Exoplaneta com massa e tamanho da Terra

Um planeta localizado fora do Sistema Solar, a 700 anos-luz da Terra, na constelação do Cisne, não tem apenas o tamanho parecido com o nosso, mas também a massa e a densidade, com um núcleo de ferro e o interior rochoso.

© Jasiek Krzysztofiak (ilustração da superfície do exoplaneta)

As novas medições sugerem que o Kepler-78b é o menor exoplaneta do Universo a ter sua massa e seu raio conhecidos com precisão. Ele orbita uma estrela semelhante ao Sol chamada Kepler 78, mas está bem mais perto dela do que nós do Sol.

Para determinar a massa exata do Kepler-78b, dois grupos independentes de astrônomos (um liderado pelo Instituto de Astronomia da Universidade do Havaí, nos EUA, e outro pela Universidade de Genebra, na Suíça) mediram "oscilações" na luz da estrela hospedeira enquanto o planeta circulava em volta dela. Um grupo chegou à conclusão de que a massa desse planeta é 1,69 vez da massa da Terra, e o outro grupo calculou 1,86 vez, usando uma escala similar.

Esse corpo é, portanto, cerca de 20% maior que a Terra, com um diâmetro de 14,8 mil quilômetros. Já a densidade analisada variou de 5,3 a 5,57 gramas por centímetro cúbico, respectivamente, o que indica uma composição rochosa parecida com a do nosso planeta.

Apesar de ser muito semelhante à Terra, o Kepler-78b está próximo demais de sua estrela principal, razão pela qual ele tem seu período orbital muito curto, uma volta completa em torno do astro dura apenas 8,5 horas, e temperaturas altíssimas (2.300 a 3.100 Kelvin).

Embora hoje se acredite que não haja nenhuma possibilidade de vida na superfície desse planeta, ele "constitui um sinal animador para a busca de mundos habitáveis fora do nosso Sistema Solar", disse o astrônomo Drake Deming, da Universidade de Maryland, nos EUA.

Segundo Deming, a existência desse planeta hostil tem pelo menos o mérito de mostrar que planetas extrassolares com uma constituição semelhante à da Terra não são um fato extraordinário na Via Láctea, e que é possível encontrar outros com critérios compatíveis com alguma forma de vida.

Além das Universidades do Havaí e de Genebra, participaram das pesquisas cientistas do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), da Universidade da Califórnia, em Berkeley e em Santa Cruz, e da Universidade Yale, todas nos EUA.

Fonte: Nature

Um quinteto de luas em Saturno

Cinco luas de Saturno posaram para a sonda Cassini para que fosse possível criar esse belo retrato com os anéis de Saturno.

© Cassini (quinteto de luas em Saturno)

Essa imagem, de  29 de Julho de 2011, foi feita com a câmera da sonda Cassini apontada para a direção norte, do lado iluminado dos anéis logo acima dos planos dos anéis de Saturno. O planeta Saturno possui atualmente 61 luas catalogadas.

Bem à direita, e obscurecendo o próprio Saturno, está a segunda maior lua do planeta, Reia, que possui 1.528 km de diâmetro. Reia está mais próxima da sonda Cassini nessa composição, a uma distância de 1,1 milhões de quilômetros. Ela tem uma superfície repleta de crateras que são testemunhas da sua história violenta, com muitas crateras se sobrepondo ou apagando traços de eventos de impactos mais antigos.

Com aproximadamente 400 km de largura, Mimas, localiza-se logo além, e parece levitar um pouco acima dos anéis mais internos de Saturno. A delimitação da grande e distinta cratera Herschel da lua Mimas é parcialmente coberta por Reia, mas pode ser observada juntamente com numerosas crateras menores.

O brilhante Encelado aparece acima do centro da imagem e localiza-se além dos anéis, a uma distância de 1,8 milhões de quilômetros da sonda Cassini. Embora não seja visível nessa imagem, o congelado Encelado é coberto por uma rede de cadeias congeladas e vales, com plumas de partículas de gelo sendo expelidas pelas fissuras presentes no seu hemisfério sul.

Para a parte inferior esquerda, a pequena Pandora, com apenas 81 km de diâmetro, aparece marcada pelos anéis externos de Saturno; de fato, essa lua orbita o planeta entre os anéis A e F.

Por último, mas não menos importante, a irregular Janus, localiza-se na parte mais a esquerda da imagem, algumas marcas de sombras na sua superfície correspondem à grandes crateras de impacto.

Fonte: ESA

O Universo foi semeado com ferro

Um novo estudo americano demonstra como o Universo, ainda "jovem", foi semeado com ferro.

© Hubble (centro do aglomerado de galáxias Perseus)

Para isso, os pesquisadores da Universidade de Stanford analisaram a distribuição uniforme desse elemento metálico em um enorme aglomerado de galáxias, algo que teria ocorrido durante a explosão de estrelas e buracos negros há cerca de 10 bilhões de anos, quando o Cosmos tinha "apenas" 3,7 bilhões de anos, aproximadamente.

A pesquisa foi feita pelo Laboratório de Acelerador Linear de Stanford (SLAC) em parceria com o Instituto Kavli de Cosmologia e Astrofísica de Partículas (KIPAC), a Agência Japonesa de Exploração Aeroespacial (JAXA) e o Departamento de Energia dos EUA (DOE). A equipe verificou 84 conjuntos de observações feitas por um telescópio de raios X do satélite japonês Suzaku.

Foi analisada a distribuição de ferro em todo o aglomerado de galáxias Perseu, localizado a 250 milhões de anos-luz de distância da Terra. Segundo o astrofísico e principal autor do artigo Norbert Werner, do KIPAC, os resultados encontrados apontam que esse composto deveria estar presente no gás intergaláctico existente antes dessa região ter se formado.

A distribuição uniforme do elemento também apoia a ideia de que ele foi criado pelo menos entre 10 e 12 bilhões de anos atrás. Nessa época, o Universo passava por um período turbulento de sua evolução, e os buracos negros estavam em sua fase mais "energética".

"A energia combinada desses fenômenos cósmicos deve ter sido forte o suficiente para expulsar a maioria dos metais das galáxias no início dos tempos e para enriquecer e misturar o gás intergaláctico", disse o coautor do trabalho Ondrej Urbano.

Para entender se os elementos pesados permaneciam em suas galáxias de origem ou se espalhavam pelo espaço, os cientistas avaliaram oito direções diferentes do aglomerado Perseu. O estudo se concentrou no gás quente de milhões de graus, que preenche os espaços entre as galáxias e encontrou ferro por todo o caminho, até nas bordas do aglomerado.

Segundo os pesquisadores, a quantidade de ferro vista nessa região equivale à massa de cerca de 50 bilhões de sóis como o nosso.

"Acreditamos que a maior parte do ferro veio de um único tipo de supernova chamado Ia", disse a astrofísica e coautora do estudo Aurora Simionescu, que atualmente trabalha na JAXA.

Em uma supernova Ia, uma estrela explode e libera todo o seu material para o espaço. De acordo com os cientistas, pelo menos 40 bilhões de astros desse tipo devem ter explodido em um período relativamente "curto" para liberar toda essa quantidade de ferro com força para conduzi-lo para fora das galáxias.

Os resultados também sugerem que o aglomerado Perseu provavelmente não é único com esse perfil e que o ferro, junto com outros elementos pesados, pode ser uniformemente distribuído em todos os grandes aglomerados de galáxias, destacou Steven Allen, professor associado do KIPAC e chefe da equipe de pesquisa.

Os pesquisadores estão agora à procura de ferro em outros aglomerados e esperam ansiosamente por uma missão espacial capaz de medir com maior precisão as concentrações de elementos como esse no gás quente das estrelas. Assim, será possível entender melhor como as grandes estruturas do Universo se desenvolveram.

Fonte: Nature

Por que o Universo está se desintegrando?

Por que o Universo está se desintegrando? Essa é uma pergunta que assombra astrônomos desde a descoberta, nos anos 90, que a expansão do Universo está acelerando.

© Hubble Ultra Deep Field (imagem do céu profundo)

A complexidade cresce com novas observações de explosões estelares distantes que lançam dúvidas sobre a principal explicação, chamada de constante cosmológica.
O que quer que esteja provocando a aceleração do Universo foi batizado de energia escura, mas suas origens continuam misteriosas. No passado, quando Albert Einstein estava formulando sua teoria geral da relatividade, ele adicionou uma força repulsiva nas suas equações, chamada de constante cosmológica, que devia, na época, fazer com que a teoria previsse um Universo estático. Sem ela, seus cálculos mostravam que a gravidade não resultaria em um Universo estável, mas que ele colapsaria sobre si mesmo. Quando, mais tarde, descobriu-se que o Universo não era estático, mas que estava em expansão, Einstein abandonou a constante, que qualificou como seu maior erro. Décadas depois, porém, quando foi revelado que o Universo não estava simplesmente se expandindo, mas que sua dilatação estava acelerando, cientistas recuperaram a constante descartada e a adicionaram de volta às equações da teoria da relatividade para prever um Universo que está se desintegrando cada vez mais rápido. Atualmente, a constante cosmológica é a principal ideia para explicar a energia escura, mas ela só funciona se o que é conhecido como parâmetro da equação de estado da energia escura (relacionando pressão e densidade), chamado de w, for igual a -1.
Não foi isso, porém, que o Pan-STARRS (Telescópio de Pesquisa Panorâmica e Sistema de Resposta Rápida, literalmente), descobriu.
Com base na combinação de medidas cosmológicas de diversos projetos com registros do Pan-STARRS de um tipo especial de explosão estelar chamada de supernova do tipo Ia usada como régua cósmica para medir distâncias astronômicas, pesquisadores calcularam o valor de w em -1,186. “Esse valor para w significa que o modelo mais simples para explicar a energia escura não é verdadeiro”, declara Armin Rest do Instituto de Ciências do Telescópio Espacial (STScI) em Baltimore, principal autor de um artigo relatando os resultados.
Entretanto, é preciso levar em conta que os resultados são preliminares, não devendo colocar a constante cosmológica seriamente em dúvida. “No momento, não podemos dizer que realmente encontramos uma discrepância. Nós ainda temos que verificar se isso se deve a algum problema com algum desses projetos”.
O cálculo é baseado em observações de aproximadamente 150 supernovas do tipo Ia feitas entre 2009 e 2011 pelo telescópio PS1 do Pan-STARRS, no Havaí. Essa classe de supernova ocorre quando um tipo específico de estrela, chamado de anã branca, atinge seu limite máximo de massa, que é do mesmo tipo para todas as anãs brancas, e explode com um brilho padrão. Ao comparar o brilho aparente de uma supernova com seu brilho intrínseco conhecido, astrônomos podem deduzir sua distância. Observações espectroscópicas da supernova, que dividem a luz em suas cores constituintes, revelam quanto o comprimento de onda da luz foi esticado pela expansão do Universo.
Com esses parâmetros em mãos, os pesquisadores do Pan-STARRS combinaram seus dados com as descobertas de outras sondas de energia escura, como as observações da radiação cósmica de fundo em micro-ondas feitas pelo satélite europeu Planck, para calcular o parâmetro de estado da equação da energia escura.
O quanto se concluir dos cálculos depende de seu nível de incerteza, e de saber se erros sistemáticos associados ao telescópio e à análise alteraram o resultado. “Sabemos que a calibragem de telescópios, a física de supernovas e as propriedades de galáxias são grandes fontes de incertezas, então todo mundo está tentando descobrir isso de maneiras diferentes”, observa Daniel Scolnic da Johns Hopkins University, que publicou um artigo com estimavas de incertezas dos dados.
“Dan fez um excelente trabalho caracterizando as sistemáticas”, elogia Alexander Conley da University of Colorado em Boulder, envolvido em tipo diferente de estudo de supernova chamado de Supernova Legacy Survey que obteve resultados semelhantes. No entanto, outro pesquisador do projeto, Julien Guy da Universidade Pierre e Marie Curie em Paris, aponta que a equipe pode ter subestimado seu erro sistemático ao ignorar uma fonte adicional de incerteza dos modelos de curva luminosa de supernovas. Ele está em contato com os pesquisadores do Pan-STARRS, que estão analisando esse fator. No fim das contas, a maioria dos especialistas declara que os novos resultados são impressionantes, mas que não provam a existência de uma nova física. “O artigo do Pan-STARRS apresenta uma análise muito profunda e cuidadosa, e um resultado sólido, mas não muda qualitativamente nossa visão dos parâmetros cosmológicos”, declara Joshua Frieman, astrofísico do Fermilab em Batavia, no estado de Illinois, não envolvido na pesquisa.
O fato de vários experimentos cosmológicos estarem produzindo valores de w diferentes de -1, porém, está chamando a atenção de muitos. “Essa já é a terceira pesquisa de supernovas distantes que chega a essa conclusão”, observa o astrônomo do STScI Adam Riess, membro da equipe do Pan-STARRS que recebeu o Prêmio Nobel de Física de 2011 pela descoberta da energia escura. “Nós não podemos simplesmente dizer que essa ou aquela pesquisa estão erradas. Isso pode ser algo fundamental de uma dessas medidas. Ou talvez a energia escura seja mais intrigante do que o esperado”. Ainda que a constante cosmológica explique a energia escura matematicamente, ela não elucida os motivos de essa força existir. Um valor alternativo de w pode indicar que a energia escura não é constante no tempo, mas variável, uma ideia chamada de quintessência. De qualquer forma, o Pan-STARRS e de outras pesquisas produzirão novos dados em breve, seja para apoiar ou refutar o valor mais recente de w. “Acredito que dentro de um ou dois anos, isso provavelmente se tornará definitivo, ou desaparecerá”, conclui Riess.

Fonte: Scientific American

O crescimento das galáxias

Os biólogos observam uma árvore crescer através da evolução dos seus anéis. Começando no núcleo denso do tronco de uma árvore e movendo-se para fora, a passagem do tempo é marcada por anéis concêntricos, revelando assim capítulos de sua história.

© GALEX/WISE (galáxia NGC 3377)

As galáxias superam as árvores em bilhões de anos, fazendo seu crescimento ser algo impossível de se ver. Mas como os biólogos, os astrônomos podem ler os anéis no disco de uma galáxia para revelar seus passados. Usando dados do Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) e do Galaxy Evolution Explorer (GALEX), os cientistas têm obtido mais evidências para a teoria do crescimento das galáxias de dentro para fora, mostrando que explosões de formação de estrelas nas regiões centrais foram seguidas de um a dois bilhões de anos depois pelo nascimento nas franjas externas.

“Inicialmente, um rápido período de formação de estrelas formou a massa no centro dessas galáxias, seguido posteriormente de uma fase de formação de estrelas nas regiões externas. Eventualmente, as galáxias param de formar estrelas e tornam-se tranquilas”,  disse Sara Petty, da Virginia Tech, em Blacksburg, principal autor da pesquisa. “Essa última fase de formação de estrelas poderia ter sido causada por fusões menores com vizinhas ricas em gás  que fornecem o combustível para novas estrelas”.

A descoberta pode também resolver um mistério das galáxias idosas. As galáxias no estudo, conhecidas como vermelhas e mortas, devido à sua coloração avermelhadas e à falta de novos nascimentos de estrelas, têm uma quantidade surpreendente de luz ultravioleta emanada de suas regiões externas. Frequentemente a luz ultravioleta é gerada por estrelas jovens e quentes, mas essas galáxias foram consideradas muito velhas para abrigar esse tipo de população.

A solução para esse quebra-cabeça é provavelmente estrelas velhas e quentes. Petty e seus colegas usaram uma nova abordagem em vários comprimentos de onda para mostrar que a luz ultravioleta sem explicação parece vir de uma fase final na vida das estrelas mais velhas, quando elas expelem suas camadas externas e se aquecem.

O GALEX e o WISE se tornaram a dupla ideal para o estudo. O GALEX era sensível à luz ultravioleta enquanto que o WISE observa a luz infravermelha vindo de estrelas mais velhas. O GALEX não está mais em operação, e o WISE recentemente foi reativado para caçar asteroides, num projeto denominado de NEOWISE. Ambos os telescópios têm grandes campos de visão, permitindo que eles facilmente capturem imagens de galáxias inteiras.

A sinergia entre o GALEX e o WISE produz medidas super sensíveis de onde as estrelas mais velhas e quentes residem nessas galáxias vermelhas e mortas”, disse Don Neill, do Instituto de Tecnologia da Califórnia, em Pasadena. “Isso nos permite mapear o progresso da formação de estrelas dentro de cada galáxia”.

Ned Wright da Universidade da Califórnia, em Los Angeles, um co-autor do estudo e principal pesquisador do WISE antes dele ter sido reativado, compara o intervalo dos vários comprimentos de onda dos dois telescópios a notas musicais, “o WISE por si só cobre o equivalente ao intervalo de três oitavas, enquanto que o WISE e o GALEX juntos cobrem um intervalo de sete oitavas”.

Um artigo foi publicado na edição de Outubro de 2013 do Astronomical Journal.

Fonte: Jet Propulsion Laboratory

O Fantasma de Júpiter

Essa imagem fantasmagórica do telescópio espacial Spitzer da NASA mostra os restos mortais de uma estrela moribunda, chamada de nebulosa planetária.

© Spitzer (NGC 3242)

As nebulosas planetárias são consideradas como o último estágio da vida de uma estrela parecida com o Sol, quando suas camadas externas foram descartadas e iluminadas pela luz ultravioleta da estrela central. O Fantasma de Júpiter, também conhecido como NGC 3242, está localizado a aproximadamente 1.400 anos-luz de distância da Terra na direção da constelação de Hydra. A visão infravermelha do Spitzer mostra o halo externo mais frio da estrela moribunda, colorido aqui em vermelho. Também evidente são os anéis concêntricos ao redor do objeto, o resultado do material que está sendo periodicamente lançado pelos suspiros mortais finais da estrela. Nessa imagem, a luz infravermelha no comprimento de onda de 3,6 mícron é mostrada em azul, a luz de 4,5 mícron é mostrada em verde e a de 8,0 mícron em vermelho.

Fonte: NASA

Lugar mais frio conhecido no Universo

Astrônomos do Observatório ALMA, no Chile, enxergaram um novo formato da Nebulosa do Bumerangue, nuvem de gás e poeira que é o lugar conhecido mais frio no Universo, com temperatura de -272° C.

© NRAO/ALMA (Nebulosa do Bumerangue)

Segundo os pesquisadores, o que se vê nas novas imagens do Alma é um truque de luz. Nebulosas planetárias, como a Bumerangue, são estrelas no final de sua existência. Ao centro, é possível observar estrelas anãs brancas, que emitem uma intensa radiação ultravioleta que faz com que o gás ao seu redor brilhe e emita luz com cores vibrantes.

As primeiras imagens da nebulosa, feitas com telescópios terrestres, mostravam uma forma curvada, que deu origem ao seu nome. Outras fotografias, registradas pelo telescópio espacial Hubble em 2003, exibiam um perfil mais semelhante a uma gravata borboleta.

© Hubble (Nebulosa do Bumerangue)

"Esse objeto ultrafrio é extremamente intrigante, e estamos aprendendo muito sobre sua verdadeira natureza", disse Raghvendra Sahai, pesquisador e principal cientista do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA em Pasadena, na Califórnia, em nota divulgada pelo Observatório Nacional de Radioastronomia dos Estados Unidos. "O que parecia um lóbulo duplo ou a forma de bumerangue é, na verdade, uma estrutura muito mais ampla que está se expandindo rapidamente para o espaço."

A Nebulosa do Bumerangue fica a 5 mil anos-luz de distância da Terra, na constelação do Centauro. Segundo os astrônomos do ALMA, trata-se de uma nebulosa pré-planetária, na qual a estrela central ainda não está quente o suficiente para emitir a radiação ultravioleta que produz seu brilho característico.

A nuvem de gás e poeira dessa estrela está se expandindo e esfriando rapidamente, num processo semelhante ao dos refrigeradores que usam gás expandido para produzir temperaturas frias. Os cientistas mediram a temperatura do gás na nebulosa ao observar como ela absorve a radiação cósmica de micro-ondas, que têm temperatura de -270°C.

A pesquisa também revela que as franjas exteriores da Nebulosa do Bumerangue começam a se aquecer, apesar de ainda serem mais frias que a radiação cósmica. Segundo os cientistas, o aquecimento deve acontecer por conta do efeito fotoelétrico, em que a luz é absorvida pelo material sólido, que por sua vez reemite elétrons.

Um artigo foi publicado no jornal Astrophysical Journal.

Fonte: National Radio Astronomy Observatory

As Nebulosas Cabeça de Cavalo e de Órion

A escura Nebulosa Cabeça de Cavalo e a brilhante Nebulosa de Órion são contrastantes paisagens cósmicas.

© R. Colombari & F. Pelliccia (Nebulosas Cabeça de Cavalo e Órion)

Localizadas a 1.500 anos-luz em uma das constelações mais conhecidas do céu noturno, elas aparecem em cantos opostos do mosaico impressionante acima.

A familiar Nebulosa Cabeça de Cavalo aparece como uma nuvem escura, uma pequena silhueta marcou contra o brilho vermelho longo no canto inferior esquerdo. Alnitak é a estrela oriental no cinturão de Órion e é vista como a estrela mais brilhante à esquerda da Nebulosa Cabeça de Cavalo. Abaixo da estrela Alnitak está a Nebulosa da Chama, com nuvens de emissão brilhante e faixas de poeira escura dramáticas. A região de emissão magnífica, a Nebulosa de Órion (também conhecida como M42), encontra-se no canto superior direito. Imediatamente à sua esquerda está uma nebulosa de reflexão proeminente às vezes chamada de Running Man (Homem Correndo). Estruturas delgadas invasivas de gás hidrogênio brilhante são facilmente rastreadas em toda a região.

Fonte: NASA

O Aglomerado da Borboleta

O Aglomerado da Borboleta é um aglomerado de estrelas aberto brilhante com cerca de 12 anos-luz de diâmetro, localizado a 1.600 anos-luz de distância da Terra, na constelação austral de Scorpius (o Escorpião).

© N.A.Sharp/Mark Hanna (M6)

Seu nome deriva da vaga semelhança de sua forma de uma borboleta, e também ele é conhecido como NGC 6405 ou Messier 6 (M6).

O aglomerado fica perto da fronteira da constelação de Sagitário, o que o torna o objeto Messier mais próximo do centro da Via Láctea. Os membros deste grupo foram formados na mesma nuvem molecular gigante e ainda estão gravitacionalmente ligados uns aos outros.

O Aglomerado da Borboleta contém, provavelmente, um pouco mais de 300 estrelas, embora apenas 80 tenham sido identificados. A maioria delas são jovens e quentes estrelas azuis, mas o membro mais brilhante (na borda da asa esquerda da borboleta) é uma estrela gigante laranja, chamada BM Scorpii (HD 160371), que contrasta com os seus vizinhos azuis na imagem. A estrela BM Scorpii, é classificada como uma estrela variável, cujo brilho varia de 5,5 a 7,0 de magnitude em um ciclo de cerca de dois anos. O aglomerado possui em torno de 100 milhões de anos de existência.

Você pode encontrar este conjunto de cerca de 4 graus ao norte da estrela brilhante Shaula na cauda do Escorpião, e apenas cinco graus a sudeste de Messier 7, um outro aglomerado aberto. Um olhar através de um telescópio pequeno revela por que ele é chamado de Aglomerado da Borboleta: com um aumento de 40 a 50 vezes, o aglomerado apresenta três estrelas brilhantes que atravessam o centro (o corpo da borboleta), com duas alças irregulares de estrelas de cada lado (as asas). Um pouco de imaginação revela as "antenas" da borboleta, a nordeste. Você verá apenas algumas dezenas de estrelas com binóculos e, talvez, 100 estrelas em um telescópio de 6 polegadas.

Fonte: National Optical Astronomy Observatory

A Rosa de Caroline

Encontrado entre os ricos campos de estrelas da Via Láctea na direção da constelação da Cassiopeia, o aglomerado estelar NGC 7789 localiza-se a aproximadamente a 8.000 anos-luz de distância da Terra.

© Albert Barr (NGC 7789)

Sendo descoberto no final do século 18 pela astrônoma Caroline Lucretia Herschel, o aglomerado também é conhecido como a Rosa de Caroline. Sua aparência sugestiva é criada pelo imbricamento complexo de estrelas e vazios do aglomerado. Agora estimado como tendo 1,6 bilhões de anos, os aglomerados abertos de estrelas ou galácticos também mostram sua idade. Todas as estrelas no aglomerado provavelmente nasceram no mesmo momento, mas as mais brilhantes e mais massivas exaurem de forma mais rápida seus combustíveis de hidrogênio em seus núcleos. Essas têm se desenvolvido das estrelas da sequência principal como o Sol nas muitas estrelas gigantes vermelhas mostradas com um brilho amarelado nessa bela composição colorida. Usando as medidas de cor e brilho, os astrônomos podem modelar a massa e então a idade do aglomerado de estrelas, começando pelo desligamento das estrelas da sequência principal que se tornaram gigantes vermelhas. Com mais de 50 anos-luz de diâmetro, a Rosa de Caroline se espalha por quase meio grau (o tamanho angular da Lua Cheia) perto do centro da imagem telescópica de campo vasto acima.

Fonte: NASA

A descoberta da galáxia mais distante

Embora as observações com o telescópio espacial Hubble da NASA identificaram muitos outros candidatos a galáxias no Universo primordial, incluindo alguns que talvez seja ainda mais distante.

© V. Tilvi e C. Papovich (ilustração da galáxia z8_GND_5296)

Esta galáxia é a mais distante e mais antiga, cuja distância pode ser definitivamente confirmada com observações do telescópio Keck I, um de um par dos maiores telescópios da Terra.

"Queremos estudar galáxias muito distantes para aprender como as galáxias mudam com o tempo, o que possibilita compreender como a Via Láctea evolui", disse Steve Finkelstein, autor principal do estudo.

"Isso é o que faz com que essa distante galáxia seja tão excitante, porque temos um vislumbre das condições de quando o Universo tinha apenas cerca de 5 por cento de sua idade atual de 13,8 bilhões anos", disse Casey Papovich da Universidade do Texas, segundo autor do estudo.

Os astrônomos podem estudar como as galáxias evoluem porque a luz viaja a uma certa velocidade, cerca de 300 mil quilômetros por segundo. Assim, quando olhamos para objetos distantes, nós os vemos como eles apareceram no passado.

Antes de obtermos conclusões fortes sobre como as galáxias evoluíram, temos que ter certeza que estamos olhando para as galáxias certas.

Isto significa que os astrônomos devem empregar os métodos mais rigorosos para medir a distância até essas galáxias, para entender em que época do Universo está sendo observada.
A equipe de Finkelstein selecionou esta galáxia, e dezenas de outras, para o acompanhamento das cerca de 100.000 galáxias descobertas na Hubble Cosmic Assembly Near-infrared Deep Extragalactic Legacy Survey (CANDELS), de que Finkelstein é um membro da equipe. O maior projeto da história do Hubble, o CANDELS utilizou mais de um mês do tempo de observação do telescópio espacial Hubble.

© CANDELS (a galáxia mais distante do Universo)

A equipe observou tais galáxias que podem ser extremamente distantes, com base em suas cores das imagens captadas pelo Hubble. Este método é bom, mas não infalível. Usando cores para classificar galáxias é complicado porque objetos mais próximos podem se disfarçar como galáxias distantes.

Assim, para medir a distância até essas galáxias potencialmente no início de Universo de uma forma definitiva, os astrônomos usam espectroscopia; mais especificamente, analisando o redshift, ou seja, os deslocamentos dos comprimentos de onda de luz de uma galáxia ao mudar para a extremidade vermelha do espectro.

A equipe usou o telescópio Keck I, no Havaí, um dos maiores telescópios óptico/infravermelho do mundo, para medir o desvio para o vermelho da galáxia z8_GND_5296 em 7,51, o mais alto redshift de uma galáxia já confirmado. Isso significa que esta galáxia surgiu apenas 700 milhões de anos após o Big Bang.

O telescópio Keck I foi equipado com o novo instrumento MOSFIRE, que pode olhar para vários objetos ao mesmo tempo, e tornou a medição possível.

Os pesquisadores são capazes de medir com precisão as distâncias de galáxias medindo uma característica do hidrogênio através da transição Lyman-alfa, que emite intensamente em galáxias distantes. Ela é detectada em quase todas as galáxias que são vistas a partir de um tempo maior de 1 bilhão de anos a partir do Big Bang, mas chegando mais perto do que isso, a linha de emissão de hidrogênio, por alguma razão, torna-se cada vez mais difícil de notar.
Das 43 galáxias observadas com o MOSFIRE, a equipe de Finkelstein detectou esta transião Lyman-alpha em apenas uma.

Os pesquisadores suspeitam que possam ter alcançado a época em que o Universo fez a sua transição de um estado opaco, em que a maior parte do gás de hidrogênio entre as galáxias era neutro para um estado translúcido em que a maior parte do hidrogênio era ionizado (chamado de Era da Reionização). Portanto, não é necessariamente que as galáxias distantes não estão lá. Pode ser que elas estão escondidas atrás de uma parede de detecção de hidrogênio neutro, que bloqueia o sinal de Lyman-alfa,

Além de sua grande distância, as observações da equipe mostrou que a galáxia z8_GND_5296 está formando estrelas de forma extremamente rápida, produzindo estrelas a uma taxa 150 vezes mais rápido que a nossa própria galáxia, a Via Láctea. Esta nova distância recordista reside na mesma parte do céu onde está a recordista anterior (redshift 7,2), a galáxia UDFy-38135539 que também possui uma elevada taxa de formação de estrelas.

Além de seus estudos com Keck I, a equipe também observou a galáxia z8_GND_5296 no infravermelho com o telescópio espacial Spitzer da NASA. Com o Spitzer foi medida a quantidade de oxigênio ionizado contido na galáxia, o que ajuda a fixar para baixo a taxa de formação de estrelas. As observações do Spitzer também ajudou a descartar outros tipos de objetos que possam se disfarçar de uma galáxia muito distante, como uma galáxia mais próxima, que é particularmente empoeirada.

Em breve, telescópios terrestres maiores, como o telescópio Thirty Meter Telescope (TMT) no Havaí e o telescópio Giant Magellan Telescope, além do telescópio espacial James Webb, devem possibilitar a descoberta de mais dessas galáxias distantes. A Universidade do Texas é um dos sócios fundadores do Giant Magellan Telescope (GMT) de 25 metros de diâmetro, que em breve começará a construção nas montanhas do Chile. Este telescópio terá cerca de cinco vezes o poder de captação de luz do Keck I e será sensível às linhas de emissão muito mais fracas, buscando as galáxias ainda mais distantes. Embora as observações atuais estão começando a alcançar a Era da Reionização, é necessário mais trabalho.

"O processo de reionização é improvável que seja muito repentino ", disse Finkelstein. "Com o GMT, vamos detectar muito mais galáxias, empurrando nosso estudo do Universo distante ainda mais perto do Big Bang."

O resultado foi publicado na edição desta semana da revista Nature.

Fonte: Observatório McDonald – Universidade do Texas

Supernovas são energizadas por magnetars?

A descoberta recente de supernovas de tipo II anormalmente luminosas e muito distantes induziram pesquisadores a pensar que poderiam estar presenciando a explosão de estrelas por um processo, proposto por teóricos em finais dos anos 60, designado de par instável.

© ESO/L.Calçada (magnetar)

A luminosidade de uma supernova, mais concretamente, o tempo que demora a atingir o brilho máximo e o intervalo de tempo durante o qual consegue manter um brilho elevado, depende quase exclusivamente da quantidade de um isótopo radioativo de Níquel, o ⁵⁶Ni, que é formado durante a fase inicial da explosão. Nas semanas e meses seguintes a supernova brilha em resultado dos raios gama produzidos pelos decaimentos do ⁵⁶Ni num isótopo de Cobalto, o ⁵⁶Co, e deste último num isótopo estável do Ferro, o ⁵⁶Fe. Uma supernova de tipo II normal produz aproximadamente uma massa solar de ⁵⁶Ni. Supernovas muito luminosas têm de produzir uma grande quantidade de ⁵⁶Ni durante a explosão; cada uma das supernovas estudadas foi tão luminosa que deveria ter produzido algumas dezenas de massas solares deste isótopo.

Só estrelas muito maciças, estrelas com massas superiores a aproximadamente 150 vezes a massa do Sol, e com baixo teor em “metais”, elementos mais pesados do que o hidrogênio e hélio, conseguiriam produzir tal quantidade de ⁵⁶Ni. Estrelas como estas são muito raras no Universo atual pois a maior parte do material interestelar, a partir do qual se formam as estrelas, está contaminado com “metais” produzidos por gerações sucessivas de estrelas; por outro lado, seriam mais abundantes quando o Universo era mais jovem. Estrelas tão maciças não explodem pelo mecanismo de colapso gravitacional, como é o caso das supernovas de tipo II (com linhas de hidrogênio no espectro), mas antes pelo referido processo de par instável. O interior destas estrelas é extremamente quente devido à enorme massa e à compressão resultante. Num determinado momento a energia dos fótons de raios gama no interior da estrela, que sustentam o peso das camadas exteriores, pode tornar-se tão elevada que os fótons se transformam espontaneamente em pares de elétron-pósitron, daí a palavra par. Esta reação absorve uma fração importante da energia disponível para manter a estrela em equilíbrio, daí a palavra instável, e a zona nuclear começa a contrair-se rapidamente. Ao contrário do que acontece num colapso gravitacional clássico, no entanto, esta contração aumenta as temperaturas no interior até um nível que deflagra uma cadeia de reações de fusão nuclear de forma descontrolada, as quais libertam energia suficiente para vencer a gravidade e destruir por completo a estrela. Trata-se de um mecanismo semelhante ao de uma bomba termonuclear, a bomba de hidrogênio.

Ao observar estas supernovas tão luminosas a bilhões de anos no passado, os astrônomos sugeriram, naturalmente, que poderiam tratar-se dos primeiros exemplos de supernovas de par instável. Entretanto, um artigo agora propõe um cenário alternativo para explicar a luminosidade destas supernovas. Matt Nicholl, do Astrophysics Research Centre, Queen’s School of Mathematics and Physics, e os seus colaboradores, realizaram cálculos que sugerem que estas supernovas podem ser mais normais, resultantes do colapso gravitacional de estrelas progenitoras com características menos extremas do que as avançadas pelo cenário anterior; no novo cenário, a energia suplementar que permitiria uma tal supernova atingir um pico de brilho acima do normal e manter-se brilhante durante mais tempo teria origem numa magnetar, uma estrela de nêutrons com um campo magnético extraordinariamente intenso. As magnetars, formam-se em supernovas de colapso gravitacional em circunstâncias ainda mal compreendidas. São conhecidas apenas 20 destas estrelas de nêutrons em toda a Via Láctea. Estima-se que, no instante em que são criadas, girem em torno do seu eixo de rotação 300 vezes por segundo e tenham um campo magnético mil vezes mas intenso do que o de uma estrela de nêutrons normal e quadrilhões de vezes mais intenso do que o campo magnético terrestre. No cenário apresentado por Nicholl e co-autores, uma magnetar formada numa supernova, perde energia rotacional através do seu campo magnético que, por sua vez, transfere essa energia para o plasma de partículas e núcleos atômicos que forma o remanescente da supernova. Os cálculos realizados pela equipe mostram que a quantidade de energia transferida por este processo de frenagem da magnetar permite explicar de forma quase perfeita as observações existentes das supernovas de luminosidade anormalmente elevada. Este cenário pode também explicar uma outra característica das magnetars: o fato de terem períodos de rotação anormalmente longos (entre 1 e 10 segundos) quando comparadas com outras estrelas de nêutrons, como se, no seu caso, algum mecanismo tivesse sugado essa energia rotacional precocemente.

Fonte: Nature

A maior estrutura cósmica do Universo Local

O satélite Planck da ESA (Agência Espacial Europeia) captou imagens de alguns dos maiores objetos existentes no Universo atualmente: aglomerados e superaglomerados de galáxias.

© Planck (superaglomerado de galáxias de Shapley)

Enquanto rastreava pelo espaço em busca da luz cósmica mais antiga, o satélite encontrou centenas de galáxias entremeadas por uma imensa quantidade de gás, e registrou uma imagem do núcleo do superaglomerado de Shapley, a estrutura cósmica com a maior concentração de matéria do Universo Local.

Esse superaglomerado foi descoberto em 1930 pelo astrônomo americano Harlow Shapley, como uma notável concentração de galáxias na constelação do Centauro. Com mais de 8 mil galáxias e uma massa total superior a 10 quadrilhões de vezes a massa do Sol, essa é a estrutura mais maciça a uma distância de aproximadamente 1 bilhão de anos-luz da Via Láctea.

O gás quente que permeia aglomerados de galáxias brilha em na região dos raios X, mas também é visível nos comprimentos de onda de microondas, que o satélite Planck vê como uma assinatura distinta na radiação cósmica de fundo, o brilho do Big Bang.

Olhando para essa assinatura, o chamado efeito Sunyaev-Zel'dovich, o satélite Planck já observou mais de mil aglomerados de galáxias, incluindo vários superaglomerados e pares de grupos que interagem.

Esta imagem composta do núcleo do superaglomerado Shapley combina o gás detectado com Planck em grande escala entre os membros do superaglomerado (em azul ) com a detectada através dos raios X dentro dos aglomerados de galáxias de Shapley, utilizando o satélite Rosat (em rosa), bem como uma visão de sua rica população de galáxias, como observado em comprimentos de onda visíveis na Digitised Sky Survey.

Os borrões maiores em rosa em raios X identificam os dois aglomerados Abell 3558 (do lado direito) e Abell 3562 (do lado esquerdo), assim como um par de grupos mais pequenos entre eles.

Fonte: ESA

A Nebulosa da Caverna

Essa colorida paisagem celeste mostra o brilho empoeirado e avermelhado da região de emissão do catálogo Sharpless, conhecida como Sh2-155, ou a Nebulosa da Caverna.

© Jimmy Walker (Sh2-155)

Localizada a aproximadamente 2.400 anos-luz de distância da Terra, a cena localiza-se ao longo do plano da Via Láctea, em direção à constelação do céu do norte de Cepheus. As explorações astronômicas da região revelam que ela se formou na fronteira da massiva nuvem molecular Cepheus B e as estrelas azuis, jovens e quentes da associação Cepheus OB3. O brilhante anel de gás hidrogênio ionizado é energizado pela radiação de estrelas quentes, dominada pela brilhante estrela azul do Tipo-O localizada na parte superior da imagem. As frentes de ionização dirigidas pela radiação são provavelmente criadas pelos núcleos de estrelas que estão colapsando e por novas formações de estrelas. Com um tamanho apropriado de um berçário estelar, a caverna cósmica tem mais de 10 anos-luz de diâmetro.

Fonte: NASA

Três galáxias em Dragão

Esse intrigante trio de galáxias é algumas vezes chamado de Grupo Draco, e localiza-se na constelação do norte, chamada Draco (o Dragão).

© Stephen Leshin (trio de galáxias em Dragão)

Da esquerda para a direita estão a galáxia espiral NGC 5981, a galáxia elíptica NGC 5982, e a galáxia espiral que aparece de frente para nós, NGC 5985; todas elas dentro do mesmo campo telescópico de visão que se espalha um pouco mais do que a metade da largura da Lua cheia. Enquanto o grupo é de longe muito pequeno para ser um aglomerado de galáxias, e não tem sido catalogado como um grupo compacto, todas essas galáxias localizam-se a cerca de 100 milhões de anos-luz da Terra. Numa análise mais detalhada realizada com espectrógrafos, o núcleo brilhante da impressionante galáxia espiral que aparece de frente para nós, a NGC 5985, mostra uma proeminente emissão em um comprimento de onda de luz específico, levando os astrônomos a classificarem essa galáxia como sendo uma Seyfert, ou seja, um tipo de galáxia ativa. Não tão bem conhecido como outros grupos de galáxias, o contraste na aparência visual de seus membros, faz desse trio um alvo atrativo para os astrofotógrafos. Essa exposição impressionantemente profunda nos fornece pistas, apagadas de conchas ao redor da NGC 5982, aspectos que são evidências de fusões galácticas do passado. Essa imagem também revela muitas outras galáxias bem mais distantes que esse trio.

Fonte: NASA