Planeta anão pode iluminar o modelo cosmológico

Um candidato a planeta anão, chamado UX25, e sua pequena lua, podem fornecer a primeira evidência experimental de um novo modelo cosmológico que inclui a antigravidade.

© JHUAPL/SwRI (ilustração de uma vista do Sol a partir do Cinturão de Kuiper)

O modelo dispensa conceitos como matéria escura, energia escura e inflação cósmica. A proposta de testar essa nova teoria observando o movimento dos dois objetos na borda do Sistema Solar foi anunciada por Alberto Vecchiato e Mario Gai, do Observatório Astrofísico de Turim, na Itália.

Em 1915, a ainda desconhecida Teoria Geral da Relatividade, de Albert Einstein, recebeu um grande impulso de credibilidade quando foi usada para explicar uma discrepância na órbita de Mercúrio que não poderia ser explicada apenas pela física newtoniana.

Agora, quase um século depois, Vecchiato e Gai calculam que o UX25 e seu minúsculo satélite, que orbitam o Sol no cinturão de Kuiper, além de Netuno, podem ser usados como um "laboratório natural" para testar esse modelo do Universo, algo tão novo e ambicioso quanto a relatividade pareceu no início do século passado.

Desenvolvido pelo físico Dragan Hajdukovic, do CERN, o modelo denominado Dipolos Gravitacionais Virtuais é baseado no conceito de que o espaço vazio, também conhecido como vácuo quântico, não é de todo vazio. Em vez disso, o vácuo quântico é formado por "matéria virtual" e partículas de antimatéria que constantemente brotam entre a existência e a inexistência.

A ideia de Hajdukovic é que essas partículas têm cargas gravitacionais opostas, semelhantes a cargas elétricas positivas e negativas. Ele prevê ainda que, na presença de um campo gravitacional, as partículas virtuais do vácuo quântico vão gerar um campo gravitacional secundário que tem um efeito amplificador.

O resultado final é que as galáxias e outros objetos parecerão ter campos gravitacionais mais fortes do que seria previsto apenas pela massa de suas estrelas, uma discrepância que a maioria dos astrônomos explica invocando uma substância hipotética e misteriosa conhecida como matéria escura.

No novo modelo do Universo de Hajdukovic, também não há necessidade da energia escura, a enigmática força que os cientistas acham que está fazendo com que o Universo se expanda em um ritmo acelerado, se as partículas virtuais têm cargas gravitacionais, então o próprio espaço-tempo possui uma pequena carga que faz com que os objetos tenham uma repulsão mútua natural.

Sua teoria pode também dispensar a necessidade da inflação cósmica, um inchaço instantâneo no início do Universo, quando o espaço-tempo teria se expandido mais rápido do que a velocidade da luz.

Hajdukovic já havia sugerido que sua teoria poderia ser testada se fosse encontrado um pequeno planeta com um satélite, ambos com uma órbita elíptica em torno do Sol. O sistema precisa estar localizado longe do Sol e outros corpos maciços que exerçam forte influência gravitacional.

Agora, Vecchiato e Gai sugerem que o modelo de Hajdukovic pode ser testado usando telescópios terrestres e espaciais para observar o sistema UX25, localizado cerca de 43 vezes mais longe do Sol do que a Terra.

"As propriedades dos vácuos quânticos descritos na teoria de Hajdukovic imporiam uma força gravitacional adicional sobre o UX25, perturbando a órbita do sistema," explicou Vecchiato.

O modelo de Hajdukovic prevê que a "taxa de precessão", uma oscilação da pequena lua ao redor do planeta-anão, deve ser maior do que é previsto pela física clássica.

Enquanto a física newtoniana prevê uma taxa de precessão de 0,0064 arco-segundo, pequena demais para ser observada com os métodos atuais, a teoria de Hajdukovic prevê que a taxa de precessão deve ser de 0,23 arco-segundo por período, algo detectável pelo telescópio espacial Hubble e pelo telescópio espacial James Webb, ainda a ser lançado.

De acordo com Vecchiato e Gai, um grande telescópio terrestre, como o VLT (Very Large Telescope), no Chile, também pode ser capaz de fazer as observações necessárias do UX25.

Evidências observacionais para a teoria de Hajdukovic resultariam em uma mudança dramática na forma como os astrônomos e astrofísicos observam e explicam o Universo, disse Gai.

"A maioria dos cientistas hoje acha que a física quântica é restrita ao mundo microscópico... Neste caso, o comportamento microscópico natural do espaço vazio resultaria em um efeito cumulativo de longo alcance atuando até escalas cósmicas," concluiu ele.

Fonte: Physics World

Observadas gigantescas tempestades na atmosfera de Urano

O tempo em qualquer planeta pode ser muito imprevisível.

© Imke de Pater (UC Berkeley)/Keck Observatory (tempestades em Urano)

A imagem acima mostra ggantescas tempestades nas latitudes médias do hemisfério norte de Urano, que foram obtidas a 05 e 06 de Agosto de 2014, pela câmara de infravermelhos próximos NIRC2 do telescópio de 10 metros do Observatório Keck, no Havaí.

Durante o encontro da Voyager 2 com Urano em 1986, apenas um punhado escasso de nuvens sombrias foram vistas em sua atmosfera. Quando o planeta se aproximou do equinócio em 2007 (ou seja, quando o Sol estava alto, acima do equador), grandes tempestades ocorreram no planeta, mas a maioria delas desapareceu, mas uma em particular manteve-se ativa durante muitos anos.

Esta poderosa tempestade ficou conhecida por Berg, porque lembrava um iceberg à deriva nos mares polares, e foi possivelmente observada, pela primeira vez, pela sonda Voyager 2, durante a sua passagem pelo sistema uraniano em janeiro de 1986.

Berg oscilou periodicamente entre os 32º e os 36º de latitude sul, pelo menos, a partir do ano 2000. Em 2004, a tempestade aumentou consideravelmente o seu brilho, e em 2005 começou a migrar em direção ao norte, o que viria a resultar em dramáticas alterações na sua morfologia. Estas mudanças culminariam com o seu desaparecimento em 2009, quando esta já se encontrava a apenas 5º de distância do equador.

Imagens obtidas esta semana pelo Observatório W. M. Keck, no Havaí, revelaram a presença de uma variedade de gigantescas tempestades no hemisfério norte do planeta, incluindo uma de proporções verdadeiramente monstruosas.

Esta estrutura extremamente brilhante, que observada no dia 06 de Agosto de 2014, é parecida com uma tempestade de brilho similar, vista no hemisfério sul de Urano, nos anos que antecederam e no momento do equinócio.

Apesar desta nova tempestade ser ainda mais brilhante que Berg, a sua morfologia não deixa de ser muito semelhante, possivelmente as duas tempestades partilham estruturas verticais muito similares. Dados obtidos entre 2007 e 2009 sugerem que Berg se encontrava associada a um vórtice atmosférico, um anticiclone profundo apenas visível através das nuvens orográficas que o acompanham.

Os pesquisadores ainda irão determinar qual a verdadeira extensão da atual tempestade nas camadas superiores da atmosfera uraniana; no entanto, as imagens até agora obtidas sugerem que poderá atingir altitudes próximas da tropopausa.

Fonte: Observatório W. M. Keck

A galáxia espiral NGC 6744

Grande e bela, a galáxia espiral NGC 6744 tem aproximadamente 175.000 anos-luz de diâmetro, maior do que a nossa Via Láctea.

© Don Goldman (galáxia espiral NGC 6744)

Ela está localizada a cerca de 30 milhões de anos-luz de distância da Terra, na constelação do hemisfério celestial sul do Pavão (Pavo). Nós observamos o disco dessa ilha do Universo, próxima de nós, inclinado com relação a linha de visada. A orientação e a composição nos dão uma forte sensação da profundidade para esse retrato colorido da galáxia que cobre uma área no céu com aproximadamente o mesmo tamanho angular da Lua Cheia. O gigantesco núcleo amarelado da galáxia é dominado pela luz de estrelas velhas e frias. Além do núcleo, os braços espirais preenchidos com aglomerados de estrelas jovens e azuis e regiões rosadas de formação de estrelas  varrem uma galáxia satélite menor, localizada na parte inferior esquerda da imagem, uma galáxia que lembra a galáxia satélite da Via Láctea, a Grande Nuvem de Magalhães.

Fonte: NASA

Sistema estelar com supernova e estrela “zumbi”

Por intermédio do telescópio espacial Hubble da NASA/ESA, uma equipe de astrônomos avistou um sistema estelar que pode ter deixado para trás uma estrela “zumbi” depois de uma explosão de supernova invulgarmente fraca.

© Hubble (supernova SN 2012Z na galáxia espiral NGC 1309)

As duas imagens de inserção mostram o antes e depois da supernova 2012Z na galáxia espiral NGC 1309. O X branco no topo da imagem principal marca a localização da supernova na galáxia.

Uma supernova normalmente oblitera a anã branca. Nesta ocasião, os cientistas acreditam que esta supernova fraca pode ter deixado para trás uma parte sobrevivente da anã, uma espécie de estrela “zumbi”.

Enquanto examinavam imagens do Hubble captadas anos antes da explosão estelar, os astrônomos identificaram uma estrela azul companheira que fornecia energia à anã branca, um processo que deu início a uma reação nuclear e libertou esta explosão fraca de supernova. A supernova é do Tipo Iax, menos comum que o seu primo mais brilhante, o Tipo Ia. Foram identificadas mais de 30 destas mini-supernovas que podem deixar para trás uma anã branca sobrevivente.

"Os astrônomos há décadas que procuram sistemas estelares que produzem supernovas do Tipo Ia," afirma o cientista Saurabh Jha da Universidade Rutgers em Piscataway, New Jersey (EUA). "As supernovas do Tipo Ia são importantes porque são usadas para medir grandes distâncias cósmicas e a expansão do Universo. Mas temos muito poucas restrições sobre a forma como as anãs brancas explodem. As semelhanças entre as supernovas do Tipo Iax e as supernovas normais do Tipo Ia fazem com que a compreensão das progenitoras do Tipo Iax seja importante, especialmente porque nenhuma progenitora do Tipo Ia foi conclusivamente identificada. Esta descoberta mostra-nos uma maneira de obtermos uma explosão de uma anã branca."

A supernova fraca, apelidada SN 2012Z, reside na galáxia NGC 1309 a 110 milhões de anos-luz de distância. Foi descoberta em Janeiro de 2012 pelo programa de pesquisa de supernovas do Observatório Lick. Felizmente, a câmara ACS (Advanced Camera for Surveys) do Hubble também observou a NGC 1309 durante vários anos antes da explosão de supernova, o que permitiu aos cientistas compararem imagens antes e depois.

Curtis McCully, estudante de graduação da Universidade Rutgers e o autor principal do artigo da equipe, melhorou as imagens da pré-explosão do Hubble e notou um objeto peculiar perto da localização da supernova.

"Fiquei muito surpreso ao ver qualquer coisa no local da supernova. Esperávamos que o sistema progenitor fosse demasiado tênue, como em pesquisas anteriores de progenitoras de supernovas normais do Tipo Ia. Quando a natureza nos surpreende, é emocionante," afirma McCully.

Depois de estudar as cores do objeto e comparando-o com simulações de possíveis sistemas progenitores do Tipo Iax, foi possível concluir que estava sendo observado a luz de uma estrela que tinha perdido a sua camada exterior de hidrogênio, revelando o seu núcleo de hélio.

A equipe planeja usar o Hubble novamente em 2015 para observar a área, dando tempo para a luz da supernova tornar-se fraca o suficiente para revelar uma possível estrela “zumbi” e a companheira de hélio a fim de confirmar a sua hipótese.

"Em 2009, quando estavamos apenas começando a entender esta classe, antecipamos que estas supernovas eram produzidas por um sistema binário composto por uma anã branca e uma estrela de hélio," afirma Ryan Foley, membro da equipe e da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign, que ajudou a identificar as supernovas do Tipo Iax como uma nova classe. "Ainda existe um pouco de incerteza neste estudo, mas é essencialmente a validação da nossa asserção."

Outra explicação possível para a natureza invulgar da SN 2012Z é que decorria um movimento de gangorra entre as estrelas do par. A estrela mais massiva evoluiu mais rapidamente para crescer e despejar o seu hidrogênio e hélio na estrela mais pequena. A estrela em rápida evolução tornou-se numa anã branca. A estrela mais pequena ficou maior e engoliu a anã branca. As camadas exteriores desta estrela combinada foram expelidas, deixando para trás a anã branca e o núcleo de hélio da estrela companheira. A anã branca desviou matéria da estrela companheira até que se tornou instável e explodiu como uma mini-supernova, deixando para trás uma estrela “zumbi” sobrevivente.

Os astrônomos já localizaram o rescaldo de uma outra explosão de supernova do Tipo Iax. As imagens da supernova SN 2008ha foram obtidas com o Hubble em Janeiro do ano passado, localizada a 69 milhões de anos-luz na galáxia UGC 12682, mais de quatro anos depois de ter explodido. As imagens mostram um objeto na área da supernova que pode ser a estrela “zumbi” ou a companheira. Os achados serão publicados na revista The Astrophysical Journal.

"A SN 2012Z é uma duas supernovas mais poderosas do Tipo Iax e a SN 2008ha é uma das mais fracas da classe, o que mostra que os sistemas do Tipo Iax são muito diversos," explica Foley, autor principal do artigo sobre SN 2008ha. "E talvez essa diversidade esteja relacionada com a forma com que cada uma das estrelas explode. Tendo em conta que estas supernovas não destroem completamente a anã branca, supomos que algumas destas explosões libertem pouco material e outras libertem muito material."

Os astrônomos esperam que os seus novos achados estimulem o desenvolvimento de melhores modelos para estas explosões de anãs brancas e para uma compreensão mais completa da relação entre as supernovas do Tipo Iax, as supernovas normais do Tipo Ia e os seus sistemas estelares correspondentes.

Os resultados da equipe foram publicados ontem na revista Nature.

Fonte: NASA

Hubble mostra lente gravitacional mais longínqua

Usando o telescópio espacial Hubble da NASA/ESA, astrônomos descobriram inesperadamente a galáxia mais distante que atua como lente cósmica de aumento.

© Hubble (aglomerado de galáxias IRC 0128)

Vista na imagem como era há 9,6 bilhões de anos atrás, esta gigantesca galáxia elíptica quebra o recorde anterior por 200 milhões de anos.

Estas galáxias são tão grandes que a sua gravidade dobra, amplia e distorce a luz de objetos para trás delas, um fenômeno chamado lente gravitacional. A descoberta de um destes objetos, numa área tão pequena do céu, é um evento tão raro que normalmente precisariamos de estudar uma região centenas de vezes maior para apenas encontrar uma.

O objeto atrás desta lente cósmica é uma pequena galáxia espiral que está passando por um surto rápido de formação estelar. A sua luz demorou 10,7 bilhões de anos até chegar aqui, e observar um alinhamento como este, a uma grande distância da Terra, é realmente um achado raro. A localização de mais destas galáxias distantes que atuam como lentes vai fornecer informações sobre como as galáxias no início do Universo se tornaram nas gigantescas galáxias dominadas por matéria escura de hoje em dia. A matéria escura não pode ser vista, mas representa a maior parte da matéria do Universo.

"Quando observamos mais de 9 bilhões de anos para trás no Universo, não esperamos encontrar este tipo de lente," explicou Kim-Vy Tran da Universidade A&M do Texas em College Station, EUA. "É muito difícil ver um alinhamento entre duas galáxias no Universo jovem. Imagine segurar numa lupa e movê-la para mais longe. Quando olhamos pela lupa à distância do braço esticado, as hipóteses de vermos um objeto ampliado são altas. Mas se movermos a lupa para o outro lado do ambiente, as nossas hipóteses de ver a lupa quase perfeitamente alinhada com outro objeto diminuem."

Os membros da equipe, Kenneth Wong e Sherry Suyu da ASIAA (Academia Sinica Institute of Astronomy & Astrophysics) em Taipé, Taiwan, usaram a lente gravitacional do alinhamento fortuito para medir a massa total da galáxia gigante, incluindo a quantidade de matéria escura, ao avaliar a intensidade dos seus efeitos de lente sobre a luz da galáxia de fundo. A galáxia em primeiro plano tem mais de 180 bilhões de vezes a massa do Sol e, para a época, é uma galáxia gigante. É também um dos membros mais brilhantes de um aglomerado de galáxias distante, chamado IRC 0128.

"Conhecemos centenas de galáxias que atuam como lentes, mas quase todas são relativamente próximas, em termos cósmicos," afirma Wong, primeiro autor do artigo científico da equipe. "A descoberta de uma lente tão distante quanto esta é muito especial porque podemos aprender mais sobre o conteúdo de matéria escura de galáxias no passado distante. Ao comparar a nossa análise desta galáxia com outras mais próximas, podemos começar a compreender como o conteúdo de matéria escura evoluiu ao longo do tempo."

A equipe suspeita que a galáxia continuou crescendo ao longo dos últimos 9 bilhões de anos, ganhando estrelas e matéria escura ao canibalizar galáxias vizinhas. Os estudos recentes sugerem que estas galáxias massivas ganham mais matéria escura que estrelas à medida que continuam a crescer. Os astrônomos tinham assumido que a matéria escura e a matéria normal acumulavam-se igualmente numa galáxia ao longo do tempo, mas sabemos agora que a proporção de matéria escura para matéria normal muda com o tempo. Esta galáxia recém-descoberta vai eventualmente tornar-se muito mais massiva que a Via Láctea e terá também mais matéria escura.

Tran e a sua equipe estavam estudando a formação estelar em dois aglomerados de galáxias distantes, incluindo IRC 0218, quando se depararam com a lente gravitacional. Enquanto analisava dados espectrográficos do Observatório W. M. Keck no Havaí, Tran avistou uma forte detecção de hidrogênio gasoso quente que parecia surgir de uma galáxia elíptica gigante e distante. A detecção foi surpreendente porque o hidrogênio gasoso e quente é uma assinatura clara de nascimento estelar. As observações anteriores mostraram que a gigante elíptica, que residia no aglomerado galáctico IRC 0128, era uma galáxia velha e calma, que tinha parado de fabricar estrelas há muito tempo atrás. Outra descoberta intrigante foi que as jovens estrelas estavam muito mais distantes do que a galáxia elíptica. Tran ficou muito surpreendida e preocupada, e pensou que a sua equipe tinha feito um grande erro com as suas observações.

A astrônoma logo percebeu que não tinha cometido um erro quando estudou imagens do Hubble obtidas em comprimentos de onda azul, que revelou o brilho das estrelas incipientes. As imagens, obtidas com a câmara ACS (Advanced Camera for Surveys) e WFC3 (Wide Field Camera 3) do Hubble, revelaram um objeto azul e com a forma de uma sobrancelha perto de um ponto azul manchado ao redor da elíptica gigante. Tran reconheceu as características invulgares como as imagens ampliadas e distorcidas de uma galáxia ainda mais distante por trás da galáxia elíptica, a assinatura de uma lente gravitacional.

Para confirmar a sua hipótese de lente gravitacional, a equipe analisou dados de arquivo de dois programas de observação do Hubble, o 3D-HST, um estudo espectroscópico perto do infravermelho com o instrumento WFC3, e o CANDELS (Cosmic Assembly Near-infrared Deep Extragalactic Legacy Survey), um grande programa de céu profundo do Hubble. Os dados mostraram outra impressão digital de gás quente ligado à galáxia mais distante.

A galáxia distante é demasiado pequena e longínqua para o Hubble determinar a sua estrutura. Por isso, foi analisada a distribuição de luz no objeto para inferir a sua forma espiral. Além disso, as galáxias espirais são mais abundantes durante estes primeiros tempos. As imagens do Hubble também revelaram pelo menos uma região compacta e brilhante perto do centro. A equipe suspeita que a região brilhante é devido a uma onda de formação estelar e é provavelmente constituída por hidrogênio gasoso, aquecido pelas estrelas jovens e massivas. À medida que o grupo de pesquisadores continua o seu estudo de formação estelar em aglomerados galácticos, estará à procura de mais assinaturas de lentes gravitacionais.

Os resultados da equipe foram publicados na edição de 10 de Julho da revista The Astrophysical Journal Letters.

Fonte: NASA

O VST fotografa a Galáxia do Triângulo

O VLT Survey Telescope (VST) captou uma bonita imagem detalhada da galáxia Messier 33 (M33).

© ESO (Galáxia do Triângulo)

Esta galáxia espiral, que é a segunda galáxia de grandes dimensões mais próxima da nossa, a Via Láctea, encontra-se povoada de aglomerados estelares brilhantes e nuvens de gás e poeira. A nova imagem encontra-se entre as imagens de grande angular mais detalhadas obtidas para este objeto e mostra-nos, com uma nitidez particular, muitas nuvens vermelhas de gás resplandecente situadas nos braços espirais da galáxia.

A M33, também conhecida por NGC 598, situa-se a cerca de três milhões de anos-luz de distância na pequena constelação setentrional do Triângulo. Conhecida também por Galáxia do Triângulo, foi observada pelo caçador de cometas francês Charles Messier em agosto de 1764, que a listou com o número 33 no seu famoso catálogo de nebulosas e aglomerados estelares proeminentes. No entanto, Messier não foi o primeiro a observar esta galáxia espiral, a qual foi muito provavelmente inicialmente documentada pelo astrônomo siciliano Giovanni Battista Hodierna cerca de 100 anos antes.
Apesar de se situar no céu setentrional, a Galáxia do Triângulo pode ser vista ao sul a partir do privilegiado local de observação do ESO, o Observatório do Paranal, no Chile, embora não suba muito no céu. Esta imagem foi obtida pelo VLT Survey Telescope (VST), um telescópio de rastreio de vanguarda de 2,6 metros que possui um campo de visão duas vezes maior que a Lua Cheia. A imagem foi criada a partir de muitas exposições individuais, incluindo algumas obtidas através de um filtro que deixa apenas passar a radiação emitida pelo hidrogênio brilhante, o que faz com que as nuvens de gás vermelho nos braços em espiral se tornem especialmente proeminentes.
Entre as muitas regiões de formação estelar existentes nos braços em espiral da M33, a nebulosa gigante NGC 604 salta à vista.

© Hubble (NGC 604)

Com um diâmetro de quase 1.500 anos-luz, esta é uma das maiores nebulosas de emissão conhecidas, estendendo-se ao longo de uma área 40 vezes maior que o tamanho da parte visível da muito mais famosa e muito mais próxima, a Nebulosa de Órion.
A Galáxia do Triângulo é o terceiro maior membro do Grupo Local de galáxias, o qual inclui a Via Láctea, a galáxia de Andrômeda e cerca de 50 galáxias mais pequenas. Numa noite extremamente límpida e escura, esta galáxia pode ser vista a olho nu sendo, na realidade, o objeto celeste mais distante que pode ser visto no céu sem a ajuda de instrumentos. As condições de observação para os mais pacientes tendem a melhorar a longo prazo, uma vez que esta galáxia está se aproximando da nossa a uma velocidade de cerca de 100.000 quilômetros por hora.
Uma observação detalhada desta bela fotografia dá-nos, não apenas uma visão muito pormenorizada dos braços em espiral da galáxia, onde se estão formando estrelas, mas também revela um cenário muito rico de galáxias mais distantes espalhadas por detrás das miríades de estrelas e nuvens brilhantes da M33.

Fonte: ESO

Localização de Plutão é feita com precisão através do ALMA

Com o auxílio do Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) os astrônomos estão fazendo medições de alta precisão da localização de Plutão e da sua órbita em torno do Sol, no intuito de ajudarem a sonda New Horizons da NASA a atingir o seu alvo, quando esta se aproximar de Plutão e das suas cinco luas conhecidas, em julho de 2015.

© ESO (observações ALMA de Plutão e Caronte)

Apesar de se observar Plutão desde há décadas com telescópios situados tanto na Terra como no espaço, os astrônomos ainda estão trabalhando na sua exata órbita em torno do Sol. Esta incerteza que permanece deve-se ao fato de Plutão se encontrar a grande distância do Sol (aproximadamente 40 vezes mais afastado do que a Terra) e à sua órbita estar sendo estudada há apenas tempo suficiente para se ter observado pouco mais de um terço da órbita total. O planeta anão foi descoberto em 1930 e demora 248 anos para completar uma órbita em torno do Sol.
“Com estes dados observacionais limitados, o nosso conhecimento da posição de Plutão pode estar incorreto em vários milhares de quilômetros, o que compromete a nossa capacidade de calcular manobras de posicionamento eficientes para a sonda New Horizons,” disse Hal Weaver, cientista de projeto da New Horizons e membro da equipe de pesquisa do John Hopkins University Applied Physics Laboratory em Laurel, Maryland (EUA).
A equipe da New Horizons utilizou os dados de posicionamento do ALMA, juntamente com medições em luz visível analisadas de novo, que vão quase até o momento da descoberta de Plutão, para determinar a melhor maneira de fazer a primeira correção de trajetória da sonda, planejada para julho.
Para se prepararem para este importante marco, os astrônomos têm que localizar de modo preciso a posição de Plutão, usando os mais distantes e estáveis pontos de referência possíveis. Encontrar um tal ponto de referência para calcular de maneira precisa trajetórias de objetos tão pequenos a distâncias tão grandes torna-se uma tarefa assaz complicada. Normalmente, os telescópios ópticos utilizam estrelas distantes, já que estes objetos mudam muito pouco de posição ao longo de muitos anos. No entanto, para a New Horizons foi necessário fazer medições ainda mais precisas de modo a garantir-se que o seu encontro com Plutão seja tão certeiro quanto possível.
Os objetos mais distantes e aparentemente mais estáveis no Universo são os quasares, galáxias muito remotas com núcleos muito brilhantes. No entanto, os quasares são muito tênues quando observados por telescópios ópticos, o que torna difícil a execução de medições precisas. Mas, devido aos buracos negros supermassivos que se encontram no seus centros e à emissão da poeira, estes objetos brilham nos comprimentos de onda do rádio, particularmente nos comprimentos de onda do milímetro que o ALMA observa.
“A astrometria ALMA utilizou um quasar brilhante chamado J1911-2006 com a intenção de diminuir para metade a incerteza da posição de Plutão,” disse Ed Formalont, astrônomo no National Radio Astronomy Observatory em Charlottesville, Virginia (EUA), trabalhando atualmente no local de apoio às operações do ALMA, no Chile.
O ALMA estudou Plutão e Caronte através da emissão rádio das suas superfícies frias, as quais se encontram a cerca de -230 graus Celsius.
A equipe observou inicialmente estes dois mundos gelados em novembro de 2013 e depois mais três vezes em 2014, uma vez em abril e duas vezes em julho. Estão previstas observações adicionais para outubro de 2014.
“Estamos muito entusiasmados com as capacidades de vanguarda que o ALMA nos proporciona e que nos ajudam a melhorar a nossa exploração histórica do sistema de Plutão,” disse o pesquisador principal da missão Alan Stern, do Southwest Research Institute, em Boulder, Colorado (EUA).

Fonte: ESO

NGC 7023: A Nebulosa da Íris

Estas nuvens de poeira e gás interestelar desabrocharam a 1.300 anos luz de distância nos campos férteis de estrelas na constelação de Cepheus.

© Jimmy Walker (NGC 7023)

Embora às vezes chamada de Nebulosa da Íris, NGC 7023 não é a única nebulosa no céu que evoca a figura de uma flor. Ainda assim, esta visão telescópica profunda mostra a variedade de cores e simetrias da Nebulosa da Íris em detalhes impressionantes.

Em seu interior o material nebular empoeirado rodeia uma estrela jovem e quente. A cor dominante da brilhante nebulosa de reflexão é azul, característica dos grãos de poeira que refletem a luz das estrelas. Os filamentos centrais das nuvens de poeira brilham com uma fotoluminescência avermelhada porque alguns grãos de poeira convertem efetivamente a radiação ultravioleta invisível da estrela em luz vermelha visível.

Observações em infravermelho indicam que essa nebulosa  pode conter moléculas complexas de carbono conhecidas como Hidrocarbonetos Aromáticos Policíclicos (PAHs). As belas pétalas azuis da Nebulosa da Iris se estendem por cerca de seis anos-luz.

Fonte: NASA

ALMA descobre estrela dupla com estranhos discos protoplanetários

Astrônomos descobriram, com o auxílio do Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), um par de discos de gás muito desalinhados formando planetas em torno de ambas as estrelas jovens do sistema binário HK Tauri.

© R. Hurt (ilustração dos discos em torno das jovens estrelas HK Tauri A e B)

Estas novas observações ALMA deram-nos a imagem mais nítida de discos protoplanetários numa estrela dupla. Este novo resultado ajuda também a explicar por que é que tantos exoplanetas, contrariamente aos planetas do Sistema Solar, têm estranhas órbitas excêntricas ou inclinadas.

Contrariamente ao nosso Sol solitário, a maioria das estrelas formam-se em pares, duas estrelas que orbitam em torno uma da outra. As estrelas binárias são muito comuns, mas colocam-nos uma série de questões, incluindo como e onde é que os planetas se formam nestes meios tão complexos.
“O ALMA forneceu-nos a melhor imagem obtida até agora de um sistema binário com discos protoplanetários, e descobrimos que os discos estão mutuamente desalinhados!” disse Eric Jensen, astrônomo no Swarthmore College, Pennsylvania, EUA.
As duas estrelas do sistema HK Tauri, que se localizam a cerca de 4.500 anos-luz de distância da Terra na constelação do Touro, têm menos de cinco milhões de anos de idade e estão separadas de cerca de 58 bilhões de quilômetros, o que corresponde a 13 vezes a distância entre Netuno e o Sol.

© Davide De Martin (imagem de grande angular de parte da região de formação estelar do Touro)

A estrela mais tênue, HK Tauri B, encontra-se rodeada por um disco protoplanetário visto de lado, que bloqueia a luz emitida pela estrela. Uma vez que a radiação estelar se encontra bloqueada é possível facilmente obter uma boa imagem do disco observando na luz visível ou nos comprimentos de onda do infravermelho próximo.
A estrela companheira, HK Tauri A, também possui um disco, mas neste caso, o disco não bloqueia a radiação estelar. Consequentemente, o disco não pode ser observado na luz visível já que o seu brilho tênue desaparece no brilho intenso da estrela. No entanto, o disco brilha intensamente nos comprimentos de onda do milímetro, os quais são facilmente detectados pelo ALMA.
Com o auxílio do ALMA, a equipe conseguiu não apenas observar o disco em torno da HK Tauri A, mas pode também, e pela primeira vez, medir a sua rotação. Esta imagem permitiu inferir que os dois discos estão desalinhados de, pelo menos, 60 graus. Ao seja, ao invés de estarem no mesmo plano das órbitas das duas estrelas, pelo menos um dos discos encontra-se desalinhado de modo significativo.
“Este desalinhamento bastante claro deu-nos uma visão interessante deste sistema binário jovem,” disse Rachel Akeson do Exoplanet Science Institute da NASA, no California Institute of Technology, EUA. “Embora existam observações anteriores que indicam que este tipo de sistemas desalinhados existem, as novas observações efetuadas pelo ALMA do HK Tauri mostram de forma muito mais clara o que realmente se passa num destes sistemas”.
As estrelas e planetas formam-se a partir de vastas nuvens de gás e poeira. À medida que o material nestas nuvens se contrai sob o efeito da gravidade, a nuvem começa a rodar até que a maioria do gás e da poeira se encontra num disco protoplanetário aplanado que gira em torno da protoestrela central em formação.
No entanto, no caso de sistemas binários como o HK Tauri, este processo é muito mais complexo. Quando as órbitas das estrelas e dos discos protoplanetários não se encontram aproximadamente no mesmo plano, qualquer planeta que se forme acabará em órbitas altamente excêntricas e inclinadas. Se as duas estrelas e os seus respetivos discos não se encontrarem todos no mesmo plano, a atração gravitacional de uma das estrelas perturbará o outro disco, fazendo com que este oscile ou sofra  precessão, e vice versa. Um planeta que esteja se formando num destes discos será também perturbado pela outra estrela, que inclinará ou deformará a sua órbita.
“Os nossos resultados mostram que existem as condições necessárias para modificar as órbitas planetárias e que estas condições estão presentes no momento da formação do planeta, aparentemente devido ao processo de formação de um sistema binário de estrelas,” disse Jensen. “Não podemos pôr de lado outras teorias, mas podemos certamente dizer que uma segunda estrela resolve esta questão.”
Uma vez que o ALMA pode observar os discos protoplanetários de gás e poeira, invisíveis de outro modo, o telescópio deu-nos a oportunidade de ver este sistema binário jovem como nunca tinha sido possível até agora. “Uma vez que estamos observando as fases iniciais de formação com os discos protoplanetários ainda existentes, podemos ver melhor como a matéria se orienta,” explica Akeson.
Num futuro próximo, os pesquisadores pretendem determinar se este tipo de sistema é ou não típico. A equipe está consciente que este é um caso individual notável, no entanto são necessários rastreios adicionais para determinar se este tipo de desalinhamento é comum na nossa galáxia, a Via Láctea.
Jensen conclui: “Apesar deste mecanismo ser um enorme passo em frente, não consegue no entanto explicar todas as estranhas órbitas dos planetas extrasolares, pelo simples fato de não existirem companheiras binárias suficientes para que esta seja uma resposta única. Por isso, temos ainda mistérios interessantes por resolver!”

Os resultados serão publicados amanhã (31 de julho de 2014) na revista Nature.

Fonte: ESO

Mapeando a matéria escura a 4,5 bilhões anos-luz de distância

Com o telescópio espacial Hubble da NASA/ESA, uma equipe internacional de astrônomos mapeou, com uma precisão sem precedentes, a massa dentro de um aglomerado de galáxias.

© Hubble/Chandra (mapa da massa do aglomerado de galáxias MCS J0416.1-2403)

A imagem mostra o aglomerado galáctico MCS J0416.1–2403, sendo em azul o mapa de massa criado usando novas observações do Hubble combinadas com o poder de ampliação de um processo conhecido como lente gravitacional. Em vermelho, está o gás quente detectado pelo observatório de raios X Chandra da NASA e mostra a localização do gás no aglomerado. A matéria vista em azul está separada das áreas vermelhas detectadas pelo Chandra e consiste do que é conhecido como matéria escura, que pode apenas ser detectada através do efeito de lente gravitacional.

Criado usando observações do programa Frontier Fields do Hubble, o mapa mostra a quantidade e distribuição de massa dentro do MCS J0416.1-2403, um enorme aglomerado de galáxias com cerca de 160 biliões de vezes a massa do Sol.

O detalhe neste mapa da massa foi possível graças à profundidade sem precedentes dos dados recolhidos pelo Hubble e a ao fenômeno cósmico da lente gravitacional forte.

A medição da quantidade e distribuição da massa dentro de objetos distantes no Universo pode ser muito difícil. Um truque usado regularmente pelos astrônomos é explorar os conteúdos de grandes aglomerados de galáxias estudando os efeitos gravitacionais que têm sobre a luz de objetos ainda mais distantes. Este é um dos objetivos principais do Frontier Fields do Hubble, um ambicioso programa de observação que analisa seis aglomerados galácticos diferentes, incluindo o MCS J0416.1-2403.

Cerca de 75% de toda a matéria no Universo é a chamada "matéria escura", que não pode ser vista diretamente, uma vez que não emite nem reflete luz e pode passar por outra matéria sem colisões. Ela interage apenas pela força da gravidade e a sua presença tem que ser deduzida a partir dos seus efeitos gravitacionais.

© Hubble (lente gravitacional no aglomerado de galáxias MCS J0416.1-2403)

Esta imagem do telescópio espacial Hubble mostra o aglomerado galáctico MCS J0416.1-2403, onde estão em vermelho as galáxias atingidas pelo efeito de lente gravitacional usadas no estudo.

Um destes efeitos foi previsto pela teoria geral da relatividade de Einstein e observa grandes aglomerados de massa no Universo que curvam e distorcem o espaço-tempo em seu redor. Agindo como lentes, parecem ampliar e dobrar a luz que viaja através deles a partir de objetos mais distantes. Esta é uma das poucas técnicas que podem ser usadas para estudar a matéria escura.

Apesar das suas grandes massas, o efeito dos aglomerados galácticos nos seus arredores é geralmente mínimo. Na maioria, provocam o que se chama de lente fraca, fazendo com que fontes mais distantes pareçam apenas ligeiramente mais elípticas ou manchadas no céu. No entanto, quando o aglomerado é suficientemente grande e denso e o alinhamento entre o aglomerado e o objeto distante é ideal, os efeitos podem ser mais dramáticos. As imagens das galáxias normais podem ser transformadas em anéis e grandes arcos de luz, aparecendo até várias vezes na mesma imagem. Este efeito é conhecido como lente gravitacional forte e é este fenômeno, visto em torno dos seis aglomerados galácticos do programa Frontier Fields, que tem sido usado para mapear a distribuição de massa do MCS J0416.1-2403, utilizando os novos dados do Hubble.

A equipe desta pesquisa é liderada pela Dra. Mathilde Jauzac da Universidade de Durham no Reino Unido e pela Unidade de Pesquisa em Astrofísica e Cosmologia da África do Sul.

"A profundidade dos dados permite-nos ver objetos muito tênues e identificar, mais do que nunca, galáxias fortemente atingidas pelo fenômeno de lente gravitacional," explica a Dra. Jauzac, autora principal do novo artigo.

"Apesar das lentes fortes ampliarem as galáxias de fundo, elas estão ainda muito distantes e são muito fracas. A profundidade destes dados significa que podemos identificar galáxias de fundo incrivelmente distantes. Conhecemos agora mais de quatro vezes mais exemplos de galáxias fortemente atingidas pelo fenômeno de lente gravitacional no aglomerado."

Utilizando o instrumento ACS (Advanced Camera for Surveys) do Hubble, os astrônomos identificaram 51 novas galáxias multiplicadas em todo o aglomerado, quadruplicando o número determinado em estudos anteriores e elevando o número de galáxias atingidas pelo fenômeno de lente gravitacional até 68. Tendo em conta que estas galáxias são vistas várias vezes, isto equivale a quase 200 imagens individuais fortemente atingidas por lentes gravitacionais. Este efeito permitiu a Jauzac e à sua equipe calcularem a distribuição de matéria visível e escura no aglomerado e a produzirem um mapa da sua massa.

"Há mais de vinte anos que sabemos como construir um mapa de um aglomerado usando lentes gravitacionais, mas precisamos de tempo para possuirmos telescópios que possam fazer observações suficientemente profundas e nítidas, e para os nossos modelos se tornarem suficientemente sofisticados para mapearmos, com tantos detalhes, um sistema tão complicado como o MCS J0416.1-2403," comenta Jean-Paul Kneib, membro da equipe.

Ao estudar 57 das galáxias mais confiáveis e claramente distorcidas foi possível modelar a massa da matéria normal e escura dentro do MCS J0416.1-2403. "O nosso mapa tem o dobro da qualidade dos modelos anteriores deste aglomerado!" acrescenta Jauzac.

Determinou-se que a massa total do aglomerado MCS J0416.1-2403, com um diâmetro modelado de mais de 650.000 anos-luz, equivale a 160 biliões de vezes a massa do Sol. Com uma incerteza de 0,5%, esta medição é a mais precisa alguma vez produzida para um aglomerado galáctico. Ao identificar precisamente onde a massa reside dentro de grupos como este também possibilita medir a curvatura do espaço-tempo com grande precisão.

As observações e técnicas de lentes gravitacionais do Frontier Fields abriram uma maneira de caracterizar estes objetos com muita precisão; neste caso, um aglomerado tão distante que a sua luz levou 4,5 bilhões de anos até chegar aqui," acrescenta Jean-Paul Kneib.

Porém, para obter uma imagem completa da massa é necessário também incluir medições de lentes fracas. Embora apenas forneça uma estimativa aproximada da massa do núcleo interior do aglomerado, as lentes fracas fornece informações valiosas acerca da massa que rodeia o núcleo do aglomerado.

A equipe vai continuar estudando o aglomerado com imagens extremamente profundas do Hubble e informações detalhadas de lentes fortes e fracas, com o objetivo de mapear as regiões exteriores do aglomerado bem como do seu núcleo interior, e assim será capaz de detectar subestruturas nos seus arredores. Vão também usar medições em raios X de gás quente pelo Chandra e redshifts espectroscópicos feitos a partir de observatórios terrestres para mapear o conteúdo do aglomerado, avaliando a respectiva contribuição da matéria escura, do gás e das estrelas.

A combinação destas fontes de dados vai aumentar ainda mais os detalhes deste mapa de distribuição de massa, mostrando-o em 3D e incluindo as velocidades relativas das suas galáxias. Isto abre o caminho para a compreensão da história e evolução deste aglomerado galáctico.

Os resultados do estudo foram publicados no Monthly Notices da Royal Astronomical Society.

Fonte: ESA

A Nebulosa da Cabeça de Cavalo do azul ao infravermelho

Uma das nebulosas mais fáceis de se identificar no céu, a Nebulosa da Cabeça de Cavalo em Orion, é parte de uma grande e escura nuvem molecular.

© Hubble/Aldo Mottino e Carlos Colazo (Nebulosa da Cabeça de Cavalo)

Também conhecida como Barnard 33, a sua forma incomum foi descoberta pela primeira vez numa chapa fotográfica dos anos 1800. O brilho avermelhado se origina do gás hidrogênio predominante por trás da nebulosa, que é ionizado pela estrela Sigma Orionis. A escuridão da Cabeça de Cavalo é causada pela poeira espessa, embora a parte mais inferior do pescoço da Cabeça do Cavalo gera uma sombra para a esquerda. Correntes de gás deixando a nebulosa são afuniladas por um forte campo magnético. Pontos brilhantes na base da Cabeça do Cavalo são estrelas jovens ainda em seu processo de formação. A luz leva cerca de 1500 anos para sair da Nebulosa da Cabeça do Cavalo e nos atingir aqui na Terra. A imagem acima é uma combinação digital de imagens feitas em nas luzes azul, verde, vermelho e hidrogênio-alfa a partir da Argentina e uma imagem feita na luz infravermelha pelo Telescópio Espacial Hubble.

Fonte: NASA

O campo extenso em torno da estrela Rho Ophiuchi

As nuvens que cercam o sistema da estrela Rho Ophiuchi compõe uma das regiões mais próximas da estrela em formação.

© Rogelio Bernal Andreo (Rho Ophiuchi)

A Rho Ophiuchi é um sistema estelar binário visível na região iluminada e colorida do lado direito da imagem. O sistema de estrelas, localizado a apenas 400 anos-luz de distância, se distingue por seus arredores coloridos, que incluem uma nebulosa de emissão vermelha e inúmeras faixas de poeira marrom claro e escuro. Perto do canto superior direito do sistema da nuvem molecular Rho Ophiuchi está a estrela amarela Antares, enquanto um aglomerado globular de estrelas (M4) distante, mas coincidentemente sobreposto, é visível entre Antares e a nebulosa de emissão vermelha. Perto do fundo da imagem reside IC 4592, a nebulosa Cabeça de Cavalo Azul. O brilho azul que envolve o olho da Cabeça de Cavalo Azul, e outras estrelas em torno da imagem, é uma nebulosa de reflexão composto por poeira fina. À esquerda da imagem acima está uma nebulosa de reflexão geometricamente angular catalogada como Sharpless 1. Neste loval a estrela brilhante perto do vórtice de poeira cria a luz da nebulosa de reflexão envolvente. Embora a maioria dessas características são visíveis através de um pequeno telescópio apontado para as constelações de Ophiuchus, Scorpius e Sagitário, a única maneira de ver os intrincados detalhes dos redemoinhos de poeira é a utilização de uma câmera de longa exposição.

Fonte: NASA

Uma ilha empoeirada no Universo

A NGC 253 é uma das galáxias espirais mais brilhantes que podem ser observadas, e também uma das mais empoeiradas.

© László Francsics (NGC 253)

Alguns a chamam de Galáxia do Dólar Prateado, devido à sua aparência em pequenos telescópios, ou apenas Galáxia do Escultor, devido à sua localização dentro das fronteiras da constelação do hemisfério sul do Escultor. Observada pela primeira vez em 1783 pela astrônoma e matemática Caroline Herschel, a ilha empoeirada do Universo localiza-se a cerca de meros 10 milhões de anos-luz de distância da Terra. Com cerca de 70 mil anos-luz de diâmetro, a NGC 253 é o maior membro do Grupo de Galáxias do Escultor, o grupo de galáxias mais próximo do nosso Grupo Local de Galáxias. Em conjunto com suas linhas espirais de poeira, filamentos de poeira parecem nascer do centro galáctico com jovens aglomerados de estrelas e regiões de formação de estrelas que podem ser vistos com clareza nessa bela imagem colorida e nítida da galáxia. O alto conteúdo de poeira acompanha o frenético ritmo de formação de estrelas, levando a NGC 253 ser considerada uma galáxia de explosão de estrelas. A NGC 253 é também conhecida por ser uma forte fonte de raios X e raios gama de alta energia, muito provavelmente devido ao passivo buraco negro existente próximo do centro da galáxia.

Fonte: NASA

Descobertos três exoplanetas surpreendentemente secos

Astrônomos, usando o telescópio espacial Hubble da NASA, procuraram vapor de água nas atmosferas de três planetas em órbita de estrelas parecidas com o Sol, e descobriram que eram quase secos.

© NASA (ilustração do exoplaneta gigante HD 209458b)

Os três exoplanetas, conhecidos como HD 189733b, HD 209458b e WASP-12b, estão entre 60 e 900 anos-luz de distância da Terra e pensa-se serem candidatos ideais para detectar vapor de água nas suas atmosferas devido às suas altas temperaturas onde a água se transforma em vapor mensurável.

Estes chamados "Júpiteres quentes" estão tão perto das suas estrelas que têm temperaturas entre os 800 e 2.200 graus Celsius. No entanto, descobriu-se que têm apenas entre um décimo e um milésimo da quantidade de água prevista pelas teorias de formação planetária.

"A nossa medição de água num dos planetas, HD 209458b, é a medição mais precisa de qualquer composto químico num planeta açém do nosso Sistema Solar, e podemos agora dizer, com muito mais certeza que nunca, que encontramos água num exoplaneta," afirma Nikku Madhusudhan do Instituto de Astronomia da Universidade de Cambridge, Inglaterra. "No entanto, a baixa abundância que encontramos até agora é surpreendente."

Madhusudhan, que liderou a pesquisa, disse que esta descoberta representa um grande desafio para a teoria exoplanetária. "Basicamente abre inúmeros problemas na formação planetária. Nós esperavamos que todos estes planetas tivessem muita água. Temos que rever os modelos de formação e migração dos planetas gigantes, especialmente dos 'Júpiteres quentes', e investigar como são formados."

Ele enfatiza que estes resultados podem ter implicações importantes para a busca de água em exoplanetas potencialmente habitáveis do tamanho da Terra. Os instrumentos dos futuros telescópios espaciais poderão ter que ser desenhados com uma maior sensibilidade caso os alvos planetários sejam mais secos do que o previsto. "Devemos estar preparados para abundâncias de água muito mais baixas do que o previsto quando olharmos para as super-Terras (planetas rochosos com várias vezes a massa da Terra)," comenta Madhusudhan.

Usando espectros próximo do infravermelho para os planetas observados com o Hubble, Madhusudhan e colaboradores estimaram a quantidade de vapor de água, em cada uma das atmosferas planetárias, que explica os dados.

Os três planetas foram seleccionados porque orbitam estrelas relativamente brilhantes que fornecem radiação suficiente para a captação de um espectro infravermelho. As características de absorção do vapor de água na atmosfera do planeta são detectáveis porque são sobrepostas sobre a pequena quantidade de luz estelar que é refletida pela atmosfera do planeta.

A detecção de água é quase impossível para planetas em trânsito a partir da Terra porque a nossa atmosfera contém uma grande quantidade de água, o que contamina a observação. "Nós realmente precisamos do Hubble para fazer as observações," afirma Nicolas Crouzet do Instituto Dunlap da Universidade de Toronto e co-autor do estudo.

A teoria atualmente aceita para a formação dos planetas gigantes no nosso Sistema Solar, conhecida como acreção, afirma que um planeta é formado em torno de uma estrela jovem num disco protoplanetário constituído principalmente por hidrogênio, hélio e partículas de gelos e poeiras compostas por outros elementos químicos. As partículas de poeira aderem umas às outras, eventualmente formando grãos cada vez maiores. As forças gravitacionais do disco atraem estes grãos e partículas maiores até que é formado um núcleo sólido. Isto leva então à acreção de ambos os sólidos e gases para, eventualmente, formar um planeta gigante.

Esta teoria prevê que as proporções dos diferentes elementos no planeta são melhorados relativamente às da sua estrela, especialmente o oxigênio, que é suposto ser o mais melhorado. Assim que o planeta gigante se forma, espera-se que o seu oxigênio atmosférico seja largamente englobado dentro de moléculas de água. Os níveis muito baixos de vapor de água encontrados neste estudo levantam uma série de perguntas sobre os ingredientes que levam à formação de planetas.

"Existem tantas coisas que ainda não sabemos sobre os exoplanetas, e por isto abre um novo capítulo na compreensão de como os planetas e sistemas solares se formam," afirma Drake Deming da Universidade de Maryland, que liderou um dos estudos percursores. "O problema é que estamos supondo que a água é tão abundante nos outros sistemas como no nosso. O que o nosso estudo nos mostra é que as características da água podem ser muito mais fracas do que as nossas expectativas."

Os resultados foram publicados ontem na revista The Astrophysical Journal Letters.

Fonte: NASA

Um pulsar metamórfico

No final de Junho de 2013, um binário excepcional contendo uma estrela de nêutrons veloz e girante sofreu uma mudança dramática de comportamento, mudança esta nunca antes observada.

© Goddard Space Flight Center (ilustração de um modelo do pulsar J1023)

As imagens mostram um modelo do pulsar J1023 antes (topo) e depois (baixo) do seu feixe rádio (verde) ter desvanecido. Normalmente, o vento do pulsar repele a corrente de gás da companheira. Quando a corrente se sobrepõe, forma-se um disco de acreção e os jatos de raios gama (magenta) obscurecem o feixe de rádio.

De acordo com o telescópio espacial Fermi da NASA, o "farol" de rádio do pulsar desapareceu e, ao mesmo tempo, o sistema aumentou cinco vezes de brilho em raios gama, a forma mais poderosa de radiação electromagnética.

"É quase como se alguém tivesse carregado num botão, transformando o sistema de um estado de baixa energia para um de maior energia," afirma Benjamin Stappers, astrofísico da Universidade de Manchester, Inglaterra, que liderou o esforço internacional com o objetivo de compreender esta impressionante transformação. "A mudança parece refletir uma interação errática entre o pulsar e a sua companheira, o que nos dá uma oportunidade para explorar uma fase de transição rara na vida deste binário."

Um sistema binário é composto por duas estrelas que orbitam em torno do seu centro de massa comum. Este sistema em particular, conhecido como AY Sextantis, está localizado a cerca de 4.000 anos-luz na direção da constelação de Sextante. O par é constituído por um pulsar de 1,7 milissegundos, chamado PSR J1023+0038 (J1023) e por uma estrela que contém aproximadamente 1/5 da massa do Sol. As estrelas completam uma órbita em apenas 4,8 horas, o que as coloca tão próximas que o pulsar está gradualmente evaporando a sua companheira.

Quando uma estrela maciça colapsa e explode como supernova, o seu núcleo esmagado pode sobreviver como um remanescente compacto chamado estrela de nêutrons ou pulsar, um objeto que comprimi mais massa que o Sol numa esfera não muito maior que uma grande cidade. Estrelas de nêutrons jovens e isoladas giram dezenas de vezes por segundo e geram feixes de rádio, luz visível, raios X e raios gama que são observados como pulsos sempre que estes feixes ficam apontados para a Terra. Os pulsares também criam fluxos poderosos de partículas altamente energéticas que se movimentam quase à velocidade da luz. Todo este poder vem do campo magnético do pulsar, que gira muito rapidamente. Com o passar do tempo, à medida que os pulsares se "acalmam", estas emissões desvanecem.

Há mais de 30 anos atrás, os astrônomos descobriram outro tipo de pulsar, que roda em 10 milissegundos ou menos, atingindo velocidades de rotação até 716,67 Hz (43.000 rpm). Enquanto os pulsares jovens normalmente aparecem isolados, mais de metade dos pulsares de milissegundo são encontrados em sistemas binários, o que sugere uma explicação para a sua rápida rotação.

"Os astrônomos já suspeitavam que os pulsares de milissegundo eram alimentados pela transferência e acumulação de matéria das suas estrelas companheiras, por isso muitas vezes são chamados de pulsares reciclados," explica Anne Archibald, pesquisadora pós-doutorada do Instituto Holandês de Radioastronomia (ASTRON) em Dwingeloo, que descobriu o J1023 em 2007.

Durante a fase inicial de transferência de massa, o sistema poderia ser considerado um binário de raios X com baixa massa, em que uma estrela de nêutrons mais lenta emite pulsos de raios X à medida que o gás quente se desloca para a sua superfície. Bilhões de anos mais tarde, quando o fluxo de matéria chega ao fim, o sistema seria classificado como um pulsar de milissegundo acelerado e com emissões de rádio alimentadas por um campo magnético de rápida rotação.

Para melhor compreender a rotação e evolução orbital do J1023, o sistema tem sido monitorado regularmente no rádio, usando o telescópio Lovell no Reino Unido e o WSRT (Westerbork Synthesis Radio Telescope) na Holanda. Estas observações revelaram que o sinal de rádio do pulsar foi desligado e isso desencadeou a busca por uma mudança associada nas suas propriedades de raios gama.

Poucos meses antes, foi descoberto um sistema muito mais distante que alternava entre os estados de rádio e raios X num espaço de semanas. Localizado no M28, um aglomerado globular a cerca de 19.000 anos-luz de distância, um pulsar conhecido como PSR J1824-2452I sofreu uma erupção de raios X em Março e Abril de 2013. À medida que as emissões de raios X desvaneciam no início de Maio, emergia o feixe de rádio do pulsar.

Apesar do J1023 ter alcançado energias muito mais altas e estar consideravelmente mais perto, ambos os binários são muito parecidos. O que está acontecendo são os últimos suspiros caóticos dos processos de rotação destes pulsares.

No pulsar J1023, as estrelas estão muito mais próximas uma da outra, assim que uma corrente de gás flui da estrela companheira para o pulsar. A rápida rotação do pulsar e o seu intenso campo magnético são os responsáveis tanto do feixe de rádio como do poderoso vento do pulsar. Quando o feixe de rádio é detectável, o vento do pulsar retém a corrente de gás da companheira, impedindo-a de se aproximar. Mas de vez em quando a corrente ganha, aproximando-se do pulsar e estabelecendo um disco de acreção.

O gás no disco torna-se comprimido e quente, atingindo temperaturas suficientemente altas para emitir raios X. Em seguida, o material ao longo da orla interior do disco perde energia rapidamente e cai em direção ao pulsar. Quando atinge uma altitude de aproximadamente 80 km, os processos que envolvem a criação do feixe de rádio ou são desligados ou, mais provavelmente, obscurecidos.

A borda interna do disco provavelmente flutua consideravelmente a esta altitude. Certas partes podem acelerar para fora quase à velocidade da luz, formando jatos duplos de partículas disparados em direções opostas, um fenômeno mais tipicamente associado com a acreção de buracos negros. As ondas de choque dentro e ao longo da periferia destes jatos são provavelmente a fonte da brilhante emissão de raios gama detectada pelo Fermi.

A equipe relata que o J1023 é o primeiro exemplo, já observado, de um binário de raios gama de baixa massa, compacto e transeunte. Os pesquisadores esperam que o sistema sirva como um laboratório único para a compreensão de como os pulsares de milissegundo se formam e para estudar os detalhes de como a acreção ocorre em estrelas de nêutrons.

"Até agora, o Fermi aumentou o número de pulsares de raios gama conhecidos por cerca de 20 vezes e duplicou o número de pulsares de milissegundo dentro da nossa Galáxia," afirma Julie McEnery, cientista do projeto para a missão, do Centro de Voo Espacial Goddard da NASA em Greenbelt (EUA). "O Fermi continua sendo um motor incrível de descobertas de pulsares."

Os resultados foram publicados na edição de 20 de Julho da revista The Astrophysical Journal.

Fonte: NASA