Observado buraco negro supermassivo ‘arrotando’ gás

Astrônomos identificaram duas enormes ondas de gás sendo expelidas por um buraco negro supermassivo no núcleo da pequena galáxia NGC 5195.

© Hubble/Chandra (galáxias NGC 5194 e NGC 5195)

As evidências de explosões poderosas produzidas pelo buraco negro supermassivo foram descobertas usando o observatório de raios X Chandra da NASA. Este é um dos mais próximos buracos negros supermassivos da Terra que está passando por estas explosões violentas.

A galáxia NGC 5195 (M51b) está se fundindo com a grande galáxia espiral NGC 5194 (Whirlpool, M51a). Ambas galáxias fazem parte do Grupo M51, localizado a cerca de 26 milhões de anos-luz da Terra. Outro membro notável do Grupo M51 é a galáxia do Girassol (M63). A galáxia NGC 5194 é uma das descobertas originais do astrônomo francês Charles Messier, que descobriu o objeto em 13 de outubro de 1773 enquanto observava um cometa, descrevendo-a como uma nebulosa tênue, sem estrelas e difícil de visualizar. Sua galáxia satélite, a NGC 5195 foi descoberta por Pierre Méchain em 21 de março de 1781.

"Por analogia, os astrônomos geralmente se referem aos buracos negros como devoradores de estrelas. Aparentemente, os buracos negros também podem ‘arrotar’ após a refeição," disse Eric Schlegel, da Universidade do Texas, em San Antonio (EUA). "Nossa observação é importante porque este comportamento provavelmente aconteceu muito frequentemente no início do Universo, alterando a evolução das galáxias."

Nos dados Chandra, Schlegel e seus colegas detectaram dois arcos de emissão de raios X, perto do centro da NGC 5195.

"Nós pensamos que estes arcos representam fósseis de duas enormes explosões quando o buraco negro expeliu material para o exterior dentro da galáxia," disse Christine Jones, do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA), em Cambridge, Massachusetts. "Esta atividade é susceptível de gerar um grande efeito sobre a paisagem galáctica."

"Se buracos negros supermassivos centralizados como esse normalmente expelem gás dessa maneira, isto pode explicar a razão pela qual galáxias elípticas como a NGC 5195 tendem a não ter muita atividade de formação de estrelas," disse Schlegel.

Os pesquisadores detectaram um brilho vermelho na região delgada de emissão de gás hidrogênio relativamente fria apenas fora do arco exterior de raios X em uma imagem óptica do telescópio de 0,9 metros do Observatório Nacional Kitt Peak. Isto sugere que os raios X mais quente emitidos tem varrido o gás hidrogênio a partir do centro da galáxia. Este é um caso claro onde o buraco negro supermassivo está afetando sua galáxia anfitriã em um fenômeno denominado "feedback".

Na NGC 5195 as propriedades do gás em torno dos arcos de raios X de incandescência sugerem que o arco exterior coletou material suficiente para desencadear a formação de novas estrelas.

"Acreditamos que esse feedback impeça as galáxias de se tornarem muito grandes. Mas, ao mesmo tempo, ele pode ser responsável pela formação de algumas estrelas. Isso mostra que os buracos negros podem criar, e não apenas destruir," disse Marie Machacek, pesquisadora do CfA.

Pensa-se que os ímpetos do buraco negro supermassivo na NGC 5195 pode ter sido desencadeado pela interação desta galáxia menor com o sua grande companheira espiral, produzindo gás a ser canalizado em direção ao buraco negro. A energia gerada por este material em colapso iria produzir as explosões. A equipe estima que demorou cerca de um a três milhões de anos para o arco interno alcançar a sua posição atual e de três a seis milhões de anos para o arco exterior.

Os arcos também são significativos devido à sua localização na galáxia. Eles estão bem fora da região onde ventos rápidos foram detectados a partir de buracos negros supermassivos ativos em outras galáxias, ainda dentro das cavidades e filamentos muito maiores observados no gás quente em torno de muitas galáxias massivas. Como tal, eles podem representar uma visão rara de uma fase intermediária no processo de feedback operando entre o gás interestelar e o buraco negro.

A descoberta desta dramática interação foi anunciada na reunião anual da Sociedade Astronômica Americana em Kissimmee, na Flórida (EUA).

Fonte: Astronomy

A Galáxia de Andrômeda registrada em raios X de alta energia

O Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) registrou uma composição da faixa da Galáxia de Andrômeda, a galáxia mais próxima da nossa Via Láctea.

© NASA/JPL-Caltech/GSFC (Galáxia de Andrômeda registrada em raios X de alta energia)

A observação do NuSTAR, inserida nesta composição maior da galáxia, apresenta os comprimentos de onda de raios X de alta energia provenientes na sua maioria das fontes binárias de raios X. A imagem de fundo de Andrômeda foi registrada em luz ultravioleta pelo satélite Galaxy Evolution Explorer (GALEX). A Galáxia de Andrômeda situa-se a cerca de 2,5 milhões de anos-luz de distância e é uma galáxia espiral como a nossa Via Láctea, porém é ligeiramente maior em tamanho.

O NuSTAR tem observado uma classe de quarenta sistemas nomeados como binários de raios X, fontes intensas de comprimentos de onda de raios X, compostas por um buraco negro ou uma estrela de nêutrons que se alimentam de uma companheira estelar próxima.

Os resultados auxiliaram os cientistas a entender melhor o papel das fontes binárias de raios X na evolução do nosso Universo. De acordo com os astrônomos, estes objetos energéticos podem desempenhar um papel crítico no aquecimento do meio intergaláctico de gás na qual as primeiras galáxias formaram-se.

“Andrômeda é a única grande galáxia espiral onde podemos observar binários individuais de raios X e estudá-los detalhadamente em um ambiente como o nosso”, disse Daniel Wik do Goddard Space Flight Center da NASA, que apresentou os resultados na 227ª reunião da American Astronomical Society em Kissimmee, na Flórida, nos Estados Unidos.

“Podemos então utilizar esta informação para deduzir o que está acontecendo em galáxias mais distantes, que são mais difíceis de observar”, disse Wik. Andrômeda, também conhecida como M31, pode ser considerada como uma irmã mais antiga da nossa galáxia, a Via Láctea.

Outras missões espaciais, como o observatório de raios X Chandra da NASA, registrou imagens mais nítidas de Andrômeda em energias mais baixas de raio X do que os raios X de alta energia detectados pelo NuSTAR. A combinação do Chandra e do NuSTAR fornece aos astrônomos uma poderosa ferramenta para compreender sobre a natureza dos binários de raio X em galáxias espirais.

Os binários de raios X, onde um membro é sempre uma estrela morta ou remanescente, são formados a partir da explosão do que já foi uma estrela mais massiva que o Sol. Dependendo da massa e outras propriedades da gigante estrela original, a explosão pode produzir um buraco negro ou uma estrela de nêutrons.

Sobre certas circunstâncias, o material da estrela companheira pode derramar suas bordas mais externas e então ser capturado pela gravidade do buraco negro ou da estrela de nêutrons. A medida que o material é atraído, ele se aquece incrivelmente a altas temperaturas, liberando uma enorme quantidade de raios X.

Com novo modo de exibição do NuSTAR de uma faixa de Andrômeda, Wik e seus colegas estão trabalhando na identificação da porção dos binários de raios X, que abrigam os buracos negros e estrelas de nêutrons. Essa pesquisa irá auxiliá-los a compreender esta população integralmente.

“Temos percebido que nos últimos anos é provável que os restos da massa inferior de uma comum evolução estelar, os buracos negros e as estrelas de nêutrons, podem desempenhar um papel crucial no aquecimento do gás intergaláctico às vezes muito cedo no Universo, em torno do amanhecer cósmico”, disse Ann Hornschemeier Goddard Space Flight Center da NASA, cientista principal dos estudos do NuSTAR sobre a Galáxia de Andrômeda.

“Observações com o NuSTAR das populações locais com massa e tamanho estelar, os buracos negros e estrelas de nêutrons nos permitem descobrir somente quanta energia está vindo do interior desses sistemas”. A nova pesquisa revela também como Andrômeda pode diferir da Via Láctea.

“Estudar as extremas populações estelares em Andrômeda nos diz sobre como sua história de formação estelar pode ser diferente da nossa Galáxia”, disse Fiona Harrison, principal cientista da missão NuSTAR.

Harrison estará apresentando o estudo no Prêmio 2015 Rossi durante a reunião da American Astronomical Society. O prêmio, concedido pela Divisão de Astrofísica de Alta Energia da American Astronomical Society, homenageia o físico italiano Bruno Rossi, uma autoridade sobre a física de raios cósmicos e um pioneiro no campo da astronomia de raios X.

Fonte: California Institute of Technology

Os "gêmeos" do sistema estelar Eta Carinae em outras galáxias

Eta Carinae, o sistema estelar mais luminoso e massivo até 10.000 anos-luz de distância, é conhecido pela sua enorme erupção observada em meados do século XIX e que atirou pelo menos 10 vezes a massa do Sol para o espaço.

 

© Hubble (a grande erupção de Eta Carinae)

Este véu de gás e poeira em expansão, que ainda envolve Eta Carinae, torna-o o único objeto conhecido do seu gênero na Via Láctea. Agora, um estudo usando dados de arquivo dos telescópios Spitzer e Hubble da NASA descobriu, pela primeira vez, cinco objetos com propriedades semelhantes em outras galáxias.

"As estrelas mais massivas são sempre raras, mas têm um impacto tremendo na evolução química e física da sua galáxia hospedeira," afirma o autor principal Rubab Khan, pesquisador pós-doutorado do Centro de Voo Espacial Goddard da NASA. Estas estrelas produzem e distribuem grandes quantidades de elementos químicos vitais para a vida e, eventualmente, explodem como supernovas.

Localizado a cerca de 7.500 anos-luz de distância na direção da constelação de Quilha (Carina, em latim), Eta Carinae é 5 milhões de vezes mais brilhante que o nosso Sol. O sistema binário consiste de duas estrelas de grande massa numa órbita íntima de 5,5 anos. Estima-se que a estrela mais massiva do par tenha cerca de 90 vezes a massa do Sol, enquanto a companheira exceda as 30 massas solares.

Sendo um dos "laboratórios" mais próximos para estudar estrelas de grande massa, Eta Carinae tem sido um marco astronômico desde a sua erupção na década de 1840. Para compreender a razão da erupção e como se relaciona com a evolução de estrelas de grande massa, os astrônomos precisam de exemplos adicionais. Avistar estrelas raras durante o rápido rescaldo de uma grande explosão, é um desafio com os níveis de dificuldade de encontrar uma agulha num palheiro, e nada parecido com Eta Carinae tinha sido descoberto antes do estudo de Khan.

"Nós sabíamos que existiam outros objetos do gênero," comenta Krzysztof Stanek, professor de astronomia na Universidade Estatal de Ohio em Columbus, EUA. "Era realmente uma questão de saber o que procurar e de ser persistente."

Trabalhando com Scott Adams e Christopher Kochanek, também de Ohio, e George Sonneborn do Centro de Voo Espacial Goddard, Khan desenvolveu uma espécie de impressão digital, óptica e infravermelha, para identificar possíveis objetos do gênero de Eta Carinae.

A poeira forma-se no gás expelido por uma estrela massiva. Esta poeira escurece a luz ultravioleta e visível, mas absorve e re-irradia esta energia como calor em comprimentos de onda mais longos e infravermelhos. "Com o Spitzer, vemos um aumento constante de brilho a partir de cerca de 3 micrômetros, atingindo o máximo entre os 8 e os 24 micrômetros," explica Khan. "Ao comparar esta emissão com o escurecimento que vemos nas imagens ópticas do Hubble, podemos determinar a quantidade de poeira presente e compará-la com a quantidade que vemos em torno de Eta Carinae."

Um levantamento inicial de sete galáxias entre 2012 e 2014 não descobriu quaisquer gêmeos Eta Carinae, salientando a sua raridade. No entanto, o estudo identificou uma classe de estrelas menos massivas e menos luminosas de interesse científico, demonstrando que a pesquisa era sensível o suficiente para encontrar estrelas parecidas com Eta Carinae, caso estivessem presentes.

A composição de imagens a seguir da câmara WFC3 do Hubble mostram uma galáxia repleta de estrelas recém-formadas. Uma taxa alta de formação estelar aumenta as hipóteses de encontrar estrelas massivas que passaram por uma fase similar à de Eta Carinae. As duas inserções mostram as localizações dos gêmeos Eta Carinae.

© STScI/GSFC (galáxia espiral vizinha M83)

Num novo levantamento em 2015, a equipe encontrou dois candidatos a gêmeos Eta Carinae na galáxia M83, localizada a 15 milhões de anos-luz de distância, e um candidato na galáxia NGC 6946, em M101 e M51, situadas entre os 18 e os 26 milhões de anos-luz de distância. Estes cinco objetos imitam as propriedades ópticas e infravermelhas de Eta Carinae, indicando que cada um, muito provavelmente, contém uma estrela de grande massa enterrada em cinco a dez massas solares de gás e poeira. Estudos posteriores permitirão com que os astrônomos determinem mais precisamente as suas propriedades físicas.

O telescópio espacial James Webb da NASA, com lançamento previsto para o final de 2018, transportará um instrumento ideal para estudar estas estrelas em profundidade. O MIRI (Mid-Infrared Instrument) tem 10 vezes a resolução angular dos instrumentos a bordo do Spitzer e é mais sensível aos comprimentos de onda onde os gêmeos Eta Carinae realmente brilham. "Combinado com o maior espelho primário Webb, o MIRI permitirá o estudo em maior profundidade destes raros laboratórios estelares e propiciar a descoberta de fontes adicionais nesta fase fascinante da evolução estelar," comenta Sonneborn, cientista das operações telescópicas do projeto Webb. Serão necessárias observações do Webb para confirmar que os gêmeos Eta Carinae pertencem realmente à família de Eta Carinae.

Os resultados foram publicados de dezembro da revista The Astrophysical Journal Letters.

Fonte: Goddard Space Flight Center

"Vendo" buracos negros com telescópios de uso doméstico

Para observar um buraco negro ativo nas proximidades é necessário um telescópio de 20 cm.

 

    © U. de Quioto/Eiri Ono (observador do céu com um telescópio de tamanho médio)

Uma equipe internacional de pesquisadores anunciou que a atividade de tais fenômenos pode ser observada no visível durante grandes explosões, e que a luz tremeluzente que emerge dos gases em torno dos buracos negros é um indicador direto disto. Os resultados da equipe indicam que a luz no óptico, não apenas os raios X, fornecem dados observacionais confiáveis da atividade dos buracos negros.

"Sabemos agora que podemos fazer observações no visível e que os buracos negros podem ser observados sem telescópios que observam em raios X ou raios gama," explica a autora principal Mariko Kimura, estudante de mestrado da Universidade de Quioto.

Uma vez em várias décadas, alguns binários de buracos negros passam por surtos de explosões, durante os quais são emitidas grandes quantidades de energia, incluindo raios X, pelas substâncias que caem para o buraco negro. Os buracos negros são normalmente rodeados por um disco de acreção, onde o gás de uma estrela companheira é lentamente atraído para o buraco negro num padrão espiral. As atividades dos buracos negros são tipicamente observadas em raios X, gerados nas porções internas dos discos de acreção onde as temperaturas atingem mais de 10 milhões Kelvin.

V404 Cygni, um dos binários de buraco negro mais próximos da Terra que está localizado a 7.800 anos-luz, "acordou" após 26 anos de dormência no dia 15 de junho de 2015 e sofreu uma tal explosão.

Liderada por astrônomos da Universidade de Quioto, a equipe conseguiu obter dados sem precedentes de V404 Cygni, detectando padrões repetitivos com escalas de tempo de alguns minutos até algumas horas. Os padrões de flutuações ópticas estavam correlacionados com os padrões de flutuações em raios X.

Com base nas análises dos dados observacionais ópticos e em raios X, os astrônomos e seus colaboradores da agência espacial japonesa (JAXA), do laboratório nacional RIKEN e da Universidade de Hiroxima, mostraram que a luz provém de raios X que emergem da região mais interior do disco de acreção ao redor de um buraco negro. Estes raios X irradiam e aquecem a região exterior do disco, fazendo com que emita luz no óptico, tornando-se assim visível ao olho humano.

A observação da explosão foi o fruto de uma colaboração internacional entre países espalhados por diferentes fusos horários.

"As estrelas só podem ser observadas depois do anoitecer, e só temos capacidade de observar durante algumas horas cada noite, mas ao fazermos observações a partir de diferentes locais em todo o mundo, somos capazes de obter dados mais compreensivos," afirma Daisaku Nogami, coautor do estudo. "Estamos muito satisfeitos que a nossa rede de observação internacional tenha sido capaz de se unir para documentar este evento raro."

O estudo também revelou que estas variações repetitivas ocorrem em taxas de acreção de massa inferiores a um-décimo do que se pensava anteriormente. Isto indica que a taxa de acreção de massa não é o principal fator desencadeador da atividade repetitiva em volta dos buracos negros, mas sim da duração dos períodos orbitais.

Os resultados da equipe foram publicados na revista Nature.

Fonte: Kyoto University

Descoberta nova estrela na galáxia do Triângulo

Apesar de não estarem presentes os três reis magos na noite do último Natal, o astrônomo amador Emmanuel Conseil descobriu uma nova estrela ou nova na galáxia do Triângulo.

  © Bjoern (M33)

Ele fez a descoberta usando um telescópio on-line Slooh, cujos telescópios estão localizados no observatório das Ilhas Canárias. Foi a segunda vez Conseil descobre uma nova desta maneira.

O site Slooh fez uma transmissão ao vivo da galáxia e sua nova estrela na sua página na internet ontem à tarde, veja a apresentação no canal.

"O objeto estava lá em minhas imagens no dia de Natal, mas não estava presente no dia anterior. É muito nova!" disse Conseil em um comunicado.

© Emmanuel Conseil (nova na M33)

A nova é basicamente uma explosão nuclear gigantesca que ocorre quando uma estrela anã branca absorve material, principalmente hidrogênio, a partir de sua vizinha estelar. Quando se reúne material suficiente é provocada uma reação de fusão nuclear, que explode o material para o espaço. A nova é normalmente visível por vários meses depois. Vários outros astrônomos amadores corroboraram a descoberta do Conseil usando os telescópios Slooh.

A galáxia do Triângulo (Messier 33, NGC 598) é uma galáxia espiral localizada a cerca de três milhões de anos-luz na direção da constelação Triangulum. Possui entre 40 a 60 mil anos-luz de diâmetro e uma magnitude aparente de 5,5. A galáxia espiral foi descoberta por Giovanni Battista Hodierna antes de 1654, juntamente com o aglomerado aberto NGC 752. A galáxia do Triângulo pode ser vista a olho nu em um céu noturno sob excelentes condições; é o objeto do céu profundo mais distante a ser visto sem o auxílio de instrumentos ópticos.

Fonte: Observatório Slooh

Uma classe de pulsares evolui até consumir outros objetos celestes

O espaço sideral é um zoológico de espécies curiosas. Dentre elas, uma das mais intrigantes é a dos pulsares, objetos compactos que giram depressa e emitem pulsos regulares de ondas de rádio.

  © Chandra/WISE (pulsar PSR B1509-58)

Na imagem acima mostra as emissões em raios X (em amarelo) que foram captadas pelo observatório Chandra e no infravermelho (em vermelho, azul e verde) que foram obtidas pelo WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer).

Um modelo desenvolvido por pesquisadores do Brasil e da Argentina ajuda a explicar como evoluem algumas das mais exóticas variedades de pulsares, que, como seria apropriado num zoológico, receberam nomes de animais: as aranhas redback e viúva-negra.

Os pulsares fascinam os astrônomos desde a sua descoberta em 1967. Quando os astrônomos Jocelyn Bell e Antony Hewish observaram pela primeira vez as emissões pulsadas que deram o nome desses objetos, eles as acharam tão intrigantes que não descartavam serem transmissões de civilizações extraterrestres. Com bom humor, Bell e Hewish batizaram o objeto que descobriram como o pulsar PSR B1919+21 (LGM-1), sigla para little green men ou homenzinhos verdes. Mas não tardou para que se descobrisse que os pulsares são uma categoria de estrelas de nêutrons, espécie de cadáver de uma estrela de massa elevada que, após esgotar seu combustível nuclear, explode como uma supernova.

Estrelas com massa oito vezes maior que a do Sol, ao explodir, ejetam suas camadas mais exteriores, enquanto seu núcleo sofre tamanha compactação que os elétrons mergulham na direção dos prótons e os convertem em nêutrons, daí o nome estrela de nêutrons. São objetos muito compactos, em que a massa restante, equivalente à de um a dois sóis, é comprimida numa esfera com 10 a 30 quilômetros de diâmetro. Quando seu poderoso campo magnético está desalinhado em relação ao eixo de rotação, o feixe de radiação emitido por essas estrelas gira realizando um movimento de precessão. Da Terra, essa radiação é vista de modo intermitente, na forma dos pulsos que caracterizam esses objetos.

Muitos desses pulsares têm estrelas companheiras girando em torno deles. Alguns são acompanhados por uma estrela cuja massa corresponde de 20% a 40% da massa do Sol e formam sistemas conhecidos como redback, aranha australiana que tem uma listra vermelha no abdômen negro. Já os pulsares acompanhados de estrelas menores, com 5% da massa solar, são chamados viúva-negra.

Os sistemas receberam esses nomes porque, neles, a estrela de maior massa e também mais densa – o pulsar – contribui para “evaporar” a de menor massa. É algo semelhante ao que ocorre com essas aranhas: as fêmeas, bem maiores que os machos, os matam depois da cópula. “Os norte-americanos e os australianos usaram esses apelidos e pegou”, conta o astrofísico Jorge Horvath, do Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas da Universidade de São Paulo (IAG-USP). “Agora esses sistemas são conhecidos como spiders.”

O trabalho que Horvath desenvolveu com os colegas argentinos Omar Benvenuto e María Alejandra De Vito, ambos da Universidade Nacional de La Plata, dá um importante passo para compreender a evolução desses sistemas. O modelo do trio mostra que há uma relação evolutiva entre os sistemas redback e viúva-negra.

Em ambos os casos os pulsares consomem parte da massa de suas companheiras por um mecanismo chamado acréscimo ou acreção. Bem mais densos, os pulsares apresentam um intenso campo gravitacional que atrai a massa da estrela companheira. Eles funcionam como um aspirador de pó que suga os pedaços da vizinha que se esfarela. Mas esses sistemas aranhas também podem assumir uma configuração bem mais interessante: a órbita de suas estrelas pode evoluir até que a distância entre as duas seja inferior à da Terra à Lua.

Nesses casos, quando a massa da companheira se torna muito pequena (5% da massa solar), típica dos sistemas viúva-negra, ela acaba consumida por um segundo mecanismo: evaporação. A radiação e as partículas emitidas pelo pulsar varrem parte da massa da companheira para longe, como um sopro que afasta a poeira da mesa. “Nas simulações, descobrimos que em alguns casos haveria tempo suficiente para o pulsar causar a evaporação total da companheira”, conta Horvath. “Vimos também que, em outros casos, poderia restar, a uma distância maior do pulsar, um ‘caroço’ com massa equivalente à de um planeta”, diz.

Nesse trabalho os pesquisadores mostraram ainda que o comportamento desses sistemas depende tanto da distância inicial entre o pulsar e a estrela companheira quanto da massa inicial desta. Quando a companheira está em uma órbita próxima ao pulsar, que ela completa em menos de um dia terrestre, sua massa é consumida por acreção e alguns desses sistemas evoluem para se tornar os redback. Já se a distância for menor, equivalente a uma órbita de menos de três horas, a estrela companheira é consumida por evaporação, típica dos sistemas viúva-negra. Os pesquisadores viram ainda que, sob certas condições, o primeiro sistema pode se converter no segundo. “Nesses sistemas, a massa dos pulsares aumenta muito, algo importante para compreender a natureza da matéria que os compõe”, explica Horvath.

Na modelagem, Horvath e colegas incluíram os efeitos das emissões de radiação e partículas do pulsar sobre a evolução do sistema. “A emissão influencia de duas maneiras: ela pode arrancar camadas de gás da companheira  por evaporação e a matéria atraída para o pulsar gera raios X intensos o suficiente para afetar a estrutura da companheira”, afirma Marcelo Allen, professor do Instituto Federal de São Paulo, que não participou do estudo.

A compreensão completa de redbacks e viúvas-negras exigirá novos esforços. “Estamos longe de uma formulação teórica satisfatória para explicar o comportamento observacional em longas escalas de tempo”, avalia Flavio D’Amico, astrofísico do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais.

Os pesquisadores detalharam essas trajetórias evolutivas em um artigo no periódico Astrophysical Journal Letters.

Fonte: FAPESP (Pesquisa)

Campos magnéticos fortes no núcleo de estrelas de massa intermediária

Um grupo internacional de astrônomos liderados pela Universidade de Sydney descobriu que campos magnéticos fortes são comuns no interior das estrelas, não tão raros quanto se pensava, o que irá afetar drasticamente a nossa compreensão de como as estelas evoluem.

  © New Forest Observatory (super gigante vermelha Mu Cephei)

Na imagem acima está a brilhante estrela super gigante vermelha Mu Cephei  na direção superior esquerda. Ela está localizada na borda externa da enorme nebulosa de emissão IC1396. Na região da extrema direita pode se vista a famosa nebulosa Tromba de Elefante (IC 1396A ou LBN 452).

Usando dados da missão Kepler da NASA, a equipe descobriu que as estrelas apenas um pouco mais massivas que o Sol têm campos magnéticos internos até 10 milhões de vezes mais poderosos do que o da Terra, com implicações importantes para a evolução e destino final das estrelas.

"Isto é tremendamente excitante e totalmente inesperado," afirma o astrofísico Dennis Stello, pesquisador principal do estudo e da Universidade de Sydney.

"Tendo em que conta que pensávamos, anteriormente, que apenas 5 a 10% das estrelas tinham campos magnéticos fortes, os modelos atuais de como as estrelas evoluem não têm campos magnéticos como um ingrediente fundamental," afirma o professor Stello. "Tais campos foram simplesmente considerados insignificantes para a nossa compreensão geral da evolução estelar."

"O nosso resultado mostra claramente que esta suposição precisa de ser revisitada."

A pesquisa é baseada num trabalho anterior pelo Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech), de que fez parte o professor Stello, e que constatou que as medições de oscilações estelares, ou ondas sonoras, no interior das estrelas podem ser usadas para inferir a presença de fortes campos magnéticos.

Esta pesquisa mais recente usou esse resultado para olhar para um grande número de versões evoluídas do nosso Sol observadas pelo Kepler. Descobriu-se que mais de 700 destas gigantes vermelhas mostram a assinatura de campos magnéticos fortes, com algumas das oscilações suprimidas pela força dos campos.

"Dado que a nossa amostra é grande, fomos capazes de aprofundar a análise e concluir que os campos magnéticos fortes são muito comuns em estrelas com 1,5 a 2 vezes a massa do Sol," explica Stello.

"No passado, só podíamos medir o que acontecia à superfície das estrelas e os resultados levavam à interpretação de que os campos magnéticos eram raros."

 

© University of Sydney (campos magnéticos vistos no interior das gigantes vermelhas)

Usando uma nova técnica chamada asterossismologia (ou sismologia estelar), que pode "penetrar pela superfície" de uma estrela, os astrônomos podem agora observar a presença de um campo magnético muito forte perto do núcleo estelar, que contém o motor central da queima nuclear da estrela. Isto é importante porque os campos magnéticos podem alterar os processos físicos que ocorrem no núcleo, incluindo as taxas de rotação interna, o que afeta a forma como as estrelas envelhecem.

A maioria das estrelas como o Sol oscilam continuamente devido a ondas sonoras que saltam para trás e para a frente dentro delas. "O seu interior é essencialmente como um sino tocando", comenta Stello. "E, como um sino, ou um instrumento musical, o som que produzem pode revelar as suas propriedades físicas."

Foram medidas minúsculas variações de brilho nas estrelas, variações estas provocadas pelo "badalar do sino" e descobriu que faltavam certas frequências de oscilação em 60% das estrelas porque foram suprimidas pelos fortes campos magnéticos nos núcleos estelares.

Os resultados vão permitir com que os cientistas testem mais diretamente as teorias de como os campos magnéticos se formam e evoluem, um processo conhecido como dínamo, dentro das estrelas. Isto pode, potencialmente, levar a uma melhor compreensão geral dos dínamos, incluindo aquele que controla o ciclo magnético do Sol, com a duração de 11 anos, que se sabe afetar sistemas de comunicação e a cobertura de nuvens na Terra.

"Agora é o momento de os teóricos investigarem o porquê destes campos magnéticos serem tão comuns," conclui o professor Stello.

Os resultados foram publicados ontem na revista Nature.

Fonte: University of Sydney & University of California

A Nebulosa da Lagoa colorida pelo hidrogênio, enxofre e oxigênio

A majestosa Nebulosa da Lagoa é preenchida por gás aquecido e hospeda diversas estrelas jovens.

 

    © John Nemcik (Nebulosa da Lagoa) 

Espalhando-se por 100 anos luz, a Nebulosa da Lagoa reside a 5.000 anos luz da Terra e é tão grande e brilhante que pode ser observada mesmo sem telescópio na direção da constelação de Sagittarius (Arqueiro).

Muitas estrelas brilhantes são visíveis no aglomerado estelar NGC 6530, um aglomerado aberto que se formou dentro da nebulosa há apenas alguns milhões de anos.

A nebulosa maior, denominada M8 ou NGC 6523, recebe o apelido de “Lagoa” por causa da faixa de poeira vista à direita do centro do aglomerado estelar NGC 6530.

A imagem em destaque foi captada por filtros que selecionam a radiação emanada pelo hidrogênio (marrom), pelo enxofre (vermelho) e pelo oxigênio (azul), mostradas em cores enriquecidas. Trata-se de um panorama recentemente processado da M8, abrangendo uma área nos céus equivalente a duas vezes o diâmetro da Lua Cheia.

Os astrônomos julgam que a formação estelar continua se desenvolvendo na Nebulosa da Lagoa devido a existência de vários glóbulos.

Fonte: NASA

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