Descoberta galáxia que não deveria existir

Era uma vez uma galáxia muito, muito distante, que existia quando o Universo era muito, muito jovem, apenas 400 milhões de anos após o Big Bang.

  © Hubble/Leopoldo Infante (galáxia muito distante) 

Era uma galáxia muito antiga, a mais distante jamais observada. Seus raios de luz viajaram pelo espaço por mais de 13 bilhões de anos, 96% da idade do Universo ou três vezes a idade do Sistema Solar, até serem coletados pelos observatórios espaciais Hubble e Spitzer.

Aquela galáxia tão distante foi apelidada de Tainá, "recém-nascida", no idioma aimará, falado por povos andinos. A análise de sua luz revelou uma galáxia muito jovem e maciça, compacta e repleta de estrelas gigantes azuladas, uma galáxia que não deveria existir… pelo menos de acordo com o modelo atual da evolução do Universo.

Contra fatos e imagens não há argumentos. Sendo assim, muito embora Tainá não devesse existir, ela existe. Logo, quem está incorreta é a teoria, que parece precisar de ajustes, de acordo com o cosmologista madrilenho Alberto Molino Benito, pós-doutorando no Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas da Universidade de São Paulo (IAG/USP). Seu pós-doutorado é apoiado pela FAPESP e supervisionado pela cosmóloga Claudia Mendes de Oliveira, que estuda a formação e a evolução das galáxias.

Apesar do poder tecnológico combinado do Hubble e do Spitzer, Tainá é tão distante e tão tênue que se torna invisível mesmo para aqueles poderosos observatórios. “Para detectar Tainá, nosso grupo teve que recorrer a técnicas sofisticadas, como a lente gravitacional”, um fenômeno previsto por Albert Einstein na sua Teoria Geral da Relatividade.

Segundo Einstein, a força gravitacional exercida por um corpo de grande massa, como um aglomerado de galáxias, distorce o espaço ao seu redor. Essa distorção acaba funcionando como uma monstruosa lente gravitacional, que deflete e amplifica a luz de objetos muito mais distantes posicionados atrás do aglomerado que se observa.

“Nós vasculhamos o espaço à procura de aglomerados de galáxias maciços que possam agir como lentes gravitacionais para conseguir observar objetos que não deveríamos enxergar de tão tênues”, explica Molino. No caso, os astrônomos usaram o aglomerado gigante de galáxias MACS J0416.1-2403, que fica a 4 bilhões de anos-luz da Terra. O aglomerado tem a massa de um quatrilhão de sóis. Essa massa descomunal funcionou como o zoom de uma câmera, tornando 20 vezes mais brilhante a luz de Tainá, posicionada exatamente atrás do aglomerado.

Uma vez que Tainá foi detectada, era preciso determinar sua distância. Para calculá-la, os astrônomos estudaram sua luz por meio de um recurso chamado “desvio para o vermelho fotométrico”.

Funciona deste jeito: quanto mais distante se localiza um objeto astronômico, menor é a frequência de sua luz que chega até nós. Em outras palavras, mais avermelhada a luz fica. Assim, calculou-se que Tainá ficava a 13,3 bilhões de anos-luz de distância da Terra. Sua luz viajou durante este tempo todo para chegar até nós. Vale dizer que observamos Tainá como ela era há 13,3 bilhões de anos, quando o Universo contava apenas 400 milhões de anos.

A luz de um objeto distante não conta apenas sua localização, idade e distância. “Seu estudo pode revelar o tamanho da galáxia, sua massa, quantas estrelas ela possui e qual a proporção de estrelas jovens e velhas nesta população estelar. Quanto mais estrelas jovens, azuis e brilhantes a galáxia possui, mais jovem ela é”, explica Molino.

No caso de Tainá, trata-se de uma galáxia repleta de estrelas gigantes azuis muito jovens e brilhantes, prontas para explodir em formidáveis supernovas para virar buracos negros. Quanto ao seu tamanho, Tainá era similar à Grande Nuvem de Magalhães, uma pequena galáxia disforme que é um satélite da nossa Via-Láctea.

“Quatrocentos milhões de anos é muito pouco tempo para a existência de uma galáxia tão bem formada”, diz Molino. “Os modelos mais recentes da evolução do Universo apontam para o surgimento das primeiras galáxias quando ele era bem mais velho.” Por mais velho, Molino entende um Universo adolescente de 1 bilhão de anos, não um recém-nascido de 400 milhões.

Só existe uma explicação para a existência de Tainá, a mais antiga das outras 22 galáxias muito tênues detectadas pelo estudo. “Elas só poderiam se formar tão rapidamente após o Big Bang se a quantidade de matéria escura no Universo fosse maior do que acreditamos”, pondera o cosmólogo.

Matéria escura é um tipo de matéria que compõe 80% da massa do Universo. Vale dizer, há cinco vezes mais matéria escura do que a massa de todos os 100 bilhões de galáxias do Universo observável. O problema é que esta matéria, como o nome indica, é escura, ou seja, invisível, ou melhor, desconhecida. Não sabemos do que é feita. Trata-se de uma das questões mais cruciais da cosmologia atual.

Há várias teorias para explicar o que seria a matéria escura. Porém, como ela não interage com a luz, não conseguimos enxergá-la nem conhecer sua substância. Sabe-se apenas que a matéria escura existe devido à sua ação gravitacional sobre as galáxias. Não fosse a matéria escura, as galáxias já teriam há muito se estilhaçado. Sem matéria escura, o Universo não seria como o conhecemos. Talvez não existíssemos.

“A única explicação para Tainá existir e ser como era quando o Universo tinha 400 milhões de anos é graças à matéria escura, que deve ter acelerado o movimento de aglomeração de estrelas para a formação das primeiras galáxias”, explica Molino. “Se existe mais matéria escura, as galáxias podem se formar mais rápido.”

Não é possível pesquisar mais a fundo sobre Tainá e suas irmãs proto-galáxias no Universo recém-nascido, pois a tecnologia à disposição foi empregada até o seu limite. “Para saber mais, para enxergar melhor as primeiras galáxias e inferir a ação da matéria escura, temos que aguardar até 2018, quando será lançado o sucessor do Hubble, o telescópio espacial de nova geração James Webb”, diz Molino.

O James Webb terá um espelho de 6,5 metros de diâmetro, muito maior que os 2,4 metros do Hubble. Esse aumento de tamanho se traduz em aumento de acuidade. Molino e seus colegas contam com a sensibilidade do futuro telescópio espacial para continuar contando galáxias distantes e formar o maior banco de dados tridimensional do Universo. “Só assim poderemos confirmar como se processou a formação e evolução do Universo.”

Um artigo sobre o assunto intitulado Young Galaxy Candidates in the Hubble Frontier Fields, de Leopoldo Infante e outros, foi publicado no periódico The Astrophysical Journal .

Fonte: FAPESP (Agência)

A ameça de gigantescos cometas do Sistema Solar externo

A descoberta de centenas de imensos cometas, denominados centauros, na parte externa do Sistema Solar nos últimos 20 anos, significa que estes antigos objetos representam uma ameaça real para a nossa civilização, conforme pesquisa de um grupo de astrônomos liderados por Bill Napier da Universidade de Buckingham.

 

  © NASA/Cassini (Phoebe)

A  lua Phoebe de Saturno, mostrada nesta imagem, parece provável que seja um centauro que foi capturado pela gravidade do planeta em algum momento no passado.

Os centauros têm entre 50 e 100 km de diâmetro, ou até mesmo são maiores. Eles se movem em órbitas instáveis cruzando a órbita dos gigantes gasosos do Sistema Solar: Júpiter, Saturno, Urano e Netuno.

Os campos gravitacionais planetários, podem ocasionalmente desviarem estes antigos cometas colocando-os na direção do nosso planeta.

Cálculos da taxa com as quais os centauros entram no Sistema Solar interno, indicam que um é defletido na direção da órbita da Terra, uma vez a cada 40.000 a 100.000 anos.

Quando estiverem no espaço próximo da Terra, espera-se que eles se desintegrem em poeira e fragmentos maiores, inundando o Sistema Solar interno com detritos cometários fazendo com que os impactos com a Terra sejam inevitáveis.

“A desintegração destes cometas gigantes produziriam períodos intermitentes mas prolongados de bombardeios durando cerca de 100.000 anos,” disse o professor Napier e seus colegas da Universidade de Buckingham e do Observatório Armagh no Reino Unido.

“Eventos de extinção em massa e divisões de períodos geológicos na Terra, mostram um determinado padrão, do mesmo modo que os níveis de poeira e meteoroides na atmosfera superior,” acrescentou o professor Napier.

Episódios específicos ambientais ocorridos por volta de 10.800 a.C. e 2.300 a.C. são também consistentes com esse novo entendimento das populações de cometas.

Nos últimos 10.000 anos, a Terra experimentou a chegada intermitente de poeira, meteoroides e fragmentos da desintegração do cometa 2P/Encke, confinado dentro da órbita de Júpiter.

© Duncan Steel (Sistema Solar exterior)

A imagem acima mostra o Sistema Solar exterior. No centro do mapa está o Sol, e próximo a ele as pequenas órbitas dos planetas terrestres: Mercúrio, Vênus, Terra e Marte. Movendo-se para o exterior e mostrados em azul claro estão as trajetórias quase circular dos planetas gigantes: Júpiter, Saturno, Urano e Netuno. A órbita de Plutão é mostrada em branco. Ficando perpetuamente além de Netuno estão os objetos transnetunianos (TNOs), em amarelo: dezessete órbitas de TNOs são mostrados aqui, cuja população total descoberta atualmente ser de mais de 1.500. Mostrados em vermelho estão as órbitas de 22 centauros (de cerca de 400 objetos conhecidos), e estes são essencialmente cometas gigantes. Por causa dos centauros cruzarem os caminhos dos grandes planetas, suas órbitas são instáveis, alguns acabarão por ser ejetados do sistema solar, mas outros serão lançados em trajetórias trazendo-os para dentro, representando um perigo para a civilização e a vida na Terra.

O Professor Napier e outros pesquisadores também descobriram evidências de campos distantes da ciência para suportar este modelo.

Por exemplo, a idade das crateras submilimétricas identificadas nas rochas lunares trazidas pelas missões Apollo são quase todas com idade inferior a 30.000 anos, indicando um vasto aumento na quantidade de poeira no Sistema Solar interno desde então.

“Nosso trabalho sugere que nós precisamos olhar além da nossa vizinhança imediata também, e olhar além da órbita de Júpiter para encontrar os centauros,” disse o professor Napier.

“Se nós estivermos corretos, então estes distantes cometas poderiam representar uma séria ameaça e este é o momento de entendermos melhor estes objetos.”

Um artigo foi publicado na revista Astronomy & Geophysics.

Fonte: Royal Astronomical Society

A Nebulosa Pele de Raposa

Este canino interestelar é formado de gás e poeira cósmica interagindo com a luz energética e ventos de estrelas jovens e quentes.

© John Vermette (Nebulosa Pele de Raposa)

A forma, a textura visual e a cor se combinam para dar à região o nome popular da Nebulosa Pele de Raposa. O brilho azul característico é a poeira refletindo a luz da estrela variável brilhante S Monocerotis (S Mon), a estrela logo abaixo da borda superior da imagem em destaque. Áreas vermelhas e pretas texturizadas são uma combinação da poeira cósmica e a emissão avermelhada de gás hidrogênio ionizado. A estrela S Mon faz parte de um jovem aglomerado aberto de estrelas, NGC 2264, localizada a cerca de 2.500 anos-luz de distância na direção da constelação do Unicórnio (Monoceros).

Fonte: NASA

A poeira da Nebulosa de Órion

O que envolve um viveiro de formação de estrelas?

 

© Raul Villaverde Fraile (Nebulosa de Órion)

No caso da Nebulosa de Órion é a poeira. O campo inteiro de Órion, localizado a cerca de 1.600 anos-luz de distância, é inundado com filamentos intrincados e pitorescos de poeira. Opaca à luz visível, a poeira é criada na atmosfera exterior de massivas estrelas frias e expulsa por um forte vento exterior de partículas. O Trapézio e outros aglomerados de formação estelar estão embutidos na nebulosa. Os filamentos intrincados da poeira em torno de M42 e M43 aparecem em tons de marrom na imagem em destaque, enquanto o gás brilhante central é destacado em vermelho. Ao longo dos próximos milhões de anos grande parte da poeira de Órion será lentamente destruída pelas próprias estrelas que agora estão se formando, ou será dispersada dentro da nossa galáxia.

Fonte: NASA

Transferência de calor e campos magnéticos em super-Terras

Usando modelos matemáticos, cientistas observaram o interior de super-Terras e descobriram que podem conter compostos proibidos pelas regras da química clássica, e a presença destas previstas substâncias pode aumentar a taxa de transferência de calor e fortalecer o campo magnético destes planetas.

 

    © PHL@UPR Arecibo (ilustração do exoplaneta Gliese 832c)

A equipe de pesquisadores é do Instituto de Física e Tecnologia de Moscou, liderados por Artem R. Oganov, professor do Instituto de Ciência e Tecnologia de Skolkovo. Em estudos anteriores, Oganov e colegas usaram o algoritmo USPEX para identificar novos compostos de sódio e de cloro, bem como outras substâncias exóticas.

No seu artigo mais recente, os pesquisadores tentaram descobrir quais os compostos que, a altas pressões, podem ser formados por silício, oxigênio e magnésio. Estes elementos, em particular, não foram escolhidos ao acaso.

"Os planetas parecidos com a Terra consistem de uma crosta fina de silicatos, de um manto de silicatos e óxidos, que perfaz aproximadamente 7/8 do volume da Terra e consiste de mais de 90% de silicatos e óxido de magnésio, e um núcleo de ferro. Podemos dizer que o magnésio, o oxigênio e o silício formam a base da química da Terra e dos planetas parecidos com a Terra," comenta Oganov.

Usando o algoritmo USPEX, os pesquisadores exploraram todos os compostos possíveis de Mg-Si-O que podem ocorrer a pressões que variam entre as 5 e as 30 milhões de atmosferas. Tais pressões existem no interior das super-Terras, exoplanetas rochosos com uma massa várias vezes superior à da Terra. Não existem planetas como este no Sistema Solar, mas os astrônomos conhecem vários planetas ao redor de outras estrelas que não são tão pesados quanto os gigantes gasosos, mas consideravelmente mais massivos que a Terra. A estes chamamos super-Terras. Estes planetas incluem o recentemente descoberto Gliese 832c, com cinco vezes a massa da Terra, ou a mega-Terra Kepler-10c, com 17 vezes a massa da Terra.

Os resultados da modelação computacional mostram que o interior destes planetas pode conter compostos "exóticos" como MgSi₃O₁₂ e MgSiO₆. Têm muitos mais átomos de oxigênio do que o elemento MgSiO₃, o composto mais abundante no interior da Terra.

Além disso, MgSi₃O₁₂ é metálico, ao passo que outras substâncias que consistem em átomos de Mg-Si-O são isoladoras ou semicondutoras.

"As suas propriedades são muito diferentes dos compostos normais de magnésio, oxigênio e silício, muitos deles são metais ou semicondutores. Isto é importante para gerar campos magnéticos nestes planetas. Dado que os campos magnéticos são produzidos por convecção de interiores planetários eletricamente condutores, a alta condutividade poderá significar um campo magnético significativamente mais poderoso," explica Oganov.

Um campo magnético mais forte significa uma proteção poderosa contra a radiação cósmica, favorável aos organismos vivos. Os pesquisadores também previram novos óxidos de magnésio e de silício que não encaixam com as regras da química clássica - SiO, SiO₃ e MgO₃, além dos óxidos MgO₂ e Mg₃O₂anteriormente previstos por Oganov a pressões mais baixas.

O modelo computacional também permitiu a determinação das reações de decomposição que o MgSiO₃ sofre a pressões muito elevadas nas super-Terras, chamada pós-perovskita.

"Isto afeta os limites das camadas no manto e a sua dinâmica. Por exemplo, uma mudança de fase exotérmica acelera a convecção do manto e a transferência de calor dentro do planeta, e uma transformação endotérmica abranda-as. Isto quer dizer que a velocidade do movimento das placas litosféricas no planeta pode ser mais elevada," comenta Oganov.

A convecção, que determina as placas tectônicas e a mistura do manto, pode ser ou mais rápida (acelerando a mistura do manto e a transferência de calor) ou mais lenta. Na transformação endotérmica, um possível cenário é a formação de várias camadas convectivas independentes dentro do planeta. O fato de que os continentes da Terra estão em constante movimento, "flutuando" à superfície do manto, é o que propicia o aparecimento do vulcanismo e de uma atmosfera.

Os resultados foram divulgados num artigo publicado na revista Scientific Reports.

Fonte: Moscow Institute of Physics and Technology

Duas galáxias se tornam únicas

A imagem a seguir, que foi tirada com a Wide Field Planetary Camera 2 a bordo do telescópio espacial Hubble da NASA e ESA, mostra a galáxia NGC 6052, localizada a cerca de 230 milhões de anos-luz de distância na constelação de Hércules.

  © Hubble/Judy Schmidt (NGC 6052)

Seria razoável pensar nisto como uma única galáxia anormal, que foi originalmente classificada como tal. No entanto, é de fato uma nova galáxia em processo de formação. Duas galáxias separadas foram gradualmente reunidas, atraídas pela gravidade, e se colidiram. Agora, são vistas se fundindo em uma única estrutura.

Como o processo de fusão continua, estrelas individuais são jogadas fora de suas órbitas originais e colocadas inteiramente em novos caminhos, alguns muito distantes da região da própria colisão. A galáxia no momento parece ter uma forma altamente caótica, devido à luz gerada pelas estrelas. Eventualmente, esta nova galáxia vai sossegar em uma forma estável, que não se assemelhará a qualquer uma das duas galáxias originais.

Fonte: ESA

A condenada estrela Eta Carinae

A estrela Eta Carinae pode estar para explodir. Porém, ninguém sabe quando isso irá acontecer, pode ser no próximo ano, pode ser dentro de um milhão de anos.

  © Hubble/J. Morse/K. Davidson (Eta Carinae)

A massa de Eta Carinae, com cerca de 100 vezes a massa do nosso Sol, faz dessa estrela uma excelente candidata a uma supernova de grande porte.

Registros históricos efetivamente mostram que há 150 anos Eta Carinae sofreu uma explosão incomum que a tornou uma das estrelas mais brilhantes nos céus do hemisfério sul.

A estrela Eta Carinae, que reside na Nebulosa do Buraco de Fechadura (NGC 3324), é a única estrela que atualmente emite luz laser natural.

A imagem em destaque, captada pelo Hubble em 1996, trouxe detalhes da nebulosa incomum que envolve esta violenta estrela. São claramente vistos dois lóbulos distintos, uma região central muito quente e estranhos feixes radiais.

Os lóbulos estão preenchidos com filamentos de gás e poeira que absorbem a luz azul e a radiação ultravioleta emitida perto do centro. Entretanto, os feixes radiais permanecem inexplicados.

Fonte: NASA

Abell 1033: o renascimento de uma Fênix de Rádio

Os astrônomos descobriram sinais do renascimento de uma nuvem de elétrons já muito fraca que, tal como a mítica Fênix, voltou à vida depois de dois aglomerados de galáxias terem colidido.

© Chandra/VLA/SDSS (Abell 1033)

Esta Fênix de Rádio, que está localizada no aglomerado de galáxias Abell 1033, possui elétrons de alta energia que irradiam principalmente em frequências de rádio. O sistema está localizado a cerca de 1,6 bilhões de anos-luz da Terra.
Combinando dados do observatório de raios X Chandra da NASA, do Westerbork Synthesis Radio Telescope (WSRT), na Holanda, do VLA (Karl Jansky Very Large Array), e do SDSS (Sloan Digital Sky Survey), os astrônomos foram capazes de recriar a narrativa científica por detrás da intrigante história cósmica da Fênix de Rádio. Os aglomerados de galáxias são as maiores estruturas do Universo unidas pela gravidade. São compostos por centenas ou mesmo milhares de galáxias individuais, matéria escura invisível e enormes reservatórios de gás quente que brilham em raios X. Perceber como crescem os aglomerados é crucial para saber de que forma o Universo evolui ao longo do tempo.
Acredita-se que o gigantesco buraco negro que existe perto da região central de Abell 1033 entrou em erupção no passado. Fluxos de elétrons de alta energia preencheram uma região com a extensão de centenas de milhares de anos-luz e produziram uma nuvem brilhante de emissão de rádio. Esta nuvem foi enfraquecendo ao longo de milhões de anos, à medida que os elétrons foram perdendo energia e que a nuvem se foi expandindo.
A Fênix de Rádio surgiu quando um outro aglomerado de galáxias colidiu com o aglomerado original, enviando ondas de choque através do sistema. Estas ondas de choque, semelhantes a estrondos produzidos por jatos supersônicos, atravessaram a nuvem de elétrons adormecida, comprimiram-na e fornecendo nova energia aos elétrons, o que fez com que a nuvem voltasse a brilhar em frequências de rádio.
O retrato desta Fênix de Rádio foi captado numa imagem de vários comprimentos de onda do Abell 1033. Os dados de raios X do Chandra estão em rosa e os de rádio do VLA estão em verde. A imagem de fundo mostra as observações ópticas do SDSS. O mapa da densidade das galáxias, feito a partir da análise dos dados ópticos aparece em azul.
Os dados do Chandra mostram o gás quente nos aglomerados, que parece ter sido perturbado durante a mesma colisão que causou a reativação da emissão de rádio no sistema. O pico da emissão de raios X observa-se ao sul (parte inferior) do aglomerado, talvez porque o núcleo denso de gás nesta região esteja sendo removido pelo gás circundante à medida que se move. O aglomerado ao norte pode não ter entrado na colisão com um núcleo denso, ou talvez o seu núcleo tenha sido desfeito de forma significativa durante a fusão. Do lado esquerdo da imagem, uma galáxia de rádio com cauda de grande ângulo brilha em rádio. Os lóbulos de plasma ejetados pelo gigantesco buraco negro central são encurvados pela interação com o gás do aglomerado à medida que a galáxia se move através dele.
Os astrônomos acreditam que estão vendo a Fênix de Rádio logo após ter renascida, uma vez que estas fontes desaparecem muito rapidamente quando localizadas perto do centro do aglomerado, que é o que acontece em Abell 1033. Como a densidade, a pressão e os campos magnéticos são muito intensos perto da região central de Abell 1033, calcula-se que a Fênix de Rádio dure apenas umas dezenas de milhões de anos.
O artigo que descreve estes resultados foi publicado numa edição recente da revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Fonte: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

Revelada rosquinha cósmica grumosa ao redor de buraco negro

Os maiores buracos negros do Universo são muitas vezes rodeados por discos espessos de gás e poeira com a forma de um toróide.

 

    © NASA/JPL-Caltech (M77)

A galáxia M77 (ou NGC 1068) pode ser vista nesta ampliação obtida pelo telescópio espacial Hubble. Os olhos em raios X do NuSTAR foram capazes de obter a melhor visão, até agora, do covil escondido do buraco negro supermassivo e central da galáxia. Este buraco negro ativo, visto na ilustração em destaque, é um dos mais obscurecidos que se conhecem, o que significa que é rodeado por nuvens extremamente espessas de gás e poeira.

Este material com formato de rosquinha, em última análise, alimenta e nutre os buracos negros no interior.

Até recentemente, os telescópios não eram capazes de penetrar nestas zonas em forma de rosca.

"Originalmente, pensávamos que alguns buracos negros estavam escondidos por paredes de material que não deixavam ver o que estava por trás," afirma Andrea Marinucci da Universidade Roma Tre na Itália, autora principal de um novo estudo que descreve resultados do NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) e do observatório espacial XMM-Newton, ambos da NASA.

Com a sua visão de raios X, o NuSTAR espiou recentemente um dos toróides mais densos que se sabe rodear um buraco negro supermassivo. Este buraco negro está no centro da galáxia bem estudada M77, localizada a 47 milhões de anos-luz de distância na direção da constelação da Baleia.

"O material em rotação não é um toróide simples e arredondado como originalmente se pensava, mas tem aglomerados," explica Marinucci.

Os discos de gás e poeira, em forma toroidal e em torno de buracos negros supermassivos, foram propostos pela primeira vez em meados da década de 1980 para explicar porque é que alguns buracos negros estão escondidos atrás de gás e poeira, enquanto outros não estão. A ideia é que a orientação do toróide, relativamente à Terra, afeta o modo como observamos o buraco negro e a sua intensa radiação. Se o toróide é visto de lado, o buraco negro é ocultado. Se é visto de face, conseguimos detectar o buraco negro e os seus materiais quentes nos arredores. Esta ideia é referida como o modelo unificado porque junta os vários diferentes tipos de buraco negro com base apenas na orientação.

Ao longo da última década, os astrônomos têm encontrado indícios de que estes discos de material possuem grânulos e não têm uma forma tão harmoniosa como se pensava.

    © NASA/JPL-Caltech/Universidade Roma Tre (M77 no visível e em raios X)

A galáxia M77 é vista na imagem composta acima no visível e em raios X. Os raios X altamente energéticos (magenta) capturados pelo NuSTAR, estão sobrepostos em imagens ópticas captadas pelo telescópio espacial Hubble e pelo SDSS (Sloan Digital Sky Survey). Os raios X vêm de um buraco negro supermassivo e ativo, também conhecido como quasar, no centro da galáxia. Este buraco negro supermassivo tem sido estudado extensamente devido à sua relativa proximidade com a Via Láctea.

A nova descoberta é a primeira vez que foram observadas irregularidades num disco ultra espesso e suporta a ideia que este fenômeno pode ser comum. A pesquisa é importante para a compreensão do crescimento e evolução dos buracos negros supermassivos e das suas galáxias hospedeiras.

"Nós não entendemos totalmente o porquê de alguns buracos negros supermassivos serem tão fortemente obscurecidos, ou porque é que o material em volta tem tantas irregularidades," afirma Poshak Gandhi da Universidade de Southampton no Reino Unido.

Tanto o NuSTAR como o XMM-Newton observaram o buraco negro de M77 simultaneamente em duas ocasiões entre 2014 e 2015. Numa dessas ocasiões, em agosto de 2014, o NuSTAR observou um aumento de brilho. O NuSTAR observa raios X numa gama mais energética do que o XMM-Newton, e esses raios X altamente energéticos podem penetrar as espessas nuvens ao redor do buraco negro. O aumento de raios X de alta energia foi devido a uma espécie de abertura que diminuiu a espessura do material que sepulta o buraco negro supermassivo.

"É como um dia nublado, quando as nuvens parcialmente saem da frente do Sol para deixar entrar mais luz," comenta Marinucci.

A galáxia M77 é bem conhecida pelos astrônomos pois o seu buraco negro foi o primeiro a sugerir a ideia da unificação. "Mas é somente com o NuSTAR que agora temos um vislumbre direto do buraco negro supermassivo através dessas nuvens, ainda que fugaz, permitindo um melhor teste do conceito de unificação," afirma Marinucci.

A equipe diz que a pesquisa futura irá abordar a questão do que produz a desigualdade nos discos em forma de rosquinha. A resposta pode vir em muitos sabores. É possível que um buraco negro gere turbulência à medida que "mastiga" material das redondezas. Ou, a energia emitida por estrelas jovens pode ser a responsável pela turbulência que, em seguida, pode "infiltrar-se" através do bolo cósmico. Outra possibilidade é que os aglomerados podem vir de material em queda para o toróide. À medida que as galáxias se formam, o material migra para o centro, onde a densidade e a gravidade são maiores. O material tende a cair em aglomerados, quase como uma corrente de água que se forma a partir de várias gotas quando atingem o solo.

"Estas observações coordenadas com o NuSTAR e com o XMM-Newton mostram mais uma vez a emocionante ciência possível quando estes satélites trabalham em conjunto," comenta Daniel Stern, cientista do projeto NuSTAR no JPL (Jet Propulsion Laboratory) da NASA em Pasadena, no estado americano da Califórnia.

O novo estudo foi publicado na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Fonte: NASA

Explosão artística de uma jovem estrela

A explosão artística de uma estrela extremamente jovem, na sua fase de formação mais inicial, é captada nesta imagem espetacular feita pelo telescópio espacial Hubble da NASA e ESA.

 

  © Hubble (HH34)

Os filamentos coloridos, observados na parte inferior esquerda da imagem, são pintados no céu por uma jovem estrela ainda no seu casulo na nuvem parcialmente iluminada de poeira escura vista na parte superior direita da imagem.

A imagem mostra um buraco feito na poeira por um jato de gás extremamente quente e azul lançado pela jovem estrela. À medida que este jato viaja pelo espaço, ele colide com um material mais frio ao redor. O resultado é um objeto colorido na parte inferior esquerda, produzido enquanto o material mais frio é aquecido pelo jato.

O objeto delgado é conhecido como HH34, e é um exemplo de um objeto Herbig-Haro. Ele está localizado a aproximadamente 1.400 anos-luz de distância da Terra, perto da Nebulosa de Órion, uma grande região de formação de estrelas dentro da Via Láctea. Os objetos Herbig-Haro existem por um tempo cósmico extremamente curto, normalmente milhares de anos, com as mudanças vistas em observações realizadas com anos de separação.

Embora o jato se estenda por toda distância existente entre a estrela e o HH34, somente uma fração dele aparece visível. Essa parte do jato possui uma estrutura intrigante de nós e ondulações, que devem ser causadas pelas diferentes explosões que foram ejetando material e que foram se colidindo com o passar do tempo.

Fonte: ESA

Corrente de estrelas e a Galáxia da Baleia

A NGC 4631 é uma galáxia espiral localizada a apenas 25 milhões de anos-luz de distância, na direção da constelação do norte Canes Venatici.

© R Jay Gabany (NGC 4627 e NGC 4631)

Vista de perfil, a galáxia é similar em tamanho à Via Láctea. A sua forma de cunha distorcida sugere para alguns um arenque cósmico e para outros seu apelido popular, a Galáxia da Baleia. A companheira e pequena galáxia elíptica NGC 4627 notavelmente brilhante encontra-se ligeiramente acima do seu núcleo amarelado e empoeirado, mas também são identificáveis galáxias anãs tênues recentemente descobertas dentro do halo da NGC 4631. De fato, os fracos detalhes estendidos abaixo (e acima) da NGC 4631 são agora reconhecidos como correntes de maré estelar. As correntes de estrelas são restos de uma galáxia anã satélite interrompida por repetidos encontros com a Galáxia da Baleia, que começou cerca de 3,5 bilhões de anos atrás. Mesmo em galáxias próximas, a presença de correntes de maré estelar está prevista por modelos cosmológicos de formação de galáxias, incluindo a formação de nossa própria Via Láctea.

Fonte: NASA

Uma estrela abriga um exoplaneta potencialmente habitável

Astrônomos da Universidade de Nova Gales do Sul (UNSW), na Austrália, descobriram o mais próximo exoplaneta potencialmente habitável, orbitando uma estrela a apenas 14 anos-luz de distância.

 

  © UNSW/Aladin Sky Atlas (aglomerado globular M107 e a estrela Wolf 1061)

A área do céu, na constelação de Ofíuco, perto da estrela anã vermelha Wolf 1061, que inclui também o bonito, mas sem relação, o aglomerado globular Messier 107 (M107). Wolf 1061 está a 14 anos-luz de distância.

O exoplaneta, com mais de quatro vezes a massa da Terra, é um dos três que foi detectado ao redor de uma anã vermelha chamada Wolf 1061.

"É uma descoberta particularmente interessante porque todos os três planetas têm massa pequena o suficiente para serem potencialmente rochosos e para terem uma superfície sólida, e o planeta do meio, Wolf 1061c, está situado dentro da zona habitável da estrela, onde é possível a existência de água líquida e, quem sabe, até vida," explica o Dr. Duncan Wright, autor principal do artigo científico que divulga a descoberta.

"É fascinante olhar para a vastidão do espaço e pensar que uma estrela tão perto de nós pode hospedar um planeta habitável. Enquanto alguns outros planetas já foram descobertos orbitando estrelas mais próximas de nós que Wolf 1061, esses planetas não são considerados, nem remotamente, habitáveis," explica o Dr. Wright.

Os três planetas recém-detectados orbitam a pequena, relativamente fria e estável estrela a cada 5, 18 e 67 dias, respectivamente. As suas massas são de pelo menos 1,4, 4,3 e 5,3 vezes a da Terra, respectivamente.

O maior e mais exterior dos planetas está mesmo para além do limite exterior da zona habitável e é também provavelmente rochoso, enquanto o planeta mais pequeno e interior está demasiado perto da estrela para ser habitável.

A equipe da Universidade de Nova Gales do Sul usou observações de Wolf 1061 recolhidas pelo espectrógrafo HARPS acoplado ao telescópio de 3,6 metros do ESO em La Silla, no Chile.

"A nossa equipe desenvolveu uma nova técnica que melhora a análise dos dados recolhidos por este instrumento preciso e construído para caçar planetas, e estudamos mais de uma década de observações de Wolf 1061," explica o professor Chris Tinney, líder do grupo de Ciência Exoplanetária da mesma universidade.

"Estes três planetas aqui à nossa porta juntam-se ao pequeno, mas cada vez maior grupo de mundos rochosos potencialmente habitáveis que orbitam estrelas próximas mais frias do que o nosso Sol."

Sabemos agora que pequenos planetas rochosos como o nosso são abundantes na Galáxia, e os sistemas multiplanetários também parecem ser comuns. No entanto, a maioria dos exoplanetas rochosos descobertos até agora estão a centenas ou milhares de anos-luz de distância.

Uma exceção é Gliese 667Cc que fica a 22 anos-luz da Terra. Orbita uma anã vermelha a cada 28 dias e tem pelo menos 4,5 vezes a massa da Terra.

"A proximidade dos planetas no sistema Wolf 1061 significa há uma boa chance que estes planetas passem em frente da sua estrela. Se tal acontecer, poderá então ser possível estudar as atmosferas destes planetas no futuro para ver se são apropriados para a vida," conclui o Dr. Rob Wittenmyer, membro da equipe.

A descoberta será publicada na revista The Astrophysical Journal Letters.

Fonte: University of New South Wales

O que gerou a Nebulosa Medusa?

A Nebulosa Medusa, também conhecida pelo seu nome oficial IC 443, é o remanescente de uma supernova que encontra-se 5.000 anos-luz da Terra.

© Focal Pointe Observatory/Chandra/DSS (IC 443)

Novas observações do observatório de raios X Chandra mostram que a explosão que criou a Nebulosa Medusa também formou um objeto peculiar localizado no extremo sul do remanescente, chamado CXOU J061705.3+222127, ou simplesmente J0617, que é uma fonte pontual de raios X, cujas características são semelhantes às de um pulsar, ou seja,  uma estrela de nêutrons em rotação rápida e com um campo magnético intenso.

Os astrônomos pensam que este pulsar será tudo o que resta do núcleo da estrela que explodiu, mas esta interpretação tem as suas dificuldades. Durante muito tempo assumiu-se que estas explosões seriam essencialmente simétricas. Neste cenário, seria esperado que os pulsares resultantes se mantivessem no centro do remanescente em expansão. No entanto, nas últimas décadas, e com o benefício de mais e melhores observatórios na Terra e no espaço, tornou-se evidente que tal não é sempre o caso. São conhecidos vários exemplos de remanescentes com pulsares desentralizados, frequentemente movendo-se a grande velocidade.
O J0617 é um destes pulsares enigmáticos. A imagem mostra claramente que se encontra longe do centro da nebulosa. Observações em raios X com o telescópio Chandra mostram que o pulsar é rodeado de uma nebulosa energizada pelo seu poderoso campo magnético, ele próprio alimentado pela rotação frenética da estrela de nêutrons. Estas nebulosas são designadas tecnicamente por Pulsar Wind Nebulae. Nebulosas semelhantes foram detectadas em torno de vários pulsares. Na Nebulosa do Caranguejo (Messier 1, o remanescente da supernova de 1054), por exemplo, uma tal nebulosa constitui mesmo a fonte principal de iluminação.

© Chandra (estrutura em forma de anel em torno do pulsar)

A elevada resolução conseguida com o Chandra permite observar uma estrutura em forma de anel em torno do pulsar e o que parece ser um suposto jato de partículas relativísticas, perpendicular ao plano do anel. Os astrônomos pensam que o anel poderá ser uma onda de choque, o local onde o vento de partículas emitido pelo pulsar colide com o material circundante. A forma assimétrica da nebulosa em raios X sugere o movimento para a parte inferior direita da imagem, mas esta trajetória, extrapolada para trás no tempo, levaria o pulsar para longe do centro do remanescente.
O aparente paradoxo pode ser resolvido assumindo que a própria nebulosa não está se expandindo de forma simétrica, e que o seu centro seria originalmente mais para a esquerda na imagem do que o é atualmente.

Esta última pesquisa propicia uma estimativa para a idade do remanescente de supernova em torno de dezenas de milhares de anos. Isto está de acordo com trabalhos anteriores que aponta a idade do IC 443 ser cerca de 30.000 anos. No entanto, outros cientistas têm inferido idades muito mais jovens de cerca de 3.000 anos para este remanescente de supernova, sendo que a sua verdadeira idade permanece em questão.

Fonte: NASA

O ALMA revela locais de construção planetária

Com o auxílio do Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), astrônomos obtiveram as mais claras indicações conseguidas até hoje de que planetas com várias vezes a massa de Júpiter se formaram recentemente nos discos de gás e poeira que rodeiam quatro estrelas jovens.

© ESO/M. Kornmesser (ilustração de um disco transitório em torno de uma estrela jovem)

Medições do gás em torno das estrelas forneceram também pistas adicionais relativas às propriedades destes planetas.

Existem planetas em órbita de quase todas as estrelas, no entanto os astrônomos ainda não compreendem bem como, e sob que condições, é que estes corpos se formam. Para responder a estas perguntas, foi feito um estudo dos discos em rotação de gás e poeira que se situam em torno de estrelas jovens e a partir dos quais se formam os planetas. Como estes discos são pequenos e encontram-se muito distantes da Terra, foi necessário utilizar o ALMA para revelar os seus segredos.
Uma classe especial destes discos, os discos transitórios, possui uma falta surpreendente de poeira nos seus centros, na região em torno da estrela. Duas ideias principais foram adiantadas para explicar estas estranhas cavidades na poeira dos discos. A primeira diz que ventos estelares fortes e radiação intensa poderiam ter soprado para longe ou mesmo destruído o material à sua volta. Este processo, que limpa a poeira e o gás de dentro para fora, é conhecido por fotoevaporação. Alternativamente, planetas jovens massivos em processo de formação poderão também ter limpo o material à medida que orbitam a estrela. Tais planetas são difíceis de observar de forma direta e estudos anteriores nos comprimentos de onda do milímetro não conseguiram mostrar uma vista detalhada do seu interior, isto é, da região onde os planetas estão se formando, e onde estas diferentes hipóteses poderiam ser testadas. Outros estudos não conseguiram medir a quantidade de gás nestes discos.
A sensibilidade sem paralelo e a nitidez de imagem do ALMA permitiram a uma equipe de astrônomos, liderada por Nienke van der Marel do Observatório de Leiden, Holanda, mapear de modo muito rigoroso a distribuição do gás e poeira em quatro discos transitórios. Os quatro alvos estudados neste trabalho foram: SR 21, HD 135344B (também conhecido por SAO 206462), DoAr 44 e Oph IRS 48. Este estudo permitiu à equipe escolher pela primeira vez entre as duas diferentes opções que poderão causar estas cavidades na poeira dos discos.

    

© ALMA (discos transitórios das estrelas HD 135344B e DoAr 44)

Estas novas imagens mostram que existem quantidades significativas de gás no interior das cavidades da poeira. O gás presente nos discos transitórios é essencialmente constituído por hidrogênio, sendo este traçado através de observações da molécula de monóxido de carbono (CO). No entanto, e para surpresa da equipe, o gás possui também uma cavidade, embora esta seja até cerca de três vezes menor que a da poeira.
Este resultado só pode ser explicado pelo cenário de planetas massivos recém formados que limpam o gás à medida que viajam nas suas órbitas, mas que capturam as partículas de poeira mais longe. Este processo de captura da poeira foi explicado numa notícia anterior (ALMA descobre uma fábrica de cometas).
“Observações anteriores apontavam já para a presença de gás no interior dos espaços vazios de poeira,” explica Nienke van der Marel. “Mas como o ALMA consegue obter imagens do material no disco inteiro com muito mais detalhe do que outras infraestruturas de observação, pudemos excluir o outro cenário alternativo. Os espaços vazios apontam claramente para a presença de planetas com várias vezes a massa de Júpiter, que criam esta espécie de “cavernas” à medida que varrem o disco.”
Surpreendentemente, estas observações foram feitas usando apenas um décimo do atual poder de resolução do ALMA, já que foram executadas quando metade da rede se encontrava ainda em construção no Planalto do Chajnantor, no norte do Chile.
Estudos adicionais são agora necessários para determinar se os discos mais tradicionais também apontam para este cenário de planetas que limpam o disco, embora outras observações já obtidas com o ALMA tenham também fornecido novas pistas sobre o complexo processo de formação planetária.
“Todos os discos transitórios estudados até agora que apresentam estas enormes cavidades na poeira, possuem também cavidades no gás. Por isso, com o ALMA podemos agora descobrir onde e quando é que planetas gigantes estão se formando nestes discos e comparar estes resultados com os modelos de formação planetária,” diz Ewine van Dishoeck, também da Universidade de Leiden e do Instituto Max Planck de Física Extraterrestre. “Detecções planetárias diretas estão já ao alcance dos atuais instrumentos e a próxima geração de telescópios que se encontra atualmente em construção, tal como o European Extremely Large Telescope, poderá ir muito mais além. O ALMA está nos dizendo para onde é que estes telescópios devem apontar.”

Este trabalho foi descrito no artigo científico intitulado “Resolved gas cavities in transitional disks inferred from CO isotopologs with ALMA”, de N. van der Marel, et al., que foi publicado online hoje na revista especializada Astronomy & Astrophysics.

Fonte: ESO

Caçada XXL de Aglomerados de Galáxias

Os telescópios do ESO forneceram a uma equipe internacional de astrônomos a terceira dimensão na maior caçada até hoje das maiores estruturas gravitacionalmente ligadas do Universo: os aglomerados de galáxias.

© ESA/XMM-Newton (imagem de raios X do campo sul do XXL)

A área vista nesta imagem foi obtida com cerca de 220 observações do XMM-Newton e, vista no céu, teria uma área bidimensional, ou seja, sem considerar a profundidade explorada no rastreio, de 100 vezes a área da Lua Cheia (a qual cobre cerca de meio grau do céu). Os círculos vermelhos mostram os aglomerados de galáxias detectados pelo rastreio. Juntamente com campo norte do XXL foram descobertos cerca de 450 aglomerados neste rastreio, que os mapeou até um momento em que o Universo tinha apenas metade da sua idade atual. A imagem mostra também algumas das 12.000 galáxias detectadas no campo, que apresentam núcleos muito brilhantes contendo buracos negros.

Observações obtidas pelo VLT e pelo NTT complementam as captadas por outros observatórios em todo o mundo e no espaço, no âmbito do rastreio XXL, uma das maiores buscas destes aglomerados.

Os aglomerados de galáxias são conjuntos massivos de galáxias que abrigam enormes reservatórios de gás quente, as temperaturas são tão elevadas que se produzem raios X. Estas estruturas são úteis para os astrônomos porque se pensa que a sua construção é influenciada pelas componentes mais estranhas do Universo, a matéria escura e a energia escura. Por isso, ao estudar as suas propriedades em diferentes fases da história do Universo, os aglomerados de galáxias podem ajudar-nos a compreender melhor o lado escuro do Universo.
A equipe, composta por mais de 100 astrônomos de todo o mundo, começou uma busca destes monstros cósmicos em 2011. Apesar da radiação de raios X de alta energia que revela a sua localização ser absorvida pela atmosfera terrestre, podemos detectá-la com a ajuda de observatórios de raios X colocados no espaço. Assim, combinou-se um rastreio realizado pelo XMM-Newton da ESA, executado com a  maior quantidade de tempo de observação já concedido neste telescópio, com observações do ESO e de outros observatórios. O resultado é uma enorme e crescente coleção de dados que cobre todo o espectro eletromagnético, coletivamente chamada rastreio XXL. O rastreio XXL combinou dados de arquivo com novas observações de aglomerados de galáxias, cobrindo assim um domínio de comprimentos de onda que vai de 1x10^-4 μm (raios X, observados com o XMM) a mais de 1 metro (ondas de rádio, observadas com o Giant Metrewave Radio Telescope [GMRT]).
“O objetivo principal do rastreio XXL é fornecer uma amostra bem definida de cerca de 500 aglomerados de galáxias até uma distância correspondente a uma idade do Universo de cerca de metade da sua idade atual,” explica a pesquisadora principal do XXL, Marguerite Pierre do CEA, Saclay, França.
O telescópio XMM-Newton fez imagens de duas regiões do céu, cada uma com cem vezes a área da Lua Cheia, numa tentativa de descobrir um grande número de aglomerados de galáxias previamente desconhecidos. A equipe do rastreio XXL divulgou agora os seus resultados numa série de artigos científicos sobre os 100 aglomerados mais brilhantes descobertos. Os aglomerados de galáxias de que tratam os 13 artigos científicos encontram-se a desvios para o vermelho entre z = 0,05 e z = 1,05, o que corresponde a uma idade do Universo entre 13 e 5,7 bilhões de anos, respectivamente.
Observações obtidas com o instrumento EFOSC2 instalado no New Technology Telescope (NTT), juntamente com observações do instrumento FORS montado no Very Large Telescope (VLT) do ESO, foram também utilizadas para analisar de modo cuidadoso a radiação emitida pelas galáxias destes aglomerados.  Estas observações permitiram aos astrônomos medir as distâncias precisas aos aglomerados de galáxias, dando-nos assim uma vista tridimensional do cosmos, absolutamente necessária para fazer medições da matéria escura e da energia escura. Para estudar os aglomerados de galáxias é necessário conhecer a sua distância precisa. Embora distâncias aproximadas, desvios para o vermelho fotométricos, possam ser medidas por análise das suas cores a diferentes comprimentos de onda, são necessários desvios para o vermelho espectroscópicos mais precisos. Estes desvios para o vermelho foram também obtidos nos dados de arquivo, como parte do rastreio VIPERS (VIMOS Public Extragalactic Redshift Survey), do rastreio VVDS (VIMOS-VLT Deep Survey) e do rastreio GAMA.
Espera-se que o rastreio XXL produza muitos resultados excitantes e inesperados, mas apenas com um quinto dos dados que se esperam obter no final, obtiveram-se já alguns resultados importantes e surpreendentes.
Um dos artigos científicos relata a descoberta de cinco novos superaglomerados que se juntam àqueles já conhecidos, tais como o nosso próprio superaglomerado, o Superaglomerado Laniakea.
Outro artigo trata de observações de seguimento obtidas para um aglomerado de galáxias em particular (conhecido pelo nome informal de XLSSC-116), situado a cerca de seis bilhões de anos-luz de distância. Este aglomerado de galáxias foi encontrado a um desvio para o vermelho z = 0,543. Com o instrumento MUSE do VLT observou-se neste aglomerado uma fonte de luz difusa estranhamente brilhante.

“Esta é a primeira vez que conseguimos estudar com detalhe a radiação difusa de um aglomerado de galáxias distante, pondo assim em evidência o poder do MUSE neste tipo de estudos,” explicou Christoph Adami do Laboratoire d´Astrophysique, Marseille, França.
A equipe utilizou também os dados para confirmar a ideia de que no passado os aglomerados de galáxias são muito menores que os que observamos atualmente, uma descoberta importante para a compreensão teórica da evolução dos aglomerados ao longo da vida do Universo.
O simples ato de contar os aglomerados de galáxias nos dados XXL confirmou também um resultado anterior algo estranho, existem menos aglomerados distantes do que o esperado com base nas predições dos parâmetros cosmológicos medidos pelo telescópio Planck da ESA. A razão desta discrepância não é conhecida, no entanto a equipe espera resolver esta curiosidade cosmológica quando tiver acesso à amostra total de aglomerados em 2017.
Estes quatro resultados importantes são apenas o preâmbulo do que ainda está para vir deste enorme rastreio de alguns dos mais massivos objetos do Universo.

Uma descrição do rastreio e alguns dos resultados científicos anteriores foram descritos numa série de artigos científicos que foram publicados ontem na revista especializada Astronomy & Astrophysics.

Fonte: ESO