Buraco negro no meio do caos estelar

Aproximadamente a uma década atrás, o observatório de raios X Chandra da NASA registrou sinais do que parecia ser um buraco negro absorvendo gás no meio da galáxia próximo do Sculptor.

© ESO (galáxia espiral NGC 253)

Agora, o Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) da NASA, que observa o céu nas suas mais altas energias da luz de raio X, deu uma espiada no mesmo buraco negro e o encontrou adormecido.

“Nossos resultados implicam que o buraco negro esteve adormecido nos últimos 10 anos”, disse Bret Lehmer da Universidade Johns Hopkins e do Goddard Space Flight Center da NASA. “Observações periódicas feitas tanto com o Chandra como com o NuSTAR deve nos dizer sem dúvidas se o buraco negro irá acordar novamente”. Lehmer é o principal autor de um novo estudo que detalha as descobertas e que foi publicado no Astrophysical Journal.

O buraco negro adormecido tem aproximadamente 5 milhões de vezes a massa do Sol. Ele localiza-se no centro da galáxia do Sculptor, também conhecida como NGC 253, uma galáxia chamada de galáxia de explosão de estrelas onde novas estrelas estão nascendo ativamente. Localizada a 13 milhões de anos-luz de distância essa é uma das galáxias de explosão de estrelas mais próxima da Via Láctea.

A Via Láctea é de modo geral muito mais tranquila do que a galáxia do Sculptor. Ela gera muito menos novas estrelas, e o seu buraco negro central, monstruoso com 4 milhões de vezes a massa do Sol está também cochilando.

“Os buracos negros se alimentam do disco de acreção de material ao seu redor. Quando acaba esse alimento, eles adormecem”, disse o coautor Ann Hornschemeier do Goddard. “A NGC 253 é de alguma forma incomum pois o buraco negro gigante está adormecido no meio de uma enorme atividade de formação de estrelas acontecendo ao seu redor”.

As descobertas estão ensinando aos astrônomos como as galáxias crescem com o tempo. Quase todas as galáxias são suspeitas de abrigarem um buraco negro supermassivo em seu interior. Acredita-se que nos casos mais massivos, os buracos negros cresçam na mesma taxa em que novas estrelas se formam, até que a radiação dos buracos negros finalmente desliga a formação de estrelas. No caso da galáxia do Sculptor, os astrônomos não sabem se a formação de estrelas está diminuindo ou aumentando.

“O crescimento dos buracos negros e a formação das estrelas muitas vezes são processos que caminham concomitantemente nas galáxias distantes”, disse Daniel Stern, coautor e cientista do projeto NuSTAR no Laboratório de Propulsão a Jato da NASA, em Pasadena, na Califórnia. “É um pouco surpreendente o que está acontecendo aqui, mas nós temos dois poderosos e complementares telescópios de raios X estudando o caso”.

O Chandra primeiro observou sinais do que parecia ser um buraco negro se alimentando no coração da galáxia do Sculptor em 2003. À medida que o material colapsava em espiral dentro do buraco negro, ele se aquecia até milhões de graus e brilhava na luz de raio X de modo que o Chandra e o NuSTAR podem observar.

© NASA/NuSTAR (galáxia do Sculptor)

Então, no final de 2012, o Chandra e o NuSTAR observaram a mesma região simultaneamente. As observações do NuSTAR - a primeira vez que se detectou de maneira focada a luz de alta energia de raio X na região – permitiram aos pesquisadores dizerem conclusivamente que o buraco negro não estava se alimentando de material ao redor.

Em outras palavras, o buraco negro parecia ter caído num sono. Outra possibilidade é que o buraco negro não estava realmente acordado a 10 anos atrás e o que o Chandra observou foi na verdade outra fonte de raios X. Observações futuras com ambos os telescópios poderão resolver esse mistério.

“A combinação das observações coordenadas do Chandra e do NuSTAR é extremamente poderosa para responder questões como essa”, disse Lou Kaluzienski, cientista do programa NuSTAR, na sede da NASA em Washington.

As observações também revelaram um objeto incandescente menor que os pesquisadores foram capazes de identificar como uma fonte de raio X ultraluminosa (ULX). As ULXs são buracos negros que se alimentam de material de uma estrela parceira. Elas brilham de forma mais intensa do que um buraco negro de massa estelar gerados por estrelas que morrem, mas são mais apagados e distribuídos de forma mais aleatória que os buracos negros supermassivos no centro das galáxias massivas. Os astrônomos ainda estão trabalhando para tentar entender o tamanho, a origem e a física das ULXs.

Esses buracos negros de massa estelar estão colidindo perto do centro da galáxia. Eles tendem a ser mais numerosos em áreas onde existe uma maior atividade de formação de estrelas.

Se e quando o gigante adormecido da galáxia do Sculptor acordar, nos próximos anos, meio a toda essa agitação, o NuSTAR e o Chandra estarão monitorando a situação.

Fonte: NASA

O Sol roxo

A imagem abaixo mostra o Sol, como um disco roxo pois essa imagem foi feita na luz do cálcio ionizado.

© Alvaro Ibanez Perez (Sol na luz do cálcio ionizado)

Essa é a luz proveniente dos átomos de cálcio que perderam um elétron. Ela tem um pico na parte violeta do espectro em 393,4 nm, e é sensível aos campos magnéticos, estruturas magneticamente ativas são facilmente detectadas nessa banda espectral. Campos magnéticos moderados são mostrados de forma brilhante (quente), enquanto que os altos campos magnéticos são escuros (frios). As regiões mais brilhantes são encontradas na cromosfera e são conhecidas como “plages”. As regiões mais escuras são as manchas solares na fotosfera do Sol. Essas manchas estão aproximadamente entre 1.500 e 2.000 kelvins, mais frias do que a região ao redor. Sobre boa parte da fotosfera é possível identificar uma granulação.

Na borda esquerda do disco (no centro), pode-se notar a brilhante proeminência solar e na direita uma incrível flare solar durou somente 25 minutos e é equivalente ao comprimento de 25 Terras.

Fonte: NASA

Buracos negros encontrados em galáxia vizinha

Dados do Observatório de raios X Chandra da NASA têm sido usados para descobrir 26 candidatos a buracos negros na vizinha galáxia de Andrômeda.

© NOAO (galáxia M31 e região demarcada)

Esse é o maior número de buracos negros encontrados em uma galáxia fora da nossa.

Uma equipe de pesquisadores, liderada por Robin Barnard do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, usou 152 observações do Chandra para varrer por 13 anos e encontrar 26 novos candidatos a buracos negros. Nove deles já eram conhecidos antes desse novo trabalho. Esses buracos negros pertencem à categoria de buracos negros de massa estelar, o que significa que eles foram criados quando uma estrela com massa entre 5 e 10 vezes a massa solar se colapsou.

© NASA/Chandra (imagem em raios X da M31 com buracos negros)

Essa visão de grande angular de Andrômeda contém dados ópticos do telescópio Burrel Schmidt do Observatório Warner e Swansey em Kitt Peak no Arizona. Detalhes adicionais do núcleo e da poeira nos braços espirais originam-se de imagens feitas pelo astrofotógrafo Vicent Peris usando dados de dois de seus telescópios pessoais. Nessa imagem óptica combinada, as cores vermelho, verde e azul mostram diferentes bandas de porção da luz visível do espectro eletromagnético.

A imagem no detalhe contém dados de raios X de múltiplas observações do Chandra feitas da região central de Andrômeda. Essa imagem do Chandra mostra 28 dos 35 candidatos a buracos negros. Os outros sete candidatos podem ser vistos na imagem do Chandra com um maior campo de visão.

Alguns dos 35 candidatos a buracos negros estão dentro de um raio de somente 1.000 anos-luz do centro da galáxia de Andrômeda. Esse é um número maior que o número de candidatos a buracos negros com propriedades similares localizados perto do centro da nossa própria galáxia. Isso, contudo, não deixou os astrônomos surpresos, já que o bulbo de estrelas no meio da galáxia de Andrômeda é maior, permitindo que mais buracos negros ali se formem.

Oito dos nove candidatos a buracos negros que foram previamente identificados estão associados com aglomerados globulares, a antiga concentração de estrelas distribuída de forma esférica no centro da galáxia. Isso também diferencia a galáxia de Andrômeda da Via Láctea já que os astrônomos ainda não encontraram buracos negros similares em nenhum dos aglomerados globulares da Via Láctea.

Andrômeda, também conhecida como Messier 31 (M31), é uma galáxia espiral que localiza-se a uma distância aproximada de 2,5 milhões de anos-luz. Acredita-se que as duas galáxias irão se colidir em alguns bilhões de anos. Os buracos negros localizados em ambas as galáxias residirão então numa galáxia elíptica maior que será o resultado dessa fusão.

Esses resultados estão disponíveis online e serão publicados na edição de 20 de Junho de 2013 do The Astrophysical Journal. Muitas das observações de Andrômeda foram feitas com o programa Guaranteed Time Observer do Chandra.

Fonte: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

Evidências de um exoplaneta em construção

Foram encontraradas evidências da formação de um planeta a 12 bilhões de quilômetros de distância de sua estrela, uma descoberta realizada com auxílio do telescópio espacial Hubble que pode desafiar as teorias atuais sobre a formação dos planetas.

© NASA (ilustração de disco protoplanetário ao redor de estrela)

Dos quase 900 planetas já descobertos fora do nosso Sistema solar, que já foram confirmados até o momento, esse é o primeiro descoberto a essa distância próxima de sua estrela. O candidato a planeta está orbitando numa diminuta anã vermelha TW Hydrae, um popular alvo astronômico localizado a 176 anos-luz de distância da Terra na constelação de Hydra, a Serpente Marinha.

A visão acurada do Hubble detectou um misterioso vazio no vasto disco protoplanetário de gás e poeira girando ao redor da TW Hydrae. O vazio tem 3 bilhões de quilômetros de largura e o disco tem 65 bilhões de quilômetros de largura. A presença de vazios provavelmente foi causada por um planeta em crescimento invisível que está gravitacionalmente varrendo o material e esculpindo uma linha no disco.

Estima-se que o planeta seja relativamente pequeno, em torno de 6 a 28 vezes mais massivo que a Terra. Sua órbita vasta significa que ele está se movendo vagarosamente ao redor de sua estrela hospedeira. Se o suposto planeta estivesse orbitando o nosso Sistema Solar, ele estaria a uma distância equivalente ao dobro da distância de Plutão ao Sol.

Acredita-se que os planetas levem dezenas de milhões de anos para se formarem. A geração é vagarosa, mas persistente, já que o planeta captura poeira, rochas e gás do disco protoplanetário. Um planeta localizado a 12 bilhões de quilômetros de sua estrela hospedeira deveria levar mais de 200 vezes o tempo para se formar do que Júpiter levou na distância que ele está localizado do Sol devido a sua velocidade orbital menor e à deficiência de material no disco. Júpiter está localizado a 800 milhões de quilômetros do Sol e se formou em aproximadamente 10 milhões de anos.

A TW Hydrae tem somente 55% da massa do Sol e apenas 8 milhões de anos, fazendo com que ela seja uma estrela improvável para abrigar um planeta de acordo com essa teoria. Não se teve tempo suficiente para que um planeta crescesse através da vagarosa acumulação de detritos menores.

“É muito intrigante ver um sistema como esse”, disse John Debes do Space Telescope Institute em Baltimore. Debes liderou uma equipe de pesquisa que identificou a falha no disco. “Essa é a estrela de menor massa onde nós já descobrimos uma falha dessas no disco”.

Uma teoria alternativa de formação de planetas sugere que um pedaço do disco se torna gravitacionalmente instável e se colapsa. Nesse cenário, um planeta poderia se formar mais rapidamente, em apenas milhares de anos.

“Se nós pudéssemos na verdade confirmar que existe um planeta ali, nós poderíamos conectar suas características para medir as propriedades do vazio no disco”, disse Debes. “Isso poderia ajudar as teorias de formação de planetas  sobre como na verdade os planetas se formam”.

O disco da TW Hydrae também tem ausência de grandes grãos de poeira em suas regiões mais externas. Observações feitas com o Atacama Large Millimeter Array (ALMA) no Chile mostram que os grãos de poeira com o tamanho aproximado de um grão de areia não estão presentes além de aproximadamente 8,8 bilhões de quilômetros da estrela.

“Tipicamente, você precisa de pedregulhos antes de você ter um planeta. Assim, se existe um planeta e não existem grãos de poeira maiores que um grão de areia, isso se estabelece como um grande desafio aos tradicionais modelos de formação de planetas”, disse Debes.

A equipe usou o Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer do Hubble, o NICMOS, para observar a estrela na luz do infravermelho próximo. Os pesquisadores então compararam as imagens do NICMOS com dados de arquivos do Hubble em observações ópticas e espectroscópicas feitas pelo Hubble’s Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS). Debes disse que os pesquisadores observaram o vazio no disco em todos os comprimentos de onda, o que indica que essa é uma característica estrutural e não uma ilusão causada por um instrumento ou pelo espalhamento da luz.

Fonte: NASA

A nebulosa de emissão Sharpless 115

A Sharpless 115 se destaca um pouco a noroeste de Deneb, a estrela alfa da constelação de Cygnus, o Cisne, nos céus do planeta Terra.

© Hubble (nebulosa de emissão Sharpless 115)

Anotada no catálogo de 1959 pelo astrônomo Stewart Sharpless (como Sh2-115), a apagada nebulosa de emissão localiza-se ao longo da borda de uma das nuvens moleculares gigante mais externa da Via Láctea, aproximadamente, a 7.500 anos-luz de distância. Brilhando graças a luz dos átomos ionizados de hidrogênio, enxofre e oxigênio nessa imagem composta feita pelo telescópio espacial Hubble, o brilho da nebulosa é gerado pelas estrelas quentes localizadas no aglomerado estelar Berkeley 90. O aglomerado de estrelas tem provavelmente somente 100 milhões de anos de vida, e está mergulhado na Sharpless 115. Mas os ventos fortes das estrelas e a radiação têm limpado boa parte da sua nuvem natal empoeirada. Na distância estimada da nebulosa de emissão, essa imagem em detalhe se espalha por pouco menos de 100 anos-luz.

Fonte: NASA

Descoberto novo tipo de estrela variável

Com o auxílio do telescópio suíço Euler de 1,2 metros, instalado no Observatório de La Silla no Chile, astrônomos descobriram um novo tipo de estrela variável.

© ESO (aglomerado estelar NGC 3766)

A descoberta baseou-se na detecção de pequeníssimas variações no brilho de algumas estrelas de um aglomerado. As observações revelaram propriedades destas estrelas anteriormente desconhecidas, que desafiam as atuais teorias e levantam questões sobre a origem das variações.

Os suíços são famosos pela sua arte em criar peças tecnológicas extremamente precisas. Sem fugir desta regra, uma equipe de suíços do Observatório de Genebra acaba de atingir uma precisão extraordinária utilizando um telescópio relativamente pequeno, de 1,2 metros, num programa de observação que se estendeu ao longo de muitos anos. A equipe descobriu uma nova classe de estrelas variáveis ao medir variações minúsculas do brilho estelar.
Os novos resultados baseiam-se em medições regulares do brilho de mais de três mil estrelas no aglomerado estelar aberto NGC 3766 durante um período de sete anos. Trinta e seis destas estrelas seguem um padrão inesperado, mostram minúsculas variações regulares do seu brilho ao nível de 0,1% do brilho normal das estrelas. Estas variações têm períodos compreendidos entre 2 e 20 horas. As estrelas são um pouco mais quentes e mais brilhantes que o Sol, mas tirando isso parecem perfeitamente normais. Esta nova classe de estrelas variáveis ainda não tem nome.

O aglomerado estelar NGC 3766 foi um dos vários aglomerados incluídos neste enorme programa de monitoramento. Ele situa-se a cerca de 7000 anos-luz de distância na constelação austral do Centauro e estima-se que tenha cerca de 20 milhões de anos de idade.
O nível de precisão das medições foi duas vezes superior ao conseguido em estudos semelhantes com outros telescópios, e suficiente para revelar estas pequenas variações pela primeira vez.
“Chegamos a este nível de sensibilidade graças à alta qualidade das observações combinada com uma análise dos dados extremamente cuidadosa, mas também porque levamos a cabo um extenso programa de observação que durou sete anos. Provavelmente não teria sido possível obter tanto tempo de observação num telescópio maior”, diz Nami Mowlavi, líder da equipe de pesquisa.
Muitas estrelas são conhecidas como variáveis ou pulsantes, porque o seu brilho aparente varia com o tempo. O modo como o brilho destas estrelas varia depende das propriedades do seu interior. Este fenômeno permitiu o desenvolvimento de um ramo da astrofísica chamado astrosismologia, onde os astrônomos “ouvem” estas vibrações estelares, no intuito de compreenderem as propriedades físicas das estrelas e o seu funcionamento interno.
“A existência desta nova classe de estrelas variáveis constitui por si só um desafio aos astrofísicos. Os modelos teóricos atuais prevêem que sua luz não deveria sequer variar de maneira periódica, por isso os nossos esforços atuais estão focados em descobrir mais sobre o comportamento deste novo tipo tão estranho de estrelas”, diz Sophie Saesen, também membro da equipe.
Embora a causa da variabilidade permaneça um mistério, existe uma pista importante: algumas das estrelas têm uma rotação muito rápida. Giram a velocidades mais elevadas do que metade da sua velocidade crítica, que é o limite a partir do qual as estrelas se tornam instáveis e lançam matéria para o espaço.
“Nestas condições, a rotação rápida terá um impacto importante nas propriedades internas das estrelas, no entanto ainda não conseguimos modelar as variações de luz adequadamente. Esperamos que a nossa descoberta encoraje especialistas a estudar este assunto, no sentido de percebermos a origem destas misteriosas variações”, explica Mowlavi.

Fonte: ESO

Estrelas lançam jatos de poeira na Via Láctea

Novas observações de áreas mais distantes e desabitadas da Via Láctea, feitas pelo telescópio espacial Spitzer da NASA, mostram dezenas de estrelas recém-nascidas lançando jatos de seus "casulos" de poeira.

© NASA/Spitzer (estrelas recém-nascidas expelem jatos de poeira)

O estudo da Universidade de Wisconsin foi apresentado na última quarta-feira durante reunião da Sociedade Americana de Astronomia, em Indianápolis.

As imagens foram captadas por raios infravermelhos em azul e verde do Spitzer, e combinadas com informações em vermelho do telescópio WISE, também da NASA, que preencheu lacunas nas áreas que o Spitzer não cobriu.

Uma das fotos revela a região próxima à constelação do Cão Maior, com mais de 30 astros jovens ejetando material. Até agora, já foram identificadas 163 regiões que contêm jatos expelidos por estrelas, algumas agrupadas e outras isoladas.

Os registros fazem parte do projeto Glimpse 360 (Galactic Legacy Infrared Mid-Plane Survey Extraordinaire), que está mapeando a topografia do céu da nossa galáxia. Ainda este ano, devem ser divulgados os resultados, que incluem uma visão completa em 360°. Até agora, o projeto já mapeou 130° do céu ao redor do centro da galáxia.

A Via Láctea é uma coleção de estrelas espiral e predominantemente plana, como um disco de vinil, mas com uma ligeira dobra, que também será mapeada. Nosso Sistema Solar está localizado a cerca de dois terços de seu centro em direção às extremidades, no chamado Esporão de Órion, um desdobramento do braço de Perseus, um dos principais braços da galáxia.

Segundo a astrônoma Barbara Whitney, da Universidade de Wisconsin, os cientistas estão descobrindo todos os tipos de formação de novas estrelas em áreas menos conhecidas das bordas exteriores da Via Láctea.

No Glimpse 360, os astrônomos também têm contado com a ajuda do público leigo, que vasculha as imagens obtidas em busca de bolhas cósmicas que indiquem a presença de estrelas quentes e de grande massa. Essas pessoas participam do projeto Via Láctea, que funciona em esquema colaborativo e voluntário.

Fonte: NASA

ALMA descobre uma fábrica de cometas

Com o auxílio do Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), astrônomos obtiveram uma imagem de uma região em torno de uma estrela jovem, onde partículas de poeira podem crescer juntando-se umas às outras.

© ESO (ilustração de uma fábrica de cometas)

Esta é a primeira vez que uma armadilha de poeira deste tipo é claramente observada e modelada, resolvendo assim um mistério de longa data relativo ao modo como as partículas de poeira nos discos crescem até atingirem tamanhos suficientemente grandes, que as levem eventualmente a formarem cometas, planetas e outros corpos rochosos.

Os astrônomos sabem hoje em dia que existem inúmeros planetas em torno de outras estrelas, mas ainda não compreendem bem como é que estes corpos se formam, existindo igualmente muitos aspectos na formação de cometas, planetas e outros corpos rochosos que permanecem um mistério. Agora, novas observações que utilizam o potencial do ALMA, começam a responder a uma das maiores perguntas: como é que pequeníssimos grãos de poeira situados no disco em torno de uma estrela jovem crescem mais e mais, até atingirem o tamanho de cascalho ou mesmo pedregulhos com mais de um metro?
Os modelos de computador sugerem que os grãos de poeira crescem quando colidem uns com os outros, aglutinando-se. No entanto, quando estes grãos maiores chocam de novo a alta velocidade, ficam muitas vezes desfeitos em pedaços, voltando à casa de partida. Mesmo quando isso não acontece, os modelos mostram que os grãos maiores rapidamente se deslocam para o interior devido à fricção entre a poeira e o gás, caindo assim na estrela progenitora, o que não lhes deixa nenhuma hipótese de crescer mais.
Assim, os grãos de poeira precisam de um porto seguro onde as partículas possam continuar a crescer até atingirem um tamanho que lhes permita sobreviver por si mesmas. Tais “armadilhas de poeira” foram já sugeridas, mas até agora não havia prova observacional da sua existência. A origem da armadilha de poeira, que neste caso é um vórtice no gás do disco, tem um tempo de vida médio de algumas centenas de milhares de anos. Apesar disso, mesmo quando a armadilha de poeira já não funciona, a poeira acumulada na armadilha demorará milhões de anos a dispersar-se, o que dá ainda imenso tempo aos grãos de poeira para crescerem mais.
Nienke van der Marel, estudante de doutoramento no Observatório de Leiden, Holanda, e autora principal do artigo científico que descreve os resultados, estava utilizando o ALMA em conjunto com os seus colaboradores para estudar o disco num sistema chamado Oph-IRS 48. Este nome é uma combinação do nome da constelação da região de formação estelar onde o sistema foi encontrado e do tipo de fonte, ou seja, Oph corresponde à constelação de Ofiúco (ou Serpentário), e IRS significa fonte infravermelha. A distância da Terra a Oph-IRS 48 é cerca de 400 anos-luz.

A equipe descobriu que a estrela se encontrava rodeada por um anel de gás com um buraco central, criado muito provavelmente por um planeta invisível ou por uma estrela companheira. Observações anteriores obtidas com o Very Large Telescope (VLT) do ESO tinham já mostrado que as pequenas partículas de poeira formavam também uma estrutura similar em forma de anel. Mas a nova imagem do ALMA, mostrando o local onde as partículas maiores, com tamanhos da ordem do milímetro, se encontravam era muito diferente!

A seguir, imagens do ALMA (verde) e do VLT (amarelo) da fábrica de cometas situada em torno de Oph-IRS 48

© ESO (imagens do ALMA e do VLT da fábrica de cometas)

“Ao princípio, a forma da poeira na imagem apanhou-nos completamente desprevenidos”, diz van der Marel. “Em vez do anel que esperávamos ver, encontramos uma forma muito clara em caju! Tivemos que nos convencer que o que estávamos vendo era bem real, mas o sinal forte e a nitidez das observações do ALMA não deixavam margem para dúvidas. Foi aí que nos demos conta do que tínhamos descoberto”.
O que tinha sido descoberto era uma região onde os grãos de poeira maiores se encontravam presos e podiam crescer muito mais ao colidir e aglutinar-se uns com os outros. Era uma armadilha de poeira, exatamente o que os teóricos procuravam.
Como van der Marel explica: “Provavelmente estamosvendo um tipo de fábrica de cometas, já que as condições são propícias aos crescimento das partículas, desde o milímetro até ao tamanho de cometas. Não é provável que a poeira dê origem a planetas a esta distância da estrela. Mas num futuro muito próximo, o ALMA será capaz de observar estas armadilhas de poeira muito mais próximas das estrelas progenitoras, onde os mesmos fenômenos estão ocorrendo. Tais locais seriam efetivamente os berços de planetas recém nascidos”.
Uma armadilha de poeira forma-se quando partículas de poeira grandes se movem em direção a regiões de alta pressão. Os modelos de computador mostram que tais regiões de alta pressão podem ter origem nos movimentos do gás situado na periferia de um buraco de gás, tal como o encontrado neste disco.
“A combinação de modelizações com observações do ALMA de alta qualidade tornam este projeto único”, diz Cornellis Dullemond do Instituto de Astrofísica Teórica em Heidelberg, Alemanha, um especialista em modelizações de discos e evolução de poeira, e membro da equipe. “No momento em que estas observações estavam sendo feitas, estávamos precisamente trabalhando em modelos que prediziam exatamente este tipo de estruturas: uma coincidência muito feliz”.
As observações foram feitas quando o ALMA ainda se encontrava em construção. A equipe usou os receptores da Banda 9 do ALMA, aparelhos feitos na Europa que permitem ao ALMA obter imagens extremamente nítidas. O ALMA pode observar em diferentes bandas de frequência. A Banda 9, que opera entre os 0,4 e os 0,5 milímetros, é o modo que até agora, tem fornecido as imagens mais nítidas.
“Estas observações mostram que o ALMA é capaz de nos dar ciência verdadeiramente original, e isto quando ainda operava com menos de metade da rede completa”, diz Ewine van Dishoeck do Observatório de Leiden, uma pessoa que tem contribuído de forma decisiva no projeto ALMA ao longo de mais de 20 anos. “Este incrível salto tanto em sensibilidade como em nitidez de imagem na Banda 9, dá-nos a oportunidade de estudar os aspectos básicos da formação planetária de maneiras que anteriormente não eram simplesmente possíveis”.

Este trabalho foi descrito no artigo científico “A major asymmetric dust trap in a transition disk“, cujos resultados foram publicados hoje na revista Science.

Fonte: ESO

O exoplaneta mais leve já encontrado?

Uma equipe de astrônomos utilizou o Very Large Telescope (VLT) do ESO para obter a imagem de um objeto tênue que se desloca próximo de uma estrela brilhante.

© ESO/VLT (imagem do exoplaneta HD 95086 b)

Com uma massa estimada em quatro a cinco vezes a massa de Júpiter, este pode bem ser o planeta com menos massa a ser observado fora do Sistema Solar de forma direta. A descoberta é uma contribuição importante ao estudo da formação e evolução de sistemas planetários.

Embora quase um milhar de exoplanetas tenham sido até agora detectados indiretamente, a maioria dos quais pelo método dos trânsitos ou das velocidades radiais, e muitos mais candidatos aguardem confirmação, apenas para cerca de uma dúzia de exoplanetas foi possível obter imagens diretamente. Nove anos depois do Very Large Telescope ter capturado a primeira imagem de um exoplaneta, o companheiro planetário da anã marrom 2M1207, a mesma equipe obteve agora a imagem do que parece ser o mais leve destes objetos observado até agora. Fomalhaut b pode ter uma massa menor, mas o seu brilho parece estar contaminado pela luz refletida pela poeira circundante, o que torna incerta uma determinação precisa da massa.
“Obter imagens de planetas de forma direta requer técnicas extremamente complexas, utilizando os instrumentos mais avançados, estejam eles no solo ou no espaço”, diz Julien Rameau (Institut de Planetologie et d'Astrophysique de Grenoble, França), autor principal do artigo científico que descreve a descoberta. “Apenas alguns planetas foram até agora observados diretamente, o que faz de cada descoberta um importante marco no caminho da compreensão dos planetas gigantes e da sua formação”.
Nas novas observações, o provável planeta aparece como um ponto tênue mas bem definido próximo da estrela HD 95086. Uma observação posterior mostrou também que o objeto se desloca lentamente com a estrela ao longo do céu, o que sugere que este corpo, designado por HD 95086 b, está em órbita em torno da estrela. O seu brilho indica igualmente que terá um massa de apenas quatro a cinco vezes a massa de Júpiter.
A equipe usou o NACO, o instrumento de óptica adaptativa montado num dos telescópios principais do Very Large Telescop. Este instrumento permite obter imagens muito nítidas, ao corrigir os efeitos de distorção na imagem devido à turbulência atmosférica. As observações foram feitas no infravermelho com uma técnica chamada imagem diferencial, que faz aumentar o contraste entre o planeta e a ofuscante estrela hospedeira.
O planeta recém descoberto orbita a jovem estrela HD 95086 a uma distância de cerca de 56 vezes a distância entre a Terra e o Sol, o que corresponde a duas vezes a distância entre o Sol e Netuno. A estrela propriamente dita tem um pouco mais de  massa do que o Sol e encontra-se rodeada por um disco de detritos. Estas propriedades permitiram aos astrônomos identificá-la como um candidato ideal a possuir planetas jovens de grande massa em sua órbita. O sistema situa-se a cerca de 300 anos-luz de distância da Terra.
A juventude da estrela, com apenas 10 a 17 milhões de anos, levou os astrônomos a pensar que este novo planeta se formou muito provavelmente, no interior do disco gasoso e poeirento que a circunda. “A sua posição atual levanta questões relativas ao processo de formação. O planeta pode ter crescido ao assimilar rochas que formaram o núcleo sólido e depois acumulando lentamente gás do meio circundante de modo a formar a atmosfera densa ou então, começou a formar-se a partir de uma acumulação de matéria gasosa com origem em instabilidades gravitacionais no disco”, explica Anna-Marie Lagrange, outro membro da equipe. “Interações entre o planeta e o disco propriamente dito, ou até outros planetas, podem ter feito deslocar o planeta do local onde nasceu”.
Outro membro da equipe, Gaël Chauvin, conclui, “O brilho das estrelas dá a HD 95086 b uma temperatura à superfície estimada de cerca de 700 graus Celsius, o que é suficientemente frio para que vapor de água e possivelmente metano existam na atmosfera. Este será um belo objeto para estudar com o futuro instrumento SPHERE, a ser montado no VLT. Talvez possamos até revelar planetas interiores no sistema, se eles existirem”. O SPHERE é um instrumento de óptica adaptativa de segunda geração, que será instalado no VLT no final de 2013.

Fonte: ESO

O mistério da gravidade superficial da Lua

A missão Gravity Recovery and Interior Laboratory (GRAIL) da NASA descobriu as origens das massivas porém invisíveis regiões que fazem da gravidade da Lua, um fenômeno que afeta as operações das sondas que operam na órbita da Lua.

© NASA (ilustração das sondas GRAIL)

Graças às descobertas da missão GRAIL futuras missões da NASA para outros corpos celestes poderão ser feitas de maneira mais precisa.

As sondas gêmeas da missão GRAIL estudaram a estrutura interna e a composição da Lua com detalhes sem precedentes nos nove meses de missão. Elas apontaram os locais de grandes e densas regiões  chamadas de concentração de massa ou mascons, que são caracterizadas por uma forte atração gravitacional. Os mascons localizam-se abaixo da superfície da Lua e não podem ser observados com as câmeras ópticas normais.

Os cientistas da missão GRAIL encontraram os mascons combinando os dados de gravidade da GRAIL com sofisticados modelos computacionais de grandes impactos de asteroides e do conhecimento detalhado sobre a evolução geológica das crateras de impacto. As descobertas foram publicadas na edição de 30 de maio de 2013 da revista Science.

“Os dados da missão GRAIL confirmam que os mascons lunares foram gerados quando grandes asteroides ou cometas se chocaram com a antiga Lua, quando o interior do nosso satélite era muito mais quente do que é agora”, disse  Jay Melosh, um co-pesquisador da missão GRAIL, na Universidade de Purdue em West Lafayette, Indiana, e principal autor do artigo que relata as descobertas. “Nós acreditamos que os dados da missão GRAIL mostram como a crosta leve da Lua e seu manto denso se combinaram com o choque de um grande impacto para criar o distinto padrão de anomalias de densidade que nós reconhecemos como mascons”.

A origem dos mascons lunares tem sido um mistério para a ciência planetária desde a sua descoberta em 1968 por uma equipe do Laboratório de Propulsão a Jato (JPL) da NASA em Pasadena, na Califórnia. Os pesquisadores de maneira geral sempre concordaram que os mascons resultavam de antigos impactos ocorridos a bilhões de anos atrás. O que não era claro até agora era quanto do excesso de massa invisível resultou do preenchimento de lava das crateras ou do manto rico em ferro que soergueu a crosta.

Num mapa do campo de gravidade da Lua, um mascon aparece como um alvo. Os olhos de boi dos mascons possuem uma anomalia de gravidade. Essas feições, por sua vez, são circundadas por um anel com deficiência de gravidade. Um anel com uma anomalia de gravidade circunda o olho de boi e o anel interno. O padrão surge como consequência natural da escavação das crateras, do colapso e do resfriamento que se seguiu depois do impacto. O aumento na densidade e a força gravitacional no olho de boi dos mascons é causada pelo material lunar derretido do calor de um impacto de asteroide ocorrido a muito tempo atrás.

“Sabendo sobre os mascons, significa que nós finalmente vamos começar a entender as consequências geológicas dos grandes impactos”, disse Melosh. “Nosso planeta sofreu impactos similares num passado distante, e entender os mascons pode nos ensinar mais sobre como era a Terra antigamente, talvez como as placas tectônicas começaram e o que criou os primeiros depósitos de minérios”.

Esse novo entendimento dos mascons lunares é esperado que influencie o conhecimento que temos sobre a geologia planetária bem além da Terra e do nosso vizinho celeste mais próximo.

“Mascons também já foram identificados em associação com bacias de impactos em Marte e em Mercúrio”, disse a principal pesquisadora da missão GRAIL Maria Zuber do Massachussetts Institute of Technology  (MIT) em Cambridge. “Entendê-los na Lua pode nos contar como os grandes impactos modificaram a crosta planetária em outros objetos do Sistema Solar”.

Lançadas como GRAIL A e GRAIL B em Setembro de 2011, as sondas renomeadas como Ebb e Flow, operaram numa órbita praticamente circular perto dos polos da Lua a uma altitude média de 555 quilômetros até o final da sua missão em dezembro de 2012. A distância entre as sondas gêmeas mudava levemente à medida que elas passavam sobre áreas de maior e menor gravidade, causadas por feições visíveis como montanhas e crateras e por massas escondidas abaixo da superfície lunar.

Fonte: California Institute of Technology

Novas famílias de asteroides

Os dados obtidos através do observatório espacial WISE forneceram uma nova árvore genealógica dos objetos que povoam o Cinturão de Asteroides.

© NASA (ilustração de uma colisão entre asteroides)

A equipe de pesquidores liderada por Joseph Masiero do Laboratório de Propulsão a Jato (JPL) da NASA, analisou milhões de imagens obtidas na banda do infravermelho médio para determinar o diâmetro e o albedo de 112.286 asteroides, cerca de um terço dos mais de 600 mil objetos catalogados na região entre as órbitas de Marte e de Júpiter. Ao combinarem esses parâmetros físicos com os respectivos parâmetros orbitais, foi possível associar os 38.298 asteroides a 76 famílias diferentes, 28 das quais nunca antes identificadas.

As famílias de asteroides são geradas pela colisão de dois objetos de grandes dimensões. Alguns destes eventos rasgam grandes crateras, como as bacias de impacto Rheasilvia e Veneneia no hemisfério sul de Vesta, por exemplo. Outras colisões são catastróficas e despedaçam os objetos envolvidos em numerosos fragmentos, como é o caso dos membros da família Eos.

Os objetos forjados por estes acontecimentos tendem a viajar em trajetórias semelhantes, que se vão afastando gradualmente ao longo do tempo. Alguns pedaços acabam em órbitas instáveis que os desviam para perigosas incursões no Sistema Solar interior. Muitos destes objetos vêm mais tarde a engrossar as populações de asteroides próximos da Terra. Com este novo trabalho, os cientistas dispõem de uma nova ferramenta para traçar as rotas de migração destes fragmentos exilados, desde a sua origem no Cinturão de Asteroides.

Fonte: NASA

Asteroide com lua própria passou pela Terra

O asteroide 1998 QE2, que se aproximou da Terra ontem, possui uma lua própria.

© NASA (asteroide 1998 QE2 e sua lua)

A descoberta foi feita pela NASA, que divulgou uma sequência de imagens de radar do asteroide, usando a antena de 70 metros do projeto Deep Space Network em Goldstone, na Califórnia, obtidas na noite de 29 de maio de 2013, quando o asteroide estava a 6 milhões de quilômetros da Terra, equivalente a 15,6 distâncias lunares.

© NASA (imagem de radar do asteroide 1998 QE2 e sua lua)

As imagens de radar indicam que o corpo principal do asteroide tem cerca de 2,7 quilômetros de diâmetro e tem um período de menos de quatro horas de rotação. A lua do asteroide tem cerca de 600 metros de largura. Na população de objetos próximos da Terra, aproximadamente 16% dos asteroides têm 200 metros ou mais e são sistemas binários ou triplos.

O asteroide ficou mais perto da Terra ontem às 17h59 de Brasília, uando o asteroide estava a uma distância aproximada de 5,8 milhões de quilômetros, ou algo em torno de 15 vezes a distância entre a Terra e a Lua.

Essa é a maior aproximação que um asteroide estará da Terra no mínimo pelos próximos dois séculos. O asteroide 1998 QE2 foi descoberto em 19 de Agosto de 1998, pelo programa Lincoln Near Asteroid Research (LINEAR) do Massachussetts Institute of Technology (MIT), no Novo México.

O radar é uma poderosa técnica para se poder estudar o tamanho, a forma, a rotação e a rugosidade superficial de um asteroide, e também para melhorar o cálculo sobre as órbitas dos asteroides. As medidas de radar das distâncias e das velocidades dos asteroides normalmente permitem calcular antecipadamente as suas órbitas.

A NASA, que considera a busca por asteroides uma alta prioridade, já identificou e indexou mais de 98% dos maiores asteroides, de mais de um quilômetro de diâmetro, que estão nas proximidades da Terra. Os astrônomos detectaram e catalogaram 9.500 objetos celestes de todos os tamanhos que cruzam perto da Terra, provavelmente um décimo do total.

Em 2016, a NASA lançará uma sonda robótica com o objetivo de interceptar um dos mais ameaçadores objetos próximos da Terra conhecido. A missão OSIRIS-Rex ao asteroide (101955) Bennu será uma pioneira para o desenho de futuras sondas, para realizar o reconhecimento em qualquer objeto ameaçador que possa ser descoberto. Além de monitorar potenciais ameaças, o estudo de asteroides e cometas permite se ter uma oportunidade valiosa para se aprender mais sobre a origem do nosso Sistema Solar, a fonte de água na Terra, e até mesmo sobre a origem das moléculas orgânicas que levaram ao desenvolvimento da vida.

Fonte: NASA

Estrelas vivem mais com menos sódio

Os astrônomos esperam que as estrelas como o Sol percam a maior parte das suas atmosferas para o espaço no final das suas vidas.

© ESO (aglomerado globular NGC 6752)

No entanto, novas observações de um enorme aglomerado estelar, obtidas com o Very Large Telescope (VLT) do ESO, mostraram contra todas as expectativas que a maioria das estrelas estudadas simplesmente não chegam a esta fase de sua evolução. Uma equipe internacional descobriu que a quantidade de sódio presente nas estrelas permite prever de modo muito preciso como é que estes objetos terminarão as suas vidas.

O modo como as estrelas evoluem e terminam suas vidas foi durante muitos anos um processo considerado bem compreendido. Modelos computacionais detalhados prevêem que estrelas com massa semelhante à do Sol passem por uma fase no final das suas vidas, o chamado ramo assintótico das gigantes ou AGB (sigla do inglês para asymptotic giant branch). As estrelas AGB têm este nome estranho devido à posição que ocupam no diagrama de Hertzsprung-Russel, um gráfico que mostra o brilho das estrelas em função das suas cores. Nesta fase ocorre uma queima final de combustível nuclear, e grande parte da massa das estrelas é perdida na forma de gás e poeira.
Este material expelido é depois utilizado para formar uma nova geração de estrelas, sendo este ciclo de perda de massa e renascimento vital para explicar a evolução química do Universo. Durante um curto período de tempo, o material ejetado é iluminado pela intensa radiação ultravioleta que vem da estrela, formando uma nebulosa planetária, veja a seguir, por exemplo, a nebulosa planetária IC 1295.

© ESO (nebulosa planetária IC 1295)

Este processo fornece também o material necessário à formação de planetas, e contém ainda os ingredientes necessários à vida orgânica.
No entanto, o australiano Simon Campbell (Monash University Centre for Astrophysics, Melbourne, Austrália), especialista em teorias estelares, descobriu em artigos científicos antigos indícios importantes de que algumas estrelas poderiam de algum modo não seguir estas regras, pulando completamente a fase AGB. Simon explica melhor:
“Para um cientista de modelos estelares, estas hipóteses pareciam loucas! Todas as estrelas passam pela fase AGB, de acordo com os nossos modelos. Eu verifiquei e tornei a verificar todos os estudos antigos sobre o assunto, e acabei por concluir que este fato não tinha sido estudado com o rigor necessário. Por isso decidi eu mesmo investigar o assunto, apesar de ter pouca experiência observacional”.
Campbell e a sua equipe utilizaram o VLT do ESO para estudar com muito cuidado a radiação emitida pelas estrelas do aglomerado estelar globular NGC 6752, situado na constelação austral do Pavão. Esta enorme bola de estrelas antigas contém uma primeira geração de estrelas e uma segunda formada pouco tempo depois. Embora as estrelas num aglomerado globular se formem, mais ou menos, todas ao mesmo tempo, sabemos hoje que estes sistemas não são tão simples como se pensava anteriormente. Estes objetos contêm geralmente duas ou mais populações de estrelas com quantidades diferentes de elementos químicos leves, tais como carbono, nitrogênio e, crucial para este estudo, o sódio. As duas gerações conseguem distinguir-se pela quantidade de sódio que contêm, algo que pode ser medido graças à qualidade extremamente elevada dos dados do VLT.
“O FLAMES, o espectrógrafo multi-objeto de alta resolução montado no VLT, era o único instrumento capaz de obter dados de 130 estrelas ao mesmo tempo, e com a qualidade suficiente. Com este instrumento pudemos também observar uma grande parte do aglomerado globular de uma só vez”, acrescenta Campbell.
Os resultados revelaram-se surpreendentes. Todas as estrelas AGB do estudo eram da primeira geração, com níveis de sódio baixos, e nenhuma das estrelas da segunda geração, com níveis mais altos de sódio, tinha se tornado numa AGB. Um total de 70% das estrelas não estavam nesta fase final de queima nuclear com consequente perda de massa. Pensa-se que as estrelas que saltam a fase AGB, evoluirão diretamente para anãs brancas de hélio, arrefecendo gradualmente ao longo de muitos bilhões de anos. Não se pensa que o sódio seja por si só a causa deste comportamento diferente, no entanto deve estar fortemente ligado à sua causa - o que permanece um mistério.
“Parece que as estrelas precisam de uma “dieta” pobre em sódio para que possam atingir a fase AGB no final das suas vidas. Esta observação é importante por várias razões. Estas estrelas são as mais brilhantes nos aglomerados globulares, por isso haverá 70% menos destas estrelas tão brilhantes do que a teoria prevê. O que significa também que os nossos modelos estelares estão incompletos e devem ser corrigidos!”, conclui Campbell.
A equipe espera que sejam encontrados resultados semelhantes para outros aglomerados estelares e está planejando mais observações.

Fonte: ESO

A Nebulosa da Vassoura da Bruxa

Há dez mil anos atrás antes do surgimento da história humana registrada, uma nova luz teria repentinamente aparecido nos céus e apagado depois de algumas semanas.

© Martin Pugh (NGC 6960)

Hoje, nós sabemos que essa luz foi de uma supernova, ou de uma estrela que explodiu, e registrou a nuvem de detritos em expansão como a Nebulosa do Véu, uma remanescente de supernova. Essa imagem telescópica detalhada é centrada no segmento oeste da Nebulosa do Véu catalogado como NGC 6960, mas conhecido menos formalmente como a Nebulosa da Vassoura da Bruxa. Gerada por uma explosão cataclísmica, a onda de choque interestelar vagou pelo espaço varrendo e excitando o material interestelar que encontrava pelo caminho. Imageada com filtros de banda estreita, os filamentos brilhantes são como longas ondas em um lençol vistas quase que totalmente de lado, separando de forma espetacular o gás atômico de hidrogênio (vermelho) e oxigênio (azul esverdeado). A remanescente de supernova localiza-se a aproximadamente 1.400 anos-luz de distância na direção da constelação de Cygnus. Essa Vassoura de Bruxa na verdade se espalha por 35 anos-luz. A brilhante estrela no frame é a 52 Cygni, visível a olho nu num local escuro, mas que não está relacionada com a antiga remanescente de supernova.

Fonte: NASA

A Grande Nuvem de Magalhães

O navegador do século XVI Fernão de Magalhães e sua tripulação tiveram um certo tempo para estudar o céu do hemisfério sul da Terra, durante a primeira circum-navegação do nosso planeta.

© Lorenzo Comolli (Grande Nuvem de Magalhães)

Como resultado, dois objetos difusos parecidos com nuvens facilmente visíveis para os observadores do hemisfério sul são conhecidos como as Nuvens de Magalhães, agora entendidas como sendo galáxias satélites da nossa galáxia muito maior, a Via Láctea. Localizada a aproximadamente 160.000 anos-luz de distância na constelação de Dorado, a Grande Nuvem de Magalhães (LMC), é vista na imagem acima impressionantemente profunda, colorida e que pode ser vista totalmente anotada abaixo. Se espalhando por aproximadamente 15.000 anos-luz, ela é a galáxia satélite mais massiva da Via Láctea e é o lar da supernova mais próxima da Terra já descoberta na era moderna, a SN 1987A. A parte proeminente um pouco a esquerda do centro é a 30 Doradus, também conhecida como a magnífica Nebulosa da Tarântula, e é uma gigantesca região de formação de estrelas com aproximadamente 1.000 anos-luz de diâmetro.

Fonte: NASA