Descoberto um aglomerado de galáxias colossal

Astrônomos descobriram um aglomerado gigante de galáxias numa parte muito remota do Universo, graças ao telescópio espacial Spitzer e ao WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer).

© NASA/JPL-Caltech/Gemini/CARMA (aglomerado de galáxias MOO J1142+1527)

O aglomerado de galáxias, localizado a 8,5 bilhões de anos-luz, é a estrutura mais massiva já encontrada a estas grandes distâncias. As galáxias avermelhadas no centro da imagem constituem o núcleo do aglomerado.

Os aglomerados de galáxias são grupos, gravitacionalmente ligados de milhares de galáxias, que por sua vez contêm centenas de bilhões de estrelas. Os aglomerados de galáxias ficam maiores ao longo do tempo pois adquirem novos membros.

Como é que estes aglomerados de galáxias evoluíram com o passar do tempo? Qual teria sido o seu aspecto há bilhões de anos atrás? Para responder a estas questões, os astrônomos olharam para trás no tempo, para o nosso jovem Universo. Dado que a luz leva tempo até chegar até nós, podemos ver como objetos muito distantes eram no passado. Por exemplo, estamos vendo o recém-descoberto aglomerados de galáxias, chamado MOO (Massive Overdense Object) J1142+1527, tal como era há 8,5 bilhões de anos atrás, muito antes da formação da Terra.

À medida que a luz dessas galáxias remotas se desloca até nós, é esticada, devido à expansão do espaço, para comprimentos de onda infravermelhos. É aqui que o WISE e o Spitzer ajudam.

Nas imagens infravermelhas produzidas pelo Spitzer, estas galáxias distantes destacam-se como pontos vermelhos, enquanto as galáxias mais próximas têm tons esbranquiçados. Os astrônomos vasculharam primeiro o catálogo WISE em busca de candidatos para aglomerados de galáxias distantes. O WISE catalogou centenas de milhões de objetos em imagens de todo o céu obtidas em 2010 e 2011.

Seguidamente, usaram o Spitzer para observar 200 dos objetos mais interessantes, num projeto chamado MaDCoWS (Massive and Distant Clusters of WISE Survey). O Spitzer não observa todo o céu como o WISE, mas pode ver mais detalhes.

"É a combinação entre o Spitzer e o WISE que nos permite ir de 250 milhões de objetos até aos aglomerados de galáxias mais massivos no céu," afirma Anthony Gonzalez da Universidade da Flórida.

A partir destas observações, MOO J1142+1527 sobressaiu como uma das mais extremas.

Foram usados os observatórios W.M. Keck e Gemini em Mauna Kea, no Havaí, para medir a distância ao aglomerado. Usando dados dos telescópios CARMA (Combined Array for Research in Millimeter-wave Astronomy) perto de Owens Valley no estado americano da Califórnia, os cientistas foram capazes de determinar que a massa do aglomerado é quatrilhão de vezes a do nosso Sol, o que o torna no aglomerado mais massivo conhecido, a esta distância.

De acordo com as estimativas dos cientistas, o MOO J1142+1527 pode ser um de apenas um punhado de aglomerados de galáxias deste tamanho do Universo jovem.

"Com base na nossa compreensão de como os aglomerados de galáxias crescem desde o início do nosso Universo, este aglomerado poderá ser um dos cinco mais massivos em existência naquele momento," afirma Peter Eisenhardt, cientista de projeto para o WISE no Jet Propulsion Laboratory (JPL) da NASA em Pasadena, Califórnia.

No próximo ano, a equipe planeja vasculhar mais de 1.700 candidatos adicionais a aglomerado de galáxias com o Spitzer, procurando os maiores do grupo.

"Assim que encontrarmos os aglomerados mais massivos, podemos começar a investigar como as galáxias evoluíram nestes ambientes extremos," conclui Gonzalez.

O novo estudo foi publicado na revista Astrophysical Journal Letters.

Fonte: NASA

A desintegração aparente da galáxia espiral NGC 3169

A galáxia espiral NGC 3169 parece estar se desintegrando nesta cena cósmica, localizada a cerca de 70 milhões de anos-luz de distância, logo abaixo da brilhante estrela Regulus na tênue constelação Sextante.

© Warren Keller (galáxia NGC 3169 e a vizinha NGC 3166)

Seus belos braços espirais são distorcidos em caudas de maré arrebatadoras como NGC 3169 (no topo) e a vizinha NGC 3166 interagem gravitacionalmente, um destino comum mesmo para as galáxias brilhantes no Universo local. Na verdade, os extensos arcos estelares e plumas, indicações de interações gravitacionais, parecem exuberantes na fotografia profunda e colorida do grupo de galáxias. A imagem se estende por 20 minutos de arco, ou cerca de 400.000 anos-luz da distância estimada do grupo, e inclui a galáxia menor e ofuscada NGC 3165 no canto inferior direito. A NGC 3169 também é conhecida por brilhar em todo o espectro do rádio aos raios X, abrigando um núcleo galáctico ativo que é provavelmente o local de um buraco negro supermassivo.

Fonte: NASA

A velocidade do vento solar que retira a atmosfera de Marte

A sonda MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolution) da NASA identificou o processo que parece ter desempenhado um papel fundamental na alteração do clima marciano: de um ambiente ameno e molhado, que pode ter suportado vida, para o Planeta Vermelho frio e árido que é hoje.

© NASA/GSFC (ilustração de tempestade solar que atinge Marte e retira íons da atmosfera superior)

Os dados da MAVEN permitiram com que os pesquisadores determinassem a taxa atual da perda da atmosfera marciana, o gás emanado para o espaço devido à influência do vento solar. Os resultados revelam que a erosão da atmosfera de Marte aumenta significativamente durante as tempestades solares.

"Marte parece ter tido uma atmosfera espessa e quente o suficiente para suportar água líquida, um ingrediente fundamental e um meio para a vida como a conhecemos," afirma John Grunsfeld, astronauta e administrador do Diretorado de Missões Científicas da NASA em Washington, EUA. "Compreender o que aconteceu à atmosfera de Marte vai informar o nosso conhecimento acerca da dinâmica e evolução de qualquer atmosfera planetária. É importante aprender o que pode provocar alterações no ambiente de um planeta, desde um que pode hospedar micróbios à superfície, para um que não suporta, e é uma questão fundamental que está sendo abordada na jornada da NASA a Marte."

As medições da MAVEN indicam que o vento solar retira gás a uma velocidade correspondente a cerca de 100 gramas por segundo. "Vimos que a erosão atmosférica aumenta drasticamente durante as tempestades solares, assim que pensamos que a taxa de perda foi muito maior há bilhões de anos atrás quando o Sol era jovem e mais ativo," disse Bruce Jakosky, pesquisador principal da MAVEN da Universidade do Colorado, em Boulder.

Em adição, uma série de tempestades solares dramáticas atingiram a atmosfera de Marte em março de 2015 e a MAVEN descobriu que a perda foi acelerada. A combinação de uma taxa de perda mais elevada com tempestades solares mais poderosas no passado sugere que a perda da atmosfera para o espaço foi provavelmente um importante processo na mudança do clima marciano.

O vento solar é uma corrente de partículas, principalmente prótons e elétrons, que flui da atmosfera do Sol a uma velocidade de mais ou menos 400 km/s. O campo magnético transportado pelo vento solar, ao passar por Marte, pode gerar um campo elétrico, tal como uma turbina na Terra pode ser usada para gerar eletricidade. Este campo elétrico acelera átomos de gás eletricamente carregados na atmosfera superior de Marte e lançando íons para o espaço.

A MAVEN tem examinado como o vento solar e a radiação ultravioleta retira gás do topo da atmosfera do planeta. Os novos resultados indicam que a perda é efetuada em três regiões diferentes do Planeta Vermelho: na "cauda", onde o vento solar flui para trás de Marte, por cima dos polos marcianos numa "pluma polar", e a partir de uma nuvem grande de gás que rodeia Marte. A equipe científica determinou que quase 75% dos íons que escapam vêm da região da cauda, e quase 25% são da região da pluma, com apenas uma pequena contribuição da nuvem grande.

As regiões antigas de Marte contêm sinais de água abundante, como por exemplo características semelhantes a vales esculpidos por rios e depósitos minerais que só se formam na presença de água líquida. Estas características levaram os cientistas a pensar que há bilhões de anos, a atmosfera de Marte era muito mais densa e quente o suficiente para formar rios, lagos e talvez até mesmo oceanos de água líquida.

Recentemente, pesquisadores que usavam a sonda MRO (Mars Reconnaissance Orbiter) da NASA observaram o aparecimento sazonal de sais hidratados, indicando água líquida salgada em Marte. No entanto, a atmosfera atual de Marte é demasiado fria e fina para suportar água líquida a longo prazo à superfície do planeta.

"A erosão pelo vento solar é um mecanismo importante para a perda atmosférica, e é importante o suficiente para explicar a mudança dramática no clima marciano," afirma Joe Greboswsky, cientista do projeto MAVEN do Goddard Space Flight Center da NASA. "A MAVEN também está estudando outros processos de perda, como a provocada pelo impacto de íons ou o escape de átomos de hidrogênio, e estes só vão aumentar a importância do escape atmosférico."

O objetivo da missão MAVEN, lançada para Marte em novembro de 2013, é determinar quanto da atmosfera e da água do planeta foram perdidos para o espaço. É a primeira missão dedicada à compreensão de como o Sol pode ter influenciado mudanças atmosféricas no Planeta Vermelho. A MAVEN opera em Marte há pouco mais de um ano e terminará a sua principal missão científica no dia 16 de novembro.

Os resultados científicos da missão foram publicados nas revistas Science e Geophysical Research Letters.

Fonte: UC Berkeley

Revelado um mapa climático de exoplaneta distante

Padrões climáticos num misterioso mundo além do nosso Sistema Solar tem sido revelado pela primeira vez, sugere um estudo.

© MPIA/V. Quetz (ilustração do exoplaneta distante)

Camadas de nuvens, feitas de poeira quente e gotículas de ferro derretido, foram detectadas num objeto parecido com um planeta descoberto a 75 anos-luz de distância da Terra.

As descobertas poderiam melhorar a habilidade dos cientistas de descobrir se condições em planetas distantes seriam capazes de sustentar a vida.

Uma equipe de pesquisadores liderada pela Universidade de Edimburgo, usou um telescópio no Chile para estudar o sistema climático de um mundo distante, conhecido como PSO J318.5-22, que possui uma idade estimada de cerca de 20 milhões de anos.

Os pesquisadores captaram centenas de imagens infravermelhas do objeto enquanto ele rotacionava em torno do seu próprio eixo num período de 5 horas. Comparando o brilho do PSO J318.5-22, com corpos vizinhos, a equipe descobriu que ele era coberto por múltiplas camadas de nuvens finas e espessas. Essas nuvens causaram as mudanças no brilho do exoplaneta enquanto ele executava o seu movimento de rotação.

Esse exoplaneta tem o tamanho aproximado de Júpiter, o maior planeta no nosso Sistema Solar, mas é aproximadamente 8 vezes mais massivo. As temperaturas dentro das nuvens do PSO J318.5-22, excedem os 800 graus Celsius.

A equipe foi capaz de medir precisamente as mudanças no brilho do objeto, pois ele não orbita uma estrela. Estrelas como o nosso Sol, emitem grandes quantidades de luz, que poderiam complicar as medidas feitas do brilho dos objetos que as orbitam.

A equipe espera adaptar a técnica de modo que eles possam estudar planetas que orbitam estrelas. Essas técnicas podem eventualmente serem aplicadas a planetas mais frios e com massa menor, que são mais provavelmente capazes de sustentar a vida.

“Essa descoberta mostra apenas o quão onipresente as nuvens são em planetas e em objetos parecidos com planetas. Nós estamos trabalhando para estender essa técnica para planetas gigantes ao redor de estrelas jovens, e eventualmente esperamos detectar o clima em exoplanetas parecidos com a Terra que possam sustentar a vida”, disse a Dra. Beth Biller, da Escola de Física e Astronomia da Universidade de Edimburgo, que liderou o estudo.

O estudo foi publicado no periódico The Astrophysical Journal.

Fonte: The University of Edinburgh

Simulação de nuvens 3D no exoplaneta GJ 1214b

Uma equipe de cientistas da Universidade de Washington e da Universidade de Toronto foram os primeiros a simular nuvens exóticas em 3D na atmosfera de um exoplaneta.

© Wikimedia Commons (ilustração do exoplaneta GJ 1214b)

O objeto em questão, é o GJ 1214b, um exoplaneta chamado de mini-Netuno que foi descoberto, seis anos atrás pelos astrônomos no Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.

Também conhecido como Gliese 1214b, esse mundo tem cerca de 2,7 vezes o diâmetro da Terra e uma massa quase 7 vezes maior que a massa do nosso planeta. Ele está localizado a cerca de 52 anos-luz de distância na constelação de Ophiuchus.

O planeta orbita a estrela anã vermelha, GJ 1214, a cada 38 horas, a uma distância de 1,3 milhões de milhas.

De acordo com estudos prévios, o planeta tem uma atmosfera rica em água ou hidrogênio com extensas nuvens.

“Deve existir altas nuvens ou uma névoa orgânica na atmosfera, como nós observamos em Titã. Sua temperatura atmosférica excede o ponto de fusão da água”, disse o Dr. Benjamin Charnay, um dos membros da equipe da Universidade de Washington.

“Como resultado, se o GJ 1214b suportar nuvens, elas provavelmente são formadas de sal. Mas essas nuvens deveriam se formar em regiões profundas da atmosfera, muito mais baixo do que a altitude onde elas são observadas”.

O Dr. Charnay e seus colegas modelaram como as nuvens poderiam se formar na baixa atmosfera do GJ 1214b e então subir para a atmosfera superior com circulação suficiente. Para realizar isso, a equipe usou um modelo climático chamado de 3D General Circulation Model.

Ele mostrou como o GJ 1214b poderia criar, sustentar e erguer nuvens de sal na atmosfera superior.

O modelo também faz previsões específicas sobre os efeitos que essas nuvens terão no clima do planeta e os tipos de informação que os futuros telescópios como James Webb serão capazes de adquirir.

Os resultados foram reportados num artigo publicado online no Astrophysical Journal Letters.

Fonte: University of Washington

A Grande Nebulosa de Órion

A Grande Nebulosa de Órion, também conhecida como M42, é uma das mais famosas nebulosas no céu.

© Terry Hancock (M42)

As nuvens de gás brilhante e as estrelas jovens e quentes da região de formação de estrelas estão na parte direita dessa imagem espetacular que inclui a nebulosa de reflexão azulada NGC 1977 e companheiras na parte esquerda. Localizada na borda do outrora invisível gigantesco complexo de nuvens moleculares, essas nebulosas representam somente uma fração da riqueza do material interestelar presente nessa vizinhança galáctica. Dentro do berçário estelar bem conhecido, os astrônomos têm também identificado o que parece ser numerosos sistemas protoplanetários. A bela e impressionante paisagem cósmica mostrada acima se espalha por quase dois graus ou cerca de 45 anos-luz da Nebulosa de Órion com distância estimada de 1.500 anos-luz da Terra.

Fonte: NASA

Descobrindo mundos novos com um jogo de luz e sombra

Os astrônomos usam muitos métodos diferentes para descobrir planetas para além do Sistema Solar, mas o mais bem-sucedido é a fotometria de trânsito, que mede mudanças no brilho da estrela provocadas por um mini-eclipse.

© NASA (ilustração de um exoplaneta transitando em frente da sua estrela progenitora)

Quando um planeta, da nossa perspetiva, passa em frente da sua estrela, bloqueia parte da luz da estrela. Se a diminuição dura um determinado período de tempo e ocorre em intervalos regulares, provavelmente é um planeta que passa em frente, ou transita, a estrela uma vez a cada período orbital.

O telescópio espacial Kepler da NASA usou esta técnica, sendo o melhor caçador exoplanetário até à data, com mais de mil descobertas estabelecidas e muitas mais aguardando confirmação. Missões que transportam tecnologia melhorada estão agora previstas, mas será que nos podem dizer mais sobre os sistemas planetários alienígenas semelhantes ao nosso?

Sim, de acordo com estudos recentemente publicados por Michael Hippke do Institute for Data Analysis em Neukirchen-Vluyn, na Alemanha, e Daniel Angerhausen, pesquisador de pós-doutorado do Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, no estado americano de Marylan. Eles mostram que, nos cenários mais favoráveis, as missões futuras podem descobrir luas planetárias, mundos com anéis parecidos com os de Saturno e até mesmo grandes coleções de asteroides.

"Destas novas missões, esperamos uma avalanche de descobertas, por isso queremos ter uma ideia das possibilidades, para que os cientistas possam aproveitar ao máximo os dados," afirma Angerhausen.

Tanto a NASA como a ESA apoiam-se no sucesso do Kepler. O TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) da NASA, com lançamento previsto o mais tardar para 2018, será o primeiro levantamento espacial de trânsitos a englobar todo o céu. Ao longo de dois anos, o TESS irá acompanhar cerca de 200.000 estrelas vizinhas em busca de sinais. O satélite PLATO (Planetary Transits and Oscillations of stars) da ESA, uma missão de seis anos prevista para 2024, irá procurar planetas em torno de cerca de um milhão de estrelas espalhadas por mais de metade do céu.

A quantidade de escurecimento estelar provocado por um planeta em trânsito evidencia quão grande é o planeta em relação à sua estrela, enquanto eventos recorrentes podem indicar em quanto tempo o objeto orbita a sua estrela. Trânsitos adicionais aumentam a confiança que a diminuição de brilho não é provocada por um outro objeto cósmico (como uma estrela tênue), manchas solares na estrela hospedeira, ou ruído no detector. Ao longo do tempo de vida operacional de um satélite, os sinais mais fortes vêm sempre de planetas maiores que orbitam perto das suas estrelas, porque produzem tanto uma diminuição de brilho mais profunda como trânsitos mais frequentes.

"Planetas com tamanhos e órbitas parecidas com as de Marte ou Mercúrio permanecerão fora de alcance, mesmo quando os seis anos dos dados PLATO forem combinados," afirma Hippke. "Mas mundos parecidos com Vênus e a Terra serão detectados rapidamente." O Kepler demonstrou a presença de planetas mais pequenos que a Terra em órbitas muito próximas de estrelas mais pequenas que o Sol, mas estes mundos escaldantes não são susceptíveis de suportar vida. O TESS e o PLATO vão revelar mundos do tamanho da Terra em órbitas semelhantes à da Terra e em torno de estrelas parecidas com o Sol.

Júpiter e Saturno demoram mais de uma década para orbitar o Sol. Mundos similares poderão transitar apenas uma vez durante as missões do TESS e do PLATO, mas produzirão eventos fortes. Se, como Júpiter, o planeta tiver luas grandes, os seus trânsitos também poderão aparecer nos dados. "Nós não teríamos uma detecção nítida e não seríamos capazes de dizer se o planeta tinha uma única lua grande ou um conjunto de luas pequenas, mas a observação forneceria um forte candidato a lua para acompanhamento por outros observatórios futuros," explicou Angerhausen.

Atualmente, só foram detectados anéis em torno de um único planeta, chamado J1407b. O sistema de anéis é 200 vezes maior que o de Saturno. Tendo em conta o modo como um planeta parecido com Saturno apareceria nos dados do PLATO, os pesquisadores mostram que o sistema de anéis em trânsito produz um sinal claro que antecede e segue a passagem do planeta em frente da estrela. Estes resultados foram publicados na edição de 1 setembro da revista The Astrophysical Journal.

Num segundo estudo, publicado na edição de 20 setembro da mesma revista, os pesquisadores exploraram a possibilidade de detecção de asteroides presos em zonas orbitais chamadas pontos de Lagrange, posições onde a força gravitacional de um planeta é igual à força gravitacional da sua estrela. Estas áreas lideram e seguem o planeta na sua órbita por cerca de 60 graus. No nosso Sistema Solar, o exemplo mais proeminente ocorre perto de Júpiter, onde pelo menos 6.000 objetos conhecidos se reuniram em dois grupos coletivamente chamados asteroides Troianos. Menos conhecido, é que a Terra, Marte, Urano e Netuno, à semelhança de Júpiter, também capturaram um ou mais asteroides ao longo das suas órbitas, sendo que todos os objetos presos desta forma são caracterizados como corpos Troianos.

O mesmo fenômeno também ocorrerá em outros sistemas planetários, sendo que Hippke e Angerhausen combinaram mais de 1.000 observações de estrelas com planetas pelo Kepler à procura de uma diminuição média na luz estelar que indicasse corpos Troianos. Eles descobriram um sinal sutil correspondente às posições esperadas de objetos presos em dois pontos de Lagrange.

"Os dados do Kepler são bons, mas este é um resultado muito preliminar," comenta Hippke. "Nós mostramos, cautelosamente, que é possível detectar asteroides Troianos, mas vamos ter de esperar por melhores dados do TESS, do PLATO e de outras missões para realmente termos a certeza."

Fonte: Goddard Space Flight Center

O nascimento do Universo é modelado através de simulação cosmológica

Pesquisadores estão debruçados sobre uma avalanche de dados produzidos pela maior simulação cosmológica já realizada, liderada por cientistas do Laboratório Nacional de Argonne do Departamento de Energia (DOE) dos EUA.

© Katrin Heitmann (as galáxias têm halos em torno delas)

Esta imagem mostra uma subestrutura dentro de um halo na simulação Q Continuum, com "subhalos" marcados em cores diferentes. As galáxias têm halos em torno delas, que podem ser compostas de matéria escura e regular.

A simulação realizada no supercomputador Titan, do Laboratório Nacional de Oak Ridge do DOE, modelou a evolução do Universo, de um período de somente 50 milhões de anos depois do Big Bang, até os dias de hoje, ou seja, desde a infância do Universo, até o seu estado adulto atual. No decorrer de 13,8 bilhões de anos, a matéria no Universo, se agrupou formando galáxias, estrelas e planetas, mas nós não sabemos exatamente como isso aconteceu.

Estas simulações ajudam os cientistas a entenderem a energia escura, uma forma de energia que afeta a taxa de expansão do Universo, incluindo a distribuição das galáxias compostas de matéria ordinária, bem como de matéria escura, um tipo misterioso de matéria que nenhum instrumento pode medir diretamente.

Intensivas pesquisas do céu realizadas com poderosos telescópios, como o Sloan Digital Sky Survey, e novo e mais detalhado, Dark Energy Survey, mostra onde as galáxias e as estrelas estavam quando a sua luz foi emitida pela primeira vez. E pesquisas da Cosmic Microwave Background, a luz remanescente do Universo quando ele tinha somente 300.000 anos de existência, nos mostra como o Universo começou, “muito uniforme, com aglomeração de matéria no decorrer do tempo”, disse Katrin Heitmann, física do Laboratório Nacional de Argonne que liderou a simulação.

A simulação preenche o vazio temporal para mostrar como o Universo pode ter se desenvolvido nestes intervalos.

© Katrin Heitmann (a evolução do Universo na simulação Q Continuum)

Estas imagens dão uma impressão do detalhe na distribuição da matéria na simulação. Na primeira, a matéria é muito uniforme, mas com o tempo a gravidade age sobre a matéria escura, que começa a se aglutinar mais e mais, e nos aglomerados, as galáxias se formam.

A simulação Q Continuum envolve meio trilhão de partículas, dividindo o Universo em cubos com lados de 100.000 quilômetros de comprimento. Isto faz com que ela seja uma das maiores simulações cosmológicas com esta alta resolução. Ela rodou usando mais de 90% de capacidade do supercomputador. Para se ter uma perspectiva, normalmente menos de 1% do trabalho usa 90% do supercomputador Mira em Argone, disse os oficiais na Argone Leadership Computing Facility. As equipes, nas instalações de computação de Argonne e de Oak Ridge, ajudaram a adaptar o código para esta simulação em Titan.

“Nós podemos usar esses dados para procurar por que as galáxias se aglutinam dessa maneira, bem como sobre a física fundamental da formação das suas estruturas”, disse Heitamnn.

As análises já começaram com de dois e meio petabytes de dados que foram gerados, e continuarão pelos próximos anos. Os cientistas podem obter informações sobre fenômenos astrofísicos, como lentes gravitacionais fortes, fracas de cisalhamento, de aglomeração e de galáxia-galáxia.

O código para rodar as simulações é chamado de Hardware/Hybrid Accelerated Cosmology Code (HACC), que foi escrito pela primeira vez em 2008, no momento em que os supercomputadores científicos quebravam a barreira dos petaflops (um quadrilhão de operações por segundo). O HACC é desenhado com uma flexibilidade inerente que permite rodar supercomputadores com diferentes arquiteturas.

Um artigo sobre a simulação foi publicado no The Astrophysical Journal Supplement Series.

Fonte: Argonne National Laboratory

A Nebulosa Cabeça da Bruxa

A Nebulosa Cabeça da Bruxa, também denominada IC 2118, é uma nebulosa de reflexão, ou seja, reflete a luz de estrelas vizinhas.

© Jeff Signorelli (Nebulosa Cabeça da Bruxa)

As nebulosas de reflexão são nuvens de poeira que refletem a luz de apenas uma ou várias estrelas próximas. A estrela Rigel é a responsável pela reflexão que inunda a poeira de luz de radiação da Nebulosa Cabeça da Bruxa. Rigel é a sétima estrela mais brilhante no céu e encontra-se na constelação de Órion a 773 anos-luz do Sol. A estrela supergigante azul Rigel é 55.000 vezes mais brilhante que o Sol, sendo a estimativa da magnitude absoluta de aproximadamente -6,7. Com um diâmetro de cerca de 116 milhões de quilômetros, é 84 vezes maior do que o Sol. Como muitas estrelas supergigantes, o brilho de Rigel varia de 3 a 30%, de forma irregular ao longo de um período de 25 dias em média. Essa variabilidade pode ser explicada pelas pulsações da superfície da estrela.

A nuvem interestelar de poeira e gás IC 2118 tem cerca de 70 anos-luz de diâmetro. A cor da nebulosa não é causada apenas por uma intensa luz azulada da estrela, mas porque os grãos de poeira dispersam a luz azul mais eficientemente do que vermelho. O mesmo processo físico ocorre no céu diurno da Terra aparecendo azul, apesar de os dispersores na atmosfera serem moléculas de nitrogênio e oxigênio.

Fonte: NASA

Buraco negro emite gigantesca labareda

Os comportamentos estranhos e desconcertantes dos buracos negros tornam-se cada dia menos misteriosos, com as novas observações feitas com as missões Swift e NuSTAR da NASA.

© NASA/JPL-Caltech (ilustração de um buraco negro spermassivo emitindo enorme explosão)

Os dois telescópios espaciais registraram um buraco negro supermassivo no meio de uma gigantesca explosão de raios X, ajudando os astrônomos a tentarem resolver um grande quebra-cabeça: Como os buracos negros supermassivos emitem flares (protuberâncias)?

Os resultados sugerem que os buracos negros supermassivos emitem explosões de raios X, quando suas coroas circundantes, fontes de partículas extremamente energéticas, são atiradas ou lançadas para fora dos buracos negros.

“Essa é a primeira vez que nós somos capazes de concatenar o lançamento da coroa com uma flare”, disse Dan Wilkins, da Universidade de Saint Mary em Halifax, no Canadá. “Isso nos ajudará a entender como os buracos negros supermassivos alimentam alguns dos objetos mais brilhantes do Universo”.

Os buracos negros supermassivos não emitem luz por si só, mas eles as vezes são circundados por discos de material quente e brilhante. A gravidade do buraco negro puxa o gás ao redor, aquecendo esse material e fazendo com que ele brilhe com diferentes tipos de luz. Outra fonte da radiação perto do buraco negro é a coroa. As coroas são feitas de partículas altamente energéticas que geram raios X, mas os detalhes sobre sua aparência, ou como elas se formam, ainda não são óbvios.

Os astrônomos acreditam que as coroas possuem duas prováveis configurações. O modelo do poste de luz, diz que elas são fontes compactas de luz, similar às lâmpadas, que localizam-se acima e abaixo do buraco negro, ao longo do seu eixo de rotação. O outro modelo propõem que as coroas são espalhadas de forma mais difusa, como uma nuvem maior ao redor do buraco negro, ou como um sanduíche que envelopa o disco circundante de material como fatias de pão. É possível que as coroas possam variar entre as duas configurações.

Os novos dados suportam o modelo do poste de luz, e demonstram com detalhes nítidos, como as coroas em forma de lâmpada se movem. As observações começaram quando o Swift, que monitora o céu por explosões cósmicas de raios X e de raios gama, registrou a flare vindo de um buraco negro supermassivo, chamado de Markarian 335 (Mrk 335), localizado a cerca de 324 milhões de anos-luz de distância da Terra, na direção da constelação de Pegasus. Esse buraco negro supermassivo, que localiza-se no centro de uma galáxia, foi uma das fontes de raios X mais brilhantes no céu.

“Algo muito estranho aconteceu em 2007, quando o Mrk 335 apagou por um fator de 30. O que nós descobrimos é que ele continuou expelindo flares mas não com a mesma intensidade de brilho e com tanta estabilidade como antes”, disse Luigi Gallo, o principal pesquisador para o projeto na Universidade Saint Mary.

Em Setembro de 2014, o Swift registrou uma grande flare no Mrk 335. Uma vez que Gallo descobriu, ele enviou um pedido para a equipe do NuSTAR para rapidamente seguir o objeto como parte do programa de oportunidade de alvo, onde as observações previamente planejadas são interrompidas por eventos importantes. Oito dias depois, o NuSTAR virou seus olhos de raios X para o alvo e testemunhou a metade final do evento de flare.

Após uma análise cuidadosa dos dados, os astrônomos perceberam que eles estavam vendo uma ejeção e um colapso eventual da coroa do buraco negro.

“A coroa se encolheu num primeiro momento e então se lançou para fora do buraco negro como um jato”, disse Wilkins. “Nós ainda não sabemos como os jatos nos buracos negros se formam, mas é interessante a possibilidade de que a coroa do buraco negro estava começando a formar a base do jato antes dela colapsar”.

Como os pesquisadores puderam dizer que a coroa se moveu? A coroa emitiu raios X que tem um espectro levemente diferente do espectro proveniente do disco ao redor de um buraco negro. Analisando um espectro de luz de raios X do Mrk 335, através de um intervalo de comprimentos de onda observado tanto pelo Swift como pelo NuSTAR, os pesquisadores puderam dizer que a coroa tinha brilhado em raios X, e que esse brilho foi devido ao movimento da coroa.

As coroas podem se mover rapidamente. A coroa associada com o Mrk 335 estava viajando a cerca de 20% da velocidade da luz. Quando isso acontece, e a coroa é lançada em nossa direção, sua luz brilha num efeito denominado de Explosão Relativística Doppler.

Colocando tudo isso junto, os resultados mostraram que o flare de raios X desse buraco negro foi causado pela ejeção da coroa.

“A natureza da fonte energética de raios X que nós chamamos de coroa é misteriosa, mas agora com a habilidade de ver as mudanças como essa, nós pudemos obter pistas sobre seu tamanho e sua estrutura”, disse Fiona Harrison, a principal pesquisadora do NuSTAR no Instituto de Tecnologia da Califórnia, em Pasadena, que não estava afiliada com o estudo.

Muitos outros mistérios dos buracos negros permanecem sem resposta ainda. Por exemplo, os astrônomos querem entender o que causa a ejeção da coroa em primeiro lugar.

Um artigo que descreve os resultados foi publicado na revista Monthly Notices of The Royal Astronomical Society.

Fonte: Jet Propulsion Laboratory

No interior da Nebulosa da Alma

A paisagem cósmica abaixo mira profundamente dentro da Nebulosa da Alma.

© Sara Wager (IC 1871)

As nuvens de poeira escura delineadas pelos cumes brilhantes de gás incandescente são catalogadas como IC 1871, que tem cerca de 25 anos-luz de diâmetro, o campo de vista telescópico abrange apenas uma pequena parte das nebulosas do Coração (IC 1805) e da Alma (IC 1848). A IC 1871 constitui uma parte da grande Nebulosa da Alma, também conhecida como W5. A uma distância estimada de 6.500 anos-luz, o complexo de formação de estrelas encontra-se dentro do braço espiral de Perseus na Via Láctea, visto nos céus do planeta Terra na direção da constelação de Cassiopeia. As nuvens densas de formação estelar da IC 1871, um exemplo de formação de estrelas desencadeada, estão sendo esculpidas pelos ventos intensos e pela radiação de estrelas jovens e massivas da região. Esta imagem colorida adota uma paleta que se tornou popular em imagens do Hubble de regiões de formação estelar.

Fonte: NASA

Descoberto um novo componente da Via Láctea

Com o auxílio do telescópio VISTA do European Southern Observatory (ESO), astrônomos descobriram uma componente anteriormente desconhecida da Via Láctea.

© ESO/VISTA/Microsoft Worldwide Telescope (estrutura escondida da Via Láctea)

Ao mapear a localização de uma classe de estrelas que variam em brilho chamadas Cefeidas, foi descoberto um disco de estrelas jovens enterradas por trás de espessas nuvens de poeira no bojo central.

O rastreio público VISTA Variables in the Vía Láctea (VVV) usa o telescópio VISTA instalado no Observatório do Paranal para obter imagens múltiplas em épocas diferentes das regiões centrais da nossa Galáxia nos comprimentos de onda do infravermelho. As nuvens de poeira no espaço interestelar absorvem e dispersam a luz visível de forma muito eficaz, tornando-se opacas a este tipo de radiação. No entanto, para comprimentos de onda maiores, tais como os observados pelo VISTA, as nuvens são muito mais transparentes, permitindo observar regiões que se encontram depois da poeira. O rastreio VVV está observando as regiões centrais da nossa Galáxia em cinco bandas do infravermelho próximo. A área total observada pelo rastreio é de 520 graus quadrados, contendo pelo menos 355 aglomerados abertos e 33 aglomerados globulares. O VVV é um rastreio multi-época, podendo assim detectar um grande número de objetos variáveis e fornecendo mais de 100 observações cuidadosamente espaçadas em tempos diferentes para cada uma das regiões do céu observadas. Espera-se obter um catálogo com cerca de um bilhão de fontes pontuais, incluindo cerca de um milhão de objetos variáveis. Estes objetos serão depois utilizados para criar um mapa tridimensional do bojo da Via Láctea. O rastreio VVV está descobrindo uma enorme quantidade de novos objetos, incluindo estrelas variáveis, aglomerados e estrelas em explosão.
Uma equipe de astrônomos, liderada por Istvan Dékány da Pontificia Universidad Católica de Chile, utilizou dados deste rastreio, obtidos entre 2010 e 2014, para fazer uma descoberta notável, um componente anteriormente desconhecido da Via Láctea.
“Acredita-se que o bojo central da Via Láctea é constituído por imensas estrelas velhas. No entanto, os dados VISTA revelaram algo novo, e muito jovem em termos astronômicos!” diz Istvan Dékány, autor principal deste novo estudo.
Ao analisar os dados do rastreio, os astrônomos descobriram 655 candidatos a estrelas variáveis do tipo Cefeidas. Estas estrelas expandem-se e contraem-se periodicamente, levando entre alguns dias a meses a completar um ciclo e apresentando variações significativas de brilho durante o ciclo.
O tempo que uma Cefeida leva a tornar-se muito brilhante e depois a apagar-se outra vez é maior para as estrelas que são mais brilhantes e menor para as que são mais fracas. Esta relação precisa notável, descoberta em 1908 pela astrônoma americana Henrietta Swan Leavitt, faz do estudo das Cefeidas um dos meios mais eficazes de medir distâncias e mapear as posições de objetos distantes na Via Láctea e além dela.
No entanto, há um senão, as Cefeidas não são todas iguais, pertencem a duas classes diferentes, uma muito mais jovem que a outra. Da amostra de 655 objetos observados, a equipe identificou 35 estrelas pertencentes ao sub-grupo das Cefeidas clássicas, estrelas brilhantes e jovens, muito diferentes das mais velhas normalmente residentes no bojo central da Via Láctea.
A equipe recolheu informação sobre o brilho e período de pulsação destes objetos e deduziu as distâncias a estas 35 Cefeidas clássicas. Os períodos de pulsação, que estão intimamente ligadas à idade, revelaram a juventude surpreendente destas Cefeidas.
“As 35 Cefeidas clássicas descobertas têm menos de 100 milhões de anos de idade. As Cefeidas mais jovens podem ter apenas cerca de 25 milhões de anos, embora não possamos excluir a presença de Cefeidas ainda mais jovens e brilhantes,” explica o segundo autor do estudo Dante Minniti, da Universidad Andres Bello, Santiago, Chile.
As idades destas Cefeidas clássicas fornecem evidências sólidas de que tem havido um reabastecimento contínuo, não confirmado anteriormente, de estrelas recém-formadas na região central da Via Láctea nos últimos 100 milhões de anos. Esta não foi, no entanto, a única descoberta notável feita a partir desta base de dados do rastreio.
Ao mapear as Cefeidas descobertas, a equipe traçou uma estrutura completamente nova na Via Láctea, um disco fino de estrelas jovens que se estende ao longo do bojo galáctico. Esta nova componente da nossa Galáxia tinha permanecido desconhecida e invisível em rastreios anteriores, uma vez que está enterrada por trás de espessas nuvens de poeira. A sua descoberta demonstra o poder único do VISTA, que foi precisamente concebido para estudar as estruturas profundas da Via Láctea através de imagens de grande angular de alta resolução nos comprimentos de onda do infravermelho.
“Este estudo é uma demonstração poderosa das capacidades inigualáveis do telescópio VISTA para investigar as regiões galácticas extremamente obscuras que não podem ser observadas por outros rastreios atuais ou planejados.” comenta Dékány.
“Esta parte da Galáxia era completamente desconhecida até o rastreio VVV a ter encontrado!” acrescenta Minniti.
Pesquisas subsequentes são agora necessárias para determinar se estas Cefeidas nasceram próximo do local onde se encontram atualmente ou se tiveram origem em outro local. Compreender as suas propriedades fundamentais, interações e evolução é crucial para entender a evolução da Via Láctea e os processos da evolução galáctica como um todo.

Este trabalho foi descrito no artigo científico intitulado “The VVV Survey reveals classical Cepheids tracing a young and thin stellar disk across the Galaxy’s bulge”, de I. Dékány et al., que foi publicado na revista especialiazada Astrophysical Journal Letters.

Fonte: ESO

O brilho da Nebulosa do Coração

O que existe dentro da Nebulosa do Coração?

© Simon Addis (Nebulosa do Coração)

Primeiro, a grande nebulosa de emissão, chamada de IC 1805, parece com um coração humano. A nebulosa brilha intensamente na luz vermelha que é emitida pelo seu elemento mais proeminente, o hidrogênio. O brilho vermelho e a forma maior são criados por um grupo pequeno de estrelas perto do centro da nebulosa. No centro da Nebulosa do Coração estão estrelas jovens que pertencem ao aglomerado estelar Melotte 15 e que estão erodindo alguns pitorescos pilares de poeira com sua luz energética e seus ventos. O aglomerado aberto de estrelas contém algumas estrelas brilhantes, com aproximadamente 50 vezes a massa do Sol, muitas estrelas apagadas com somente uma fração da massa do Sol e um microquasar ausente que foi expelido a milhões de anos atrás. A parte mais brilhante da nebulosa é classificada separadamente como NGC 896, pois foi a primeira parte da nebulosa a ser descoberta. A Nebulosa do Coração localiza-se a cerca de 7.500 anos-luz de distância da Terra, na direção da constelação da Cassiopeia. Na parte superior direita da imagem está a sua companheira, a Nebulosa da Cabeça de Peixe.

Fonte: NASA

Hubble espia fronteiras do Big Bang

Observações pelo telescópio espacial Hubble da NASA/ESA aproveitaram o efeito das lentes gravitacionais para revelar a maior amostra de galáxias mais tênues e antigas do Universo.

© STScI (aglomerado galáctico MACSJ0717.5+3745)

A imagem acima mostra o aglomerado galáctico MACSJ0717.5+3745. É um dos aglomerados galácticos mais massivos que se conhece e o que tem a maior lente gravitacional.

Algumas destas galáxias formaram-se apenas 600 milhões de anos após o Big Bang e são mais tênues do que qualquer outra galáxia já descoberta pelo Hubble. Foi determinado, pela primeira vez e com alguma confiança, que estas galáxias pequenas foram vitais para a formação do Universo que vemos hoje.

Uma equipe internacional de astrônomos, liderada por Hakim Atek da Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, na Suíça, descobriu mais de 250 pequenas galáxias que existiram apenas 600 a 900 milhões de anos após o Big Bang, uma das maiores amostras de galáxias anãs já descobertas nestas épocas. A luz destas galáxias demorou mais de 12 bilhões de anos até chegar ao telescópio, permitindo com que os astrônomos olhassem para trás no tempo, quando o Universo ainda era muito jovem.

Apesar de impressionante, o número de galáxias descobertas nesta época antiga não é o único avanço notável da equipe, como Johan Richard do Observatório de Lion, na França, salienta: "as galáxias mais tênues detectadas nestas observações do Hubble são mais fracas do que qualquer outra já descoberta nas mais profundas observações do Hubble."

Ao observar a luz vinda das galáxias, a equipe descobriu que a luz acumulada emitida por estas galáxias pode ter desempenhado um papel importante num dos mais misteriosos períodos do início da história do Universo, a época da reionização. A reionização teve início quando o espesso nevoeiro de hidrogênio gasoso que camuflava o Universo jovem começou a clarear. A luz ultravioleta era agora capaz de viajar distâncias maiores sem ser bloqueada e o Universo tornou-se transparente à luz ultravioleta.

Ao observar a luz ultravioleta das galáxias descobertas neste estudo, foi possível calcular se algumas estiveram envolvidas no processo. Foi observado que as galáxias mais pequenas e abundantes no estudo podem ter desempenhado um papel principal em manter o Universo transparente. Ao fazê-lo, determinaram que a época da reionização, que termina no momento em que o Universo fica totalmente transparente, chegou ao fim cerca de 700 milhões de anos após o Big Bang.

Atek, o autor principal, explica: "Se tivermos em conta apenas as contribuições das galáxias gigantes e brilhantes, descobrimos que estas eram insuficientes para reionizar o Universo. Também precisamos de acrescentar a contribuição de uma população mais abundante de tênues galáxias anãs."

Para fazer estas descobertas, a equipe utilizou as imagens mais profundas de lentes gravitacionais, obtidas até agora, em três aglomerados galácticos, parte do programa Fontier Fields do Hubble. Estes aglomerados geram imensos campos gravitacionais capazes de ampliar a luz das galáxias mais tênues situadas muito atrás dos próprios aglomerados. Isto torna possível a pesquisa e o estudo da primeira geração de galáxias no Universo.

Jean-Paul Kneib da Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, na Suíça, explica: "os aglomerados do programa Frontier Fields atuam como poderosos telescópios naturais e desvendam estas galáxias tênues e pequenas que, caso contrário, seriam invisíveis."

Mathilde Jauzac da Universidade de Durham, no Reino Unido, e da Universidade de KwaZulu-Natal, na África do Sul, realça a importância da descoberta e a função do Hubble: "O Hubble permanece inigualável na sua capacidade de observar as galáxias mais distantes. A enorme profundidade dos dados do Frontier Fields garante uma compreensão muito precisa do efeito de ampliação do aglomerado, permitindo-nos fazer descobertas como estas."

Estes resultados evidenciam as possibilidades impressionantes do programa Frontier Fields com mais galáxias, até num momento ainda mais antigo, que provavelmente serão reveladas quando o Hubble examinar três outros destes aglomerados galácticos no futuro próximo.

Fonte: ESA

Estrela é destruída por buraco negro gerando chuva de detritos

Um trio de telescópios de raios X em órbita recolheram novos detalhes sobre o que acontece quando um buraco negro despedaça uma estrela, dando aos cientistas uma oportunidade extraordinária para compreender o ambiente extremo em torno de um buraco negro.

© NASA/CXC/U. Michigan/J. Miller/M. Weiss (ilustração de uma ruptura de maré)

Quando uma estrela passa demasiado perto de um buraco negro, a gravidade intensa do buraco negro resulta em forças de maré que podem rasgar a estrela. Nestes eventos, denominados "rupturas de maré", alguns dos detritos estelares são arremessados para fora a altas velocidades, enquanto o resto cai na direção do buraco negro. Isto provoca uma erupção distinta em raios X que pode durar alguns anos.

O observatório de raios X Chandra da NASA, o Swift e o XMM-Newton da ESA/NASA recolheram peças diferentes deste quebra-cabeça astronômico numa ruptura de maré chamada ASASSN-14li, originalmente descoberta numa pesquisa óptica pelo All-Sky Automated Survey for Supernovae (ASAS-SN) em novembro de 2014.

O evento ocorreu perto de um buraco negro supermassivo com uma massa estimada em algumas milhões de vezes a massa do Sol. O buraco negro está localizado no centro de PGC 043234, uma galáxia a cerca de 290 milhões de anos-luz da Terra. Isto torna este evento de ruptura de maré o mais próximo da última década.

"Nós observamos evidências de um punhado de rupturas de maré ao longo dos anos e desenvolvemos uma série de ideias sobre o que se passa," afirma Jon Miller da Universidade de Michigan em Ann Arbor, EUA, que liderou o estudo. "Esta é a melhor ocasião que tivemos, até agora, para realmente entender o que acontece quando um buraco negro despedaça uma estrela."

Depois da estrela ser destruída, a forte força gravitacional do buraco negro puxa a maioria dos restos estelares na sua direção. Estes detritos são aquecidos até milhões de graus e geram uma grande quantidade de raios X. Pouco depois deste aumento súbito de raios X, a quantidade de luz diminui à medida que o material cai além do horizonte de eventos do buraco negro, o ponto além do qual nenhuma luz pode escapar.

O gás cai muitas vezes em direção aos buracos negros espiralando num disco. Mas o modo como este processo começa tem permanecido um mistério. Em ASASSN-14li, os astrônomos foram capazes de testemunhar a formação de tal disco ao observar os raios X em diferentes comprimentos de onda (espectro de raios X) e de acompanhar como mudou ao longo do tempo.

Os pesquisadores determinaram que os raios X produzidos vêm do material que ou está muito perto ou está mesmo na órbita estável mais pequena possível ao redor do buraco negro.

"O buraco negro rasga a estrela e começa a engolir material muito rapidamente, mas não é esse o fim da história," afirma Jelle Kaastra do Instituto para Pesquisa Espacial nos Países Baixos. "O buraco negro não pode manter esse ritmo, por isso expele algum do material para fora."

Os dados de raios X sugerem também a presença de um vento que se afasta do buraco negro. O vento não é rápido o suficiente para escapar à gravidade do buraco negro. Uma explicação alternativa para a relativamente baixa velocidade é que o gás da estrela despedaçada segue uma órbita elíptica em torno do buraco negro e que está à distância máxima do buraco negro onde pode viajar o mais lento possível.

"Estes resultados suportam algumas das nossas ideias mais recentes para a estrutura e evolução dos eventos de ruptura de maré," afirma Cole Miler da Universidade de Maryland em College Park. "No futuro, as rupturas de maré podem fornecer-nos laboratórios para estudar os efeitos da gravidade extrema."

Os astrônomos esperam encontrar mais eventos como ASASSN-14li, que podem usar para continuar testando modelos teóricos sobre como os buracos negros afetam os seus ambientes e qualquer coisa que possa passar demasiado perto deles.

Um artigo foi publicado na última edição da revista Nature.

Fonte: Marshall Space Flight Center & Chandra X-ray Center