Observações reforçam teoria do Big Bang

Descobertas recentes feitas por cientistas do Brasil e do exterior derrubam algumas discrepâncias a cerca dos primeiros minutos após o Big Bang, a grande explosão que originou o Universo.

© Karin Lind (modelagem de uma estrela velha pobre em metais)

A partir de dados de alta qualidade obtidos com o telescópio de 10 metros (o maior do mundo) do observatório Keck, localizado em Mauna Kea, no Havaí (EUA), os astrônomos acabam de eliminar uma discrepância que durava décadas. “Observações anteriores de estrelas muito antigas sugeriram que a quantidade de lítio-6 (Li-6) teria sido 200 vezes maior que o produzido nos primeiros minutos após a grande explosão, e que o lítio-7 (Li-7) entre três e cinco vezes menor que o calculado por cosmólogos e físicos teóricos”, conta o professor Jorge Meléndez, do Departamento de Astronomia do Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas (IAG) da USP.

As observações recentes permitiram constatar, por meio de dados do telescópio Keck e de sofisticados cálculos, que o Li-6 não existe nas estrelas mais antigas de nossa Galáxia, o que está de acordo com os cálculos sobre a nucleossíntese do Big Bang, eliminando assim um dos principais problemas cosmológicos da atualidade.

Uma das provas da teoria do Big Bang é a proporção de elementos químicos mais simples produzidos nos primeiros instantes do Universo. A proporção dos diferentes isótopos mais ligeiros, como o Li-6 e Li-7, pode ser calculada com precisão pelo modelo de nucleossíntese do Big Bang, e essas previsões podem ser verificadas usando observações de objetos muito primitivos quimicamente, tais como estrelas muito pobres em metais. A previsão teórica é que apenas uma quantidade desprezível de Li-6 foi criada, tão pouco que seria impossível detectar Li-6 em estrelas. Portanto, as detecções anteriores de até 200 vezes mais Li-6 em estrelas do que o predito pelo Big Bang eram alarmantes, e muitos cosmólogos e físicos teóricos têm tentado explicar a discrepância usando teorias alternativas que incluem física exótica. “A descoberta da não existência de Li-6 em estrelas pobres em metais é de grande importância pois reconcilia as previsões teóricas do Big Bang com as recentes observações em estrelas”, afirma o Meléndez.

O docente integra a equipe liderada pela doutora Karin Lind, da Universidade de Cambridge, Inglaterra. Na opinião da pesquisadora, a teoria do Big Bang agora repousa sobre bases mais firmes. “Além disso, compreender o nascimento do nosso Universo é fundamental para a compreensão da posterior formação de todos os seus componentes, incluindo nós mesmos”, é o que declara a cientista em texto veiculado no site do Observatório Keck. Um artigo descrevendo os resultados acaba de ser publicado na revista internacional Astronomy & Astrophysics.

As primeiras observações que culminaram com o resultado atual tiveram início em 2005. Já em 2007, foi concluído o trabalho do tratamento dos dados observados no telescópio Keck e uma primeira análise dos dados. “Ao final de 2007 chegamos à surpreendente descoberta de Li-6 em estrelas muito mais primordiais do que se conhecia e preparamos um artigo para a revista Nature”, conta Melendez. No entanto, como a suposta presença de Li-6 poderia ser devida à convecção na atmosfera das estrelas (similar ao fenômeno observado na água fervente), a equipe optou por não submeter o artigo e investir em sofisticados modelos hidrodinâmicos de atmosferas estelares até chegar ao resultado recente.

As estrelas observadas são antigas, com cerca de 12 bilhões de anos, quase tão velhas quanto o Universo, que possui 13,8 bilhões de anos. Ao todo foram quatro as estrelas observadas, sendo uma delas tão primitiva que a quantidade de metais é de mais de mil vezes menor que o Sol. Elas têm em comum o fato de serem muito pobres em metais e, portanto, serem muito antigas, estando entre as primeiras estrelas formadas em nossa Galáxia. “Por serem estrelas muito antigas, elas são importantes para testar a teoria da nucleossíntese primordial do Big Bang. A não detecção de Li-6 está de acordo com as previsões dessa teoria, reforçando assim o nosso conhecimento sobre os primeiros instantes do Universo”, conta Meléndez.

Fonte: USP

Neve num sistema planetário recém nascido

Uma equipe internacional de astrônomos conseguiu obter pela primeira vez a imagem de uma linha de neve num sistema planetário recém nascido.

© ESO (ilustração das linhas de neve em torno de estrela)

A linha de neve, situada no disco que rodeia a estrela do tipo solar TW Hydrae, promete ensinar-nos mais sobre a formação de planetas e cometas, incluindo os fatores que determinam a sua composição e consequentemente sobre a história do nosso próprio Sistema Solar.

Na Terra, as linhas de neve formam-se a altitudes elevadas, onde as temperaturas baixas transformam a umidade do ar em neve. Esta linha é claramente visível numa montanha, no local onde o pico coberto de neve termina e a face rochosa descoberta começa.

© ESO (linha de neve do monóxido de carbono)

As linhas de neve em torno das estrelas jovens formam-se de maneira semelhante, nas regiões distantes e frias dos discos de poeira, a partir dos quais se formam os sistemas planetários. Partindo da estrela em direção ao exterior, a água (H₂O), é a primeira a congelar, formando a primeira linha de neve. Mais longe da estrela, à medida que as temperaturas descem, as moléculas mais exóticas podem congelar e transformar-se em neve, tais como o dióxido de carbono (CO₂), o metano (CH₄) e o monóxido de carbono (CO). Estes diferentes tipos de neve dão aos grãos de poeira uma camada exterior pegajosa e desempenham um papel importante, ajudando os grãos a ultrapassarem a sua tendência natural para se quebrarem por meio de colisões, e permitindo-lhes tornarem-se os blocos constituintes cruciais de planetas e cometas. A neve também aumenta a quantidade de matéria sólida disponível, podendo fazer acelerar drasticamente o processo de formação planetária.
Cada uma destas diferentes linhas de neve - água, dióxido de carbono, metano e monóxido de carbono - podem estar ligadas à formação de tipos particulares de planetas. Por exemplo, os planetas rochosos secos formam-se no lado interior da linha de neve da água (mais próximo da estrela), onde apenas a poeira pode existir. No outro extremo encontram-se os planetas gigantes gelados que se formam para lá da linha de neve do monóxido de carbono. Em torno de uma estrela do tipo solar, num sistema planetário como o nosso, a linha de neve da água corresponderia à distância entre as órbitas de Marte e Júpiter, e a linha de neve do monóxido de carbono corresponderia à órbita de Netuno.
A linha de neve descoberta pelo ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array ) é o primeiro indício que temos da linha de neve de monóxido de carbono em torno de TW Hydrae, uma estrela jovem situada a 175 anos-luz de distância da Terra. Os astrônomos acreditam que este sistema planetário em formação partilha muitas das características do nosso Sistema Solar, quando este tinha apenas alguns milhões de anos de idade.
“O ALMA deu-nos a primeira imagem real de uma linha de neve em torno de uma estrela jovem, o que é tremendamente excitante, pelo que podemos aprender sobre o período inicial da história do nosso Sistema Solar”, disse Chunhua “Charlie” Qi (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, EUA), um dos autores principais do artigo científico que descreve este trabalho.

A presença da linha de neve do monóxido de carbono pode ter também consequências mais importantes do que apenas a formação de planetas. O gelo de monóxido de carbono é necessário à formação de metanol, que é um dos blocos constituintes das moléculas orgânicas mais complexas essenciais à vida. Se os cometas levarem estas moléculas a planetas recém formados, do tipo da Terra, estes planetas poderiam também ficar equipados com os ingredientes necessários à vida.
Até hoje, nunca se tinham obtido imagens diretas de linhas de neve, já que estas linhas se formam sempre no plano central relativamente estreito do disco protoplanetário e por isso, tanto a sua localização precisa como a sua extensão nunca tinham sido determinadas. Acima e abaixo da região estreita onde as linhas de neve existem, a radiação da estrela impede a formação de gelo. A concentração de gás e poeira no plano central é indispensável para isolar a área da radiação estelar, de modo a que o monóxido de carbono e outros gases possam arrefecer e congelar nesta zona.
A equipe de astrônomos conseguiu espreitar para o interior deste disco, onde a neve se formou, utilizando um truque. Em vez de procurarem a neve, que não pode ser observada diretamente, procuraram uma molécula chamada diazenylium (N₂H⁺), a qual brilha intensamente na região do milímetro do espectro electromagnético e é por isso um alvo perfeito para um telescópio como o ALMA. Esta molécula frágil é facilmente destruída na presença de monóxido de carbono gasoso, por isso só aparecerá em quantidades susceptíveis de serem detectadas em regiões onde o monóxido de carbono se transformou em neve, não podendo por isso destruir a molécula. Ou seja, de uma maneira geral, a chave para encontrar a neve de monóxido de carbono consiste em encontrar diazenylium.
A sensibilidade e resolução únicas do ALMA permitiram aos astrônomos detectar a presença e traçar a distribuição de diazenylium, e com isso encontrar uma fronteira claramente definida a cerca de 30 UA (unidades astronômicas) da estrela (30 vezes a distância entre a Terra e o Sol), o que dá, efetivamente, uma imagem contrária da neve de monóxido de carbono no disco que rodeia TW Hydrae, que pode ser usada para ver a linha de neve do monóxido de carbono precisamente onde a teoria prevê que deva estar, na zona interior do anel de diazenylium.
“Nestas observações usamos apenas 26 das antenas ALMA, que serão um total de 66. Indicações de linhas de neve em torno de outras estrelas começam já a aparecer noutras observações ALMA, e estamos convencidos que futuras observações que usarão a rede total revelarão e fornecerão mais pistas sobre a formação e evolução de planetas. Aguardemos estes resultados“, conclui Michiel Hogerheijde do Observatório de Leiden, Holanda.

Os resultados foram publicados hoje na revista Science Express.

Fonte: ESO

Ouro da Terra veio de colisão de estrelas

Cientistas registraram uma explosão de raios gama após a colisão de duas estrelas de nêutrons.

© Dana Berry (ilustração mostra a colisão das estrelas de nêutrons)

O resultado do evento cataclísmico foi a produção de diversos elementos; foi ejetado o equivalente a 100 vezes a massa do Sol em material. Há muito ouro nessa gigantesca quantidade de matéria, estima-se 10 vezes a massa da Lua.

Valorizamos o ouro por vários motivos: sua beleza, sua utilidade como joias, e sua raridade. O ouro é raro na Terra, em parte, porque também é raro no Universo. Ao contrário de elementos mais comuns, como carbono ou ferro, o ouro não é criado dentro das estrelas. Para isso, são necessários eventos mais extremos. No caso registrado, duas estrelas de nêutrons - o núcleo que sobrou de duas estrelas que explodiram como supernova - colidiram, o que levou a uma explosão de raios gama. Diversos elementos foram produzidos, entre eles o metal raro. O material rico pela colisão de estrelas de nêutrons podem gerar tais elementos, que então se submetem ao decaimento radioativo, emitindo um brilho que é dominado pela luz infravermelha, exatamente o que a equipe observou. Os pesquisadores calculam que cerca de um centésimo da massa solar do material foi ejetado pela explosão de raios gama, algumas das quais era de ouro. Ao combinar o ouro estimado produzido por um único GRB curto com o número de tais explosões que ocorreram durante a existência do Universo, todo o ouro no cosmos pode ter vindo de explosões de raios gama.

A explosão de raios gama (GRB) é um flash de luz de alta energia (raios gama) a partir de uma explosão extremamente enérgica. A maioria são encontrados no Universo distante. Os pesquisadores estudaram a GRB 130603B, cuja explosão ocorreu a 3,9 bilhões de anos-luz da Terra, uma das mais próximas já registradas, e foi vista pelo satélite Swift, da NASA, em 3 de junho. Ela durou menos de dois décimos de segundo.

"Parafraseando Carl Sagan, somos todos produtos das estrelas, e nossas joias são produtos de colisões de estrelas", diz o autor principal do artigo, Edo Berger, do Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian (EUA).

O estudo foi divulgado na revista Astrophysical Journal Letters.

Fonte: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

Despedaçada por um buraco negro

Novas observações obtidas com o Very Large Telescope (VLT) do ESO mostram pela primeira vez uma nuvem de gás sendo despedaçada pelo buraco negro de massa extremamente elevada que se encontra no centro da nossa Galáxia.

© ESO (nuvem de gás sendo despedaçada pelo buraco negro)

A imagem mostra as observações do VLT de 2006, 2010 e 2013, em azul, verde e vermelho, respectivamente. A nuvem está tão esticada que a sua parte da frente já passou pelo ponto mais próximo e desloca-se agora para longe do buraco negro a mais de 10 milhões de quilômetros por hora, enquanto a cauda da nuvem ainda cai em direção ao buraco negro.

© ESO (gráfico da velocidade em função da posição)

Em 2011 o VLT descobriu uma nuvem de gás com várias vezes a massa da Terra acelerando em direção ao buraco negro, conhecido pelo nome formal de Sgr A*, que se encontra no centro da Via Láctea. Esta nuvem está agora efetuando a sua máxima aproximação a este objeto e as novas observações do VLT mostram que a nuvem está sendo esticada pelo campo gravitacional extremo do buraco negro.
“O gás que se encontra numa das extremidades da nuvem está esticado ao longo de mais de 160 bilhões de quilômetros em torno do ponto da órbita mais próximo do buraco negro. E o ponto de maior aproximação está a apenas um pouco mais que 5 bilhões de quilômetros de distância do buraco negro propriamente dito, por pouco não caindo lá dentro”, explica Stefan Gillessen (Instituto Max Planck de Física Extraterrestre, Garching, Alemanha), que liderou a equipe de observação. “A nuvem está tão esticada que atingir o ponto de maior aproximação ao buraco negro é um processo que dura não apenas um instante, mas um longo período de pelo menos um ano”. A distância da maior aproximação corresponde a cerca de cinco vezes a distância Netuno ao Sol, o que é realmente muito próximo para um buraco negro com uma massa de quatro milhões de vezes a do Sol!
À medida que a nuvem de gás se estica, a sua radiação torna-se mais difícil de observar. Mas utilizando o instrumento SINFONI montado no VLT, para observar a região próxima do buraco negro durante mais de 20 horas de exposição - a exposição mais profunda já feita nesta região com um espectrógrafo de campo integral - a equipe conseguiu medir as velocidades das diferentes partes da nuvem à medida que esta se aproxima o máximo possível do buraco negro central. Num espectrógrafo de campo integral a radiação coletada em cada pixel é separada individualmente nas suas componentes de cor, e por isso a cada pixel corresponde um espectro. Estes espectros são seguidamente analisados individualmente e usados para, por exemplo, criar mapas da velocidade e das propriedades químicas de cada parte do objeto observado.
“O mais excitante que vemos nestas novas observações é a extremidade da nuvem deslocando-se outra vez na nossa direção, ao longo da órbita, a mais de 10 milhões km/h, cerca de 1% da velocidade da luz”, acrescenta Reinhard Genzel, líder do grupo de pesquisa que estuda esta região há quase vinte anos. “O que significa que a parte dianteira da nuvem já passou pelo ponto da órbita mais próximo do buraco negro”.
A origem da nuvem de gás permanece um mistério, embora não haja falta de ideias sobre este assunto. É possível que a nuvem de gás possa ter sido criada por ventos estelares emitidos por estrelas que orbitam o buraco negro. Ou pode também ser o resultado de um jato emitido a partir do centro galático. Outra opção era a de uma estrela estar no centro da nuvem e neste caso o gás viria, ou de um vento desta estrela, ou de um disco planetário de gás e poeira que se encontrasse em redor da estrela.

“Tal como um desafortunado astronauta num filme de ficção científica, vemos que a nuvem está ficando tão esticada que parece um espaguete, o que quer dizer que provavelmente não terá uma estrela no seu interior”, conclui Gillessen. “Neste momento pensamos que o gás veio muito provavelmente das estrelas que orbitam o buraco negro”.
O culminar deste evento cósmico único no centro da nossa Galáxia está acontecendo e sendo observado de perto por astrônomos em todo o mundo. A extensa campanha de observação fornecerá uma riqueza de dados, revelando mais não somente sobre a nuvem de gás, mas também sobre as regiões próximas do buraco negro, as quais não tinham ainda sido estudadas anteriormente, e os efeitos da gravidade extremamente elevada, gerando efeitos turbulentos relacionados com hidrodinâmica complexa.

Este trabalho será publicado na revista especializada Astrophysical Journal.

Fonte: ESO

Encontrada nova lua de Netuno

O telescópio espacial Hubble da NASA descobriu uma nova lua orbitando o distante azul esverdeado planeta Netuno.

© Hubble (Netuno e a nova lua)

Agora são 14 satélites conhecidos circulando o gigantesco planeta.

Estima-se que o corpo tem diâmetro estimado de 19,3 quilômetros de diâmetro, fazendo dele a menor lua conhecida no sistema Netuniano. Ela é tão pequena que escapou da detecção da sonda Voyager 2 da NASA, que voou por Netuno em 1989 e sobreviveu às luas e anéis do sistema de Netuno.

Mark Showalter do SETI Institute em Mountain View, na Califórnia, descobriu a lua em 1 de Julho de 2013, enquanto estudava os apagados arcos de anéis de Netuno. “As luas e arcos orbitam Netuno a uma alta velocidade, por isso tivemos que usar uma maneira para seguir seu movimento com o objetivo de obter detalhes do sistema”, disse ele. “Essa é a mesma razão porque um fotógrafo de esportes rastreia um atleta correndo, o atleta se mantém no foco, mas o fundo fica borrado”.

Por um capricho, Showalter estendeu suas análises para regiões bem além do sistema de anéis, e notou um ponto branco extra a aproximadamente 70.000 quilômetros de Netuno, localizado entre as órbitas das luas Larissa e Proteus.

Showalter então analisou mais de 150 fotos de arquivos de Netuno feitas pelo Hubble de 2004 até 2009. O mesmo ponto branco apareceu várias vezes. Ele então plotou uma órbita circular para a lua, que completa uma revolução ao redor de Netuno a cada 23 horas.

A lua, designada como S/2004 N1, é tão pequena e apagada que ela é aproximadamente uma centena de milhões de vezes mais apagada do que a estrela mais débil que podemos ver a olho nu.

A maior lua de Netuno, Tritão, que tem o tamanho aproximado da Lua da Terra, pode ser um planeta anão congelado capturado do Cinturão de Kuiper no anel externo do nosso Sistema Solar. Essa captura teria gravitacionalmente repartido qualquer satélite original do sistema de Netuno. Muitas das luas agora vistas orbitando o planeta, provavelmente formadas depois que Tritão foi colocado na sua órbita incomum em movimento retrógrado ao redor de Netuno.

Fonte: NASA

Uma fusão monstuosa de galáxias

Comparável à fusão de placas tectônicas na Terra formando um supercontinente maciço conhecido como Pangea ocorrido a 250 milhões de anos, o telescópio espacial Spitzer captou imagens de quatro galáxias massivas colidindo-se e disprersando bilhões de estrelas como grãos de areia!

© NASA/JPL-Caltech (ilustração da colisão das quatro galáxias)

É o maior engavetamento galáctico conhecido no Universo, que irá produzir uma enorme prole estelar.

A colisão maciça produzirá a união das quatro galáxias gerando uma única galáxia gigante que será cerca de 10 vezes maior do que a nossa Via Láctea. Do ponto de vista científico, este avistamento raro fornece dados sem precedentes da formação de galáxias mais massivas.
A nova fusão quádrupla foi descoberta por acaso, durante uma pesquisa do Spitzer de um aglomerado de galáxias distante, chamado CL0958 4702, localizado a cerca de cinco bilhões de anos-luz de distância.

© NASA/Spitzer & Chandra (aglomerado de galáxias CL0958+4702)

A imagem mostra dados do telescópio infravermelho Spitzer, em vermelho, e do observatório de raios X Chandra, em azul.

O telescópio infravermelho observou invulgarmente pela primeira vez uma grande pluma em forma de leque de luz que está saindo da reunião das quatro galáxias em forma de bolha, ou elíptica. Três das galáxias são aproximadamente do tamanho da Via Láctea, enquanto a quarta é três vezes maior.

Algumas das estrelas que foram lançadas na fusão monstruosa irão orbitar em áreas isoladas fora das fronteiras de qualquer das galáxias. Tais estrelas abandonadas teriam planetas com vistas noturnas muito diferentes da nossa. Ao invés de ver muitas estrelas individuais, não haveriam galáxias mais visíveis que adornam o céu noturno.

As colisões entre galáxias são importantes na formação do nosso Universo. Nossa própria galáxia canibaliza galáxias menores que são absorvidas há milhões de anos. Embora as estrelas durante a fusão de galáxias são jogadas por aí como grãos de areia, a tensão de cisalhamento do espaço entre os objetos permite que as galáxias sobrevivem à viagem. A Via Láctea colidirá com a galáxia de Andrômeda, uma galáxia espiral muito maior, em cerca de cinco bilhões de anos.

Quando a fusão das quatro galáxias estiver concluída, a galáxia resultante será uma das maiores no Universo.

Fonte: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

Estrela em ciclo magnético hiperativo

O relacionamento entre estrelas e planetas normalmente é bastante unidirecional: a estrela governa seus servos celestiais, banhando-os com radiação e calor.

© IfA (ilustração da reversão de campo magnético em estrela)

Os pequenos planetas simplesmente são influenciados pela estrela progenitora. Mas às vezes um planeta é tão massivo, e está tão perto de sua estrela, que esse pequeno objeto pode exercer uma influência considerável em seu vizinho estelar.
Esse é o caso do planeta orbitando a estrela Tau Boötis (Tau Boo). O mundo gigante, com seis vezes a massa de Júpiter, foi descoberto em 1996 circulando a brilhante estrela a cerca de 50 anos-luz do Sol. Tau Boo b, como o planeta é conhecido, passa tão perto da estrela em sua órbita, menos de 1/20 da distância entre a Terra e o Sol, que arrasta a superfície estelar consigo, assim sincronizando a rotação da estrela com a órbita do planeta.
A interação gravitacional também pode levar a uma mudança hiperativa do campo magnético da estrela.
Novas pesquisas mostram que os polos magnéticos da estrela se revertem em escalas temporais de um ano terrestre ou menos, de modo que o campo magnético volta à sua orientação original a cada dois anos. O ciclo magnético da estrela Tau Boo é pelo menos 10 vezes mais rápido que o do Sol.
Os pesquisadores declaram que Tau Boo é apenas a segunda estrela, depois do Sol, que teve seu ciclo magnético completo documentado. Mas a progressão de Tau Boo é muito mais rápida que a do ciclo magnético correspondente do Sol, que demora 22 anos para ser completado.
A pesquisa confirma indicações anteriores do rápido ciclo magnético de Tao Boo com base em observações preliminares com apenas alguns anos.
“Quando você só tem três pontos de dados, você poderia dizer que existe a possibilidade de um ciclo, mas é bom obter mais pontos de dados para ter certeza”, explica a astrofísica Rim Fares, da University of Saint Andrews, na Escócia. Ela apresentou os novos dados esta semana, na Reunião Nacional de Astronomia do Reino Unido. 
De 2006 a 2011, Fares e seus colegas rastrearam o campo magnético de Tau Boo e de outras nove estrelas usando o telescópio Franco-Canadense-Havaiano em Mauna Kea, no Havaí, e telescópio Bernard Lyot, nos Pirineus Franceses.
As novas observações apoiam a sugestão, oferecida por Fares e seus colegas em 2009, de que o ciclo magnético da estrela dura cerca de dois anos, mas os pesquisadores não são capazes de medir precisamente a duração do ciclo. “Podemos ver a reversão a cada 12 meses. Será que outras reversões acontecem nesse intervalo? Não podemos ter certeza absoluta disso”, observa Fares.
A causa das rápidas oscilações de Tau Boo em seu campo magnético de grande escala ainda não foi identificada, mas o planeta próximo é um suspeito interessante. “Essa estrela é interessante porque tem um planeta muito massivo”, comenta Fares. “Ela tem um Júpiter quente muito massivo, em uma órbita muito próxima”. O arrasto gravitacional do planeta pode estar contribuindo com forças de cisalhamento para a camada convectiva da estrela, onde o plasma em rotação cria o campo magnético. 
Outros estudos de campos magnéticos de estrelas, com e sem planetas, ajudarão a esclarecer os efeitos que o mundo gigante Tau Boo b tem sobre sua estrela. Fares e seus colegas estão trabalhando para coletar dados de outras estrelas, mas até agora nenhuma delas mostrou um ciclo tão claro de reversão magnética. “Nós observamos algumas mudanças na polaridade, mas a maioria delas foram bem caóticas”, conta Fares. “Acho que precisamos observar muito mais para ter certeza de que existem ciclos nessas estrelas”.

A pesquisa foi enviada para publicação no periódico Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Fonte: Scientific American Brasil

A cor real de um exoplaneta

Astrônomos determinaram pela primeira vez a verdadeira cor de um planeta na órbita de uma estrela diferente do Sol.

© NASA (ilustração do planeta azul HD 189733b)

Se visto por olhos humanos, o planeta conhecido como HD 189733b seria de um profundo azul cobalto, parecido com as cores da Terra quando vista do espaço.

Esse planeta extrassolar azul é um gigante gasoso que orbita muito próximo de sua estrela. A atmosfera ali é abrasadora, com uma temperatura que ultrapassa os 1.000ºC, e lá ocorre precipitação de partículas de silicato condensado carregadas por ventos de 7.000 km/h.

Esse mundo alienígena está localizado à distância de 63 anos-luz da Terra, e é um dos exoplanetas mais próximos de nós que pode ser visto cruzando sua estrela. O HD 189733b tem sido intensivamente estudado pelo Hubble e outros telescópios, possibilitando descobrir que sua atmosfera é muito variável e exótica, com nevoeiros e violentas erupções. Agora, o planeta foi alvo de um estudo que determinou de maneira inédita a cor visível de um exoplaneta.

"Esse planeta foi bem estudado no passado, mas medir sua cor é algo realmente novo, podemos imaginar de verdade como esse planeta seria se fôssemos capazes de vê-lo diretamente", afirmou Frédéric Pont, da Universidade de Exeter, autor do estudo.

A cor azul desse planeta se deve à turbulenta atmosfera que está misturada com partículas de silicato que dispersam luz azul. Para determinar como seria o planeta aos olhos humanos, os astrônomos mediram o albedo, ou seja, quanta luz era refletida da superfície do HD 189733b.

A pesquisa será publicada na edição de agosto da revista Astrophysical Journal Letters.

Fonte: NASA

Ecografia revela embrião de uma estrela

Novas observações obtidas pelo ALMA (Atacama Large Millimeter / submillimeter Array) deram aos astrônomos a melhor vista de uma estrela gigantesca se formando no seio de uma nuvem escura.

© ESO/ALMA (nascimento de uma estrela monstruosa)

Descobriu-se um útero estelar com cerca de 500 vezes a massa solar, o maior descoberto na Via Láctea, que ainda está evoluindo. A estrela embrionária no interior da nuvem alimenta-se vorazmente do material que colapsa. Pensa-se que esta nuvem irá dar origem a uma estrela muito brilhante com uma massa que poderá atingir cerca de 100 massas solares.

As estrelas mais brilhantes e de maior massa da nossa Galáxia formam-se no interior de nuvens escuras e frias, no entanto este processo mantém-se envolto tanto em poeira como em mistério. Uma equipe internacional de astrônomos utilizou o ALMA para fazer uma ecografia em microondas de modo a ter uma ideia mais clara sobre a formação destas estrelas gigantescas, localizada a cerca de 11.000 anos-luz de distância, numa nuvem conhecida como Nuvem Escura de Spitzer (sigla do inglês, SDC) 335.579-0.292.
Existem duas teorias para a formação de estrelas de massa muito elevada. Uma sugere que a nuvem escura progenitora se fragmenta, criando vários núcleos pequenos que colapsam por si próprios, formando eventualmente estrelas. A outra é mais dramática: uma nuvem inteira começa a colapsar, com o material se deslocando rapidamente para o centro da nuvem, criando nessa região uma ou mais estrelas de massa muito elevada. A equipe liderada por Nicolas Peretto do CEA/AIM Paris/Saclay, França e Universidade de Cardiff, Reino Unido, compreendeu que o ALMA era a ferramenta perfeita para descobrir o que se está realmente se passando no interior destas nuvens.
Com o auxílio do telescópio espacial Spitzer da NASA e o observatório espacial Herschel da ESA, a SDC 335.579-0.292 revelou-se inicialmente como sendo um ambiente dramático de filamentos de gás escuros e densos. Agora com a utilização da sensibilidade única do ALMA para observar em detalhe, tanto a quantidade de poeira como o movimento do gás se deslocando no interior da nuvem escura, foi descoberto um verdadeiro monstro.
“As observações do ALMA permitiram-nos ver pela primeira vez com todo o pormenor o que se passa no interior desta nuvem,” diz Peretto. “Queríamos ver como é que estrelas monstruosas se formam e crescem, e conseguimos! Uma das fontes que encontramos é uma verdadeira gigante, o maior núcleo protoestelar jamais encontrado na Via Láctea.”
Este núcleo, o útero da estrela embrionária, tem mais de 500 vezes a massa do nosso Sol serpenteando no seu interior. E as observações do ALMA mostram que muito mais matéria está ainda  sendo acretada, aumentando esta massa ainda mais. Todo este material eventualmente colapsará para formar uma estrela jovem que poderá atingir as 100 massas solares, um monstro muito raro.
“Embora soubéssemos já que esta região era uma boa candidata a uma nuvem na formação de estrelas de grande massa, não esperávamos encontrar uma estrela embrionária tão grande no seu centro,” diz Peretto. “Pensa-se que este objeto formará uma estrela que pode atingir as 100 massas solares. De todas as estrelas da Via Láctea apenas uma em cada dez milhares atinge este tipo de massa!”
“Estas estrelas não são apenas raras, mas o seu nascimento é também extremamente rápido e a sua infância é muito curta. É por isso que encontrar um objeto com tanta massa numa fase tão inicial da sua evolução é, de fato, um resultado espetacular, ” acrescenta o membro da equipe Gary Fuller da Universidade de Manchester, Reino Unido.
Outro membro da equipe, Ana Duarte Cabral do Laboratoire d´Astrophysique  de Bordeaux, França, enfatiza que “as observações do ALMA revelam os detalhes espetaculares dos movimentos da rede de filamentos de gás e poeira e mostram que uma enorme quantidade de gás está se deslocando para a região central compacta”. Este aspecto apoia fortemente a teoria do colapso global para a formação de estrelas de grande massa, em vez da fragmentação.

Fonte: ESO

Galáxia antiga abriga ancestrais químicos

Quando os planetas se formaram primeiro no Universo?

© ESO (ilustração da formação de um planeta)

Apesar de descobrirmos centenas de exoplanetas e milhares de candidatos a exoplanetas na Via Láctea, nós precisamos olhar o processo de formação em galáxias muito mais distantes para descobrirmos as pistas iniciais dos nossos ancestrais químicos.

A vida como conhecemos se desenvolve num planeta. Os planetas se formam de detritos deixados quando uma estrela nasce. A formação planetária necessita de elementos mais pesados do que o hidrogênio e o hélio, mas as primeiras estrelas eram feitas somente desses elementos formados no Big Bang. Desse modo foi preciso esperar por um tempo além de alguns ciclos de vida e morte estelar para que os elementos mais pesados fossem forjados pela fusão nuclear e pelas supernovas. Mas a questão permanece: em que momento na história inicial do Universo esses elementos estavam presentes para formar planetas?

Um grupo de astrônomos liderados por Jens-Kristian Krogager, um candidato a Ph.D no Instituto Neils Bohr, fez um detalhado inventário de uma galáxia muito distante, localizada numa posição no tempo quando o Universo tinha aproximadamente 2,8 bilhões de anos de vida, ou seja, cerca de 11 bilhões de anos atrás. Só para termos como referência o Sol tem aproximadamente 5 bilhões de anos, ou seja, esse período é bem antes dele ter se formado em sua nuvem original.

A galáxia bloqueia parte da luz até mesmo dos quasares mais distantes, assim seu espectro pode ser estudado por meio das linhas de absorção. O estudo detalhado analisa a emissão da galáxia com redshift de z=2,35 que causa absorção Lyman α no espectro do quasar SDSS J2222-0946. Elementos individuais no gás podem remover ou bloquear certos comprimentos de onda da luz de uma fonte localizada em segundo plano fornecendo o desvio para o vermelho e a distância da galáxia. Essa galáxia também tem linhas de emissão espectral de gás que foi excitado pela radiação emitida pelas regiões de formação de estrelas.

Usando o Very Large Telescope (VLT) do ESO no Chile e o telescópio espacial Hubble da NASA e ESA, os astrônomos observaram várias linhas de emissão e de absorção do oxigênio, nitrogênio, zinco, ferro, silício e magnésio para determinar com precisão quanto desses elementos pesados e potencialmente elementos de formação de planetas existiam no gás que formou as novas estrelas. Eles determinaram que aproximadamente um terço dos elementos pesados eram encontrados no Sol. Esses elementos tinham que terem sido formados por gerações anteriores de estrelas que viveram e morreram, criando o caminho agora para a formação potencial de planetas 6 bilhões de anos antes do Sol até mesmo ter nascido.

A galáxia parece formar estrelas numa taxa de aproximadamente 13 massas solares (M_⊙) por ano, só por comparação, a nossa galáxia forma uma massa solar por ano. A galáxia é um pequeno e alongado disco com uma massa de 2 bilhões de M_⊙, muito menor do que as grandes galáxias espirais e elípticas que nós observamos no Universo hoje.

O gás que foi estudado nas linhas de absorção e emissão localiza-se bem fora do disco, indicando uma fonte galáctica em funcionamento. Isso ocorre quando uma taxa elevada de formação de estrelas cria um grande número de supernovas que expelem gás interestelar para fora da galáxia desligando a formação de estrelas.

Galáxias jovens, pequenas, ricas em elementos pesados e com alta taxa de formação de estrelas foram os blocos fundamentais usados pelo Universo para gerar posteriormente galáxias como a Via Láctea. Elas trazem suas estrelas, planetas e gás que por meio de uma série de fusões formam as metrópoles estelares em que vivemos hoje. Esses sistemas possuem planetas rochosos e até mesmo habitáveis? Poderia a vida ter começado mais distante no passado do que o nosso próprio planeta? E se sim, para onde foi? Essas são as grandes questões que podemos especular, mas no mínimo estamos aprendendo sobre a maravilha da astrofísica durante o caminho.

A pesquisa foi publicada no periódico Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Fonte: Discovery

Misteriosas explosões no céu profundo

Poderosas e intrigantes explosões de rádio em outras galáxias constantemente aparecem através do céu noturno, sugere um novo estudo.

© Science/D. Thornton (mapa das fontes rápidas de rádio)

Uma equipe internacional de astrônomos detectou quatro eventos explosivos, conhecidos como explosões rápidas de rádio (FRBs, em inglês) acima do plano da nossa Via Láctea. A imagem acima mostra as posições das quatro FRBs, que são marcadas como asteriscos vermelhos neste mapa de todo o céu em coordenadas galácticas. Durante apenas milésimos de segundos, essas fontes enviam poderosos sinais pelo Universo, viajando bilhões de anos-luz pelo espaço.

“Essas explosões fornecem mais energia em um milissegundo do que o Sol faz em 300.000 anos”, disse o principal investigador Dan Thorton da Universidade de Manchester na Inglaterra.

Estudando as observações feitas pelo radiotelescópio CSIRO Parkes na Austrália, Thorton e sua equipe registraram quatro novas fontes pontuais através do céu. As explosões variam de 5,5 a 10 bilhões de anos-luz de distância, significando que a luz viajou por 10 bilhões de anos até alcançar a Terra. O Big Bang que originou o Universo ocorreu a 13,8 bilhões anos atrás.

Esses objetos recém encontrados permitiram aos pesquisadores calcularem que uma FRB deve ocorrer a cada 10 segundos.

Após os astrônomos verificarem que os sinais dos objetos não estavam realmente baseados na Terra, eles questionaram se os novos sinais viriam de dentro ou de fora da Via Láctea. Então, estudaram como as ondas de rádio foram afetadas pelo material que elas cruzaram, uma técnica que poderia permitir que esses novos objetos iluminassem alguns dos componentes do espaço.

À medida que as ondas de rádio viajam pelo espaço, elas são esticadas e têm sua velocidade reduzida pelo material ionizado presente por onde elas passam. Usando modelos, concluiu-se que as FRBs viajaram bilhões de anos-luz, muito além da fronteira da galáxia da Terra.

“Essas fontes possuem uma origem extragaláctica, cuja fonte está provavelmente localizada em outra galáxia”, disse Thornton.

Embora as explosões sejam leves, é possível localizar as explosões de maneira bem precisa.

“Elas são brilhantes e curtas de modo que nós podemos limitar o tamanho da região da emissão na fonte em poucas centenas de quilômetros”, disse Thornton.

Nenhum objeto correspondente pôde ser observado nos comprimentos de onda óptico, raios gama e raios X, assim a origem das explosões permanecem desconhecidas para os cientistas.

“Outras fontes de rádio variáveis extragalácticas variam de dias a meses”, disse Thornton. “As FRBs acontecem em poucos milissegundos”.

Entre as possíveis fontes estão campos magnéticos em intersecção de duas estrelas de nêutrons, corpos extremamente densos com a massa do Sol. Um tipo especial de supernova orbitada por uma estrela de nêutrons poderia potencialmente produzir explosões de rádio à medida que o campo magnético da estrela interage com a explosão da supernova, apesar dessas combinações serem raras.

“Nossa explicação favorita é uma explosão gigante de uma magnetar, um tipo de estrela de nêutrons altamente magnetizada”, disse Thornton.

Fonte: Science

Técnica detecta moléculas em exoplanetas

Os telescópios não param de descobrir exoplanetas "potencialmente habitáveis", mas como ter a certeza de que realmente comportariam vida?

© NASA (ilustração de exoplaneta ao redor de estrela)

Os astrônomos desenvolveram uma nova técnica para obter, a partir da Terra, traços de água e de outras moléculas vitais.

Desde o início da década de 1990, cerca de 900 planetas que orbitam outras estrelas que não o Sol foram descobertos, de acordo com os números mais recentes da NASA. Estatisticamente, recentes estudos estimam que eles poderiam totalizar bilhões em todo o Universo.

A maioria dos exoplanetas descobertos até agora é maior do que a Terra. Mas alguns são rochosos e localizados em áreas consideradas potencialmente habitáveis, nem muito longe nem muito perto de sua estrela. Uma área que não é nem muito quente nem muito fria para ser incompatível com a presença de água em forma líquida, condição necessária, mas não suficiente, para a existência de vida.

"Potencialmente habitável" não significa "habitado" e os meios de observação atuais são insuficientes para analisar a presença de água ou outras moléculas complexas que estão a anos-luz de distância de nós.

Mas isso talvez não dure muito tempo, não de acordo com pesquisadores que apresentaram hoje seu mais recente estudo na conferência anual da British Royal Astronomical Society na Escócia. Uma equipe liderada pela Universidade holandesa de Leiden conseguiu detectar o rastro deixado no espectro luminoso por moléculas de água, sem a necessidade de telescópios ultra-poderosos.

Normalmente, os astrônomos analisam os exoplanetas medindo quanto a sua gravidade influencia a estrela em torno da qual giram. A equipe de Leiden, por sua vez, reverteu o processo ao estudar a influência gravitacional de uma estrela sobre o planeta.

E graças ao espectrógrafo de alta resolução (CRICES) equipado com o Very Large Telescope (VLT), do Observatório Europeu Austral (ESO), eles conseguiram ler os traços extremamente tênues deixados pela água do exoplaneta (HD 189733b, localizado a 63 anos-luz e onde a temperatura é superior a 1.000°C) em sua atmosfera.

Esta técnica permitiu recentemente detectar moléculas de monóxido de carbono (CO) neste exoplaneta, mas nenhuma molécula mais complexa.

"Sabíamos que isso funcionaria para moléculas simples, em comprimentos de onda mais curtos. Mas para encontrar a água, tivemos que explorar comprimentos de onda maiores, onde a atmosfera realmente começa a bloquear os sinais que nós procuramos", explicou Jayne Birkby, astrofísica que liderou o estudo.

"Não tínhamos certeza que iríamos encontrar alguma coisa. E ficamos muito felizes quando o sinal apareceu! Isso significa que ainda podemos fazer muito mais com essa técnica", acrescentou.

Se a água (H2O) pôde ser identificada, os cientistas acreditam que isto abre caminho para rastrear outras moléculas intimamente relacionadas com a vida, tal como o oxigênio (O2) e metano (CH4), especialmente quando o telescópio gigante (E-ELT) da ESO no Chile entrar em serviço a partir de 2020.

"Na próxima década, nosso trabalho ajudará os astrônomos a refinar suas buscas por planetas semelhantes à Terra, e possivelmente por vida, em órbita em torno de outras estrelas do que a nossa", explica Jayne Birkby.

Fonte: AFP

Holofote distante mostra evolução de galáxias

Com o auxílio do Very Large Telescope (VLT) do ESO, astrônomos descobriram uma galáxia distante alimentando-se vorazmente do gás que se encontra nos seus arredores.

© ESO (ilustração de uma galáxia acretando gás do meio circundante)

As observações mostram o gás caindo em direção à galáxia, o que cria um fluxo que alimenta a formação estelar ao mesmo tempo que impulsiona a rotação da galáxia. Esta é a melhor evidência observacional direta até agora que apoia a teoria de que as galáxias atraem e devoram material próximo de modo a crescerem e formarem estrelas. Os resultados serão publicados na edição de amanhã da revista Science.

Os astrônomos sempre suspeitaram que as galáxias crescem atraindo material do meio circundante, no entanto este processo tem-se revelado muito difícil de observar diretamente. Agora o VLT foi utilizado para estudar um alinhamento muito raro entre uma galáxia longínqua e um quasar ainda mais longínquo, o centro extremamente brilhante de uma galáxia alimentado por um buraco negro de elevada massa. A radiação emitida pelo quasar passa através da matéria que circunda a galáxia, antes de chegar à Terra, o que permite explorar em detalhe as propriedades deste material. Estes novos resultados dão a melhor visão até hoje de uma galáxia em plena refeição.
“Este tipo de alinhamento é muito raro e permitiu-nos fazer observações únicas”, explica Nicolas Bouché do Instituto de Investigação de Astrofísica e Planetologia (IRAP, sigla do francês) de Toulose, França, autor principal do novo artigo científico que descreve os resultados. “Usamos o Very Large Telescope do ESO para observar tanto a galáxia propriamente dita como o gás que a rodeia, o que nos permitiu abordar um problema importante na formação galáctica: como é que as galáxias crescem e formam estrelas”.
À medida que formam novas estrelas, as galáxias esgotam rapidamente o seu reservatório de gás, por isso têm que, de alguma maneira, se reabastecer de forma contínua com gás novo para poderem continuar a produzir estrelas. Os astrônomos suspeitavam que a resposta a este problema estivesse na quantidade de gás frio que se situa nos arredores das galáxias, devido à sua atração gravitacional. Neste cenário, a galáxia atrai o gás, o qual circula à sua volta, rodando com a galáxia antes de cair para o seu interior. Embora já tivessem sido observadas anteriormente algumas evidências dum tal processo de acreção, tanto o movimento do gás como as suas outras propriedades não tinham sido ainda completamente exploradas.
Os astrônomos usaram dois instrumentos, o SINFONI (Spectrograph for INtegral Field Observations in the Near Infrared) e o UVES (Ultraviolet and Visual Echelle Spectrograph), ambos montados no VLT no observatório do Paranal, no norte do Chile. As novas observações mostraram como é que a galáxia propriamente dita roda e revelaram igualmente a composição e o movimento do gás situado no exterior da galáxia.
“As propriedades deste enorme volume de gás circundante são exatamente as que esperávamos encontrar se o gás frio estivesse sendo atraído pela galáxia”, diz o co-autor Michael Murphy (Swinburne University of Technology, Melbourne, Austrália). “O gás move-se como o esperado, a quantidade existente é também a esperada e tem a composição certa para ajustar os modelos de modo perfeito. Esta galáxia em particular tem um apetite devorador e nós descobrimos como é que ela se alimenta de modo a crescer tão depressa”.
Os astrônomos já encontraram evidências de material em torno de galáxias no Universo primordial, mas esta é a primeira vez que puderam mostrar com clareza que este material se desloca para o interior e não para o exterior, tendo também determinado a composição deste combustível para futuras gerações de estrelas. Sem a luz do quasar atuando como uma lupa, não teria sido possível detectar este gás circundante.
“Neste caso tivemos sorte em ter um quasar no lugar certo para que a sua luz passasse através do gás que está caindo em direção à galáxia. A próxima geração de telescópios extremamente grandes permitirá fazer este estudo com múltiplas linhas de visão por galáxia, fornecendo assim uma visão muito mais completa”, conclui a co-autora Crystal Martin (University of California Santa Barbara, EUA).

Fonte: ESO

Mapa cósmico dos exoplanetas

Desde 2011 os astrônomos descobriram, em média, cerca de três exoplanetas a cada semana, alguns dos quais se encontram na "zona habitável", onde a água poderia estar na forma líquida.

© Scientific American/Jan Willem Tulp (gráfico dos exoplanetas)

Este gráfico mapeia a vizinhança cósmica de 861 planetas conhecidos, a maior parte foram descobertos com a contribuição do caçador de exoplanetas, o observatório espacial Kepler, veja acessando o link Exoplanets Discovery na opção “Kepler telescope discovery”.

Clique sobre as opções em "Select Layout" para mapear os planetas com base em sua localização no céu, ou de sua distância do Sol. Um grupo enorme de planetas podem ser encontrados perto da marca de 18 horas.

No gráfico os planetas foram separados em quatro categorias. Os Gigantes gasosos (Gas Giants), os mais fáceis de encontrar, são planetas grandes do tamanho de Júpiter, Saturno e acima. Os planetas gasosos Netunianos (Hot Neptunes) são objetos pequenos que ainda pesam mais de 10 massas terrestres. Os Super-Terras (Super-Earth) pesam entre dois e 10 massas terrestres, esses planetas poderiam ser rochosos ou, talvez, constituídos de gás. E os planetas Terrestres (Terrestrial) são aqueles com um tamanho semelhante à Terra.

Apesar da aparente infinidade de planetas próximos, os pesquisadores foram capazes de encontrar apenas uma minúscula fração do que está lá fora. Os astrônomos estimam que a Via Láctea tem mais de 100 bilhões de planetas.

Outras informações sobre exoplanetas descobertos acesse o site Planet Quest da NASA.

Fonte: Scientific American

Gêmeos galácticos inseparáveis

Olhando na direção da constelação do Triangulum (Triângulo), no céu do norte, localiza-se o par de galáxias conhecido como MRK 1034.

© Hubble (par de galáxias MRK 1034)

As duas galáxias muito parecidas, denominadas de PGC 9074 e PGC 9071, estão próximas o suficiente uma da outra unidas pela gravidade, embora nenhum distúrbio gravitacional possa ser visto na imagem. Esses objetos provavelmente estão apenas começando o processo de interação.

Ambas são galáxias espirais, e são vistas de frente, possibilitando evidenciar suas formas distintas. Na parte esquerda da imagem, a galáxia espiral PGC 9074 mostra um brilhante bulbo e dois braços espirais bem apertados ao redor do núcleo, cujas características levaram os astrônomos a classificarem como uma galáxia do Tipo Sa. Perto dela está a PGC 9071, uma galáxia do Tipo Sb, embora muito parecida e quase do mesmo tamanho de sua vizinha, ela tem um bulbo mais apagado e uma estrutura levemente diferente dos seus braços, eles são mais afastados.

Os braços espirais de ambos objetos mostram claramente pedaços escuros de poeira que obscurece a luz das estrelas localizadas atrás, misturadas com brilhantes aglomerados azuis de estrelas quentes recentemente formadas. Estrelas mais velhas e mais frias podem ser encontradas no bulbo brilhante, compacto e amarelado em direção ao centro da galáxia. A estrutura completa de cada galáxia é circundada por um halo circular muito mais apagado de estrelas velhas, algumas delas residindo em aglomerados globulares.

Gradativamente, essas duas galáxias irão se atrair mutualmente, o processo de formação de estrelas irá aumentar e as forças de maré gerarão longas caudas de estrelas e gás. Eventualmente, após talvez centenas de milhões de anos, as estruturas das galáxias em interação irão se fundir formando uma galáxia maior e mais nova.

Fonte: NASA