Megafusões de galáxias antigas

Com o auxílio do Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) e do Atacama Pathfinder Experiment (APEX), duas equipes internacionais de cientistas, lideradas por Tim Miller da Dalhousie University no Canadá e da Yale University nos EUA e Iván Oteo da University of Edinburgh no Reino Unido, descobriram concentrações surpreendentemente densas de galáxias prestes a coalescer, originando os núcleos do que eventualmente se tornarão enormes aglomerados de galáxias.

© ESO/M. Kornmesser (ilustração de uma megafusão de galáxias antigas)

Observando profundamente, a 90% da distância do Universo observável, a equipe de Miller observou um protoaglomerado de galáxias chamado SPT2349-56. A luz emitida por este objeto começou a viajar até nós quando o Universo tinha apenas um décimo da sua idade atual.

As galáxias individuais que compõem este denso amontoado cósmico são galáxias com formação explosiva de estrelas e por isso a concentração de formação estelar vigorosa nesta região tão compacta torna-a de longe a região mais ativa já observada no Universo jovem. Nascem milhares de estrelas por ano neste local, em comparação com apenas uma por ano na nossa Via Láctea.

A equipe de Oteo tinha já descoberto, ao combinar observações do ALMA e do APEX, uma megafusão semelhante constituída por dez galáxias empoeiradas formando estrelas, à qual chamou “núcleo vermelho poeirento”, devido à sua cor muito vermelha.

Iván Oteo explica porque é que estes objetos são inesperados: “Pensa-se que o tempo de vida das galáxias poeirentas com formação estelar explosiva é relativamente curto, uma vez que estes objetos consomem o seu gás a uma taxa enorme. A qualquer momento, em qualquer canto do Universo, estas galáxias são geralmente uma minoria. Por isso, encontrar diversas galáxias deste tipo brilhando ao mesmo tempo é bastante intrigante e algo que precisamos ainda compreender.”

Estes aglomerados de galáxias em formação foram inicialmente descobertos como tênues manchas de luz, em observações esfetuadas pelo South Pole Telescope (SPT) e Herschel Space Observatory. Observações subsequentes obtidas pelo ALMA e APEX mostraram que se tratavam de estruturas incomuns e confirmaram que a sua luz tinha origem muito mais cedo do que o esperado, apenas 1,5 bilhões de anos após o Big Bang.

As novas observações de alta resolução do ALMA revelaram finalmente que as duas manchas brilhantes descobertas pelo SPT e pelo Herschel não eram objetos individuais, mas sim estruturas compostas por 14 e 10 galáxias individuais de grande massa, respectivamente, cada uma dentro de um raio comparável à distância entre a Via Láctea e as vizinhas Nuvens de Magalhães.

“Estas descobertas feitas pelo ALMA são apenas a ponta do iceberg. Observações adicionais obtidas com o telescópio APEX mostram que o número real de galáxias com formação estelar é provavelmente três vezes maior. Estão atualmente sendo feitas observações com o instrumento MUSE montado no Very Large Telescope (VLT) do ESO, que estão efetivamente identificando galáxias adicionais,” comenta Carlos de Breuck, astrônomo no ESO.

Atuais modelos teóricos e de computador sugerem que protoaglomerados tão massivos como estes deveriam levar muito mais tempo a desenvolverem-se. Utilizando os dados ALMA, com muito mais resolução e sensibilidade, como entrada em sofisticadas simulações de computador, os pesquisadores podem estudar a formação de aglomerados ocorrendo a menos de 1,5 bilhões de anos após o Big Bang.

“Como é que este amontoado de galáxias se tornou tão grande em tão pouco tempo é ainda um mistério, uma vez que claramente não foi sendo construído gradualmente ao longo de bilhões de anos como os astrônomos pensavam. Esta descoberta nos dá a tremenda oportunidade de estudar como é que galáxias massivas se juntaram para formar enormes aglomerados de galáxias,” diz Tim Miller, candidato a doutoramento na Universidade de Yale e autor principal de um dos artigos científicos que descreve estes resultados.

Este trabalho foi descrito em dois artigos científicos: “The Formation of a Massive Galaxy Cluster Core at z = 4.3”, de T. Miller et al., que será publicado na revista Nature; e “An Extreme Proto-cluster of Luminous Dusty Starbursts in the Early Universe”, de I. Oteo et al., que foi publicado na revista especializada Astrophysical Journal.

Fonte: ESO

Hubble celebra 28.º aniversário com uma viagem pela Nebulosa da Lagoa

A nuvem colorida de gás interestelar brilhante, vista a seguir, é apenas uma pequena parte da Nebulosa da Lagoa, um vasto berçário estelar.

© Hubble (imagem no visível da Nebulosa da Lagoa)

Esta nebulosa é uma região repleta de intensa atividade, com ventos ferozes de estrelas quentes, chaminés giratórias de gás e formação estelar energética, tudo embebido num labirinto nublado de gás e poeira. O Hubble usou os seus instrumentos ópticos e infravermelhos para estudar a nebulosa, observada para celebrar o 28.º aniversário do telescópio espacial Hubble.

Desde o seu lançamento no dia 24 de abril de 1990, o telescópio espacial Hubble revolucionou quase todas as áreas da astronomia observacional. Forneceu uma nova visão do Universo e alcançou e superou todas as expetativas por 28 extraordinários anos. Para celebrar o legado do Hubble e a longa parceria internacional que torna isso possível, cada ano a ESA e a NASA celebram o aniversário do telescópio com uma nova e espetacular imagem. A fotografia do aniversário deste ano realça um objeto que já foi observado várias vezes no passado: a Nebulosa da Lagoa. Esta impressionante nebulosa foi catalogada pela primeira vez em 1654 pelo astrônomo italiano Giovanni Battista Hodierna, que tentou registar objetos nebulosos no céu noturno para que não se confundissem com cometas.

A Nebulosa da Lagoa é um objeto colossal com 55 anos-luz de largura e 20 anos-luz de altura. Embora esteja a cerca de 4.000 anos-luz da Terra, é três vezes maior no céu do que a Lua Cheia. É até visível a olho nu sob céus limpos e escuros. Como é relativamente grande no céu noturno, o Hubble só consegue captar uma pequena porção da nebulosa total. Esta imagem tem apenas cerca de quatro anos-luz de diâmetro, mas mostra detalhes impressionantes.

A inspiração para o nome da nebulosa pode não ser imediatamente óbvia nesta imagem. Torna-se mais clara apenas com um campo de visão mais amplo, quando a grande corrente de poeira em forma de lagoa que atravessa o gás brilhante da nebulosa pode ser discernida. No entanto, esta nova imagem ilustra uma cena no coração da nebulosa.

© Hubble (imagem infravermelha da Nebulosa da Lagoa)

Usando as suas capacidades infravermelhas, o telescópio espacial Hubble foi capaz de penetrar através das espessas nuvens de poeira e gás. A diferença mais óbvia entre a imagem infravermelha e a visível da região é a abundância de estrelas que preenchem o campo de visão.

Tal como muitos berçários estelares, a nebulosa possui muitas estrelas grandes e quentes. A sua radiação ultravioleta ioniza o gás circundante, fazendo-o brilhar intensamente e esculpindo-o em formas fantasmagóricas do outro mundo. A estrela brilhante incrustada nas nuvens escuras no centro da imagem é Herschel 36. A sua radiação esculpe a nuvem circundante, soprando parte do gás, criando regiões densas e menos densas.

Entre as esculturas criadas por Herschel 36 estão dois furacões interestelares, que são estruturas estranhas semelhantes a cordas, cada uma medindo meio ano-luz em comprimento. Estas características são bastante parecidas aos seus homônimos da Terra, pensa-se que sejam envolvidas em formas parecidas a funis por diferenças de temperatura entre as superfícies quentes e os interiores frios das nuvens. Em algum momento futuro, estas nuvens entrarão em colapso sob o seu próprio peso e darão origem a uma nova geração de estrelas.

O Hubble observou a Nebulosa da Lagoa não apenas no visível, mas também no infravermelho. Embora as observações ópticas permitam que os astrônomos estudem o gás em detalhe, a radiação infravermelha corta através das manchas escuras de poeira e gás, revelando as estruturas mais intricadas por baixo e as estrelas jovens escondidas no interior. Somente combinando dados ópticos e infravermelhos podem os astrônomos pintar um quadro completo dos processos em andamento na nebulosa.

Fonte: ESA

Uma bela galáxia lenticular na constelação da Girafa

Este belo objeto, parecido com uma nuvem, pode não parecer muito com uma galáxia, sendo que ele não possui os braços bem definidos de uma galáxia espiral ou o bulbo avermelhado de uma galáxia elíptica, mas o objeto é conhecido como galáxia lenticular.

© Hubble/A. Fillipenko (NGC 2655)

As galáxias lenticulares situam-se entre os tipos espiral e elíptico; elas têm uma forma de disco como as galáxias espirais, mas não formam mais um grande número de novas estrelas e, portanto, contêm apenas populações envelhecidas de estrelas, como as galáxias elípticas.

Esta galáxia, denominada NGC 2655, tem o núcleo extremamente luminoso, sendo classificada também como uma galáxia Seyfert: um tipo de galáxia ativa com linhas de emissão fortes e características. Acredita-se que esta luminosidade seja produzida à medida que a matéria é arrastada para o disco de acreção de um buraco negro supermassivo no centro da NGC 2655. A estrutura do disco externo da NGC 2655, por outro lado, parece mais calma, mas tem uma forma estranha. A dinâmica complexa do gás na galáxia sugere que ela pode ter tido um passado turbulento, incluindo fusões e interações com outras galáxias.

A NGC 2655 está localizada a cerca de 80 milhões de anos-luz de distância da Terra, na constelação de Camelopardalis (A Girafa). A Camelopardalis contém muitos outros objetos interessantes do céu profundo, incluindo o aglomerado estelar aberto NGC 1502, o elegante asterismo da Cascata de Kemble e a galáxia de explosão estelar NGC 2146.

Fonte: ESA

Meteorito trouxe diamantes à Terra

Em 7 de outubro de 2008, um asteroide trazendo diamantes invadiu a atmosfera da Terra e explodiu a uma altura de 37 quilômetros, sobre o deserto de Núbia, no norte do Sudão.

© Pavel Gabzdyl (ilustração de um protoplaneta)

Um estudo da Escola Politécnica Federal da Cidade de Lausanne (EPFL), na Suíça, concluiu que a rocha espacial era parte de um pesquisador Farhang Nabiei, da EPFL “planeta perdido” que existiu nos primórdios do Sistema Solar.

Estima-se que o protoplaneta ao qual pertenceu deve ter existido há bilhões de anos, antes de se partir por uma colisão. Era grande como Mercúrio ou Marte.

Argumenta-se que a pressão necessária para produzir diamantes deste tipo só poderia ocorrer em um planeta de grande dimensão.

O diamante é um dos materiais mais duros encontrados na Terra. Ele é constituído por átomos de carbono e formado em camadas profundas, em ambientes com temperaturas elevadas e altíssima pressão.

Foram coletados cerca de 50 pedaços da rocha espacial, com tamanhos entre um e dez centímetros. Os fragmentos são do meteorito Almahata Sitta, termo em árabe que significa Estação Seis, em referência ao nome de uma estação de trem perto do local onde caiu. Os pesquisadores descobriram partículas cristalinas feitas de ferro e enxofre dentro de diamantes no ureilita Almahata Sitta.

Usando três tipos de microscópios, os pesquisadores caracterizaram o mineral e a cobertura química da rocha. Alguns dos materiais presos nos diamantes a partir de sua formação só podem ser formados a uma pressão superior a 20 GPa (gigapascals). Estas condições só podem ser alcançadas em um grande corpo planetário. Explicações prévias para os diamantes dentro de ureilitas incluem impactos poderosos, como colisões entre asteroides. A pressão de tais impactos poderia ter transformado grafite - a forma de carbono usada frequentemente em lápis - em gemas. No entanto, os grandes tamanhos de alguns diamantes encontrados em ureilitas sugerem que pode ter sido necessário mais do que a pressão de um impacto cósmico para criá-los.

“Estes dados constituem a primeira evidência contundente da existência de um planeta tão grande pertencente a uma primeira geração, que desapareceu,” disse o pesquisador Farhang Nabiei, da EPFL.

A descoberta reforça a teoria de que os planetas do atual Sistema Solar foram criados com os restos de dezenas de grandes protoplanetas ou planetas embrionários.

Estima-se que o corpo principal do asteroide 2008 TC3 foi formado no Sistema Solar em seus primeiros 10 milhões de anos.

Os meteoritos desta colisão foram catalogados na categoria de rochas espaciais chamadas ureilitas, um tipo de meteorito que é rico em carbono e às vezes possui diamantes, que representam menos de 1% dos objetos que colidem com a Terra. Mais de 480 ureilitas foram descobertos até agora. Os diamantes analisados dentro das ureilitas tinham algumas dezenas a centenas de microns; em comparação, o cabelo humano médio tem cerca de 100 mícrons de largura.

Os pesquisadores sugerem que todos os asteroides de ureilita são restos do mesmo protoplaneta.

Corpos do tamanho de Marte (como o que impactou a formação da Lua) eram comuns e se uniam para formar planetas maiores ou colidiam com o Sol ou eram ejetados do Sistema Solar.

Estes embriões planetários eram os blocos de construção dos planetas rochosos agora vistos no Sistema Solar interior. As ureilitas podem ser os últimos remanescentes destes corpos celestes há muito desaparecidos e as primeiras relíquias conhecidas de protoplanetas perdidos.

Este estudo fornece evidências convincentes de que o corpo principal da ureilita era um daqueles grandes “planetas perdidos” antes de serem destruídos por várias colisões.

O estudo foi publicado nesta semana na revista Nature Communications.

Fonte: Discovery & Astronomy

Em busca das irmãs do Sol

Um grupo australiano de astrônomos, atuando com colaboradores europeus, revelou o "DNA" de mais de 340.000 estrelas na Via Láctea, o que deverá ajudar a encontrar as irmãs do Sol, agora espalhadas pelo céu.

© Nigel Sharp (espectro do Sol)

Este é um grande anúncio de um ambicioso levantamento de arqueologia galáctica, chamado GALAH (GALactic Archaeology with HERMES), lançado no final de 2013 como parte de uma missão para descobrir a formulação e evolução das galáxias. Quando concluído, o GALAH terá investigado mais de um milhão de estrelas.

O Levantamento GALAH fez o seu primeiro grande lançamento público de dados, usando o espectrógrafo HERMES do Telescópio Anglo-Australiano de 3,9 metros do Observatório Astronômico Australiano, Nova Gales do Sul, para obter os espectros das 340.000 estrelas.

O "DNA" recolhido traça a ancestralidade das estrelas, mostrando aos astrônomos como o Universo passou de apenas hidrogênio e hélio, logo após o Big Bang, para todos os elementos que temos aqui na Terra que são necessários para a vida.

Estes dados permitirão descobertas como os aglomerados estelares originais da Galáxia, incluindo o grupo natal do Sol e as suas irmãs solares, não há nenhum outro conjunto de dados como este já obtido em qualquer outro lugar do mundo.

O Sol nasceu num glomerado de milhares de estrelas, onde cada estrela neste aglomerado terá a mesma composição química, sendo que estes aglomerados foram rapidamente separados pela Via Láctea e estão agora espalhados pelo céu.

Para cada estrela, este assinatura química é a quantidade que contêm de cada um de quase duas dúzias de elementos químicos como oxigênio, alumínio e ferro.

A luz da estrela é recolhida pelo telescópio e passa depois por um instrumento chamado espectrógrafo, que divide a luz em arco-íris detalhados. Cada elemento químico deixa um padrão único de bandas escuras em comprimentos de onda específicos nestes espectros, como impressões digitais.

A medição da abundância de cada elemento em tantas estrelas é um enorme desafio. Para o fazer, o GALAH desenvolveu técnicas sofisticadas de análise.

Os astrônomos utilizaram o programa de computador, denominado The Cannon, para reconhecer padrões nos espectros de um subconjunto de estrelas, e depois determinar a quantidade de cada elemento das estrelas. Este programa honra Annie Jump Cannon, uma astrônoma americana pioneira na classificação dos espectros de mais ou menos 340.000 estrelas, manualmente, ao longo de várias décadas há um século atrás, este código analisa esta quantidade de estrelas em muito maior detalhe em menos de um dia!

O lançamento dos dados do levantamento GALAH foi previsto para coincidir com a enorme divulgação de dados no dia 25 de abril do satélite Gaia da ESA, que tem vindo a mapear mais de 1,6 bilhões de estrelas na Via Láctea, tornando-o de longe e até à data o maior e mais preciso atlas do céu noturno.

Em combinação com as velocidades do GALAH, os dados do Gaia fornecerão não só as posições e distâncias das estrelas, mas também os seus movimentos dentro da Via Láctea.

Os onze artigos científicos que acompanham esta divulgação de dados foram simultaneamente publicados na Monthly Notices of the Royal Astronomical Society e na Astronomy and Astrophysics.

Fonte: University of Sydney

Onde está a matéria em falta do Universo?

Através do observatório espacial XMM-Newton da ESA, os astrônomos sondaram os halos cheios de gás ao redor de galáxias, numa missão para encontrar material “desaparecido” que deveria residir lá, mas acabaram de mãos vazias; então, onde está?

© ESA/XMM-Newton (halos galácticos na NGC 5908)

Toda a matéria no Universo existe na forma de matéria “normal” ou na matéria escura notoriamente elusiva e invisível, com a última cerca de seis vezes mais prolífica.

Curiosamente, os cientistas que estudam galáxias próximas descobriram, nos últimos anos, que estas contêm três vezes menos matéria normal do que o esperado, com a nossa própria galáxia Via Láctea contendo menos da metade da quantidade esperada.

“Isto tem sido um mistério há já muito tempo, e os cientistas empenharam muito esforço à procura dessa matéria em falta,” diz Jiangtao Li, da Universidade de Michigan.

“Porque é que não está nas galáxias, ou está lá, mas nós simplesmente não a conseguimos ver? Se não está lá, onde está? É importante resolver este enigma, pois é uma das partes mais incertas dos nossos modelos, tanto do Universo primitivo quanto de como as galáxias se formam.”

Em vez de estar dentro da massa principal da galáxia, a matéria pode ser observada opticamente, os pesquisadores pensaram que poderia estar numa região de gás quente que se estende mais para o espaço para formar o halo de uma galáxia.

Estes halos esféricos e quentes foram detectados antes, mas a região é tão fraca que é difícil observar em detalhe, a sua emissão de raios X pode perder-se e ser indistinguível da radiação de fundo. Frequentemente, os cientistas observam uma pequena distância nessa região e extrapolam as suas descobertas, mas isto pode resultar em resultados pouco claros e variados.

Jiangtao e os seus colegas queriam medir o gás quente a distâncias maiores, usando o observatório espacial XMM-Newton. Analisaram seis galáxias espirais semelhantes e combinaram os dados para criar uma galáxia com as suas propriedades médias.

“Ao fazer isso, o sinal da galáxia torna-se mais forte e o fundo de raios X comporta-se melhor,” acrescenta Joel Bregman, também da Universidade de Michigan.

“Fomos então capazes de ver a emissão de raios X cerca de três vezes mais longe do que se observássemos uma única galáxia, o que tornou a nossa extrapolação mais precisa e confiável.”

Galáxias espirais massivas e isoladas oferecem a melhor oportunidade de procurar por matéria perdida. Estas são massivas o suficiente para aquecer o gás a temperaturas de milhões de graus, de modo que emitem raios X, e evitam, em grande parte, a contaminação por outros materiais por meio da formação de estrelas ou de interações com outras galáxias.

Os resultados da equipe mostraram que o halo em torno das galáxias, como as que foram observadas, não pode conter todo o material que falta, afinal. Apesar de extrapolar para quase 30 vezes o raio da Via Láctea, quase três quartos do material esperado ainda estava em falta.

Existem duas teorias alternativas principais sobre onde a matéria poderia estar: ou encontra-se armazenada em outra fase gasosa que é mal observada, talvez uma fase mais quente e mais tênue ou uma fase mais fria e mais densa, ou dentro de um trecho do espaço que não é coberto pelas nossas observações atuais, ou emite raios X demasiado fracos para serem detectados.

De qualquer forma, uma vez que as galáxias não contêm material em falta suficiente, podem tê-lo ejetado para o espaço, talvez impulsionadas por injeções de energia de estrelas em explosão ou por buracos negros supermassivos.

No futuro, os cientistas poderão adicionar ainda mais galáxias às amostras de estudo e utilizar o XMM-Newton em colaboração com outros observatórios de alta energia, como o futuro telescópio avançado da ESA, Athena (Advanced Telescope for High-ENergy Astrophysics), para sondar partes densas das bordas externas de uma galáxia, e também desvendar o mistério da matéria desaparecida do Universo.

Um artigo intitulado “Baryon budget of the hot circumgalactic medium of massive spiral galaxies,” foi publicado no periódico The Astrophysical Journal Letters.

Fonte: ESA

Cratera de impacto ou supervulcão em Marte?

Algumas imagens da sonda Mars Express da ESA mostram uma cratera, denominada Ismenia Patera, no Planeta Vermelho. A sua origem permanece incerta: um meteorito atingiu a superfície ou poderia ser o remanescente de um supervulcão?

© ESA/DLR/Mars Express (cratera Ismenia Patera)

Ismenia Patera - patera que significa “bacia plana” em latim - fica na região da Arabia Terra, em Marte. Esta é uma área de transição entre as regiões norte e sul do planeta, uma parte da superfície especialmente intrigante.

A topografia de Marte é claramente dividida em duas partes: as planícies do norte e as terras altas do sul, esta última com até alguns quilômetros de altura. Esta divisão é um tema fundamental de interesse para os cientistas que estudam o planeta Marte. Ideias de como esta divisão dramática se formou sugerem um único impacto massivo, múltiplos impactos ou placas tectônicas antigas, como observado na Terra, mas a sua origem ainda não está clara.

Ismenia Patera tem cerca de 75 km de diâmetro. O seu centro é cercado por um anel de colinas, blocos e pedaços de rocha que se acredita terem sido ejetados e lançados para a cratera por impactos próximos.

O material lançado por estes eventos também criou pequenas quedas e depressões que podem ser vistas dentro da própria Ismenia Patera. Fossas e canais serpenteiam da borda da cratera até ao fundo, que se encontra coberto por depósitos planos e gelados, que mostram sinais de fluxo e movimento, estes são provavelmente semelhantes a glaciares rochosos e ricos em gelo, que se acumularam ao longo do tempo, no frio e árido clima.

Estas imagens foram obtidas no dia 1 de janeiro pela camara estéreo de alta resolução da Mars Express, que circunda o planeta desde 2003.

Tais imagens detalhadas e de alta resolução evidenciam vários aspetos de Marte, por exemplo, como as características que deixaram marcas na superfície se formaram inicialmente e como evoluíram ao londo dos muitos milhões de anos desde então. Esta é uma questão crucial para Ismenia Patera: como se formou esta depressão?

Existem duas ideias principais para a sua formação. Uma delas associa-se a um potencial meteorito que colidiu com Marte. Depósitos sedimentares e gelo fluíram, então, para encher a cratera, até desmoronar para formar a paisagem desigual e fissurada hoje observada.

A segunda ideia sugere que, em vez de uma cratera, Ismenia Patera já foi o lar de um vulcão que entrou em erupção catastrófica, lançando enormes quantidades de magma ao seu redor e colapsando como resultado.

Vulcões que perdem grandes quantidades de material numa única erupção são denominados supervulcões. Os cientistas continuam indecisos sobre se existiram ou não em Marte, mas o planeta é conhecido por abrigar inúmeras estruturas vulcânicas enormes e imponentes, incluindo o famoso Monte Olimpo, o maior vulcão já descoberto no Sistema Solar.

Arabia Terra também mostra sinais de ser a localização de uma província vulcânica antiga e há muito inativa. Na verdade, outro candidato a supervulcão, Siloé Patera, também se encontra em Arabia Terra (visto na visão em contexto de Ismenia Patera).

Certas propriedades das características de superfície observadas em Arabia Terra sugerem uma origem vulcânica: por exemplo, as suas formas irregulares, o baixo relevo topográfico, as suas bordas relativamente elevadas e a aparente falta de material ejetado que, normalmente, estaria presente ao redor de uma cratera de impacto.

No entanto, algumas destas características e formas irregulares também podem estar presentes em crateras de impacto, que simplesmente evoluíram e interagiram com o seu ambiente de maneiras específicas ao longo do tempo.

Mais dados sobre o interior e subsuperfície de Marte ampliarão a nossa compreensão sobre estruturas como Ismenia Patera, revelando mais sobre a complexa e fascinante história do planeta.

Fonte: ESA

Aproximando-se das origens do Universo

Esta imagem intrigante do telescópio espacial Hubble mostra um enorme aglomerado de galáxias chamado PSZ2 G138.61-10.84, a cerca de seis bilhões de anos-luz de distância.

© Hubble (PSZ2 G138.61-10.84)

As galáxias não estão distribuídas aleatoriamente no espaço, mas sim agregadas em grupos, aglomerados e superaglomerados. Este último se espalha por centenas de milhões de anos-luz e contém bilhões de galáxias.

A Via Láctea, por exemplo, faz parte do Grupo Local, que por sua vez faz parte do gigante Superaglomerado Laniakea. Foi graças ao Hubble que foi possível estudar superestruturas galácticas massivas, como a Grande Muralha Hércules-Corona Borealis, um gigantesco aglomerado de galáxias que contém bilhões de galáxias e se estende por 10 bilhões de anos-luz, tornando-se a maior estrutura conhecida no Universo.

Esta imagem foi tirada pela Advanced Camera for Surveys e Wide-Field Camera 3 do Hubble como parte de um programa de observação chamado RELICS (Reionization Lensing Cluster Survey). A Relics analisou 41 aglomerados de galáxias com o objetivo de encontrar as galáxias mais distantes para o próximo telescópio espacial James Webb.

Fonte: ESA

O que está acontecendo na Nebulosa Cabeça de Cavalo em Órion?

Duas equipes de pesquisa usaram um mapa obtido pelo SOFIA (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy) da NASA para descobrir mais informações sobre a formação estelar na icônica Nebulosa Cabeça de Cavalo na direção da constelação de Órion.

© Roberto Colombari (Nebulosa Cabeça de Cavalo)

O mapa revela detalhes vitais para obter uma compreensão completa da poeira e do gás envolvidos na formação das estrelas.

A Nebulosa Cabeça de Cavalo, também conhecida como Barnard 33 ou nebulosa de emissão IC 434, está embebida na nuvem molecular gigante Órion B e é extremamente densa, com massa suficiente para produzir cerca de 30 estrelas semelhantes ao Sol. Marca o limite entre a nuvem molecular fria circundante, com as matérias-primas necessárias para fabricar estrelas e sistemas planetários, e a área a oeste onde as estrelas massivas já se formaram. Mas a radiação das estrelas corrói estas matérias-primas. Enquanto as moléculas frias, como o monóxido de carbono, dentro da densa nebulosa, estão protegidas desta radiação, as moléculas à superfície estão expostas a ela. Isto desencadeia reações que podem afetar a formação estelar, incluindo a transformação das moléculas de monóxido de carbono em átomos de carbono e íons, a que chamamos ionização.

Uma equipe liderada por John Bally do Centro para Astrofísica e Astronomia Espacial, da Universidade do Colorado em Boulder, EUA, queria aprender se a intensa radiação das estrelas vizinhas é forte o suficiente para comprimir o gás dentro da nebulosa e desencadear uma nova formação estelar. Combinaram dados do SOFIA com os de outros dois observatórios para obter uma visão multifacetada da estrutura e dos movimentos das moléculas.

Os pesquisadores descobriram que a radiação das estrelas próximas cria um plasma quente que comprime o gás frio no interior da Nebulosa Cabeça de Cavalo, mas a compressão é insuficiente para desencadear o nascimento de estrelas adicionais. No entanto, aprenderam detalhes importantes sobre a estrutura da nebulosa.

A radiação provocou uma onda destrutiva de ionização que caiu sobre a nuvem. Esta onda foi interrompida pela porção densa da nuvem da Nebulosa Cabeça de Cavalo, fazendo com que a onda a envolvesse. A Nebulosa Cabeça de Cavalo desenvolveu a sua forma icônica porque foi densa o suficiente para bloquear as forças destrutivas da onda de ionização.

A forma da Nebulosa Cabeça de Cavalo diz-nos mais sobre o movimento e velocidade deste processo, ilustrando realmente o que acontece quando uma nuvem molecular é destruída pela radiação ionizada.

Os pesquisadores estão tentando entender como é que as estrelas se formaram na Nebulosa Cabeça de Cavalo, e por que estrelas adicionais não o fizeram, porque a sua proximidade com a Terra permite que os astrônomos a estudem em grande detalhe. As primeiras estrelas a se formarem numa nuvem podem impedir o nascimento de estrelas adicionais nas proximidades, destruindo partes adjacentes da nuvem.

Em outro estudo baseado no mapa do SOFIA, uma equipe de pesquisadores liderada por Cornelia Pabst, da Universidade de Leiden, Holanda, analisou a estrutura e brilho do gás em regiões escuras e frias no interior e nos arredores da Nebulosa Cabeça de Cavalo. Esta região tem muito pouca formação estelar em comparação com a Nuvem de Órion B ou com a Grande Nebulosa de Órion, para sudoeste da Nebulosa Cabeça de Cavalo. Os pesquisadores descobriram que a forma, estrutura e brilho do gás na nebulosa não encaixam nos modelos existentes. São necessárias mais observações para explorar o porquê de os modelos não coincidirem com o que viram.

O mapa da Nebulosa Cabeça de Cavalo, usado pelas duas equipes, foi criado usando o atualizado instrumento GREAT do SOFIA. Foi atualizado para usar 14 detectores simultaneamente. Assim sendo, o mapa foi produzido significativamente mais depressa do que poderia ter sido nos observatórios anteriores, que usavam apenas um único detector.

O SOFIA é um jato Boeing 747SP modificado para transportar um telescópio com uma abertura de 100 polegadas. É um projeto conjunto da NASA e do Centro Aeroespacial Alemão, DLR.

Os estudos foram publicados nas revistas The Astronomical Journal e Astronomy and Astrophysics.

Fonte: NASA

Revelada grande variedade de discos em torno de estrelas jovens

O instrumento SPHERE montado no Very Large Telescope (VLT) do ESO, no Chile, permitiu aos astrônomos suprimir a luz brilhante de estrelas próximas e conseguir obter imagens melhores das regiões que rodeiam estas estrelas.

© ESO/DARTT-S (disco empoeirado situado em torno da estrela jovem IM Lupi)

A tarefa principal do SPHERE é descobrir e estudar exoplanetas gigantes situados em órbita de estrelas próximas, usando imagens diretas. Mas o instrumento é também uma das melhores ferramentas que existem para obter imagens de discos em torno de estrelas jovens, regiões onde planetas podem estar se formando. O estudo destes discos é crucial para entender a ligação entre as propriedades dos discos e a formação e presença de planetas.

Muitas das imagens de estrelas jovens mostradas aqui foram obtidas no âmbito de um novo estudo de estrelas T Tauri, uma classe de estrelas muito jovens (com menos de 10 milhões de anos de idade) que variam em brilho. Os discos em torno destas estrelas contêm gás, poeira e planetesimais, os blocos constituintes dos planetas e os progenitores dos sistemas planetários.

As imagens mostram também como é que o nosso Sistema Solar poderia ter sido nas primeiras fases da sua formação, há mais de 4 bilhões de anos atrás.

A maioria das imagens foram obtidas no âmbito do rastreio DARTTS-S (Discs ARound T Tauri Stars with SPHERE). As distâncias aos alvos variam entre 230 e 550 anos-luz. Para termos de comparação, a Via Láctea tem aproximadamente uma dimensão de 100 mil anos-luz, por isso estas estrelas encontram-se, em termos relativos, muito próximas da Terra. Mas, mesmo a esta distância, é um grande desafio obter boas imagens da fraca luz refletida pelos discos, uma vez que estes são ofuscados pela brilhante luz emitida pelas suas estrelas progenitoras.

© ESO/DARTT-S (variedade de discos empoeirados em torno de estrelas jovens)

Esta coleção de novas imagens do SPHERE é apenas uma amostra da enorme variedade de discos empoeirados que estão sendo descobertos em torno de estrelas jovens.

Estes discos são bastante diferentes em termos de forma e tamanho, alguns contêm anéis brilhantes, outros mostram anéis escuros e alguns até se parecem com hamburgueres. Os discos diferem ainda em aparência, dependendo da sua orientação no céu, observa-se desde discos circulares vistos de face até discos muito estreitos vistos praticamente de perfil.

Outra observação nova do SPHERE levou à descoberta de um disco de perfil situado em torno da estrela GSC 07396-00759, membro de um sistema estelar múltiplo incluído na amostra DARTTS-S. Curiosamente, este novo disco parece ser mais evoluído do que o disco rico em gás que rodeia a estrela T Tauri do mesmo sistema, apesar de ambas terem a mesma idade. Esta intrigante diferença nas escalas de tempo evolutivas de discos em torno de duas estrelas com a mesma idade é outra das razões pela qual os astrônomos pretendem descobrir mais sobre este tipo de discos e suas características.

Os astrônomos utilizaram o SPHERE para obter muitas outras imagens, para este e outros estudos, incluindo a interação de um planeta com um disco, os movimentos orbitais no interior de um sistema e a evolução temporal de um disco.

Os novos resultados do SPHERE, juntamente com dados obtidos por outros telescópios, como o ALMA, estão revolucionando a maneira como compreendemos o meio que rodeia as estrelas jovens e os complexos mecanismos da formação planetária.

Fonte: ESO

A primeira medição precisa de distância de um aglomerado globular

Astrônomos usaram o telescópio espacial Hubble para medir pela primeira vez, e com precisão, a distância de um dos objetos mais antigos do Universo, uma coleção de estrelas nascidas pouco tempo depois do Big Bang.

© STScI/Hubble (NGC 6397)

Este novo e refinado critério de distância fornece uma estimativa independente da idade do Universo. A nova medição também ajudará os astrônomos a melhorar os modelos de evolução estelar. Os aglomerados estelares são o ingrediente fundamental nos modelos estelares porque as estrelas em cada grupo estão à mesma distância, têm a mesma idade e têm a mesma composição química. Constituem, portanto, uma única população estelar para estudo.

Este agrupamento estelar, um aglomerado globular chamado NGC 6397, é um dos aglomerados deste tipo mais próximos da Terra. A nova medição determinou que o aglomerado se encontra a 7.800 anos-luz de distância, com uma margem de erro de apenas 3%.

Até agora, os astrônomos estimavam as distâncias dos aglomerados globulares da nossa Galáxia comparando as luminosidades e cores das estrelas com modelos teóricos, e com as luminosidades e cores de estrelas parecidas na nossa vizinhança solar. Mas a precisão destas estimativas varia, com incertezas que flutuam entre 10 e 20%.

No entanto, a nova medição usa trigonometria simples, o mesmo método usado por agrimensores e tão antiga quanto a ciência grega clássica. Usando uma nova técnica de observação para medir ângulos extraordinariamente minúsculos no céu, os astrônomos conseguiram esticar a "régua" do Hubble para além do disco da nossa Galáxia, a Via Láctea.

Os pesquisadores calcularam a idade do NGC 6397 em 13,4 bilhões de anos. "Os aglomerados globulares são tão antigos que, se as suas idades e distâncias deduzidas dos modelos tivessem uma incerteza pouco maior, pareceriam mais antigos que a idade do Universo," comenta Tom Brown do Space Telescope Science Institute (STScI).

As distâncias precisas aos aglomerados globulares são usadas como referências nos modelos estelares para estudar as características das populações estelares jovens e velhas. "Qualquer modelo que concorde com as medições dá-nos mais confiança na aplicação deste modelo para estrelas mais distantes," realça Brown. "Os aglomerados estelares próximos servem de âncoras para os modelos estelares. Até agora, nós só tínhamos distâncias precisas para os aglomerados abertos muito mais jovens no interior da nossa Galáxia, porque estão mais próximos da Terra."

Em contraste, cerca de 150 aglomerados globulares orbitam fora do disco estrelado, comparativamente mais jovem, da nossa Galáxia. Estes aglomerados esféricos e densos com centenas de milhares de estrelas são os primeiros colonizadores da Via Láctea.

Os astrônomos usaram a paralaxe trigonométrica para determinar a distância do aglomerado. Esta técnica mede a pequena e aparente mudança da posição de um objeto devido à mudança do ponto de vista do observador. O Hubble mediu a aparente pequena oscilação das estrelas do aglomerado devido ao movimento da Terra em torno do Sol.

Para obter a distância exata do NGC 6397, os pesquisadores empregaram um método desenvolvido pelos astrônomos Adam Riess, prêmio Nobel, e Stefano Casertano do STScI e da Universidade Johns Hopkins, para medir com precisão as distâncias de estrelas pulsantes chamadas variáveis Cefeidas. Estas estrelas pulsantes servem como marcadores confiáveis de distância para calcular a taxa de expansão do Universo.

Com esta técnica, chamada de "varredura espacial", o instrumento WFC3 (Wide Field Camera 3) do Hubble mediu a paralaxe de 40 estrelas no aglomerado globular NGC 6397, obtendo medições a cada 6 meses durante 2 anos. Os cientistas então combinaram os resultados para obter a medição precisa da distância. "Dado que estamos observando um aglomerado de estrelas, podemos obter uma melhor medida ao simplesmente observar estrelas variáveis Cefeidas individuais," explica Casertano.

As minúsculas oscilações destas estrelas do aglomerado corresponderam a apenas 1/100 de um pixel na câmara do telescópio, medidas com uma precisão de 1/3.000 de um pixel. É o equivalente a medir o tamanho de um pneu de um automóvel, na Lua, com uma precisão de uma polegada (2,54 cm).

Os pesquisadores dizem que podem atingir uma precisão de 1% se combinarem a distância medida pelo Hubble para NGC 6397 com os resultados vindouros do observatório espacial Gaia da ESA, que está medindo as posições e distâncias de estrelas com uma precisão sem precedentes. O lançamento do segundo conjunto de dados Gaia está previsto para o final deste mês de abril.

Os resultados da pesquisa foram publicados na revista The Astrophysical Journal Letters.

Fonte: Space Telescope Science Institute

Um aglomerado de galáxias colossal

A imagem abaixo do telescópio espacial Hubble mostra um enorme aglomerado de galáxias brilhando na escuridão.

© Hubble (PLCK_G308.3-20.2)

Apesar de sua beleza, este aglomerado de galáxias possui o nome distintamente incomum de PLCK_G308.3-20.2.

Os aglomerados de galáxias podem conter milhares de galáxias, todas mantidas juntas pela força da gravidade. Em um momento no tempo eles foram considerados as maiores estruturas do Universo, até que foram usurpados na década de 1980 pela descoberta dos superaglomerados, que normalmente contêm dezenas de aglomerados de galáxias e grupos e abrangem centenas de milhões de anos-luz.

No entanto, os superaglomerados não são mantidos juntos pela gravidade, então os aglomerados de galáxias ainda mantêm o título das maiores estruturas do Universo ligadas pela gravidade.

Uma das características mais interessantes dos aglomerados de galáxias é o material que permeia o espaço entre as galáxias constituintes: o meio interaglomerado (ICM). Altas temperaturas são criadas nestes espaços por estruturas menores formadas dentro do aglomerado de galáxias. Isso resulta no ICM sendo composto de plasma, matéria comum em um estado superaquecido. A maior parte da matéria luminosa no aglomerado de galáxias reside no ICM, que é muito luminoso em raios X.

Contudo, a maioria da massa em um aglomerado de galáxias existe na forma não luminosa de matéria escura. Ao contrário do plasma, a matéria escura não é feita a partir de matéria ordinária, como prótons, nêutrons e elétrons. É uma substância hipotética que acredita-se ser mais abundante que a matéria comum do Universo, mas nunca foi diretamente observada.

Esta imagem foi obtida pela Advanced Camera for Surveys e Wide-Field Camera 3 do Hubble como parte de um programa de observação chamado RELICS (Reionization Lensing Cluster Survey). A Relics analisou 41 aglomerados de galáxias com o objetivo de encontrar as galáxias mais distantes para serem estudadas peloo próximo telescópio espacial James Webb (JWST).

Fonte: ESA

Estrela supergigante pega fugindo de outra galáxia

Astrônomos descobriram recentemente um tipo raro de estrela em fuga acelerando através da galáxia vizinha da Via Láctea, a Pequena Nuvem de Magalhães.

© Alan Tough (Pequena Nuvem de Magalhães)

Embora apenas algumas dúzias de estrelas fugitivas sejam conhecidas, este achado em particular sugere que esses objetos podem ser comuns no Universo.

Os pesquisadores encontraram a estrela há nove anos, enquanto pesquisavam supergigantes amarelas nas Grandes e Pequenas Nuvens de Magalhães, galáxias satélites da Via Láctea. O novo estudo apresenta observações adicionais, que confirmam que esta estrela está realmente se movendo tão rapidamente através de sua galáxia e não está apenas orbitando outra estrela em alta velocidade.

O que torna o novo avistamento único não é apenas a alta velocidade da estrela, cerca de 134 km/s, mas também sua avançada fase de evolução. A estrela, chamada J01020100-7122208, é uma supergigante amarela como a Polaris. As supergigantes amarelas são raras porque esta fase dura apenas 10.000 a 100.000 anos antes que a estrela se torne uma supergigante vermelha, como Betelgeuse.

Uma estrela em fuga é qualquer estrela que se move significativamente mais rápido que outras estrelas dentro de seu habitat; normalmente as estrelas devem se mover mais rápido que 20 a 30 km/s para escapar da atração gravitacional da galáxia. Mas a alta velocidade das estrelas não afeta sua evolução, e é possível que essas estrelas possam até mesmo hospedar planetas.

As mais conhecidas estrelas fugitivas estão na Via Láctea, onde as estrelas são mais fáceis de ver da Terra; a J01020100-7122208 é apenas a segunda estrea fugitiva evoluída e conhecida em outra galáxia.

Como uma estrela se torna uma fugitiva ainda não está claro, mas a principal teoria sugere que isso pode acontecer de várias maneiras. A primeira requer que a estrela seja parte de um sistema binário. Quando um dos pares explode em uma supernova, a explosão empurra a outra estrela em alta velocidade. Ou, se o sistema binário se aproximar demais do buraco negro supermassivo no centro de nossa galáxia, um dos pares pode ser fisgado. Outra teoria sugere que, como uma estrela passa por outras estrelas em um aglomerado, poderosas interações gravitacionais poderiam impulsioná-la em uma direção diferente. A alta velocidade da J01020100-7122208 sugere que ela foi provavelmente ejetada por uma explosão.

Em uma escala mais ampla, observar a supergigante amarela evoluir em outra galáxia ajudará os astrônomos a testar modelos evolutivos geralmente para grandes estrelas. Este estágio funciona como uma lente de aumento para propiciar a visão de falhas de partes anteriores de cálculos estelares.

As estrelas em fuga continuam sendo um enigma porque são difíceis de serem detectadas e também porque é difícil definir sua origem no tempo e no espaço. O desafio é que é difícil detectar um deslocamento puramente baseado em sua velocidade. Na Via Láctea, onde as estrelas estão mais próximas e mais fáceis de serem detectadas do que em outras galáxias, as estrelas orbitando perto do centro da galáxia se moverão naturalmente mais rápidas do que as que estão mais longe.

A melhor esperança para os astrônomos é procurar mudanças nas posições de milhões de estrelas de cada vez; a missão Gaia da ESA está realizando este trabalho agora.

Fonte: Sky & Telescope

O centro da nossa galáxia pode conter milhares de buracos negros

Sabemos há muito tempo que um buraco negro supermassivo com mais de 4 milhões de vezes a massa do Sol se esconde no centro da Via Láctea.

© Columbia University (ilustração de milhares de buracos negros)

Agora, um estudo afirma que o buraco negro não está sozinho. Potencialmente, cerca de 10.000 buracos negros de massa estelar podem estar em sua companhia. A população de buracos negros corresponderia às previsões teóricas de que objetos enormes deveriam acabar no centro da nossa galáxia.

De fato, o núcleo da Via Láctea já é um lugar lotado, onde enorme quantidade de poeira e gás bloqueiam nossa visão sob luz visível. A única maneira de investigar o núcleo envolto da nossa galáxia é explorando o espectro em comprimentos de onda rádio ou raios X ou gama. Charles Hailey (Universidade de Colúmbia) e seus colegas decidiram explorar em raios X, baseando seus resultados em 12 dias de observações que o observatório Chandra coletou nos últimos 12 anos.

A equipe analisou 92 fontes que permanecem não resolvidas nos comprimentos de onda dos raios X, parecendo pontos de luz; 26 destes estão dentro de 3 anos-luz do buraco negro supermassivo. Para cada uma destas fontes, o Chandra captou pelo menos 100 fótons durante as observações.

Então, os astrônomos observaram a quantidade de radiação emitida por estas fontes em diferentes energias: é como projetar luz através de um prisma para ver um arco-íris, mas neste caso o arco-íris é em comprimentos de onda de raios X. E, surpreendentemente, os astrônomos descobriram que 12 das 26 fontes mais próximas do buraco negro supermassivo tendem a ter arco-íris de raios X “mais azuis”, ou seja, elas são relativamente mais brilhantes em altas energias de raios X.

A maioria dos emissores de raios X no centro de nossa galáxia são anãs brancas que sugam gás de companheiras estelares comuns, irradiando arco-íris de raios X "vermelhos" no processo. Mas as novas fontes de raios X “azuis” parecem ser binárias com algo mais massivo - seja estrelas de nêutrons ou buracos negros - tornadas visíveis pelo fluxo de gás emissor de raios X que as alimenta.

© Chandra/C. Hailey/Nature (centro galáctico e fontes de raios X)

Uma imagem do Chandra em raios X do centro galáctico é sobreposta por círculos em torno de fontes de raios X. Círculos vermelhos indicam anãs brancas binárias, que normalmente emitem mais raios X de baixa energia, enquanto círculos cianos indicam prováveis binários de buracos negros, que emitem relativamente mais raios X de alta energia. O círculo amarelo e verde representa uma região entre 0,7 e 3 anos-luz do buraco negro.

Hailey e seus colegas argumentam que as fontes não exibem as explosões características dos binários de estrelas de nêutrons, então eles são mais propensos a serem buracos negros. O monitoramento a longo prazo do centro galáctico encontrou quase todos os binários de estrelas de nêutrons por suas explosões, então deve ser o binário do buraco negro que permanece, em órbita silenciosa de seus companheiros estelares e se alimentando apenas de gás emissor suficiente de raios X que foram fracamente vistos.

Se este é o caso, então estes buracos negros binários seriam a ponta de um iceberg. Muitos buracos negros isolados poderiam existir no centro da galáxia, que não poderiam ser vistos de forma alguma. Se eles se formarem exatamente onde estão, então poderá haver mais de 10.000 buracos negros no núcleo da galáxia!

O que talvez seja mais surpreendente é que estas fontes de raios X não são novas; elas estão no catálogo de fontes descobertas pelo Chandra. Mas, pode ser que nem todas estas fontes sejam buracos negros. Além disso, eles podem não ter se formado em suas órbitas atuais. Os astrônomos têm procurado por estrelas de nêutrons rapidamente rotativas, conhecidas como pulsares de milisegundo no centro da galáxia, que se acredita serem capturados por aglomerados estelares globulares.

Uma das razões pelas quais estes pulsares são tão importantes é que eles poderiam ser os responsáveis pela quantidade estranhamente grande de raios gama que o telescópio Fermi observou irradiando do centro galáctico. Enquanto alguns astrônomos sugeriram que o sinal poderia ser a tão esperada assinatura de partículas de matéria escura, os pulsares de milissegundos apresentam uma opção menos exótica.

Entretanto, sondar o centro galáctico em comprimentos de onda de rádio é como procurar peixes em um turbulento e escuro rio; correntes de plasma muitas vezes obscurecem a vista.

Hailey e sua equipe reconhecem que até metade de suas novas fontes de raios X azuis poderiam ser os pulsares de milissegundos procurados. Isso significaria que haveria menos buracos negros isolados, talvez apenas algumas centenas em vez de milhares. Mesmo assim, isso ainda é uma enorme quantidade de remanescentes estelares que se escondem no centro da nossa galáxia.

Um estudo sobre a pesquisa foi publicado na revista Nature.

Fonte: Sky & Telescope

Redemoinho no céu austral

A cerca de 70 milhões de anos-luz de distância, a maravilhosa galáxia espiral NGC 289 é maior do que a nossa Via Láctea.

© Adam Block/ChileScope (NGC 289)

Vista quase de frente, seu núcleo brilhante e seu disco central colorido dão lugar a braços espirais notavelmente fracos e azulados. Os extensos braços varrem bem mais de 100 mil anos-luz do centro da galáxia.

No canto inferior direito deste nítido retrato telescópico da galáxia, o braço espiral principal parece encontrar uma pequena galáxia companheira elíptica que interage com a enorme NGC 289. É claro que as estrelas pontiagudas estão no primeiro plano da cena. Elas estão dentro da Via Láctea em direção à constelação do Escultor.

Fonte: NASA