Primeira detecção de lítio numa estrela em explosão

O elemento químico lítio foi encontrado pela primeira vez em material ejetado por uma nova.

© ESO (Nova Centauri 2013)

Observações da Nova Centauri 2013 obtidas com o auxílio de telescópios no observatório de La Silla do ESO e perto de Santiago do Chile, ajudaram a explicar por que é que muitas estrelas jovens parecem ter mais quantidade deste elemento químico do que o esperado.

Esta nova descoberta acrescenta uma importante peça que faltava ao quebra-cabeças que representa a evolução química da nossa Galáxia e é um enorme passo em frente na compreensão das quantidades dos diferentes elementos químicos nas estrelas da Via Láctea.

O elemento químico leve lítio é um dos poucos elementos que se prevê ter sido criado pelo Big Bang, há 13,8 bilhões de anos atrás. No entanto, tentar compreender as quantidades de lítio observadas nas estrelas que nos rodeiam hoje tem sido um processo muito difícil. Estrelas mais velhas possuem menos lítio do que o esperado e algumas estrelas jovens têm dez vezes mais lítio do que o que pensávamos. A falta de lítio em estrelas mais velhas é um mistério de longa data. Mais precisamente, os termos “mais jovens” e “mais velhas” são usados para nos referirmos a estrelas de População I e População II. As estrelas de População I, que incluem o Sol, são estrelas ricas em elementos químicos mais pesados e formam o disco da Via Láctea. As estrelas de População II são mais velhas, com baixo conteúdo em elementos pesados e encontram-se no bojo e no halo da Via Láctea e nos aglomerados estelares globulares. As estrelas da População I “jovem” podem no entanto ter vários bilhões de anos!
Desde os anos 1970 que os astrônomos especulam que a enorme quantidade de lítio encontrado nas estrelas jovens poderá vir de novas, que são explosões estelares que libertam material para o espaço entre as estrelas, contribuindo assim para a matéria que forma a próxima geração de estrelas. No entanto, observações cuidadosas de várias novas não tinham, até agora, fornecido resultados claros.
Uma equipe liderada por Luca Izzo (Universidade Sapienza de Roma e ICRANet, Pescara, Itália) utilizou o instrumento FEROS montado no telescópio MPG/ESO de 2,2 metros instalado no Observatório de La Silla, assim como o espectrógrafo PUCHEROS montado no telescópio de 0,5 metro do ESO, no observatório da Pontificia Universidad Catolica de Chile em Santa Marina, perto de Santiago, para estudar a nova Nova Centauri 2013 (V1369 Centauri). Esta estrela explodiu no céu austral perto da estrela brilhante Beta Centauri em dezembro de 2013, tratando-se, até agora, da nova mais brilhante deste século, facilmente observada a olho nu. Os comparativamente pequenos telescópios equipados com espectrógrafos apropriados são ferramentas poderosas para este tipo de trabalho. Mesmo na era dos telescópios extremamente grandes, os telescópios mais pequenos dedicados a tarefas específicas permanecem imensamente valiosos.
Os novos dados extremamente detalhados revelaram uma assinatura clara de lítio a ser expelido da nova com uma velocidade de dois milhões de quilômetros por hora. Esta alta velocidade, da nova relativamente à Terra, significa que o comprimento de onda da linha de absorção relativa à presença de lítio se encontra significativamente deslocada para a parte azul do espectro. Trata-se da primeira detecção, até à data, de lítio sendo ejetado por uma nova.
O co-autor Massimo Della Valle (INAF, Osservatorio Astronomico di Capodimonte, Nápoles, e ICRANet, Pescara, Itália) explica a importância desta descoberta: “Trata-se de um importantíssimo passo em frente. Se imaginarmos a história da evolução química da Via Láctea como um enorme quebra-cabeças, então o lítio das novas corresponde de uma das peças mais importantes e difíceis de encontrar que faltavam. Adicionalmente, qualquer modelo do Big Bang é sempre questionável até este problema do lítio estar resolvido.”
Estima-se que a massa do lítio ejetado pela Nova Centauri 2013 é minúscula (menos de uma bilionésima parte da massa do Sol), no entanto, uma vez que existiram muitos bilhões de novas ao longo da história da Via Láctea, tal quantidade é suficiente para explicar as quantidades inesperadamente grandes de lítio observadas na nossa Galáxia.
Os autores Luca Pasquini (ESO, Garching, Alemanha) e Massimo Della Vella procuram evidências de lítio em novas desde há mais de um quarto de século. Esta é por isso uma conclusão muito satisfatória da sua longa busca. E para o jovem cientista líder do projeto existe outro tipo de satisfação:

“É muito excitante encontrar algo que foi previsto antes de eu nascer e que foi depois observado no dia do meu aniversário em 2013!” diz Luca Izzo.

Este trabalho foi descrito num artigo científico intitulado “Early optical spectra of Nova V1369 Cen show presence of lithium”, de L. Izzo et al., que foi publicado online na revista especializada Astrophysical Journal Letters.

Fonte: ESO

O longo adeus de uma nebulosa planetária

Os momentos finais de uma estrela moribunda são captados na imagem abaixo pelo telescópio espacial Hubble.

© Hubble (nebulosa planetária NGC 6565)

Os suspiros da morte dessa estrela podem durar meros momentos em escala cosmológica, mas o desaparecimento dessa estrela é ainda mais tranquilo, durando dezenas de milhares de anos.

A agonia da estrela tem culminado numa bela nebulosa planetária, conhecida como NGC 6565, uma nuvem de gás que foi ejetada da estrela depois que o violento vento estelar empurrou as camadas externas da estrela no espaço. Uma vez que material suficiente foi ejetado, o núcleo luminoso da estrela fica exposto e ela começa a produzir radiação ultravioleta, excitando o gás ao redor em graus variados fazendo com que ela irradie num atrativo conjunto de cores. Essas mesmas cores podem ser vistas na famosa e impressionante Nebulosa do Anel (M57), um exemplo proeminente de uma nebulosa como essa.

© Hubble/C. Robert O’Dell (Nebulosa do Anel)

Nebulosas planetárias são iluminadas por cerca de 10.000 anos antes que a estrela central comece a esfriar e se encolher até tornar-se uma anã branca. Quando isso acontece, a luz da estrela diminui drasticamente e para de excitar o gás ao redor, assim a nebulosa se apaga e desaparece da nossa visão.

Fonte: ESA

Bacia brilhante na lua Tétis de Saturno

Com a grande variedade de cores visíveis com as câmeras da sonda, diferenças nos materiais se suas texturas tornam-se aparentes mesmo que sejam sutis ou invisíveis em imagens em cores de naturais.

© NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute/Cassini (lua Tétis de Saturno)

Na imagem acima a gigantesca bacia de impacto Odysseus, na lua de Saturno, Tétis, se destaca de forma brilhante do resto da lua crescente congelada e iluminada. Essa distinta coloração pode resultar de diferenças tanto na composição ou na estrutura do terreno exposto pelo gigantesco impacto. A Odysseus, com 450 quilômetros de diâmetro, é uma das maiores crateras de impacto nas luas congeladas de Saturno, e pode ter alterado de forma significante a história geológica de Tétis.

O lado escuro de Tétis, na parte direita da imagem, é fracamente iluminada pela luz refletida de Saturno.

Imagens feitas usando filtros ultravioleta, verde e infravermelhos foram combinadas para criar essa imagem final colorida. O norte em Tétis, que tem cerca de 1062 quilômetros de diâmetro está na parte de cima nessa imagem.

A imagem acima foi adquirida no dia 9 de Maio de 2015, a uma distância aproximada de 300000 quilômetros de Tétis. A escala da imagem é de 1,8 quilômetros por pixel.

Fonte: NASA

A galáxia do Sombrero vista pelo Hubble

Porque é que a galáxia do Sombrero parece um chapéu?

© Hubble (galáxia do Sombrero)

As razões incluem bojo central de estrelas do Sombrero extraordinariamente grande e prolongado e faixas de poeira proeminentes escuras que aparecem em um disco que vemos quase de lado.

A galáxia do Sombreiro, também catalogada como NGC 4594 ou Messier 104 (M104), é uma galáxia espiral com núcleo brilhante rodeado por um disco achatado de material escuro. Ela foi descoberta em 1912 por Vesto Slipher no observatório Lowell.

Bilhões de estrelas velhas fazem com que o brilho difuso do bojo central seja estendido. A inspeção próxima da protuberância na imagem acima mostra muitos pontos de luz que são realmente aglomerados globulares. Espetaculares anéis de poeira da M104 abrigam muitas estrelas jovens e brilhantes, e mostram intrincados detalhes astrônomos ainda não compreendidos inteiramente. O centro do Sombrero brilha em todo o espectro eletromagnético, e possivelmente abriga um grande buraco negro. A luz de cinquenta milhões de anos a partir da galáxia do Sombrero pode ser vista com um telescópio pequeno na direção da constelação de Virgo (Virgem).

Fonte: NASA

A nebulosa Trífida em infravermelho

A nebulosa Trífida, também conhecida como NGC 6514 ou Messier 20 (M20), é fácil de encontrada com um telescópio pequeno, localizada na constelação de Sagitário.

© Spitzer/J. Rho (nebulosa Trífida)

As imagens no espectro visível mostram a nebulosa dividida em três partes obscurecidas por trilhas de poeira, esta imagem infravermelha penetrante revela filamentos de nuvens de poeira de brilhantes e estrelas recém-nascidas. A espetacular vista em cores falsas é cortesia do telescópio espacial Spitzer.

Os astrônomos usaram os dados de imagem em infravermelho do Spitzer para contar estrelas recém-nascidas e embrionárias que de outra forma poderiam estar ocultas nas nuvens de poeira e gás deste berçário estelar intrigante. Como visto na imagem acima, nebulosa Trífida possui cerca de 30 anos-luz de diâmetro e está localizada a apenas 5.500 anos-luz de distância.

Fonte: NASA

Em busca das ondas gravitacionais

Há cem anos, Albert Einstein declarava que o universo é atravessado pelas chamadas 'ondas gravitacionais'.

© Max Planck Institute for Gravitational Physics/W.Benger (ilustração de ondas gravitacionais)

As ondas gravitacionais são ecos produzidos pela expansão inicial do Universo, responsáveis por modulações no espaço e no tempo. Supostamente, essas ondas podem ajudar-nos a conhecer melhor fenômenos como os buracos negros. Mas tudo isto é ainda teórico, porque continuamos à procura de provas da sua existência.

No entanto, Paul McNamara da Agência Espacial Europeia (ESA), fala com convicção: "As ondas gravitacionais vêm de todo o Universo. Atravessam as estrelas, as galáxias, a Terra, tudo."E Michèle Heurs, professora na Universidade Leibniz, em Hanover, recorre a imagens para falar do assunto: "Se eu for atingida por uma onda gravitacional, posso tornar-me mais alta e estreita, ou mais larga e achatada, mas em proporções ínfimas."

A questão está em finalmente conseguir detectá-las e comprovar a teoria. Por isso, foram construídos sistemas de elevadíssima precisão para tentar identificar estas remotas modulações. Um deles encontra-se em Hanover, o GEO600. "Ele tem braços que se estendem ao longo de 600 metros para um lado e para o outro. Numa vala existe um tubo de vácuo onde se ativam feixes de laser de alta intensidade", explica Karsten Danzmann, diretor do "Instituto Albert Einstein", em Hanover.

A experiência consiste em medir a diferença relativa no comprimento dos dois feixes de laser. Uma onda gravitacional provocaria uma ligeira, mas mensurável, alteração nos dois raios. Nas expectativas, não há relatividade: se estas ondas forem identificadas, será uma revolução no mundo da astronomia.

Segundo Michèle Heurs, "é uma outra janela para o Universo. Até agora, as observações fazem-se através de ondas eletromagnéticas e neutrinos. As ondas gravitacionais representam uma forma completamente diferente de olhar para o Universo, que não assenta na emissão do que pensamos ser luz."

"A única forma de radiação que um buraco negro emite é gravitacional. Isto porque um buraco negro distorce o espaço e o tempo à sua volta, criando modulações que se propagam e nos vêm contar exatamente o que aconteceu", remata Karsten Danzmann.

Se quisermos multiplicar as possibilidades de detetar estas ondas, temos de ir rumo ao espaço. Por isso, a ESA está criando um módulo sem paralelo, o LISA Pathfinder, que será lançado por volta de outubro deste ano.

Paul McNamara, coordenador do projeto na ESA, conta que começou a trabalhar nos detectores espaciais de ondas gravitacionais há 21 anos.

Na verdade, o LISA Pathfinder não vai medir ondas gravitacionais. Vai sim testar a tecnologia para o fazer, que assenta em dois cubos de ouro platinado que flutuam livremente no interior do módulo para registar as mais pequenas alterações. Se funcionar, amplia-se a magnitude da missão, com três naves alinhadas através de lasers.

"Depois do LISA Pathfinder, lançamos as outras duas naves e iremos posicioná-las a 5 milhões de quilômetros de distância. Cada módulo terá um cubo e nós medimos a distância entre eles", complementa McNamara.

Karsten Danzmann não hesita em realçar que "todo o Universo interage através da gravidade. Nós esperamos que as ondas gravitacionais nos permitam descobrir o lado obscuro do cosmo. Ninguém sabe o que vamos encontrar."

Fonte: ESA

Os anéis em ultravioleta da M31

A galáxia de Andrômeda, também conhecida como M31, está a apenas 2,5 milhões de anos-luz de distância, que é  realmente muito próxima em se tratando de grandes galáxias.

© NASA/JPL-Caltech/GALEX (galáxia de Andrômeda em ultravioleta)

Tão perto e com uma extensão de cerca de 260.000 anos-luz, foram necessários 11 diferentes campos de imagem do telescópio do satélite Galaxy Evolution Explorer (GALEX) para produzir este deslumbrante retrato da galáxia espiral em luz ultravioleta. Enquanto seus braços espirais se destacam em imagens feitas em luz visível de Andrômeda, os braços se parecem mais com anéis na visão em ultravioleta do GALEX, dominada por estrelas maciças, jovens e quentes. Como são locais de intensa formação de estrelas, os anéis foram interpretados como evidência de que Andrômeda colidiu com sua vizinha, a galáxia elíptica menor M32, há mais de 200 milhões de anos. A grande galáxia Andrômeda e a nossa própria Via Láctea são os membros mais massivos do grupo local de galáxias.

Fonte: NASA

Kepler descobre primo maior e mais velho da Terra

A missão Kepler da NASA confirmou o primeiro planeta, quase do tamanho da Terra, na "zona habitável" em torno de uma estrela semelhante ao Sol.

© NASA/JPL-Caltech/T. Pyle (ilustração do planeta Kepler-452b ao redor de sua estrela)

Esta descoberta e a introdução de outros 11 pequenos candidatos a planeta nas zonas habitáveis assinalam mais um marco na jornada para encontrar uma outra "Terra".

O recém-descoberto Kepler-452b é o planeta mais pequeno, até à data, descoberto na zona habitável - a área em torno de uma estrela onde a água pode existir em estado líquido à superfície de um planeta - de uma estrela do tipo G2, como o nosso Sol. A confirmação de Kepler-452b avança o número de exoplanetas confirmados para 1.033, somente pelo Kepler, de um total de 1.879.

"No 20º aniversário da descoberta que provou a existência de outros planetas ao redor de outras estrelas, o explorador Kepler descobriu um planeta e uma estrela bastante parecidos com a Terra e com o Sol," afirma John Grunsfeld, administrador associado da NASA na sede da agência em Washington, EUA. "Este resultado emocionante traz-nos um passo mais perto de encontrar uma Terra 2.0."

O Kepler-452b é 60% maior, em diâmetro, que a Terra e é considerado uma super-Terra. Embora a sua massa e composição ainda estejam por determinar, as pesquisas anteriores sugerem que os planetas do tamanho de Kepler-452b têm uma boa hipótese de ser rochosos. O sistema Kepler-452 está localizado a 1.400 anos-luz de distância na direção da constelação de Cisne.

Apesar de Kepler-452b ser maior que a Terra, a sua órbita é de apenas 385 dias. O planeta está 5% mais longe da sua estrela progenitora, Kepler-452, que a Terra está do Sol. Kepler-452 tem 6 bilhões de anos, ou seja, 1,5 bilhões de anos mais velha que o nosso Sol, tem a mesma temperatura, é 20% mais brilhante e tem um diâmetro 10% maior.

"Podemos considerar Kepler-452b como um primo mais velho e maior da Terra, fornecendo uma oportunidade para compreender e refletir sobre o ambiente em evolução da Terra," afirma Jon Jenkins, líder da equipe de análise de dados do Centro de Pesquisa Ames da NASA em Moffett Field, no estado americano da Califórnia, que descobriu o Kepler-452b. "É inspirador considerar que este planeta passou 6 bilhões de anos na zona habitável da sua estrela; mais do que a Terra. É uma oportunidade substancial para o surgimento da vida, caso existam todos os ingredientes e condições necessárias."

Para ajudar a confirmar os resultados e a melhor determinar as propriedades do sistema Kepler-452, a equipe conduziu as observações terrestres no observatório McDonald da Universidade do Texas, no observatório Fred Lawrence Whipple no Monte Hopkins (Arizona) e no Observatório W. M. Keck em Mauna Kea (Havaí). Estas medições foram fundamentais para a confirmação da natureza planetária de Kepler-452b, para refinar o tamanho e brilho da estrela progenitora e para melhor determinar o tamanho do planeta e sua órbita.

Além de confirmar Kepler-452b, a equipe do Kepler aumentou em 521 o número de novos candidatos a exoplaneta, a partir da sua análise de observações realizadas entre maio de 2009 e maio de 2013, totalizando 4.696 candidatos a planeta detectados pela missão Kepler. Os candidatos necessitam de observações e análises de acompanhamento para verificar que são planetas reais.

© NASA/N. Batalha/W. Stenzel (doze dos novos candidatos a planeta na zona habitável)

Doze dos novos candidatos a planeta têm diâmetros entre uma e duas vezes o da Terra e orbitam na zona habitável da sua estrela. Destes, nove orbitam estrelas parecidas com o Sol em tamanho e temperatura.

"Fomos capazes de automatizar completamente o nosso processo de identificação de candidatos a planeta, o que significa que podemos finalmente avaliar cada sinal de trânsito em todo o conjunto de dados do Kepler de forma rápida e uniforme," comenta Jeff Coughlin, cientista do Kepler e do Instituto SETI em Mountain View, Califórnia, que liderou a análise de um novo catálogo de candidatos. "Isto dá aos astrônomos uma população estatisticamente saudável de candidatos a exoplaneta a fim de determinar o número de planetas pequenos e possivelmente rochosos como a Terra na nossa Via Láctea."

Estes resultados, apresentados no Sétimo Catálogo de Candidatos do Kepler, são derivados de dados publicamente disponíveis no NASA Exoplanet Archive.

Os cientistas estão agora produzindo o último catálogo com base nos quatro anos de dados da missão original do Kepler. A análise final será realizada usando software sofisticado que é cada vez mais sensível às pequenas assinaturas reveladoras de planetas do tamanho da Terra.

O artigo científico que apresenta o resultado foi aceito para publicação na revista The Astronomical Journal.

Fonte: NASA

ALMA observa formação de galáxias no Universo primordial

Com o auxílio do Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) foram detectadas as nuvens de gás de formação estelar mais distantes observadas até hoje em galáxias normais no Universo primordial.

© ESO/R. Maiolino (formação de galáxias no Universo primordial)

O quadro acima é uma combinação de imagens de ALMA e o Very Large Telescope (VLT). O objeto central é a galáxia muito distante, denominada BDF 3299, que é vista quando o Universo tinha menos de 800 milhões de anos. A nuvem vermelha brilhante na parte inferior esquerda é a detecção de ALMA de uma vasta nuvem de material que está no processo de formação de galaxias muito jovens.

As novas observações permitem aos astrônomos começar a ver como é que as primeiras galáxias se foram construindo e como é que limparam o nevoeiro cósmico durante a era da reionização. Esta é a primeira vez que tais galáxias são observadas com melhor detalhe do que simples manchas tênues.

Quando as primeiras galáxias se começaram a formar algumas centenas de milhões de anos depois do Big Bang, o Universo estava cheio de um nevoeiro de hidrogênio gasoso. Mas à medida que mais e mais fontes brilhantes, tanto estrelas como quasares alimentados por enormes buracos negros, começaram a brilhar, este nevoeiro foi desaparecendo tornando o Universo transparente à radiação ultravioleta. O hidrogênio neutro gasoso absorve de forma eficiente toda a radiação ultravioleta de alta energia emitida por estrelas jovens quentes. Consequentemente, estas estrelas são quase impossíveis de observar no Universo primordial. Ao mesmo tempo, a radiação ultravioleta absorvida ioniza o hidrogênio, fazendo com que se torne completamente transparente. As estrelas quentes estão por isso “moldando” bolhas transparentes no gás. Assim que todas estas bolhas se juntam enchendo todo o espaço, e o Universo torna-se completamente transparente. Este período é denominado de época da reionização, no entanto pouco se sabe acerca destas primeiras galáxias e, até agora, apenas se tinham observado como manchas tênues. Estas novas observações obtidas com o poder do ALMA estão mudando esta realidade.
Uma equipe de astrônomos liderada por Roberto Maiolino (Cavendish Laboratory e Kavli Institute for Cosmology, University of Cambridge, Reino Unido) apontou o ALMA a galáxias que se sabia estarem sendo observadas a cerca de apenas 800 milhões de anos depois do Big Bang, com desvios para o vermelho entre 6,8 e 7,1. Os astrônomos não estavam à procura da radiação emitida pelas estrelas, mas sim do fraco brilho do carbono ionizado emitido pelas nuvens de gás a partir das quais se formam as estrelas. Os astrônomos estão especialmente interessados no carbono ionizado, já que esta linha espectral particular contém a maioria da energia injetada pelas estrelas, permitindo assim traçar o gás frio a partir do qual as estrelas se formam. De modo concreto, a equipe estava à procura da emissão do carbono uma vez ionizado (conhecido por [C II]). Esta radiação é emitida com o comprimento de onda de 158 mícrons que, ao ser esticada pela expansão do Universo, chega ao ALMA exatamente com o bom comprimento de onda para ser detectada, cerca de 1,3 milímetros. A equipe pretendia estudar a interação entre uma geração de estrelas jovem e os frios nós de gás que estavam se formando nestas primeiras galáxias.
A equipe também não estava à procura de objetos raros extremamente brilhantes, tais como quasares e galáxias com elevada taxa de formação estelar, que tinham sido observados anteriormente. Em vez disso, o trabalho concentrou-se em galáxias muito mais comuns, galáxias que reionizaram o Universo e se transformaram na maior parte das galáxias que vemos hoje à nossa volta.
Vindo de uma das galáxias, a BDF 3299, o ALMA captou um sinal fraco mas claro de carbono brilhante. No entanto, este brilho não vinha do centro da galáxia, mas sim de um dos lados.
A co-autora Andrea Ferrara (Scuola Normale Superiore, Pisa, Itália) explica a importância desta nova descoberta: “Trata-se da detecção mais distante deste tipo de emissão de uma galáxia ‘normal’ observada a menos de um bilhão de anos depois do Big Bang, o que nos dá a oportunidade de observar a formação das primeiras galáxias. Estamos vendo pela primeira vez galáxias primordiais não como pequenos pontos, mas como objetos com estrutura interna!”
Os astrônomos pensam que a localização deslocada do centro desta emissão deve-se ao fato das nuvens centrais estarem sendo desfeitas pelo meio inóspito criado pelas estrelas recém formadas, tanto pela sua radiação intensa como pelos efeitos de explosões de supernova, enquanto o carbono está traçando o gás frio recente que está sendo acretado do meio intergalático.
Ao combinar as novas observações ALMA com simulações de computador foi possível compreender em detalhe processos relevantes que estão ocorrerendo no seio das primeiras galáxias. Os efeitos da radiação emitida pelas estrelas, a sobrevivência de nuvens moleculares, o fato da radiação ionizante se escapar e a estrutura complexa do meio interestelar podem agora ser calculados e comparados às observações. A BDF2399 é muito possivelmente um exemplo típico das galáxias responsáveis pela reionização.
“Durante muitos anos tentamos compreender o meio interestelar e a formação das fontes de reionização. Conseguir finalmente testar previsões e hipóteses em dados reais do ALMA é algo extremamente excitante e que nos abre um novo conjunto de questões. Este tipo de observação clarificará muitos dos difíceis problemas que temos tido com a formação das primeiras estrelas e galáxias no Universo,” acrescenta Andrea Ferrara.
Roberto Maiolino conclui: “Este estudo teria sido simplesmente impossível sem o ALMA, uma vez que nenhum outro instrumento consegue atingir a sensibilidade e resolução espacial necessárias. Embora esta seja uma das observações mais profundas do ALMA realizada até agora, estamos ainda longe de atingir todas as capacidades deste telescópio. No futuro o ALMA fará imagens da estrutura fina das galáxias primordiais, mostrando em detalhe a formação das primeiras galáxias.”

Este trabalho foi descrito num artigo científico intitulado “The assembly of “normal” galaxies at z∼7 probed by ALMA”, de R. Maiolino et al., que foi publicado hoje na revista especializada Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Fonte: ESO

A atmosfera de Plutão

A equipe da New Horizons observou a atmosfera de Plutão até 1.600 km acima da superfície do planeta, demonstrando que a sua atmosfera, rica em nitrogênio, é bastante alargada. Esta é a primeira observação da atmosfera de Plutão a altitudes maiores que 270 km da superfície.

© NASA/JHUAPL/SwRI (taxa de contagem da atmosfera)

A figura acima mostra como a taxa de contagem do instrumento Alice mudou ao longo do tempo durante as observações do pôr-do-Sol e nascer-do-Sol. A taxa de contagem é maior quando a linha de visão do Sol está fora do alcance da atmosfera, no início e no fim. O nitrogênio molecular (N₂) começa a absorver a luz solar nas partes mais altas da atmosfera de Plutão, diminuindo à medida que a sonda aproxima-se da sombra do planeta anão. À medida que a ocultação progride, o metano e hidrocarbonetos atmosféricos também podem absorver luz solar e diminuir ainda mais a taxa de contagem. Quando a sonda está totalmente na sombra de Plutão, a taxa de contagem vai para zero. Quando a New Horizons emerge da sombra de Plutão, o processo é invertido. Ao representar graficamente a taxa de contagem observada na direção inversa à do tempo, podemos ver que as atmosferas nos lados opostos de Plutão são quase idênticas.

A nova informação foi recolhida pelo espectrógrafo de imagem Alice da New Horizons, durante um alinhamento cuidadosamente projetado do Sol, de Plutão e da sonda, que começou cerca de uma hora depois da maior aproximação ao planeta de dia 14 de julho. Durante o evento, conhecido como ocultação solar, a New Horizons passou pela sombra de Plutão enquanto o Sol iluminava a atmosfera do planeta anão.

"Este é apenas o começo da ciência atmosférica de Plutão", afirma Andrew Steffl, cientista da New Horizons e do Instituto de Pesquisa do Sudoeste, em Boulder, Colorado, EUA. "No próximo mês, todo o conjunto de dados da ocultação recolhidos pelo Alice será enviado para a Terra para análise. Mesmo assim, os dados que temos agora mostram que a atmosfera de Plutão sobe mais acima da sua superfície, em termos relativos, do que a da Terra."

A sonda New Horizons descobriu uma região fria e densa de gás ionizado com milhares de quilômetros para além de Plutão; a atmosfera do planeta que é arrancada pelo vento solar e perde-se para o espaço. Cerca de hora e meia depois da maior aproximação, o instrumento Solar Wind Around Pluto (SWAP) observou uma cavidade no vento solar, o fluxo de partículas eletricamente carregadas do Sol, entre 77.000 km e 109.000 km a jusante de Plutão. Os dados do SWAP revelam que esta cavidade está preenchida com íons de nitrogênio que formam uma "cauda de plasma" de estrutura e comprimento indeterminado e que se estende para trás do planeta.

© NASA/JHUAPL/SwRI (interação do vento solar com a atmosfera de nitrogênio de Plutão)

A ilustração acima mostra a interação do vento solar (o fluxo supersônico de partículas eletricamente carregadas do Sol) com a atmosfera predominantemente de nitrogênio de Plutão. Algumas das moléculas que formam a atmosfera têm energia suficiente para vencer a fraca gravidade de Plutão e escapar para o espaço, onde são ionizadas pela radiação ultravioleta do Sol. À medida que o vento solar encontra o obstáculo formado pelos íons, é retardado e desviado (representado pela região vermelha), possivelmente formando uma onda de choque a montante de Plutão. Os íons são apanhados pelo vento solar e transportados para além do planeta anão para formar uma cauda de plasma ou íons (região azul).

Já foram observadas caudas semelhantes em planetas como Vênus e Marte. No caso da atmosfera predominantemente de nitrogênio de Plutão, as moléculas que escapam são ionizadas pela luz ultravioleta do Sol, apanhadas pelo vento solar e transportadas para além de Plutão, formando uma cauda de plasma que foi descoberta pela New Horizons. Antes da aproximação, foram detectados íons de nitrogênio mais a montante de Plutão pelo instrumento PEPSSI Pluto Energetic Particle Spectrometer Science Investigation (PEPSSI), proporcionando uma antecipação da atmosfera fugitiva de Plutão.

A formação da cauda de plasma é apenas um dos aspectos fundamentais da interação de Plutão com o vento solar, cuja natureza é determinada por vários fatores ainda pouco conhecidos. Destes, talvez o mais importante seja a taxa de perda atmosférica. "Este é apenas o primeiro olhar tentador para o ambiente de plasma de Plutão," afirma Fran Bagenal, da Universidade do Colorado, em Boulder, EUA, que lidera a equipe de Partículas e Plasma da New Horizons. "Nós vamos receber mais dados em Agosto, que podemos combinar com as medições atmosféricas do Alice e do Rex a fim de determinar a velocidade a que Plutão perde a sua atmosfera. Assim que conhecermos esta taxa, vamos ser capazes de responder a perguntas em aberto sobre a evolução da atmosfera e superfície de Plutão e determinar até que ponto a interação do vento solar com Plutão é como a de Marte."

Fonte: NASA

Uma ponte de matéria escura em nossa vizinhança cósmica

Ao utilizar os melhores dados disponíveis para monitorar o tráfego em nossa vizinhança galáctica, Noam Libeskind, do Instituto Leibniz de Astrofísica de Potsdam e seus colaboradores criaram um mapa detalhado de como as galáxias nas proximidades se movem.

© Hubble (Abell 1689)

A imagem acima mostra o aglomerado de galáxias Abell 1689, que está  localizado a 2,2 bilhões de anos-luz, na constelação de Virgem. É um dos maiores aglomerados de galáxias conhecidos.

Os pesquisadores descobriram uma ponte de matéria escura que se estende desde o Grupo Local até o aglomerado de Virgem (Virgo), com aproximadamente 50 milhões de anos-luz de distância, que é ligado em ambos os lados por vastas bolhas completamente desprovidas de galáxias. O aglomerado de Virgem possui cerca de 2.000 galáxias,  cuja massa estimada é de 1,2 × 10¹⁵ M_☉ (massas solares).

Esta ponte e esses vazios possibilitam entender um problema que perdura por mais de 40 anos em relação à distribuição curiosa de galáxias anãs.

Estas galáxias anãs são frequentemente encontradas em torno de galáxias anfitriãs maiores, como a nossa Via Láctea. Uma vez que elas são fracas, são difíceis de serem detectadas e são, portanto, encontradas quase exclusivamente em nossa vizinhança cósmica. Um aspecto particularmente fascinante de sua existência é que perto da Via Láctea e pelo menos dois dos nossos vizinhos mais próximos, as galáxias de Andrômeda e Centaurus A, estes satélites não apenas flutuam ao redor aleatoriamente, mas em vez disso são compactos, lisos, planos e possivelmente giram. Estas estruturas não são um resultado ingênuo do modelo da Matéria Escura Fria que a maioria dos cosmólogos acreditam que é responsável pela forma como o Universo gera galáxias. Estas estruturas são, portanto, um desafio para a doutrina atual.
Uma possibilidade é que essas pequenas galáxias repercutem a geometria da estrutura em escalas muito maiores: "Esta é a primeira vez que tivemos verificação observacional de que os caminhos de grandes filamentos estão canalizando galáxias anãs em todo o cosmos ao longo de magníficas pontes de matéria escura", diz Libeskind. Esta "rodovia" cósmica fornece aos satélites excesso de velocidade numa rampa ao longo do qual eles podem ser transferidos para a Via Láctea, Andrômeda e Centaurus A.
"O fato de que esta ponte galáctica pode afetar as galáxias anãs em torno de nós é impressionante, dada a diferença de escala entre os dois: os planos das galáxias anãs são em torno de um por cento do tamanho da ponte galáctica para Virgo".

A ilustração abaixo mostra o fluxo atual de galáxias ao longo da auto-estrada cósmica e sobre a ponte para Virgo, na região em torno da Via Láctea, Andrômeda e Centaurus A.

© AIP/Kerstin Mork (fluxo atual de galáxias)

O Instituto de Astrofísica de Potsdam (AIP) é o sucessor do Observatório de Berlim fundado em 1700 e do Observatório Astrofísico de Potsdam fundado em 1874. O último foi o primeiro observatório do mundo para enfatizar explicitamente a pesquisa na área de astrofísica. Desde 1992, o Instituto de Astrofísica de Potsdam é um membro da Associação Leibniz. Os temas principais do Instituto Leibniz de Astrofísica de Potsdam são campos magnéticos cósmicos e astrofísica extragaláctica. Uma parte considerável dos esforços do instituto visam o desenvolvimento da tecnologia de pesquisa nas áreas de espectroscopia, telescópios robóticos, e e-ciência.

Um artigo intitulado "Planos de galáxias satélites ea rede cósmica" de Noam Libeskind et al. foi publicado no periódico Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Fonte: Leibniz Institute for Astrophysics Potsdam

As delicadas asas de uma borboleta cósmica

Os cientistas do National Radio Astronomy Observatory (NOAO), usando o telescópio de 8 metros do Observatório Gemini, no Chile, obtiveram a imagem de mais alta resolução já obtida da nebulosa planetária NGC 2346.

© NOAO/Gemini Observatory (nebulosa planetária NGC 2346)

A nova imagem acima da NGC 2346, mostra uma resolução sem precedentes do gás de hidrogênio molecular. A imagem é de cerca de 1 minuto de arco em um lado: o norte é para cima, a leste é para a esquerda. Em contraste, o tamanho da lua cheia é de 30 minutos de arco.

Com a forma de uma borboleta, ou de uma ampulheta, mas conhecida cientificamente como uma nebulosa planetária bipolar, esse objeto está a uma distância de 2.300 anos-luz do Sol na constelação de Monoceros.

As novas observações dessa nebulosa gasosa resolve detalhes comparáveis em tamanho com o nosso Sistema Solar. A equipe detectou nós previamente não resolvidos e filamentos de gás hidrogênio molecular, detalhes que nenhum outro telescópio no solo ou no espaço, nem mesmo o telescópio espacial Hubbe foram capazes de resolver.

O hidrogênio molecular nos lóbulos bicolores da NGC 2346 foi detectado a quase 30 anos atrás, embora observações prévias sugeriam somente um torus suave. Os nós gasosos provavelmente representam um fenômeno comum que ocorre quando dois fluidos (ou gases) de diferentes densidades entram em contato, e o fluido mais leve está empurrando o fluido mais pesado. Isso é facilmente visto por qualquer um que já observou um óleo colorido num copo de água.

© NOAO (simulação da evolução da nebulosa NGC 2346)

Os autores construíram modelos computacionais para entender como os gases interagem: a animação mostra como o gás se desenvolverá no decorrer do tempo. Como primeiro autor, Arturo Manchado disse, “Nessa animação nós mostramos o resultado do modelo numa escala de tempo de 9.000 anos. A cor azul corresponde a emissão do gás hidrogênio molecular. O modelo mostra um toroide inicial de gás frio no equador. Uma vez que a concha varrida é altamente fragmentada, o toroide não é mais visível e somente os grandes aglomerados serão vistos”.

A NGC 2346 é uma estrela registrada nas fases finais de sua vida. Ela começou sua vida como um sistema binário, sendo cada uma das estrelas tendo uma massa equivalente ao dobro da massa do Sol e ambas rotacionando ao redor de um centro de gravidade comum. A mais massiva das duas estrelas queimou seu combustível mais rapidamente do que sua companheira de massa menor, expandindo como uma gigante vermelha, e agora está expulsando suas camadas externas para se tornar uma estrela anã branca, com uma massa atual entre 0,3 e 0,7 vezes a massa do Sol. A nebulosa bipolar, ou a forma de borboleta dessa nebulosa planetária, tem provavelmente sido esculpida pelo par estelar, embora isso ainda esteja sendo estudado. Com um período orbital de 16 dias, as duas estrelas estão separadas por uma distância equivalente à distância entre o Sol e Mercúrio. O material fluindo da estrela mais massiva durante a vida do par faz com que seja difícil calcular a massa inicial da estrela.

As observações foram feitas com o novo sistema infravermelho chamado Adaptive Optics Imager no telescópio Gemini, durante a fase inicial de teste do instrumento. A óptica adaptativa é uma técnica que permite que sejam feitas correções em tempo real das distorções de uma imagem astronômica causada pela atmosfera da Terra.

O artigo aparece no periódico The Astrophysical Journal.

Fonte: National Radio Astronomy Observatory

Mapa da distribuição da matéria escura no Universo

Uma equipe internacional de pesquisadores desenvolveu um novo mapa da distribuição da matéria escura no Universo usando dados do Dark Energy Survey (DES).

© Dark Energy Survey (mapa da distribuição de galáxias e da matéria escura)

Cientistas do levantamento DES lançaram o primeiro de uma série de mapas de matéria escura do cosmos. Estes mapas, criados como resultados da análise das imagens de uma das câmeras digitais mais poderosas do mundo, a DECam, são os maiores mapas contíguos criados nesse nível de detalhe e irão melhorar a nossa compreensão do papel de matéria escura na formação de galáxias. Análise do grau de aglomeração da matéria escura nestes mapas também permitirá aos cientistas sondar a natureza da misteriosa energia escura, que se acredita estar causando a expansão acelerada do Universo.

A matéria escura, misteriosa substância que compõe cerca de um quarto do Universo, é invisível para até mesmo os instrumentos astronômicos mais sensíveis, pois não emite nem absorve a luz. No entanto, os seus efeitos podem ser vistos através do estudo de um fenômeno chamado de lente gravitacional, que é a distorção que ocorre quando a força gravitacional da matéria escura curva a trajetória de um raio de luz proveniente de galáxias distantes. Compreender o papel da matéria escura faz parte do programa de pesquisa para quantificar o papel da energia escura, objetivo final da pesquisa conduzida pelos participantes do levantamento DES.

Esta análise foi liderada por Vinu Vikram do Argonne National Laboratory (EUA) e Chihway Chang da ETH , de Zurique (Suíça). Vikram , Chang e seus colaboradores de outras instituições participantes do DES trabalharam por mais de um ano para validar cuidadosamente os ‘mapas de lentes’. “Nós medimos distorções quase imperceptíveis nas formas de cerca de dois milhões de galáxias para construir estes novos mapas,” disse Vikram. “Eles são um testemunho, não só da sensibilidade da câmera do DES, mas também do trabalho rigoroso por nossa equipe para compreender sua sensibilidade tão bem que podemos obter resultados precisos”.

A câmera foi construída e testada no Fermi National Accelerator Laboratory, Estados Unidos, e agora está montada no telescópio Blanco de 4 metros, no Observatório de Cerro Tololo, Chile. Os dados foram processados no Nacional Center for Supercomputing Applications, Universidade de Illinois em Urbana-Champaign, EUA.

O mapa de matéria escura recém divulgado faz uso das observações iniciais do DES e cobre apenas três por cento da área do céu que o levantamento irá cobrir ao final de sua missão de cinco anos. A pesquisa acaba de completar seu segundo ano, mas na medida que a busca for expandida, será possível testar as teorias cosmológicas em voga, pela comparação entre as quantidades de matéria escura e visível.

Essas teorias sugerem que, uma vez que há muito mais matéria escura no Universo do que a matéria visível, galáxias se formarão onde grandes concentrações de matéria escura estão presentes. Até agora, a análise dos cientistas do DES corrobora esta afirmação. Os mapas mostram grandes filamentos de matéria ao longo do qual as galáxias visíveis e aglomerados de galáxias se encontram e vazios cósmicos onde poucas galáxias residem. Estudos de acompanhamento de alguns dos enormes filamentos e vazios, e o enorme volume de dados, coletados durante a pesquisa vai revelar mais sobre esta interação da matéria com a luz.

“Nossa análise, até o momento, está de acordo com o modelo dominante que descreve o Universo,” disse Chang. “Nós estamos ansiosos para usar os novos dados que estão sendo reduzidos para fazer testes muito mais rigorosos de modelos teóricos.”

Ampliando os mapas possibilitará medir como a matéria escura envolve galáxias de diferentes tipos, e como juntos eles evoluem ao longo do tempo cósmico. A relação entre a distribuição de galáxias e o mapa de matéria escura é próximo ao previsto por modelos teóricos baseados em simulações cosmológicas que incluem uma expansão acelerada do Universo.

O mapa irá funcionar como uma ferramenta valiosa para a cosmologia, desvendando o mistério da matéria e da energia escura.

Neste trabalho recém submetido a publicação participam 6 afiliados do Laboratório Interinstitucional de e-Astronomia (LIneA), que apoiam um grupo de cientistas brasileiros através do consórcio DES-Brazil.

A pesquisa aparece em dois artigos, Vikram et al, “Wide-Field Lensing Mass Maps from the DES Science Verification Data: Methodology and Detailed Analysis,” na Physical Review D (no prelo) e Chang et al, “Wide-Field Lensing Mass Maps from DES Science Verification Data,” publicado em 24 de junho na Physical Review Letters.

Fonte: Argonne National Laboratory & LIneA

O terreno jovem e variado de Caronte

Além da bela imagem detalhada de Plutão, a NASA também revelou uma linda e impressionante imagem de Caronte, a maior lua de Plutão.

© NASA-JHUAPL-SwRI (o terreno jovem e variado de Caronte)

A imagem acima foi feita pelo instrumento LORRI no dia 13 de Julho de 2015, a uma distância de 466.000 quilômetros do satélite.

Uma faixa de desfiladeiros e vales se espalha por cerca de 1.000 quilômetros da esquerda para a direita, sugerindo que Caronte possui uma crosta fraturada, provavelmente devido a algum processo interno. Na parte superior direita, ao longo da borda curva da lua, existe um cânion com cerca de 7 a 9  quilômetros de profundidade.

Os cientistas da missão estão surpresos pela aparente ausência de crateras em Caronte. Na parte sul da Lua, na parte inferior da imagem, o terreno é iluminado pelos raios de Sol, criando sombras que faz com que seja fácil distinguir a topografia do satélite. Mesmo aqui, contudo, poucas crateras são visíveis, indicando uma superfície relativamente jovem que foi remodelada por alguma atividade geológica.

Na região polar norte de Caronte, uma região escura e proeminente é vista nas imagens de aproximação da sonda New Horizons, agora pode ser notada uma borda difusa, sugerindo a presença de depósitos de material escuro fino. Subjacente a isso está uma feição angular bem distinta, imagens de resolução mais alta, ainda são esperadas para que se possa saber exatamente o que se tem nessa enigmática região.

A imagem foi comprimida para reduzir o tamanho do arquivo para a transmissão. Em áreas de grande contraste, feições de 5 quilômetros de diâmetro podem ser observadas. Alguns detalhes de contraste mais baixo são obscurecidos pela compressão da imagem, que pode fazer algumas áreas parecerem mais suaves do que elas realmente são. Uma imagem sem compressão ainda está na memória do computador da New Horizons e será transmitida para a Terra numa data posterior.

A imagem foi combinada com a informação colorida obtida pelo instrumento Ralph da New Horizons obtida no dia 13 de Julho de 2015. A sonda New Horizons viajou 5 bilhões de quilômetros em mais de nove anos e meio de missão para alcançar o sistema de Plutão.

Fonte: NASA

As montanhas de gelo de Plutão

A primeira imagem detalhada de Plutão, enviada pela sonda New Horizons, revela uma grande surpresa: uma cadeia de montanhas jovens com cerca de 3.500 metros de altura na superfície do corpo congelado.

© NASA-JHUAPL-SwRI (montanhas geladas de Plutão)

As montanhas provavelmente se formaram a não mais que 100 milhões de anos atrás, muito jovens se comparadas com a história de 4,56 bilhões de anos do nosso Sistema Solar, e podem ainda estar em processo de formação, disse Jeff Moore, da equipe de Geology, Geophysics and Imaging (GGI) da New Horizons. Isso sugere que a região detalhada de Plutão, que cobre menos de 1% de sua superfície, pode ainda estar geologicamente ativa.

Moore e seus colegas basearam a estimativa da idade das montanhas na falta de crateras observadas na região. Como o resto de Plutão, essa região provavelmente deve ter sido atingida por detritos espaciais por bilhões de anos e deveria ser totalmente coberta por crateras, a menos que uma atividade geológica recente tenha remodelado a região, apagando assim as marcas deixadas pelas colisões.

“Essa é uma das superfície mais jovens que nós já vimos no Sistema Solar”, disse Moore.

Diferente das luas congeladas dos planetas gigantes, Plutão não pode ser aquecido pela interação gravitacional com um corpo planetário muito maior. Assim, algum outro processo deve estar gerando essa paisagem montanhosa.

“Isso pode nos fazer repensar sobre o que gera a atividade geológica em muitos outros mundos congelados”, disse John Spencer também do GGI, do Southwest Research Institute em Boulder, no Colorado.

As montanhas são provavelmente compostas do embasamento de gelo de água de Plutão. Embora o gelo de metano e nitrogênio cubra boa parte da superfície de Plutão, esses materiais não são resistentes o bastante para gerar montanhas. Ao invés disso, um material mais duro, muito provavelmente gelo de água, deve ter criado os picos. “Na temperatura de Plutão, o gelo de água é como se fosse uma rocha”, disse Bill McKinnon do GGI da Universidade de Washington em St. Louis.

Essa imagem detalhada foi feita cerca de 1,5 horas antes da maior aproximação da New Horizons a Plutão, quando a sonda estava a 770.000 quilômetros da superfície do objeto. A imagem facilmente resolve estruturas menores que 2,8 quilômetros de tamanho.

Fonte: NASA