O lado negro dos aglomerados estelares

Observações obtidas com o Very Large Telescope (VLT) do ESO, revelaram uma nova classe de aglomerados estelares globulares “escuros” situados em torno da galáxia elíptica gigante Centaurus A.

© ESO/DSS/Davide de Martin (galáxia Centaurus A e os seus estranhos aglomerados globulares)

Estes objetos misteriosos parecem-se com aglomerados normais, mas contêm muito mais massa e podem abrigar quantidades inesperadas de matéria escura ou então conter buracos negros massivos. Nenhuma destas hipóteses era esperada, e as suas causas ainda são desconhecidas.

Os aglomerados estelares globulares são enormes bolas de milhões de estrelas que orbitam a maioria das galáxias. Tratam-se dos sistemas estelares mais velhos do Universo, tendo sobrevivido durante a maior parte do tempo do crescimento e evolução das galáxias.
Matt Taylor, estudante de doutoramento na Pontificia Universidad Catolica de Chile, Santiago, Chile, e bolsista do ESO, é o autor principal deste novo estudo. Matt explica: “Os aglomerados estelares e as suas estrelas constituintes são a chave para compreender a formação e evolução das galáxias. Durante décadas, os astrônomos pensaram que as estrelas que constituíam um determinado aglomerado globular tinham todas a mesma idade e composição química, mas agora sabemos que estes objetos são bem mais estranhos e complexos”.
A galáxia elíptica Centaurus A, também chamada NGC 5128, é a galáxia gigante mais próxima da Via Láctea e pensa-se que abrigue cerca de 2.000 aglomerados globulares. Muitos destes aglomerados são mais brilhantes e mais massivos dos que os cerca de 150 que orbitam a Via Láctea.
Matt Taylor e a sua equipe executaram o estudo mais detalhado feito até hoje de uma amostra de 125 aglomerados globulares que se situam em torno de Centaurus A, com o auxílio do instrumento FLAMES montado no VLT, no Observatório do Paranal, no norte do Chile. Até agora os astrônomos tinham estudado aglomerados estelares com este nível de detalhe apenas no Grupo Local. As distâncias relativamente pequenas envolvidas tornavam as medições diretas de massa algo possível. Ao estudar a NGC 5128, uma galáxia elíptica massiva e isolada, situada logo no exterior do Grupo Local a cerca de 12 milhões de anos-luz de distância, os astrônomos puderam estimar as massas dos aglomerados globulares num ambiente completamente diferente, levando o VLT/FLAMES até seus limites.
A equipe usou estas observações para deduzir a massa dos aglomerados e comparar este resultado com o quão brilhante cada um deles é. As observações FLAMES dão informação acerca dos movimentos das estrelas nos aglomerados. Esta informação orbital depende da força do campo gravitacional e por isso pode ser usada para deduzir a massa do aglomerado, tais estimativas são denominadas de massas dinâmicas. O poder coletor do espelho de 8,2 metros de um dos telescópios principais do VLT combinado com a capacidade do FLAMES em observar mais de 100 aglomerados em simultâneo, foi a chave para coletar os dados necessários a este estudo.
Para a maioria dos aglomerados do novo rastreio, os mais brilhantes apresentam maior massa da maneira esperada, se um aglomerado contém mais estrelas tem um brilho total maior e mais massa total. Mas para alguns dos aglomerados globulares observou-se algo inesperado: eram muitas vezes mais massivos do que pareciam. E mais estranho ainda, quanto mais massivos eram estes aglomerados incomuns, maior a fração de material que era escuro. Algo nestes aglomerados era escuro, escondido e massivo. Mas o quê?

Existem várias possibilidades. Talvez os aglomerados escuros contenham buracos negros ou outro tipo de restos estelares escuros nos seus núcleos. Este é um fenômeno que pode explicar alguma da massa escondida, mas a equipe concluiu que tem que haver algo mais. E matéria escura?

Os aglomerados globulares são normalmente considerados praticamente desprovidos desta substância misteriosa mas, talvez devido a alguma razão desconhecida, alguns aglomerados tenham retido uma quantidade significativa de aglomerações de matéria escura no seu interior. Este aspecto poderá explicar as observações, no entanto não se enquadra nas teorias convencionais.
Thomas Puzia, co-autor do trabalho, acrescenta: “A nossa descoberta de aglomerados estelares com massas inesperadamente elevadas para o número de estrelas que contêm sugere a existência de várias famílias de aglomerados globulares, com diferentes histórias de formação. Aparentemente alguns aglomerados estelares parecem ser bastante comuns, mas na realidade podem ter muito mais, literalmente, do que o que efetivamente observamos”.
Estes objetos permanecem um mistério. A equipe está também trabalhando num rastreio maior de outros aglomerados globulares em outras galáxias e existem algumas pistas intrigantes de que tais aglomerados escuros se encontram também em outros lugares.
Matt Taylor resume a situação: “Encontramos uma nova e misteriosa classe de aglomerados estelares! Isto mostra o quanto ainda temos a aprender sobre todos os aspectos da formação de aglomerados globulares. Trata-se de um resultado importante e o próximo passo consiste em descobrir mais exemplos destes aglomerados escuros em torno de outras galáxias”.

Este trabalho foi descrito num artigo científico intitulado “Observational evidence for a dark side to NGC 5128’s globular cluster system”, de M. Taylor et al., que será publicado na revista especializada Astrophysical Journal.

Fonte: ESO

Um “ovo de dinossauro” cósmico prestes a eclodir

Os aglomerados globulares, aglomerados deslumbrantes de até um milhão de estrelas antigas, estão entre os objetos mais antigos do Universo.

© ALMA/Hubble/B. Whitmore/K. Johnson/B. Saxton (galáxias Antenas)

A imagem acima mostra as galáxias Antenas, observadas no visível pelo Hubble (imagem de topo), foram estudadas com o ALMA, revelando nuvens gigantescas de gás molecular (imagem do centro à direita). Uma dessas nuvens (imagem inferior) é incrivelmente densa e massiva, e mesmo assim aparentemente sem estrelas, sugerindo que é o primeiro exemplo, já identificado, de um aglomerado globular pré-natal.

Apesar de abundantes dentro e ao redor de muitas galáxias, exemplos recém-nascidos são infimamente raros e nunca foram detectadas as condições necessárias para produzir novos, até agora.

Astrônomos que usavam o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) descobriram o que parece ser o primeiro exemplo conhecido de um aglomerado globular prestes a nascer: uma nuvem de gás molecular incrivelmente massiva e extremamente densa, mas livre de estrelas.

"Podemos estar testemunhando um dos mais antigos e extremos modos de formação estelar no Universo," afirma Kelsey Johnson, astrônoma da Universidade da Virginia em Charlottesville, EUA. "Este objeto impressionante parece que foi diretamente arrancado do Universo primitivo. Descobrir algo com todas as características de um aglomerado globular, mas que ainda não começou a produzir estrelas, é como encontrar um ovo de dinossauro prestes a eclodir."

Este objeto, denominado "Firecracker", está localizado a aproximadamente 50 milhões de anos-luz da Terra dentro de um famoso par de galáxias em interação (NGC 4038 e NGC 4039), conhecidas coletivamente como "Antenas". As forças de maré geradas pela fusão em curso estão desencadeando a formação de estrelas numa escala colossal, grande parte ocorrendo dentro de aglomerados densos.

No entanto, o que torna o Firecracker único é a sua massa extraordinária, o pequeno tamanho e a sua aparente falta de estrelas.

Todos os outros análogos de aglomerados globulares que foram observados até à data estão já repletos de estrelas. O calor e a radiação destas estrelas, portanto, alterou consideravelmente o ambiente circundante, apagando quaisquer evidências de uma formação mais fria e silenciosa.

Com o ALMA, os astrônomos foram capazes de encontrar e estudar em detalhe um exemplo imaculado de tal objeto antes de mudar para sempre as suas características únicas. Isto forneceu as condições que podem ter levado à formação de muitos, se não todos os aglomerados globulares.

© ALMA/K. Johnson (núcleos densos de gás molecular nas galáxias Antenas)

Imagem acima mostra núcleos densos de gás molecular nas galáxias Antenas. O objeto redondo e amarelo perto do centro pode ser o primeiro exemplo pré-natal, já identificado, de um aglomerado globular. Está rodeado por uma nuvem molecular gigante.

"Até agora, as nuvens com este potencial só têm sido vistas como 'adolescentes', depois da formação estelar ter começado," explica Johnson. "Isto significa que o berçário já havia sido perturbado. Para compreender a formação dos aglomerados globulares, precisamos de ver as suas verdadeiras origens."

A maioria dos aglomerados globulares formaram-se durante um verdadeiro "baby boom" há aproximadamente 12 bilhões de anos atrás, quando ocorreu a formação das primeiras galáxias. Cada contém até um milhão de estrelas de "segunda geração", densamente agrupadas. As estrelas de segunda geração são estrelas com visivelmente baixas concentrações de metais pesados, indicando que se formaram muito cedo na história do Universo. A nossa própria Via Láctea tem pelo menos 150 aglomerados deste gênero, embora possa ter muitos mais.

Por todo o Universo, formam-se ainda hoje aglomerados estelares de vários tamanhos. É provável, embora cada vez menos, que os maiores e mais densos continuem até tornarem-se aglomerados globulares.

"A probabilidade de sobrevivência de um aglomerado estelar jovem e massivo é muito baixa, cerca de 1%," comenta Johnson. "Várias forças externas e internas desmontam estes objetos, quer formando aglomerados abertos como as Plêiades ou desintegrando-se completamente para fazer parte do halo de uma galáxia."

Os astrônomos acreditam, no entanto, que o objeto que observaram com o ALMA, que contém 50 milhões de vezes a massa do Sol em gás molecular, é suficientemente denso para ter uma boa hipótese de se tornar "num dos sortudos".

Os aglomerados globulares evoluem para fora dos seus estágios embrionários (sem estrelas) muito rapidamente, até um milhão de anos. Isto significa que o objeto descoberto pelo ALMA está passando por uma fase muito especial da sua vida, fornecendo uma oportunidade única para estudar um componente importante do início do Universo.

Os dados do ALMA também indicam que a nuvem Firecracker está sob pressão extrema, aproximadamente 10.000 vezes maior que as pressões interestelares típicas. Isto apoia teorias anteriores de que são necessárias pressões elevadas para formar aglomerados globulares.

Ao explorar as galáxias Antenas, Johnson e colegas observaram a tênue emissão das moléculas de monóxido de carbono, o que lhes permitiu obter imagens e caracterizar nuvens individuais de poeira e gás. A falta de qualquer emissão térmica apreciável, o sinal revelador de gases aquecidos por estrelas vizinhas, confirma que este objeto recém-descoberto está ainda num estado pristino e imaculado.

Novos estudos com o ALMA poderão revelar exemplos adicionais de "proto-super-aglomerados estelares" nas Antenas e em outras galáxias em interação, lançando luz sobre as origens desses objetos antigos e sobre a função que desempenham na evolução galáctica.

Um artigo foi aceito para publicação na revista The Astrophysical Journal.

Fonte: National Radio Astronomy Observatory

Explosões de supernovas são assimétricas

Novas observações da remanescente de supernova SN 1987A, feitas com o Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) estão confirmando previsões feitas no Instituto de Tecnologia da Califórnia de que eventos de supernova desse tipo, chamados de supernovas Tipo II, são inerentemente assimétricos, um fenômeno que tinha sido difícil de ser provado até agora.

© Christian Ott/Steve Drasco (núcleo de uma supernova Tipo II)

Este é o núcleo de uma supernova Tipo II no início da explosão: neutrinos que são emitidos a partir de nêutrons no centro são absorvidos pelo gás atrás da frente de choque, aquecendo o gás, e gerando turbulência, desenvolvendo eventualmente uma explosão assimétrica.

A remanescente de supernova SN 1987A, está localizada a aproximadamente 166.000 anos-luz de distância da Terra. A luz da explosão que criou a remanescente atingiu o nosso planeta em 1987.

Enquanto observava a remanescente, o NuSTAR recentemente detectou a assinatura única de energia do titânio-44, uma versão radioativa do titânio que é produzido durante os estágios iniciais das supernovas do Tipo II.

“O titânio-44 é produzido no coração da explosão, assim ele traça a forma do motor que dirigiu o esfacelamento da estrela”, disse a Dra. Fiona Harrison do Instituto de Tecnologia da Califórnia, em Pasadena.

Ela adicionou: “O tiânio-44 é instável. Quando ele decai ele se transforma em cálcio, então ele emite raios gama numa energia específica que o NuSTAR pode detectar”.

Em 2014, os cientistas criaram um detalhado mapa da distribuição do titânio-44 em outra remanescente de supernova, a Cassiopeia A, e também encontraram evidência de uma explosão assimétrica, apesar de não ser tão extensa como a 1987A. Juntos, esses resultados sugerem que a assimetria é algo muito natural das supernovas do Tipo II.

Novos dados do NuSTAR revelaram que o titânio-44 da SN 1987A está se movendo para longe de nós com uma velocidade de 2,6 milhões de quilômetros por hora.

Isso indica que a ejeção do material ocorre numa direção, enquanto que o núcleo compacto da supernova, chamado de estrela de nêutrons, parece ter sido lançado na direção oposta.

“Essas explosões são dirigidas pela formação de um objeto compacto, o núcleo remanescente de uma estrela, e isso parece estar conectado com a explosão do núcleo em uma direção, e a ejeção de material em outra”, disse o principal autor do trabalho, o Prof. Steve Boggs da Universidade da Califórnia em Berkeley.

O estudo foi publicado na revista Science.

Fonte: Jet Propulsion Laboratory

Uma nebulosa planetária em forma de ampulheta

As areias do tempo estão acabando para a estrela central desta nebulosa planetária em forma de ampulheta, denominada MyCn18.

© Hubble/R. Sahai/J. Trauger (nebulosa planetária MyCn18)

Com o seu combustível nuclear esgotado, esta breve fase espetacular e final da vida de uma estrela semelhante ao Sol ocorre enquanto suas camadas externas são ejetadas, e seu núcleo torna-se uma fraca anã branca que vai se esfriando.

Em 1995, astrônomos usaram o telescópio espacial Hubble para fazer uma série de imagens de nebulosas planetárias, incluindo a mostrada acima. Aqui, anéis delicados de gás colorido brilhante (nitrogênio em vermelho, hidrogênio em verde e oxigênio em azul) delineiam as paredes tênues da ampulheta.

A nitidez sem precedentes das imagens do Hubble revelou detalhes surpreendentes do processo de ejeção da nebulosa que pode resolver os mistérios pendentes das formas complexas e simetrias de nebulosas planetárias.

Fonte: NASA

O Trio de Leão

Este grupo popular é famoso como o Trio de Leão, um encontro de três galáxias magníficas em um único campo de visão.

© Philippe Durville (o Trio de Leão)

Este trio de galáxias fornece uma visão prazerosa mesmo quando observado por um telescópio modesto, estas galáxias podem ser apresentadas individualmente como NGC 3628 (esquerda), M66 (inferior direito) e M65 (superior). Todas as três são grandes galáxias espirais, mas elas tendem a parecer diferentes porque seus discos galácticos estão inclinados em ângulos diferentes com relação a nossa linha de visada. A NGC 3628 é vista de lado com linhas de poeira obscurecidas que cruzam o plano da galáxia, enquanto os discos da M66 e da M65 estão ambos inclinados o suficiente para mostrar a sua estrutura espiral. As interações gravitacionais entre as galáxias do grupo também deixaram sinais indicadores, incluindo o disco deformado e inflado da NGC 3628 e os braços espirais da M66. Esta vista deslumbrante da região se estende por cerca de um grau (duas luas cheias) no céu. O campo abrange mais de 500 mil anos-luz, a uma distância estimada do trio de 30 milhões de anos-luz.

Fonte: NASA

Descoberto halo gigantesco ao redor da galáxia de Andrômeda

Cientistas usando o telescópio espacial Hubble descobriram que o imenso halo de gás que envelopa a galáxia de Andrômeda, nossa vizinha galáctica massiva mais próxima, é cerca de seis vezes maior e 1.000 vezes mais massiva do que se tinha medido anteriormente.

© STScI/A. Feild (diagrama mostrando o tamanho do halo da galáxia de Andrômeda)

O halo escuro, praticamente invisível, se espalha por cerca de milhões de anos-luz, desde a galáxia hospedeira, metade do caminho até a nossa galáxia. Essas descobertas devem fornecer mais detalhes sobre a evolução e a estrutura das gigantescas galáxias espirais, um dos tipos mais comuns de galáxias no Universo.

“Os halos são as atmosferas gasosas das galáxias. As propriedades desses halos gasosos controlam a taxa com a qual as estrelas se formam nas galáxias de acordo com os modelos de formação de galáxia”, explica o principal pesquisador Nicolas Lehner, da Universidade de Notre Dame, em Indiana (EUA). Estima-se que o halo tenha metade da massa das estrelas da própria galáxia de Andrômeda, na forma de um gás quente e difuso. Se ele pudesse ser visto a olho nu, o halo teria 100 vezes o diâmetro aparente da Lua no céu. Isso é equivalente a um pedaço do céu coberto por duas bolas de basquete projetadas com o seu braço esticado.

A galáxia de Andrômeda, também conhecida como M31, localiza-se a cerca de 2,5 milhões de anos-luz de distância, e tem cerca de 6 vezes o diâmetro aparente da Lua Cheia. Ela é considerada uma irmã quase gêmea da nossa galáxia, a Via Láctea.

Devido ao fato do gás no halo de Andrômeda ser escuro, a equipe observou o fundo brilhante de objetos através do gás e observou assim como a luz mudava. É algo como se olhar uma luz brilhando no fundo de uma piscina a noite. A luzes ideais de fundo para esse tipo de estudo são os quasares, que são núcleos brilhantes de galáxias ativas muito distantes, energizados por buracos negros. A equipe usou 18 quasares residindo além de Andrômeda para pesquisar como o material é distribuído bem além do disco visível da galáxia.

Pesquisa anterior feita com o Cosmic Origins Spectrograph (COS) Halos Program do Hubble estudou 44 galáxias distantes e encontrou halos como os de Andrômeda, mas nunca antes um halo assim tão massivo havia sido encontrado numa galáxia vizinha. Pelo fato das galáxias estudadas anteriormente estarem muito mais distantes, elas aparecem bem menores no céu. Somente um quasar poderia ser detectado atrás de cada uma das galáxias, fornecendo somente um ponto de luz de amarração para se mapear inteiramente a estrutura do halo. Com a sua proximidade da Terra e com a correspondente grande marca no céu, a galáxia de Andrômeda fornece uma amostragem mais extensa com uma grande quantidade de quasares.

“À medida que a luz dos quasares viaja em direção ao Hubble, o gás do halo absorve parte da luz e faz com que o quasar apareça um pouco mais escuro em um intervalo de comprimento de onda pequeno”, explica J. Christopher Howk, também da Universidade de Notre Dame. “Medindo a queda no brilho nesse intervalo, nós podemos dizer quanto de gás no halo da M31 existe entre nós e o quasar”.

Os cientistas usaram a capacidade única do Hubble para estudar a luz ultravioleta dos quasares. A luz ultravioleta é absorvida pela atmosfera da Terra, o que faz com que seja difícil observá-la com telescópios baseados no nosso planeta. A equipe vasculhou 5 anos de observações armazenadas nos arquivos de dados do Hubble para conduzir a pesquisa. Muitas campanhas anteriores do Hubble usaram os quasares para estudar gás muito mais distante do que aquele localizado no halo de Andrômeda, assim era conhecido que esses dados existiam.

Mas, de onde vem o gigantesco halo?

Simulações de grande escala de galáxias, sugerem que o halo se formou no mesmo tempo que o resto da galáxia de Andrômeda. A equipe também determinou que ela é enriquecida em elementos muito mais pesados do que o hidrogênio e o hélio, e a única maneira de se obter esses elementos, é de explosões estelares, chamadas de supernovas. As erupções de supernovas no disco repleto de estrelas de Andrômeda violentamente jogou esses elementos pesados mais longe no espaço. Durante o período de vida de Andrômeda, cerca de metade de todos os elementos pesados feitos pelas suas estrelas foram expelidos para muito além do disco estelar da galáxia de 200.000 anos-luz de diâmetro.

O que isso significa para a nossa própria galáxia?

Pelo fato de nós vivermos dentro da Via Láctea, não podemos determinar se existe ou não um halo de mesma extensão e mesma massa ao redor da nossa galáxia. Esse é um caso de não ser possível de ver a floresta toda a partir das árvores. Se a Via Láctea possuir um halo grande parecido, os halos das duas galáxias se tocarão muito antes das duas galáxias começarem a processo de fusão. As observações do Hubble indicam que as galáxias de Andrômeda e da Via Láctea irão se fundir para formar uma gigantesca galáxia elíptica começando daqui a aproximadamente 4 bilhões de anos, a partir de agora.

Essas descobertas serão publicadas na edição de 10 de Maio da revista The Astrophysical Journal.

Fonte: Space Telescope Science Institute

Encontrada evidência de atividade vulcânica numa super-Terra

Astrônomos detectaram mudanças descontroladas de temperatura numa super-Terra, possivelmente devidas a grandes quantidades de atividade vulcânica, aumentando ainda mais o mistério do já apelidado "planeta de diamante".

© NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (ilustração da super-Terra 55 Cancri)

Pela primeira vez, pesquisadores liderados pela Universidade de Cambridge detectaram variabilidade atmosférica num planeta rochoso além do nosso Sistema Solar e observaram um aumento de temperatura ao longo de um período de dois anos. A causa da variabilidade atmosférica está ainda sob investigação, mas acreditam que as leituras podem dever-se a enormes quantidades de atividade vulcânica à superfície. A capacidade de espreitar as atmosferas das super-Terras e de observar as condições à superfície é um marco importante para a identificação de planetas habitáveis fora do Sistema Solar.

Usando o telescópio espacial Spitzer da NASA, os pesquisadores observaram as emissões térmicas provenientes do exoplaneta denominado 55 Cancri e, em órbita de uma estrela parecida com o Sol a cerca de 41 anos-luz de distância na direção da constelação de Caranguejo, e pela primeira vez encontraram mudanças rápidas nas condições, com temperaturas no lado "diurno" do planeta variando entre os 1.000 e 2.700 graus Celsius.

"Esta é a primeira vez que vimos tais mudanças drásticas na luz emitida por um exoplaneta, o que é particularmente notável para uma super-Terra," afirma o Dr. Nikku Madhusudhan do Instituto de Astronomia de Cambridge, coautor do novo estudo. "Até agora, não tinham sido detectadas assinaturas de emissões termais ou de atividade superficial em nenhuma super-Terra."

Embora as interpretações dos novos dados sejam ainda preliminares, os cientistas acreditam que a variabilidade da temperatura pode ser devida a grandes plumas de gás e poeira que cobrem ocasionalmente a superfície, que pode estar parcialmente fundida. As plumas podem ser provocadas por taxas altas de atividade vulcânica, mais elevadas do que aquelas observadas em Io, uma das luas de Júpiter e o corpo geologicamente mais ativo do Sistema Solar.

"Vimos uma mudança de 300% no sinal proveniente do planeta, a primeira vez que observamos um tal nível de variabilidade num exoplaneta," afirma o Dr. Brice-Olivier Demory do Laboratório Cavendish de Cambridge, autor principal do novo estudo. "Embora não possamos ter a certeza absoluta, nós pensamos que uma provável explicação para esta variabilidade é a atividade superficial a grande escala, possivelmente vulcanismo, que está liberando enormes volumes de gás e poeira, que por vezes cobrem a emissão termal do planeta e por isso não é vista da Terra."

O exoplaneta 55 Cancri e é uma "super-Terra": um exoplaneta rochoso com cerca do dobro do tamanho e oito vezes a massa da Terra. É um de cinco planetas que orbitam uma estrela parecida com o Sol e reside tão perto da sua estrela progenitora que um ano dura apenas 18 horas terrestres. O planeta está também bloqueado gravitacionalmente, o que significa que não gira como a Terra, em vez disso, tem um lado permanentemente virado para a estrela e o outro onde é permanentemente noite. Uma vez que é a super-Terra mais próxima cuja atmosfera pode ser estudada, 55 Cancri e está entre os melhores candidatos para observações detalhadas da superfície e das suas condições atmosféricas.

A maioria das primeiras pesquisas sobre exoplanetas foram efetuadas em gigantes gasosos parecidos com Júpiter e Saturno porque, graças aos seus tamanhos gigantescos, são mais fáceis de encontrar. Nos últimos anos, os astrônomos têm sido capazes de mapear as condições em muitos desses gigantes de gás, mas é muito mais difícil fazê-lo para as super-Terras, exoplanetas com massas entre uma e dez vezes a massa da Terra.

Observações anteriores de 55 Cancri e apontaram para uma abundância de carbono, sugerindo que o planeta era composto por diamantes. No entanto, estes novos resultados perturbaram consideravelmente essas observações mais antigas, abrindo novas perguntas.

"Quando identificamos este planeta pela primeira vez, as medições suportavam um modelo rico em carbono," afirma Madhusudhan que, juntamente com Demory, é membro do Centro de Pesquisa Exoplanetária de Cambridge. "Mas agora estamos descobrindo que estas medições mudam com o tempo. O planeta pode ainda ser rico em carbono, mas agora não temos tanta certeza, estudos anteriores até sugeriram que podia ser um mundo aquático. A variabilidade presente é algo que ainda não vimos em mais lado nenhum, por isso não existe nenhuma explicação convencional robusta. Mas a ciência é mesmo assim, as pistas podem vir dos cantos mais inesperados. As observações atuais abrem um novo capítulo na nossa capacidade de estudar as condições dos exoplanetas rochosos usando telescópios atuais e os grandes telescópios do futuro."

Os resultados foram submetidos no periódico Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Fonte: University of Cambridge

Novo recorde obtido de distância até uma galáxia

Uma equipe internacional de astrônomos, liderada por cientistas da Universidade de Yale e da Universidade da Califórnia, levaram ao limite a fronteira cósmica no que diz respeito à exploração de galáxias, chegando até uma época em que o Universo tinha somente 5% da sua idade atual que é de 13,8 bilhões de anos.

© Hubble/Spitzer/Keck I/CANDELS (galáxia EGS-zs8-1)

Esta é uma imagem do telescópio espacial Hubble da galáxia mais distante espectroscopicamente observada até à data. O campo de galáxias visto pelo telescópio espacial Hubble utiliza a pesquisa CANDELS (Cosmic Assembly Near-infrared Deep Extragalactic Legacy Survey). A imagem do infravermelho próximo da galáxia (no detalhe) foi colorido em azul como sugestivo de sua juventude. O campo CANDELS é uma combinação de luz visível e as exposições do infravermelho próximo.

A equipe descobriu uma galáxia excepcionalmente luminosa a mais de 13 bilhões de anos no passado e determinou a sua exata distância até a Terra usando uma combinação de dados obtidos através do telescópio espacial Hubble, do telescópio espacial Spitzer e do telescópio de 10 metros Keck I do observatório W. M. Keck, no Havaí. Essas observações confirmaram a galáxia mais distante já medida, estabelecendo assim um novo recorde. A galáxia existia a muito tempo atrás, e aparenta ter somente 100 milhões de anos de existência. O Observatório WM Keck I obteve um redshift espectroscópico z = 7,7.

A galáxia, EGS-zs8-1, foi originalmente identificada com base em suas cores particulares em imagens do Hubble e do Spitzer e é um dos objetos mais brilhantes e mais massivos do início do Universo. “Ela já tinha crescido mais de 15% da massa que a nossa Via Láctea tem hoje”, disse Pascal Oesch, principal autor do estudo da Universidade de Yale. “Mas ela só teve 670 milhões para fazer isso. O Universo era muito jovem”. A nova medida de distância também permitiu aos astrônomos determinarem que a EGS-zs8-1 ainda estava formando estrelas muito rapidamente, cerca de 80 vezes mais rápido que a Via Láctea forma hoje, que tem uma taxa de formação equivalente a uma estrela por ano.

São poucas as galáxias que atualmente têm suas distâncias medidas com precisão nesse Universo primordial. “Cada confirmação, adiciona outra peça ao quebra-cabeça de como as primeiras gerações das galáxias se formaram no Universo inicial”, disse Pieter van Dokkum de Yale, segundo autor do estudo. “Somente os telescópios mais sensíveis são poderosos o suficiente para alcançar essas grandes distâncias”. A descoberta só foi possível graças ao instrumento relativo novo, chamado de Multi-Object Spectrometer For Infra-Red Exploration (MOSFIRE), que trabalha acoplado ao telescópio Keck I, e que permite que os astrônomos estudem de maneira eficiente algumas galáxias ao mesmo tempo.

Medindo galáxias nessas distâncias extremas e caracterizando suas propriedades é um dos principais objetivos dos astrônomos durante a próxima década. As observações viram a EGS-zs8-1 num tempo quando o Universo estava passando por mudanças bem importantes: o hidrogênio entre as galáxias estava se transformando de um estado opaco para um estado transparente. “Aparentemente as jovens estrelas nessas galáxias iniciais como a EGS-zs8-1, eram os principais motores para essa transição, num processo chamado de reionização”, disse Rychard Bouwens, do observatório de Leiden, na Holanda.

Essas novas observações integradas do Hubble, Spitzer e Keck I dão uma nova ideia sobre a natureza do Universo primordial. Elas confirmam que as galáxias massivas já existiam no início da história do Universo, mas duas propriedades físicas eram bem diferentes das galáxias observadas hoje. Os astrônomos agora têm uma forte evidência de que as cores peculiares das galáxias iniciais vistas nas imagens do Spitzer originaram de estrelas jovens, massivas e de rápida formação, que interagiram com o gás primordial nessas galáxias.

As novas observações traçam as descobertas bem animadoras que o telescópio espacial James Webb da NASA será capaz de fazer quando ele for lançado em 2018. Colocando no limite da fronteira cósmica, para épocas cósmicas ainda mais longínquas, o telescópio James Webb será capaz de dissecar a luz infravermelha da galáxia EGS-zs8-1 observada com o telescópio espacial Spitzer e fornecerá aos astrônomos ideias muito mais detalhadas sobre as propriedades do gás. “Nossas observações atuais indicam que será muito fácil medir distâncias precisas para essas distantes galáxias no futuro, usando o telescópio James Webb”, disse Garth Illingworth, da Universidade da Califórnia Santa Cruz. “O resultado das medidas que devem acontecer com o telescópio James Webb fornecerá uma imagem muito mais completa da formação das galáxias no alvorecer cósmico”.

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

Fonte: Space Telescope Science Institute

Buracos negros pode ingerir doses excessivas de matéria

De acordo com um novo estudo usando o observatório de raios X Chandra da NASA, um grupo de buracos negros gigantes e invulgares pode estar consumindo quantidades excessivas de matéria.

© NASA/CXC/M. Weiss (ilustração de um quasar)

Esta descoberta pode ajudar os astrônomos a compreender como os maiores buracos negros foram capazes de crescer tão rapidamente no início do Universo.

Os astrônomos já sabem há algum tempo que os buracos negros supermassivos, com massas que variam de milhões a bilhões de vezes a massa do Sol e que residem nos centros das galáxias, podem devorar enormes quantidades de gás e poeira que caem na sua atração gravitacional. À medida que a matéria colapsa na direção destes buracos negros, brilha de tal maneira que podem ser vistos a bilhões de anos-luz de distância. Estes buracos negros extremamente vorazes são denomonados quasares.

Este novo resultado sugere que alguns quasares são ainda mais adeptos a devorar material do que os cientistas pensavam.

"Mesmo para os consumidores famosos e prodigiosos de material, estes buracos negros gigantes parecem estar se alimentando a taxas enormes, pelo menos cinco a dez vezes mais depressa do que os quasares típicos," afirma Bin Luo da Universidade Estatal da Pensilvânia, EUA, que liderou o estudo.

© NASA/CXC/Penn State/B. Luo (três quasares ncluídos no estudo)

Luo e colegas examinaram dados do Chandra para 51 quasares localizados a distâncias entre 5 mil e 11,5 bilhões de anos-luz da Terra. Estes quasares foram selecionados porque tinham uma emissão invulgarmente fraca de certos átomos, especialmente carbono, em comprimentos de onda ultravioletas. Neste novo estudo descobriu-se que cerca de 65% dos quasares são muito mais tênues em raios X, em média cerca de 40 vezes, do que os quasares normais.

As fracas emissões ultravioletas e os fluxos de raios X destes objetos podem ser pistas importantes para a questão de como um buraco negro supermassivo puxa matéria. As simulações de computador mostram que, a taxas baixas, a matéria rodopia em direção ao buraco negro num disco fino. No entanto, se a taxa de entrada é elevada, o disco pode inchar consideravelmente devido à pressão da radiação alta, formando um toróide ou "rosquinha" que rodeia a parte interior do disco.

"Este quadro encaixa com os nossos dados," afirma Jianfeng Wu do Centro Harvard-Smithsonian para Astrofísica em Cambridge, no estado americano de Massachusetts. "Se um quasar é incorporado numa espessa estrutura de gás e poeira em forma toroidal, absorverá grande parte da radiação produzida mais perto do buraco negro e impede-a de atingir o gás localizado mais para fora, resultando numa emissão atômica mais fraca no ultravioleta e em raios X."

O equilíbrio normal entre a atração gravitacional e a pressão externa da radiação também será afetado.

"Seria emitida mais radiação numa direção perpendicular ao disco espesso, ao invés de ao longo do disco, permitindo com que o material caia a taxas mais elevadas," afirma Niel Brandt, também da Universidade Estatal da Pensilvânia.

A conclusão importante é que estes quasares de "disco espesso" podem abrigar buracos negros que crescem a um ritmo extraordinariamente rápido. Os estudos anteriores e os atuais, por equipes diferentes, sugerem que estes quasares poderiam ter sido mais comuns no início do Universo, apenas cerca de bilhões de anos após o Big Bang. Este crescimento rápido pode também explicar a existência de buracos negros enormes ainda mais antigos.

O artigo que descreve estes resultados será publicado na revista The Astrophysical Journal e está disponível online.

Fonte: NASA

Anomalias gravitacionais de Mercúrio

O que é isso sob a superfície de Mercúrio?

© NASA/Goddard Space Flight Center (gravidade em Mercúrio)

A espaçonave robótica MESSENGER, que estava na órbita do planeta Mercúrio pelos últimos quatro anos, havia transmitido seus dados de volta à Terra com ondas de rádio de energia muito precisa. A gravidade do planeta, no entanto, alterou ligeiramente essa energia quando medida na Terra, o que permitiu a reconstrução de um mapa de gravidade com uma precisão sem precedentes.

Na imagem acima as anomalias gravitacionais são mostradas em cores falsas e sobrepostas sobre uma imagem da superfície cheia de crateras do planeta. As tonalidades vermelhas indicam áreas de gravidade ligeiramente maior, que indicam áreas que devem ter matéria invulgarmente densa sob a superfície. A área central é a Bacia Caloris, uma enorme bacia de impacto medindo cerca de 1.500 quilômetros de diâmetro.

Na semana passada, depois de completar a sua missão e com pouco combustível, a MESSENGER chocou-se intencionalmente na superfície de Mercúrio.

Fonte: NASA

A peculiar assimetria da galáxia NGC 949

A imagem abaixo representa a visão mais clara até hoje da galáxia conhecida como NGC 949, que localiza-se a mais de 30 milhões de anos-luz de distância na constelação do Triangulum.

© Hubble (NGC 949)

A galáxia tem uma forma incomum, que a deixa mais obscura devido à sua inclinação. Do nosso ponto de vista, é difícil discernir exatamente que tipo de galáxia a NGC 949 é, mas ela é certamente uma galáxia de disco de algum tipo, mais provavelmente uma galáxia espiral.

A NGC 949 foi descoberta pela primeira vez por William Herschel, no dia 21 de Setembro de 1786, usando um telescópio refletor de 18,7 polegadas. A galáxia foi um dos cerca de 300 objetos catalogados por Herschel como nebulosas, durante a sua intensa e sistemática pesquisa do céu profundo, os resultados desse catálogo eventualmente formaram o chamado New General Catalogue (NGC).

Feita pela Advanced Camera for Surveys (ACS) do telescópio espacial Hubble, essa nova imagem mostra detalhes extraordinários. Esses detalhes permitem que nós possamos ver o estranho alinhamento assimétrico nas linhas de poeira escura que serpenteia a galáxia. A metade superior direita da galáxia aparece consideravelmente mais marmorizada com poeira nessa imagem, uma observação curiosa explicada pelas estrelas que tendem a se localizar em pontos favoráveis em direção ao centro da galáxia, e a poeira que invariavelmente reside ao longo do plano galáctico.

Quando uma galáxia é inclinada como a NGC 949, algumas regiões – nesse caso a parte superior direita – são voltadas para nós e a luz das estrelas que nós observamos nessas regiões viajam através de uma camada maior de poeira. Isso faz com que a luz apareça avermelhada; o resultado do mesmo processo que dá à luz do Sol uma tonalidade avermelhada perto do horizonte, ou até mesmo desapareça totalmente, fazendo com que a poeira apareça mais proeminente nesse lado da galáxia.

Na parte inclinada para longe de nós, a luz das estrelas tem que passar por menos poeira até chegar aos nossos olhos, assim ela parece mais brilhante e a poeira é menos proeminente. Se fosse possível ver a NGC 949 do lado oposto, o alinhamento aparente da poeira seria reverso.

A vantagem científica desse efeito foi recentemente apresentada de maneira estilosa no chamado mosaico M31 PHAT, que permitiu aos astrônomos produzirem um mapa tridimensional parcial da M31, quatro vezes mais claro do que se havia tentado anteriormente.

Fonte: ESA

Descoberto pulsar com a órbita mais ampla

Cerca de 2.300 pulsares são conhecidos por cientistas, e apenas 10% deles estão em sistemas binários. A grande maioria destes são encontrados orbitando anãs brancas.

© NRAO/B. Saxton (ilustração de um pulsar ao redor de uma estrela de nêutrons)

E apenas alguns raros pulsares estão em órbita de estrelas de nêutrons ou estrelas semelhantes ao Sol. A razão para esta escassez de sistemas de estrelas de nêutrons, é o processo pelo qual os pulsares e as estrelas de nêutrons se formam.
O pulsar recém-descoberto, PSR J1930-1852, faz parte de um sistema binário, com base nas diferenças em sua frequência de rotação entre a detecção original e observações de acompanhamento. 
Observações através de telescópios ópticos não revelaram nenhuma companheira visível, o que teria sido vista claramente se fosse uma estrela anã branca ou estrela da sequência principal.
"Dada a falta de quaisquer sinais visíveis e a revisão cuidadosa do período do pulsar, concluímos que a companheira mais provável era outra estrela de nêutrons", disse Joe Swiggum, um estudante de pós-graduação na Universidade de West Virginia, em Morgantown.
Outras observações revelaram que as duas estrelas de nêutrons têm a mais ampla separação já observada em um sistema binário de estrelas de nêutrons.
Alguns pulsares em sistemas binários de estrelas de nêutrons estão tão perto de sua companheira que suas trajetórias orbitais são comparáveis ​​ao tamanho do Sol e eles executam uma órbita completa em menos de um dia.

© J. K. Swiggum (pulsar PSR J1930-1852)

O pulsar PSR J1930-1852 tem o mais longo período de rotação (185 ms) e período orbital (45 dias) ainda medido entre os pulsares conhecidos em sistemas binários de estrelas de nêutrons. Sua trajetória orbital se estende por cerca de 52.000 mil quilômetros.
"Sua órbita é mais de duas vezes maior que a de qualquer sistema binário de estrelas de nêutrons anteriormente conhecido", disse Swiggum.

Os parâmetros do pulsar fornecerá pistas valiosas sobre como um sistema como esse poderia ter se formado. Descobertas de sistemas discrepantes como o PSR J1930-1852 propiciará uma imagem mais nítida de toda a gama de possibilidades de evolução do binário.

Um artigo foi aceito para publicação no Astrophysical Journal.

Fonte: National Radio Astronomy Observatory

Um buraco no céu

Em vez de mostrarem objetos espetaculares, algumas das imagens mais surpreendentes do Universo focam-se no vazio.

© ESO (LDN1774)

Esta nova imagem mostra no seu centro tentáculos escuros serpenteando para o exterior de um buraco vazio e escuro do espaço, e particularmente proeminente contra o resto da imagem que se apresenta densa de estrelas brilhantes amarelas e vermelhas.
Na realidade não se trata de um buraco no cosmos nem de um espaço vazio no céu. As regiões escuras são constituídas por poeira espessa e opaca que se encontra entre nós e o campo de estrelas por trás. Esta poeira obscurante faz parte de uma nuvem molecular escura, um objeto que consiste em regiões frias e densas onde enormes quantidades de poeira e gás molecular se misturam e bloqueiam a radiação visível emitida por estrelas mais distantes.
Ainda não é completamente claro como é que estas nuvens se formam, mas pensa-se que sejam as fases muito iniciais da formação estelar;  no futuro, a nuvem que se vê na imagem pode perfeitamente colapsar sobre si própria e dar origem a um novo sistema estelar.
Embora a nuvem nesta imagem seja uma residente relativamente anônima do Universo próximo, catalogada como LDN1774, um dos exemplos mais famosos de nuvens moleculares é a muito semelhante Barnard 68, que se encontra a cerca de 500 anos-luz de distância. Barnard 68 foi já extensivamente observada pelos telescópios do ESO, tanto no visível como no infravermelho. Nestas diferentes imagens, é possível espreitar para além da poeira cósmica escura usando radiação infravermelha, mas observações no visível tais como as mostradas nesta imagem do VLT não enxergam além desta cortina de poeira.
Esta imagem foi obtida pelo Wide Field Imager, um instrumento montado no telescópio MPG/ESO de 2,2 metros em La Silla, no Chile.

Fonte: ESO

Descoberto um estranho exoplaneta parecido com Saturno

Um grupo internacional de astrônomos, dos EUA, Austrália, Chile, Alemanha e Hungria, descobriram um exoplaneta gasoso gigante, orbitando bem próximo de uma estrela fria e pequena chamada de HATS-6.

© NASA (exoplaneta gigante gasoso hipotético)

A HATS-6, também conhecida como MASS 05523523-1901539, localiza-se a uma distância de cerca de 484 anos-luz de distância da Terra.

Ela é uma estrela anã-M de magnitude 15, que é uma dos tipos de estrelas mais frequente na nossa galáxia.

Embora as estrelas anãs-M sejam comuns, elas não são muito bem entendidas. Por causa delas serem frias, elas também são apagadas, por exemplo, a HATS-6 emite somente 1/12 da luz emitida pelo Sol.

“Nós encontramos uma pequena estrela, com um planeta gigante do tamanho de Júpiter orbitando-a bem próximo. Ele deve ter sido formado mais distante e depois migrado para perto da estrela, mas nossas teorias não podem explicar o que realmente aconteceu”, disse o Dr. George Zhou da Australian National University.

O exoplaneta recém descoberto, denominado de HATS-6b, foi descoberto usando a pesquisa HATSouth, uma rede global de instrumentos fotométricos de campo vasto e totalmente automatizados que buscam por trânsitos de exoplanetas nas suas estrelas.

O HATS-6b, tem o tamanho de Júpiter, e a massa de Saturno, e orbita sua estrela a cada 3,3 dias, a uma distância aproximada de 0,04 UA.

“O planeta tem uma massa similar a Saturno, mas seu raio é similar ao de Júpiter, o que o torna um planeta bem inchado. Pelo fato da sua estrela ser fria, ela não aquece o planeta demais, e isso é bem diferente do que temos observado nos exoplanetas até agora. A atmosfera desse planeta será um interessante ponto a ser estudado no futuro”, disse o Dr. Zhou.

Um artigo que descreve a descoberta publicado no Astronomical Journal.

Fonte: Australian National University

NuSTAR captura possíveis “gritos” de estrelas “zombie”

Perscrutando o coração da Via Láctea, o NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) da NASA avistou um brilho misterioso de raios X altamente energéticos que, de acordo com os cientistas, podem ser os "uivos" de estrelas mortas à medida que se alimentam de companheiras estelares.

© NuSTAR (raios X altamente energéticos captados do centro da Via Láctea)

O NuSTAR obteve a imagem acima de raios X altamente energéticos (magenta) do centro movimentado da Via Láctea. O círculo mais pequeno mostra o centro da nossa Galáxia, onde a imagem do NuSTAR foi captada.

"Com as imagens do NuSTAR, nós podemos ver um componente completamente novo do centro da nossa Galáxia," afirma Kerstin Perez da Universidade de Columbia em Nova Iorque. "Nós ainda não podemos explicar definitivamente o sinal de raios X, pois é um mistério. Mais trabalho precisa ser executado."

O centro da Via Láctea está repleto de estrelas jovens e velhas, buracos negros mais pequenos e outras variedades de corpos estelares, todos envolvendo o buraco negro supermassivo chamado Sagitário A*.

O NuSTAR, lançado para o espaço em 2012, é o primeiro telescópio capaz de capturar imagens nítidas dessa região frenética em raios X de alta energia. As novas imagens mostram uma região, em torno do buraco negro supermassivo, com aproximadamente 40 anos-luz em diâmetro. As imagens são surpreendentes, revelando uma névoa inesperada de raios X altamente energéticos que domina a atividade estelar habitual.

"Quase tudo o que pode emitir raios X está no Centro Galáctico," afirma Perez. "A área está repleta de fontes de raios X de baixa energia, mas a sua emissão é muito fraca quando a examinamos às energias que o NuSTAR observa. Portanto, o novo sinal destaca-se."

Existem quatro teorias possíveis para explicar o brilho de raios X desconcertante, três das quais envolvem classes diferentes de corpos estelares. Quando as estrelas morrem, não o fazem tranquilamente. Ao contrário de estrelas como o nosso Sol, as estrelas mortas e colapsadas que pertencem a pares estelares, ou binários, podem sugar matéria das suas companheiras. Este processo de alimentação "zombie" varia consoante a natureza da estrela normal, mas o resultado pode ser uma erupção de raios X.

De acordo com uma das teorias, pode estar em funcionamento um tipo de zombie estelar chamado pulsar. Os pulsares são os remanescentes colapsados de estrelas que explodiram como supernovas. Giram extremamente rápido e enviam feixes intensos de radiação. À medida que os pulsares giram, os feixes varrem o céu, por vezes interceptando a Terra como luzes de um farol.

"Podemos estar testemunhando os feixes de uma população, até agora escondida, de pulsares no Centro Galáctico," comenta Fiona Harrison do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech) em Pasadena, EUA, e pesquisadora principal do NuSTAR. "Isto significa que há algo muito especial sobre o meio ambiente no centro da nossa Galáxia."

Outros possíveis culpados incluem cadáveres estelares corpulentos chamados anãs brancas, que são os restos colapsados e "queimados" de estrelas não maciças o suficiente para explodir como supernovas. O nosso Sol é uma dessas estrelas e está destinado a tornar-se numa anã branca daqui a aproximadamente cinco bilhões de anos. Dado que estas anãs brancas são muito mais densas do que eram na sua juventude, têm uma gravidade mais forte e podem produzir raios X mais energéticos do que o normal. Outra teoria aponta para pequenos buracos negros que se alimentam lentamente das suas estrelas companheiras, irradiando raios X à medida que o material cai para os seus poços sem fundo.

Alternativamente, a fonte dos raios X de alta energia pode até nem ser um corpo estelar, mas sim uma névoa difusa de partículas carregadas chamadas raios cósmicos. Os raios cósmicos talvez tenham origem no buraco negro supermassivo no centro da Galáxia, à medida que devora material. Quando os raios cósmicos interagem com o gás denso circundante, emitem raios X.

No entanto, nenhuma dessas teorias coincide com o que sabemos de pesquisas anteriores, deixando os astrônomos perplexos.

"Este novo resultado lembra-nos que o Centro Galáctico é um lugar estranho," afirma Chuck Hailey da Universidade de Columbia. "Do mesmo modo que as pessoas se comportam de forma diferente quando andam na rua em vez de ‘enlatados’ numa vagão do metro, os objetos estelares exibem comportamentos estranhos quando amontoados em volumes pequenos perto do buraco negro supermassivo."

A equipe diz que estão planejadas mais observações. Até então, os teóricos vão estar ocupados explorando os cenários ou construindo novos modelos que expliquem o que pode estar emitindo este intrigante brilho de raios X altamente energético.

"Cada vez que construímos telescópios pequenos como o NusTAR, que melhoram a nossa visão do cosmos numa banda de comprimentos de onda em particular, podemos esperar surpresas como esta," conclui Paul Hertz, diretor da divisão de astrofísica na sede da NASA em Washington.

Um novo artigo sobre os achados foi publicado na revista Nature.

Fonte: Jet Propulsion Laboratory