Estrela sai da hibernação de forma explosiva

Astrônomos do Observatório Astronômico da Universidade de Varsóvia, baseados no levantamento a longo termo e em grande escala do OGLE (Optical Gravitational Lensing Experiment) anunciaram a descoberta de uma extraordinária explosão estelar.

 

© K. Ulaczyk/Warsaw University Observatory (ilustração da explosão de uma nova clássica)

Observações a longo prazo da nova clássica V1213 Centauri, entre os anos 2003 e 2016, forneceram novas informações sobre a evolução e mecanismos destas espetaculares explosões cósmicas.

"As erupções de novas clássicas estão entre as maiores explosões estelares observadas no Universo. Em poucas horas, as novas aumentam de brilho por um fator de vários milhares, tornando-se nos objetos mais brilhantes na Via Láctea," explica Przemek Mróz, o autor principal e estudante de pós-doutoramento no Observatório Astronômico da Universidade de Varsóvia.

As novas clássicas são sistemas binários íntimos que consistem de uma anã branca que rouba matéria de uma companheira estelar de baixa massa. A matéria rica em hidrogênio acumula-se à superfície da anã branca e assim que a sua massa atinge um valor crítico, é desencadeada uma reação termonuclear, provocando uma grande explosão, a erupção de uma nova clássica. Os astrônomos pensam que em cada sistema deste gênero, as erupções repetem-se em escalas de tempo de milhares a milhões de anos, o que torna impossível traçar o comportamento do sistema durante esse tempo.

Uma das hipóteses, conhecida como cenário de hibernação, prevê que várias décadas após a erupção o sistema caia num estado de baixa atividade, quando a transferência de massa virtualmente cessa. A hipótese de hibernação ganhou algum apoio graças à descoberta de antigas conchas de novas em torno de dois sistemas com uma transferência de baixa massa. No entanto, ainda não foram encontradas evidências diretas de alterações consideráveis na transferência de massa antes, durante e após as novas.

Os astrônomos efetuaram observações da nova clássica V1213 Centauri (Nova Centauri 2009), que explodiu no dia 8 de maio de 2009, com um telescópio de 1,3 metros localizado no Observatório Las Campanas, no Chile. A estrela está localizada na direção da constelação de Centauro a uma distância de 23 mil anos-luz da Terra.

"As nossas observações estão de acordo com as previsões do cenário de hibernação. Este é o primeiro caso em que a evolução de uma nova clássica pode ser investigada com tanta precisão," comenta Przemek Mróz.

Antes da erupção de 2009, o sistema mostrava novas anãs (aumentos pequenos e periódicos de brilho), sugerindo uma instável transferência de pouca massa entre as duas estrelas. Atualmente, o sistema está significativamente mais brilhante do que antes da explosão, sugerindo que a transferência de massa aumentou como resultado da nova. Isto está de acordo com as previsões fundamentais da hipótese de hibernação.

Durante as próximas décadas a taxa de transferência de massa deverá diminuir gradualmente e a estrela também diminuir, gradualmente, de brilho. A estrela voltará a transformar-se numa nova anã e possivelmente cair em hibernação durante milhares de anos, até que desperte novamente e expluda como uma nova clássica. A V1213 Centauri, com o seu bem conhecido comportamento de erupção, poderá torna-se uma "Pedra de Rosetta" para os estudos da evolução das novas. As continuadas e detalhadas observações de acompanhamento, durante as próximas décadas, irão permitir novos testes da evolução a longo prazo da nova.

"A nossa descoberta é outro caso de quando as observações a longo termo do OGLE são cruciais para os estudos deste fenômeno único e extremamente raro," afirma o professor Andrzej Udalski, diretor do Observatório da Universidade de Varsóvia e membro da equipe OGLE. "Há alguns anos, observamos um processo de fusão entre duas estrelas, o que levou a uma outra explosão estelar, conhecida como nova vermelha," realça Udalski.

Um dos primeiros objetivos do levantamento OGLE foi o de descobrir matéria escura usando a técnica de microlente gravitacional. Atualmente, os seus estudos cobrem uma grande variedade de tópicos: procura por exoplanetas, estudos da estrutura e evolução da Via Láctea e de galáxias vizinhas, estrelas variáveis, quasares e transientes.

O artigo que descreve a descoberta foi publicado na revista científica Nature.

Fonte: University of Warsaw

Supernova ejetada das páginas da História

Um novo olhar sobre os detritos de uma estrela que explodiu na nossa Galáxia ajudou os astrônomos a reexaminar quando a supernova realmente aconteceu. Observações recentes do remanescente de supernova chamado G11.2-0.3, com o observatório de raios X Chandra da NASA, arrancaram a sua ligação a um evento registado pelos chineses no ano 386.

© Chandra/DSS (remanescente de supernova G11.2-0.3)

Esta imagem mais recente de G11.2-0.3 mostra raios X de baixa energia em vermelho, raios X de energia moderada em verde, e raios X altamente energéticos detectados pelo Chandra em azul. Os dados de raios-  foram sobrepostos num campo óptico do DSS (Digitized Sky Survey), que mostra estrelas no primeiro plano.

As supernovas históricas e seus remanescentes podem ter ligações tanto em observações astronômicas atuais, bem como em registos históricos do evento. Uma vez que pode ser difícil determinar, a partir de observações recentes do remanescente, exatamente quando é que a supernova ocorreu, as supernovas históricas fornecem informações importantes sobre estas cronologias estelares. Os detritos estelares podem dizer-nos muito sobre a natureza da estrela que explodiu, mas a interpretação torna-se muito mais simples tendo uma idade conhecida.

Novos dados de G11.2-0.3 pelo Chandra mostram a existência de nuvens densas de gás situadas ao longo da linha de visão entre o remanescente de supernova e a Terra. As observações infravermelhas com o telescópio Hale de 5 metros do Observatório Palomar já tinham indicado anteriormente que partes do remanescente eram fortemente obscurecidas por poeira. Isto significa que a supernova responsável por este objeto teria sido simplesmente demasiado fraca para poder ser vista a olho nu no ano 386. Isto deixa a natureza do evento observado nesse ano como um mistério.

A nova imagem de G11.2-0.3 foi divulgada em conjunto com o workshop desta semana intitulado "A Ciência do Chandra para a Próxima Década", que teve lugar em Cambridge, no estado americano de Massachusetts. Apesar do workshop se focar na ciência inovadora e emocionante que o Chandra poderá concluir nos próximos dez anos, G11.2-0.3 é um exemplo de como este grande observatório nos ajuda a entender melhor a história complexa do Universo e dos objetos aí presentes.

Aproveitando as operações bem-sucedidas do Chandra desde que foi lançado para o espaço em 1999, os astrônomos foram capazes de comparar observações de G11.2-0.3 realizadas em 2000 com aquelas obtidas em 2003 e mais recentemente em 2013. Esta longa linha de base permitiu aos cientistas medir o quão rápido o remanescente está em expansão. Usando estes dados para extrapolar o passado, determinaram que a estrela que criou G11.2-0.3 explodiu entre 1.400 e 2.400 anos, da perspetiva da Terra.

Os dados anteriores de outros observatórios haviam mostrado que este remanescente era o produto de uma supernova criada a partir do colapso e explosão de uma estrela massiva. A cronologia revista da explosão, com base nos dados recentes do Chandra, sugere que G11.2-0.3 é uma das mais jovens supernovas na Via Láctea. A supernova mais jovem, Cassiopeia A, tem também uma idade determinada a partir da expansão do seu remanescente e, tal como G11.2-0.3, não foi observada durante a data estimada da sua explosão, 1680, devido ao obscurecimento da poeira. Até agora, a Nebulosa do Caranguejo, o remanescente de supernova observado no ano 1054, permanece o único firmemente identificado de uma enorme explosão estelar na Via Láctea.

Embora a imagem do Chandra pareça mostrar que o remanescente tem uma forma muito circular e simétrica, os detalhes dos dados indicam que o gás para onde o remanescente está se expandindo é irregular. Devido a isto, os pesquisadores propõem que a estrela que explodiu tenha perdido quase todas as suas regiões exteriores, quer seja num vento assimétrico de gás soprado para longe da estrela, quer seja numa interação com uma estrela companheira. Pensam que a estrela mais pequena, deixada para trás, teria então soprado gás para longe a uma velocidade ainda superior, varrendo gás anteriormente perdido no vento e formando a concha densa. A estrela teria então explodido, produzindo o remanescente de supernova G11.2-0.3 visto hoje.

A explosão da supernova também produziu um pulsar, uma estrela de nêutrons que gira rapidamente, e uma nebulosa de vento de pulsar, aqui vista como a emissão azulada de raios X no centro do remanescente. A combinação da rápida rotação do pulsar com o forte campo magnético gera um campo eletromagnético intenso que produz jatos de matéria e antimatéria que se afastam dos polos norte e sul do pulsar, e um vento intenso que flui para fora ao longo do seu equador.

O artigo que descreve estes resultados foi publicado na revista The Astrophysical Journal.

Fonte: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

Kepler observa dançarinas estelares no aglomerado das Plêiades

Tal como bailarinas cósmicas, as estrelas do aglomerado das Plêiades giram com velocidades diferentes.

© NASA/JPL-Caltech/UCLA/WISE (aglomerado das Plêiades)

Ao observar estas dançarinas estelares, o telescópio espacial Kepler da NASA, durante a sua missão K2, ajudou a recolher o mais completo catálogo de períodos de rotação de estrelas num aglomerado. Esta informação pode ajudar os astrônomos a ter uma visão sobre onde e como os planetas se formam em torno destas estrelas e como essas estrelas evoluem.

"Esperamos que, ao compararmos os nossos resultados com os de outros aglomerados, possamos aprender mais sobre a relação entre a massa de uma estrela, a sua idade e até mesmo sobre a história do seu sistema solar," afirma Luisa Rebull, pesquisadora no IPAC (Infrared Processing and Analysis Center) do Caltech em Pasadena, no estado americano da Califórnia.

O aglomerado aberto das Plêiades (M45) é um dos mais próximos e mais facilmente observáveis, situado, em média, a apenas 445 anos-luz da Terra. Com mais ou menos 125 milhões de anos, estas estrelas já podem ser consideradas jovens adultas. Nesta fase das suas vidas, as estrelas provavelmente giram mais rápido que nunca.

À medida que uma típica estrela atravessa a idade adulta, perde alguma rotação devido à emissão abundante de partículas carregadas conhecida como vento estelar (no nosso Sistema Solar, chamamos a este fenômeno vento solar). As partículas carregadas são transportadas ao longo dos campos magnéticos da estrela que, geralmente, exerce um efeito de frenagem sobre a velocidade de rotação da estrela.

Rebull e colegas procuraram aprofundar estas dinâmicas da rotação estelar com o Kepler. Considerando o seu campo de visão no céu, o Kepler observou aproximadamente 1.000 membros estelares das Plêiades ao longo de 72 dias. O telescópio mediu as velocidades de rotação de mais de 750 estrelas nas Plêiades, incluindo cerca de 500 das mais leves, pequenas e tênues do aglomerado, cujas rotações não podiam ser detectadas anteriormente com instrumentos terrestres.

As medições da luz estelar pelo Kepler inferem a velocidade de rotação de uma estrela captando pequenas mudanças na sua luminosidade. Estas alterações resultam de "manchas estelares" que, tal como as mais conhecidas manchas solares do nosso Sol, formam-se quando as concentrações do campo magnético impedem a liberação normal de energia à superfície de uma estrela. As regiões afetadas tornam-se mais frias do que os arredores e, por isso, aparecem escuras em comparação.

À medida que as estrelas giram, as suas manchas estelares entram e saem do ponto de vista do Kepler, fornecendo uma maneira de determinar a velocidade de rotação. Ao contrário das minúsculas manchas que o nosso Sol, de meia-idade, por vezes apresenta, as manchas estelares podem ser gigantescas em estrelas jovens como as das Plêiades porque a juventude estelar está associada a uma maior turbulência e atividade magnética. Estas manchas estelares desencadeiam maiores quedas no brilho e tornam mais fáceis de obter as necessárias medições da rotação.

Durante as suas observações das Plêiades, emergiu um padrão claro nos dados: as estrelas mais massivas tendem a girar mais lentamente, enquanto as estrelas menos massivas tendem a girar mais rapidamente. Os períodos de rotação das estrelas grandes e lentas variam entre 1 e 11 dias terrestres. Muitas estrelas de pequena massa, no entanto, levam menos de um dia para completar uma rotação (em comparação, o nosso calmo Sol completa uma rotação a cada 26 dias). A população de estrelas em rotação lenta varia de estrelas um pouco maiores, mais quentes e massivas que o Sol, até outras estrelas mais pequenas, frias e leves. No outro extremo, as estrelas velozes e de menor massa possuem, no mínimo, um-décimo da massa do Sol.

Os pesquisadores sugerem que a principal fonte destas diferentes rotações é a estrutura interna das estrelas. As estrelas maiores têm um enorme núcleo envolto numa camada fina de material estelar que atravessa um processo chamado convecção, parecido com o movimento circular da água fervendo. As estrelas pequenas, por outro lado, consistem quase no seu todo de regiões convectivas. À medida que as estrelas envelhecem, o mecanismo de frenagem dos campos magnéticos diminui mais facilmente a rotação da camada fina e mais externa das grandes estrelas do que a camada comparativamente espessa e turbulenta das estrelas pequenas.

Graças à proximidade das Plêiades, os pesquisadores pensam que deverá ser possível desembaraçar as complexas relações entre as velocidades de rotação e outras propriedades estelares. Estas propriedades estelares, por sua vez, podem influenciar os climas e a habitabilidade de exoplanetas aí presentes. Por exemplo, à medida que a rotação diminui, o mesmo acontece com a produção das manchas estelares e suas tempestades associadas. Uma menor quantidade de tempestades estelares significa uma menos intensa e prejudicial radiação liberada para o espaço, irradiando planetas próximos e suas biosferas potencialmente emergentes.

"O aglomerado das Plêiades fornece uma âncora para os modelos teóricos da rotação estelar em ambas as direções, jovens e velhas," afirma Rebull. "Ainda temos muito que aprender no que toca ao como, quando e porquê de as estrelas diminuírem os seus períodos de rotação."

Rebull e colegas estão agora analisando dados da missão K2 pertencentes a outro aglomerado estelar mais velho, o Presépio (M44), a fim de explorar este fenômeno da estrutura e evolução estelar.

A missão K2, em termos de estudos estelares, usa a capacidade do Kepler em observar com precisão as mudanças minúsculas na luz emitida. A missão principal do Kepler terminou em 2013, mas no ano seguinte começou a missão K2, que continua efetuando observações exoplanetárias e astrofísicas.

Três artigos sobre o assunto foram publicados na revista Astronomical Journal.

Fonte: Jet Propulsion Laboratory

Missão do Fermi expande a procura por matéria escura

A matéria escura, a misteriosa substância que constitui a maior parte do material do Universo, permanece tão evasiva como sempre.

© Hubble/DSS2 (Pequena Nuvem de Magalhães)

Embora experiências terrestres e espaciais tenham ainda de encontrar traços da matéria escura, os resultados estão ajudando os cientistas a descartar algumas das muitas possibilidades teóricas. Três estudos publicados no início deste ano, usando seis ou mais anos de dados do telescópio espacial de raios gama Fermi da NASA, ampliaram a missão de buscar matéria escura usando algumas abordagens novas.

A matéria escura não emite nem absorve luz, interage principalmente com o resto do Universo através da gravidade e, ainda assim, corresponde a cerca de 80% da matéria no Universo. Os astrônomos vêm os seus efeitos em todo o cosmos, e na rotação das galáxias, na distorção da luz que passa através de aglomerados de galáxias e em simulações do Universo jovem, que até exige a presença da matéria escura para a formação de galáxias.

Os principais candidatos para a matéria escura são classes diferentes de partículas hipotéticas. Os cientistas pensam que os raios gama, a forma mais energética de luz, pode ajudar a revelar a presença de alguns tipos de partículas propostas da matéria escura. Anteriormente, o Fermi procurou sinais de raios gama associados com a matéria escura no centro da nossa Galáxia e em pequenas galáxias anãs que a orbitam. Embora sem a descoberta de sinais convincentes, estes resultados eliminaram candidatos dentro de um intervalo de massas e taxas de interação, limitando ainda mais as possíveis características das partículas de matéria escura.

Entre os novos estudos, o cenário mais exótico investigado foi a possibilidade de a matéria escura consistir de partículas hipotéticas chamadas áxions ou outras partículas com propriedades semelhantes. Um aspeto interessante dos áxions é a capacidade de conversão em raios gama e vice-versa quando interagem com campos magnéticos fortes. Estas conversões deixariam para trás traços característicos, como falhas e "escadas" no espetro de uma fonte de raios gama brilhante.

Manuel Meyer da Universidade de Estocolmo liderou um estudo para procurar estes efeitos nos raios gama da NGC 1275, a galáxia central do aglomerado de galáxias de Perseu, localizado a aproximadamente 240 milhões de anos-luz de distância. Pensa-se que as emissões altamente energéticas da NGC 1275 estejam associadas com um buraco negro supermassivo no seu centro. Tal como em todos os aglomerados de galáxias, o aglomerado de Perseu tem gás quente envolvido com campos magnéticos, que permitem a transição entre raios gama e os áxions. Isto significa que alguns dos raios gama provenientes da NGC 1275 podem converter-se em áxions, e potencialmente de volta, enquanto viajam até nós.

A equipe de Meyer recolheu observações com o instrumento LAT (Large Area Telescope) do Fermi e procurou distorções previstas no sinal de raios gama. Os achados, publicados no dia 20 de abril na revista Physical Review Letters, exclui os áxions que poderiam ter constituído cerca de 4% da matéria escura.

Outra classe possível da matéria escura são as chamadas WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles). Em algumas versões, as WIMPs que colidem ou se aniquilam mutuamente ou produzem uma partícula intermediária e de rápida decomposição. Ambos os cenários resultam em raios gama que podem ser detectados pelo LAT.

Regina Caputo da Universidade da Califórnia, em Santa Cruz, procurou estes sinais na Pequena Nuvem de Magalhães, localizada a cerca de 200.000 anos-luz de distância, a segunda maior galáxia que orbita a Via Láctea. Parte do encanto da Pequena Nuvem de Magalhães no que toca a uma investigação de matéria escura é que está relativamente perto de nós e a sua emissão de raios gama, que vem de fontes convencionais como formação estelar e pulsares, é bem compreendida. Mais importante ainda, os astrônomos têm medições de alta precisão da curva de rotação da Pequena Nuvem de Magalhães, que mostra como a sua velocidade de rotação muda com a distância ao centro e indica a quantidade de matéria escura presente. Num artigo publicado no dia 22 de março na revista Physical Review D, Caputo e colegas modelaram o teor de matéria escura da Pequena Nuvem de Magalhães, mostrando que possuía o suficiente para produzir sinais detectáveis de dois tipos de WIMPs.

 

© NASA/Fermi (blazares)

Esta animação alterna entre duas imagens do céu em raios gama, visto pelo instrumento LAT do Fermi, uma usando os primeiros três meses de dados do LAT, a outra que mostra uma exposição acumulada de sete anos. A cor azul, que representa a menor quantidade de raios gama, inclui o fundo extragaláctico de raios gama (FER). Os blazares constituem a maior parte das fontes brilhantes aqui vistas (de vermelho a branco).

No terceiro estudo, pesquisadores liderados por Marco Ajello da Universidade de Clemson na Carolina do Sul, EUA, e por Mattia Di Mauro do Laboratório do Acelerador Nacional do SLAC na Califórnia, levaram a pesquisa numa direção diferente. Em vez de olhar para alvos astronômicos específicos, a equipe usou mais de 6,5 anos de dados do LAT para analisar o fundo de raios gama visto em todo o céu.

A natureza desta radiação, chamada fundo extragaláctico de raios gama, tem sido debatida desde que foi medida pela primeira vez pelo SAS-2 (Small Astronomy Satellite 2) da NASA na década de 1970. O Fermi mostrou que grande parte desta radiação tem origem em fontes não resolvidas de raios gama, particularmente galáxias chamadas blazares, galáxias alimentadas por material que cai em direção a buracos negros gigantescos. Os blazares constituem mais de metade do total das fontes de raios gama observadas pelo Fermi e compõem uma percentagem ainda maior num novo catálogo LAT dos raios gama mais energéticos.

Alguns modelos preveem que os raios gama do FER possam surgir de distantes interações com partículas de matéria escura, como a aniquilação ou decaimento dos WIMPs. Numa análise detalhada dos raios gama altamente energéticos do FER, publicada no dia 14 de abril na revista Physical Review Letters, Ajello e sua equipe mostram que os blazares e outras fontes discretas podem ser responsáveis pela quase totalidade desta emissão.

Apesar destes estudos mais recentes terem ficado de mãos vazias, a busca para encontrar matéria escura continua tanto no espaço como em experiências terrestres. Ao Fermi junta-se o instrumento AMS da NASA, um detector de partículas a bordo da Estação Espacial Internacional.

Fonte: SLAC National Accelerator Laboratory

Os estilhaços estelares de um remanescente de supernova

A alguns milhares de anos atrás, uma estrela explodiu a cerca de 160.000 anos-luz de distância da Terra, espalhando seus estilhaços estelares pelo céu.

© Hubble (DEM L71)

A consequência dessa detonação energética é mostrada nesta notável imagem feita pela Wide Field Camera 3 do telescópio espacial Hubble.

A estrela que explodiu era uma anã branca localizada na Grande Nuvem de Magalhães, uma de nossas galáxias vizinhas. Cerca de 97% das estrelas dentro da Via Láctea estão entre um décimo e oito vezes a massa solar, e espera-se que terminem suas vidas como anãs brancas. Essas estrelas podem ter diferentes destinos, um dos quais é explodir como uma supernova, um dos eventos mais brilhantes do Universo. Se uma anã branca é parte de um sistema estelar binário, ela pode sugar material de sua companheira. Após ingerir mais matéria do que pode lidar, e ficando do tamanho aproximado de 1,5 vezes do tamanho do Sol, a estrela torna-se instável e inicia o processo de geração de uma supernova do Tipo Ia.

Este foi o caso da remanescente de supernova mostrada aqui, que é conhecida como DEM L71. Ela se formou quando uma anã branca atingiu o final da sua vida e se arrebentou, ejetando uma nuvem de detritos super aquecida durante o processo. Vagando pelo gás interestelar ao redor, esses estilhaços estelares gradativamente se difundiram em filamentos separados de material que podem ser vistos na imagem.

Fonte: ESA

Nuvens de Saturno no infravermelho

A imagem abaixo em cores falsas foi produzida pelo engenheiro Kevin M. Gill, do Jet Propulsion Laboratory da NASA, em Pasadena, na Califórnia.

 

  © NASA/JPL-Caltech/K. M. Gill (nuvens de Saturno no infravermelho)

A imagem foi feita usando a câmera de grande angular da sonda Cassini no dia 20 de Julho de 2016, usando uma combinação de filtros espectrais sensíveis à luz infravermelha nos comprimentos de onda de 750, 727 e 619 nanômetros. Os filtros são sensíveis à absorção e ao espalhamento da luz do Sol pelo metano na atmosfera de Saturno. Eles têm sido usados pela missão Cassini para determinar a estrutura e a profundidade das formas observadas nas nuvens da atmosfera do planeta.

Saturno tem cerca de 75% de hidrogênio, e 25% de hélio, com traços de outras substâncias como metano e gelo de água, de acordo com os pesquisadores planetários da ESA.

O planeta é um dos lugares onde mais venta no Sistema Solar. Os ventos sopram com altas velocidades em Saturno devido ao fato do seu núcleo emitir mais energia se comparado com Júpiter. Perto do equador, eles atingem a velocidade de 1.800 km/h.

A atmosfera de Saturno é uma região pequena, se comparado com o vasto interior do gigante gasoso. Existem três regiões na atmosfera baixa de Saturno, a troposfera, onde as plataformas de nuvens podem ser encontradas.

A temperatura na troposfera de Saturno varia de -130 a 80°C. A plataforma de nuvens superior visível, feito de amônia, encontra-se a cerca de 100 km abaixo do topo da troposfera, a tropopausa, onde a temperatura é de -250°C. A segunda plataforma de nuvens, feita de nuvens com hidrosulfetho de amônia, encontra-se a cerca de 170 km abaixo da tropopausa, onde a temperatura é de -70°C. A plataforma mais baixa de nuvens, feita de nuvens de água, encontra-se a 130 km abaixo da tropopausa, onde a temperatura é de 0°C.

O gás hidrogênio que faz parte da maior parte da atmosfera vagarosamente muda para líquido com a profundidade, à medida que a pressão aumenta. Abaixo do hidrogênio líquido, resta o hélio líquido mais pesado. Nas profundezas do corpo de Saturno, o hidrogênio está sob tremenda pressão, e é transformado em hidrogênio líquido metálico.

Fonte: Jet Propulsion Laboratory

Fronteira turbulenta da Nebulosa de Órion

Estas imagens mostram o limite da vasta nuvem molecular que se situa por trás da Nebulosa de Órion, a 1.400 anos-luz de distância da Terra.

© ESO (fronteira turbulenta da Nebulosa de Órion)

A imagem da esquerda mostra uma vista de grande angular da região, obtida pelo instrumento HAWK-I, instalado no Very Large Telescope (VLT) do ESO. Nesta imagem encontra-se destacada com um retângulo branco uma pequena região, região esta que mostramos precisamente na imagem da direita com grande detalhe e que observada pelo Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA).

Além de nos fornecerem imagens bonitas, as nuvens moleculares são de grande interesse para os astrônomos. Tratam-se de maternidades estelares e nas suas periferias os átomos reagem e formam moléculas por processos astroquímicos fundamentais. Com as observações do ALMA, os astrônomos conseguiram resolver a transição de gás atômico a gás molecular nas fronteiras da nuvem molecular de Órion. Esta é a região de formação estelar massiva mais próxima da Terra, o que a torna no alvo ideal para melhor compreendermos estes processos astroquímicos, oferecendo também a possibilidade de estudar em detalhe as interações de estrelas formadas recentemente com o meio que as envolve.

Ambas as observações mostram que esta transição astroquímica de gás atômico a molecular ocorre num meio altamente dinâmico. A imagem ALMA da nebulosa faz lembrar as nuvens escuras de uma tempestade se formando na atmosfera terrestre.

Fonte: ESO

Hubble vê um Lince assimétrico

A galáxia, conhecida como NGC 2337, vista a seguir, reside a 25 milhões de anos-luz de distância na constelação de Lynx (Lince).

© Hubble (NGC 2337)

A NGC 2337 é uma galáxia irregular, o que significa que juntamente com um quarto de todas as galáxias no Universo não tem uma aparência regular. A galáxia foi descoberta em 1877 pelo astrônomo francês Édouard Stephan, que no mesmo ano descobriu o grupo galáctico Quinteto de Stephan.

Embora as galáxias irregulares nunca podem ganhar um prêmio de beleza quando competindo com as rivais galáxias espirais e elípticas mais simétricas, os astrônomos as consideram muito importante. Algumas galáxias irregulares podem ter uma vez caído em uma das classes regulares da sequência de Hubble, mas foram distorcidas e deformadas por uma companheira cósmica que passa. Como tal, galáxias irregulares fornecem aos astrônomos uma valiosa oportunidade para aprender mais sobre a evolução galáctica e interação.

Apesar da interrupção, as interações gravitacionais entre galáxias podem iniciar a atividade de formação de estrelas dentro das galáxias afetadas, o que pode explicar os receptáculos de luz azul espalhados por toda a NGC 2337. Essas manchas e componentes de aspecto azul indicam a presença de recém-formadas estrelas quentes.

Fonte: ESA

O Coelho da Páscoa chega a NGC 4725

Inicialmente chamado "Easterbunny" (Coelho da Páscoa) pela equipe que o descobriu, e oficialmente denominado Makemake, ele é o segundo mais brilhante planeta anão do Cinturão de Kuiper.

© Bob English (NGC 4725 e Makemake)

Makemake foi descoberto em 31 de março de 2005, um pouco antes da Páscoa, no Observatório Palomar, por uma equipe liderada por Michael Brown, e anunciado em 29 de julho de 2005. Ele é o terceiro maior planeta anão do Sistema Solar e o maior objeto transnetuniano conhecido, com um diâmetro de cerca de dois terços o de Plutão. Sua superfície é coberta por metano, etano e possivelmente nitrogênio e tem uma baixa temperatura média de cerca de -243,2°C.

Este mundo gélido aparece duas vezes nesta imagem astronômica(riscos em vermelho), baseada em dados obtidos em 29 e 30 de junho, da brilhante galáxia espiral NGC 4725, que possui apenas um braço. Ela tem mais de 100.000 anos-luz de diâmetro, estando distante 41 milhões de anos-luz.

Makemake é marcado por curtas linhas vermelhas, com sua posição mudando através do campo de visão de um telescópio caseiro durante duas noites ao longo de uma órbita distante.

Naquelas datas, quase coincidente com a linha de visão da galáxia espiral na constelação da Cabeleira de Berenice, Makemake estava distante cerca de 52,5 UA (unidades astronômicas), ou 7,3 horas-luz de distância. Sabe-se agora que Makemake tem ao menos uma lua.

Fonte: NASA

Galáxias em colisão no Quinteto de Stephan

Qualquer uma destas galáxias irão sobreviver?

© Hubble/Jose Jimenez Priego (NGC 7318)

As duas espirais catalogadas como NGC 7318 encontram-se em colisão. A fotografia em destaque foi criada a partir de imagens obtidas pelo telescópio espacial Hubble.

Quando as galáxias chocam entre si, ocorre uma distorção gravitacional com condensação do gás para produzir novos episódios de formação de estrelas, e, finalmente, a fusão das duas galáxias.

Uma vez que estas duas galáxias fazem parte do Quinteto de Stephan, um embate derradeiro de galáxias provavelmente acontecerá ao longo dos próximos bilhões de anos, com o eventual resultado de muitas estrelas espalhadas e uma grande galáxia.

Provavelmente, a galáxia restante não será facilmente identificada através dos seus componentes galácticos iniciais.

O Quinteto de Stephan foi o primeiro grupo de galáxias identificado que fica a cerca de 300 milhões de anos luz de distância, e é visível por intermédio de um telescópio de tamanho moderado na direção da constelação do Cavalo Alado (Pegasus).

Fonte: NASA

Um laboratório estelar em Sagitário

O pequeno punhado de estrelas azuis brilhantes situado em cima e à esquerda nesta imagem enorme do ESO, com 615 milhões de pixels, é o laboratório cósmico perfeito para estudar a vida e a morte das estrelas.

© ESO (aglomerado estelar M18)

Conhecido por Messier 18 (M18), este aglomerado estelar contém estrelas que se formaram ao mesmo tempo a partir da mesma nuvem massiva de gás e poeira. Esta imagem de 30.577 por 20.108 pixels, que também mostra nuvens vermelhas de hidrogênio brilhante e filamentos escuros de poeira, foi captada pela câmera OmegaCAM montada no VLT Survey Telescope (VST, o telescópio de rastreio do VLT), situado no Observatório do Paranal do ESO, no Chile.

O M18, também está listado no New General Catalogue com o nome NGC 6613, foi descoberto e catalogado em 1764 por Charles Messier durante uma busca de objetos do tipo de cometas. Situa-se no coração da Via Láctea, a cerca de 4.600 anos-luz de distância na constelação do Sagitário, e é constituído por muitas estrelas "irmãs" ligeiramente ligadas gravitacionalmente no que se chama um aglomerado aberto.

Existem mais de 1.000 aglomerados estelares abertos na Via Láctea, cobrindo uma enorme variedade de propriedades, tais como tamanho e idade, e que fornecem aos astrônomos pistas de como as estrelas se formam, evoluem e morrem. A principal vantagem de estudar estes aglomerados é que, para cada um deles, todas as estrelas nascem ao mesmo tempo a partir do mesmo material.

No M18 as cores azuis e brancas da população estelar indicam que as estrelas do aglomerado são muito jovens, provavelmente com apenas cerca de 30 milhões de anos. O fato de serem “irmãs” significa que quaisquer diferenças entre as estrelas será apenas devida à sua massa e não à sua distância à Terra ou à composição do material que lhes deu origem. Este fato faz com que os aglomerados sejam muito úteis para afinar teorias de formação e evolução estelar.

Sabemos que a maioria das estrelas se formam em grupo, forjadas a partir da mesma nuvem de gás que colapsa sobre si mesma devido à força da gravidade. A nuvem de gás e poeira que resta após a formação estelar e que envolve as estrelas recém-formadas, é muitas vezes “soprada” para longe pelos fortes ventos estelares, enfraquecendo assim as correntes gravitacionais que unem as estrelas.

Com o tempo, as estrelas "irmãs" pouco ligadas, como as da imagem, seguem caminhos separados à medida que interações com outras estrelas vizinhas e nuvens massivas de gás as empurram ou puxam, separando-as. A nossa estrela, o Sol, fez outrora muito provavelmente parte de um aglomerado parecido com o M18, até que as suas companheiras se foram gradualmente distribuindo pela Via Láctea.

As faixas escuras que serpenteiam ao longo da imagem são filamentos de poeira cósmica que bloqueiam a radiação emitida por estrelas distantes.  As fracas nuvens avermelhadas contrastantes que permeiam a imagem por entre as estrelas são compostas por hidrogênio gasoso ionizado. O gás brilha porque estrelas jovens extremamente quentes como estas emitem radiação ultravioleta intensa, a qual arranca os elétrons do gás ao redor, fazendo com que este emita o tênue brilho que observamos na imagem. Sujeito a condições adequadas, este material poderá um dia colapsar sobre si mesmo, dando à Via Láctea mais uma “ninhada” de estrelas, num processo de formação estelar que pode continuar indefinidamente.

Fonte: ESO

Outra Terra?

À procura de outra Terra? Uma equipe internacional de pesquisadores identificou quais dos mais de 4.000 exoplanetas descobertos pela missão Kepler da NASA são mais suscetíveis de serem semelhantes com o nosso planeta.

© Danielle Futselaar (ilustração do exoplaneta Kepler-186f)

A pesquisa descreve 216 planetas localizados na "zona habitável", a área em torno de uma estrela na qual a superfície de um planeta pode abrigar água líquida. Desses, listam 20 que são os melhores candidatos a planetas rochosos habitáveis como a Terra.

"Este é o catálogo completo de todas as descobertas do Kepler que estão na zona habitável das suas estrelas hospedeiras," afirma Stephen Kane, professor associado de física e astronomia da Universidade Estatal de São Francisco e autor principal do estudo. "Isto significa que podemos focar-nos nos planetas do estudo e realizar acompanhamento para aprender mais sobre eles, inclusive se são realmente habitáveis."

© Chester Harman (zona habitável de estrelas e exoplanetas)

Esta tabela mostra a zona habitável de estrelas com diferentes temperaturas, bem como a posição de candidatos planetários de tamanho terrestre e planetas confirmados do Kepler descritos na nova pesquisa. Alguns dos planetas rochosos do Sistema Solar são também mostrados para comparação.

A pesquisa também confirma que a distribuição dos planetas Kepler dentro da zona habitável é a mesma que a distribuição daqueles fora dela, uma evidência adicional de que o Universo está repleto de planetas e luas onde a vida pode potencialmente existir.

Os limites da zona habitável são críticos. Se um planeta está demasiado perto da sua estrela, sofre um efeito de estufa descontrolado, como Vênus. Mas se está demasiado longe, qualquer água aí presente congela, como em Marte. Kane e colegas ordenaram os planetas consoante uma interpretação mais conservativa da zona habitável. Em seguida, ordenaram-nos novamente por tamanho: planetas pequenos e rochosos vs. gigantes gasosos.

As quatro categorias têm o objetivo de ajudar os astrônomos na sua investigação. Aqueles que procuram luas potencialmente habitáveis podem estudar exoplanetas nas categorias de gigantes gasosos, por exemplo.

Os 20 planetas na categoria mais restrita - superfície rochosa e uma zona habitável conservadora - são os mais propensos a serem parecidos com a Terra. Kane já começou a recolher dados adicionais sobre esses planetas, bem como de outros nas restantes categorias.

O estudo e o levantamento de mais de 4.000 exoplanetas levou mais de três anos e envolveu pesquisadores da NASA, da Universidade Estatal do Arizona, do Caltech, da Universidade do Havaí, da Universidade de Bordeaux, da Universidade de Cornell e do Centro Harvard-Smithsonian para Astrofísica.

"É emocionante ver a enorme quantidade de planetas que existem por aí, o que nos faz pensar sobre a probabilidade de vida em outros lugares," afirma Michelle Hill, aluna australiana que estuda na Universidade Estatal de São Francisco e que esteve envolvida no estudo.

"Existem muitos candidatos planetários e o tempo de telescópio para os estudar é curto," comenta Kane. "Esta pesquisa é realmente um grande marco em direção a responder as perguntas fundamentais de quão comum é a vida no Universo e quão comuns são os planetas como a Terra."

A pesquisa detalhada será publicada num artigo da revista The Astrophysical Journal.

Fonte: San Francisco State University

O que as cores das galáxias nos dizem sobre a sua evolução?

Cientistas podem ter respondido à questão pela qual as galáxias de cor verde são raras no Universo e de que modo suas cores podem revelar um passado conturbado. A pesquisa foi divulgada no National Astronomy Meeting na Universidade de Nottingham.

© U. Durham/J. Trayford/EAGLE (imagens virtuais de galáxias azuis, verdes e vermelhas)

A equipe internacional, liderada pelo Institute for Computational Cosmology, da Universidade de Durham, usou novos modelos computacionais do Universo para investigar as cores das galáxias e o que elas nos contam sobre a sua evolução. Usando simulações EAGLE de última geração, os pesquisadores construíram um modelo que explica como as idades e as composições das estrelas se traduzem na cor das luzes produzidas pelas galáxias que as hospedam. As simulações também mostraram que as cores das galáxias podem ajudar a prever como elas evoluem.

Enquanto as galáxias vermelhas e azuis são relativamente comuns, as verdes são raras e provavelmente estão passando por uma importante etapa transitória de sua evolução, transitando do azul (quando as estrelas e os exoplanetas estão nascendo) para o vermelho, ou seja, quando as estrelas envelhecidas dominam o cenário.

O pesquisador James Trayford, estudante de doutoramento na ICC que liderou a pesquisa, afirmou: As galáxias emitem um brilho azul saudável enquanto há novas estrelas e exoplanetas sendo criados. No entanto, quando a formação de estrelas cessa, as galáxias tornam-se vermelhas, tal como as estrelas que começam a envelhecer e a morrer. No Universo real, vemos muitas galáxias azuis e vermelhas, mas as galáxias verdes intermédias são mais raras. Isto sugere que as poucas galáxias verdes que conseguimos observar estão provavelmente em um estágio crítico da sua evolução, transitando rapidamente do azul para o vermelho.

A equipe descobriu que como as estrelas se formam a partir de gás denso seria necessário um processo poderoso para destruir rapidamente as reservas de gás e causar as mudanças dramáticas na cor. James Trayford acrescentou: Em um estudo recente, nós seguimos as simulações computacionais da evolução de galáxias à medida que mudavam de cor e investigamos os processos que causam suas alterações. Tipicamente, nós descobrimos que as galáxias verdes menores são violentamente agitadas pela atração gravitacional de uma enorme galáxia vizinha, o que lhes arranca as suas reservas de gás. Ao mesmo tempo, as galáxias verdes maiores podem se autodestruir devido a explosões imensas originadas em buracos negros supermassivos existentes nos seus núcleos, os quais podem afastar o gás denso.

Entretanto, a pesquisa descobriu que há alguma esperança para as galáxias verdes, já que um pequeno e afortunado número delas pode absorver suplementos de gás das regiões vizinhas. Isto pode reavivar a formação de estrelas e exoplanetas e restaurar essas galáxias na cor azul.

James Trayford concluiu: Utilizando simulações computacionais que estudam a alteração das cores das galáxias, podemos acelerar o processo da evolução das galáxias, desde os bilhões de anos que leva no Universo real para apenas uns dias em computador. Isto significa que não vemos apenas as cores das galáxias congeladas no tempo, podemos ver a sua evolução. Outra vantagem é que podemos remover fatores indesejáveis, responsáveis pela alteração das cores que vemos, como nuvens de poeira que impedem que a luz se escape das galáxias. Como as simulações EAGLE que usamos representam um novo nível de realismo, podemos ter uma maior confiança na aplicação destes resultados ao Universo real.

Fonte: Royal Astronomical Society

Um vazio estelar gigante na Via Láctea

Uma grande revisão é necessária em nossa compreensão da Via Láctea de acordo com uma equipe internacional liderada pelo Prof Noriyuki Matsunaga, da Universidade de Tóquio.

© U. Tokyo (ilustração da distribuição de Cefeidas na Via Láctea)

Astronomos japoneses, sul-africanos e italianos acham que há uma enorme região ao redor do centro de nossa galáxia, que é desprovido de estrelas jovens.

A Via Láctea é uma galáxia espiral que contém muitos bilhões de estrelas, com o nosso Sol cerca de 26.000 anos-luz do seu centro. Medir a distribuição destas estrelas é crucial para a nossa compreensão de como a Via Láctea se formou e evoluiu. Estrelas pulsantes chamadas Cefeidas são ideais para isso. Elas são muito mais jovens (entre 10 e 300 milhões de anos de idade) do que o nosso Sol (4,6 bilhões de anos) e pulsam com brilho em um ciclo regular. A duração deste ciclo está relacionada com a luminosidade da Cefeida, por isso, ao monitorá-las é possível estabelecer quão brilhante a estrela realmente é, compará-la com o que vemos da Terra, e inferir a sua distância.

Apesar disso, encontrar Cefeidas na Via Láctea interna é difícil, pois a galáxia está repleta de poeira interestelar que bloqueia a luz e esconde muitas estrelas de vista. A equipe de Matsunaga compensou esta situação, com uma análise das observações em infravermelho próximo feitas com um telescópio localizado em Sutherland, África do Sul. Para sua surpresa, encontraram quase nenhuma Cefeida em uma enorme região que se estende por milhares de anos-luz do núcleo da galáxia.

Noriyuki Matsunaga explica: "Já tínhamos descoberto, há algum tempo, que há variáveis Cefeidas no centro da Via Láctea (em uma região compacta com um raio de aproximadamente 150 anos-luz). Agora, descobrimos que, fora dessa região, há um enorme vazio de Cefeidas, estendendo-se até 8.000 anos-luz do centro".
Isto sugere que uma grande parte da nossa galáxia, o denominado disco interno extremo, não tem estrelas jovens. Michael Feast, coautor do estudo, observa: "Nossas conclusões são contrárias ao outro trabalho recente, mas estão de acordo com o trabalho de radioastrônomos que não observam novas estrelas nascendo neste deserto."

Giuseppe Bono, coautor do estudo, aponta: "Os resultados atuais indicam que não houve formação de estrelas significativa nesta grande região ao longo de centenas de milhões de anos. O movimento e a composição química das novas Cefeidas estão nos ajudando a entender melhor a formação e evolução da Via Láctea ".
As Cefeidas são mais tipicamente usadas para medir as distâncias de objetos no Universo distante, e o novo trabalho é um exemplo de como a mesma técnica pode revelar a estrutura da Via Láctea.

Um artigo sobre este trabalho foi publicado na revista Monthly Notices da Royal Astronomical Society.

Fonte: Royal Astronomical Society

A flutuação da atmosfera de Io

Cientistas observaram o colapso da fina atmosfera de Io durante a passagem da lua joviana pela sombra de Júpiter.

© NASA/Cassini (Io e Júpiter)

A descoberta sugere que os gases liberados pelos vulcões de Io são diretamente convertidos em gelo quando a lua atravessa a sombra do planeta. “Esta foi a primeira vez que este extraordinário fenômeno foi observado diretamente pelos cientistas,” disse Constantine Tsang, pesquisador do Southwest Research Institute, nos Estados Unidos.

Com mais de 400 vulcões ativos na sua superfície, Io é o objeto geologicamente mais ativo do Sistema Solar. Os vulcões são uma consequência da dissipação do calor de maré produzido pelo atrito gerado no interior de Io pela ação das forças gravitacionais de Júpiter e das luas Europa e Ganimedes. Muitos destes vulcões geram gigantescas plumas compostas por dióxido de enxofre (SO₂) e materiais piroclásticos, que se elevam até 483 km acima da superfície ioniana.

Usando o telescópio Gemini de 8,1 metros, localizado no Havaí, e o instrumento chamado Texas Echelon Cruz Enchelle Spectrograph (TExES) foi possível monitorar as alterações nas emissões térmicas dos gases vulcânicos que compõem a fina atmosfera de Io, durante a sua passagem pela sombra de Júpiter. As observações foram realizadas nas noites de 17 e 24 de novembro de 2013, quando Io se encontrava a mais de 676 milhões de quilômetros de distância da Terra. Os eclipses ionianos duram cerca de 2 horas e ocorrem uma vez em cada órbita (Io tem um período orbital aproximado de 42 horas e 28 minutos). Em ambas as ocasiões, os cientistas observaram a lua ao longo de 40 minutos antes do seu ingresso na sombra de Júpiter e de 50 minutos logo após o início do eclipse.

Os dados recolhidos mostram que a pressão de SO₂ junto à superfície de Io cai dramaticamente quando as temperaturas descem de -148 ºC para -168 ºC, logo após o ingresso da lua na sombra do planeta. Estes resultados sugerem que a atmosfera de Io colapsa durante cada eclipse, devido provavelmente à deposição do SO₂ atmosférico na superfície da lua sob a forma de gelo, e que volta a pressurizar-se assim que a lua é novamente banhada pela luz solar.

“Isto confirma que a atmosfera de Io está constantemente num estado de colapso e reparação, e mostra que uma grande fração da atmosfera é suportada pela sublimação do gelo de SO₂,” explicou John Spencer, pesquisador do Southwest Research Institute. “Embora os vulcões hiperativos de Io sejam a principal fonte de SO₂, a luz solar controla a pressão atmosférica numa base diária através do controle da temperatura do gelo na superfície. Há muito que suspeitávamos disto, mas agora pudemos ver finalmente este fenômeno acontecendo.”

Fonte: Journal of Geophysical Research