O duelo entre estrelas de nêutrons e buracos negros na produção de jatos

Uma estrela super densa formada depois da explosão de uma supernova está expelindo poderosos jatos de material no espaço, sugerem pesquisas recentes.

© ICRAR (ilustração do sistema binário PSR J1023+0038)

Uma equipe de cientistas na Austrália e na Holanda descobriram poderosos jatos sendo expelidos de uma sistema estelar duplo conhecido como PSR J1023+0038.

Pensava-se anteriormente que os únicos objetos no Universo capazes de formar jatos poderosos eram os buracos negros.

O sistema PSR J1023+0038 contém uma estrela extremamente densa que os astrônomos chamam de estrela de nêutrons, numa órbita próxima com uma estrela normal.

Ela foi identificada primeiro como uma estrela de nêutrons em 2009, mas foi somente quando a equipe de pesquisa observou a estrela com o rádio telescópio Very Large Array nos EUA em 2013 e 2014 que eles perceberam que a estrela estava produzindo jatos mais fortes do que se esperava.

Os astrônomos James Miller-Jones, do International Centre for Radio Astronomy Research (ICRAR), disse que as estrelas de nêutrons podem ser pensadas como cadáveres estelares. “Elas são formadas quando uma estrela massiva esgota todo o seu combustível e vira uma supernova, e as partes centrais da estrela colapsam sobre sua própria gravidade”, disse ele. “Esses objetos tem normalmente entre uma vez e meia a massa do Sol e somente entre 10 a 15 km de diâmetro, de modo que são extremamente densas”.

O astrônomo do ASTRON, Adam Deller, que é líder da pesquisa, disse que as estrelas de nêutrons e os buracos negros são algumas vezes encontrados em órbitas próximas a estrelas companheiras.

“O gás pode então fluir da estrela companheira para a estrela de nêutrons ou para o buraco negro, produzindo visões espetaculares quando parte desse material é expelido em poderosos jatos a uma velocidade próxima da velocidade da luz”, disse ele.

“Do que nós temos visto anteriormente, os buracos negros eram anteriormente considerados como reis soberanos na formação de jatos poderosos, mesmo quando eles eram somente alimentados por uma pequena quantidade de material de sua estrela companheira”.

“Em comparação, as estrelas de nêutrons parecem gerar jatos relativamente insignificantes, que só se tornam brilhantes o suficiente para serem observados quando a estrela de nêutrons  obtém gás de sua estrela companheira numa taxa muito alta.

O Dr. Deller disse que quando a equipe observou o sistema PSR J1023+0038 estava somente consumindo um pouco de material e deveria estar produzindo um jato fraco. Mas nossas observações sugerem que esses jatos são quase tão fortes como aqueles observados em buracos negros”, disse ele.

O Dr. Miller-Jones disse que o sistema PSR J1023+0038 é uma estrela de nêutrons transicional, gastando anos sendo energizada principalmente pela rotação da estrela de nêutrons, mas ocasionalmente se transformando num estado ativo, quando ela se torna muito mais brilhante.

“Dois outros sistemas transicionais são agora conhecidos e ambos têm apresentado poderosos jatos”, disse ele.

“Isso está colocando as estrelas de nêutrons numa nova luz e mostrando que de fato elas podem lançar jatos que rivalizam com aqueles emitidos de buracos negros”.

Um artigo intitulado “Radio Imaging Observations of PSR J1023+0038 in an LMXB State” foi publicado no periódico The Astrophysical Journal.

Fonte: International Centre for Radio Astronomy Research

Novo recorde: observatório Keck mede galáxia mais distante

Uma equipe de astrofísicos, usando o observatório W. M. Keck no Havaí, mediu com sucesso a galáxia mais distante já registada e, ainda mais interessante, capturou as suas emissões de hidrogênio quando o Universo tinha menos de 600 milhões de anos.

© Caltech/Adi Zitrin (ilustração do progresso feito nos últimos anos no estudo da história cósmica)

Além disso, o método de detecção da galáxia, apelidada de EGSY8p7, fornece dados importantes sobre como as primeiras estrelas no Universo iluminaram-se após o Big Bang.

Usando o poderoso espectrógrafo infravermelho do observatório Keck, chamado MOSFIRE, a equipe datou a galáxia através da detecção da sua linha Lyman-alpha de emissão, uma assinatura de hidrogênio gasoso e quente, aquecido pela forte emissão de raios ultravioleta proveniente de estrelas recém-nascidas. Embora esta seja uma assinatura detectada frequentemente em galáxias próximas, a detecção da emissão Lyman-alpha a distâncias tão grandes é inesperada, uma vez que é facilmente absorvida pelos inúmeros átomos de hidrogênio que se pensa permearem o espaço entre galáxias nos primórdios do Universo. O resultado fornece novas informações sobre a "reionização cósmica", o processo através do qual as nuvens escuras de hidrogênio foram divididas nos seus prótons e elétrons constituintes pela primeira geração de estrelas.

"Vemos frequentemente a linha de emissão Lyman-alpha do hidrogênio em objetos próximos, pois é um dos marcadores mais confiáveis da formação estelar," afirma o astrônomo Adi Zitrin, do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech), autor principal do estudo. "No entanto, à medida que penetramos cada vez mais no Universo e, portanto, cada vez mais no passado, o espaço entre as galáxias contém um número crescente de nuvens escuras de hidrogênio que absorvem este sinal."

Um trabalho recente descobriu que a fração de galáxias que mostram esta linha proeminente diminui acentuadamente depois dos primeiros bilhões de anos do Universo, o que equivale a um desvio para o vermelho de aproximadamente 6. O desvio para o vermelho é uma medida de quanto o Universo se expandiu desde que a luz saiu de uma fonte distante e só pode ser determinado para objetos tênues com um espectrógrafo acoplado a um telescópio grande e poderoso como os telescópios gêmeos de 10 metros do observatório Keck.

"O aspeto surpreendente da presente descoberta é que detectamos esta linha Lyamn-alpha numa galáxia aparentemente tênue com um desvio para o vermelho de 8,68, correspondendo a uma altura em que o Universo deveria estar repleto de nuvens absorventes de hidrogênio," explica Richard Ellis, coautor e astrônomo do Caltech. "Para além de quebrar o recorde anterior de desvio para o vermelho de 7,73, também obtido no observatório Keck, esta detecção diz-nos algo novo sobre o modo como o Universo evoluiu nas suas primeiras centenas de milhões de anos."

As simulações computacionais da reionização cósmica sugerem que o Universo era totalmente opaco à radição Lyman-alpha nos primeiros 400 milhões de anos da histórica cósmica e, gradualmente, à medida que as primeiras galáxias nasciam, a intensa radiação ultravioleta das suas estrelas jovens "queimou" este hidrogênio obscurecedor em bolhas de raio cada vez maior que, eventualmente, se sobrepuseram para que todo o espaço entre as galáxias se tornasse "ionizado", isto é, composto por elétrons e prótons livres. Neste ponto, a radiação Lyman-alpha ficou livre para viajar desimpedida através do espaço.

Pode ser que a galáxia observada, EGSY8p7, que é invulgarmente luminosa, tenha propriedades especiais que lhe permitiram criar uma grande bolha de hidrogênio ionizado muito mais cedo do que o possível para galáxias mais representativas deste momento," afirma Sirio Belli, estudante do Caltech que ajudou a fazer as observações principais. "Descobriu-se que EGSY8p7 é luminosa, que tem um grande desvio para o vermelho, e as suas cores medidas pelos telescópios Hubble e Spitzer indicam que poderá ser alimentada por uma população de estrelas excecionalmente quentes."

Tendo em conta que a descoberta de uma fonte tão precoce, com radiação Lyman-alpha assim tão poderosa, é algo inesperada, fornece uma nova visão sobre o modo como as galáxias contribuíram para o processo da reionização. É possível que o processo seja irregular, que algumas regiões do espaço evoluam mais rapidamente que outras. Por exemplo, devido a variações na densidade da matéria de lugar para lugar. Alternativamente, a EGSY8p7 poderá ser o primeiro exemplo de uma geração antecipada com radiação ionizante invulgarmente forte.

"Em alguns aspetos, o período de reionização cósmica é a peça que faltava na nossa compreensão geral da evolução do Universo," afirma Zitrin. "Além de empurrar a fronteira para uma época em que o Universo tinha apenas 600 milhões de anos, o surpreendente desta descoberta é que o estudo de fontes como a EGSY8p7 vai fornecer novos dados sobre como este processo ocorreu."

O artigo científico sobre o assunto será publicado na revista The Astrophysical Journal Letters.

Fonte: W. M. Keck Observatory

O fantasma de uma estrela moribunda

Embora esta bolha extraordinária, que brilha como o fantasma de uma estrela na vastidão negra do espaço, pareça sobrenatural e misteriosa, trata-se simplesmente de um objeto astronômico familiar: uma nebulosa planetária, isto é os restos de uma estrela moribunda.

© ESO/VLT (nebulosa planetária ESO 378-1)

Esta é a melhor imagem feita até hoje da ESO 378-1, um objeto pouco conhecido, e foi obtida com o Very Large Telescope (VLT) do ESO no norte do Chile.

Conhecida por Nebulosa da Coruja do Sul, esta orbe reluzente é uma nebulosa planetária com um diâmetro de quase quatro anos-luz. Este nome informal tem a ver com a sua "prima visual" que se encontra no hemisfério norte, a Nebulosa da Coruja. A ESO 378-1, também catalogada como PN K 1-22 e PN G283.6+25.3, situa-se na constelação da Hidra. A sigla ESO no nome deste objeto refere-se a um catálogo de objetos compilado nas décadas de 1970 e 1980 a partir da inspeção de fotografias obtidas com o telescópio Schmidt de 1 metro do ESO em La Silla.
Tal como todas as nebulosas planetárias, a ESO 378-1 trata-se de um fenômeno relativamente curto, com uma duração de apenas algumas dezenas de milhares de anos, isto comparado com a vida típica de uma estrela que é de vários bilhões de anos. A vida de uma nebulosa planetária em termos de fração da vida da estrela pode ser comparada à vida de uma bolha de sabão relativamente à idade da criança que a soprou.
As nebulosas planetárias formam-se a partir de gás que é ejetado por estrelas moribundas e que se expande. Embora sejam objetos brilhantes e intrigantes nas fases iniciais da sua formação, estas bolhas desvanecem à medida que o seu gás constituinte se afasta e a estrela central se vai tornando cada vez mais tênue.
Para que uma nebulosa planetária se forme, a estrela que lhe dá origem tem que ter uma massa inferior a 8 vezes a massa do Sol. Estrelas com mais massa do que este valor terminarão as suas vidas de forma dramática em explosões de supernovas.
À medida que estas estrelas menos massivas vão envelhecendo começam a perder as suas camadas de gás mais exteriores sob a forma de ventos estelares. Após a dissipação da maioria destas camadas exteriores, o núcleo estelar quente que resta começa a emitir radiação ultravioleta que, por sua vez, ioniza o gás circundante. Esta ionização faz com que a concha de gás em expansão comece a brilhar em cores vivas.
Depois do desvanecimento da nebulosa planetária, o resto estelar que sobra irá ainda queimar o que lhe resta de combustível durante cerca de um bilhão de anos, transformando-se depois numa minúscula, mas quente e muito densa, anã branca que irá arrefecendo lentamente ao longo de bilhões de anos. O Sol dará origem a uma nebulosa planetária daqui a vários bilhões de anos, transformando-se posteriormente numa anã branca.
As nebulosas planetárias desempenham um papel crucial no enriquecimento químico e evolução do Universo. Estes objetos devolvem o material das estrelas, onde novos elementos tais como o carbono e o nitrogênio, assim como outros elementos pesados, foram criados, ao meio interestelar. É deste material que se formam novas estrelas, planetas e eventualmente vida. Daí a famosa frase do astrônomo Carl Sagan: “Somos feitos de poeira de estrelas.”
Esta imagem foi obtida no âmbito do programa Jóias Cósmicas do ESO, uma iniciativa que visa obter imagens de objetos interessantes, intrigantes ou visualmente atrativos, utilizando os telescópios do ESO, para efeitos de educação e divulgação científica. O programa utiliza tempo de telescópio que não pode ser usado em observações científicas. Todos os dados obtidos podem ter igualmente interesse científico e são por isso postos à disposição dos astrônomos através do arquivo científico do ESO.

Fonte: ESO

Observado trânsito de exoplaneta rochoso mais próximo da Terra

Uma equipe internacional, da qual faz parte o pesquisador do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA) Pedro Figueira, anunciou hoje a descoberta do HD219134, um sistema com 3 “super Terras”, incluindo o planeta HD219134 b, e um planeta gigante.

© NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (ilustração do exoplaneta HD219134 b)

Imagem artística vista acima do exoplaneta HD219134 b. A sua densidade, semelhante à da Terra, indica uma composição de metal e rocha. Devido à sua proximidade da estrela, a temperatura do exoplaneta deve rondar os 700º C, e por isso a superfície deve estar parcialmente derretida (zonas mais escuras da imagem).

Para Pedro Figueira (IA e Universidade do Porto): “HD219134 b é, muito provavelmente, o planeta mais interessante descoberto até hoje”.

Por estar a apenas 5,7 milhões de quilômetros da sua estrela (sensivelmente um décimo da distância de Mercúrio ao Sol), esta super Terra completa uma órbita em apenas 3,1 dias, tendo sido observado recentemente pelo telescópio espacial Spitzer (NASA) através do método dos trânsitos, o que permitiu determinar que tem um diâmetro 1,6 vezes maior que o da Terra. Uma “super Terra” é um tipo de planeta extrassolar, com uma massa compreendida entre 1 e 10 vezes a massa da Terra, embora o termo possa ser generalizado para planetas até à massa de Urano (cerca de 15 vezes a massa da Terra). O método dos trânsitos consiste na medição da diminuição da luz de uma estrela, provocada pela passagem de um exoplaneta à frente dessa estrela (algo semelhante a um micro-eclipse). Através de um trânsito é possível determinar apenas o raio do planeta. Este método é complicado de usar, porque exige que o(s) planeta(s) e a estrela estejam exatamente alinhados com a linha de visão do observador.

Graças a observações efetuadas ao longo dos últimos 3 anos pelo espectrógrafo HARPS-N (High Accuracy Radial velocity Planet Searcher for the Northern hemisphere), que detecta variações de velocidade inferiores a 4 km/h, através do método das velocidades radiais, foi ainda possível determinar que a massa deste exoplaneta é inferior a 4,5 vezes a da Terra, o que em conjunção com o raio medido lhe confere uma densidade de 5,89 g/cm³. Este é por isso o planeta rochoso que transita a sua estrela mais próximo de nós. O método das velocidades radiais detecta exoplanetas medindo pequenas variações na velocidade (radial) da estrela, devidas ao movimento que a órbita desses planetas imprime na estrela. A título de exemplo, a variação de velocidade que o movimento da Terra imprime ao Sol é de apenas 10 cm/s (cerca de 0,36 km/h). Com este método é possível determinar o valor mínimo da massa do planeta.

Pedro Figueira acrescenta ainda: “A sua massa e raio permitem-nos inferir uma composição rochosa, extremamente semelhante à do nosso próprio planeta, e os três planetas que o acompanham na sua órbita mostram que estamos perante um sistema planetário. O artigo de anúncio está agora sendo publicado e já existem vários estudos em curso para melhor caracterizar este fascinante planeta.”

O astrônomo do Observatório de Genebra e primeiro autor do artigo, Ati Motalebi comenta ainda que: “Este exoplaneta será um dos mais estudados, durante décadas”. Agora que se sabe que o HD219134 b transita a sua estrela, os astrônomos estão já planejando observações, com telescópios terrestres e espaciais, de modo a poderem caracterizá-lo com detalhe, incluindo para detectarem a sua composição química.

Este é o primeiro resultado publicado pelo programa Rocky Planet Search (Busca de Planetas Rochosos), desenvolvido pela equipe do HARPS-N. O sistema HD219134 é composto por 3 super-Terras (com 4,5, 2,7 e 8,7 vezes a massa da Terra, respectivamente) e um sub-Saturno (62 vezes a massa da Terra), a distâncias que variam entre 0,04 e 2 UA (unidades astronômicas).

O artigo “The HARPS-N Rocky Planet Search - I. HD219134 b: A transiting rocky planet in a 4 planet system at 6.5 pc from the Sun” foi aceita para publicação na revista Astronomy & Astrophysics.

Fonte: Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço

Anãs marrons abrigam poderosas auroras

Uma equipe de astrônomos dos EUA, e da Europa descobriram que as estrelas anãs marrons, também chamadas de estrelas que falharam, abrigam poderosas auroras como na Terra.

© Chuck Carter/Gregg Hallinan/Caltech (ilustração de uma aurora numa anã marron)

As anãs marrons são objetos apagados e relativamente frios, que são difíceis de serem detectados e mais difíceis ainda de serem classificados.

Esses objetos são muito massivos para serem planetas, mesmo que possuam características de planetas, mas são ao mesmo tempo muito pequenos para sustentarem reações de fusão de hidrogênio nos seus núcleos, uma característica que define as estrelas, mas elas possuem atributos parecidos com estrelas.

“As anãs marrons cobrem um intervalo entre as estrelas e os planetas. Nós já sabemos que elas possuem atmosferas nubladas, como planetas, embora as nuvens nas anãs marrons são feitas de minerais que formam as rochas na Terra. Agora nós sabemos que as anãs marrons abrigam poderosas auroras”, disse o Dr. Stuart Littlefair da Universidade de Sheffield, no Reino Unido.

O Dr. Littlefair e seus colegas conduziram uma extensa campanha de observação da LSRJ 1835+3259, uma anã marrom, localizada a 18,6 anos-luz de distância da Terra.

Usando o Very Large Array (VLA) do National Radio Astronomy Observatory (NRAO), eles detectaram um brilhante pulso de ondas de rádio que apareceram à medida que a anã marrom rotacionava. O objeto tem um movimento de rotação a cada 2,84 horas, assim, a equipe foi capaz de observar 3 rotações completas no decorrer de uma única noite de observação.

Depois disso, os cientistas usaram o telescópio Hale do Palomar, para observar que a anã marrom variava opticamente no mesmo período dos pulsos de rádio. Focando em uma das linhas espectrais associadas com o hidrogênio excitado, a linha de emissão H-alpha, eles encontraram que o brilho do objeto variava periodicamente.

Finalmente, eles usaram os telescópios do Observatório W. M. Keck, para medir com precisão o brilho da anã marrom no decorrer do tempo; o que não é uma tarefa simples, já que esses objetos são milhares de vezes mais apagados que o Sol.

A equipe foi capaz de estabelecer que a emissão de hidrogênio é uma assinatura das auroras, perto da superfície da LSRJ 1835+3259.

“Em ciência, novos conhecimentos as vezes desafiam o nosso entendimento. Nós sabemos o quão controverso a situação foi com Plutão, onde os astrônomos têm que observar de forma intensa para decidir se ele era um planeta, ou o primeiro objeto do Cinturão de Kuiper”, disse Garret Cotter da Universidade de Oxford no Reino Unido.

“Agora, nós estamos sendo desafiados a observar objetos que tradicionalmente eram classificados como estrelas, mas parecem mostrar mais e mais propriedades que fazem com que eles pareçam super-planetas”.

Um artigo científico foi publicado na revista Nature.

Fonte: National Radio Astronomy Observatory

A lagoa profunda

Cadeias de gás interestelar brilhantes e escuras nuvens de poeira habitam as turbulentas profundezas cósmicas da Nebulosa da Lagoa. Também conhecida como M8 (NGC 6523), esta região de formação estelar brilhante reside a cerca de 5.000 anos-luz daqui.

© Adam Block (Nebulosa da Lagoa)

A Nebulosa da Lagoa é uma parada popular obrigatória nos passeios telescópicos através da constelação de Sagitário, na direção ao centro da Via Láctea.

Dominada pela emissão de luz avermelhada que revela a presença dos átomos de hidrogênio ionizado recombinando com os elétrons livres, esta deslumbrante e profunda visão das áreas da Nebulosa da Lagoa tem cerca de 40 anos-luz de diâmetro.

Perto do centro da imagem, a forma de ampulheta brilhante é composta de gás ionizado que foi esculpido pela radiação energética e os ventos estelares extremos de uma massiva estrela jovem.

Esta é região mais brilhante da nebulosa, descoberta por John Herschel e conhecida como a nebulosa da Ampulheta, é uma região onde ocorre intensa formação estelar. A forte emissão luminosa é causada pela excitação de estrelas jovens e quentes, principalmente pela estrela Herschel 36, de magnitude aparente 9,5. Bastante próxima à região brilhante da nebulosa encontra-se a mais brilhante estrela do objeto, 9 Sagittarii, de magnitude aparente 5,97, que é responsável por grande parte do brilho da nebulosa.

Fonte: NASA

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