Sinal de raios X aponta para matéria escura

Astrônomos utilizando observatórios de alta energia da ESA e da NASA descobriram uma pista espetacular que aponta para um ingrediente indescritível do nosso Universo: a matéria escura.

© Chandra/XMM-Newton (aglomerado de Perseu)

Embora se pense ser invisível, nem emitindo nem absorvendo luz, a matéria escura pode ser detectada por meio da sua influência gravitacional sobre os movimentos e aparência de outros objetos no Universo, como estrelas ou galáxias.

Com base nesta evidência indireta, os astrônomos acreditam que a matéria escura é o tipo dominante de matéria no Universo, mesmo assim, permanece obscura.

Agora, uma dica pode ter sido descoberta ao estudar aglomerados de galáxias, os maiores aglomerados cósmicos de matéria, unidos pela gravidade.

Os aglomerados de galáxias contêm não somente centenas de galáxias, mas também uma grande quantidade de gás quente que preenche o espaço entre elas.

No entanto, a medição da influência gravitacional destes agregados mostra que as galáxias e o gás constituem cerca de 1/5 da massa total, pensa-se que o resto seja matéria escura.

O gás é principalmente hidrogênio e, a mais de 10 milhões de graus Celsius, é quente o suficiente para emitir raios X. Traços de outros elementos contribuem com linhas adicionais na mesma proporção e em comprimentos de onda específicos.

Ao examinar observações, pelo XMM-Newton da ESA e pelo Chandra da NASA, destas linhas características em 73 aglomerados de galáxias, os astrônomos notaram numa linha intrigante e tênue num comprimento de onda onde nada tinha sido visto antes. A linha de emissão em raios X apresentou um aumento de intensidade de cerca de 3,56 keV.

"Se este sinal estranho tivesse sido provocado por um elemento conhecido presente no gás, deveria ter deixado outros sinais na radiação em raios X em outros comprimentos de onda conhecidos, mas nenhum deles foi descoberto," afirma a Dra. Esra Bulbul do Centro Harvard-Smithsonian para Astrofísica em Cambridge, no estado americano do Massachusetts, autora principal do artigo que discute os resultados.

Os astrônomos sugerem que a emissão pode ser criada pelo decaimento de um tipo exótico de partícula subatômica conhecida como "neutrino estéril", que está prevista mas que ainda não foi detectada.

Os neutrinos comuns são partículas com muito pouca massa que interagem apenas raramente com a matéria através da chamada força nuclear fraca, bem como por meio da gravidade. Pensa-se que os neutrinos estéreis interagem com a matéria comum apenas através da gravidade, tornando-os num possível candidato à matéria escura.

"Se a interpretação das nossas observações estiver correta, os neutrinos estéreis podem constituir pelo menos parte da matéria escura nos aglomerados de galáxias ", afirma a Dra. Bulbul.

Os aglomerados de galáxias estudados situam-se numa variedade de distâncias, desde mais de uma centena de milhões de anos-luz até alguns bilhões de anos-luz. O sinal fraco e misterioso foi descoberto ao combinar observações múltiplas dos aglomerados, bem como uma imagem individual do aglomerado de Perseu, uma estrutura gigantesca na nossa vizinhança cósmica.

Esta descoberta pode ter bastantes implicações, mas os cientistas estão sendo cautelosos. São necessárias mais observações de aglomerados de galáxias com o XMM-Newton, com o Chandra e com outros telescópios de alta energia, antes que a ligação com a matéria escura possa ser confirmada.

"A descoberta destes raios X curiosos foi possível graças ao grande arquivo do XMM-Newton, e à capacidade do observatório em recolher grandes quantidades de raios X em diferentes comprimentos de onda, levando a esta linha anteriormente desconhecida," comenta Norbert Schartel, cientista do projeto XMM-Newton da ESA.

Fonte: CfA e ESA

Uma super-Terra vizinha com temperatura ideal

Um exoplaneta recém-descoberto poderá ser capaz de sustentar vida, e está "perto" da Terra de um ponto de vista cósmico.

© PHL (ilustração do exoplaneta Gliese832c)

Uma equipe internacional de astrônomos descobriu um exoplaneta na zona habitável da estrela Gliese 832, a gama de distâncias que podem permitir a existência de água líquida à superfície de um planeta. Conhecido como Gliese 832c, situa-se a 16 anos-luz da Terra. A título de comparação, a nossa Galáxia mede cerca de 100.000 anos-luz de diâmetro; a estrela mais próxima da Terra (além do Sol) Proxima Centauri, está a 4,2 anos-luz de distância.

O exoplaneta Gliese 832c é uma "super-Terra" com pelo menos cinco vezes a massa do nosso planeta, e completa uma órbita em torno da sua estrela a cada 36 dias. Mas essa estrela é uma anã vermelha, muito mais tênue e fria que o nosso Sol, por isso Gliese 832c recebe aproximadamente a mesma energia estelar que a Terra, apesar de orbitar muito mais perto.

De fato, segundo uma medida normalmente usada, Gliese 832c é um dos três exoplanetas mais semelhantes à Terra já descobertos, comenta Abel Mendez Torres, diretor do Planetary Habitability Laboratory da Universidade de Porto Rico em Arecibo.

O Índice de Similaridade com a Terra (ESI, Earth Similarity Index) de Gliese 832c (ESI=0,81) é comparável com Gliese 667Cc (ESI=0,84) e Kepler-62e (ESI=0,83). Uma gêmea perfeita da Terra teria um ESI de 1.

"Isto torna Gliese 832c um dos três planetas mais parecidos com a Terra, de acordo com o ESI (isto é, com respeito ao fluxo estelar e massa da Terra) e o mais próximo da Terra dos três, um objeto ideal para observações de acompanhamento," disse Torres.

A equipe liderada por Robert Wittenmyer, da Universidade de Nova Gales do Sul, Austrália, descobriu Gliese 832c ao notar pequenas oscilações que a gravidade do planeta provocava no movimento da sua estrela hospedeira.

© PHL (análise orbital de Gliese 832c)

Observaram estas oscilações em dados recolhidos por três instrumentos diferentes: o Espectrógrafo Echelle da University College London acoplado ao telescópio Anglo-Australiano na Austrália, o PFS (Planet Finder Spectrograph) de Carnegie acoplado ao telescópio Magalhães II no Chile e o espectrógrafo HARPS (High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher), que faz parte do telescópio de 3,6 metros do Observatório La Silla do ESO no Chile.

Gliese 832c é o segundo planeta a ser descoberto em torno da estrela Gliese 832. O outro, Gliese 832b, foi descoberto em 2009; é um gigante gasoso que orbita muito mais longe da estrela, completando uma órbita em aproximadamente 9 anos.

"Até agora, os dois planetas de Gliese 832 são uma versão reduzida do nosso próprio Sistema Solar, com um planeta potencialmente tipo-Terra mais interior, e um planeta gigante mais exterior, parecido com Júpiter," acrescenta Torres.

No entanto, de momento não se sabe quão Gliese 832c se assemelha com a Terra. De fato, os seus descobridores pensam que o mundo recém-descoberto pode ser mais parecido com Vênus, com uma espessa atmosfera que levou a um efeito estufa descontrolado.

"Dada a grande massa do planeta, parece provável que tenha uma grande atmosfera, o que pode tornar o planeta inóspito," escreve Wittenmyer e sua equipe no artigo científico, aceito para publicação na revista The Astrophysical Journal. "Na verdade, é mais provável que GJ [Gliese] 832c seja um 'super-Vênus', com um significativo efeito estufa."

Fonte: Planetary Habitability Laboratory

Blocos de construção de Titã pode anteceder Saturno

Um estudo financiado pela NASA e pela ESA encontrou evidências firmes de que o nitrogênio na atmosfera da lua de Saturno, Titã, teve origem em condições similares ao berço frio dos cometas mais antigos da nuvem de Oort.

© NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute (Titã)

A descoberta descarta a possibilidade dos blocos de construção de Titã terem sido produzidos dentro do disco quente de material que se pensa ter cercado o jovem planeta Saturno durante a sua formação.

A principal implicação desta nova pesquisa é que os blocos de construção de Titã formaram-se no início da história do Sistema Solar, no frio disco de gás e poeira que formou o Sol. Este foi também o local do nascimento de muitos cometas, que retêm ainda hoje uma composição primitiva ou praticamente inalterada.

A pesquisa foi liderada por Kathleen Mandt do Instituto de Pesquisa do Sudoeste em San Antonio, EUA e incluem colegas do Centro Nacional de Pesquisa Científica da França (CNRS) e do Observatório de Paris.

O nitrogênio é o ingrediente principal na atmosfera da Terra, bem como na de Titã. A lua de Saturno é frequentemente comparada com uma versão inicial da Terra, mas congelada.

A pesquisa sugere que a informação acerca dos blocos de construção originais de Titã está ainda presente na atmosfera da lua gelada, permitindo aos cientistas testar ideias diferentes da sua formação. Mandt e colegas demonstram que a origem do nitrogênio de Titã é essencialmente a mesma hoje em dia como durante sua formação, há 4,6 bilhões de anos. Esta pista é a proporção entre um isótopo do nitrogênio, chamado nitrogênio-14, e outro isótopo, chamado nitrogênio-15.

A equipe descobriu que o nosso Sistema Solar não é suficientemente antigo para esta taxa do isotópico de nitrogênio ter mudado significativamente. Isto é contrário ao que os cientistas geralmente assumiam.

"Quando olhamos de perto para o modo como esta proporção evoluiu com o tempo, descobrimos que era impossível ter mudado de forma significativa. A atmosfera de Titã contém tanto nitrogênio que nenhum processo pode modificar significativamente este marcador, mesmo após mais de 4 bilhões de anos de história do Sistema Solar," comenta Mandt.

A pequena mudança nesta razão isotópica ao longo de grandes períodos de tempo torna possível a comparação dos blocos de construção originais de Titã com outros objetos do Sistema Solar em busca de ligações entre eles.

À medida que os cientistas planetários investigam o mistério da formação do Sistema Solar, as taxas de isótopos são pistas valiosas que são capazes de recolher. Nas atmosferas planetárias e nos materiais à superfície, a quantidade específica de uma forma de um elemento, como o nitrogênio, relativamente a outra forma desse mesmo elemento, pode ser uma poderosa ferramenta de diagnóstico, pois está intimamente ligada às condições sob as quais os materiais se formam.

O estudo também tem implicações para a Terra. Suporta a visão emergente de que o amoníaco gelado dos cometas não é provavelmente a fonte principal de nitrogênio da Terra. No passado, os cientistas assumiram uma ligação entre os cometas, Titã e a Terra, e supuseram que a taxa do isotópico de nitrogênio na atmosfera original de Titã era o mesmo que o da Terra hoje em dia. As medições da taxa do isotópico de nitrogênio em Titã, por vários instrumentos da missão Cassini-Huygens, mostraram que este não é o caso, o que significa que esta proporção é diferente em Titã e na Terra, enquanto as medições em cometas viram a sua relação confirmada com a de Titã. Isto significa que as fontes de nitrogênio na Terra e de Titã devem ter sido diferentes.

Outros cientistas já haviam mostrado que a razão isotópica de nitrogênio na Terra provavelmente não tinha mudado significativamente desde a formação do nosso planeta.

"Alguns já sugeriram que os meteoritos trouxeram nitrogênio para a Terra, ou que o nitrogênio foi capturado diretamente do disco de gás que formou o Sol. Este é um quebra-cabeças interessante para futuras investigações," salienta Mandt.

Mandt e colegas estão ansiosos por saber se as suas conclusões são suportadas por dados da missão Rosetta da ESA, quando estudar o cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko no início do ano que vem. Se a sua análise estiver correta, o cometa deverá ter uma taxa mais baixa dos dois isótopos que o de Titã, neste caso de hidrogênio no gelo de metano. Acreditam que esta proporção química em Titã é mais parecida com a dos cometas da nuvem de Oort do que a dos cometas que nascem no  Cinturão de Kuiper, que começa perto da órbita de Netuno. O cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko é um astro do Cinturão de Kuiper.

"Este resultado emocionante é um exemplo importante da ciência da Cassini que fornece informação sobre a história do Sistema Solar e a formação da Terra," afirma Scott Edgington, cientista do projeto Cassini no JPL da NASA em Pasadena, no estado americano da Califórnia.

Fonte: NASA e Astrophysical Journal Letters

Três buracos negros supermassivos oscilam em galáxia distante

Em uma galáxia a quatro bilhões de anos-luz de distância da Terra, três buracos negros supermassivos estão travados em um abraço rotacional.

© European VLBI Network (par de buracos negros do sistema triplo)

Esses buracos negros representam o trio de buracos negros interligados conhecido até o momento e sugere que esses sistemas compactos sejam mais comuns do que se pensava anteriormente.

“O que torna extraordinário para mim é que esses buracos negros, que estão no limite da Teoria Geral da Relatividade de Einstein, estão orbitando um ao outro a uma velocidade 300 vezes maior que a velocidade do som na Terra”, disse Roger Deane, principal autor do artigo da Universidade de Cape Town.

“Não é somente isso, mas usando os sinais combinados de radiotelescópios em quatro continentes da Terra nós fomos capazes de observar esse exótico sistema a uma distância equivalente a um terço de toda a extensão do Universo. Isso nos anima muito já que estamos apenas arranhando a superfície de uma longa lista de descobertas que serão possíveis de serem realizadas com o Square Kilometer Array”.

O sistema, chamado SDSS J150243.091111557.3, foi primeiramente identificado a quatro anos atrás como um quasar, ou seja, um buraco negro supermassivo no centro de uma galáxia, que está rapidamente crescendo pela acreção de material e brilha intensamente. Mas seu espectro era ligeiramente excêntrico com sua linha de emissão de oxigênio duplamente ionizado dividida em dois picos ao invés de apresentar somente um.

Uma explicação favorável sugeriu que existiam na verdade dois buracos negros supermassivos escondidos no núcleo da galáxia.

Uma galáxia ativa normalmente mostra linhas de emissões estreitas com um único pico, que vem de uma região de gás ionizado ao redor. O fato dessa galáxia ativa mostrar linhas de emissão com duplo pico, sugere que existem duas regiões ao redor de gás ionizados e assim sendo dois buracos negros supermassivos.

Mas um dos buracos negros supermassivos estava escondido na poeira. Então Deane e seus colegas pesquisaram um pouco mais. Eles usaram uma técnica chamada de Very Long Baseline Interferometry (VLBI), o que significa integrar os sinais de telescópios separados a mais de 10.000 quilômetros para poderem ver detalhes 50 vezes maiores do que aqueles observados pelo telescópio espacial Hubble.

Observações feitas com a rede Europeia VLBI, uma rede de antenas da Europa, China, Rússia e América do Sul, revelaram que o buraco negro supermassivo coberto pela poeira era novamente dois ao invés de um, fazendo com que o sistema tivesse três buracos negros supermassivos no total.

“Nosso objetivo era confirmar os dois buracos negros suspeitos. Nós não esperávamos que um deles era de fato dois, que só poderia mesmo ser revelado pela European VLBI Network, devido aos detalhes impressionantes que essa rede é capaz de discernir”, disse Deane.

Deane e seus colegas observaram seis galáxias similares antes de encontrar o primeiro trio. O fato deles terem encontrado um trio tão rapidamente sugere que eles são mais comuns do que se pensava anteriormente.

Anteriormente, somente quatro sistemas de buracos negros eram conhecidos, com o par mais perto separado de 2,4 kiloparsecs, aproximadamente 2.000 vezes a distância entre a Terra e a estrela mais próxima fora do Sistema Solar, a Proxima Centauri. Mas o par mais próximo nesse trio é separada por somente 140 parsecs, aproximadamente 10 vezes essa distância.

Embora Deane e seus colegas contassem com a fenomenal resolução da técnica VLBI para poder separar espacialmente os dois buracos negros mais próximos, eles também mostraram que a presença poderia ser inferida a partir de estruturas de escalas maiores. O movimento orbital do buraco negro, por exemplo, está impresso nos grandes jatos, torcendo-os e dando a eles uma forma de hélice. Isso pode fazer com que telescópios menores com uma ferramenta apropriada possam encontrá-los  com uma eficiência muito maior.

A primeira implicação desta pesquisa evidencia a evolução das galáxias. Dois ou três buracos negros supermassivos são a prova cabal de que a galáxia se fundiu com outra. Assim, olhando essas galáxias em detalhe, os astrônomos podem entender como as galáxias se evoluíram até ter a forma e o tamanho que têm hoje.

A segunda implicação propicia informação de um fenômeno conhecido como radiação gravitacional. A Teoria Geral da Relatividade de Einstein prevê que quando um dos buracos negros supermassivos espirala internamente, ondas gravitacionais se propagam pelo espaço.

Futuros radiotelescópios deverão ser capazes de medir as ondas gravitacionais desses sistemas com a decadência de suas órbitas.

“No futuro, o Square Kilometer Array permitirá que nós possamos encontrar e estudar esses sistemas com detalhes impressionantes, e realmente permitirá que possamos ganhar um entendimento muito melhor sobre como os buracos negros moldam as galáxias no decorrer da história do Universo”, disse o coautor Matt Jarvis da Universidade de Oxford e Western Cape.

Fonte: Nature

O aglomerado de galáxias Hércules

A imagem abaixo mostra as galáxias que pertencem ao Aglomerado Hércules, um verdadeiro arquipélago de ilhas do Universo, a meros 500 milhões de anos-luz de distância da Terra.

© Ken Crawford (Aglomerado Hércules)

O Aglomerado Hércules também é conhecido como Abell 2151. Esse aglomerado está carregado com gás e poeira, galáxias espirais formadoras de estrelas, mas possui poucas galáxias espirais, que não possuem gás e poeira e nem estrelas recém-nascidas associadas. As cores, nessa impressionante imagem composta profunda mostra as galáxias com formação de estrelas com uma tonalidade azul e as galáxias com populações estelares mais velhas com uma tonalidade amarelada. A nítida imagem se espalha por cerca de 3/4 de graus através do centro do aglomerado, correspondendo a mais de 6 milhões de anos-luz na distância estimada do aglomerado. Espalhamento de difração ao redor das estrelas mais brilhantes na nossa própria Via Láctea são produzidos pelos suportes do espelho do telescópio. Nessa imagem cósmica muitas galáxias parecem estar se colidindo ou se fundindo enquanto outras parecem distorcidas, uma clara evidência que aglomerados de galáxias normalmente são ambientes de interação. De fato, o Aglomerado Hércules, pode ser visto como o resultado de fusões que ainda acontecem de aglomerados de galáxias menores, e acredita-se que ele seja similar aos jovens aglomerados de galáxias no Universo primordial muito mais distante.

Fonte: NASA

A Nebulosa da Íris em um campo de poeira

Que flores existem nesse campo de poeira escura de estrelas? A Nebulosa da Íris.

© Mikel Martínez (Nebulosa da Íris)

A cor azulada marcante da Nebulosa da Íris é criada pela luz da estrela brilhante SAO 19158 refletida de um denso pedaço de poeira normalmente escura.

Não é somente a estrela por si só que é na sua maior parte azul, mas a luz azul da estrela é preferencialmente refletida pela poeira, o mesmo efeito que faz o céu da Terra ser azul. A tonalidade marrom da poeira penetrante vem parcialmente da fotoluminescência, ou seja, poeira convertendo radiação ultravioleta para luz vermelha. Catalogada como NGC 7023, a Nebulosa da Íris é estudada frequentemente, pois existe a prevalênica incomum dos Hidrocarbonetos Aromáticos Policíclicos (PAHs), moléculas complexas que também são lançadas na Terra durante a combustão incompleta ocorrida nos incêndios. A porção brilhante azul da Nebulosa da Íris se espalha por cerca de seis anos-luz. A Nebulosa da Íris, mostrada acima, localiza-se a cerca de 1.300 anos-luz distância e pode ser encontrada com um pequeno telescópio apontado para a constelação de Cepheus.

Fonte: NASA

Novas moléculas em torno de estrelas antigas

Usando o observatório espacial Herschel, astrônomos descobriram uma molécula vital para a formação de água, por entre as cinzas de estrelas moribundas, semelhantes ao nosso Sol.

© NASA/ESA/C.R. O'Dell (Nebulosa Hélix)

Esta imagem apresenta a Nebulosa Hélix em primeiro lugar em comprimentos de onda ópticos, pelo Hubble, depois pelo instrumento SPIRE do Herschel em comprimentos de onda em torno dos 250 micrômetros. É também mostrado um espectro da região identificada na imagem, que mostra uma clara assinatura da emissão de CO e OH+ nas regiões exteriores e mais densas da nebulosa planetária. O íon molecular OH+ é necessário para a formação da água, e o observatório espacial Herschel é o primeiro a detectá-lo em nebulosas planetárias.

Quando estrelas pequenas a médias, como o nosso Sol, se aproximam do fim de vida, acabam por se tornar em densas anãs brancas. Neste processo, libertam para o espaço as suas camadas exteriores de poeira e gás, criando um caleidoscópio de complicados padrões, conhecido como nebulosas planetárias.

Na verdade, não têm nada que ver com planetas, mas foram batizadas no final do século XVIII pelo astrônomo William Herschel porque, no seu telescópio, pareciam-se com objetos circulares ondulados, parecidos aos planetas do nosso Sistema Solar.

Mais de dois séculos depois, as nebulosas planetárias estudadas com o telescópio com o seu nome, o observatório espacial Herschel, levaram a uma descoberta impressionante.

Tal como as grandes explosões de estrelas mais pesadas, as supernovas, a morte das estrelas que formam as nebulosas planetárias também enriquecem o ambiente interestelar ao seu redor com elementos que serão a base da nova geração de estrelas.

Enquanto as supernovas são capazes de dar origem aos elementos mais pesados, as nebulosas planetárias contêm uma grande porção de elementos mais leves, como o carbono, nitrogênio e oxigênio, formados pela fusão nuclear na sua estrela.

Uma estrela como o Sol vai queimando hidrogênio no seu centro durante bilhões de anos. Quando o combustível começa a acabar, a estrela central começa a inchar, tornando-se numa gigante vermelha, ficando instável e perdendo a sua camada exterior, formando uma nebulosa planetária.

O centro da estrela acaba por se tornar numa anã branca, libertando radiação ultravioleta para as redondezas.

A radiação intensa pode destruir moléculas que tinham sido ejetadas pela estrela e que estão ligadas nos aglomerados ou anéis de material vistos na periferia das nebulosas planetárias.

Pensava-se ainda que esta radiação restringia a formação de novas moléculas naquelas regiões.

Mas em dois estudos separados, com base em observações do Herschel, os astrônomos descobriram que uma molécula vital à formação de água parece apreciar este ambiente difícil e até é possível que dependa do mesmo para se formar. A molécula, conhecida como OH+, é uma combinação, carregada positivamente, de um átomo de oxigênio e de um átomo de hidrogênio.

Num estudo, conduzido por Isabel Aleman, da Universidade de Leiden, na Holanda, foram analisadas onze nebulosas planetárias e as moléculas foram encontradas em apenas três.

As nebulosas apresentam em comum temperaturas elevadas, em torno de 100.000ºC.

"Pensamos que uma pista essencial é a presença de densos aglomerados de gás e poeira, que são iluminados por UV e raios X, emitidos pelo centro quente da estrela," diz Aleman.

"A radiação de alta energia interage com os aglomerados para desencadear reações químicas que levam à formação de novas moléculas."

Entretanto, outro estudo liderado pela Dra. Mireya Etxaluze do Instituto de Ciência dos Materiais em Madrid, Espanha, focou-se na Nebulosa Hélix, uma das nebulosas planetárias mais próximas do nosso Sistema Solar, a uma distância de 700 anos-luz.

A estrela central tem cerca de metade da massa do nosso Sol, mas tem uma temperatura muito mais alta que ronda os 120.000ºC. Os invólucros expulsos da estrela, que em imagens ópticas fazem lembrar um olho humano, são conhecidos por conter uma grande variedade de moléculas.

O Herschel mapeou a presença da molécula fundamental em toda a Nebulosa Hélix, e descobriu que é mais abundante em locais onde as moléculas de monóxido de carbono, previamente ejetadas pela estrela, têm mais probabilidade de ser destruídas pela forte radiação ultravioleta.

Uma vez que os átomos de oxigênio estejam livres do monóxido de carbono, estão disponíveis para fabricar moléculas de oxigênio-hidrogênio, reforçando ainda mais a hipótese de que a radiação UV pode estar promovendo a sua criação.

Os dois estudos são os primeiros a identificar esta molécula crítica e necessária para a formação da água em nebulosas planetárias, embora ainda não se saiba se as condições realmente permitem a continuação da formação de água.

"A proximidade da Nebulosa Hélix significa que temos um laboratório natural à nossa porta cósmica para estudar em mais detalhe a química destes objetos e sua função na reciclagem de moléculas no meio interestelar," afirma a Dra. Etxaluze.

"O Herschel traçou a água por todo o Universo, desde nuvens de formação de estelar até ao cinturão de asteroides do nosso próprio Sistema Solar," afirma Göran Pilbratt, cientista do projeto Herschel da ESA. "Agora até descobrimos que estrelas como o Sol podem contribuir para a formação da água no Universo, mesmo quando estão à beira da morte."

Fonte: ESA e Astronomy

Buraco negro supermassivo é eclipsado por corrente veloz de gás

Utilizando dados de diversos observatórios espaciais da NASA e da ESA, astrônomos descobriram um comportamento inesperado do buraco negro supermassivo no núcleo da galáxia NGC 5548, localizado a 244,6 milhões de anos-luz da Terra.

© Hubble (buraco negro supermassivo no núcleo da galáxia NGC 5548)

Este comportamento pode fornecer novos dados sobre o modo como os buracos negros supermassivos interagem com as suas galáxias hospedeiras.

Imediatamente após o telescópio espacial Hubble ter observado a NGC 5548 em Junho de 2013, os pesquisadores descobriram características estranhas nos dados. Eles detectaram uma corrente de gás que fluía rapidamente para fora do buraco negro supermassivo da galáxia, bloqueando 90% dos seus raios X emitidos.

"Os dados representaram mudanças dramáticas desde a última observação com o Hubble em 2011," afirma Gerard Kriss do STScI (Space Telescope Science Institute) em Baltimore, Maryland. "Vi assinaturas de gás muito mais frio do que estava presente antes, indicando que o vento tinha arrefecido devido a uma diminuição significativa da radiação de raios X a partir do núcleo galáctico."

A descoberta foi feita durante uma campanha de observação intensiva, que inclui também dados do Swift da NASA, do NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) e do observatório de raios X Chandra, bem como do XMM-Newton (X-ray Multi-Mirror Mission) da ESA e do observatório de raios gama INTEGRAL.

Após combinar e analisar dados de todas as seis fontes, foi possível notasr que os buracos negros supermassivos nos núcleos das galáxias ativas, como a galáxia NGC 5548, expelem grandes quantidades de matéria através de poderosos ventos de gás ionizado. Por exemplo, o vento persistente da NGC 5548 alcança velocidades de aproximadamente 1.000 km/s. Mas agora surgiu um novo vento, muito mais forte e mais rápido do que o vento persistente.

"Estes novos ventos alcançam velocidades de 5.000 km/s, mas estão muito mais perto do núcleo do que o vento persistente," afirma Jelle Kaastra, do Instituto de Pesquisa Espacial da Holanda (SRON). "Os novos fluxos bloqueiam 90% dos raios X de baixa energia que vêm de muito perto do buraco negro, e obscurecem até 1/3 da região que emite a radiação ultravioleta a poucos dias-luz de distância do buraco negro."

O fluxo gasoso recém-descoberto na NGC 5548, um dos mais bem estudados para o tipo de galáxia conhecido como Seyfert Tipo I, fornece a primeira evidência direta de um processo de blindagem que acelera os poderosos fluxos de gás, ou ventos, até altas velocidades. Estes ventos ocorrem somente se o seu ponto de partida é protegido dos raios X.

Parece que a blindagem na NGC 5548 vem acontecendo há pelo menos três anos, mas só recentemente começou a cruzar a nossa linha de visão.

"Existem outras galáxias com correntes semelhantes de gás que flui na direção oposta à do buraco negro central, mas nós nunca tínhamos encontrado evidências de que o fluxo de gás havia mudado de posição tão drasticamente como este. É a primeira vez que vemos um fluxo como este mover-se para a nossa linha de visão," afirma Kriss.

Os cientistas também deduziram que em quasares mais luminosos, os ventos podem ser fortes o suficiente para soprar gás que de outra forma teriam se tornado nutriente para o buraco negro, regulando assim tanto o crescimento do buraco negro como o da sua galáxia hospedeira.

Fonte: Science

A Nebulosa Pata de Gato

A imagem abaixo de campo profundo mostra a Nebulosa Pata de Gato.

© SONEAR/Roberto Colombari (Nebulosa Pata de Gato)

As nebulosas são talvez tão famosas por serem identificadas com formas familiares, como a vasta Nebulosa Pata de Gato, visível em Escorpião. Localizada a 5.500 anos-luz de distância a Nebulosa Pata de Gato é uma nebulosa de emissão com uma cor vermelha que origina da abundância de átomos de hidrogênios ionizados. Também conhecida como a Nebulosa Garra do Urso, ou NGC 6334, possui estrelas que têm quase dez vezes a massa do Sol que estão nascendo ali há poucos milhões de anos.

Fonte: NASA

Fraturas em Caronte podem indicar que já teve um oceano subterrâneo

Se a superfície gelada da lua gigante de Plutão, Caronte, estiver rachada, a análise das fraturas poderá revelar se o seu interior esteve quente, talvez quente o suficiente para ter mantido um oceano subterrâneo de água líquida.

© NASA/ESA/G. Bacon (ilustração de Plutão e Caronte vistos de outra lua)

Plutão é um mundo extremamente distante, orbitando o Sol a mais de 29 vezes a distância entre a Terra e a nossa estrela. Com uma temperatura à superfície estimada em cerca de 229 graus Celsius negativos, o ambiente de Plutão é demasiado frio para permitir água líquida à sua superfície. As luas de Plutão têm o mesmo ambiente frígido.

A distância e o pequeno tamanho de Plutão tornam-no difícil de observar, mas em Julho de 2015, a sonda New Horizons da NASA será a primeira a visitar Plutão e Caronte, e irá fornecer as observações mais detalhadas até à data.

"O nosso modelo prevê diferentes padrões de fraturas na superfície de Caronte, dependendo da espessura do seu gelo à superfície, da estrutura do interior da lua e quão facilmente se deforma, e da evolução da sua órbita," afirma Alyssa Rhoden do Goddard Space Flight Center da NASA. "Ao comparar as observações reais de Caronte pela New Horizons com as nossas várias previsões, poderemos ver qual a que se encaixa melhor e descobrir se Caronte já pode ter tido um oceano subsuperficial no seu passado, impulsionado pela sua alta excentricidade."

Algumas luas ao redor dos planetas gigantes gasosos do Sistema Solar exterior têm superfícies rachadas com evidências de oceanos interiores, como a lua Europa, de Júpiter, e Encelado, de Saturno.

À medida que Europa e Encelado se movem nas suas órbitas, a atração gravitacional entre os seus respectivos planetas e as luas vizinhas impedem com que as suas órbitas se tornem circulares. Em vez disso, estas luas têm órbitas excêntricas (ligeiramente ovais), que levantam marés diárias que flexionam o interior fadigando a superfície. Pensa-se que o aquecimento por marés tenha ampliado a vida útil dos oceanos subsuperficiais de Europa e de Encelado, mantendo o seu interior quente.

No caso de Caronte, este estudo conclui que uma alta excentricidade passada pode ter gerado grandes marés, provocando fricção e fraturas à superfície. A lua é extraordinariamente grande em relação ao seu planeta, tem cerca de 1/8 da massa de Plutão, um recorde do Sistema Solar. Pensa-se que se tenha formado muito mais perto de Plutão, após um impacto gigante ter expelido material da superfície do planeta. O material entrou em órbita de Plutão e coalesceu sob a sua própria gravidade para formar Caronte e várias luas mais pequenas.

Inicialmente, teriam havido grandes marés em ambos os mundos à medida que a gravidade entre Plutão e Caronte fazia com que as suas superfícies formassem um "bojo" na direção um do outro, gerando fricção nos seus interiores. Esta fricção teria também feito com que as marés ficassem um pouco atrás das suas posições orbitais. Este atraso teria agido como um bloqueio sobre Plutão, fazendo com que a sua rotação diminuísse enquanto transferia essa energia rotacional para Caronte, acelerando-a e afastando-a de Plutão.

"Dependendo da evolução exata da órbita de Caronte, particularmente se passou por uma fase de grande excentricidade, poderá ter havido calor suficiente para formar deformação por marés e assim manter água líquida por baixo da superfície de Caronte durante algum tempo," afirma Rhoden. "Usando modelos plausíveis da estrutura interior que incluem um oceano, descobrimos que não necessitaria de muita excentricidade (menos de 0,01) para gerar fraturas à superfície como as que vemos em Europa."

"Sabendo que é muito fácil obter fraturas, se quando chegarmos a Caronte não existir nenhuma, isso coloca uma restrição muito forte de quão alta a excentricidade poderia ter sido e quão quente o seu interior já foi," acrescenta Rhoden. "Esta pesquisa dá-nos uma vantagem sobre a chegada da New Horizons, o que devemos procurar e o que podemos aprender com isso."

Com base em observações com telescópios, a órbita de Caronte está agora num estado final estável: uma órbita circular em que a rotação tanto de Plutão como de Caronte caiu para o ponto onde mostram sempre o mesmo lado um para o outro. Segundo Rhoden, não se espera que a sua órbita atual gere marés significativas, de modo que qualquer oceano subterrâneo antigo pode estar agora congelado.

Tendo em conta que a água líquida é um ingrediente necessário para as formas de vida conhecidas, os oceanos de Europa e de Encelado são considerados lugares onde a vida extraterrestre pode ser encontrada. No entanto, a vida também requer uma fonte de energia utilizável e uma ampla oferta de muitos elementos primordiais, tais como carbono, nitrogênio e fósforo. Não se sabe se esses oceanos abrigam estes ingredientes adicionais, ou se existem há já tempo suficiente para a vida se formar. As mesmas questões aplicam-se também a qualquer oceano antigo que possa ter existido por baixo da crosta gelada de Caronte.

Um artigo sobre esta pesquisa está disponível online no site da revista Icarus.

Fonte: NASA

Colisão de aglomerados galácticos revelam dados do Universo

Quatro aglomerados galácticos massivos estão colidindo a aproximadamente cinco bilhões de anos-luz da Terra.

© NASA/NRAO (MACS J0717+3745)

Nesta imagem da colisão dos aglomerados galácticos MACS J0717+3745, a luz azul representa emissões de raios X vistas pelo observatório Chandra, enquanto o vermelho é a luz de rádio do Very Large Array. A imagem de fundo vem do telescópio espacial Hubble.

O conglomerado está criando uma gigante concentração de milhares de galáxias. “Realmente esse é um dos aglomerados mais massivos que conhecemos, e uma das fusões mais complexas já vistas”, declarou Reinout van Weeren do Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian (CfA), que apresentou as observações mais recentes do fenômeno no início de junho durante a 224ª reunião da Sociedade Americana de Astronomia.
O telescópio espacial Hubble já havia captado imagens do evento, chamado de MACS J0717+3745, em luz visível. Agora o Observatório Chandra de Raios-X e o Very Large Array no Novo México observaram o aglomerado em raios X e em luz de rádio, respectivamente.
As novas observações revelam características não detectadas anteriormente como uma banda brilhante de formato incomum  no centro do aglomerado, possível radiação emitida por partículas carregadas altamente energéticas.
O fato de essa característica ficar sobreposta a uma área de gás extremamente quente, com mais de 100 milhões de kelvins, revelada em dados de raios X sugere que um poderoso choque térmico esteja agindo como acelerador cósmico de partículas, levando-as a energias imensas.
Esse tipo de acelerador de partículas natural já foi observado no passado, mais comumente em restos de supernovas. Mas o MACS J0717+3745 pode acabar sendo um dos aceleradores de partículas mais poderosos conhecidos.
As observações sugerem que partículas podem estar atingindo energia até um milhão de vezes superior à gerada pelos aceleradores terrestres, como o Grande Colisor de Hádrons (LHC) na Suíça.
De certa maneira, essa colisão de aglomerados galácticos é menos violenta do que parece. “Esse é um processo muito lento”, explica van Weeren. “A maior parte das galáxias simplesmente passa uma pela outra. Mas o gás colide e fica aquecido pelo choque”.
Quando nuvens de gás se chocam umas contra as outras, elas se aquecem, provocando uma frente de onda onde campos magnéticos são comprimidos. Esses campos fazem com que partículas viagem pela frente de onda, acumulando energia do calor do gás enquanto se movem.
Por fim, as partículas ficam tão energéticas que escapam para o espaço. Cientistas esperam estudá-las com mais detalhes para descobrir se aglomerados como esse estão por trás dos raios cósmicos (partículas de alta velocidade) que atingem a atmosfera da Terra vindos do espaço. 
As novas observações do MACS J0717+3745 também revelam galáxias muito distantes que tiveram sua luz curvada e magnificada pela gravidade colossal presente entre os quatro aglomerados em colisão.
O fenômeno, chamado de lentes gravitacionais, é uma consequência da teoria da relatividade geral de Einstein, que mostra que a massa curva o espaço-tempo a seu redor, fazendo com que a luz viaje por uma rota curvilínea. “Esse aglomerado é muito complexo, e sua magnificação é muito interessante”, comenta William Forman, também do CfA.
A imensa quantidade de massa reunida no MACS J0717+3745 faz com que ele seja uma das melhores lentes gravitacionais conhecidas.
No final deste ano, astrônomos pretendem usar o Hubble para observar o fenômeno novamente como parte do progama Campos de Fronteira, do Instituto do Telescópio Espacial, que usa longas exposições para produzir algumas das imagens mais profundas já criadas pelo Universo.
As lentes fornecidas pelo MACS J0717+3745 dão ao Hubble um incentivo extra para realizar observações mais profundas que o normal. “Esse aglomerado provavelmente é o melhor telescópio cósmico no céu”, declara Dan Coe, astrônomo do instituto que trabalha com Campos de Fronteira. “Ele magnifica mais do Universo distante que qualquer outro aglomerado galáctico já estudado”.

Fonte: Scientific American

Plutão e Caronte podem compartilhar atmosfera

O planeta anão Plutão, frio e distante, pode compartilhar uma fina manta atmosférica com a sua maior lua Caronte.

© ESO/L. Calçada (superfície de Plutão, com uma neblina atmosférica, Caronte e o Sol no céu)

As simulações mostram que a atmosfera de azoto (ou nitrogênio) de Plutão pode fluir sobre a sua lua, Caronte. Se isto for confirmado, Plutão e Caronte serão o primeiro exemplo conhecido de um planeta e lua que compartilham uma atmosfera.

Caronte tem quase metade do tamanho de Plutão e orbita muito mais próximo do planeta anão do que a nossa Lua orbita a Terra. Estudos feitos na década de 1980 sugeriram que os dois corpos podiam ser capazes de trocar gases, mas essa pesquisa assumiu que a atmosfera de Plutão era composta principalmente por metano, e que o gás escapava a velocidades relativamente altas.

Usando telescópios terrestres, os astrônomos estudaram mais detalhadamente a luz refletida por Plutão à procura de pistas da composição do planeta. A atmosfera de Plutão consiste principalmente de nitrogênio, um gás mais pesado que o metano, e esta taxa de escape é mais baixa. "As pessoas pensavam que mesmo que Caronte ganhasse uma atmosfera graças a este processo, era demasiado fina para ser detectada," afirma Robert Johnson da Universidade da Virgínia em Charlottesville, EUA.

Agora, Johnson e a sua equipe atualizaram os modelos da atmosfera superior de Plutão, tendo em conta o modo como as moléculas de nitrogênio movem-se e colidem umas com as outras. As suas simulações mostram que a atmosfera do planeta anão pode ser mais quente do que se pensa, e assim poderá ser até três vezes mais espessa do que se previa anteriormente. A atmosfera estendida de Plutão transfere uma taxa de 5,7 × 10²⁵ N₂/s  para Caronte. 

A atmosfera de Caronte pode ser detectável durante a ocultação de NH, 3 × 10¹⁸ N₂/m² até >6 × 10¹⁹ N₂/m². Nos últimos 10 anos ∼1 μm de N₂ pode ter acumulado em regiões frias de Caronte.

Isto significa que pode estender-se longe o suficiente no espaço para algum deste gás ser puxado pela gravidade de Caronte, dando-lhe uma cobertura tênue. A sonda New Horizons da NASA tem passagem prevista para o sistema plutoniano em Julho de 2015. Segundo Alan Stern, o líder da missão no Southwest Research Institute, em Boulder, no estado americano do Colorado, ela transporta instrumentos que podem detectar qualquer atmosfera presente em torno de Caronte e determinar a sua composição.

O conhecimento das identidades e concentrações dos gases em torno de Caronte será essencial para determinar se a atmosfera da lua é gerada por Plutão ou criada por outros meios. Também é possível que o gás do interior de Caronte esteja escapando através de geysers ou aberturas para criar uma atmosfera fina. E o estudo mais recente de Stern sugere que impactos de cometas na superfície da lua podem libertar nuvens de gás e criar uma atmosfera transitória.

Mas caso Plutão e Caronte realmente compartilhem uma atmosfera, o sistema pode fornecer um exemplo real de transferência gasosa entre dois corpos, ajudando a refinar modelos do fenômeno em outras partes da Galáxia.

"Pensa-se que seja muito comum na astronomia, como no caso de estrelas binárias ou exoplanetas localizados muito perto das suas estrelas," afirma Johnson. "Os cálculos e modelos de computador são uma coisa. Mas temos uma sonda que vai passar por lá e testar diretamente as nossas simulações, o que é muito emocionante."

Fonte: Icarus e New Scientist

Descoberta uma estrela bizarra híbrida

Numa descoberta que levou décadas a ser feita, os cientistas detectaram a primeira de uma classe "teórica" de estrelas proposta pela primeira vez em 1975 pelo físico Kip Thorne e pela astrônoma Anna Żytkow.

© NASA/CORBIS (ilustração de um objeto Thorne-Zytkow)

Os objetos Thorne-Żytkow (OTŻs) são híbridos de supergigantes vermelhas e estrelas de nêutrons que fazem lembrar, superficialmente, supergigantes vermelhas normais, como Betelgeuse na constelação de Órion. Diferem, no entanto, na sua assinatura química distinta que resulta da acividade única dos seus interiores estelares.

Pensa-se que os OTŻs sejam formados pela interação entre duas estrelas massivas, uma supergigante vermelha e uma estrela de nêutrons formada durante uma explosão de supernova, num sistema binário íntimo. Embora o mecanismo exato seja incerto, a teoria mais aceita sugere que, durante a interação evolucionária das duas estrelas, a supergigante vermelha muito mais massiva essencialmente engole a estrela de nêutrons, que espirala até ao núcleo da supergigante.

Embora as supergigantes vermelhas normais derivem a sua energia da fusão nuclear nos seus núcleos, os OTŻs são alimentados pela atividade invulgar das estrelas de nêutrons absorvidas nos seus núcleos. A descoberta deste OTŻ fornece, assim, a evidência de um modelo do interior estelar previamente não detectado pelos astrônomos.

A líder do projeto, Emily Levesque da Universidade do Colorado em Boulder, EUA, que no início deste ano recebeu o Prêmio Annie Jump Cannon da Sociedade Astronômica Americana, afirma: "o estudo destes objetos é emocionante porque representa um modelo completamente novo de como os interiores estelares podem trabalhar. Nestes interiores também temos um novo método de produzir elementos pesados no nosso Universo. Já ouvimos dizer que tudo é feito de 'material das estrelas', dentro destas estrelas podemos ter agora uma nova maneira de fazer este material."

Os astrônomos fizeram a sua descoberta com o Telescópio Clay (parte dos Telescópios Magalhães) de 6,5 metros em Las Campanas, no Chile. Examinaram o espectro de luz emitida por, aparentemente, supergigantes vermelhas, que lhes diz quais os elementos presentes. Quando observaram o espectro de uma estrela em particular, a HV 2112, na Pequena Nuvem de Magalhães, os astrônomos ficaram bastante surpresos com algumas características invulgares.

Quando Levesque e colegas observaram mais detalhadamente as linhas sutis no espectro, descobriram que continha um excesso de rubídio, lítio e molibdênio. As pesquisas anteriores mostraram que os processos estelares normais conseguem criar cada um destes elementos. Mas as altas abundâncias destes três elementos químicos às temperaturas típicas das supergigantes vermelhas são uma assinatura única de OTŻs.

A equipe tem o cuidado de salientar que a HV 2112 apresenta algumas características químicas que não combinam muito bem com os modelos teóricos. Massey realça: "Poderíamos, é claro, estar errados. Existem certas pequenas inconsistências entre alguns dos detalhes que encontramos e o que a teoria prevê. Mas as previsões teóricas são bastante antigas, e tem havida uma série de melhorias na teoria desde então. Esperemos que a nossa descoberta estimule agora trabalhos adicionais no lado teórico."

O estudo foi aceito para publicação na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters.

Fonte: Nature

Resolvido mistério do lado oculto lunar

A "face da Lua" surgiu quando meteoroides atingiram o lado da Lua voltado para a Terra, criando grandes mares planos de basalto que vemos como áreas escuras. Mas não existe nenhuma "face" no lado oculto da Lua e, agora, os cientistas sabem porquê.

© Lunar Reconnaissance Orbiter (lado visível da Lua)

"Lembro-me que da primeira vez que vi um globo da Lua, quando era miúdo, fiquei surpreso quando o lado oculto parecia tão diferente da face visível," afirma Jason Wright, professor assistente de astrofísica. "Só existiam montanhas e crateras. Onde estavam os mares? Acontece que isto é um mistério desde a década de 1950."

Este mistério tem o nome de Problema das Terras Altas do Lado Oculto Lunar e remonta a 1959, quando a sonda da União Soviética, Luna 3, transmitiu as primeiras imagens da face oculta da Lua para a Terra. Chamava-se de lado ou face oculta ou escura porque era desconhecida, não porque a luz solar não chegava lá. Os cientistas imediatamente notaram muito menos "mares" nesta parte da Lua que está sempre virada para longe da Terra.

© Lunar Reconnaissance Orbiter (lado oculto da Lua)

Os pesquisadores Jason Wright, Steinn Sigurdsson, professor de astrofísica e Arpita Roy, estudante de pós-graduação em astronomia e astrofísica, e a autora principal do estudo, perceberam que a ausência de mares, que é devida a uma diferença na espessura da crosta entre o lado visível da Lua e o seu lado oculto, é uma consequência de como a Lua foi originalmente formada.

O consenso geral sobre a origem da Lua é que provavelmente se formou pouco depois da Terra e foi o resultado de uma colisão quase superficial, mas devastadora, entre um objeto com o tamanho de Marte e a Terra. Esta Teoria de Impacto Gigante sugere que as camadas exteriores da Terra e do objeto foram expelidas para o espaço e eventualmente formaram a Lua.

"Pouco depois do impacto gigante, a Terra e a Lua estavam muito quentes," afirma Sigurdsson. A Terra e o objeto impactante não derreteram apenas; partes foram vaporizadas, criando um disco de rocha, magma e vapor em torno da Terra. "A Lua e a Terra preenchiam grande parte dos céus uma da outra," afirma Roy.

A geometria era semelhante à dos exoplanetas rochosos descobertos recentemente muito perto das suas estrelas, afirma Wright. A Lua estava 10 a 20 vezes mais próxima da Terra do que está agora, e os astrônomos descobriram que assumiu rapidamente uma posição de acoplamento de marés, em que o período de rotação da Lua coincide com o período de translação em redor da Terra. A mesma face visível provavelmente esteve desde aí sempre orientada para a Terra. O bloqueio de marés é um produto da gravidade de ambos os astros.

A Lua, sendo bem mais pequena que a Terra, arrefeceu mais rapidamente. Dado que a Terra e a Lua estão gravitacionalmente acopladas desde a sua formação, a ainda quente Terra, com mais de 2.500 graus Celsius, propagou calor na direção do lado visível. O lado oculto, longe da Terra em ebulição, arrefeceu lentamente, enquanto o lado virado para o nosso planeta foi mantido derretido criando um gradiente de temperatura entre as duas faces.

Este gradiente foi importante para a formação da crosta da Lua, que tem grandes concentrações de alumínio e cálcio, elementos muito difíceis de vaporizar. "Quando o vapor de rocha começa a arrefecer, os primeiros elementos que 'nevam' são o alumínio e o cálcio," afirma Sigurdsson.

O alumínio e o cálcio condensaram-se preferencialmente na atmosfera do lado frio da Lua porque o lado visível estava ainda demasiado quente. Bilhões de anos depois, estes elementos combinaram-se com os silicatos no manto da Lua para formar feldspatos de plagióclase, que eventualmente se mudaram para a superfície e formaram a crosta lunar, comenta Roy. A crosta da face oculta tinha mais destes minerais e é mais espessa.

A Lua desde então arrefeceu e já não está líquida por baixo da superfície. No início da sua história, grandes meteoroides atingiram o lado visível da Lua e perfuraram a crosta, libertando grandes lagos de lava basáltica que formaram os mares lunares. Quando os meteoroides atingiam o lado oculto da Lua, na maioria dos casos a crosta era demasiado espessa e o magma não derramava para a superfície, criando o lado oculto com vales, crateras e terras altas, mas quase sem mares.

Fonte: The Astrophysical Journal Letters

Explosões gigantescas enterradas em poeira

Observações obtidas com o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) permitiram aos astrônomos mapear diretamente, e pela primeira vez, o gás molecular e a poeira nas galáxias onde ocorrem explosões de raios gama, as maiores explosões no Universo.

© NAOJ (ilustração do meio em torno da GRB 020819B)

Surpreendentemente, observou-se menos gás e muito mais poeira do que o esperado, fazendo com que estas explosões pareçam “explosões escuras”. Trata-se do primeiro resultado científico do ALMA relativo a explosões de raios gama, evidenciando assim o potencial do telescópio no estudo deste fenômeno.

As explosões de raios gama são enormes explosões de energia extremamente elevada observadas em galáxias distantes; são os mais brilhantes fenômenos explosivos no Universo. As explosões que duram mais do que alguns segundos são as chamadas explosões de raios gama de longa duração e estão associadas a explosões de supernovas, fortes detonações no final da vida de estrelas de elevada massa. As explosões de raios gama de longa duração, com mais de dois segundos, correspondem a 70% de todas as explosões de raios gama observadas. Avanços na última década mostraram a existência de outra classe destas explosões, que duram menos de dois segundos, as explosões de raios gama de curta duração, que têm muito provavelmente origem na fusão de estrelas de nêutrons, não estando associadas nem a supernovas nem a hipernovas.
Em apenas alguns segundos, uma explosão típica liberta tanta energia como o Sol ao longo de toda a sua vida de 10 bilhões de anos. A explosão propriamente dita é normalmente seguida por uma emissão que se vai desvanescendo, conhecida por brilho remanescente, e que se pensa ser causada por colisões entre o material ejetado e o gás circundante.
No entanto, algumas explosões de raios gama parecem não ter este brilho remanescente. são as chamadas explosões escuras. Uma explicação possível prende-se com a existência de nuvens de poeira que absorverão esta radiação remanescente.

 

© ESO/NAOJ/NRAO (explosão de raios gama enterrada em poeira)

Observações da galáxia hospedeira de GRB 020819B. As imagens mostram medições rádio do gás molecular (à esquerda) e da poeira (ao centro), ambas obtidas com o ALMA. À direita podemos ver uma imagem no visível capturada pelo telescópio Frederick C. Gillett Gemini North. A cruz indica a localização da explosão de raios gama.

Nos últimos anos, os cientistas têm estudado galáxias onde ocorrem as explosões de raios gama, no intuito de tentar perceber como é que estes fenômenos se formam. Esperava-se que as estrelas massivas progenitoras das explosões de raios gama se encontrassem em regiões de formação estelar ativa, as quais estariam envoltas por enormes quantidades de gás molecular, o combustível da formação estelar. No entanto, até agora nenhum resultado observacional corroborou esta teoria, mantendo-se assim um mistério de longa data.
Agora, e pela primeira vez, uma equipe japonesa de astrônomos utilizou o ALMA para detectar a emissão rádio do gás molecular em duas galáxias onde ocorrem estas explosões escuras de raios gama de longa duração - GRB 020819B e GRB 051022 - a cerca de 4,3 e 6,9 mil milhões de anos-luz de distância, respetivamente. Embora tal emissão rádio nunca tenha sido detectada nestas galáxias, o ALMA possibilitou esta detecção, graças à sua sensibilidade elevada sem precedentes. A sensibilidade do ALMA nestas observações foi cerca de cinco vezes melhor que a de outros telescópios semelhantes. As observações científicas preliminares do ALMA começaram em 2011 com uma rede parcial de antenas. Estas observações foram feitas com uma rede de apenas 24 a 27 antenas, com separações entre si de, no máximo, 125 metros. A rede completa de 66 antenas oferece grande promessa relativamente ao que o ALMA será capaz de revelar no futuro próximo, quando as antenas estiverem dispostas em diferentes configurações, com distâncias entre si variando entre 150 metros e 16 quilômetros.
Kotaro Kohno, professor da Universidade de Tóquio e membro da equipe de pesquisa que efetuou este trabalho, disse: “Há mais de dez anos que procuramos este gás molecular nestas galáxias, utilizando vários telescópios em todo o mundo. Conseguimos finalmente atingir o nosso objetivo, utilizando o poder do ALMA. Estamos muito entusiasmados com os resultados obtidos.”
Outro resultado digno de nota, e igualmente possível graças à resolução elevada do ALMA, foi a descoberta da distribuição do gás molecular e da poeira em galáxias hospedeiras das explosões de raios gama. Observações da GRB 020819B revelaram um ambiente notavelmente rico em poeira, ao mesmo tempo que foi encontrado gás molecular em torno do centro da galáxia. Esta é a primeira vez que é descoberta uma tal distribuição de material nas galáxias onde ocorrem explosões de raios gama. A proporção de poeira para gás molecular é cerca de 1% no meio interestelar na Via Láctea e em galáxias próximas com formação estelar ativa, sendo dez ou mais vezes maior na região que rodeia a GRB 020819B.
“Não esperavamos que as explosões de raios gama ocorressem em meios tão poeirentos, com uma baixa razão de gás molecular relativamente à poeira. Este fato indica-nos que as explosões têm lugar num ambiente completamente diferente da típica região de formação estelar,” diz Hatsukade. Este resultado sugere que as estrelas massivas que morrem com explosões de raios gama mudam o ambiente na sua região de formação estelar antes de explodirem.
Acredita-se que uma explicação possível para a alta proporção de poeira comparada ao gás molecular no local da explosão de raios gama possa vir da diferença nas reações relativas à radiação ultravioleta. Uma vez que as ligações entre os átomos que formam as moléculas são facilmente quebradas pela radiação ultravioleta, o gás molecular não consegue sobreviver num ambiente exposto à forte radiação ultravioleta emitida pelas estrelas quentes massivas na região de formação estelar, incluindo a própria estrela que eventualmente explodirá com emissão de raios gama observada. Embora uma distribuição semelhante seja também observada na GRB 051022, este resultado tem ainda que ser confirmado devido à falta de resolução (uma vez que a galáxia hospedeira da GRB 051022 está mais afastada do que a da GRB 020819B). De qualquer modo, estas observações do ALMA apoiam a hipótese de que é a poeira que absorve a radiação remanescente, dando origem às explosões de raios gama escuras.
“Os resultados obtidos foram muito além das nossas expectativas. Precisamos agora de fazer mais observações de outras galáxias onde ocorrem explosões de raios gama para ver se estas podem ser efetivamente condições ambientais gerais de um local de explosões de raios gama. Aguardamos com muito interesse o seguimento deste trabalho, que será executado fazendo já uso das capacidades melhoradas do ALMA,” diz Hatsukade.

Este trabalho foi publicado hoje na revista Nature.

Fonte: ESO