD1054–226, a 117 anos-luz de distância, usando dados da ULTRACAM, uma câmara ultrarrápida e tricolor para astrofísica de alta velocidade, desenvolvida na Universidade de Sheffield, e montada no NTT (New Technology Telescope) de 3,5 metros do ESO, no Observatório de La Silla no Chile.

Para sua surpresa, encontraram quedas pronunciadas no brilho da anã branca correspondentes a 65 nuvens de destroços planetários uniformemente espaçadas em órbita da estrela a cada 25 horas. Os pesquisadores concluíram que a regularidade precisa das estruturas em trânsito, diminuindo a luz estelar a cada 23 minutos, sugere que são mantidas numa disposição muito precisa por um grande planeta próximo.

O nosso Sol vai tornar-se uma gigante vermelha e depois uma anã branca daqui a alguns bilhões de anos, e por isso as observações fornecerão a oportunidade de estudar o possível destino dos planetas no nosso Sistema Solar.

O autor principal, o professor Jay Farihi da UCL, disse: "Esta é a primeira vez que os astrônomos detectam qualquer tipo de corpo planetário na zona habitável de uma anã branca. As estruturas do tamanho de luas que temos observado são irregulares e poeirentas (por exemplo, semelhantes a cometas) em vez de corpos sólidos e esféricos. A sua absoluta regularidade, uma passagem em frente da estrela a cada 23 minutos, é um mistério que não podemos atualmente explicar. Uma possibilidade excitante é que estes corpos são mantidos num padrão orbital tão uniformemente espaçado devido à influência gravitacional de um grande planeta próximo. Sem esta influência, o atrito e as colisões causariam a dispersão de estruturas, perdendo a regularidade precisa que é observada. Um precedente para este "pastoreio" é a forma como a atração gravitacional das luas em torno de Netuno e Saturno ajudam a criar estruturas anulares estáveis que orbitam estes planetas. A possibilidade de um grande planeta na zona habitável é excitante e também inesperada; não estávamos à procura disto. Contudo, é importante ter em mente que são necessárias mais evidências para confirmar a presença de um planeta. Não podemos observar diretamente o planeta, pelo que a confirmação pode vir por comparação de modelos de computador com outras observações da estrela e dos detritos em órbita." 

Espera-se que esta órbita em torno da anã branca tenha sido "limpa" durante a fase de gigante vermelha da sua vida, e assim quaisquer planetas que possam potencialmente abrigar água. A área seria habitável durante pelo menos dois bilhões de anos, incluindo pelo menos um bilhão de anos no futuro. 

A zona habitável é a área onde a temperatura permitiria teoricamente a existência de água líquida à superfície de um planeta. Em comparação com uma estrela como o Sol, a zona habitável de uma anã branca será menor e mais próxima da estrela, uma vez que as anãs brancas emitem menos luz e, portanto, menos calor. As estruturas observadas no estudo orbitam numa área que teria sido envolvida pela estrela enquanto esta era uma gigante vermelha, por isso é provável que se tenham formado ou chegado aí há relativamente pouco tempo, em vez de terem sobrevivido ao nascimento da estrela e do seu sistema planetário.

O estudo publicado no periódico Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Fonte: Royal Astronomical Society

Trio galáctico tumultuoso

A massa de poeira e redemoinhos brilhantes de estrelas nesta imagem são a distante fusão galáctica IC 2431, que fica a 681 milhões de anos-luz da Terra na constelação de Câncer.

© Hubble (IC 2431)

O telescópio espacial Hubble captou o que parece ser uma fusão tripla de galáxias em andamento, bem como uma mistura tumultuada de formação de estrelas e distorções de maré causadas pelas interações gravitacionais deste trio galáctico. 

O centro desta imagem está obscurecido por uma espessa nuvem de poeira, embora a luz de uma galáxia de fundo possa ser vista penetrando suas extremidades externas. Esta imagem é de uma série de observações do Hubble investigando galáxias estranhas e maravilhosas encontradas pelo projeto de ciência cidadã Galaxy Zoo. Usando a poderosa Câmera Avançada para Pesquisas (ACS) do Hubble, os astrônomos observaram mais de perto algumas das galáxias mais incomuns que os voluntários identificaram. 

O projeto original do Galaxy Zoo foi o maior censo de galáxias já realizado e contou com o tempo de exploração com mais de 100.000 voluntários para classificar 900.000 galáxias não examinadas. O projeto alcançou o que teria sido anos de trabalho para um astrônomo profissional em apenas 175 dias e levou a um fluxo constante de projetos semelhantes de ciência cidadã astronômica. Projetos posteriores do Galaxy Zoo incluíram os maiores estudos de fusões de galáxias e galáxias anãs com forças de maré, bem como a descoberta de tipos inteiramente novos de galáxias compactas de formação de estrelas. 

Fonte: ESA

Novo planeta em torno da estrela mais próxima do Sol

Com o auxílio do Very Large Telescope (VLT) do Observatório Europeu do Sul (ESO) no Chile, uma equipe de astrônomos encontrou evidências da existência de outro planeta em órbita de Proxima Centauri, a estrela mais próxima do nosso Sistema Solar.

© ESO/L. Calçada (ilustração do exoplaneta Proxima d)

Este candidato a planeta é o terceiro detectado neste sistema planetário e o mais leve descoberto até agora em órbita desta estrela. Com apenas um quarto da massa da Terra, o planeta também é um dos exoplanetas mais leves já encontrados.

Proxima Centauri é a estrela mais próxima do Sol, situada a apenas pouco mais de 4 anos-luz de distância. O planeta recém-descoberto, com o nome Proxima d, orbita a estrela Proxima Centauri a uma distância de cerca de quatro milhões de km, ou seja, menos de um décimo da distância entre Mercúrio e o Sol. O planeta orbita entre a estrela e a sua zona habitável, a região em torno da estrela onde pode existir água líquida à superfície de um planeta, e demora apenas cinco dias para completar uma órbita em torno de Proxima Centauri.

Esta estrela também abriga dois outros planetas: Proxima b, um planeta com uma massa comparável à da Terra que orbita a estrela a cada 11 dias e que se encontra na sua zona habitável, e o planeta candidato Proxima c, que executa uma órbita mais longa de cinco anos em torno da estrela. Proxima b foi descoberto há alguns anos atrás com o auxílio do instrumento HARPS montado no telescópio de 3,6 metros do ESO. Esta descoberta foi confirmada em 2020 quando os cientistas observaram o sistema Proxima com um novo instrumento de maior precisão montado no VLT do ESO, o ESPRESSO (Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanets and Stable Spectroscopic Observations).

Foi durante essas observações mais recentes do VLT que os astrônomos detectaram os primeiros indícios de um sinal correspondente a um objeto com uma órbita de cinco dias. Como o sinal era tão fraco, a equipe teve que realizar observações de acompanhamento com o ESPRESSO para confirmar que era devido a um planeta, e não simplesmente resultado de mudanças na própria estrela.

O Proxima d é o exoplaneta mais leve já medido usando a técnica de velocidade radial, ultrapassando um planeta recentemente descoberto no sistema planetário L 98-59. A técnica funciona captando pequenas oscilações no movimento de uma estrela criada pela atração gravitacional de um planeta em órbita. O efeito da gravidade de Proxima d é tão pequeno que só faz com que Proxima Centauri se mova para frente e para trás a cerca de 40 centímetros por segundo (1,44 km/h).

A procura de outros planetas por parte do ESPRESSO será complementada pelo Extremely Large Telescope (ELT) do ESO, atualmente em construção no deserto do Atacama, que será crucial para descobrir e estudar muitos mais planetas em torno de estrelas próximas. 

Esta pesquisa foi apresentada no artigo intitulado “A candidate short-period sub-Earth orbiting Proxima Centauri” publicado na revista Astronomy & Astrophysics. 

Fonte: ESO

Um encontro cósmico impetuoso

Agora é amplamente aceito entre os astrônomos que um aspecto importante de como as galáxias evoluem é a maneira como elas interagem umas com as outras.

© Hubble (Arp 182)

As galáxias podem se fundir, colidir ou passar por cima umas das outras, cada uma delas tem um impacto significativo em suas formas e estruturas. Por mais comuns que se pense que estas interações sejam no Universo, é raro captar uma imagem de duas galáxias interagindo de maneira tão visivelmente dinâmica.

Esta fotografia, do telescópio espacial Hubble, aparece incrivelmente tridimensional para uma imagem do espaço profundo. O foco desta imagem é um par de galáxias em interação, denominado Arp 282, que é composto pela galáxia Seyfert NGC 169 (abaixo) e a galáxia IC 1559 (acima). 

Curiosamente, ambas as galáxias que compõem Arp 282 têm núcleos monumentalmente energéticos, conhecidos como núcleos galácticos ativos (AGN), embora seja difícil dizer isto a partir desta imagem.

Isto é realmente uma sorte, porque se a emissão total de dois AGNs fosse visível nesta imagem, provavelmente obscureceria as interações de maré lindamente detalhadas que ocorrem entre NGC 169 e IC 1559. As forças de maré ocorrem quando a gravidade de um objeto faz outro objeto distorcer ou esticar. A direção das forças de maré será afastada do objeto de menor massa e em direção ao objeto de maior massa.

Quando duas galáxias interagem, gás, poeira e até sistemas solares inteiros serão atraídos de uma galáxia para a outra por estas forças de maré. Este processo pode realmente ser visto em ação nesta imagem, onde delicados fluxos de matéria se formaram, ligando visivelmente as duas galáxias.

Fonte: ESA

A galáxia do Guarda-Chuva

Está chovendo estrelas.

© CFHT (NGC 4651)

O que parece ser um guarda-chuva cósmico gigante agora é conhecido como um fluxo de estrelas de uma pequena galáxia satélite.

A galáxia principal, a galáxia espiral NGC 4651, tem aproximadamente o tamanho da nossa Via Láctea, enquanto seu guarda-chuva estelar parece se estender cerca de 100 mil anos-luz acima do disco brilhante desta galáxia. 

Uma pequena galáxia provavelmente foi dilacerada por repetidos encontros enquanto varria para frente e para trás em órbitas excêntricas através da NGC 4651. As estrelas restantes certamente serão capturadas e se tornarão parte de uma galáxia maior combinada nos próximos milhões de anos. 

A imagem em destaque foi captada pelo Telescópio Canadá-França-Havaí (CFHT) no Havaí, EUA. A galáxia do Guarda-Chuva fica a cerca de 50 milhões de anos-luz de distância em direção à constelação do norte de Coma Berenices. 

Fonte: NASA

Um buraco negro pego soprando uma rajada de vento

Situada a cerca de 70 milhões de anos-luz de distância da Terra na direção da constelação do Grou, encontra-se a galáxia espiral NGC 7582, que abriga no seu centro um buraco negro supermassivo.

© ESO/VLT (NGC 7582)

Estas imagens foram obtidas com o auxílio do instrumento MUSE montado no Very Large Telescope (VLT) do ESO como parte de um estudo que pretende descobrir o efeito de um buraco negro ativo na formação estelar na galáxia.

Esta galáxia possui um núcleo galáctico ativo (AGN, sigla do inglês), um motor central extremamente energético alimentado por um buraco negro supermassivo que "engole" matéria da sua vizinhança imediata.

Este processo aquece a matéria, ejetando enormes quantidades de energia e ventos poderosos para a região que o circunda. No entanto, que efeito terá este processo na galáxia como um todo? 

Para o descobrir, um estudo recente, liderado por Stéphanie Juneau do NOIRLab nos EUA, analisou a distribuição de diferentes elementos ionizados na NGC 7582. A imagem da direita mostra oxigênio, nitrogênio e hidrogênio em azul, verde e vermelho, respectivamente. As áreas vermelhas brilhantes são regiões de intensa atividade de formação estelar, enquanto as regiões dominadas por azul mostram o material em forma de cone fluindo para fora do AGN. A imagem da esquerda, que cobre a mesma região, mostra uma vista mais clássica desta galáxia, com correntes de poeira obscurecendo o azul e laranja da luz das estrelas. 

O MUSE permitiu também à equipe mapear o movimento das estrelas e do gás. Os cientistas descobriram que a galáxia NGC 7582 pode ter uma estrutura em torno de seu buraco negro supermassivo central que protege o resto da galáxia do forte fluxo de energia proveniente do AGN, desviando-o dele na forma de um vento extremamente poderoso. 

Fonte: ESO

Descoberto o segundo asteroide troiano da Terra

Ao examinar o céu muito perto do horizonte ao nascer do Sol, o telescópio SOAR no Chile, parte do Observatório Interamericano Cerro-Tololo, um programa do NOIRLab, ajudou os astrônomos a confirmar a existência de apenas o segundo asteroide troiano da Terra conhecido e a revelar que tem mais de um quilometro de largura, cerca de três vezes maior do que o primeiro.

© NOIRLab (ilustração de asteroide troiano da terra)

Usando o Telescópio SOAR (Southern Astrophysical Research) de 4,5 metros no Cerro Pachón no Chile, astrônomos liderados por Toni Santana-Ros da Universidade de Alicante e do Instituto de Ciências do Cosmos da Universidade de Barcelona observaram o asteroide recentemente descoberto 2020 XL5 para restringir a sua órbita e tamanho.

Os resultados confirmam que 2020 XL5 é um troiano da Terra, ou seja, um asteroide companheiro da Terra que orbita o Sol pelo mesmo percurso que o nosso planeta, e que é o maior até agora encontrado.

Os troianos são objetos que partilham uma órbita com um planeta, agrupados em torno de uma de duas áreas especiais gravitacionalmente equilibradas ao longo da órbita do planeta conhecidas como pontos de Lagrange. Sabe-se que vários planetas do Sistema Solar têm asteroides troianos, mas 2020 XL5 é apenas o segundo asteroide troiano conhecido encontrado perto da Terra. 

Também foram feitas observações do asteroide 2020 XL5 pelo telescópio Lowell Discovery de 4,3 metros no Observatório Lowell, Arizona, EUA, e pela Optical Ground Station de 1 metro da ESA em Tenerife, nas Ilhas Canárias. 

Descoberto no dia 12 de dezembro de 2020 pelo telescópio Pan-STARRS no Havaí, o asteroide 2020 XL5 tem cerca de 1,2 quilômetros de diâmetro, sendo muito maior do que o primeiro asteroide troiano da Terra descoberto, de nome 2010 TK7. Quando 2020 XL5 foi descoberto, a sua órbita em torno do Sol não era suficientemente bem conhecida para dizer se se tratava de um asteroide próximo da Terra atravessando a nossa órbita, ou se se tratava de um verdadeiro troiano.

Embora outros estudos tenham apoiado a identificação do asteroide troiano, os novos resultados tornam esta determinação muito mais robusta e fornecem estimativas do tamanho de 2020 XL5 e qual o tipo de asteroide.

Os dados do SOAR permitiu fazer uma primeira análise fotométrica do objeto, revelando que 2020 XL5 é provavelmente um asteroide do tipo C, que é escuro, contém muito carbono e é o tipo de asteroide mais comum no Sistema Solar.

Os resultados também mostraram que 2020 XL5 não permanecerá para sempre um asteroide troiano. Permanecerá estável na sua posição durante pelo menos mais 4.000 anos, mas eventualmente ficará gravemente perturbado e escapará para vaguear pelo espaço.

Os asteroides 2020 XL5 e 2010 TK7 podem não estar sozinhos, podem haver muitos mais troianos da Terra que até agora não foram detectados à medida que aparecem perto do Sol no céu. Isto significa que as buscas e observações de troianos da Terra devem ser realizadas perto do nascer ou do pôr do Sol, com o telescópio apontando perto do horizonte, através da parte mais espessa da atmosfera, o que resulta em más condições de visão.

O SOAR conseguiu apontar até 16 graus acima do horizonte, enquanto muitos telescópios de 4 metros (e maiores) não são capazes de apontar tão baixo. Estas foram observações muito desafiantes, exigindo que o telescópio seguisse corretamente o seu limite de elevação mais baixo, uma vez que o objeto estava muito perto do horizonte oeste ao amanhecer. 

Por serem feitos de material primitivo que remonta ao nascimento do Sistema Solar e por poderem representar alguns dos blocos de construção que formaram o nosso planeta, os asteroides troianos são alvos atrativos para futuras missões espaciais.

Fonte: Lowell Observatory

Buraco negro que desencadeia formação estelar em galáxia anã

Os buracos negros são muitas vezes descritos como os monstros do Universo, dilacerando estrelas, consumindo tudo o que se aproxima demasiado, e mantendo a luz em cativeiro.

© STScI (galáxia anã Henize 2-10)

Evidências detalhadas do telescópio espacial Hubble, no entanto, mostram um buraco negro sob uma nova luz: fomentando, em vez de reprimir, a formação estelar. As imagens do Hubble e a espectroscopia da galáxia anã "starbust" Henize 2-10 mostram claramente um fluxo gasoso que se estende do buraco negro a uma região brilhante de nascimento estelar, desencadeando a já densa nuvem a formar aglomerados de estrelas. 

Os astrônomos já debateram anteriormente que uma galáxia anã poderia ter um buraco negro análogo aos buracos negros supermassivos em galáxias maiores. Um estudo mais aprofundado das galáxias anãs, que permaneceram pequenas ao longo do tempo cósmico, pode esclarecer a questão de como as primeiras "sementes" de buracos negros supermassivos se formaram e evoluíram ao longo da história do Universo.

Um buraco negro no núcleo da galáxia anã Henize 2-10 está criando estrelas em vez de as devorar. O buraco negro está aparentemente contribuindo para a formação de novas estrelas que está tendo lugar na galáxia. A galáxia anã encontra-se a 30 milhões de anos-luz de distância, na direção da constelação do hemisfério sul da Bússola. 

Esta nova descoberta faz com que a pequena Henize 2-10, contendo apenas um-décimo do número de estrelas encontradas na Via Láctea, esteja prestes a desempenhar um grande papel na resolução do mistério de onde vieram os buracos negros supermassivos em primeiro lugar.

"Há dez anos, enquanto estudante e pensando que ia passar a minha carreira dedicada à formação estelar, olhei para os dados de Henize 2-10 e tudo mudou," disse Amy Reines, que publicou as primeiras evidências de um buraco negro na galáxia em 2011 e é a principal pesquisadora sobre das novas observações. "Desde o início que sabia que algo de incomum e especial estava acontecendo em Henize 2-10, e agora o Hubble forneceu uma imagem muito clara da ligação entre o buraco negro e uma vizinha região de formação estelar localizada a 230 anos-luz do buraco negro," disse Reines.

Esta ligação é um fluxo de gás que se estende através do espaço como um cordão umbilical até um brilhante berçário estelar. A região já era o lar de um denso casulo de gás quando o fluxo lento aí chegou. A espectroscopia do telescópio espacial Hubble mostra que o fluxo se movia a cerca de 1 milhão de quilômetros por hora, batendo contra o gás denso como água de uma mangueira de jardim batendo num montinho de pó e a espalhá-lo para longe.

Aglomerados de estrelas recém-nascidas pontilham o percurso do fluxo, as suas idades calculadas pelo telescópio espacial Hubble. Este é o efeito oposto ao que se vê em galáxias maiores, onde o material que cai em direção ao buraco negro é arrastado pelos campos magnéticos circundantes, formando jatos escaldantes de plasma e movendo-se a uma velocidade próxima da da luz. As nuvens de gás apanhadas no percurso dos jatos seriam aquecidas muito além da sua capacidade de arrefecer novamente e de formar estrelas. Mas com o buraco negro menos massivo em Henize 2-10, e o seu fluxo menos agressivo, o gás foi comprimido apenas o suficiente para precipitar a formação de novas estrelas. 

Desde a sua primeira descoberta de emissões distintas de rádio e raios X em Henize 2-10, Reines pensou que provavelmente vinham de um enorme buraco negro, mas não tão supermassivo como aqueles observados em galáxias maiores. Outros astrônomos, contudo, pensaram que a radiação mais provavelmente estava sendo emitida por um remanescente de supernova, o que seria uma ocorrência familiar numa galáxia que está formando estrelas massivas rapidamente e onde cujas estrelas massivas também explodem rapidamente. O modelo de um fluxo oscilante e em precessão oriundo de um buraco negro é mais provável do que um remanescente de supernova. 

A relação entre a massa da galáxia e o seu buraco negro pode fornecer pistas. O buraco negro em Henize 2-10 tem cerca de 1 milhão de massas solares. Em galáxias maiores, os buracos negros podem ter mais de 1 bilhão de vezes a massa do nosso Sol. Quanto mais massiva for a galáxia hospedeira, mais massivo será o buraco negro central.

As teorias atuais sobre a origem dos buracos negros supermassivos dividem-se em três categorias: 1) formaram-se como os buracos negros de massa estelar menores, a partir da implosão de estrelas, e de alguma forma reuniram material suficiente para se tornarem supermassivos, 2) condições especiais no Universo inicial permitiram a formação de estrelas supermassivas, que colapsaram para formar "sementes" de buracos negros supermassivos, ou 3) as sementes de futuros buracos negros supermassivos nasceram em densos aglomerados de estrelas, onde a massa global do aglomerado teria sido suficiente para, de alguma forma, os formar a partir do colapso gravitacional.

Até agora, nenhuma destas teorias estão concretizadas. As galáxias anãs como Henize 2-10 fornecem potenciais aspectos promissores, porque permaneceram pequenas ao longo do tempo cósmico, em vez de crescerem fundindo-se com galáxias maiores como a Via Láctea.

Os astrônomos pensam que os buracos negros em galáxias anãs podem servir como um análogo para os buracos negros no Universo primitivo, quando estavam apenas começando a formar-se e a crescer.

As novas observações do telescópio espacial Hubble foram publicadas na revista Nature.

Fonte: Space Telescope Science Institute

Descoberto um objeto incomum com campo magnético extremo

Uma equipe de mapeamento de ondas de rádio no Universo descobriu algo incomum que libera uma enorme explosão de energia três vezes por hora e que é diferente de qualquer objeto visto antes.

© ICRAR (ilustração de um magnetar)

Este objeto pode ser uma estrela de nêutrons ou uma anã branca, ou seja, núcleos colapsados de estrelas, com um campo magnético ultrapoderoso. Girando no espaço, o estranho objeto envia um feixe de radiação que atravessa a nossa linha de visão e, durante um minuto em cada vinte, é uma das fontes de rádio mais brilhantes do céu. 

O objeto transiente está a cerca de 4.000 anos-luz de distância e foi descoberto pelo estudante da Universidade Curtin, Tyrone O'Doherty, usando o telescópio MWA (Murchison Widefield Array) no "outback" australiano e uma nova técnica que desenvolveu. A Dra. Natasha Hurley-Walker, astrofísica do ICRAR (International Centre for Radio Astronomy Research) na Universidade Curtin, liderou a equipe que fez a descoberta. O telescópio MWA é um instrumento precursor do SKA (Square Kilometre Array), uma iniciativa global para construir os maiores radiotelescópios do mundo na Austrália Ocidental e na África do Sul.

Os transientes lentos, como supernovas, podem aparecer ao longo de alguns dias e desaparecer após alguns meses. Os transientes rápidos, como um tipo de estrela de nêutrons chamada pulsar, "ligam-se e desligam-se" em milissegundos ou segundos. Mas encontrar algo que se "ligasse" durante um minuto é realmente estranho.

O objeto misterioso é incrivelmente brilhante e menor do que o Sol, emitindo ondas de rádio altamente polarizadas, sugerindo que o objeto possui um campo magnético extremamente forte. As observações correspondem a um objeto astrofísico previsto chamado magnetar de período ultralongo. É um tipo de estrela de nêutrons com rotação lenta que se previu existir na teoria. Mas ninguém esperava detectar diretamente uma como esta, porque não era esperado que fosse tão brilhante. De alguma forma está convertendo energia magnética em ondas de rádio muito mais eficazmente do que qualquer outro astro visto antes. Mais detecções confirmará se este foi um acontecimento raro e único ou uma vasta nova população que nunca foi notado antes.

Um artigo foi publicado na revista Nature.

Fonte: International Centre for Radio Astronomy Research

Intrusa estelar perturba disco protoplanetário

Cientistas usaram o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) e o VLA (Karl G. Jansky Very Large Array) para fazer uma rara detecção de um provável evento de invasão estelar no sistema Z Canis Majoris (Z CMa).

© ALMA/VLA/Subaru (sistema Z Canis Majoris)

Uma intrusa, não ligada ao sistema, passou muito perto e interagiu com o ambiente que rodeia a protoestrela binária, provocando a formação de correntes caóticas e esticadas de poeira e gás no disco ao redor. 

Embora tais eventos rasantes já tenham sido anteriormente testemunhados com alguma regularidade nas simulações computorizadas de formação estelar, poucas observações diretas e convincentes foram alguma vez feitas e, até agora, os eventos tinham permanecido em grande parte teóricos.

Perturbações como os de Z CMa não são tipicamente provocados por intrusas, mas sim por estrelas-irmãs que crescem juntas no espaço. Na maioria das vezes, as estrelas formam-se isoladamente. As gêmeas, ou até trigêmeas ou quadrigêmeas, nascidas juntas podem ser atraídas gravitacionalmente e, como resultado, aproximarem-se umas das outras. Durante estes momentos, algum material nos discos protoplanetários das estrelas pode ser removido para formar extensas correntes de gás que fornecem pistas aos astrônomos sobre a história de encontros estelares passados.

No caso de Z CMa, foi a morfologia, ou estrutura, destas correntes que ajudou os cientistas a identificar e a localizar a intrusa estelar. Quando um encontro estelar ocorre, provoca alterações na morfologia do disco, gerando espirais, deformações, sombras, etc. 

Os eventos de passagem rasante podem perturbar dramaticamente os discos circunstelares em torno das estrelas intervenientes, como vistos na produção de longas correntes em torno de Z CMa. Estas intrusas perturbadoras não só propiciam fluxos gasosos, como também podem ter impacto na história térmica das estrelas hospedeiras envolvidas. Isto pode levar a eventos violentos como surtos de acreção, e também impactar o desenvolvimento do sistema estelar global.

O estudo da evolução e crescimento de jovens sistemas estelares por toda a Galáxia ajuda os cientistas a compreender melhor a origem do nosso próprio Sistema Solar. Neste momento, o VLA e o ALMA forneceu as primeiras evidências para resolver este mistério, e as próximas gerações destas tecnologias vão abrir janelas para o Universo.

Um artigo foi publicado na revista Nature Astronomy.

Fonte: National Radio Astronomy Observatory

Descoberta a primeira explosão de uma estrela Wolf-Rayet

Um estudo, com a participação de pesquisadores do GTC (Gran Telescopio Canarias) filiados ao IAC (Instituto de Astrofísica de Canarias), descobriu uma estrela explosiva inédita que se pensava existir apenas na teoria.

© Wissam Ayoub (WR 134)

Num passado não muito distante, a descoberta de uma supernova, uma estrela em explosão, era considerada uma ocasião rara. Hoje em dia, os instrumentos de medição e os avançados métodos de análise permitem detectar diariamente cinquenta destas explosões, o que também aumentou a probabilidade de detectar tipos mais raros de explosões que até agora só existiam teoricamente. 

Recentemente, uma equipe internacional de cientistas, liderada por Avishay Gal-Yam do Departamento de Física de Partículas e Astrofísica do Instituto Weizmann, descobriu uma supernova que nunca tinha sido observada antes. A explosão de uma estrela Wolf-Rayet, um tipo de estrela massiva altamente evoluída que perde uma grande quantidade de massa devido a ventos estelares intensos. 

O núcleo de cada estrela é alimentado pela fusão nuclear, onde os núcleos de elementos mais leves se fundem para formar elementos mais pesados. A fusão de quatro núcleos de hidrogênio resulta na formação de um átomo de hélio, enquanto vários núcleos de hélio combinados resultam na formação de carbono, oxigênio e assim por diante. O último elemento que se irá formar naturalmente através da fusão nuclear é o ferro, que é o núcleo atômico mais estável. 

Em circunstâncias normais, a energia produzida no núcleo da estrela mantém temperaturas extremamente elevadas que provocam a expansão da sua matéria gasosa, preservando assim o fino equilíbrio com a força da gravidade, atraindo a massa da estrela para o seu centro. Quando a estrela fica sem elementos para fundir e deixa de produzir energia, este equilíbrio é perturbado, levando ou a um buraco negro que se abre no coração da estrela, provocando o colapso sob si própria, ou à explosão da estrela, que libeta os elementos pesados para o espaço. 

 A vida das estrelas massivas é considerada relativamente curta, alguns milhões de anos no máximo. O Sol, em comparação, tem uma expectativa de vida de cerca de 10 bilhões de anos. Os processos subsequentes de fusão nuclear no núcleo das estrelas massivas levam à sua estratificação, em que os elementos pesados se concentram no núcleo e gradualmente elementos mais leves compõem as camadas externas.

As estrelas Wolf-Rayet são estrelas particularmente massivas que não têm uma ou mais das camadas externas que são compostas por elementos mais leves. Desta forma, em vez do hidrogênio, a superfície da estrela é caracterizada pela presença de hélio, ou mesmo de carbono e elementos mais pesados. Uma explicação possível para este fenômeno é que ventos fortes que sopram devido à alta pressão no invólucro da estrela, dispersam a sua camada mais externa, fazendo com que a estrela perca uma camada após a outra ao longo de várias centenas de milhares de anos. 

Apesar da sua vida relativamente curta e do seu estado de desintegração progressiva, a análise do número sempre crescente de descobertas de supernovas levou à hipótese de que as estrelas Wolf-Rayet simplesmente não explodem, elas simplesmente colapsam silenciosamente em buracos negros, caso contrário, já teriam sido observadas. Esta hipótese, contudo, acabou de ser abalada devido à recente descoberta. 

A análise espectroscópica da luz emitida pela explosão levou à descoberta de assinaturas espectrais que estão associadas a elementos específicos. Desta forma, foi possível demonstrar que a explosão continha átomos de carbono, oxigênio e neônio, este último um elemento que ainda não tinha sido observado desta maneira em nenhuma supernova até à data. Além disso, os pesquisadores identificaram que a matéria que "jorrava" radiação cósmica não participou na explosão, mas que tinha origem no espaço que rodeava a estrela volátil. Isto, por sua vez, reforçou a sua hipótese a favor de ventos fortes que tomaram parte na remoção do invólucro externo da estrela.

Os pesquisadores estimam que a massa que se dispersou durante a explosão é provavelmente igual à massa do Sol ou à de uma estrela ligeiramente menor; a estrela que explodiu era significativamente mais massiva, tendo pelo menos 10 vezes a massa do Sol.

As descobertas foram publicadas na revista Nature.

Fonte: Instituto de Astrofísica de Canarias