História violenta de jovem sol resolve mistério de meteorito

Astrônomos que usavam o observatório espacial Herschel da ESA para estudar os primórdios turbulentos de uma estrela semelhante ao Sol encontraram evidências de ventos estelares poderosos que podem resolver um mistério intrigante de um meteorito próximo do nosso "quintal" cósmico.

© Peter Ceravolo (Nebulosa de Órion)

Apesar da sua aparência tranquila no céu noturno, as estrelas são fornos escaldantes que nascem através de processos turbulentos, e o nosso Sol, com 4,5 bilhões de anos, não é exceção. Para ter um vislumbre dos seus primeiros tempos, os astrônomos reunem pistas não só no Sistema Solar mas também através do estudo de estrelas jovens em outros lugares da nossa Galáxia.

Usando o Herschel para estudar a composição química de regiões onde as estrelas nascem hoje em dia, uma equipe de astrônomos notou que um objeto, em particular, é diferente. A fonte invulgar é um berçário estelar denominado OMC2 FIR4, um aglomerado de estrelas novas incorporadas numa nuvem de gás e poeira perto da famosa Nebulosa de Órion.

"Para nossa grande surpresa, descobrimos que a proporção de dois compostos químicos, um baseado em carbono e oxigênio e o outro no nitrogênio, é muito mais pequena neste objeto do que em qualquer outra protoestrela que conhecemos," afirma a Dra. Cecilia Ceccarelli, do Instituto de Planetologia e Astrofísica de Grenoble, na França, que liderou o estudo com o Dr. Carsten Dominik da Universidade de Amsterdã na Holanda.

Num ambiente extremamente frio, a proporção medida pode surgir por um dos dois compostos que é congelado em grãos de poeira, tornando-se indetectáveis. No entanto, na temperatura relativamente "alta" de aproximadamente -200ºC, como na região de formação estelar de OMC2 FIR4, isto não devia ocorrer.

"A causa mais provável neste ambiente é um vento violento de partículas muito energéticas, libertadas por pelo menos uma das estrelas embrionárias neste casulo protoestelar," afirma a Dra. Ceccarelli.

A molécula mais abundante nas nuvens de formação estelar, o hidrogênio, pode ser quebrada por raios cósmicos, partículas energéticas que permeiam toda a Galáxia. Os íons de hidrogênio, em seguida, combinam-se com outros elementos presentes, ainda que apenas em quantidades vestigiais nessas nuvens.

Normalmente, o nitrogênio é também rapidamente destruído, produzindo mais hidrogênio para o carbono e para o oxigênio. Como resultado, este último é bastante mais abundante em todos os berçários estelares conhecidos.

Porém, estranhamente, este não é o caso de OMC2 FIR4, sugerindo que um vento adicional de partículas energéticas está destruindo ambas as espécies químicas, mantendo as suas abundâncias mais parecidas.

É possível que um vento de partículas similarmente violento também soprava no Sistema Solar primitivo, e esta descoberta pode finalmente apontar para uma explicação da origem de um elemento químico, em particular, visto em meteoritos.

Os meteoritos são restos de detritos interplanetários que sobreviveram a viagem pela atmosfera do nosso planeta. Estes mensageiros cósmicos são das poucas ferramentas que dispomos para investigar diretamente os elementos no nosso Sistema Solar.

"Alguns elementos detectados nos meteoritos revelam que, há muito tempo atrás, estas rochas continham uma forma de berílio: isto é bastante misterioso, pois não conseguimos perceber como aí chegou," explica o Dr. Dominik.

A formação deste isótopo, o berílio-10, no Universo é por si só um quebra-cabeças complicado. Os astrónomos sabem que não é produzido no interior das estrelas, como alguns outros elementos, nem na explosão de supernova que ocorre no final da vida de uma estrela maciça.

A maioria do berílio-10 foi formada em colisões de partículas muito energéticas com elementos mais pesados como o oxigênio. Mas como este isótopo decai muito rapidamente para outros elementos, deve ter sido produzido antes de ser incorporado nas rochas que mais tarde caem para a Terra como meteoritos.

A fim de provocar estas reações e produzir uma quantidade de berílio correspondente àquela dos meteoritos, o nosso Sol deve ter soprado ventos violentos na sua juventude.

Estas novas observações de OMC2 FIR4 são um forte indício de que é possível que uma estrela jovem faça isto.

"A observação de regiões de formação estelar com o Herschel não só nos fornece uma visão do que acontece para lá da nossa vizinhança cósmica, é também uma maneira crucial para juntar as peças do passado do Sol e do Sistema Solar," afirma Göran Pilbratt, cientista do projecto Herschel da ESA.

Um artigo sobre a pesquisa foi publicado no The Astrophysical Journal Letters.

Fonte: ESA

Ao longo da Parede Cygnus

A proeminente cadeia de emissão mostrada nessa vívida paisagem celeste é conhecida como Parede Cygnus.

© Martin Pugh (Parede Cygnus)

Parte de uma nebulosa maior de emissão com uma distinta forma popularmente chamada de Nebulosa da América do Norte, a cadeia se expande por cerca de 10 anos-luz ao longo da linha que sugere ser a costa oeste do México, na nebulosa que se assemelha a um continente. Construída a partir de dados de banda curta, os mapas de emissão cósmicos detalhados dos átomos de  enxofre, de hidrogênio e oxigênio, aparecem em vermelho, verde e azul. O resultado destaca a brilhante frente de ionização com finos detalhes das formas escuras e empoeiradas mostrando as suas silhuetas. Esculpidas pela radiação energética das estrelas massivas, quentes e jovens da região, as formas escuras que habitam a região são nuvens de gás frio e poeira com estrelas provavelmente formadas dentro delas. A Nebulosa da América do Norte, também conhecida como NGC 7000, localiza-se a cerca de 1.500 anos-luz de distância da Terra. Para encontrá-la, olhe a nordeste da estrela brilhante Deneb na constelação de Cygnus.

Fonte: NASA

Um útero estelar moldado e destruído por progenitora ingrata

A pouco conhecida nuvem de gás e poeira cósmica chamada Gum 15 é o local de nascimento e moradia de estrelas jovens massivas.

© ESO (região de formação estelar Gum 15)

Bonitas mas mortíferas, estas estrelas moldam a aparência da nebulosa materna e, à medida que avançam para a idade adulta, serão eventualmente a causa da sua morte.

Esta imagem foi obtida no âmbito do programa Jóias Cósmicas do ESO com o instrumento Wide Field Imager montado no telescópio MPG/ESO de 2,2 metros, no Observatório de La Silla, no Chile. A imagem mostra a Gum 15, situada na constelação da Vela, a cerca de 3.000 anos-luz de distância da Terra. O nome deste objeto vem do astrônomo australiano Collin Gum, que publicou um catálogo de regiões HII em 1955. Esta nuvem brilhante é um bom exemplo de uma região HII.  As regiões HII são enormes nuvens de gás e poeira onde ocorrem episódios de formação estelar e onde vivem estrelas recém formadas. Estas nuvens formam alguns dos objetos astronômicos mais espetaculares que vemos; por exemplo a Nebulosa da Águia (que inclui os bem conhecidos “Pilares da Criação”), a enorme Nebulosa de Órion e este exemplo menos famoso, a Gum 15.
O hidrogênio (H) é o elemento mais abundante no Universo e pode ser encontrado em praticamente qualquer meio investigado pelos astrônomos. As regiões HII são diferentes porque contêm quantidades substanciais de hidrogênio ionizado, átomos de hidrogênio que perderam os seus elétrons devido a interações com fótons ultravioletas de alta energia, ou seja, partículas de luz. À medida que os núcleos do hidrogênio ionizado recapturam os elétrons, libertam radiação de um característico comprimento de onda vermelho, o que dá às nebulosas, tais como a Gum 15, este brilho avermelhado, um brilho a que é denominado hidrogênio alfa (Hα). Nas regiões HII os fótons ionizantes são emitidos pelas estrelas jovens  massivas muito quentes da região e a Gum 15 não é exceção. No centro da imagem podemos ver uma das culpadas: a estrela HD 74804, o membro mais brilhante de um aglomerado estelar chamado Collinder 197.
A aparência nodosa e irregular que aumenta a beleza desta nebulosa não é invulgar numa região HII e é, uma vez mais, resultado das estrelas que se encontram no seu interior. As regiões HII têm diversas formas porque a distribuição das estrelas e do gás no seu interior é muito irregular. A acrescentar à forma interessante da Gum 15, temos ainda uma zona escura bifurcada de poeira obscurante visível no centro da imagem e algumas estruturas de reflexão tênues azuis que a atravessam. Esta estrutura na poeira faz com que a nebulosa pareça uma versão maior e mais tênue da bem conhecida Nebulosa Trífida (Messier 20), embora neste caso o nome bífida fosse mais apropriado.
Uma região HII como esta pode dar origem a milhares de estrelas durante um período de vários milhões de anos. Estas estrelas esculpem a forma da nebulosa ao mesmo tempo que a fazem brilhar, e são também elas que eventualmente a destruirão. Assim que as estrelas recém formadas passam as primeiras fases da sua evolução, fortes ventos de partículas são lançados pelas estrelas, esculpindo e dispersando os gases em seu redor. Quando as mais massivas destas estrelas começarem a morrer, a Gum 15 morrerá com elas, já que estas estrelas são tão grandes que terminarão as suas vidas em explosões de supernova, dispersando os últimos restos de HII e deixando para trás apenas um aglomerado de estrelas jovens.

Fonte: ESO

A galáxia do Guarda-Chuva

A galáxia espiral NGC 4651 está localizada a 62 milhões de anos-luz de distância da Terra, na direção da constelação do hemisfério norte de Coma Berenices.

© R Jay Gabany/C. Foster (NGC 4651)

Com o tamanho aproximado da nossa Via Láctea, essa ilha do Universo parece ter uma estrutura apagada na forma de guarda-chuva que se estende para a esquerda da imagem por  cerca de 100 mil anos-luz, além do disco galáctico brilhante. O gigantesco guarda-chuva cósmico é agora conhecido como sendo composto de fluxos gravitacionais de estrelas, extensas caudas de estrelas gravitacionalmente arrancadas de uma galáxia satélite menor. A pequena galáxia foi eventualmente destroçada graças a repetidos encontros  enquanto a galáxia se aproximava e se afastava devido à sua órbita excêntrica através da NGC 4651. De fato, o quadro de destaque visto na imagem acima, é um zoom que mostra a parte remanescente do núcleo dessa galáxia menor, identificado através de uma extensa exploração do sistema usando dados dos gigantescos telescópios Subaru e Keck, em Mauna Kea, no Havaí. O trabalho começou por meio de uma impressionante colaboração entre astrônomos amadores e profissionais com o objetivo de imagear estruturas apagadas ao redor de galáxias brilhantes, sugerindo que mesmo em galáxias próximas fluxos gravitacionais de estrelas são marcadores comuns dessas fusões galácticas. O resultado é explicado por modelos de formação de galáxias que também podem ser aplicados à própria Via Láctea.

Fonte: NASA

Buracos negros em rotação nos núcleos galácticos

O núcleo da maior parte das galáxias contém um buraco negro massivo.

© SSRO (NGC 1365)

Na nossa Via Lactea, por exemplo, o buraco negro nuclear contém cerca de quatro milhoes de vezes a massa do Sol, e em outras galáxias estima-se que os buracos negros tenham centenas de milhões de vezes a massa do sol, ou até mais. Em casos dramáticos, como os quasares, esses buracos negros são suspeitos de guiarem os jatos bipolares de partículas que são observados sendo expelidos numa velocidade próxima da velocidade da luz. Como eles fazem isso ainda é desconhecido, mas acredita-se que a rotação do buraco negro tenha uma função fundamental nesse fenômeno.

Um buraco negro pode ser completamente descrito apenas por três parâmetros: sua massa, sua rotação e a sua carga elétrica. Mesmo que ele possa ter se formado por uma mistura complexa de matéria e energia, todos os outros detalhes especificos são perdidos quando o objeto se colapsa num ponto singular. Os astrônomos estão trabalhando na medição da rotação de buracos negros em galáxias ativas para poderem pesquisar as conexões entre a rotação e as propriedades dos jatos.

Um método para se medir a rotação de um buraco negro é o seu espectro de raios X, procurando por distorções na forma das linhas de emissão atômicas do gás extremamente quente no disco de crescimento de material ao redor do buraco negro. Efeitos devido a relatividade em ambientes extremos podem alargar linhas de emissão estreitas em perfis característicos que dependem do valor de rotação do buraco negro.

Os astrônomos do CfA, Guido Risaliti, Laura Brenneman e Martin Elvis, juntamente com seus colegas, usaram observações integradas do NuSTAR e do XMM-Newton para examinar a variação temporal da forma espectral dos átomos de ferro altamente excitados no núcleo da galáxia NGC 1365, uma galáxia ativa muito bem estudada, localizada a cerca de 60 milhões de anos-luz de distância da Terra e conhecida por exibir perfis de linhas que variam com o tempo. A equipe obteve quatro observações de alta qualidade da fonte, registrando um intervalo nunca antes obtido de estados de absorção, incluindo um com uma absorção na linha de visão do núcleo central. Todas as observações, apesar da variação de absorções, mostraram marcas das regiões mais internas do fluxo de crescimento. Existiam desentendimentos dentro da comunidade sobre a confiabilidade de se atribuir as formas das linhas observadas à rotação do buraco negro, ao invés de se atribuir a outros efeitos do núcleo, mas esse novo resultado não somente demonatra que isso é possível, mas também mostra que mesmo observações de um única época fornecem medidas confiáveis, propiciando a tarefa de se estudar outros sistemas semelhantes.

Fonte: Harvard–Smithsonian Center for Astrophysics

Hubble olha uma curiosa supernova na galáxia NGC 2441

Esta galáxia espiral brilhante é conhecida como NGC 2441, localizada na constelação do norte de Camelopardalis (A Girafa).

© Hubble (supernova SN 1995e na galáxia NGC 2441)

No entanto, a NGC 2441 não é o único objeto desta nova imagem do Hubble; a galáxia contém uma supernova intrigante chamada SN 1995e, visível como um pequeno ponto no centro aproximado desta imagem.
A supernova SN 1995e, descoberta em 1995, é uma supernova do tipo Ia. Este tipo de supernova é encontrada em sistemas binários, onde uma estrela anã branca arrasta matéria de sua companheira em órbita até que se torne instável e explode violentamente. As anãs brancas tornam-se desequilibradas quando atingem a mesma massa, o que significa que toda a forma de supernovas têm o mesmo brilho intrínseco. Devido a isso, elas são usadas ​​como velas padrão para medir distâncias no Universo.
Mas a SN 1995e pode ser útil em um outro caminho. Observações mais recentes desta supernova sugerem que ela pode exibir um fenômeno conhecido como um eco de luz, onde a luz é dispersa e desviada pela poeira ao longo de nossa linha de visão, fazendo com que pareça um "eco" para o exterior a partir da fonte. Em 2006, o Hubble observou que a SN 1995e estava desaparecendo de uma forma que sugere que a sua luz estava sendo espalhada por um escudo esférico em torno da poeira. Esses ecos podem ser usados para investigar ambos os ambientes em torno de objetos cósmicos, como as supernovas e as características de suas estrelas progenitoras. Se a SN 1995e de fato tem um eco claro, seria o terceiro a ser observado; apenas dois outras supernovas do tipo Ia foram encontrados exibindo ecos de luz (SN1991T e SN1998bu).
A galáxia NGC 2441 foi vista pela primeira vez por Wilhelm Tempel em 1882, um astrônomo alemão com um olho afiado para cometas. Ele observou e documentou cerca de 21 cometas.

Fonte: ESA

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