Explosão estelar torna a linha de neve d'água visível

O Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) obteve a primeira observação bem resolvida de uma linha de neve de água no interior de um disco protoplanetário.

© ESO/NRAO/A. Angelich (ilustração da linha de neve de água em torno de jovem estrela)

Esta linha marca o lugar onde a temperatura no disco que rodeia uma estrela jovem diminui o suficiente para que se possa formar neve. O aumento drástico no brilho da jovem estrela V883 Orionis aqueceu a região interior do disco, empurrando a linha de neve de água para uma distância muito maior do que o que é normal numa protoestrela, permitindo assim observá-la pela primeira vez.

As estrelas jovens encontram-se muitas vezes rodeadas por densos discos de gás e poeira em rotação, os chamados discos protoplanetários, a partir dos quais os planetas se formam. O calor de uma estrela jovem do tipo solar faz com que a água neste disco se mantenha no estado gasoso até uma distância de cerca de 3 UA da estrela — menos de 3 vezes a distância média entre a Terra e o Sol — ou cerca de 450 milhões de km. Esta linha situava-se entre as órbitas de Marte e Júpiter durante a formação do Sistema Solar e por isso os planetas rochosos (Mercúrio, Vênus, Terra e Marte) formaram-se no interior desta linha, enquanto os planetas gasosos (Júpiter, Saturno, Urano e Netuno) se formaram além dela. Mais longe, devido à pressão extremamente baixa, as moléculas de água passam diretamente do estado gasoso a uma camada de gelo que recobre grãos de poeira e outras partículas. A região no disco protoplanetário onde a água passa da fase gasosa para a fase sólida é chamada linha de neve de água. As linhas de neve para outras moléculas, tais como o monóxido de carbono e o metano, foram já observadas anteriormente com o ALMA, a distâncias maiores que 30 UA da protoestrela em outros discos protoplanetários. A água congela a uma temperatura relativamente alta, o que significa que a linha de neve de água se encontra normalmente demasiado perto da protoestrela para poder ser observada diretamente.

No entanto, a estrela V883 Orionis é diferente. Um aumento drástico no seu brilho empurrou a linha de neve para uma distância de cerca de 40 UA (cerca de 6 bilhões de km ou aproximadamente o tamanho da órbita do planeta anão Plutão no nosso Sistema Solar). Este enorme aumento, combinado com a resolução do ALMA para grandes linhas de base, permitiu à equipe, liderada por Lucas Cieza (Millennium ALMA Disk Nucleus e Universidad Diego Portales, Santiago, Chile) obter as primeiras observações resolvidas de uma linha de neve de água num disco protoplanetário. A resolução é a capacidade de distinguir que os objetos estão separados. Ao olho humano várias tochas brilhantes colocados a determinada distância pareceriam um único ponto brilhante e apenas bastante perto é que se distinguiriam cada uma das tochas. Aplica-se o mesmo princípio aos telescópios e estas novas observações exploraram a extraordinária resolução do ALMA nos seus modos de linha de base muito grande. A resolução do ALMA à distância de V883 Orionis é cerca de 12 UA, suficiente para se conseguir resolver a linha de neve da água situada a 40 UA neste sistema em erupção, mas não numa estrela jovem típica.

O brilho repentino que V883 Orionis sofreu é um exemplo do que acontece quando enormes quantidades de material do disco que rodeia a estrela jovem caem na sua superfície. A estrela V883 Orionis é apenas 30% mais massiva que o Sol, mas devido a esta explosão que ainda está acontecendo, sua luminosidade torna-se cerca de 400 vezes maior que a do Sol, tornando-se também muito mais quente. Estrelas como V883 Orionis são classificadas como estrelas FU Orionis, devido à estrela original que foi encontrada apresentando este comportamento. As explosões podem durar centenas de anos.

A ideia estranha de neve em órbita no espaço é fundamental para a formação planetária. A presença de água regula a eficiência da coalescência dos grãos de poeira, a primeira etapa da formação planetária. É no interior da linha de neve, onde a água evapora, que se pensa que nasçam os planetas rochosos menores, como a Terra. Além da linha de neve, a presença de gelo de água permite a rápida formação de bolas de neve cósmicas, que eventualmente irão formar planetas gasosos massivos como Júpiter.

A descoberta de que estas explosões na estrela podem lançar a linha de neve de água para cerca de 10 vezes o seu raio típico é bastante significativa para o desenvolvimento de bons modelos de formação planetária. Pensa-se que estas explosões sejam uma etapa da evolução da maioria dos sistemas planetários, por isso esta pode bem tratar-se da primeira observação de uma ocorrência comum. Neste caso, esta observação do ALMA poderá contribuir de modo significativo para uma melhor compreensão de como é que os planetas se formam e evoluem no Universo.

Este trabalho foi descrito no artigo científico intitulado “Imaging the water snow-line during a protostellar outburst”, de L. Cieza et al., que será publicado na revista Nature.

Fonte: ESO

M7: O aglomerado aberto de estrelas em Escorpião

O Aglomerado de Ptolomeu (M7, NGC 6475) é um dos mais proeminentes aglomerados abertos de estrelas no céu.

© Roberto Colombari (M7)

O aglomerado, dominado por brilhantes estrelas azuis, pode ser visto a olho nu em um céu escuro na cauda da constelação de Escorpião (Scorpius).

O M7 contém cerca de 100 estrelas, no total, e possui cerca de 200 milhões de anos de idade, se estende por 25 anos-luz de diâmetro, e está situado a cerca de 1.000 anos-luz de distância. A longa exposição acima foi tirada perto da cidade de Belo Horizonte, no Brasil.

O aglomerado aberto de estrelas M7 é conhecido desde os tempos antigos, sendo notado por Ptolomeu no ano 130 dC. Também são visíveis uma nuvem de poeira escura no canto inferior direito e literalmente milhões de estrelas não relacionadas na direção do centro galáctico.

Fonte: NASA

A imagem mais profunda até hoje de Órion

O instrumento infravermelho HAWK-I do ESO montado no Very Large Telescope (VLT), no Chile, foi utilizado para sondar as profundezas do coração da Nebulosa de Órion.

© ESO/VLT/H. Drass (imagem infravermelha profunda da Nebulosa de Órion)

A imagem obtida revela cerca de dez vezes mais anãs marrons e objetos de massa planetária isolados do que conhecido anteriormente. Esta descoberta desafia o cenário normalmente aceito da história de formação estelar em Órion.

Uma equipe internacional utilizou o HAWK-I para produzir a imagem mais profunda e completa da Nebulosa de Órion obtida até hoje. As nebulosas, tais como a famosa Nebulosa de Órion, são também conhecidas por regiões H II, o que indica que contêm hidrogênio ionizado. Estas enormes nuvens de gás interestelar são locais de formação estelar em todo o Universo. A equipe obteve não só uma imagem de beleza espetacular, mas também revelou uma enorme abundância de anãs marrons tênues e objetos de massa planetária isolados. A presença destes objetos de baixa massa ajuda-nos a compreender melhor a história de formação estelar nessa nebulosa.

A famosa Nebulosa de Órion, com uma dimensão de cerca de 24 anos-luz, situa-se na constelação de Órion e pode ser vista a olho nu a partir da Terra, apresentando-se como uma mancha difusa na espada de Órion. Algumas nebulosas, como a de Órion, encontram-se fortemente iluminadas por radiação ultravioleta emitida por muitas estrelas quentes nascidas em seu interior que ionizam o gás, o que o faz brilhar intensamente.

A relativa proximidade da Nebulosa de Órion, estima-se que ela se situe a cerca de 1.350 anos-luz de distância da Terra, faz dela um laboratório ideal para o estudo dos processos e história de formação estelar e para determinar a quantidade de estrelas de diferentes massas que se formam no seu interior.

“Compreendermos porque é que tantos objetos de baixa massa se encontram na Nebulosa de Órion é importante pois ajuda-nos a colocar limites nas atuais teorias de formação estelar. Sabemos agora que o modo como estes objetos de baixa massa se formam depende do meio que os envolve,” explica Amelia Bayo, da Universidad de Valparaíso, Valparaíso, Chile, e do Max-Planck Institut für Astronomie, Königstuhl, Alemanha.

Esta nova imagem causou um enorme entusiasmo pois revela uma quantidade inesperada de objetos de massa muito baixa, o que, por sua vez, sugere que a Nebulosa de Órion pode estar proporcionalmente formando muito mais objetos de baixa massa do que outras regiões de formação estelar mais próximas e menos ativas.

Os astrônomos contam quantos objetos de diferentes massas se formam em regiões como a Nebulosa de Órion para tentar compreender o processo de formação estelar. Esta informação é usada para criar algo chamado Função de Massa Inicial (FMI), um modo de descrever quantas estrelas de diferentes massas compõem uma população estelar quando da sua formação. Este estudo ajuda-nos a compreender a origem da população estelar em questão. Por outras palavras, determinar uma FMI com precisão e ao mesmo tempo dispor de uma teoria sólida para explicar a origem dessa FMI é de importância fundamental para o estudo da formação estelar. Antes deste trabalho, o maior número de objetos encontrado tinha massas de cerca de um quarto da massa do nosso Sol. A descoberta desta enorme quantidade de novos objetos com massas muito inferiores a esta na Nebulosa de Órion, criou um segundo máximo a uma massa muito menor na distribuição de contagem de estrelas.

Estas observações sugerem também que o número de objetos do tamanho de planetas pode ser muito maior do que se pensava anteriormente. Apesar da tecnologia necessária para observar imediatamente estes planetas ainda não existir, o futuro European Extremely Large Telescope (E-ELT) do ESO, previsto para 2024, foi concebido com vários objetivos, sendo um deles precisamente este tipo de observações.

“O nosso resultado é para mim como um espreitar para uma nova era da formação planetária e estelar. O enorme número de planetas isolados encontrados com os nossos atuais limites observacionais, faz-me pensar que iremos certamente ainda descobrir uma imensa quantidade de planetas menores que a Terra com o E-ELT,” conclui o cientista líder deste trabalho, Holger Drass, do Astronomisches Institut, Ruhr-Universität Bochum, Bochum, Alemanha, e da Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Chile.

Este trabalho foi descrito no artigo científico intitulado “The bimodal initial mass function in the Orion Nebula Cloud”, de H. Drass et al., que foi publicado na revista especializada Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Fonte: ESO

Descoberto novo planeta anão além da órbita de Netuno

Uma equipe internacional de astrônomos descobriu um novo planeta anão em órbita no disco de pequenos mundos gelados além da órbita de Netuno.

© OSSOS/Alex Parker (órbita do novo planeta anão)

A imagem acima mostra a órbita do novo planeta anão (linha amarela). Os objetos de brilho idêntico ou superior estão legendados. O Centro de Planetas Menores descreve o objeto como o 18.º maior objeto do Cinturão de Kuiper.

O novo objeto mede aproximadamente 700 km em diâmetro e tem uma das maiores órbitas para um planeta anão. Designado 2015 RR245 pelo Centro de Planetas Menores da UAI (União Astronômica Internacional), foi descoberto com o telescópio do Canadá-França-Hawaii em Mauna Kea, Havaí, como parte do levantamento OSSOS (Outer Solar System Origins Survey).

"Os mundos gelados para além de Netuno esboçam como os planetas gigantes se formaram e se moveram para longe do Sol. Permitem-nos desvendar a história do nosso Sistema Solar. Mas quase todos estes mundos gelados são dolorosamente pequenos e tênues: é realmente emocionante encontrar um grande e brilhante o suficiente para o podermos estudar em detalhe," comenta a Dra. Michele Bannister da Universidade de Victoria, na Columbia Britânica.

JJ Kavelaars, do Conselho Nacional de Pesquisa do Canadá, avistou RR245 pela primeira vez em fevereiro de 2016 em imagens do levantamento OSSOS obtidas em setembro de 2015.

"Lá estava na tela, este pequeno ponto de luz que se movia tão lentamente que tinha que estar, pelo menos, ao dobro da distância que Netuno está do Sol," afirma Bannister.

Notou-se que a órbita do objeto o leva para mais de 120 vezes a distância entre a Terra e o Sol. O tamanho de 2015 RR245 não é ainda conhecido com exatidão, pois as suas propriedades de superfície precisam de ser medidas com maior precisão. "Ou é muito pequeno e brilhante, ou grande e sem brilho."

A vasta maioria dos planetas anões como 2015 RR245 ou foi destruída ou expulsa do Sistema Solar no caos que se seguiu quando os planetas gigantes se moveram para longe do Sol até às suas posições atuais: 2015 RR245 é um dos poucos planetas anões que sobreviveu até ao dia presente, juntamente com Plutão e Éris, o maior dos planetas anões conhecidos. O 2015 RR245 orbita agora o Sol entre a população remanescente de centenas de milhares de objetos transnetunianos muito mais pequenos, cuja órbita da sua maioria é invisível.

Mundos que giram tão longe do Sol têm geologia exótica com paisagens feitas de diversos materiais gelados, como a passagem recente da sonda New Horizons por Plutão revelou.

Depois de centenas de anos a mais de 12 bilhões de quilômetros (80 UA) do Sol, 2015 RR245 viaja em direção ao seu periélio (posição orbital mais próxima do Sol) a 5 bilhões de quilômetros (34 UA), onde chegará por volta de 2096. O 2015 RR245 está numa órbita altamente elíptica há pelo menos 100 milhões de anos.

Dado que 2015 RR245 só é observado há quase um ano, entre os 700 que leva para completar uma volta em torno do Sol, não sabemos a sua origem e como é que a sua órbita vai evoluir no futuro distante; a sua órbita precisa será refinada ao longo dos próximos anos e só nesse momento receberá um nome oficial. Como descobridores, a equipe OSSOS pode submeter o seu nome preferido para o 2015 RR245 à UAI, que o tomará para consideração.

"O OSSOS foi desenhado para mapear a estrutura orbital do Sistema Solar exterior a fim de decifrar a sua história," explica o professor Brett Gladman da Universidade de Columbia Britânica, em Vancouver. "Embora não tenha sido concebido para detectar de forma eficiente planetas anões, estamos muito satisfeitos por ter encontrado um numa órbita tão interessante."

O 2015 RR245 é a maior descoberta e o único planeta anão encontrado pelo levantamento OSSOS, que até agora detectou mais de cinco centenas de novos objetos transnetunianos.

Os levantamentos anteriores mapearam quase todos os planetas anões mais brilhantes. O 2015 RR245 pode muito bem ser um dos últimos grandes mundos localizados além de Netuno até que telescópios maiores, como o LSST (Large Synoptic Survey Telescope), entrem em operação em meados da década de 2020.

Fonte: Outer Solar System Origins Survey

Dawn mapeia crateras em Ceres

Cientistas da missão Dawn da NASA identificaram regiões permanentemente à sombra no planeta anão Ceres. A maioria destas áreas são provavelmente frias o suficiente para reter água gelada durante bilhões de anos, sugerindo que os depósitos de gelo podem lá existir agora.

© NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA (crateras em Ceres)

Nos polos de Ceres, cientistas descobriram crateras que estão permanentemente à sombra, zonas azuis vistas na imagem.

"As condições em Ceres são as ideais para a acumulação de depósitos de água gelada," afirma Norbert Schorghofer, pesquisador convidado da Dawn e da Universidade do Havaí em Manoa, EUA. "Ceres tem massa suficiente para segurar moléculas de água, e as regiões permanentemente à sombra que identificamos são extremamente frias; mais frias do que a maioria das regiões idênticas que existem na Lua e em Mercúrio."

As regiões permanentemente à sombra não recebem luz solar direta. Estão normalmente localizadas no chão de crateras ou ao longo de secções das paredes viradas para o polo. As regiões ainda recebem luz solar indireta, mas caso a temperatura fique abaixo dos -151ºC, a área permanentemente à sombra é uma armadilha fria, um bom local para a água gelada se acumular e permanecer estável. As armadilhas frias já tinham sido previstas em Ceres, mas só foram identificadas agora.

Neste estudo, Schorghofer e colegas estudaram o hemisfério norte de Ceres, melhor iluminado que o hemisfério sul. As imagens das câmaras da Dawn foram combinadas para produzir a forma do planeta anão, mostrando crateras, planícies e outras características em três dimensões. Usando estes dados, um modelo sofisticado de computador desenvolvido no Centro de Voo Espacial Goddard da NASA, em Greenbelt, no estado americano de Maryland, determinou as áreas que recebem luz solar direta, a quantidade de radiação solar que atinge a superfície e como as condições mudam ao longo do ano de Ceres.

Os pesquisadores encontraram dúzias de regiões permanentemente à sombra em todo o hemisfério norte. A maior região encontra-se dentro de uma cratera com 16 km de diâmetro localizada a menos de 65 km do polo norte.

Como um todo, as regiões permanentemente à sombra de Ceres ocupam cerca de 1.800 quilômetros quadrados. É apenas uma pequena fração do planeta anão, muito menos do que 1% da superfície do hemisfério norte.

A equipe espera que estas regiões em Ceres sejam mais frias do que aquelas em Mercúrio ou na Lua. Isto porque Ceres está muito longe do Sol, e as áreas nas crateras à sombra recebem muito pouca radiação indireta.

"Em Ceres, estas regiões agem como armadilhas frias até latitudes relativamente baixas," explica Erwan Mazarico, pesquisador convidado da Dawn em Goddard. "Na Lua e em Mercúrio, só as regiões permanentemente à sombra muito perto dos polos ficam frias o suficiente para o gelo ser estável à superfície."

A situação em Ceres é mais semelhante à de Mercúrio do que à da Lua. Em Mercúrio, as regiões à sombra correspondem a mais ou menos à mesma fração do hemisfério norte. A eficiência de armadilhas, a capacidade para acumular água gelada, é também comparável.

Pelos cálculos efetuados, cerca de 1 em cada 1.000 moléculas de água geradas à superfície de Ceres acaba em armadilhas frias durante o ano de Ceres (1.682 dias terrestres). Isso é suficiente para construir depósitos de água, finos, mas detectáveis, ao longo de 100.000 anos ou mais.

"Enquanto as armadilhas frias podem fornecer depósitos de água gelada à superfície como as observadas na Lua e em Mercúrio, Ceres pode ter sido formado com um relativamente maior reservatório de água," acrescenta Chris Russell, pesquisador principal da missão Dawn, com base na Universidade da Califórnia em Los Angeles, EUA. "Algumas observações indicam que Ceres pode ser um mundo rico em voláteis que não é dependente de outras fontes externas no dia-a-dia."

Os resultados estão disponíveis online na revista Geophysical Research Letters.

Fonte: Goddard Space Flight Center

A quietude no âmago do aglomerado Perseus

Em sua primeira observação, o observatório de raios X Hitomi descobriu que o gás do aglomerado de galáxias Perseus é muito menos turbulento do que o esperado. Esta é uma surpresa porque o aglomerado Perseus é o lar da NGC 1275, uma galáxia elíptica ativa altamente energética, que tem um buraco negro supermassivo em seu centro.

© R. Jay GaBany (aglomerado de galáxias Perseus)

O resultado permite que a massa do aglomerado de galáxias Perseus deve ser calculada com mais precisão do que antes. Uma vez que esta técnica pode ser estendida a outros aglomerados, permitindo sua utilização pelos cosmólogos como melhores sondas de nossos modelos de evolução do Universo desde o Big Bang até o presente momento.

O Hitomi (“olho” em japonês), originalmente conhecido como ASTRO-H, foi um observatório de raios X concebido pela Agência Espacial Japonesa (JAXA) em colaboração com centros de pesquisa nos Estados Unidos e na Holanda. O satélite foi lançado para o espaço em 17 de Fevereiro deste ano, a partir do Centro Espacial Tanegashima, no Japão. Um mês depois, já em órbita e quando tudo parecia correr normalmente, o sistema de estabilização do satélite deixou de funcionar  devido a um erro de software,  provocando a sua fragmentação e o fim prematuro da missão.

Perseus é o aglomerado de galáxias mais brilhante em raios X no céu, e está localizado a uma distância de 240 milhões de anos-luz. Ele foi, portanto, a melhor escolha para demonstrar plenamente o poder do Soft X-ray Spectrometer (SXS), um instrumento que continha um micro-calorímetro arrefecido a 0,05 Kelvin (-273,1 ºC) com a capacidade de medir com precisão a energia de cada fóton de raios X que nele entrava.

A colaboração Hitomi descobriu que o espectrômetro SXS poderia medir a turbulência no aglomerado com uma precisão de 10 km/s. Mas foi a velocidade absoluta do gás que os pegou de surpresa. Foi apenas 164 ± 10 km/s. A melhor medição anterior para Perseus foi tomada com o observatório de raios X XMM-Newton da ESA. Usando um tipo diferente de espectrômetro, a velocidade foi limitada com valor menor do que 500 km/s.

O espectro do gás no centro do aglomerado de galáxias Perseus obtido pelo SXS tem 30 vezes melhor resolução do que os melhores obtidos até à data e mostra um grande número de linhas de emissão devidas a íons de ferro, níquel, crómio e manganês no gás intergaláctico. Os cientistas puderam usar o efeito de Doppler nessas linhas como referência para medir a velocidade do gás numa região com 195 mil anos-luz de diâmetro no centro do enxame.

O resultado indica que o gás do aglomerado tem poucos movimentos turbulentos em seu interior. A energia turbulenta em Perseus é apenas 4% da energia armazenada no gás em forma de calor. Isto é extraordinário, considerando que a galáxia ativa NGC 1275 fica no núcleo do aglomerado. Ele está bombeando energia em seus arredores, criando bolhas de gás extremamente quentes. Pensou-se que estas bolhas induziram a turbulência, o que mantém o gás central quente.

O Hitomi mostra que o movimento turbulento é quase ausente no aglomerado, e isso dá origem a um mistério: o que está mantendo o gás muito difundido do aglomerado quente?

Existe a possibilidade da existência de ondas sonoras como meio de propagação da energia uniformemente por todo o gás. Isto porque, em uma onda de som, a energia pode ser movida, enquanto o próprio meio se mantém mais ou menos estacionária.

Os aglomerados de galáxias são as maiores estruturas ligadas no Universo. Os modelos de computador da expansão do Universo usam a distribuição de massas dos aglomerados como um teste observacional para analisar se estão corretas. Calculando a massa de um aglomerado depende da proporção turbulenta do gás quiescente. Qualquer forma de medir com mais precisão a turbulência permite melhores massas a serem calculadas, e, portanto, melhores modelos computacionais de todo o Universo a ser desenvolvido.

Infelizmente, apenas algumas semanas após a observação de Perseus, uma avaria no sistema de controle colocou o Hitomi em uma rotação incontrolável que resultou na ruptura e perda do satélite.

A próxima missão que será capaz de continuar o programa do Hitomi é Athena, da ESA, um observatório de raios X com lançamento previsto para os anos 2020.

Athena terá 100 vezes mais área coletora e 100 vezes mais pixels do que o Hitomi. Entre os objetivos científicos principais do Athena são investigar a evolução de aglomerados de galáxias, incluindo sua interação com a injeção de energia a partir de buracos negros supermassivos.

Fonte: Nature

Hubble capta imagem inédita da aurora boreal de Júpiter

No dia 4 de julho, a sonda espacial Juno entrou na órbita de Júpiter e promete mandar imagens incríveis do maior planeta do Sistema Solar. Porém, quatro dias antes o telescópio Hubble conseguiu captar uma brilhante aurora azul em um dos polos do maior planeta do Sistema Solar.

© Hubble (aurora boreal de Júpiter)

As auroras boreais são criadas quando partículas de alta energia entram na atmosfera de um planeta perto dos polos e colidem com átomos do gás. As auroras boreais de Júpiter cobrem áreas maiores que as registradas na Terra. Além do tamanho ser maior, as auroras de Júpiter também são centenas de vezes mais energéticas que as terrestres. E, ao contrário das encontradas nos polos da Terra, as auroras de Júpiter nunca cessam. Enquanto na Terra as auroras mais intensas são causadas por tempestades solares, quando as partículas carregadas atingem a atmosfera, energizando os gases constituintes, Júpiter tem uma fonte adicional para as auroras: uma magnetosfera 20 mil vezes mais forte que a do nosso planeta.

Na imagem composta obtida recentemente pelo telescópio espacial Hubble tomada em luz ultravioleta, as auroras aparecem como folhas anulares em torno do polo. Ao contrário das auroras terrestres, as auroras de Júpiter incluem várias faixas brilhantes e pontos. A Grande Mancha Vermelha de Júpiter é visível no canto inferior direito da imagem.

Fonte: NASA

O coração pulsante da Nebulosa do Caranguejo

Esta nova imagem do telescópio espacial Hubble revela o coração de um dos remanescentes de supernovas mais visualmente atraente, a Nebulosa do Caranguejo. No centro desta nebulosa, uma estrela falecida dá vida ao gás que a rodeia.

© Hubble/J. Hester/M. Weisskopf (núcleo da Nebulosa do Caranguejo)

A Nebulosa do Caranguejo, que fica a 6.500 anos-luz de distância na constelação de Touro, é o resultado de uma supernova, ou seja, uma explosão colossal que foi o ato final de uma estrela massiva. Durante esta explosão maior parte do material que formava a estrela foi lançada no espaço a enormes velocidades, formando uma nuvem de gás em expansão conhecida como um remanescente de supernova.

Esta visão extraordinária da nebulosa é uma que nunca foi vista antes. Ao contrário de muitas imagens populares deste objeto conhecido, que destacam os filamentos espetaculares nas regiões exteriores, esta imagem mostra apenas a parte interior da nebulosa e combina três imagens de alta resolução obtidas em torno de dez anos de diferença.

No centro da Nebulosa do Caranguejo encontra-se o que resta do núcleo mais íntimo da estrela original, agora um objeto estranho e exótico conhecido como estrela de nêutrons. Feito inteiramente de partículas subatômicas chamadas nêutrons, uma estrela de nêutrons tem aproximadamente a mesma massa que o Sol, mas comprimida em uma esfera apenas algumas dezenas de quilômetros de diâmetro. Uma estrela de nêutrons típica gira incrivelmente rápida a cerca de 30 vezes por segundo.

A região em torno de uma estrela de nêutrons é uma vitrine para processos físicos extremos. O movimento rápido do material mais próximo à estrela é revelado pelo arco-íris sutil de cores nesta imagem, o efeito arco-íris é devido ao movimento de material ao longo do tempo entre uma imagem e outra.

O telescópio espacial Hubble também capta os detalhes intrincados do gás ionizado, mostrado em vermelho nesta imagem, que forma uma miscelânea caótica de cavidades e filamentos. Dentro desta concha de gás ionizado um brilho azul fantasmagórico rodeia a estrela de nêutrons. Este brilho é a radiação emitida por elétrons espiralando no poderoso campo magnético em torno da estrela a velocidades próximas à da luz. O intenso campo magnético da estrela está canalizando gás e poeira caindo para os polos da estrela, onde é ejetado com imensas velocidades. Dois jatos simétricos de material são transmitidas a partir dos polos, varrendo para o espaço enquanto a estrela gira. Este efeito é parecido como um feixe de farol, onde os jatos apontam periodicamente em direção à Terra, caracterizando uma fonte pulsante de luz no céu. Assim, esses objetos são conhecidos como pulsares.

A explosão de supernova a partir do qual a Nebulosa do Caranguejo nasceu foi um das primeiras a serem registradas na história humana. A história começou no ano de 1054 dC, quando uma nova estrela se tornou visível no céu noturno. A nova estrela foi o objeto mais brilhante durante à noite, perdendo apenas para a Lua. Na época, os astrônomos chineses e japoneses registraram o evento, e monitorando a nova estrela notou-se que o seu brilho desvaneceu-se gradualmente até que, depois de vários anos, tornou-se invisível a olho nu. Consequentemente, a Nebulosa do Caranguejo é um objeto de valor inestimável para o estudo de restos de supernovas, permitindo aos astrônomos sondar as vidas e mortes de estrelas com mais detalhes.

Fonte: ESA

Encontrada evidências de nuvens de água em anã marrom

Desde a sua detecção em 2014, a anã marrom conhecida como WISE 0855 tem fascinado os astrônomos.

© O. Gemini/AURA/Joy Pollard (ilustração de WISE 0855, no infravermelho)

A apenas 7,2 anos-luz da Terra, é o objeto mais frio da sua categoria e é pouco visível em comprimentos de onda infravermelhos até com os maiores telescópios terrestres.

Agora, uma equipe liderada por astrônomos da Universidade da Califórnia em Santa Cruz, conseguiu obter um espectro infravermelho de WISE 0855 usando o telescópio Gemini North no Havaí, fornecendo os primeiros detalhes da composição e química do objeto. Entre as descobertas está a forte evidência que sugere a existência de nuvens de água ou água gelada, as primeiras nuvens deste gênero detectadas fora do nosso Sistema Solar.

"Seria de esperar que um objeto assim tão frio tivesse nuvens de água e esta é a melhor evidência que realmente as tem," afirma Andrew Skemer, professor assistente de astronomia e astrofísica da Universidade da Califórnia.

As anãs marrons são essencialmente estrelas falhadas, tendo-se formado do mesmo modo que as estrelas através de colapso gravitacional a partir de uma nuvem de gás e poeira, mas que não têm massa suficiente para desencadear as reações nucleares que fazem as estrelas brilhar. Com cerca de cinco vezes a massa de Júpiter, WISE 0855 assemelha-se, em muitos aspectos, com esse planeta gigante. A sua temperatura é de aproximadamente 250 K (-23,15 ºC), o que a torna quase tão fria quanto Júpiter, cuja temperatura é de 130 K (-143,13 ºC).

"WISE 0855 é a nossa primeira oportunidade de estudar um objeto extrassolar de massa planetária que é quase tão frio quanto os nossos próprios gigantes gasosos," comenta Skemer.

As observações anteriores da anã marrom, publicadas em 2014, forneceram indicações preliminares de nuvens de água com base em dados fotométricos muito limitados. Skemer disse que a obtenção de um espectro (que separa a luz de um objeto nos seus comprimentos de onda componentes) é a única maneira de detectar a composição molecular de um objeto.

WISE 0855 é demasiado fraca para a espectroscopia convencional em comprimentos de onda ópticos ou no infravermelho próximo, mas a emissão térmica da atmosfera profunda em comprimentos de onda numa janela estreita que ronda os 5 micrômetros forneceu uma oportunidade onde a espectroscopia seria "difícil, mas não impossível", acrescenta.

A equipe usou o telescópio Gemini North no Havaí e o instrumento GNIRS (Gemini Near Infrared Spectrograph) para observar WISE 0855 ao longo de 13 noites para um total de aproximadamente 14 horas.

"É cinco vezes mais fraca do que qualquer outro objeto detectado com espectroscopia terrestre neste comprimento de onda," explica Skemer. "Agora que temos um espectro, podemos realmente começar a pensar sobre o que está acontecendo neste objeto. O nosso espectro mostra que WISE 0855 é dominada por vapor de água e nuvens, com uma aparência geral muito semelhante à de Júpiter."

Os pesquisadores desenvolveram modelos atmosféricos da química de equilíbrio para uma anã marrom com 250 K e calcularam o espectro resultante sob diferentes suposições, incluindo modelos com e sem nuvens. Os modelos previram um espectro dominado por características resultantes do vapor de água, e o modelo nublado rendeu o melhor ajuste para as características no espectro de WISE 0855.

Comparando a anã marrom com Júpiter, a equipe descobriu que os seus espectros são muito semelhantes no que toca às características de absorção de água. Uma diferença significativa é a abundância de fosfina na atmosfera de Júpiter. A fosfina forma-se no interior quente do planeta e reage para formar outros compostos na atmosfera exterior mais fria, pelo que o seu aparecimento no espectro é evidência de misturas turbulentas na atmosfera de Júpiter. A ausência de um sinal forte de fosfina, no espectro de WISE 0855, implica que tem uma atmosfera menos turbulenta.

"O espectro permite-nos investigar as propriedades dinâmicas e químicas que há muito que são estudadas na atmosfera de Júpiter, mas desta vez num mundo extrassolar," conclui Skemer.

Um artigo sobre as descobertas será publicado na revista Astrophysical Journal Letters.

Fonte: University of California

Um surpreendente planeta com três sóis

Uma equipe de astrônomos usou o instrumento SPHERE montado no Very Large Telescope (VLT) do ESO para obter imagens do primeiro planeta já encontrado numa órbita extensa num sistema triplo de estrelas.

© ESO/L. Calçada (ilustração do sistema estelar triplo)

Esperava-se que a órbita de um planeta deste tipo fosse instável, resultando muito provavelmente num planeta que seria rapidamente ejetado para fora do sistema. No entanto, este planeta tem sobrevivido. Esta observação inesperada sugere que tais sistemas possam ser de fato mais comuns do que se pensava anteriormente.

Tatooine, o planeta natal de Luke Skywalker na saga Guerra das Estrelas, era um mundo estranho com dois sóis no céu, no entanto os astrônomos acabam de descobrir um planeta num sistema ainda mais exótico, onde um observador desfrutaria ou de um dia constante, isto é, sem noite, ou de triplos nasceres e pores de Sol todos os dias, dependendo das estações, que neste planeta duram mais que uma vida humana.
Este mundo foi descoberto por uma equipe de astrônomos liderada pela Universidade do Arizona, no EUA, através de imagens diretas obtidas pelo VLT, no Chile. O planeta, chamado HD 131399Ab não é como nenhum outro mundo conhecido, a sua órbita em torno da estrela mais brilhante das três é a maior conhecida num sistema estelar múltiplo. Tais órbitas são frequentemente instáveis, devido à atração gravitacional, complexa e variável, das outras duas estrelas do sistema, e por isso pensava-se que seria muito improvável existirem planetas em órbitas estáveis nestas condições.
As três componentes da estrela tripla são HD 131399A, HD 131399B e HD 131399C, respectivamente, por ordem decrescente de luminosidade. Situado a cerca de 320 anos-luz de distância da Terra na constelação do Centauro, HD 131399Ab tem cerca de 16 milhões de anos de idade, o que o torna igualmente num dos exoplanetas mais jovens  descobertos até à hoje, e um dos muito poucos a serem diretamente fotografados. O planeta orbita a estrela mais brilhante e por isso chama-se HD 131399Ab. Com uma temperatura de 580 graus Celsius e uma massa estimada de cerca de quatro vezes a massa de Júpiter, este exoplaneta é também um dos mais frios e menos massivos a ter sido fotografado.
“HD 131399Ab é um dos poucos exoplanetas que foram diretamente fotografados, tratando-se do primeiro a ser encontrado numa configuração dinâmica tão interessante,” disse Daniel Apai, da Universidade do Arizona, EUA.

“Durante cerca de metade da órbita do planeta, que no total tem uma duração de 550 anos terrestres, as três estrelas estão visíveis no céu; as duas mais fracas encontram-se sempre muito juntas, variando a sua separação aparente relativamente à estrela mais brilhante ao longo do ano,” acrescenta Kevin Wagner, descobridor de HD 131399Ab. Durante a maior parte do ano do planeta, as estrelas apareceriam próximas no céu, dando-lhe um familiar lado diurno e lado noturno, com um único nascer e pôr de Sol triplo diário. À medida que o planeta se desloca na sua órbita, as estrelas vão-se afastando dia após dia, até chegarem ao ponto em que o pôr de uma coincide com o nascer de outra, momento em que o planeta terá um dia praticamente constante, com ausência de noite, o que aconteceria durante cerca de um quarto da sua órbita, ou seja, cerca de 140 anos terrestres.
Kevin Wagner, estudante de doutorado da Universidade do Arizona, identificou o planeta no meio de centenas de candidatos e liderou as observações de acompanhamento para verificar a sua natureza.
O planeta marca também a primeira descoberta de um exoplaneta com o auxílio do instrumento SPHERE montado no VLT. O SPHERE é sensível à radiação infravermelha, o que lhe permite detectar assinaturas térmicas de planetas jovens. Ao mesmo tempo possui sofisticadas características que corrigem distúrbios atmosféricos e bloqueiam a luz das estrelas hospedeiras que, de outro modo, seria ofuscante.
Apesar de serem necessárias observações adicionais e de longo termo para determinar de forma precisa a trajetória do planeta em torno das suas estrelas hospedeiras, observações e simulações parecem sugerir o seguinte cenário: estima-se que a estrela mais brilhante seja 80% mais massiva que o nosso Sol (chamada HD 131399A) e que esteja sendo orbitada pelas duas estrelas menos massivas, B e C, a cerca de 300 UA (sendo que 1 UA corresponde à distância entre a Terra e o Sol). Ao mesmo tempo, as estrelas B e C rodopiam em torno uma da outra, como se fossem um haltere, separadas por uma distância de aproximadamente a distância que separa o Sol de Saturno (10 UA).
Neste cenário, o planeta HD 131399Ab desloca-se em torno da estrela A numa órbita com um raio de cerca de 80 UA, o que corresponde a cerca de duas vezes a órbita de Plutão no Sistema Solar, trazendo o planeta até cerca de 1/3 da separação entre a estrela A e o par B/C. Os pesquisadores apontam para a possibilidade de uma de variedade de cenários orbitais, sendo que o veredito para a estabilidade a longo prazo do sistema terá que esperar pelas observações de acompanhamento planejadas que irão limitar melhor a órbita do planeta.

© ESO (órbita do planeta e das estrelas do sistema)

Este esquema mostra a órbita do planeta no sistema HD 131399 (em vermelho) e as órbitas das estrelas (em azul). O planeta orbita a estrela mais brilhante do sistema, HD 131399A.

“Se o planeta estivesse mais afastado da estrela mais massiva, seria certamente lançado para fora do sistema," explica Apai. “As nossas simulações de computador mostraram que este tipo de órbita pode ser estável, mas se variarmos os parâmetros apenas um pouco, o sistema torna-se instável muito rapidamente.”
Planetas em sistemas de estrelas múltiplas têm um interesse especial para os astrônomos e cientistas planetários porque mostram como funciona a formação planetária em cenários muito extremos. Apesar dos sistemas de estrelas múltiplas nos parecerem exóticos, uma vez que a nossa órbita se faz em torno de uma estrela solitária, o certo é que os sistemas de estrelas múltiplas são tão comuns como as estrelas individuais.
“Não é claro entender como é que este planeta acabou por ficar retido numa órbita tão extensa neste sistema extremo e não podemos ainda dizer o que é que este fato poderá significar para a compreensão dos tipos de sistemas planetários, no entanto mostra que existe mais variedade do que julgávamos possível,” conclui Kevin Wagner. “O que sabemos é que planetas em sistema de estrelas múltiplas têm sido muito pouco estudados, mas são potencialmente tão numerosos como planetas em sistemas de estrelas únicas.”

Este trabalho foi descrito no artigo científico intitulado “Direct Imaging Discovery of a Jovian Exoplanet Within a Triple Star System”, de K. Wagner et al., que foi publicado na revista Science.

Fonte: ESO

Arp 286: O Trio em Virgem

Uma notável composição telescópica em amarelo e azul, essa cena mostra um trio de galáxias que estão interagindo a uma distância de aproximadamente 90 milhões de anos-luz da Terra na direção da constelação de Virgem.

© Johannes Schedler (Arp 286)

Na parte esquerda duas brilhantes estrelas da Via Láctea iluminam o trio, um lembrete que as estrelas na nossa galáxia são como as estrelas localizadas nas distantes ilhas do Universo. Com uma coloração predominantemente amarela, com braços espirais e com faixas de poeira, a NGC 5566 é enorme, com aproximadamente 150.000 anos-luz de comprimento. Um pouco abaixo dela está a pequena e azul NGC 5569. Próximo ao centro da imagem está a terceira galáxia, a NGC 5560, que é multicolorida e aparentemente está esticada e distorcida devido a interação com a NGC 5566. O trio de galáxias está também incluído no Atlas of Peculiar Galaxies, feito por Halton Arp em 1966 como o Arp 286. Na época da construção do Atlas esse trio deve ter assustado o astrônomo, porém hoje em dia sabemos que essas interações cósmicas são apreciadas como parte normal da evolução das galáxias.

Fonte: NASA

IC 4628: A Nebulosa do Camarão

Ao sul de Antares, na cauda da constelação rica em nebulosas do Escorpião, encontra-se nebulosa de emissão IC 4628.

 

© Michael Sidonio (IC 4628)

As estrelas próximas, quentes e de grande massa, na juventude de seus milhões de anos de idade, irradiam sobre a nebulosa com luz ultravioleta invisível, arrancando elétrons de seus átomos. Os elétrons eventualmente se recombinam com os átomos para produzir o visível brilho nebuloso, dominado pela emissão vermelha de hidrogênio. A uma distância estimada de 6.000 anos-luz, a região mostrada tem cerca de 250 anos-luz de diâmetro, estendendo-se por uma área equivalente a quatro luas cheias no céu. A nebulosa também é catalogada como Gum 56 em homenagem ao astrônomo australiano Colin Stanley Gum, mas os astrônomo amantes dos frutos do mar conhecem a nuvem cósmica como a Nebulosa do Camarão.

Fonte: NASA

Hubble capta um olho de boi cósmico

A nebulosa rosa brilhante quase abraça completamente uma galáxia espiral nesta imagem do telescópio espacial Hubble da NGC 922.

© Hubble (NGC 922)

A estrutura em anel e a forma espiral da galáxia distorcida resulta de uma galáxia menor registrando um olho de boi cósmico, que atingiu o centro da NGC 922 a 330 milhões de anos atrás. A forma incomum atual da NGC 922 é o resultado de uma colisão cósmica com uma galáxia menor chamada 2MASXI J0224301-244443, que mergulhou para a direita através do núcleo da NGC 922 e sendo lançada para o outro lado. À medida que a galáxia menor passou pelo meio da NGC 922, criou ondulações gravitacionais que interromperam as nuvens de gás e provocaram a formação de novas estrelas cuja radiação, em seguida, iluminou o gás remanescente. A cor rosa brilhante da nebulosa resultante é um sinal característico deste processo e é emitida por gás de hidrogênio excitado (o elemento dominante nas nuvens de gás interestelar). A imagem da NGC 922 obtida pelo Hubble consiste de uma série de exposições tomadas em luz visível com a Wide Field Camera 3 (WFC3), e no visível e infravermelho próximo com a Wide Field and Planetary Camera 2 (WFPC2). A NGC 922 situa-se a 157 milhões de anos-luz de distância da Terra.

Fonte: Space Telescope Science Institute

Buraco negro clandestino pode representar nova população

Astrônomos combinaram dados do observatório de raios X Chandra da NASA, do telescópio espacial Hubble e do Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) para concluir que uma fonte peculiar de ondas de rádio que se pensa ser uma galáxia distante é na verdade um vizinho sistema estelar binário contendo uma estrela de baixa massa e um buraco negro.

© Chandra/Hubble/VLA (VLA J2130+12)

Esta identificação sugere que pode haver um grande número de buracos negros em nossa galáxia que passaram despercebidos até agora.

Por cerca de duas décadas, os astrônomos têm conhecimento sobre um objeto chamado VLA J213002.08+120904 (VLA J2130+12, de forma abreviada). Embora esteja perto na linha de visão do aglomerado globular M15, a maioria dos astrônomos pensavam que esta fonte de ondas de rádio brilhante foi, provavelmente, uma galáxia distante.

Graças a recentes medições de distância com uma rede internacional de telescópios de rádio, incluindo os telescópios EVN (European Very Long Baseline Interferometry Network), o telescópio Green Bank e observatório de Arecibo, os astrônomos perceberam que o VLA J2130+12 está a uma distância de 7.200 anos-luz , mostrando que está bem dentro da galáxia Via Láctea e cerca de cinco vezes mais perto do que o M15. Uma imagem profunda do Chandra revela que só pode estar emitindo uma quantidade muito pequena de raios X, enquanto recentes dados do VLA indicam uma fonte continua brilhante em ondas de rádio.

Este novo estudo indica que o VLA J2130+12 é um buraco negro com algumas vezes da massa do nosso Sol, que está muito lentamente absorvendo material de uma estrela companheira. A este ritmo de abastecimento insignificante o VLA J2130+12 não foi previamente caracterizado como um buraco negro, uma vez que carece de alguns dos sinais indicadores de que os buracos negros em binários tipicamente mostram.

"Normalmente, encontramos buracos negros quando eles estão puxando grande quantidade de material. Antes de colapsar no buraco negro este material fica muito quente e emite intensamente em raios X," disse Bailey Tetarenko da Universidade de Alberta, no Canadá, que liderou o estudo.

Esta é a primeira vez que um sistema binário com buraco negro fora de um aglomerado globular foi inicialmente descoberto enquanto ele está em um estado tão calmo.

Observações efetuadas pelo Hubble identificou o VLA J2130+12 como uma estrela tendo apenas cerca de um décimo a um quinto da massa do Sol. O brilho de rádio observado e o limite no brilho de raios X do Chandra permitiu aos pesquisadores descartar outras interpretações possíveis, como uma estrela anã muito fria, uma estrela de nêutrons, ou uma anã branca absorvendo material de uma estrela companheira.

Como este estudo só cobriu uma pequena porção do céu, a implicação é que não deve haver muitos desses buracos negros tranquilos ao redor da Via Láctea. As estimativas são de que dezenas de bilhões desses buracos negros poderiam existir dentro de nossa galáxia, cerca de três a milhares de vezes mais do que estudos anteriores sugeriram.

"Alguns destes buracos negros desconhecidos poderia estar mais perto da Terra do que se pensava anteriormente," disse Robin Arnason, da Universidade Western, no Canadá. "No entanto, não há necessidade de se preocupar, pois estes buracos negros estariam ainda muitos anos-luz de distância da Terra."

Sensíveis levantamentos de rádio e de raios X que cobrem grandes regiões do céu terão de ser realizados para descobrir mais dessa população em falta.

Este buraco negro foi formado no plano do disco da Via Láctea, que necessitou de um grande pontapé no nascimento para lançá-lo à sua posição atual de cerca de 3.000 anos-luz acima do plano da Galáxia.

Estes resultados aparecem em um artigo no The Astrophysical Journal.

Fonte: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

Uma fauna de corpos menores do VISTA

Uma equipe de astrônomos europeus usou dados do telescópio de rastreio VISTA do ESO para catalogar uma população variada de corpos menores, que são pequenos objetos do Sistema Solar, nos comprimentos de onda do infravermelho próximo.

© ESO/M. Kornmesser (ilustração de núcleos de gelo no Cinturão de Kuiper)

Após a órbita  de Netuno existe um enorme disco de pequenos objetos chamado Cinturão de Kuiper, e ainda mais além dele está a nuvem de Oort, local onde habitam os cometas. A ilustração acima mostra uma parte do Cinturão de Kuiper, povoada de núcleos gelados pertencentes a potenciais cometas. Esta imagem fará parte da exposição "O Universo Vivo", que estará disponível ao público no Supernova do ESO.

Este estudo deu origem a uma coleção de medições de milhares de objetos, dados estes que poderão ajudar a responder a questões chave sobre o Sistema Solar primordial.
Sabe-se que o Sistema Solar contém cerca de 700 mil objetos pequenos, desde asteroides rochosos a cometas gelados. Ao estudar estes objetos, os astrônomos esperam compreender como é que o Sistema Solar se formou e evoluiu e, ao mesmo tempo, reunir informações importantes sobre possíveis impactos com a Terra.
A equipe examinou um subconjunto de dados do rastreio do VISTA (Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy), o VISTA Hemisphere Survey, que cobriu cerca de 40% do hemisfério sul do céu. Ao examinar de forma cuidada a enorme quantidade de dados deste rastreio, os pesquisadores conseguiram determinar a posição e o brilho de quase 40 mil objetos, obtendo ainda informação de cor para cerca de 35 mil deles. Esta é a primeira vez que dados de um rastreio são analisados para revelar informação sobre um tão grande número de pequenos corpos do Sistema Solar.
Os dados de cor, em particular, podem ser usados para classificar os objetos, ao derivar informação sobre a sua composição à superfície. A diversidade de objetos identificados no catálogo inclui exemplos de todas as categorias conhecidas de corpos deste tipo: asteroides próximos da Terra, objetos que cruzam a órbita de Marte, asteroides Hungaria, asteroides do cinturão principal, asteroides Cybele, asteroides Hilda, Troianos, cometas, objetos do Cinturão de Kuiper, entre outros.
O VISTA é o maior telescópio de rastreio do mundo, com um espelho de 4,1 metros de diâmetro. O seu enorme campo de visão, juntamente com os seus detectores muito sensíveis, dá aos astrônomos uma visão completamente nova do céu austral. Os rastreios do céu são uma ferramenta poderosa nos dias de hoje, em que existem detectores tão grandes e sensíveis, permitindo aos astrônomos catalogar de modo rápido um grande número de objetos celestes e fazer análises estatísticas sobre os mesmos. São ideais para os astrônomos que procuram, como neste caso, objetos próximos em movimento, tais como asteroides e cometas.

Este trabalho foi descrito no artigo científico intitulado “Near-infrared colors of minor planets recovered from VISTA - VHS survey (MOVIS)”, de M. Popescu et al., que foi publicado na revista especializada Astronomy & Astrophysics.

Fonte: ESO