O alvorecer de uma nova era para Supernova 1987A

Há três décadas, os astrônomos descobriram uma das estrelas mais explosivas nos últimos 400 anos. A supernova titânica, chamada Supernova 1987A (SN 1987A), ardeu com a energia de 100 milhões de sóis durante vários meses após a sua descoberta em 23 de fevereiro de 1987.

© STScI/Hubble (SN 1987A)

Esta imagem do telescópio espacial Hubble mostra a SN 1987A, que reside a 163.000 anos-luz de distância, dentro da Grande Nuvem de Magalhães, uma galáxia vizinha da Via Láctea. Estrelas distantes servem como pano de fundo para a SN 1987A, localizada no centro da imagem. O anel brilhante em torno da região central da estrela que explodiu é composto de material ejetado a cerca de 20.000 anos antes de sua morte. Nuvens gasosas cercam a supernova. A cor vermelha das nuvens representam o brilho do gás hidrogênio, que está abastecendo o nascimento de estrelas. Esta última imagem do Hubble foi tomada pela Wide Field Camera 3 em janeiro de 2017. As cores das estrelas de primeiro plano e de fundo foram adicionadas a partir de observações feitas pela Wide Field Planetary Camera 2.

Desde do primeiro avistamento, a SN 1987A continuou fascinando os astrônomos com seu show de luzes espetaculares. Localizada na Grande Nuvem de Magalhães, é a explosão de supernova mais próxima observada em centenas de anos e a melhor oportunidade para que os astrônomos estudem as fases anterior, durante e posterior da morte de uma estrela.

Para comemorar o 30º aniversário da SN 1987A, novas imagens, filmes, uma animação com dados baseados no trabalho liderado por Salvatore Orlando no Osservatorio Astronomico di Palermo do Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), Itália, e um modelo tridimensional está sendo liberado. Combinando dados do telescópio espacial Hubble e do observatório de raios X Chandra, bem como do Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), os astrônomos e o público podem explorar a SN 1987A.

O Hubble observou repetidamente a SN 1987A desde 1990, acumulando centenas de imagens, e o Chandra começou a observá-la pouco depois de sua implantação em 1999. O ALMA, uma poderosa rede de 66 antenas, vem colecionando dados da supernova na região de milímetros e submilímetros desde o início de operação.

"Os 30 anos de observações da SN 1987A são importantes porque eles fornecem uma visão sobre os últimos estágios da evolução estelar", disse Robert Kirshner do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics em Cambridge, Massachusetts, e da Gordon and Betty Moore Foundation em Palo Alto, Califórnia.

Os dados mais recentes destes poderosos telescópios indicam que a SN 1987A passou um limiar importante. A onda de choque da supernova está se movendo para além do anel denso de gás produzido no final da vida da estrela pré-supernova quando um fluxo rápido ou vento da estrela colidiu com um vento mais lento gerado em uma fase gigante vermelha anterior da evolução da estrela. O que está além do anel não é bem conhecido no momento e depende dos detalhes da evolução da estrela quando era uma gigante vermelha.

"Os detalhes desta transição darão aos astrônomos uma melhor compreensão da vida da estrela condenada e como ela terminou", disse Kari Frank, da Penn State University, que liderou o último estudo através do Chandra sobre SN 1987A.

Supernovas como a SN 1987A podem agitar o gás circundante e acionar a formação de novas estrelas e planetas. O gás a partir do qual estas estrelas e planetas formam será enriquecido com elementos como carbono, nitrogênio, oxigênio e ferro, que são os componentes básicos de toda a vida conhecida. Estes elementos são forjados dentro da estrela da pré-supernova e durante a explosão da supernova propriamente dita, e então dispersos em sua galáxia anfitriã expandindo os restos da supernova. Estudos contínuos da SN 1987A devem dar uma visão única sobre os estágios iniciais desta dispersão.

Fonte: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

NGC 3621: Muito além do Grupo Local

Muito além do Grupo Local de galáxias encontra-se a NGC 3621, a cerca de 22 milhões de anos-luz de distância.

© ESO/Hubble/R. Gendler/R. Colombari (NGC 3621)

Encontrada na constelação austral de múltiplas cabeças Hydra, os braços espirais deste universo ilha são carregados com luminosos aglomerados estelares azuis, as regiões rosadas de formação estelar, e as faixas escuras de poeira.

Ainda assim, para os astrônomos, a NGC 3621 não é apenas mais uma galáxia espiral bonita. Algumas de suas estrelas mais brilhantes têm sido usadas como padrão de luminosidade para estabelecer estimativas importantes de distâncias extragalácticas e da escala do Universo.

Esta bela imagem da NGC 3621 traça os braços espirais estendidos longe da região central mais brilhante da galáxia por cerca de 100.000 anos-luz. As estrelas do primeiro plano na Via Láctea e galáxias ainda mais distantes no plano de fundo estão espalhadas através desta vista celeste colorida.

Fonte: NASA

Dois asteroides distantes dão pistas sobre possível "Planeta Nove"

As propriedades dinâmicas destes asteroides, observados espectroscopicamente pela primeira vez usando o Gran Telescopio CANARIAS, sugerem uma possível origem comum e dão uma pista para a existência de um planeta localizado além de Plutão, o chamado "Planeta Nove".

© Wikipedia (esquema das órbitas de seis dos sete objetos transnetunianos extremos)

No ano 2000 foi descoberto o primeiro de uma nova classe de objetos do Sistema Solar distante, orbitando o Sol a uma distância maior do que a de Netuno: os objetos transnetunianos extremos (ETNOs). As suas órbitas estão muito longe do Sol em comparação com a da Terra. Nós orbitamos o Sol a uma distância média de 1 Unidade Astronômica (1 UA corresponde a 150 milhões de quilômetros), mas os ETNOs orbitam a mais de 150 UA. Para termos uma ideia de quão longe estão, a órbita de Plutão é próxima de 40 UA e a sua maior aproximação ao Sol (periélio) situa-se em 30 UA. Esta descoberta foi um marco nos estudos do Sistema Solar e, até agora, foram identificados um total de 21 ETNOs.

Recentemente, vários estudos sugeriram que os parâmetros dinâmicos dos ETNOs podem ser melhor explicados se existisse um ou mais planetas com massas várias vezes a da Terra orbitando o Sol a distância de centenas de UA. Em particular, em 2016 os pesquisadores Brown e Batygin usaram as órbitas de sete ETNOs para prever a existência de uma "superterra" em órbita do Sol a cerca de 700 UA. Esta categoria de massas é denominada subnetuniana. Esta ideia é referida como Hipótese do Planeta Nove e é um dos temas atuais de mais interesse na ciência planetária. No entanto, dado que os objetos estão tão distantes, a luz que recebemos deles é muito fraca e até agora o único dos 21 objetos transnetunianos observados espectroscopicamente era Sedna.

Agora, uma equipe de pesquisadores liderados pelo Instituto de Astrofísica das Canárias (IAC), em colaboração com a Universidade Complutense de Madrid, deu um passo em direção à caracterização física destes corpos e, através do seu estudo, confirmar ou refutar a Hipótese do Planeta Nove. Os cientistas fizeram as primeiras observações espectroscópicas de 2004 VN112 e 2013 RF98, ambos particularmente interessantes dinamicamente porque as suas órbitas são quase idênticas e os polos das órbitas estão separados por um ângulo muito pequeno. Isto sugere uma origem comum e as suas órbitas atuais podem ser o resultado de uma interação passada com o hipotético Planeta Nove. Este estudo sugere que este par de ETNOs foi um asteroide binário que se separou depois de um encontro com um planeta localizado além da órbita de Plutão.

Para chegar a estas conclusões, fizeram as primeiras medições espectroscópicas de 2004 VN112 e 2013 RF98 no visível. Estas foram realizadas em colaboração com os astrônomos Gianluca Lombardi e Ricardo Scarpa, usando o espectrógrafo OSIRIS acoplado ao Gran Telescopio CANARIAS (GTC), situado no Observatório Roque de los Muchachos (Garafía, La Palma). Foi um trabalho árduo identificar estes asteroides porque a sua grande distância significa que o seu movimento aparente no céu é muito lento. Então, mediram as suas magnitudes aparentes (o seu brilho visto a partir da Terra) e também recalcularam a órbita de 2013 RF98, que tinha sido mal determinada. Descobriram este objeto a uma distância de mais de um minuto de arco da posição prevista a partir das efemérides. Estas observações ajudaram a melhorar a órbita computacional e foram publicadas pelo Minor Planet Center (MPEC 2016-U18: 2013 RF98), o organismo responsável pela identificação de cometas e planetas menores (asteroides), bem como pelas medições dos seus parâmetros e posições orbitais.

O espectro visível pode também dar algumas informações sobre a sua composição. Medindo a inclinação do espectro, é possível saber se têm gelo puro às suas superfícies, como é o caso de Plutão, bem como compostos de carbono altamente processados. O espectro também pode indicar a possível presença de silicatos amorfos, como nos asteroides troianos associados com Júpiter. Os valores obtidos para 2014 VN112 e 2013 RF98 são quase idênticos e semelhantes àqueles observados fotometricamente para outros dois ETNOs, 2000 CR105 e 2012 VP113. No entanto, Sedna, o único destes objetos previamente observado espectroscopicamente, mostra valores muitos diferentes dos restantes. Estes cinco objetos fazem parte do grupo de sete usados para testar a Hipótese do Planeta Nove, o que sugere que todos deveriam ter uma origem comum, à exceção de Sedna, que se pensa ter vindo da parte interna da nuvem de Oort.

"Os gradientes espectrais semelhantes observados para o par 2004 VN112 e 2013 RF98 sugerem uma origem física comum," explica Julia de León, a autora principal do artigo, astrofísica do IAC. "Estamos propondo a possibilidade de terem sido anteriormente um asteroide binário que se afastou durante um encontro com um objeto mais massivo." Para validar esta hipótese, a equipe realizou milhares de simulações numéricas para ver como os polos das órbitas se separariam com o passar do tempo. Os resultados destas simulações sugerem que um possível Planeta Nove, com uma massa entre 10 e 20 massas terrestres, orbitando o Sol a uma distância entre 300 e 600 UA, pode ter desviado o par 2004 VN112 e 2013 RF98 há cerca de 5 a 10 milhões de anos atrás. Isto poderia explicar, em princípio, como estes dois asteroides, que começaram como um par em órbita um do outro, se separaram gradualmente nas suas órbitas porque fizeram uma aproximação a um objeto muito mais massivo num momento particular do seu passado.

Este estudo foi recentemente publicado na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Fonte: Instituto de Astrofísica de Canarias

A anã superfria e os sete planetas

Astrônomos descobriram um sistema com sete planetas do tamanho da Terra a cerca de apenas 40 anos-luz de distância.

© ESO/N. Bartmann (ilustração mostrando a superfície de um dos planetas do sistema TRAPPIST-1)

Com o auxílio de telescópios no espaço e também no solo, incluindo o Very Large Telescope (VLT) do ESO, os planetas foram todos detectados quando passavam em frente da sua estrela progenitora, a estrela anã superfria chamada TRAPPIST-1. Três dos planetas descobetos situam-se na zona habitável da estrela e poderão ter oceanos de água à superfície, aumentando a possibilidade deste sistema planetário poder conter vida. O sistema tem ao mesmo tempo o maior número de planetas do tamanho da Terra descoberto até agora e o maior número de mundos que poderão ter água líquida em sua superfície.

Os astrônomos utilizaram o telescópio TRAPPIST-South instalado no Observatório de La Silla do ESO, o Very Large Telescope (VLT) situado no Paranal e o telescópio espacial Spitzer da NASA, além de outros telescópios em todo o mundo para confirmar a existência de pelo menos sete pequenos planetas em órbita da estrela anã vermelha fria TRAPPIST-1. Todos os planetas, com os nomes TRAPPIST-1b, c, d, e, f, g, h — por ordem crescente de distância à sua estrela — têm tamanhos semelhantes à Terra.

Diminuições na emissão da luz estelar causados por cada um dos sete planetas ao passarem em frente à estrela, os chamados trânsitos, permitiram aos astrônomos retirar informação sobre os seus tamanhos, composições  e órbitas. Os pesquisadores descobriram que pelo menos os seis planetas mais internos são comparáveis à Terra em termos de tamanho e temperatura.

O autor principal Michaël Gillon do Instituto STAR da Universidade de Liège, Bélgica, está muito contente com os resultados: “Trata-se de um sistema planetário extraordinário, não apenas por termos encontrado tantos planetas mas porque todos eles são surpreendentemente parecidos com a Terra em termos de tamanho!”

Com apenas 8% da massa do Sol, TRAPPIST-1 é muito pequena em termos estelares, apenas um pouco maior que o planeta Júpiter, e por isso apesar de se encontrar próxima a nós na constelação de Aquário, é muito fraca. Os astrônomos esperavam que tais estrelas anãs pudessem conter muitos planetas do tamanho da Terra em órbitas apertadas, o que as tornam alvos interessantes para a busca de vida extraterrestre, no entanto a TRAPPIST-1 é o primeiro sistema deste tipo a ser encontrado.

O pesquisador Amaury Triaud explica: “A energia emitida por estrelas anãs como TRAPPIST-1 é muito menor do que a liberada pelo nosso Sol e por isso os planetas têm que ocupar órbitas muito mais próximas da estrela do que as que observamos no Sistema Solar para poderem ter água na superfície. Felizmente, parece que este tipo de configuração compacta é exatamente o que observamos em torno de TRAPPIST-1!”

A equipe determinou que todos os planetas no sistema são semelhantes à Terra e a Vênus em termos de tamanho, ou ligeiramente menores. As medições de densidade sugerem que pelo menos os seis planetas mais internos têm provavelmente uma composição rochosa.

As órbitas dos planetas não são muito maiores que as apresentadas pelo sistema de satélites galileanos situado em torno de Júpiter, sendo muito menores que a órbita de Mercúrio no Sistema Solar. No entanto, o pequeno tamanho da TRAPPIST-1 assim como a sua temperatura baixa significam que a emissão de energia dirigida aos seus planetas é semelhante à recebida pelos planetas internos do nosso Sistema Solar; os planetas TRAPPIST-1c, d, f recebem quantidades de energia comparáveis às que os planetas Vênus, Terra e Marte, respectivamente, recebem do Sol.

Os sete planetas descobertos neste sistema estelar podem potencialmente conter água líquida em sua superfície, apesar das distâncias orbitais tornarem alguns candidatos mais prováveis a esta condição do que outros. Os modelos climáticos sugerem que os planetas mais internos, TRAPPIST-1b, c, d, são provavelmente muito quentes para possuírem água líquida, exceto talvez numa pequena fração das suas superfícies. A distância orbital do planeta mais exterior do sistema, TRAPPIST-1h, ainda não foi confirmada, embora este objeto pareça encontrar-se muito afastado e frio para poder conter água líquida, assumindo que não ocorrem processos de aquecimento alternativos. No entanto, os planetas TRAPPIST-1e, f, g representam o “santo graal” para os astrônomos que procuram planetas, uma vez que orbitam na zona habitável da estrela e poderão conter oceanos de água em suas superfícies.

Estas novas descobertas fazem do sistema TRAPPIST-1 um alvo muito importante para um futuro estudo. O telescópio espacial Hubble da NASA/ESA já está sendo utilizado para procurar atmosferas em torno destes planetas e o membro da equipe Emmanuël Jehin está entusiasmado com as perspectivas futuras: “Com a próxima geração de telescópios, como o European Extremely Large Telescope do ESO e o Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA, vamos muito rapidamente poder procurar água e talvez até evidências de vida nestes mundos.”

Este trabalho foi descrito no artigo científico intitulado “Seven temperate terrestrial planets around the nearby ultracool dwarf star TRAPPIST-1”, de M. Gillon et al., que foi publicado na revista Nature.

Fonte: ESO

Cauda de buraco negro escondido na Via Láctea

Analisando o movimento de gás de uma nuvem cósmica extraordinariamente rápida em um canto da Via Láctea, os astrônomos encontraram indícios de um buraco negro escondido na nuvem.

© Keio University (ilustração de buraco negro numa nuvem de gás densa)

Este resultado marca o início da busca por buracos negros silenciosos. Espera-se que milhões de tais objetos estão flutuando na Via Láctea embora apenas dezenas foram encontrados até o momento. É difícil encontrar buracos negros, porque eles são completamente escuros. Em alguns casos os buracos negros causam efeitos que podem ser vistos. Por exemplo, se um buraco negro tem uma estrela companheira, o gás que flui para dentro do buraco negro se amontoa em torno dele e forma um disco. O disco aquece devido à enorme pressão gravitacional exercida pelo buraco negro e emite radiação intensa. Mas se um buraco negro está flutuando sozinho no espaço, nenhuma emissão seria observável vindo dele.

Uma equipe de pesquisadores liderada por Masaya Yamada, um estudante de pós-graduação na Universidade de Keio, Japão, e Tomoharu Oka, professor da Universidade de Keio, usaram o telescópio ASTE no Chile e o radiotelescópio de 45 metros do Nobeyama Radio Observatory, ambos operados pelo National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ), para observar nuvens moleculares ao redor do remanescente de supernova W44, localizado a 10.000 anos-luz de distância da Terra. Seu objetivo principal era examinar quanta energia foi transferida da explosão da supernova ao gás molecular circunvizinho, mas encontraram sinais de um buraco negro escondido na borda do W44.

© Herschel/XMM-Newton (remanescente de supernova W44)

Durante a pesquisa, a equipe encontrou uma nuvem molecular compacta com movimento enigmático. Esta nuvem, chamada de "Bullet", tem uma velocidade de mais de 100 km/s, que excede a velocidade do som no espaço interestelar em mais de duas ordens de grandeza. Além disso, esta nuvem, com o tamanho de dois anos-luz, move-se para trás contra a rotação da Via Láctea.

Para investigar a origem do Bullet, a equipe realizou observações intensivas da nuvem de gás com o ASTE e o radiotelescópio Nobeyama. Os dados indicam que o Bullet parece saltar da borda do remanescente de supernova W44 com imensa energia cinética. "A maior parte do Bullet tem um movimento de expansão com uma velocidade de 50 km/s, mas a ponta da bala tem uma velocidade de 120 km/s," disse Yamada. "Sua energia cinética é algumas dezenas de vezes maior do que a injetada pela supernova W44. Parece impossível gerar uma nuvem tão energética sob ambientes comuns".

A equipe propôs dois cenários para a formação do Bullet. Em ambos os casos, uma fonte de gravidade escura e compacta, possivelmente um buraco negro, tem um papel importante. Um cenário é o "modelo de explosão" no qual uma concha de gás em expansão do remanescente de supernova passa por um buraco negro estático. O buraco negro puxa o gás muito perto dele, dando origem a uma explosão, que acelera o gás em nossa direção depois que a carcaça de gás passou pelo buraco negro. Neste caso, os astrônomos estimaram que a massa do buraco negro é 3,5 vezes a massa solar ou maior. O outro cenário é o "modelo de irrupção", no qual um buraco negro de alta velocidade atravessa um gás denso e o gás é arrastado pela forte gravidade do buraco negro para formar uma corrente de gás. Neste caso, os pesquisadores estimaram que a massa do buraco negro seria 36 vezes a massa solar ou maior. Com o presente conjunto de dados, é difícil para a equipe distinguir qual cenário é mais provável.

Estudos teóricos previram que 100 milhões a 1 bilhão de buracos negros deveriam existir na Via Láctea, embora apenas 60 ou mais tenham sido identificados através de observações até o momento. "Encontramos uma nova maneira de descobrir buracos negros perdidos," disse Oka. A equipe espera desvendar os dois possíveis cenários e encontrar evidências mais sólidas para um buraco negro no Bullet com observações de resolução mais alta usando um interferômetro de rádio, como o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA).

Estes resultados foram publicados num artigo intitulado "Kinematics of Ultra-high-velocity Gas in the Expanding Molecular Shell adjacent to the W44 Supernova Remnant" no Astrophysical Journal Letters.

Fonte: Nobeyama Radio Observatory

O pulsar mais brilhante e distante do Universo

O XMM-Newton da ESA descobriu um pulsar, o remanescente giratório de uma estrela anteriormente massiva, que é mil vezes mais brilhante do que se pensava ser possível.

© Josef Pöpsel/Beate Behle (NGC 5907)

O pulsar é também o mais distante do seu tipo já detectado, tendo a sua luz viajado 50 milhões de anos-luz antes de ser detectada pelo XMM-Newton.

Os pulsares são estrelas de nêutrons giratórias e magnetizadas que varrem pulsos regulares de radiação em dois feixes simétricos através do cosmos. Se devidamente alinhados com a Terra, estes feixes são como um farol que parece ligar e desligar-se à medida que gira. São remanescentes de estrelas gigantes que explodiram como poderosas supernovas no final da sua vida natural, antes de se tornarem "cadáveres" estelares pequenos e extraordinariamente densos.

Esta fonte de raios X é a mais luminosa do seu tipo já detectada até o momento: é 10 vezes mais brilhante do que o anterior detentor do recorde. Num segundo, emite a mesma quantidade de energia liberada pelo nosso Sol em 3,5 anos.

© XMM-Newton/Chandra/SDSS (pulsar NGC 5907 X-1)

O pulsar identificado como NGC 5907 X-1, na galáxia espiral NGC 5907. A imagem tem dados de emissão de raios X (azul/branco) obtidos pelo XMM-Newton da ESA e pelo observatório de raios X Chandra da NASA, e dados ópticos - galáxia e estrelas de fundo - do SDSS (Sloan Digital Sky Survey). A inserção mostra a pulsação de raios X da estrela de nêutrons giratória.

O XMM-Newton observou o objeto várias vezes ao longo dos últimos 13 anos, sendo a descoberta o resultado de uma busca sistemática por pulsares nos dados de arquivo, e foi o seu pulso periódico de 1,13 segundos que saltou à vista.

O sinal também foi identificado em dados de arquivo do NuSTAR da NASA, fornecendo informações adicionais.

"Antes, pensava-se que apenas os buracos negros com pelo menos 10 vezes a massa do nosso Sol, alimentando-se das suas companheiras estelares, podiam alcançar tais luminosidades extraordinárias, mas as pulsações rápidas e regulares desta fonte são as impressões digitais de estrelas de nêutrons e distinguem-se claramente dos buracos negros," comenta Gian Luca Israel, do INAF-Observatório Astronômico de Roma, Itália.

Os dados de arquivo também revelaram que a rotação do pulsar mudou ao longo do tempo, de 1,43 segundos em 2003 para 1,13 segundos em 2014. A mesma aceleração relativa, na rotação da Terra, encurtaria o dia por cinco horas no mesmo período de tempo.

"Só uma estrela de nêutrons é compacta o suficiente para se manter unida enquanto gira tão depressa," acrescenta Gian Luca.

Embora não seja incomum para a rotação de uma estrela de nêutrons mudar, neste caso o aumento tão elevado está provavelmente relacionado com o rápido consumo de massa de uma companheira.

"Este objeto é realmente um desafio para a nossa compreensão atual do processo de acreção para estrelas de alta luminosidade," realça Gian Luca. "É 1.000 vezes mais luminosa do que se pensava ser possível para uma estrela de nêutrons com acreção, de modo que algo mais é necessário nos nossos modelos, a fim de poderem explicar a quantidade enorme de energia liberada pelo objeto."

Os cientistas pensam que deve haver um campo magnético forte e complexo perto da sua superfície, de tal forma que a acreção na superfície da estrela de nêutrons é possível enquanto ainda gera a alta luminosidade.

"A descoberta deste objeto muito incomum, de longe o mais extremo já descoberto em termos de distância, luminosidade e aumento da sua rotação, estabelece um novo recorde para o XMM-Newton, e está  mudando as nossas ideias de como estes objetos realmente 'trabalham'," conclui Norbert Schartel, cientista do projeto XMM-Newton da ESA.

A descoberta foi publicada na revista Science.

Fonte: ESA

O buraco do ALMA no Universo

Os eventos ocorridos durante o Big Bang foram tão cataclísmicos que deixaram uma marca eterna no tecido do cosmos. Atualmente podemos detectar estas cicatrizes através da observação da radiação mais antiga do Universo.

© ALMA/Hubble (aglomerado de galáxias RX J1347.5-1145)

Tendo sido criada há quase 14 bilhões de anos, esta radiação, que existe atualmente sob a forma de radiação fraca de micro-ondas, denominada de Radiação Cósmica de Fundo (CMB, sigla em inglês para Cosmic Microwave Background), expandiu-se permeando todo o cosmos e enchendo-o de fótons detectáveis.

A CMB pode ser usada para investigar o cosmos através de um fenômeno chamado efeito Sunyaev-Zel’dovich (SZ), o qual foi observado pela primeira vez há cerca de 30 anos. A CMB detecta-se na Terra, uma vez que os seus fótons, de comprimentos de onda na região das micro-ondas, viajam até nós. Ao longo da sua viagem, os fótons passam através de aglomerados de galáxias que contêm elétrons de alta energia, os quais lhes dão um minúsculo “empurrão” energético. Detectar estes fótons com os nossos telescópios é algo desafiante mas importante, já que estas partículas elementares podem ajudar os astrônomos a compreender algumas das propriedades fundamentais do Universo, tais como a localização e distribuição de aglomerados de galáxias densos.

Esta imagem mostra as primeiras medições do efeito térmico de Sunyaev-Zel’dovich obtidas com o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), no Chile. Os astrônomos combinaram dados das antenas ALMA de 7 e 12 metros de diâmetro, produzindo a imagem mais nítida possível. O alvo foi um dos aglomerados de galáxias mais massivos conhecido, o RX J1347.5-1145, o qual se pode ver como um “buraco” escuro na imagem. As cores correspondem ao brilho, ou seja, ao número de fótons detectado no domínio de comprimentos de onda estudado. Regiões vermelhas, laranja e amarelas são especialmente brilhantes, as cores ciano e verde apresentam um brilho médio e o azul e violeta correspondem a brilho fraco. A distribuição de energia dos fótons da CMB desloca-se e aparece-nos como um decréscimo de temperatura nos comprimentos de onda observado pelo ALMA, daí a região escura (tons azuis-violetas) observada no local onde se situa o aglomerado.

Fonte: ESO @ ESA

Estrelas revelam velocidade do Sol e distância do centro da Via Láctea

Usando um novo método e dados do telescópio espacial Gaia, astrônomos da Universidade de Toronto estimaram que a velocidade do Sol, à medida que orbita o centro da Via Láctea, é de aproximadamente 240 km/s. Por sua vez, usaram este resultado para calcular a distância do Sol até o centro da Galáxia.

© Michael Goh (Via Láctea e pináculos)

A imagem mostra em primeiro plano os Pináculos,  que são raras formações rochosas presentes no Nambung National Park no oeste da Austrália. Os pináculos rochosos são constituídos de antigas conchas do mar. Ao fundo da imagem se apresenta a Lua crescente. O difuso brilho em volta da Lua é composto principalmente da luz zodiacal, criada pela reflexão dos raios solares nos grãos de poeira que orbitam o espaço interplanetário no Sistema Solar. Em um grande arco no topo da imagem vemos a faixa central da nossa Via Láctea.

Usando dados do telescópio espacial Gaia e do levantamento RAVE (RAdial Velocity Experiment), Jason Hunt e colegas determinaram as velocidades de mais de 200.000 estrelas em relação ao Sol. Hunt é membro do Instituto Dunlap para Astronomia e Astrofísica da Universidade de Toronto.

Os colaboradores encontraram uma distribuição pouco surpreendente de velocidades relativas: havia estrelas movendo-se mais lentamente, mais depressa e à mesma velocidade que o Sol.

Mas também encontraram uma escassez de estrelas com uma velocidade orbital galáctica aproximadamente 240 km/s inferior à do Sol. Os astrônomos concluíram que as estrelas em falta tinham sido estrelas com momento angular zero; isto é, que não orbitam a Galáxia como o Sol e as outras estrelas na Via Láctea.

"Estrelas com um momento angular muito próximo de zero teriam mergulhado em direção ao Centro Galáctico, onde seriam fortemente afetadas pelas forças gravitacionais extremas aí presentes," comenta Hunt. "Isto iria espalhá-las em órbitas caóticas levando-as muito acima do plano Galáctico e para longe da vizinhança Solar."

"Através da medição da velocidade com que as estrelas próximas giram em torno da Galáxia, em relação ao Sol, podemos observar uma falta de estrelas com uma velocidade relativa negativa específica. E como sabemos que este mergulho corresponde a 0 km/s, diz-nos, por sua vez, quão rapidamente nos estamos se movendo," realça Hunt.

Hunt e colegas combinaram esta descoberta com o movimento próprio do buraco negro supermassivo conhecido como Sagitário A* que fica no centro da Galáxia, para calcular a distância do Sol até este centro, obtendo o resultado de aproximadamente 7,9 kiloparsecs, ou quase 26.000 anos-luz.

O movimento próprio é o movimento de um objeto através do céu em relação a distantes objetos de fundo. Eles calcularam a distância da mesma maneira que um cartógrafo triangula a distância a um marco terrestre, observando-o de duas posições diferentes separadas por uma distância conhecida.

O método foi usado pela primeira vez por Hunt, o atual presidente do Departamento de Astronomia e Astrofísica da Universidade de Toronto, o Prof. Ray Calberg, e pelo colaborador de Carlberg, o Prof. Kimmo Innanen. Mas o resultado a que Carlberg e Innanen chegaram teve por base menos de 400 estrelas.

O Gaia está criando um mapa dinâmico e tridimensional da Via Láctea medindo as distâncias, posições e movimentos próprios das estrelas. Hunt e colegas basearam o seu trabalho no primeiro conjunto de dados do Gaia, que incluiu centenas de milhares de estrelas. No final da sua missão de 5 anos, ela terá mapeado mais de bilhões de estrelas.

Os resultados da velocidade e distância não são significativamente mais precisos do que outras medições. Mas, segundo Hunt, "a divulgação final do Gaia, no final de 2017, deverá permitir-nos aumentar a precisão das nossas medições da velocidade do Sol até aproximadamente 1 km/s, o que por sua vez aumentará drasticamente a precisão da nossa medição da distância ao entro Galáctico."

Os resultados foram publicados na revista Astrophysical Journal Letters.

Fonte: Dunlap Institute for Astronomy & Astrophysics

Hubble espia galáxias fracas no Universo primordial

Astrônomos utilizaram o telescópio espacial Hubble captaram as galáxias mais fracas no Universo distante.

© STScI/Hubble (aglomerado de galáxia MACS 0416)

Na imagem, a cor ciano marca a distribuição de massa no aglomerado, principalmente na forma de matéria escura; a cor magenta destaca o grau em que as galáxias de fundo são ampliadas, o que está relacionado com a distribuição de massa.

O resultado fornece novas informações sobre uma época mal compreendida na história primitiva de nosso cosmos.

De acordo com Rachael Livermore (Universidade do Texas, Austin), estas galáxias emitem menos de um centésimo da luminosidade da Via Láctea. A galáxia mais sombria é 2.000 vezes mais fraca do que nossa galáxia. "Elas são as precursoras de sistemas anões como a vizinha galáxia Fornax," diz Livermore.

Livermore e seus colegas encontraram 167 galáxias fracas entre redshifts de 5,3 e 8,8, ou seja, sua luz viajou entre 12,6 e 13,1 bilhões de anos para a Terra. Normalmente, mesmo o Hubble nunca seria capaz de detectá-las; o Hubble pode detectar objetos até a 31ª magnitude, mas a combinação da fraqueza intrínseca destes objetos além de sua incrível distância os coloca fora do alcance do Hubble. Eles foram detectados apenas porque a lente gravitacional aumentou seu brilho.

Ao longo dos últimos anos, o Hubble analisou longamente seis enormes aglomerados de galáxias no chamado programa Frontier Fields. Os astrônomos estão à procura de galáxias fracas nos fundos destes aglomerados, utilizando a gravidade do aglomerado no primeiro plano que magnifica as imagens de galáxias remotas. Quanto mais forte a ampliação, mais fraca as galáxias que o Hubble pode detectar.

Há um problema, porém: A ampliação produzida pela lente gravitacional é mais forte nas regiões centrais do aglomerado no primeiro plano. Mas isso também é por causa das galáxias do aglomerado que são mais brilhantes e unidas. Todas as galáxias ampliadas do fundo são inundadas por esta luz do primeiro plano.

Juntamente com seu colega Steven Finkelstein (também na Universidade do Texas, Austin) e Jennifer Lotz (Space Telescope Science Institute), Livermore conseguiu filtrar a luz de galáxias em primeiro plano em dois aglomerados do Frontier Fields: Abell 2744, Na constelação Sculptor, também conhecido como Aglomerado Pandora, e MACS 0416.1-2403 em Eridanus.

"Usamos uma técnica conhecida como decomposição de ondas," explica Livermore. "Você basicamente analisa uma imagem em muitas escalas físicas possíveis para isolar as maiores estruturas. É um pouco comparável à forma como a compressão de imagens funciona, ou à técnica por trás de fones de ouvido com cancelamento de ruído. "A decomposição de ondas tem sido usada em astronomia antes, mas não para este propósito específico," acrescenta ela.

Algumas das galáxias fracas de fundo que esta análise revelou são ampliadas por um fator de 50 ou 60. "Elas são até cem vezes menos luminosas do que as mais fracas galáxias observadas noHubble Ultra Deep Field," diz Livermore.

O Hubble está finalmente vendo as galáxias mais comuns deste período de tempo. Graças à combinação de lente gravitacional, a sensibilidade sem precedentes do Hubble e a técnica de decomposição de ondas, os astrônomos agora têm uma melhor imagem da quantidade de luz que estas galáxias emitem como população.

Em particular, há agora forte evidência de que estas pequenas e fracas galáxias agiram como uma importante fonte de luz no Universo jovem, mesmo que as galáxias menos massivas emitiam menos luz, elas compensaram pelos seus números.

É uma boa notícia para os cosmólogos que tentam entender a assim chamada Época da Reionização: Algumas centenas de milhões de anos após o Big Bang, átomos de hidrogênio neutro no espaço intergaláctico se ionizaram, perdendo seu único elétron devido à radiação ultravioleta energética. É chamado de reionização porque o hidrogênio também estava em estado ionizado logo após o Big Bang, antes que o Universo esfriasse e escurecesse.

No passado, os cientistas não foram capazes de concordar sobre a principal fonte de radiação energética. A luz poderia ter vindo da primeira geração de estrelas em uma enorme população de pequenas galáxias apenas formadas, ou quasares raros, mas muito luminosos, alimentados por buracos negros supermassivos, poderiam ter fornecido a radiação. O primeiro cenário agora parece ser o mais promissor; pois, há um grande número de galáxias fracas necessárias para reionizar o Universo.

Um artigo sobre a observação foi publicado no periódico Astrophysical Journal.

Fonte: Sky & Telescope

Jatos de rádio de um buraco negro estimulam a formação estelar

Astrônomos utilizaram o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) e descobriram uma ligação surpreendente entre um buraco negro supermassivo e a galáxia onde reside.

© NRAO/ESO/NASA (jatos de rádio do buraco negro no centro de uma galáxia)

Poderosos jatos de rádio do buraco negro, que normalmente suprimem a formação de estrelas, estão estimulando a produção de gás frio no halo estendido de gás quente da galáxia. Esta fonte recentemente identificada de gás frio e denso poderia eventualmente abastecer o futuro nascimento de estrelas, assim como alimentar o buraco negro.

Os pesquisadores estudaram uma galáxia no núcleo do aglomerado Phoenix, uma coleção de galáxias localizada a cerca de 5,7 bilhões de anos-luz da Terra.

A galáxia central neste aglomerado abriga um buraco negro supermassivo que está no processo de devorar o gás formador de estrelas, que alimenta um par de poderosos jatos que irrompem do buraco negro em direções opostas para o espaço intergaláctico. Este tipo de sistema alimentado por um buraco negro é denominado Núcleo Galáctico Ativo (AGN).

Pesquisas anteriores com o observatório de raios X da Chandra da NASA revelaram que os jatos desta AGN estão esculpindo um par de gigantes "bolhas de rádio", enormes cavidades no plasma quente e difuso que rodeia a galáxia.

Estas bolhas de expansão devem criar condições que são demasiado inóspito para o gás quente circundante para esfriar e condensar, que são passos essenciais para a formação de futuras estrelas.

As últimas observações do ALMA, no entanto, revelaram filamentos longos de condensação de gás molecular frio ao redor das bordas externas das bolhas de rádio. Estes filamentos estendem-se até 82.000 anos-luz de ambos os lados do AGN. Eles coletivamente contêm material suficiente para produzir cerca de 10 bilhões de sóis.

"Com o ALMA podemos ver que existe uma ligação direta entre estas bolhas de rádio infladas pelo buraco negro supermassivo e o futuro combustível para o crescimento das galáxias," disse Helen Russell, astrônomo da Universidade de Cambridge, no Reino Unido. "Isso nos fornece novas perspectivas sobre como um buraco negro pode regular o futuro nascimento de estrelas e como uma galáxia pode adquirir material adicional para alimentar um buraco negro ativo."

As novas observações do ALMA revelam conexões previamente desconhecidas entre um AGN e a abundância de gás molecular frio que alimenta o nascimento de estrelas.

"Para produzir jatos poderosos, os buracos negros devem se alimentar do mesmo material que a galáxia usa para criar novas estrelas," disse Michael McDonald, astrofísico do Massachusetts Institute of Technology (MIT) em Cambridge. "Este material alimenta os jatos que extingue a formação de estrelas, o que ilustra como os buracos negros podem retardar o crescimento de suas galáxias hospedeiras".

Sem uma fonte significativa de calor, as galáxias mais massivas do Universo estariam formando estrelas a taxas extremas que ultrapassam em muito as observações. Os astrônomos acreditam que o calor, na forma de radiação e jatos, de um buraco negro supermassivo se alimentando ativamente evita o resfriamento da atmosfera de gás quente do aglomerado, suprimindo a formação de estrelas.

Esta história, no entanto, agora parece mais complexa. No aglomerado Phoenix, Russell e sua equipe encontraram um processo adicional que une a galáxia e seu buraco negro. Os jatos de rádio que aquecem o núcleo da atmosfera quente do aglomerado também parecem estimular a produção do gás frio necessário para sustentar o AGN.

"Isso é o que torna este resultado tão surpreendente," disse Brian McNamara, um astrônomo da Universidade de Waterloo, Ontário. "Este buraco negro supermassivo está regulando o crescimento da galáxia, soprando bolhas e aquecendo os gases ao redor dele." Notavelmente, ele também está arrefecendo bastante o gás para se alimentar."

Este resultado ajuda os astrônomos a entender o funcionamento do "termostato" cósmico que controla o lançamento de jatos de rádio a partir do buraco negro supermassivo.

"Isto poderia também explicar como os buracos negros supermassivos suprimem e regulam o crescimento de suas galáxias anfitriãs nos seis bilhões de anos passados ​​da história cósmica," observou Russell.

Esta pesquisa é apresentada em um artigo intitulado "ALMA observations of massive molecular gas filaments encasing radio bubbles in the Phoenix Cluster," por H.R. Russell et al., publicado no Astrophysical Journal.

Fonte: National Radio Astronomy Observatory

A estrutura de um sistema protoestelar de baixa massa

Uma equipe de astrônomos usou o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) para observar o sistema, quase de lado, da protoestrela de baixa massa L1527.

© ESO/N. Sakai (ilustração de L1527)

Esta protoestrela encontra-se numa região de formação estelar da nuvem molecular de Touro, a cerca de 450 anos-luz de distância, e tem um disco protoplanetário giratório que, da perspetiva da Terra, é visto quase de lado, embebido num grande invólucro de moléculas e poeira. O ALMA permitiu com que os pesquisadores resolvessem, pela primeira vez, a estrutura deste jovem sistema estelar.

Um dos grandes enigmas da astrofísica é o de como estrelas parecidas com o Sol conseguem formar-se a partir do colapso de nuvens moleculares em regiões de formação estelar no Universo. O enigma é conhecido, tecnicamente, como "problema do momento angular na formação estelar". Essencialmente, o problema é que o gás na nuvem formadora de estrelas tem alguma rotação, o que dá a cada elemento do gás um determinado momento angular. À medida que colapsam para dentro, eventualmente chegam a um estado em que a força gravitacional da protoestrela é equilibrada pela força centrífuga, de modo que a partir de um certo raio deixam de se dirigir para o interior, a não ser que possam liberar parte deste momento angular. Este ponto é conhecido como barreira centrífuga.

Agora, usando medições obtidas pelas antenas de rádio do ALMA, um grupo liderado por Nami Sakai do Laboratório RIKEN de Formação Estelar e Planetária encontrou pistas de como o gás na nuvem pode encontrar o caminho até à superfície da estrela em formação. Para entender melhor o processo, Sakai e o seu grupo voltaram-se para o observatório ALMA, uma rede de 55 antenas de rádio localizadas no alto do deserto de Atacama, no norte do Chile. As antenas estão ligadas numa configuração cuidadosamente coreografada para que possam fornecer imagens de emissões de rádio de regiões protoestelares no céu.

Anteriormente, Sakai tinha descoberto, a partir de observações de moléculas em torno da mesma protoestrela, que, ao contrário da hipótese mais aceita, a transição do invólucro até ao disco interior, que mais tarde forma planetas, não era simples, mas muito complexa. "Ao analisarmos os dados observacionais percebemos que a região perto da barreira centrífuga, onde as partículas já não podem cair para o interior, é bastante complexa e que a análise dos movimentos nesta zona de transição pode ser crucial para a compreensão de como o invólucro colapsa," comenta Sakai.

As novas observações mostram uma dilatação do invólucro na zona de transição entre o disco interno e o invólucro exterior. Sakai compara-o com um "engarrafamento na região mesmo além da barreira centrífuga, onde o gás aquece como resultado de uma onda de choque; que ficou claro, graças às observações, que uma parte significativa do momento angular é perdido pelo gás que é moldado na direção vertical a partir do disco protoplanetário achatado que se formou ao redor da protoestrela."

Este comportamento está de acordo com simulações computacionais que o grupo havia feito usando um modelo puramente balístico, onde as partículas se comportam como simples projéteis que não precisam de ser influenciadas por forças magnéticas ou outras.

Sakai planeja continuar usando observações do poderoso ALMA "para refinar ainda mais a compreensão da dinâmica da formação estelar e para explicar completamente como é que a matéria colapsa sobre a estrela em formação. Este trabalho também pode ajudar a entender melhor a evolução do nosso próprio Sistema Solar."

Fonte: RIKEN Star and Planet Formation Laboratory

Exoplaneta massivo faz sua estrela palpitar

Uma estrela distante pulsa cada vez que seu planeta se aproxima.

© NASA/MIT (órbita excêntrica de exoplaneta ao redor de sua estrela)

A estrela HAT-P-2, localizada a cerca de 400 anos-luz de distância da Terra, é orbitada por um enorme planeta gasoso.

O planeta, chamado HAT-P-2b, tem oito vezes a massa de Júpiter e possui uma órbita altamente excêntrica, o que significa que passa perto da estrela e, em seguida, foge muito para longe antes de retornar.

Usando 350 horas de observações feitas pelo telescópio espacial Spitzer da NASA, uma equipe de cientistas estava estudando as mudanças de temperatura no planeta, quando os pesquisadores notaram inesperadas e minúsculas vibrações no brilho da estrela.

Eles descobriram que cada vez que o planeta se aproximava da estrela, a luz da estrela pulsava. De fato, as oscilações correspondem às harmônicas da frequência orbital do HAT-P-2b. Depois de garantir que as vibrações não foram causadas pelo telescópio, Julien de Wit do Massachusetts Institute of Technology (MIT) nos EUA e colegas sugerem que o exoplaneta pode realmente ser grande o suficiente para distorcer periodicamente a estrela durante sua órbita excêntrica.

Isto vai contra predições e modelos teóricos precedentes a respeito da relação do planeta com a estrela que orbita. No entanto, como o planeta pode estar afetando a estrela permanece desconhecido.

O estudo foi publicado no periódico The Astrophysical Journal Letters.

Fonte: Massachusetts Institute of Technology

Descobertos novos vizinhos do Sistema Solar

Uma equipe internacional de astrônomos encontrou 60 novos planetas que orbitam estrelas próximas ao Sistema Solar da Terra.

© University of Hertfordshire/Ricardo Ramirez (ilustração de uma super-Terra)

Baseados em observações feitas durante 20 anos com o telescópio Keck-I, no Havaí, os resultados chamam atenção para Gliese 411b, uma super-Terra quente e com uma superfície rochosa que orbita a quarta estrela mais próxima do nosso Sol. Além dos nossos novos vizinhos, os cientistas também encontraram evidências de outros 54 planetas adicionais, que ficam em regiões mais distantes, totalizando 114 astros descobertos.

De acordo com os cientistas, a descoberta demonstra que quase todas as estrelas mais próximas do Sol têm planetas que as orbitam, e alguns podem ser parecidos com a Terra. “Esses novos planetas também nos ajudam a entender o processo de formação de sistemas planetários e trazem objetivos interessantes para futuros esforços de captar imagens desses planetas diretamente”, afirma Mikko Tuomi, da Universidade de Hertfordshire, no Reino Unido, o único astrônomo que participou do estudo em uma base europeia.

A pesquisa é parte do Lick-Carnegie Exoplanet Survey, um programa de buscas por novos planetas que teve início em 1996. Para fazer as descobertas, a equipe de astrônomos se baseou em 61.000 pesquisas de observação individual de 1.600 estrelas.

“É fascinante pensar que, quando olhamos para estrelas mais próximas, todas parecem ter planetas em sua órbita. Isso é algo de que os astrônomos não estavam convencidos até cinco anos atrás”, diz Tuomi.

A descoberta foi publicada no periódico The Astrophysical Journal.

Fonte: University of Hertfordshire

A Nebulosa da Tulipa e Cygnus X-1

Enquadrando uma região brilhante de emissão, esta visão telescópica foi realizada ao longo do plano da Via Láctea, na direção da constelação rica em nebulosas Cygnus, o Cisne.

© Éder Iván (Nebulosa da Tulipa e Cygnus X-1)

Popularmente conhecida como Nebulosa da Tulipa, a nuvem de brilho avermelhado de gás e poeira interestelar faz parte também do catálogo de 1959, criado pelo astrônomo Stewart Sharpless, e é codificada como Sh2-101. Localizada a cerca de 8.000 anos-luz de distância da Terra, e com cerca de 70 anos-luz de diâmetro, a complexa e bela nebulosa domina o centro da imagem.

A radiação ultravioleta de estrelas energéticas localizadas na borda da associação OB3 Cygnus, incluindo a estrela do Tipo O, HDE 227018, ioniza os átomos e amplifica a emissão da Nebulosa da Tulipa.

A HDE 227018, é a estrela brilhante localizada no centro da nebulosa. Também enquadrado nesta imagem está o microquasar Cygnus X-1, uma das fontes mais fortes de raios X no céu da Terra. Dirigido pelos jatos poderosos do disco de acreção de um buraco negro, ele é fracamente visível como uma frente de choque curva, localizada acima e a direita, logo depois de uma das pétalas da Tulipa.

Fonte: NASA

A Nebulosa Roseta

Se a Nebulosa Roseta tivesse outro nome pareceria tão delicada?

© Evangelos Souglakos (NGC 2237)

A insípida designação dada pelo New General Catalog de NGC 2237 não parece influenciar e diminuir a beleza da aparência desta florida nebulosa de emissão.

Dentro da nebulosa reside um aglomerado estelar aberto com brilhantes estrelas, designado como NGC 2244. As estrelas por lá se formaram a cerca de 4 milhões de anos dos escombros da nebulosa. Seus poderosos ventos estelares estão agora gerando uma cavidade no centro da nebulosa, isolada por uma camada de poeira cósmica e gás aquecido.

A radiação ultravioleta das energéticas estrelas quentes do aglomerado fazem com que a nebulosa circundante se ilumine. A Nebulosa Roseta tem um diâmetro estimado de 100 anos-luz e reside a acerca de 5.000 anos-luz de distância. A NGC 2237 pode ser observada com pequenos telescópios na direção da constelação do Unicórnio (Monoceros).

Fonte: NASA