LIGO detecta ondas gravitacionais pela terceira vez

No dia 4 de janeiro de 2017 o LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) descobriu a sua terceira onda gravitacional em 18 meses.

© LIGO/Caltech/MIT (ilustração da fusão de dois buracos negros)

Apesar dos EUA estarem passando por temperaturas frias, o tremor não foi provocado pelo ar gelado daquela manhã de inverno. Em vez disso, foi o estremecimento do próprio espaço-tempo, gerado pela fusão de dois grandes buracos negros no Universo distante: uma onda gravitacional tinha viajado pela Terra, passando sucessivamente por dois detectores.

Os pesquisadores do LIGO rapidamente determinaram que os buracos negros estavam a cerca de 3 bilhões de anos-luz da Terra quando colidiram, tornando esta fusão a mais distante já observada.

Desde esta detecção, chamada GW170104, os cientistas do LIGO também determinaram que os dois buracos negros envolvidos na fusão tinham mais ou menos 19 vezes e 32 vezes a massa do Sol. Nota-se que, com estas massas, os objetos constituem uma população "nova" de buracos negros com massas previamente desconhecidas antes da primeira detecção do LIGO. O buraco negro que resultou da fusão tem uma massa estimada em mais ou menos 49 vezes a massa do Sol.

Quando os buracos negros coalesceram, o equivalente a 2 sóis, da massa dos buracos negros, foi convertido em pura energia de ondas gravitacionais!

Além disso, toda esta energia foi liberada num piscar de olhos, uns meros 0,12 segundos. No momento da sua colisão, os buracos negros orbitavam-se um ao outro a uma velocidade equivalente a seis-décimos da velocidade da luz!

Antes de se fundirem, os dois buracos negros caberiam em esferas com aproximadamente 115 e 190 km de diâmetro, respectivamente. O buraco negro resultante ocuparia uma esfera com mais ou menos 280 km de diâmetro! Sendo que o nosso Sol tem 1,4 milhões de quilõmetros em diâmetro.

© LIGO/Caltech/MIT (fusão de buracos negros detectados)

O LIGO descobriu uma nova população de buracos negros com massas maiores do que já havia sido visto nos estudos de raios X (roxos). As três detecções confirmadas pelo LIGO (GW150914, GW151226, GW170104) e uma menor detecção (LVT151012) apontam para uma população de buracos negros binários de massa estelar que, uma vez fundidos, são maiores que 20 massas solares, acima do que era conhecido antes. A detecção GW150914 resultou num buraco negro com 62 massas solares e a GW151226 com 21 massas solares.

A análise adicional dos dados mostrou que este evento também está de acordo com as previsões da relatividade geral, formulada por Albert Einstein há mais de 100 anos.

Apesar da estupenda energia liberada pela colisão dos buracos negros, a detecção de ondas gravitacionais é excessivamente difícil, pois os efeitos que exercem sobre os instrumentos do LIGO são incompreensivelmente pequenos. Esta última onda fez com que o espaço-tempo ocupado pelos braços do LIGO esticassem e diminuíssem um atômetro (1x10^-18 metros). Este valor é 1.000 vezes menor do que um próton!

Dado quão insignificantemente pequenos são estes efeitos, como é que podemos ter a certeza de que esta foi uma verdadeira detecção de ondas gravitacionais e não apenas um estremecimento coincidente em ambos os observatórios?

Uma das primeiras coisas que a equipe determinou foi se o sinal, que apareceu quase simultaneamente nos detectores em Hanford, Washington e Livingston, na Louisiana, era apenas um acaso, nada tendo a ver com ondas gravitacionais oriundas do espaço. Estudando o sinal, ou seja, a sua forma e tempos de chegada em ambos os detectores, e observando quão "ruidosos" os interferômetros eram no momento da deteção, os pesquisadores do LIGO calcularam que as hipóteses de alguns bits de "ruído" aleatório, mas quase idênticos, assemelharem-se com ondas gravitacionais em ambos os instrumentos, ao mesmo tempo, era de 1 em 70.000 anos! Por outras palavras, é extremamente improvável que os sinais detectados em ambos os interferômetros tenham sido provocados por rajadas de ruído casual.

A existência de eventos "ambientais" que podiam ter produzido estes sinais também foi analisada, tais como: tempestades, flutuações da rede elétrica, sinais de rádio, ruído acústico e sísmico, e muitos outros sinais dentro dos próprios instrumentos, verificando se por acaso ocorreram distúrbios externos quase simultâneos. Nenhum foi encontrado.

Depois de analisarem os dados, os cientistas do LIGO determinaram uma certeza de 99,997% de que o sinal recebido foi produzido no Universo distante pela colisão de dois buracos negros. Por outras palavras, podemos dizer com bastante confiança de que o LIGO detectou, efetivamente, um terceiro par de buracos negros em colisão!

Enquanto o LIGO continua detectando ondas gravitacionais da fusão de buracos negros, os observadores eletromagnéticos ainda esperam detectar algo emanado durante os eventos de ondas gravitacionais. Para ajudar a esta tarefa, o LIGO associou-se com 77 observatórios espalhados por todo o mundo (incluindo dois em órbita), para que possam também procurar algum sinal eletromagnético.

Após este último evento, nada foi observado, tal como nas duas detecções anteriores, mas tal fato não é surpreendente por duas grandes razões.

Em primeiro lugar, os buracos negros são "negros" porque nenhuma luz lhes escapa, mesmo quando colidem uns com os outros, assim que não esperamos ver luz oriunda dos próprios buracos negros. Embora os buracos negros não emitam luz, caso alguma matéria "normal", como por exemplo material estelar remanescente de uma supernova, seja apanhada na fusão, poderá aparecer um flash ou um brilho de luz, e os remanescentes podem brilhar durante algum tempo. A análise desta luz podia render informações incrivelmente valiosas sobre o evento, especialmente, quão distante foi a colisão.

Em segundo lugar, com apenas dois detectores na sua rede, ainda não fornecem exatamente onde procurar. Nesta última detecção, a área do céu que se determinou que podia ter abrigado os buracos negros é de 1.200 graus quadrados. É uma área do céu equivalente a 6.000 Luas Cheias. E tendo em conta que não sabemos quanto tempo o brilho de um evento que gerou ondas gravitacionais pode durar, a pesquisa em todas as localizações possíveis é crítica.

A situação mudará drasticamente quando o Virgo, o detetor europeu, voltar ao funcionamento lá mais para o fim do ano. Com pelo menos três interferômetros para detectarem ondas gravitacionais, será possível localizar a fonte das ondas de modo parecido ao que as torres de comunicações utilizam para determinar a localização de um telefone celular.

Até agora, mesmo sem a capacidade de identificar a fonte, o LIGO tem a certeza de ter captado outro evento da última fração de segundo das vidas de dois buracos negros massivos, no momento em que se fundiram um com o outro, há cerca de 3 bilhões de anos. Esta última deteção é um bom presságio para o futuro do LIGO e para o futuro da astronomia de ondas gravitacionais, pois o observatório busca melhorar ainda mais a sua sensibilidade à medida que outros interferômetros de ondas gravitacionais espalhados pelo mundo se juntam à busca.

Um novo artigo foi aceito para publicação no periódico Physical Review Letters.

Fonte: California Institute of Technology

Cassini descobre que Encélado pode ter "tombado"

Encélado, a lua gelada e oceânica de Saturno, pode ter "tombado" no passado distante, de acordo com uma recente pesquisa efetuada pela missão Cassini da NASA.

© NASA/JPL-Caltech/U. Cornell (reorientação do solo de Encélado)

Os cientistas encontraram evidências de que o eixo de rotação da lua, a linha que passa através dos polos norte e sul, foi reorientado, possivelmente devido a uma colisão com um corpo menor, como por exemplo um asteroide.

Examinando as características da lua, a equipe mostrou que o eixo de rotação de Encélado parece ter sido inclinado do seu eixo original cerca de 55 graus.

"Descobrimos uma cadeia de áreas baixas, ou bacias, que traçam um cinturão na superfície da lua que pensamos ser remanescentes fósseis de um equador e de polos anteriores," comenta Radwan Tajeddine, da equipe da Cassini e da Universidade de Cornell.

A área em torno do atual polo sul da lua gelada é uma região geologicamente ativa onde longas fraturas lineares, a que chamamos listras de tigre, cortam a superfície. Tajeddine e colegas especulam que um asteroide poderá ter atingido a região no passado, quando esta estava mais perto do equador.

"É improvável que a atividade geológica neste terreno tenha sido iniciada por processos internos. Nós pensamos que, a fim de levar a cabo uma tão grande reorientação da lua, é possível que um impacto tenha estado por trás da formação deste terreno anómalo," explica Tajeddine.

Em 2005, a Cassini descobriu que jatos de vapor de água e partículas geladas são expelidos das listras de tigre, evidências de que um oceano subterrâneo está vazando diretamente para o espaço por baixo do ativo terreno polar sul.

Quer tenha sido provocado por um impacto ou por outros processos, Tajeddine e colegas pensam que a ruptura e a criação do terreno das listras de tigre fizeram com que parte da massa de Encélado fosse redistribuída, tornando a rotação da lua instável e oscilante. A rotação acabaria por estabilizar-se, provavelmente levando mais de um milhão de anos. Quando a rotação acalmou, o eixo norte-sul tinha sido reorientado para passar por diferentes pontos na superfície, um mecanismo denominado "deriva polar verdadeira."

Esta ideia de deslocamento polar ajuda a explicar porque é que os polos norte e sul modernos de Encélado parecem bastante diferentes. O sul é ativo e geologicamente jovem, enquanto o norte está coberto por crateras e parece muito mais antigo. Os polos originais da lua seriam mais similares antes do evento que fez com que Encélado "tombasse" e deslocasse o terreno das listras de tigre para a região polar sul da lua.

Os resultados foram publicados na revista Icarus.

Fonte: Cornell University

Descoberta super-Terra na zona habitável de estrela fria

Uma equipe internacional liderada por pesquisadores do Instituto de Astrofísica das Canárias (IAC), usando o método de velocidade radial, descobriu um possível planeta rochoso na orla da zona habitável de uma estrela anã vermelha.

© IAC/Gabriel Pérez (ilustração da super-Terra GJ625b e da sua estrela progenitora)

Apenas são conhecidas algumas dezenas de planetas deste tipo e a sua detecção foi possível devido ao espectrógrafo HARPS-N acoplado ao Telescópio Nazionale Galileo (TNG) de 3,6 metros no Observatório Roque de Los Muchachos, em La Palma.

Há apenas 25 anos atrás, não sabíamos de nenhum planeta situado além do Sistema Solar. Hoje temos uma lista com mais de 3.500 exoplanetas confirmados em torno de outras estrelas. Existem várias técnicas de detecção e uma das mais usadas é a técnica de velocidade radial. Esta envolve a medição de mudanças na posição e velocidade de uma estrela quando uma estrela e um planeta em órbita rodam em torno do seu centro de gravidade comum. Dependendo das massas relativas dos dois objetos, a gravidade determinará a magnitude da mudança na velocidade da estrela, que pode ser medida usando o seu espectro observado.

Com este método, um estudo conduzido pelos pesquisadores Alejandro Suárez Mascareño do IAC-Observatório de Genebra, Jonay González Hernández (IAC) e Rafael Rebolo (IAC) levou à descoberta de um planeta com uma massa entre duas e três vezes a da Terra, planeta este que poderá ser rochoso. Esta é a sexta super-Terra mais próxima do nosso Sistema Solar na zona habitável da sua estrela, uma anã vermelha que está entre as 100 estrelas mais próximas do Sol. Este trabalho contou também com a participação do Instituto Nazionale di Astrofísica (INAF) e do Institut d'Estudis Espaciais de Catalunya (IEEC).

Este planeta é particularmente interessante devido à sua proximidade. Está a apenas 21 anos-luz de distância, na nossa vizinhança cósmica, e é um dos menos massivos das "super-Terras" conhecidas que, está situado na zona habitável da estrela GJ625 (Gliese 625), uma anã vermelha. Apesar de serem o tipo mais comum de estrelas no Universo e também hospedarem planetas, só conhecemos apenas algumas centenas de exoplanetas em seu redor. A maioria foi descoberta em órbita de estrelas muito mais distantes, usando o método de trânsito, no qual um planeta provoca um pequeno "eclipse" quando passa em frente da estrela. Em contraste, apenas alguns planetas rochosos foram descobertos em torno de estrelas próximas com a técnica de velocidade radial e muito poucos encontrados nas zonas habitáveis.

Um dos projetos que esta equipe científica está realizando, a fim de estudar exoplanetas em torno de anãs vermelhas próximas do Sol, é HADES, um programa no qual o espectrógrafo de alta resolução HARPS-N detectou esta super-Terra. Este instrumento observou a anã vermelha durante três anos e mediu as pequenas variações na sua velocidade radial provocadas pela gravidade do planeta.

Com os 151 espectros que obtiveram, inferiram que o planeta demora cerca de 14 dias para completar uma órbita em torno da sua estrela. "Tendo em conta que GJ625 é uma estrela relativamente fria, o planeta está situado à beira da sua zona habitável, na qual a água líquida pode existir à superfície. Na verdade, dependendo da cobertura de nuvens da atmosfera e da sua rotação, poderá ser potencialmente," explica Alejandro Suárez Mascareño.

"No futuro, serão essenciais novas campanhas de observação fotométrica para tentar detectar o trânsito deste planeta em torno da sua estrela, dada a proximidade ao Sol. É provável que existem outros planetas rochosos em torno de GJ625, mais próximos e mais afastados da estrela, e dentro da zona habitável, que vamos continuar tentando encontrar," comenta Jonay González Hernández.

A detecção de um trânsito permitirá determinar o seu raio e a sua densidade, e caracterizar a sua atmosfera devido à luz transmitida observada usando espectrógrafos de alta resolução ou em telescópios da próxima geração no hemisfério norte, como o Thirty Meter Telescope (TMT).

Os resultados deste trabalho foram aceitos para publicação no periódico Astronomy & Astrophysics.

Fonte: Instituto de Astrofísica de Canarias

A fusão de anãs brancas pode criar antimatéria na Via Láctea

Há mais de quatro décadas, os astrônomos descobriram a primeira emissão de raios gama proveniente do exterior do Sistema Solar.

© ESO/L. Calçada (fusão de anãs brancas num sistema binário)

Este sinal de alta energia está associado à destruição de aproximadamente 10⁴³ pósitrons a cada segundo. O pósitron é um tipo de antimatéria, é a antipartícula do elétron. Apesar do extenso acompanhamento, os astrônomos hoje ainda procuram a fonte exata desta emissão, que pode surgir de processos naturais na vida de uma estrela ou de origens exóticas através da matéria escura. Recentemente, um grupo de astrônomos determinou que os pósitrons resultantes de fusões de anãs brancas poderiam contribuir significativamente para o sinal que vemos.

A emissão associada à aniquilação do pósitron galáctico ocorre quando esta antipartícula encontra sua contraparte, um elétron, destruindo ambas as partículas no processo. Assim, esta emissão requer uma fonte pronta de antimatéria, que permaneceu misteriosa desde a sua detecção inicial.

As medições sugerem que o sinal é quase uma vez e meia mais alto na protuberância, ou regiões centrais da Via Láctea, do que nos braços. Este aspecto particular da emissão levou ao desenvolvimento de vários modelos que especulam uma alta abundância de pósitrons nesta área que poderia ser devido a processos relacionados com a matéria escura ou o buraco negro supermasivo central da nossa galáxia. No entanto, muitos astrônomos ainda estão procurando maneiras menos exóticas os positrons que estamos vendo sofrer aniquilação poderia ser produzido.

O pesquisador Roland M. Crocker, da Research School of Astronomy and Astrophysics da Australian National University, e colegas examinam uma possível fonte estelar de pósitrons galácticos que poderiam ser responsáveis ​​pelo sinal: a fusão de anãs brancas.

As anãs brancas são os núcleos remanescentes de estrelas parecidas com o Sol, deixadas para trás depois que a estrela esgota seu combustível e morre. Se duas estrelas de baixa massa (entre cerca de 1,4 e 2 vezes a massa do nosso Sol) se aproximam constituindo em um sistema binário, elas podem interagir através de um processo chamado transferência de massa, onde o gás das estrelas é trocado. O resultado final é duas anãs brancas que podem eventualmente se fundir, e que a fusão pode resultar na produção de isótopos radioativos que se decompõem em pósitrons.

Existem várias pistas que levaram os astrônomos a esta conclusão. A relação entre a intensidade do sinal na protuberância e os braços é semelhante à proporção da massa estelar (essencialmente o número de estrelas) nestas duas estruturas também. Isso levou os astrônomos a considerar que a produção de pósitrons poderia estar relacionada a uma população estelar mais antiga, como anãs brancas. Além disso, ao analisar os processos que produzem pósitrons através de decaimento radioativo, eles determinaram que a decomposição de 44Ti em pósitrons é a fonte mais provável.

No entanto, este material não é produzido em quantidades suficientes na maioria das supernovas de colapso do núcleo, que ocorrem quando uma estrela maciça atinge o fim de sua vida útil. Embora as supernovas desencadeadas pela fusão de duas anãs brancas sejam muito mais raras, esses eventos devem produzir mais ⁴⁴Ti (titânio) por fusão, o que então decairá e produzirá o número de pósitrons necessários para criar a linha de emissão a partir de sua aniquilação subsequente.

A resolução atual dos instrumentos utilizados para estudar esta emissão não é suficientemente alta para encontrar fontes pontuais, como remanescentes de supernova individuais, na protuberância. Assim, medidas mais precisas e simulações por computador serão necessárias para determinar as taxas de produção de pósitrons a partir destes eventos. Os pesquisadores também afirmam que as fusões de anãs brancas provavelmente não são a única fonte de antimatéria em nossa galáxia, que ainda inclui contribuições de estrelas massivas e buracos negros, mesmo que a matéria escura seja finalmente descartada como fonte viável para esta emissão.

Um artigo foi publicado na revista Nature Astronomy.

Fonte: Astronomy

Uma exuberante galáxia espiral na constelação do Pavão

A grande e bela galáxia espiral NGC 6744 tem quase 175.000 anos-luz de largura, maior que a Via Láctea.

© Daniel Verschatse (NGC 6744)

A galáxia NGC 6744 foi descoberta pelo astrônomo escocês James Dunlop em 1826, usando um telescópio refletor com abertura de 9 polegadas.

A NGC 6744 encontra-se a cerca de 30 milhões de anos-luz na constelação do Pavão, uma constelação do hemisfério celestial sul, aparecendo como um objeto distante, que devido a sua moderada magnitude aparente (+8,8), é visível apenas com telescópios amadores ou com equipamentos superiores. Vemos o disco da galáxia inclinado em direção à nossa linha de visão.

Este retrato da galáxia notavelmente distinto e detalhado cobre uma área do tamanho angular da Lua cheia. Nele, o núcleo amarelado da galáxia gigante é dominado pela luz de estrelas antigas e frias.

Além do núcleo, os braços espirais repletos de jovens aglomerados de estrelas azuis e as regiões de formação de estrelas rosadas varrem uma galáxia satélite menor na retaguarda, lembrando a galáxia satélite da Via Láctea, a Grande Nuvem de Magalhães.

Fonte: NASA

O planeta Júpiter completamente novo

Os primeiros resultados científicos da missão Juno da NASA a Júpiter retratam o maior planeta do nosso Sistema Solar como um mundo complexo, gigantesco e turbulento, com ciclones polares do tamanho da Terra, sistemas profundos de tempestades que viajam até às profundezas do gigante gasoso e um enorme e irregular campo magnético que pode indicar que foi formado mais próximo da superfície do planeta do que se pensava anteriormente.

© NASA/JPL-Caltech/SwRI/Juno (o polo sul de Júpiter)

A Juno foi lançada no dia 5 de agosto de 2011 e entrou em órbita de Júpiter no dia 4 de julho de 2016. As descobertas da primeira passagem de obtenção de dados, a 4.200 km do topo das nuvens turbulentas de Júpiter no dia 27 de agosto, foram publicadas esta semana em dois artigos na revista Science, bem como em 44 artigos na revista Geophysical Research Letters.

Entre as descobertas que desafiam as suposições estão aquelas fornecidas pela câmara da Juno, JunoCam. As imagens mostram que ambos os polos de Júpiter estão cobertos por tempestades rodopiantes e densamente agrupadas do tamanho da Terra.

"Estamos perplexos no que toca à sua formação, a quão estável é a sua configuração e porque é que o polo norte de Júpiter não se parece com o polo sul," comenta Scott Bolton, pesquisador principal da Juno no SwRI (Southwest Research Institute) em San Antonio, EUA. "Estamos tentando determinar se isto é um sistema dinâmico, se estamos vendo apenas uma etapa e, no próximo ano, vamos assistir ao seu desaparecimento, ou se esta é uma configuração estável e estas tempestades circulam umas em torno das outras."

Outra descoberta vem do instrumento MWR (Microwave Radiometer) da Juno, que estuda a radiação térmica de micro-ondas da atmosfera de Júpiter, do topo das nuvens de amônia até às profundezas da sua atmosfera. Os dados do MWR indicam que as icônicas faixas e zonas de Júpiter são misteriosas, com a banda perto do equador penetrando bem para o interior, enquanto as bandas e zonas em outras latitudes parecem evoluir para outras estruturas. Os dados sugerem que a amônia é bastante variável e continua aumentando tanto para baixo quanto podemos observar com o MWR, que alcança várias centenas de quilômetros.

Antes da missão Juno, sabia-se que Júpiter tinha o campo magnético mais intenso do Sistema Solar. As medições da magnetosfera do planeta gigante, pelo instrumento MAG (magnetometer investigation), indicam que o campo magnético de Júpiter é ainda mais forte do que os modelos previam e de forma mais irregular. Os dados MAG indicam que o campo magnético superou e muito as expetativas: 7.766 G (gauss), cerca de 10 vezes mais intenso do que o campo magnético mais forte encontrado na Terra.

O campo magnético tem uma distribuição desigual sugerindo que o campo pode ser gerado pela ação do dínamo mais próximo da superfície, acima da camada de hidrogênio metálico.

A Juno também está empenhada em estudar a magnetosfera polar e a origem das poderosas auroras de Júpiter. Estas emissões aurorais são provocadas por partículas que captam energia, batendo contra moléculas atmosféricas. As observações iniciais da Juno indicam que o processo parece funcionar de forma diferente em Júpiter do que na Terra.

A Juno está numa órbita polar em torno de Júpiter e a maior parte de cada órbita é passada bem longe do gigante gasoso. Mas, uma vez a cada 53 dias, a sua trajetória aproxima-a de Júpiter por cima do seu polo norte, onde começa um trânsito de duas horas (de polo a polo), viajando de norte para sul com os seus oito instrumentos científicos recolhendo dados e a câmara JunoCam captando imagens. O download de seis megabytes de dados obtidos durante o trânsito pode demorar 36 horas.

No nosso próximo voo de aproximação, dia 11 de julho, a Juno irá voar diretamente sobre a Grande Mancha Vermelha de Júpiter.

Fonte: NASA

Galáxias de crescimento rápido são descobertas no Universo primordial

Astrônomos descobriram um novo tipo de galáxia no início do Universo, menos de bilhões de anos após o Big Bang. Estas galáxias estão formando estrelas a um ritmo cem vezes superior ao da Via Láctea.

© MPIA/Hubble (ilustração de um quasar e de uma galáxia vizinha em fusão)

A descoberta poderá explicar um achado anterior: uma população de galáxias surpreendentemente massivas 1,5 bilhões de anos após o Big Bang, que exigiria que tais percursos hiperprodutivos formassem centenas de bilhões de estrelas. As observações também mostram o que parece ser a imagem mais antiga de uma fusão galáctica.

Quando um grupo de astrônomos descobriu galáxias invulgarmente massivas no início do Universo há alguns anos atrás, o incrível tamanho destas galáxias, com centenas de bilhões de estrelas, representou um quebra-cabeças. As galáxias estão tão distantes que as vemos como eram uns meros 1,5 bilhões de anos após o Big Bang, quando o Universo tinha cerca de 10% da sua idade atual. Como é que foram capazes de formar tantas estrelas em tão pouco tempo?

Agora, uma descoberta acidental, por um grupo de astrônomos liderados por Roberto Decarli do Max Planck Institute for Astronomy (MPIA), está apontando para uma possível solução para o mistério: uma população de galáxias hiperprodutivas no Universo primitivo, menos de um bilhão de anos após o Big Bang.

Os astrônomos estavam à procura de algo diferente: a formação estelar nas galáxias hospedeiras de quasares. Mas o que eles descobriram, em quatro casos separados, foram galáxias vizinhas produzindo estrelas a um ritmo equivalente a cem massas solares por ano. Os quasares constituem uma breve fase na evolução das galáxias, movidos pela queda de matéria para um buraco negro supermassivo no centro de uma galáxia.

Fabian Walter, líder do programa de observação que usou o Observatório ALMA no Chile e que levou à descoberta, afirma: "É muito provável que a descoberta destas galáxias produtivas perto de quasares brilhantes não seja uma coincidência. Pensa-se que os quasares se formem em regiões do Universo onde a densidade de matéria em larga-escala é muito superior à média. Estas mesmas condições também devem ser propícias à formação de estrelas a um ritmo muito maior."

Caso estas galáxias recém-descobertas sejam as percursoras dos seus parentes mais massivos, isso dependerá de quão comuns são no Universo.

As observações do ALMA também mostraram o que parece ser o exemplo mais antigo conhecido de duas galáxias em fusão. Além de formarem novas estrelas, as fusões são outro mecanismo do crescimento galáctico, e as novas observações fornecem a primeira evidência direta de que tais fusões ocorrem mesmo até nos primeiros estágios da evolução das galáxias, menos de um bilhão de anos após o Big Bang.

Os resultados foram publicados na revista Nature.

Fonte: Max Planck Institute for Astronomy

Novo objeto perto de buraco negro supermassivo de galáxia famosa

Apontando a Very Large Array (VLA) da National Science Foundation em uma galáxia famosa pela primeira vez em duas décadas, uma equipe de astrônomos teve uma grande surpresa, descobrindo que um objeto novo e brilhante tinha aparecido perto do núcleo da galáxia.

© VLA/Hubble (animação mostrando a região central de Cygnus A)

A animação acima mostra imagens de rádio do VLA (laranja) da região central de Cygnus A, sobreposta na imagem do telescópio espacial Hubble, de 1989 e de 2015.

O objeto é um tipo muito raro de explosão de supernova ou, mais provavelmente, uma explosão de um segundo buraco negro supermassivo orbitando próximo do buraco negro supermassivo primário central da galáxia.

Os astrônomos observaram a Cygnus A, uma galáxia bem conhecida e frequentemente estudada, descoberta pela pioneira radioastrônoma Grote Reber em 1939. A descoberta em rádio foi combinada com uma imagem na luz visível em 1951 e a galáxia, a cerca de 800 milhões de anos-luz aa Terra, foi um alvo precoce do VLA após sua conclusão no início dos anos 80. Imagens detalhadas do VLA, publicadas em 1984, produziram grandes avanços na compreensão dos cientistas sobre os "jatos" velozes de partículas subatômicas movidas para o espaço intergaláctico pela energia gravitacional de buracos negros supermassivos nos núcleos de galáxias.

"Este novo objeto pode ter muito a nos contar sobre a história desta galáxia," disse Daniel Perley, do Instituto de Pesquisa Astrofísica do Liverpool John Moores University, no Reino Unido.

"As imagens do VLA da Cygnus A dos anos 80 marcaram o estado da capacidade de observação nesta época," disse Rick Perley, do National Radio Astronomy Observatory (NRAO). "Devido a isso, não voltamos a ver a Cygnus A até 1996, quando a nova electrônica do VLA tinha fornecido uma nova gama de frequências de rádio para as nossas observações". O novo objeto não aparece nas imagens realizadas no momento.

"No entanto, a atualização do VLA, que foi concluída em 2012, tornou um telescópio muito mais poderoso, então queríamos dar uma olhada em Cygnus A usando as novas capacidades do VLA," disse Rick Perley.

Daniel e Rick Perley, juntamente com Vivek Dhawan e Chris Carilli, ambos do NRAO, iniciaram as novas observações em 2015 e continuaram em 2016.

"Para nossa surpresa, encontramos um novo objeto proeminente perto do núcleo da galáxia que não apareceu em nenhuma imagem publicada anteriormente. Este novo objeto é brilhante o suficiente para que nós definitivamente teríamos visto nas imagens anteriores, se nada tivesse mudado. Isso significa que deve ter surgido em algum momento entre 1996 e agora," disse Rick Perley.

Os cientistas então observaram a Cygnus A com o Very Long Baseline Array (VLBA) em novembro de 2016, detectando claramente o novo objeto. Um pequeno objeto infravermelho também é visto no mesmo local nas observações do telescópio espacial Hubble e Keck, originalmente feitas entre 1994 e 2002. Os astrônomos do Lawrence Livermore National Laboratory, atribuíram o objeto a um denso grupo de estrelas, mas o dramático brilho em rádio está forçando uma nova análise.

Notou-se que o novo objeto permaneceu muito brilhante por muito tempo para ser consistente com qualquer tipo conhecido de supernova.

Enquanto o novo objeto definitivamente está separado do buraco negro supermassivo central da Cygnus A, por cerca de 1.500 anos-luz, ele tem muitas das características de um buraco negro supermassivo que está se alimentando rapidamente do material circundante.

"Achamos que encontramos um segundo buraco negro supermassivo nesta galáxia, indicando que ele se fundiu com outra galáxia no passado astronomicamente recente," disse Carilli. "Estes dois seriam um dos pares mais próximos de buracos negros supermassivos já descobertos, provavelmente eles mesmos se fundirão no futuro".

Os astrônomos sugeriram que o segundo buraco negro tornou-se visível para o VLA nos últimos anos porque encontrou uma nova fonte de material para se abastecer. Este material, segundo eles, poderia ser o gás interrompido pela fusão das galáxias ou uma estrela que passasse perto o bastante do buraco negro secundário para ser destruída por sua poderosa gravidade.

"Outras observações nos ajudarão a resolver algumas destas questões. Além disso, se este é um buraco negro secundário, poderemos ser capazes de encontrar outros em galáxias semelhantes," disse Daniel Perley.

Um artigo anunciando a descoberta foi publicado no Astrophysical Journal.

Fonte: National Radio Astronomy Observatory

Os detalhes orbitais do planeta mais externo de TRAPPIST-1

Com o auxílio do telescópio espacial Kepler da NASA, cientistas identificaram um padrão regular nas órbitas dos planetas no sistema TRAPPIST-1 que confirmou detalhes suspeitos sobre a órbita do seu planeta mais externo e menos compreendido, TRAPPIST-1h.

© NASA/JPL-Caltech (animação do planeta h do sistema TRAPPIST-1)

A TRAPPIST-1 tem apenas 8% da massa do nosso Sol, tornando-a numa estrela mais fria e menos luminosa. É o lar de sete planetas do tamanho da Terra, três dos quais orbitam na zona habitável da estrela, a gama de distâncias onde a água líquida pode existir à superfície de um planeta rochoso. O sistema está localizado a cerca de 40 anos-luz de distância na direção da constelação de Aquário e tem uma idade estimada entre 3 e 8 bilhões de anos.

Os cientistas anunciaram que o sistema tinha sete planetas do tamanho da Terra numa conferência ocorrida no dia 22 de fevereiro deste ano. O telescópio espacial Spitzer da NASA, o TRAPPIST (Transiting Planets and Planetesimals Small Telescope) no Chile e outros telescópios terrestres foram usados para caracterizar os planetas. Mas a colaboração só tinha uma estimativa para o período de TRAPPIST-1h.

Agora, astrônomos da Universidade de Washington usaram dados do telescópio Kepler para confirmar que TRAPPIST-1h orbita a sua estrela a cada 19 dias. A 9,6 milhões de quilômetros da sua fria estrela anã, TRAPPIST-1h está localizado para além da orla externa da zona habitável e é provavelmente demasiado frio para a vida como a conhecemos. A quantidade de energia por unidade de área que o planeta h recebe da sua estrela é comparável à que o planeta anão Ceres, localizado no cinturão de asteroides entre Marte e Júpiter, recebe do nosso Sol.

Usando os dados anteriores do Spitzer, a equipe reconheceu um padrão matemático na frequência com que cada um dos seis planetas interiores orbitava a estrela. Este padrão complexo, mas previsível, chamado ressonância orbital, ocorre quando os planetas exercem um puxão gravitacional regular uns sobre os outros à medida que orbitam a estrela.

Para compreender o conceito de ressonância, considere as luas de Júpiter Io, Europa e Ganimedes, esta última a mais distante das três. Para cada volta que Ganimedes completa em torno de Júpiter, Europa orbita duas vezes e Io faz quatro viagens em redor do planeta. Esta ressonância 1:2:4 é considerada estável e caso uma lua fosse afastada do seu percurso, seria autocorrigida e voltaria a ter uma órbita estável. É esta influência harmoniosa entre os sete irmãos planetários de TRAPPIST-1 que mantém o sistema estável.

Estas relações sugerem que ao estudar as velocidades orbitais dos seus planetas vizinhos, é possível prever a velocidade orbital exata e, portanto, também o período orbital do planeta h, mesmo antes das observações do Kepler. A equipe calculou seis possíveis períodos de ressonância para o planeta h que não iriam perturbar a estabilidade do sistema, mas apenas um não foi descartado por dados adicionais. As outras cinco possibilidades podiam ter sido observadas nos dados recolhidos pelo Spitzer e pelos dados terrestes da equipe TRAPPIST.

Isto indica que estas relações orbitais foram forjadas no início da vida do sistema TRAPPIST-1, durante o processo de formação planetária. A estrutura de ressonância não é coincidência e aponta para uma interessante história dinâmica em que os planetas provavelmente migraram para dentro em passo de bloqueio. Isto torna o sistema um grande laboratório para a formação de planetas e para as teorias de migração.

Como parte da sua segunda missão, K2, o Kepler observou a zona do céu onde está situado o sistema TRAPPIST-1 entre 15 de dezembro de 2016 e 4 de março de 2017, recolhendo dados sobre as minúsculas mudanças de brilho estelar provocadas pelos trânsitos dos planetas. No dia 8 de março os dados brutos, não calibrados, foram divulgados à comunidade científica para que se começassem estudos de acompanhamento.

A tarefa de confirmar o período orbital de TRAPPIST-1h começou imediatamente e cientistas de todo o mundo fizeram uso das redes sociais para, em tempo real, partilhar novas informações sobre o comportamento da estrela e da sua ninhada de planetas. Nas duas horas após a divulgação dos dados, a equipe confirmou a sua previsão de um período orbital de 19 dias.

A cadeia de ressonâncias dos sete planetas de TRAPPIST-1 estabelece um recorde entre os sistemas planetários conhecidos, sendo os detentores anteriores os sistemas Kepler-80 e Kepler-223, cada um com quatro planetas ressonantes.

O sistema TRAPPIST-1 foi descoberto pela primeira vez em 2016 pela colaboração TRAPPIST e pensava-se, no momento, que tinha apenas três planetas. Os restantes planetas foram descobertos graças ao Spitzer e a telescópios terrestres. O telescópio espacial Hubble da NASA está se juntando à pesquisa com observações atmosféricas e o telescópio espacial James Webb será, potencialmente, capaz de estudar as atmosferas com maior detalhe.

O estudo foi publicado na revista Nature Astronomy.

Fonte: University of Washington

Inflando a nebulosa Sh2-308

O telescópio espacial Hubble da ainda tem alguns truques na manga em sua tarefa de explorar o Universo.

© Hubble (Sh2-308)

Ele é capaz de efetuar imagem de duas partes adjacentes do céu simultaneamente. Ele faz isso usando duas câmeras diferentes, uma câmera pode ser focalizada no objeto alvo, e a outra em um local próximo do céu para que novas e potencialmente interessantes regiões do cosmos possam ser observadas ao mesmo tempo; estas últimas observações são conhecidas como campos paralelos.

A imagem acima mostra a parte de uma nuvem de gás, a nebulosa denominada Sh2-308, uma bolha de gás cercando uma estrela massiva e violenta chamada EZ Canis Majoris. Esta imagem foi obtida utilizando observações da Advanced Camera for Surveys que caracteriza o campo paralelo associado a outra visão da nebulosa produzida pela Wide Field Camera 3, ambas acopladas no telescópio espacial Hubble.

A EZ Canis Majoris é uma estrela conhecida como Wolf-Rayet, e é uma das estrelas mais brilhantes conhecidas do seu tipo. Sua casca externa de gás hidrogênio tem revelado camadas internas de elementos mais pesados ​​que queimam em temperaturas extremas. A radiação intensa que jorra da EZ Canis Majoris forma os ventos estelares espessos que chicoteiam o material próximo, esculpindo e soprando para fora.

Estes processos têm moldado o gás circundante em uma bolha vasta. Uma nebulosa com forma de bolha produzida por uma estrela Wolf-Rayet é feita de hidrogênio ionizado (HII), que é encontrado frequentemente no espaço interestelar. Neste caso, são as camadas externas de hidrogênio da EZ Canis Majoris - a bolha - que estão sendo infladas pelo dilúvio de radiação - o ar - vindo da estrela central.

Fonte: ESA

O grupo compacto Hickson 90

Pesquisando os céus por galáxias, o astrônomo canadense Paul Hickson e seus colegas identificaram cerca de 100 grupos compactos de galáxias, agora adequadamente chamados de Hickson Compact Groups (HCGs).

© Hubble/Oliver Czernetz (HCG 90)

Esta imagem nítida do Hubble mostra um grupo compacto de galáxia, o HCG 90. Três galáxias, duas visíveis aqui, revelam-se fortemente interagindo: uma galáxia em espiral empoeirada esticada e distorcida no centro da imagem, e duas grandes galáxias elípticas. O encontro próximo desencadeará a formação de estrelas furiosas. Numa escala de tempo cósmica, a atração gravitacional acabará por resultar na fusão do trio em uma única grande galáxia.

O processo de fusão é agora entendido como uma parte normal da evolução das galáxias, incluindo a nossa própria Via Láctea. O HCG 90 fica a cerca de 100 milhões de anos-luz de distância em direção à constelação do Peixe Austral. Esta visão do Hubble abrange cerca de 40.000 anos-luz a esta distância estimada. Naturalmente, os grupos compactos de Hickson igualmente fazem para recompensar a visão dos astrônomos com os telescópios mais modestos situados na superfície da Terra.

Fonte: NASA

Descoberta mais uma supernova na galáxia “Fogos de Artifício”

Na semana passada, o astrônomo amador Patrick Wiggins descobriu uma possível supernova brilhante na galáxia espiral NGC 6946 em Cygnus.

© Subaru/Robert Gendler (NGC 6946)

Se confirmada a descoberta, a AT 2017 eaw vai se tornar a 10ª supernova encontrada nesta galáxia rica em explosões no século passado, reafirmando sua reputação do tipo mais exuberante de fogos de artifício. A galáxia “Fogos de Artifício” é catalogada como NGC 6946 (Arp 29 e Caldwell 12).

A primeira descoberta na galáxia foi realizada pelo astrônomo americano George Ritchey, inventor do projeto de telescópio Ritchey-Chrétien, que descobriu a primeira explosão estelar na galáxia SN 1917A em 19 de julho de 1917.

Agora, esta foi a terceira supernova de Wiggins, e ele achou comparando uma imagem CCD feita através de seu telescópio refletor perto Erda, Utah, com tomadas em 2011 e outra em 12 de maio deste ano.

© Gianluca Masi (aparição da supernova AT 2017 eaw)

Com certeza, ele observou o novo objeto por mais de uma hora para ver se ele se movia. Os asteroides fracos têm mascarado como supernova antes, mas este não se moveu. O astrônomo italiano Gianluca Masi fez uma verificação de conhecidos asteroides nas proximidades e nenhum foi listado. Por enquanto, parece que temos uma nova explosão estelar em nosso céu noturno.

Através de uma combinação de boa fortuna e trabalho duro, Wiggins aconteceu para pegar a estrela durante a fase inicial da explosão. Wiggins pegou a estrela durante a fase inicial da explosão e estimou sua magnitude em 12,8. Posteriormente, outros astrônomos confirmaram a descoberta e fixaram o brilho da estrela em 12,6; brilhante o suficiente para ser detectada em telescópios pequenos de 6 polegadas.

A nova possível supernova (PSN) está localizada a 61" oeste e 143" norte do núcleo da galáxia em R.A. 20h 34m 44.24s, Dec. + 60° 11' 35.9", não muito longe de duas estrelas de brilho semelhante. Os espectros obtidos do objeto indicam que provavelmente seja uma supernova do Tipo II, ou seja, uma estrela massiva que entrou em colapso e explodiu.

Durante a última explosão de supernova em 2008, a SN 2008S pairou em torno de magnitude 16 na melhor das hipóteses, e a explosão mais brilhante ocorreu em 1980, quando a SN 1980K atingiu um pico em torno de magnitude em torno de 11,4.

A supernova AT 2017 eaw vai certamente continuar iluminando céu noturno.

Fonte: Astrronomy

Cientistas cidadãos são convidados a ajudar a encontrar supernovas

Se você já quis encontrar supernovas, agora é sua chance!

© Chandra (SN 1604)

A Australian National University (ANU) está convidando cientistas cidadãos a juntarem-se à busca por estrelas brilhantes e explosivas.

As supernovas são as explosões brilhantes que marcam o fim da vida de uma estrela e podem ser mais brilhantes do que galáxias inteiras. Elas são extremamente úteis para os pesquisadores que usam a luz brilhante da explosão como uma forma de medição.

"Usando estrelas explodindo como marcadores em todo o cosmos, podemos medir como o Universo está crescendo e o que está fazendo," disse o Dr. Brad Tucker, astrofísico pesquisador da ANU Research School of Astronomy and Astrophysics. "Podemos então usar esta informação para entender melhor a energia escura, a causa da aceleração do Universo".

Para se envolver com o estudo, qualquer cientista cidadão interessado tem que procurar imagens do telescópio SkyMapper, um telescópio de 1,3 metros no Siding Spring Observatory da ANU, no site Zooniverse.org e marcar todas as diferenças que forem observadas nas imagens. A partir daí, os pesquisadores verificarão as imagens marcadas e verão o que encontraram.

A ajuda voluntária não é sem glória. O Dr. Anais Möller, pesquisador adjunto da ANU Research School of Astronomy and Astrophysics, disse: "As primeiras pessoas que identificam um objeto que acaba por ser uma supernova serão publicamente reconhecidas como co-descobridoras," disse o Dr. Anais Möller, pesquisador adjunto da ANU Research School of Astronomy and Astrophysics.

Dr. Tucker disse que a equipe planeja usar esta informação para coletar medições do universo, bem como ter uma melhor compreensão das supernovas.

Fonte: Australian National University

Uma galáxia anã arquetípica

A constelação da Ursa Maior é o lar da Galáxia do Cata-Vento, catalogada também como M101.

© Hubble (NGC 5477)

Uma das maiores e mais brilhantes galáxias espirais no céu noturno, M101 é também o tema de uma das imagens mais famosas do teelscópio espacial Hubble, vista abaixo.

© Hubble (M101)

Como a Via Láctea, M101 não está sozinha, ela possui pequenas galáxias anãs em seu bairro.

A NGC 5477, uma destas galáxias anãs no grupo da M101, é o foco desta imagem do telescópio espacial de Hubble. Sem estrutura óbvia, mas com sinais visíveis de nascimento em curso, a galáxia anã NGC 5477 se parece muito com uma galáxia irregular anã arquetípica. As nebulosas brilhantes que se estendem através da maior parte da galáxia são nuvens de gás de hidrogênio brilhante em que novas estrelas estão se formando. Este brilho é vermelho rosado, embora a seleção de filtros através do qual esta imagem foi tomada faz com que pareçam quase brancas.

As observações foram tomadas como parte de um projeto para medir distâncias precisas para uma série de galáxias dentro de cerca de 30 milhões de anos-luz da Terra, estudando o brilho das estrelas gigantes vermelhas.

Além da NGC 5477, a imagem inclui inúmeras galáxias no fundo, incluindo algumas que são visíveis diretamente através da NGC 5477. Isso serve como um lembrete de que as galáxias, longe de serem objetos sólidos e opacos, são em grande parte compostas de espaço vazio entre suas estrelas.

Esta imagem é uma combinação de exposições tomadas através de filtros verdes e infravermelhos usando a Advanced Camera for Surveys do Hubble. O campo de visão é de aproximadamente 3,3 por 3,3 minutos de arco.

Fonte: ESA

Descoberta uma ponte magnética entre as nuvens de Magalhães

Observadores do céu no hemisfério sul têm um assento na primeira fila para verificar que a nossa galáxia, a Via Láctea, está consumindo ativamente duas galáxias anãs, as Grande e Pequena Nuvens de Magalhães (LMC e SMC). Entretanto, há mais na história, as galáxias anãs não estão apenas interagindo gravitacionalmente com a Via Láctea, mas também com outras.

© Central Michigan University/A. Mellinger (mosaico de luz visível das Nuvens de Magalhães)

Os efeitos gravitacionais evidentes a partir destas interações podem nos dizer muito sobre a história e evolução destas galáxias, bem como os ambientes que os rodeiam, mas a gravidade não é a única força em ação no local.

Agora, pela primeira vez, os pesquisadores que usam o radiotelescópio Australia Telescope Compact Array em Nova Gales do Sul, Austrália, detectaram um campo magnético no espaço entre as Nuvens de Magalhães. Chamada de Ponte de Magalhães, esta estrutura é um filamento de gás e poeira que se estende por 75.000 anos-luz da LMC para a SMC.

Campos magnéticos podem ser encontrados dentro e ao redor de planetas e estrelas, mas também em galáxias. Detectamos campos magnéticos galácticos em nossa própria galáxia e em várias outras galáxias de disco, mas um campo magnético extragaláctico é outra coisa. Este é o primeiro campo magnético detectado no exterior de uma galáxia.

Para detectar a presença de um campo magnético associado à ponte de Magalhães, Jane Kaczmarek (Universidade de Sydney) e colegas observaram 167 fontes de rádio conhecidas na mesma área do céu, localizada muito além das Nuvens de Magalhães (LMC e SMC estão a 160.000 e 200.000 anos-luz de distância, respectivamente). Algumas destas fontes de rádio ficavam diretamente atrás da ponte ao longo de nossa linha de visão e algumas delas estavam desligadas para ambos os lados.

As fontes de rádio é muitas vezes parcialmente polarizadas, de modo que as ondas de luz tendem a oscilar ao longo de uma certa direção. Mas se a luz passa através de um meio (como um grande filamento de gás) em seu caminho em direção aos telescópios, esta passagem pode mudar a polarização. O quanto isso muda diz-nos sobre o meio interveniente. A partir das observações, os astrônomos calcularam que o campo magnético era de 0,3 µG (microgauss), ou seja, um milhão de vezes mais fraco do que o campo magnético da Terra na superfície do nosso planeta.

Interpretar os dados não é simples. A Via Láctea tem seu próprio campo magnético, assim como a Terra, o Sol e vários outros planetas do Sistema Solar. Assim, a equipe teve de subtrair possíveis contribuições de todas as outras fontes para isolar o efeito devido ao gás na Ponte de Magalhães apenas.

Sabemos que a LMC e a SMC tiveram um encontro no passado, cujo evento deixou ambas deformadas. A ponte de Magalhães é provavelmente um remanescente desta interação, composta de gás deflagrado de ambas as galáxias quando elas passaram uma pela outra.

Este recém-descoberto campo magnético é similarmente composto de ambos os campos magnéticos das galáxias, que foram arrastados para a estrutura da ponte juntamente com o gás. Se verdadeiro, este resultado confirmaria a existência de um campo magnético que se espalha em ambas as galáxias.

O Square Kilometer Array (SKA), atualmente na fase final do projeto, vai sondar os campos magnéticos envolvendo as galáxias interagindo como a LMC e a SMC em mais detalhes, bem como procurar sinais potenciais de magnetismo no meio intergaláctico, quando ele estiver ativo em 2021.

Estes resultados foram publicados no periódico Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Veja outras informações na notícia Uma ponte de estrelas conecta as Nuvens de Magalhães.

Fonte: Sky & Telescope