Primeiras galáxias nasceram muito antes do esperado

Usando o poder de amplificação de uma lente gravitacional, os astrônomos descobriram uma galáxia distante, cujas estrelas nasceram de forma inesperada no início de sua existência cósmica.

© ESA (Abell 383)

Este resultado lança nova luz sobre a formação das primeiras galáxias, assim como sobre a evolução inicial do Universo.
"Nós descobrimos uma galáxia distante, que começou a formar estrelas, apenas a 200 milhões de anos depois do Big Bang", disse Johan Richard do Observatório de Lyon, na França. Esta teoria pode auxiliar na compreensão de quanto tempo as galáxias se formaram e evoluíram nos primeiros anos do Universo.
A equipe realizou observações recentes da galáxia através dos telescópios espaciais Hubble e Spitzer, e mediu a distância utilizando o Observatório WM Keck, no Havaí.
A galáxia é visível através de um aglomerado de galáxias chamado Abell 383, cuja poderosa gravidade dobra os raios de luz quase como uma lupa. Sem essa lente gravitacional, a galáxia apresentaria demasiadamente fraca para ser observada, mesmo com os maiores telescópios atuais.
Observações espectroscópicas foram feitas com o telescópio Keck II, no Havaí. Espectroscopia é a técnica de dividir a luz em suas cores componentes. Ao analisar estes espectros, a equipe foi capaz de fazer medições detalhadas de seu redshift (desvio para o vermelho) e inferir sobre as propriedades de suas estrelas constituintes.
O redshift da galáxia é 6,027, o que significa que vemos como ele era quando o Universo tinha cerca de 950 milhões de anos. Isso não faz dela a galáxia mais remota já detectada, pois vários redshifts superior a 8 foram confirmados, e um tem um redshift estimado de cerca de 10, colocando-a 400 milhões de anos após o Big Bang. No entanto, a galáxia recentemente descoberta possui características diferentes de outras galáxias distantes que têm sido observados, na qual geralmente brilham apenas com estrelas jovens.
A detecção em infravermelho do Spitzer mostrou que a galáxia era composta de estrelas surpreendentemente antigas e relativamente fracas, indicando que a galáxia era composta de estrelas com cerca de 750 milhões de anos, empurrando para trás a época da sua formação para cerca de 200 milhões de anos após o Big Bang!
"Graças à amplificação da luz da galáxia pela lente gravitacional, temos alguns dados de excelente qualidade", disse Dan Stark da Universidade de Cambridge, Reino Unido.

A descoberta tem implicações para além da questão de quando as galáxias se formaram, e podem ajudar a explicar como o Universo se tornou transparente à luz ultravioleta no primeiro bilhão de anos após o Big Bang. Nos primeiros anos do cosmos, uma névoa difusa de gás hidrogênio neutro bloqueou a luz ultravioleta no Universo. Uma fonte de radiação pode ter progressivamente ionizado o gás difuso, para torná-lo transparente aos raios ultravioleta, como é hoje. Este processo é conhecido como reionização.
Os astrônomos acreditam que a radiação que impulsionou esta reionização deve ter vindo de galáxias. Mas até agora, não foram encontrados o suficiente para fornecer a radiação necessária. Esta descoberta pode ajudar a resolver este enigma.
"Parece provável que haja de fato galáxias muito mais lá fora, no início do Universo do que o estimado anteriormente. Só que muitas galáxias são mais velhas e mais fracoa, como a que acabamos de descobrir", disse Jean-Paul Kneib, do Laboratoire d'Astrofísica de Marseille, França.

Nos próximos anos, o Telescópio Espacial James Webb, previsto para lançamento no final desta década, vai se especializar em alta resolução de observações distantes, objetos altamente desviados para o vermelho. Portanto, será um instrumento ideal para resolver este mistério.

Fonte: Astronomy

O útero cósmico do Universo

O útero cósmico no qual o nosso Universo teria sido gestado era um buraco negro da categoria peso-pesado, cuja massa seria equivalente a 3.000 vezes a do nosso Sol.

© Universidade Indiana (ponte de Einstein-Rosen)

A ponte de Einstein-Rosen nunca foi observada na natureza, mas fornece informações aos físicos e cosmólogos teóricos através de soluções na relatividade geral da combinação dos modelos de buracos negros e buracos brancos.

É isso o que propõe o físico polonês Nikodem Poplawski, da Universidade de Indiana, nos Estados Unidos.

Em artigo publicado recentemente, ele apresentou o cálculo da massa necessária para que um buraco negro produza um Universo com as características do nosso.

O polonês reacendeu a discussão sobre a possibilidade de o Cosmos ter "nascido" dentro de um buraco negro.

Ele publicou uma sequência de artigos sobre o tema no "ArXiv" e na revista "Physics Letters B", uma das mais importantes sobre física nuclear e de partículas.

Essas publicações confrontam a teoria do Big Bang, que define que o Universo teria surgido a partir da expansão de uma grande concentração de massa e energia, comparada a uma explosão.

A questão é que, quando se considera que o Big Bang é o início de tudo, é preciso postular que a expansão do Universo teria começado a partir de um ponto incrivelmente pequeno, de densidade e energia infinitas.

Para os físicos, esses infinitos são suspeitos, porque fica impossível investigar o que acontecia no momento inicial da expansão cósmica.

Uma das formas de resolver o problema é propor que o Big Bang não foi o começo de tudo o que existe, mas uma perturbação no interior de um buraco negro em outro universo, conforme defendido pelo cientista polonês.

© Folha (arte da geração de universos)

Segundo Poplawski, todos os universos (já que haveria vários deles) estão dentro de buracos negros. E todos têm estrelas que, se altamente contraídas (quando seu combustível acaba), dariam origem a novos buracos negros, e a novos universos.

Os números da conta saíram de uma modificação da teoria da relatividade geral de Einstein, que Poplawski vem usando nos seus estudos com frequência.

Nesta teoria qualitativa, ele não é o único a especular sobre o que poderia ter havido antes do Big Bang, pois é possível que haja uma nucleossíntese antes do início de tudo.

A repercussão sobre a nova proposta do físico polonês ainda está começando a surtir efeito. Será que ela é consistente?

Fonte: Folha de São Paulo e Physics Letters B

Exoplanetas são imageados diretamente

Os astrônomos têm uma nova maneira de identificar estrelas próximas e apagadas com o satélite Galaxy Evolution Explorer da NASA.

© NASA/JPL (ilustração de exoplaneta sendo imagedo)

A técnica deve ajudar na caça por planetas que se localizam além do nosso Sistema Solar, e pelo fato de estarem próximas elas podem ser o lar de exoplanetas mais fáceis de serem identificados.
O brilho incandescente das estrelas tem frustrado a maior parte dos esforços voltados para visualizar mundos distantes. Além disso, somente uma pequena porção de planetas distantes têm sido imageados de forma direta. Pequenas estrelas recém nascidas cegam menos a visão dos astrônomos tornando mais fácil observar os exoplanetas, mas o fato dessas estrelas serem apagadas significa que elas são difíceis de serem encontradas. Felizmente as jovens estrelas emitem mais luz ultravioleta do que as antigas, o que faz com que possam ser detectadas por instrumentos como o Galaxy Evolution Explorer.
“Nós descobrimos uma nova técnica de usar a luz ultravioleta para buscar por estrelas jovens, de pouca massa e próximas da Terra”, disse David Rodriguez, um estudante de astronomia na UCLA, e principal autor do estudo recente. “Essas jovens estrelas são um alvo excelente para se imagear de forma direta os exoplanetas”.
As estrelas jovens emitem proporções maiores de raios-X e de luz ultravioleta do que as estrelas maduras. Em alguns casos, as pesquisas de raios-X podem identificar essas jovens estrelas devido à confusão que elas causam. Contudo, muito menores, menos ruidosas, as estrelas recém nascidas são perfeitas para estudos de imagem de exoplanetas, que não são fáceis de serem identificados exceto nos estudos detalhados feitos com raios-X. Até o momento esse tipo de pesquisa cobriu somente uma área restrita do céu.
Rodriguez e a sua equipe descobriu que o Galaxy Evolution Explorer, que vasculha aproximadamente três quartos do céu na luz ultravioleta, poderia preencher esse vazio. Os astrônomos compararam leituras de telescópios com dados ópticos e infravermelhos procurando pela assinatura das estrelas jovens. De acordo com as observações eles selecionaram 24 candidatas e dessa maneira determinaram que 17 das estrelas mostravam claros sinais de juventude, validando a abordagem da equipe.
“O Galaxy Evolution Explorer pode prontamente selecionar estrelas jovens e de pouca massa que são muito apagadas para serem detectadas por meio de raios-X, o que faz desse telescópio uma útil ferramenta para as pesquisas”, diz Rodriguez.
Os astrônomos chamam as estrelas de pouca massa em questão de estrelas de classe-M. Também conhecidas como anãs vermelhas, essas estrelas brilham relativamente em cores mais frias se comparada com as estrelas laranjas e amarelas mais quentes como o nosso Sol e as estrelas brancas e azuis. Com os dados do Galaxy Evolution Explorer os astrônomos poderiam ganhar um prêmio de que algumas dessas anãs vermelhas estarem na sua juventude, ou seja, como menos de 100 milhões de anos de vida.
Em muitas maneiras, essas estrelas representam o melhor cenário para o imageamento direto dos exoplanetas. Elas são próximas e claramente estão na linha de visão, o que geralmente faz com que sejam fáceis de serem observadas. Sua pouca massa, significa que elas são mais apagadas do que as estrelas mais pesadas, assim sua luz é menos provável que mascare a luz do planeta. E devido ao fato de serem jovens, essas estrelas têm planetas formados recentemente, e então são mais quentes e mais brilhantes do que os corpos planetários mais antigos.
Somente uma pequena quantidade dos mais de 500 exoplanetas já registrados foram na verdade vistos por telescópios espaciais ou terrestres. A grande maioria dos mundos externos foram identificados de forma indireta. Uma técnica comum consiste em detectar o pequeno efeito gravitacional que os exoplanetas causam nas suas estrelas hospedeiras. Outra técnica é chamada de método do trânsito, onde se registra a pequena variação de luz das estrelas à medida que o exoplaneta cruza o seu disco. A missão Kepler da NASA só nos primeiros quatro meses de sua missão já havia detectado uma lista de mais de 1.200 candidatos a exoplanetas por meio do método do trânsito.
O imageamento direto é indicado para ver os grandes planetas circulando estrelas hospedeiras a uma distância considerável, comparada à distância de Urano e Netuno em nosso Sistema Solar. Esses arranjos são úteis para testar os conceitos sobre a evolução do Sistema Solar. Além disso detectar detalhes sobre a atmosfera dos exoplanetas é muito fácil através da observação direta do que por meio de outros métodos como o do trânsito.
Na verdade fazer imagens de nuvens ou da superfícies desses planetas é algo que ainda terá que esperar. As imagens atuais desses exoplanetas lembram pontos difusos. Mas com o avanço da tecnologia mais informações sobre esses sistemas planetários irão surgir.
Dados do WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer) da NASA poderiam revelar as estrelas que seriam bons candidatos a planetas que poderiam ser imageados. Os mapas de todo o céu permitirão aos cientistas identificar estrelas jovens circundadas por discos quentes de detritos planetários que brilham na luz infravermelha. Essas estrelas são semelhantes àquelas onde os planetas já foram imageados com sucesso.

Fonte: Cienctec e Jet Propulsion Laboratory

O objeto massivo mais distante conhecido

As galáxias frequentemente formam aglomerados. Nossa galáxia, a Via Láctea, por exemplo, e cerca de cinquenta galáxias na borda do aglomerado de Virgem, uma coleção de 1.200 a 2.000 galáxias.

 

© CfA (aglomerado de galáxias SPT-CLJ2106-5844)

Os aglomerados de galáxias são os objetos de maior massa no Universo, e sua formação surgiu a partir de pequenas variações espaciais na densidade de matéria no Universo primordial. Eles são indicadores do crescimento da estrutura no início do Universo, e seus números e massas ajudam os astrônomos a testar modelos cosmológicos, incluindo a formação de galáxias.
Os astrônomos do CfA (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics) Ryan Foley, Matt Ashby, Mark Brodwin, Giovanni Fazio, Bill Forman, Christine Jones, Steve Murray, Brian Stalder, Tony Stark, e Chris Stubbs, juntamente com uma vasta equipe de colegas, acabam de publicar a descoberta do papel dos aglomerados mais distantes e maciços conhecidos, o SPT-CLJ2106-5844, com massa de 1,3 quatrilhões de massas solares (mais de cerca de mil vezes a massa da Via Láctea). Isso torna o objeto de maior massa atualmente conhecido no Universo distante. Existem alguns poucos maiores nas proximidades, mas eles tiveram bilhões de anos mais para efetuar o acúmulo de matéria. Sua detecção contou com a propriedade de que a maioria da matéria normal em aglomerados, ou seja, não considerando a matéria escura, não parece constituir as galáxias em si, mas sim no vasto espaço intergaláctico entre as galáxias em um aglomerado. Este gás intergaláctico é muito quente e seus átomos estão ionizados, o resultado da acreção de matéria no aglomerado. O gás quente emite raios-X, e também distorce a radiação milimétrica quando interage com a luz da radiação cósmica de fundo.
Os cientistas usaram o Telescópio do Pólo Sul para o levantamento de cerca de 3% de todo o céu em comprimentos de onda de milímetros, buscando as quedas de brilho característico produzido por esses grupos. Imagens de raios X realizadas pelo Observatório Chandra foram usadas ​​para determinar a característica do gás quente, e espectros de raios X mediu a distância do aglomerado de sua velocidade. Sensíveis observações da velocidade no óptico e no infravermelho também foram obtidas para confirmar a distância através de seu redshift: é tão longe que sua luz viaja há mais de 7,5 bilhões de anos.

Um dos resultados mais interessantes desta descoberta é que, se os modelos atuais de como o Universo evoluiu são precisos, os aglomerados deste tamanho são muito raros no Universo jovem. Na verdade, este aglomerado poderia mesmo ser único!

Fonte: Smithsonian Astrophysical Observatory

Duas anãs brancas geram uma nova estrela

Estrelas nascem e estrelas morrem. Mas agora astrônomos descobriram que estrelas também podem renascer.

© CfA (duas anãs brancas gerando uma nova estrela)

Tudo começou quando eles encontraram um par de anãs brancas (designado SDSS J010657.39 – 100003.3), uma girando em torno da outra a uma velocidade estonteante, com uma volta a cada 39 minutos. Este é o período orbital mais curto já descoberto até hoje.

As duas giram a uma velocidade de 430 quilômetros por segundo (1,6 milhão km/h) a uma distância de 220.000 quilômetros uma da outra, menos do que a distância da Terra à Lua.

Anãs brancas são estrelas mortas, que já consumiram todo o seu combustível, e estão esfriando. Essas estrelas normalmente têm uma massa equivalente à do Sol condensada em uma esfera do tamanho da Terra.

O que os astrônomos também descobriram é que o giro rápido das duas anãs brancas é uma espécie de dança nupcial, e o seu futuro será uma união definitiva, fazendo nascer uma nova estrela.

"Estas duas estrelas já viveram uma vida completa. Quando elas se fundirem, elas vão essencialmente renascer e desfrutar uma segunda vida," disse o astrônomo Mukremin Kilic, do Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian, primeiro autor do artigo científico que anunciou a descoberta.

A junção para uma nova vida estelar está previsto para dentro de alguns milhões de anos, na Constelação de Cetus, a 7.800 anos-luz da Terra.

Uma das anãs brancas é visível, enquanto a presença da sua companheira invisível é detectada pelo movimento da estrela visível ao seu redor.

A anã branca visível pesa cerca de 17 por cento da massa do Sol, enquanto a outra pesa 43 por cento da massa do Sol. Os astrônomos acreditam que ambas são compostas sobretudo de hélio.

E o destino das duas já está consumado: como elas giram uma em torno da outra com tal proximidade, o par agita o continuum espaço-tempo, criando ondas de expansão conhecida como ondas gravitacionais.

Essas ondas transportam energia orbital para longe, fazendo com que as estrelas espiralem cada vez mais próximas. Em cerca de 37 milhões de anos, elas colidirão e se fundirão, marcando o nascimento de uma nova estrela brilhante.

Fonte: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

Jatos ao redor de jovem estrela

Os astrônomos descobriram que dois jatos assimétricos que estão sendo emitidos para longe de lados opostos de uma estrela estão se atrasando: nós de gás e poeira de um dos jatos explodem quatro anos e meio depois do que idênticos nós observados no outro jato.

© NASA (jatos emitidos no infravermelho)

A descoberta, que precisou da visão infravermelha do Telescópio Espacial Spitzer da NASA está ajudando os astrônomos a entender como os jatos são produzidos ao redor de estrelas em formação, incluindo àquelas que lembram o nosso Sol quando era jovem.

“Mais estudos são necessários para determinar se outros jatos apresentam o mesmo atraso”, disse Alberto Noriega Crespo do Spitzer Science Center da NASA localizado no Instituto de Tecnologia da Califórnia em Pasadena, na Califórnia.

Os jatos representam uma fase ativa na vida de uma estrela. Uma estrela começa a surgir à medida que uma nuvem de gás e poeira arredondada entra em colapso. Ejetando jatos de gás supersônicos, a nuvem reduz sua velocidade de rotação. À medida que o material cai dentro da estrela em crescimento, ela desenvolve um disco ao redor de material em rotação e jatos gêmeos são atirados abaixo e acima do disco como num peão.

Uma vez que a estrela dá a sua ignição e brilha, os jatos morrem e o disco irá se afinar. Nessa última fase, planetas podem se aglomerar a partir do material deixado para trás no disco em rotação.

A descoberta desse atraso de tempo, nos jatos chamados de Herbig-Haro 34, também informa o tamanho da zona de onde os jatos se originam. As novas observações do Spitzer limitam essa zona a um círculo ao redor da jovem estrela com um raio de 3 UA (unidades astronômicas). Uma unidade astronômica é a distância entre o Sol e a Terra. Esse raio é dez vezes menor do que o estimado anteriormente.

Um dos jatos no objeto Herbig-Haro 34 tem sido estudado exaustivamente por anos, mas o outro permaneceu escondido atrás da nuvem negra. A visão sensível ao infravermelho do Spitzer foi capaz de espiar dentro dessa nuvem, e revelar o jato obscuro ali localizado com detalhes nunca antes vistos. As imagens do Spitzer mostram que o novo jato encontrado é perfeitamente simétrico ao seu irmão gêmeo, com idênticos nós de material ejetado.

© NASA (jatos emitidos no visível - VLT)

Essa simetria se transformou na chave para se descobrir sobre o atraso de tempo dos jatos. Medindo a distância exata dos nós até a estrela, foi possível descobrir que para cada nó de material emitido por um jato tinha um nó similar emitido pelo outro jato na direção oposta 4,5 anos depois. Esse cálculo também depende da velocidade dos jatos, que eram conhecidos de estudos anteriores feitos pelo Telescópio Espacial Hubble da NASA. Outros jatos simétricos ao Herbig-Haro 34 foram observados mais perto antes, mas não estava claro se eles estavam experimentando esse atraso de tempo.

Os astrônomos dizem que algum tipo de comunicação está ocorrendo entre os dois jatos do Herbig-Haro 34, provavelmente sendo carregada pelas ondas de som. Conhecendo o comprimento do atraso de tempo e a velocidade do som é possível calcular o tamanho máximo da zona geradora de jatos.

A equipe está atualmente analisando outros jatos imageados pelo Spitzer, procurando por evidências de atrasos de tempo.

As observações do Spitzer foram feitas antes de seu líquido resfriado se esgotar em Maio de 2009 e então ter início a missão quente do telescópio.

Fonte: NASA

Detectada discrepância na massa das estrelas

Uma equipe internacional de astrônomos, entre os quais vários investigadores do CAUP (Centro de Astrofísica da Universidade do Porto), utilizou dados do satélite Kepler da NASA para estimar tamanhos e massas de cerca de 500 estrelas do tipo solar.

© IAC (ilustração da propagação de ondas no interior de uma estrela)

Os resultados na revista Science mostram que embora os diâmetros das estrelas estejam dentro do previsto pelos modelos, há um considerável desvio na distribuição das massas.

Segundo o líder desta colaboração internacional, Bill Chaplin (U. Birmingham): “Havia uma previsão, criada através de modelos de estrelas e planetas, que previa a população de estrelas na Via Láctea. No entanto, era difícil verificar algumas hipóteses destes modelos, devido à falta de dados precisos. Agora temos as ferramentas necessárias para testar os nossos modelos com um detalhe sem precedentes”.

Mário João Monteiro (CAUP/FCUP), membro do KASC (Kepler Asteroseismic Science Consortium), comenta que: “A enorme vantagem de se recorrer à tecnologia avançada do Kepler, e a novas técnicas de interpretação dos dados como a asterossismologia, levou a este resultado surpreendente. Este permitiu-nos comparar as previsões, baseadas em estrelas vizinhas do Sol, com uma população alargada de estrelas em outra região da nossa galáxia”.

A asterossismologia é a uma técnica que mede as ressonâncias naturais das estrelas. Com base nesta técnica é possível estimar, com elevada precisão, parâmetros estelares como massas, diâmetros e idades das estrelas. A massa é um dos parâmetros fundamentais que determinam a evolução e até a morte das estrelas. É por isso essencial que a causa desta diferença, que revelou um excesso de estrelas com massas menores, seja bem determinada.

O coordenador do consórcio KASC, Hans Kjeldsen (U. Aarhus), esclareceu que: “Antes do Kepler tínhamos dados precisos de cerca de 20 estrelas. Agora temos uma autêntica orquestra, que nos abriu inúmeras possibilidades para sondar melhor a evolução estelar e obter uma visão mais clara do passado e futuro do nosso Sol, e também saber como a nossa galáxia e outras como ela evoluíram ao longo do tempo. Por exemplo, podemos observar estrelas que pesam o mesmo que o Sol, mas com diferentes idades, para saber como é que o Sol evoluiu com o tempo”.

Mas apesar de a causa da discrepância ser ainda desconhecida, os investigadores têm já algumas hipóteses para explorar. O problema pode estar em descrever, com a precisão adequada, as condições na transição entre as zonas convectiva e radiativa no interior das estrelas. Esta é uma camada onde ocorrem processos físicos complexos, de difícil descrição e modelação.

A Missão Kepler observa no contínuo o brilho de 150 mil estrelas, numa região do céu compreendida entre as constelações de Cisne e Lira.

Fonte: Centro de Astrofísica da Universidade do Porto

Colisão de estrelas de nêutrons

Uma equipe de cientistas realizou a mais precisa simulação da colisão de duas estrelas de nêutrons até agora.

© NASA (simulação da colisão de estrealas de nêutrons)

Para o efeito foram necessárias quase sete semanas de cálculos intensivos realizados no “cluster” de computadores denominado Damiana, no Instituto Albert Einstein em Potsdam, na Alemanha. Os cálculos permitem descrever 35 milisegundos de uma fase crítica da colisão de duas estrelas de nêeutrons e demonstram que este fenômeno pode ser responsável por parte, talvez a maioria, das erupções de raios gama (“Gamma Ray Bursts”, GRBs) de curta duração.

As erupções de raios gama consistem em “flashes” intensos de radiação gama com uma duração de alguns milisegundos até vários minutos e com uma distribuição aparentemente uniforme na esfera celeste. Desde a sua descoberta em 1967 que constituem um dos grandes mistérios da astrofísica.

Existem duas classes de erupções. A primeira classe corresponde a erupções com a duração de pelo menos 2 segundos. No final da década de 90 demonstrou-se que estas erupções estão associadas a supernovas ocorrendo em galáxias com uma formação estelar vigorosa. Os raios gama provêm, aparentemente, de algum processo que ocorre durante o colapso gravitacional das estrelas, possivelmente a formação de um buraco negro acompanhado da formação de jatos de matéria energizados por fortíssimos campos magnéticos. Os detalhes deste processo são alvo de intenso debate científico.

A origem da segunda classe de erupções, com menos de 2 segundos de duração e emitindo raios gama mais energéticos (duros), permanece um mistério. Foram observados vários exemplos e constatou-se que ocorrem em galáxias onde a formação estelar é incipiente ou inexistente, o que claramente aponta para um mecanismo subjacente diferente da classe anterior. O fenômeno mais apontado como estando na origem das erupções de raios gama desta classe é a colisão de duas estrelas de nêutrons num sistema binário. No entanto, só agora foi possível realizar os cálculos que demonstram que este cenário é realmente possível.

A simulação agora realizada começa com duas estrelas de nêutrons orbitando a cerca de 18 quilômetros de distância. Cada estrela tem apenas 27 quilômetros de diâmetro, uma massa de 1,5 vezes a do Sol e um campo magnético um bilhão de vezes mais intenso que o do Sol. O campo magnético é representado por estruturas filamentares no interior das esferas. As estrelas aproximam-se cada vez mais rapidamente devido à perda de energia orbital através da emissão de ondas gravitacionais. Em menos de 8 milisegundos as estrelas acabam por colidir e formam, muito brevemente, uma estrela de nêutrons com uma massa que excede um limite crítico (designado de Tolman-Oppenheimer-Volkoff). Esta colapsa quase de imediato com a formação de um buraco negro com 2,9 vezes a massa do Sol. O buraco negro recém-criado, com um horizonte de eventos de apenas 10 quilômetros, fica imerso em matéria super densa a temperaturas superiores a 18 bilhões de Kelvin.

Com a colisão e a formação do buraco negro, os campos magnéticos fortíssimos das estrelas de nêutrons originais são combinados e o campo resultante é fortemente amplificado. O material referido, movendo-se quase à velocidade da luz em torno do buraco negro, instantes antes de ultrapassar o horizonte de eventos, continua a amplificar o campo magnético e organiza as linhas do campo, permitindo a fuga de partículas carregadas ao longo de estreitos funis alinhados com o eixo de rotação do buraco negro, onde parte do material consegue escapar do horizonte de eventos libertando quantidades copiosas de raios gama.

Fonte: NASA

Asteroide que acompanha a Terra

Foi descoberto um asteroide está seguindo a Terra em seu movimento ao redor do Sol, pelo menos durante os últimos 250 mil anos.

© NASA (gráfico indicando os pontos de Lagrange)

A descoberta, feita por cientistas do Observatório de Armagh, na Irlanda do Norte, indica que este asteroide pode estar intimamente relacionado com a origem do nosso planeta.
O asteroide chamou a atenção dos astrônomos Apostolos Christou e David Asher logo depois que ele foi descoberto pelo observatório WISE, da NASA.
Sua distância média do Sol é idêntica à da Terra, mas o que realmente impressionou na época foi como a sua órbita se parece com a da Terra.
A maioria dos asteroides próximos da Terra têm órbitas muito excêntricas, em formato oval, o que os faz mergulhar rumo ao interior do Sistema Solar e depois se afastar; é isso o que os torna candidatos a uma colisão com os planetas.
Mas o novo asteroide, chamado 2010 SO16, é diferente. Sua órbita é quase circular. Assim, ele não pode chegar perto de qualquer outro planeta do Sistema Solar, à exceção da Terra.
O SO16 ocupa um estado de "ferradura" em relação à Terra.

© Observatório Armagh (órbita do asteroide SO16)

Nesta configuração, um objeto tem um movimento orbital ao redor do Sol muito parecido com o da Terra, mas quando visto da Terra, ele parece lentamente traçar um formato de ferradura no céu.
O asteroide SO16 leva 175 anos para fazer a viagem de uma ponta da ferradura até a outra.
Assim, embora por um lado a sua órbita seja muito semelhante à da Terra, na verdade este asteroide é terrafóbico.
Ele se mantém bem longe da Terra. Tão longe, na verdade, que provavelmente ele está nesta órbita há centenas de milhares de anos, nunca tendo se aproximado do nosso planeta mais do que 50 vezes a distância até a Lua.
É neste ponto que ele está agora, perto do fim da ferradura.

Fonte: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

Explosão cósmica em galáxia distante

A NASA está estudando uma surpreendente explosão cósmica no centro de uma galáxia distante e que arde há mais de uma semana, muito mais tempo do que os astrônomos já observaram.

 

© NASA (GRB 110328A visto pelo Swift)

A exuberante explosão cósmica foi detectada através do telescópio espacial Hubble, o satélite Swift e o observatório Chandra X-Ray para estudar o fenômeno.

O evento foi catalogado como uma explosão de raios gama (GRB) 110328A.

 

© NASA (GRB 110328A visto pelo Chandra)

Mais de uma semana depois da explosão, continuam a ser emitidas fortes radiações de una intensidade flutuante no local onde se produziu.

Esta explosão tão brilhante e variável, com grande emissão energética e duradoura, nunca tinha sido vista antes. Usualmente, os raios gama marcam a destruição de uma estrela maciça e as chamas emitidas nestes eventos nunca duram mais de umas poucas horas.

O fato de a explosão ter acontecido no centro de uma galáxia nos diz que muito provavelmente esteja asosciada a um buraco negro maciço.

© NASA (GRB 110328A visto pelo Hubble)

O telescópio Hubble mostrou que a origem da explosão estava no centro de uma galáxia a 3,8 bilhões de anos-luz da Terra.

Fonte: NASA

Revelando as supernovas que falharam

Quando as estrelas de alta massa chegam ao final de suas vidas, elas explodem em supernovas monumentais. Mas, quando a enorme maioria desses monstros morrem, a teoria prevê que eles não podem revelar a implosão de seus núcleos maciços.

© Chandra (supernova Tycho)

Em vez disso, se a implosão ocorrer tão rapidamente, onde todos os fótons criados são imediatamente engolidos pelo buraco negro recém-formado. Estimativas sugerem que 20% das estrelas enormes o suficiente para formar o colapso de supernovas diretamente em um buraco negro ocorrem sem uma explosão. Estas supernovas frustradas simplesmente desaparecem do céu deixando tais previsões aparentemente impossíveis de serem verificadas. Mas um novo estudo explora o potencial dos neutrinos, partículas subatômicas que raramente interagem com a matéria normal, pode escapar durante o colapso, e ser detectado, anunciando a morte de um gigante.
Atualmente, apenas uma supernova foi detectada pelos seus neutrinos. Esta foi a supernova SN 1987a, uma supernova relativamente próxima, que ocorreu na Grande Nuvem de Magalhães, uma galáxia satélite da nossa.

 

© Hubble (SN 1987A)

Quando esta estrela explodiu, os neutrinos escapou da superfície da estrela e chegaram aos detectores na Terra três horas antes de a onda de choque atingir a superfície, produzindo um brilho visível. No entanto, apesar da enormidade da erupção, apenas 24 neutrinos (ou mais precisamente, anti-neutrinos de elétrons), foram detectados entre os três detectores.
Quanto mais longo o evento, mais a seus neutrinos serão espalhados, que por sua vez, diminui o fluxo no detector. Com detectores de corrente, a expectativa é que eles são grandes o suficiente para detectar eventos de supernovas em torno de uma taxa de 1-3 por século originários de dentro da Via Láctea e de nossos satélites. Mas o raio de detecção pode ser aumentado com detectores maiores. A geração atual utiliza detectores com massas da ordem de mil toneladas de fluido de detecção, mas futuros detectores serão da ordem de megatons, empurrando a esfera de detecção de até 6,5 milhões de anos luz, que incluem o nosso grande vizinho mais próximo, a galáxia de Andrômeda . Com tais recursos avançados, os detectores seriam capazes de encontrar rajadas de neutrinos na ordem de uma vez por década.
Assumindo que os cálculos estão corretos e que 20% das supernovaa implodem diretamente, isto significa que tais detectores gigantescos poderiam detectar 1-2 supernovas que falharam por século. Felizmente, isso é um pouco maior devido à massa adicional da estrela, o que tornaria a energia total do evento maior, e enquanto isso não escaparia como a luz, que corresponderia a um aumento da produção de neutrinos. Assim, a esfera de detecção pode ser conduzida para 13 milhões de anos-luz, que integrará várias galáxias com altas taxas de formação de estrelas e, consequentemente, supernovas.
A explosão de neutrinos é o começo e o fim da história, que não poderia inicialmente definir um evento como diferente de outras supernovas, como os que formam as estrelas de nêutrons.
Para desvendar as sutis diferenças, as energias e durações envolvidas nas supernovas foram examinadas. A falha nas rajadas de neutrinos de supernovas teriam durações mais curtas (~1s) segundo), enquanto que nas estrelas de nêutrons (~10s). Além disso, a energia liberada na colisão que compõe a detecção seria maior para as supernovas que falharam, que é acima de 56 MeV, e nas estrelas de nêutrons é cerca de 33 MeV). Este aspecto pode potencialmente diferenciar entre os dois tipos.

Fonte: Universe Today

Um tesouro de beleza na Rho Ophiuchi

Uma rica coleção de objetos astronômicos coloridos é revelada nessa pitoresca imagem do complexo de nuvens da estrela Rho Ophiuchi feita pelo WISE (Wide-field Infrared Explorer) da NASA.

© NASA (nuvem da Rho Ophiuchi)

A nuvem da Rho Ophiuchi é encontrada nascendo acima do plano da Via Láctea no céu noturno na divisa entre as constelações de Ofiúco e Escorpião. Essa é uma das regiões de formação de estrelas mais próxima da Terra, permitindo assim que ela seja estudada em maiores detalhes do que regiões similares porém mais distantes como a Nebulosa de Órion.
A maravilhosa variedade de diferentes cores vistas nessa imagem representa diferentes comprimentos de onda da luz infravermelha. A nebulosa branca no centro da imagem está brilhando devido ao aquecimento provocado pelas estrelas próximas, resultando no que é chamado de nebulosa de emissão. O mesmo ocorre para a maior parte do gás de múltiplas tonalidades que prevalece em toda a imagem, incluindo a aparência em forma de arco azulada na parte inferior direita da imagem. A área vermelha brilhante na parte inferior direita é da luz proveniente da estrela no centro, a Sigma Scorpii, que é refletida pela poeira ao redor criando o que se chama de uma nebulosa de reflexão. E as áreas mais escuras que se dispersam através da imagem são pedaços de gás frio e denso que bloqueia a luz de fundo, resultando na chamada nebulosa de absorção, ou nebulosa escura. Os detectores de comprimentos de onda mais longos do WISE normalmente conseguem ver através das nebulosas de absorção, porém nesse caso essas nuvens são excepcionalmente opacas.
Os objetos rosa brilhantes a esquerda do centro são objetos estelares jovens (YSOs). Essas estrelas estão se formando agora, muitas delas ainda estão encapsuladas em sua própria nebulosa compacta. Na luz visível esses YSOs são completamente invisíveis na nebulosa de absorção que os rodeia. É possível ver algumas das estrelas mais velhas da nossa Via Láctea nessa imagem, encontradas em dois separados aglomerados globulares muito mais distantes. O primeiro aglomerado, o M80 está localizado na borda direita da imagem. O segundo é o NGC 6144, que é encontrado perto da borda inferior da imagem. Ambos parecem como pequenos e compactos grupos de estrelas azuis. Os aglomerados globulares como esses normalmente abrigam algumas das mais antigas estrelas conhecidas com 13 bilhões de anos, nascidas pouco depois do Universo ter sido formado.
Existem ainda dois outros itens de interesse na imagem. Na posição de 3 horas, com relação à porção central e aproximadamente a dois terços do caminho do centro até a borda existe um pequeno ponto vermelho apagado. Esse ponto é na verdade uma galáxia inteira, distante e conhecida como PGC 090239. E, na parte inferior esquerda da imagem, existem duas linhas emergindo da borda, geradas por difração da brilhante estrela Antares que está somente um pouco afastada desse campo de visão.

Fonte: NASA

Os segredos do interior de estrelas gigantes

Um grande avanço no estudo estrelas velhas, as gigantes vermelhas, foi feito por astrofísicos da Universidade de Sydney. O artigo foi publicado na última edição da revista Nature.

© ESO (concepção artística da estrela supergigante Betelgeuse)

Usando medições de alta precisão do brilho captado pela sonda Kepler, os cientistas foram capazes de distinguir diferenças profundas no interior do núcleo das estrelas.
A descoberta possibilita desvendar novas informações sobre a evolução das estrelas, incluindo o nosso próprio Sol.
As gigantes vermelhas são estrelas que esgotaram o suprimento de hidrogênio em seus núcleos durante a geração de hélio na fusão nuclear, e então entra em colapso gravitacional e sua luminosidade aumenta. O próximo estágio da reação nuclear seria a produção de carbono.

© Thomas Kallinger (evolução estelar)

"As mudanças de brilho na superfície de uma estrela é um resultado de movimentos de turbulência no interior que causam tremores estelares contínuos, criando ondas sonoras que se deslocam para o interior e retornam à superfície", disse o professor Tim Bedding da Universidade de Sydney.
Sob condições propícias, estas ondas interagem com outras ondas presas dentro do núcleo da estrela composta de hélio. São estes modos de oscilações que são a chave para a compreensão do estágio de vida de uma estrela. Medindo cuidadosamente características muito sutis das oscilações no brilho da estrela, foi possível observar que algumas estrelas, que esgotaram o hidrogênio no centro e agora queimando hélio, estão numa fase posterior de sua evolução.

© Travis Metcalfe (a idade das estrelas)

O astrônomo Travis Metcalfe do Centro Nacional para a Pesquisa Atmosférica dos EUA destaca a importância da descoberta, e diz: "Durante certas fases na vida de uma estrela, seu tamanho e brilho são notavelmente constante, mesmo quando profundas transformações estão ocorrendo no interior profundo".
O professor Tim Bedding e seus colegas trabalham em um campo em expansão chamado astrossismologia. "Da mesma forma que os geólogos usam terremotos para explorar o interior da Terra, usamos terremotos estelares para explorar a estrutura interna das estrelas", explicou.
O satélite Kepler possui o objetivo principal de encontrar planetas do tamanho da Terra que pode ser habitável, mas também nos proporcionou uma excelente oportunidade de aprimorar a nossa compreensão deste tipo de estrelas.

Fonte: NASA

O passado violento do aglomerado M12

A alta concentração de estrelas dentro de aglomerados globulares, como no M12, faz desses objetos belos alvos para lindas fotos. A imagem a seguir foi realizada pelo Telescópio Espacial Hubble das agências NASA e ESA.

 

© Hubble (aglomerado globular M12)

O aglomerado globular M12, também catalogado como NGC 6218, localiza-se a aproximadamente 23.000 anos-luz de distância da Terra na constelação de Ophiuchus.

Mas a vida agitada dentro desses aglomerados também faz deles o local para exóticos sistemas estelares binários onde duas estrelas estão unidas em um órbita justa uma ao redor da outra e matéria é transferida de uma estrela para outra emitindo nesse processo radiação em raios-X. Acredita-se que essas binárias de raios-X se formam a partir de contatos imediatos entre as estrelas localizadas em regiões tumultuadas do Universo como os aglomerados globulares, e mesmo no M12 que é considerado um aglomerado disperso para os padrões tradicionais, onde essas binárias têm sido registradas.
Os astrônomos também descobriram que o M12 é o lar de algumas estrelas de baixa massa que eram anteriormente esperadas de serem encontradas. Em estudos recentes, os astrônomos usando o VLT (Very Large Telescope) do ESO (European Southern Observatory) em Cerro Paranal no Chile, mediram o brilho e a cor de mais de 16.000 das 200.000 estrelas do aglomerado. Eles especulam que aproximadamente um milhão de estrelas de baixa massa foram separadas do M12 à medida que o aglomerado globular passou através de uma densa região da Via Láctea, durante sua órbita ao redor do centro galáctico.
Parece que a serenidade dessa visão do M12 é enganadora e o objeto teve um passado violento e perturbador.

Fonte: NASA e ESA

A galáxia ativa Circinus

A galáxia Circinus está localizado na constelação de Circinus, a uma distância de 14 milhões de anos-luz. É uma das galáxias mais próximas, no entanto é pouco conhecida, porque é obscurecida pela quantidade de estrelas e poeira do plano da nossa galáxia Via Láctea.

 

© NASA (galáxia Circinus)

Esta imagem observada pelo Telescópio de infravermelho WISE da NASA mostra dois braços em espiral, com a forma de um grande "S" verde. Estes braços foram revelados pelos Observatórios Spitzer e WISE da NASA. O núcleo da galáxia brilha intensamente com luz de cor vermelha. Os comprimentos de onda da luz infravermelha detectada por estes observatórios perfuram a poeira do plano da Via Láctea, descobrindo aspectos da galáxia Circinus.
Os astrônomos consideram Circinus uma galáxia ativa, significando que uma grande fração da sua luminosidade é proveniente do núcleo. Acredita-se que toda a energia luminosa vem de duas fontes. A primeira é, provavelmente, um anel de formação de estrelas em torno do núcleo. Alguma perturbação gravitacional recente provocou o colapso do material à volta do núcleo, formando-se estrelas em ritmo acelerado. A formação de estrelas produz muita poeira, que é aquecida e brilha na luz infravermelha.
A outra fonte é um núcleo galáctico ativo, um buraco negro supermassivo rodeado por um disco de matéria que cai lentamente no buraco. Esse disco de matéria contém uma grande quantidade de gás e poeira. O material mais próximo do buraco negro está tão quente que produz raios-X e luz ultravioleta de grande intensidade. A poeira mais afastada no disco absorve grande quantidade desta luz, aquecendo e brilhando também em infravermelho. Circinus contém o núcleo de galáxia ativa mais próximo de nós.

Fonte: NASA