Detectado jato infravermelho em torno de estrela de nêutrons

Uma incomum emissão de luz infravermelha de uma estrela de nêutrons próxima, foi detectada pelo telescópio espacial Hubble, e pode indicar novas características nunca antes vistas.

© NASA/ESA/N. Tr’Ehn (ilustração de uma estrela de nêutrons)

Uma possibilidade é que haja um disco empoeirado ao redor da estrela de nêutrons; outra é que há um vento energético saindo do objeto e se chocando com gás no espaço interestelar pela qual a estrela de nêutrons atravessa.

Embora estrelas de nêutrons sejam geralmente estudadas em emissões de rádio e de alta energia, como raios X, este estudo demonstra que informações novas e interessantes sobre estrelas de nêutrons também podem ser obtidas estudando-as em luz infravermelha.

A observação, feitas por uma equipe de pesquisadores da Pennsylvania State University, University Park, Pensilvânia; Universidade Sabanci, Istambul, Turquia; e a Universidade do Arizona, em Tucson, Arizona, poderia ajudar os astrônomos a entender melhor a evolução das estrelas de nêutrons, os remanescentes incrivelmente densos depois que uma enorme estrela explode como uma supernova. As estrelas de nêutrons também são chamadas de pulsares porque sua rotação muito rápida (neste caso, cerca de 11 segundos) causa emissão variável no tempo a partir de regiões emissoras de luz.

“Esta estrela de nêutrons em particular pertence a um grupo de sete pulsares de raios X próximos – apelidados de ‘os Sete Magníficos’, que são mais quentes do que deveriam considerar suas idades e reservatórios de energia disponíveis, fornecidos pela perda de energia de rotação,” disse Bettina Posselt, professora associada de astronomia e astrofísica no estado da Pensilvânia. “Observamos uma extensa área de emissões de infravermelho em torno desta estrela de nêutrons, chamada RX J0806.4-4123, cujo tamanho total é de cerca de 200 UA (aproximadamente 30 bilhões de quilômetros) na distância presumida do pulsar”.

Esta é a primeira estrela de nêutrons em que um sinal estendido foi visto apenas na luz infravermelha. Os pesquisadores sugerem duas possibilidades que poderiam explicar o sinal infravermelho prolongado visto pelo Hubble. A primeira é que possivelmente existe um disco de material, principalmente poeira, envolvendo o pulsar.

“Uma teoria é que poderia haver um ‘disco de retorno’ de material que se aglutinou ao redor da estrela de nêutrons após a supernova,” disse Posselt. “Tal disco seria composto de matéria da estrela massiva progenitora. Sua interação subsequente com a estrela de nêutrons poderia ter aquecido o pulsar e retardado sua rotação. Se confirmado como um disco de retorno de supernova, este resultado pode mudar nossa compreensão geral da evolução da estrela de nêutrons.”

A segunda explicação possível para a emissão infravermelha estendida desta estrela de nêutrons é uma “nebulosa do vento pulsar”.

Uma nebulosa de vento pulsar exigiria que a estrela de nêutrons exibisse um vento pulsar. Um vento pulsar pode ser produzido quando as partículas são aceleradas no campo elétrico que é produzido pela rotação rápida de uma estrela de nêutrons com um forte campo magnético. Como a estrela de nêutrons percorre o meio interestelar a uma velocidade maior que a velocidade do som, um choque pode se formar onde o meio interestelar e o vento pulsar interagem. As partículas que se colidiram emitiriam radiação síncrotron, causando o sinal infravermelho estendido que vemos. Normalmente, as nebulosas de vento pulsar são vistas em raios X e uma observação no infravermelho seria muito incomum e excitante.

Usando o próximo telescópio espacial James Webb da NASA, os astrônomos serão capazes de explorar ainda mais esta descoberta no infravermelho para melhor entender a evolução das estrelas de nêutrons.

Um artigo descrevendo a pesquisa foi publicado no periódico Astrophysical Journal.

Fonte: Space Telescope Science Institute

Galáxias elípticas e espirais no aglomerado de Coma

Na constelação de Coma Berenices, localiza-se o impressionante aglomerado de Coma, uma estrutura com mais de mil galáxias unidas pela gravidade.

© Hubble (NGC 4858 e NGC 4860)

Muitas destas galáxias são to tipo elíptica, como é o caso da galáxia mais brilhante que domina esta imagem, conhecida como NGC 4860. Contudo, na periferia do aglomerado também é possível encontrar galáxias espirais mais jovens, que mostram seus belos braços espirais. Novamente, esta imagem mostra um belo exemplo deste tipo de galáxia, a NGC 4858, que também pode ser vista à esquerda de sua vizinha mais brilhante e que possui uma aparência interessante.

A NGC 4858 é especial. Além dela ser uma simples galáxia espiral ela é uma galáxia que é chamada de “galáxia agregadora”, que, como o nome sugere, apresenta a galáxia central cercada por nós de material luminoso que parecem estar sendo ejetados por ela, estendendo para longe e complementando ou alterando a sua estrutura. Ela também está experimentando uma alta taxa de formação de estrelas, possivelmente disparada por uma interação anterior com outra galáxia.

Como nós vemos aqui, a NGC 4858 está formando estrelas freneticamente de modo que ela irá consumir todo o seu gás antes de chegar ao final de sua vida. A cor dos nós brilhantes indica que eles são formados de hidrogênio, que brilha em várias tonalidades de vermelho, à medida que ele é energizado por muitas estrelas jovens e quentes.

Fonte: ESA

Uma fênix explosiva

Esta imagem mostra uma galáxia anã situada na constelação austral da Fênix chamada, por razões óbvias, Anã da Fênix.

© ESO (Anã da Fênix)

A Anã da Fênix é um objeto único, uma vez que não a conseguimos classificar segundo o esquema usual das galáxias anãs. Segundo a sua forma esta galáxia deveria ser classificada como uma galáxia anã esferoidal, objetos que não contêm gás suficiente para formar novas estrelas, no entanto, vários estudos mostraram que esta galáxia possui uma nuvem de gás associada, o que aponta para formação estelar recente e consequentemente uma população de estrelas jovens.

A nuvem de gás não se situa no interior da galáxia, no entanto encontra-se gravitacionalmente ligada a ela, o que significa que com o tempo “cairá” de novo eventualmente na galáxia. Uma vez que a nuvem se encontra próximo, é provável que o processo que a lançou para o exterior ainda esteja decorrendo. Após o estudo da forma da nuvem de gás, os astrônomos pensam que a causa mais provável da ejeção sejam explosões de supernova na galáxia.

Os dados utilizados para criar esta imagem foram selecionados a partir do arquivo do ESO no âmbito do concurso Tesouros Escondidos.

Fonte: ESO

Encontrada evidência de escaramuça planetária precoce

Cientistas do Southwest Research Institute (SwRI) estudaram um par incomum de asteroides e descobriram que a sua existência aponta para um rearranjo planetário inicial no nosso Sistema Solar.

© O. W. M. Keck/L. Cook (ilustração do asteroide binário Pátroclo e Menoetius)

Estes corpos, chamados Pátroclo e Menoetius, são os alvos da futura missão Lucy da NASA. Têm aproximadamente 113 km de diâmetro e orbitam-se um ao outro enquanto giram coletivamente em torno do Sol. São o único grande binário conhecido na população de corpos antigos conhecidos como asteroides troianos. Os dois enxames troianos orbitam mais ou menos à mesma distância do Sol que Júpiter, um enxame orbita à frente do gigante gasoso e o outro atrás.

"Os troianos foram provavelmente capturados durante um período dramático de instabilidade dinâmica quando ocorreu uma escaramuça entre os planetas gigantes do Sistema Solar: Júpiter, Saturno, Urano e Netuno," afirma o Dr. David Nesvorny, cientista do SwRI.

Esta agitação empurrou Urano e Netuno para fora, onde encontraram uma grande população primordial de pequenos corpos que se pensa serem a fonte dos objetos do atual Cinturão de Kuiper, que orbitam na orla do Sistema Solar. Muitos pequenos corpos deste Cinturão de Kuiper primordial foram espalhados para o interior e alguns deles ficaram presos como asteroides troianos.

No entanto, uma questão fundamental com este modelo de evolução do Sistema Solar é a sua cronologia. Os cientistas demonstram que a própria existência do par Pátroclo e Menoetius indica que a instabilidade dinâmica entre os gigantes gasosos deve ter ocorrido nos primeiros 100 milhões de anos da formação do Sistema Solar.

Os modelos recentes da formação de corpos pequenos sugerem que estes tipos de binários são os remanescentes dos primeiros tempos do nosso Sistema Solar, quando pares de corpos pequenos podiam formar-se diretamente a partir da nuvem em colapso de "seixos".

"As observações do Cinturão de Kuiper atual mostram que binários como este eram bastante comuns nos tempos antigos. Apenas alguns deles existem agora dentro da órbita de Netuno. A questão é como interpretar os sobreviventes," comenta o Dr. William Bottke, diretor do Departamento de Estudos Espaciais do SwRI.

Caso a instabilidade tivesse sido adiada muitas centenas de milhões de anos, como sugerido por alguns modelos de evolução do Sistema Solar, as colisões dentro do disco primordial de corpos pequenos teriam perturbado os binários relativamente frágeis, não deixando nenhum para ser capturado na população de troianos. As instabilidades dinâmicas anteriores teriam deixado mais binários intactos, aumentando a probabilidade de que pelo menos um deles tivesse sido capturado na população de troianos. A equipe criou novos modelos que mostram que a existência do binário Pátroclo e Menoetius indica uma instabilidade anterior.

Este modelo de instabilidade dinâmica inicial tem importantes consequências para os planetas terrestres, particularmente em relação à origem das grandes crateras de impacto na Lua, em Mercúrio e em Marte, formadas há aproximadamente 4 bilhões de anos. Os astros que fizeram estas crateras são menos propensos a serem lançados das regiões exteriores do Sistema Solar. Isto poderá implicar que foram formados a partir de corpos pequenos remanescentes do processo de formação dos planetas terrestres.

Este trabalho salienta a importância dos asteroides troianos em iluminar a história do nosso Sistema Solar. Vamos poder aprender muito mais sobre o binário Pátroclo e Menoetius quando a missão Lucy da NASA, liderada cientista do SwRI, o Dr. Hal Levison, estudar o par em 2033, culminando uma missão de 12 anos para visitar ambos os enxames troianos.

Um artigo foi publicado na Nature Astronomy.

Fonte: Southwest Research Institute

Saturno e suas luas em oposição

A sonda Cassini terminou a sua missão de 13 anos em Saturno no dia 15 de setembro de 2017, quando mergulhou na atmosfera do gigante gasoso, mas o telescópio espacial Hubble ainda está de olho no planeta.

© Hubble/A. Simon/J. DePasquale (Saturno e suas luas em oposição)

Esta é uma imagem composta obtida pelo telescópio espacial Hubble no dia 6 de junho de 2018, onde mostra o planeta Saturno totalmente iluminado e os seus anéis, juntamente com seis das suas 62 luas conhecidas. As luas visíveis são Dione, Encélado, Tétis, Jano, Epimeteu e Mimas. Dione é a maior lua na foto, com um diâmetro de 1.123 km, comparado com a menor, Epimeteu de formato estranho, com um diâmetro de cerca de 116 km.

Durante a missão da Cassini, Encélado foi identificada como uma das luas mais intrigantes, com a descoberta de jatos de vapor de água a partir da superfície, implicando a existência de um oceano subsuperficial. Luas geladas com oceanos subsuperficiais poderiam oferecer condições para abrigar vida, e compreender as suas origens e propriedades são essenciais para ampliar o nosso conhecimento do Sistema Solar. O JUpiter ICy moons Explorer (Juice) da ESA, que será lançado em 2022, pretende continuar este tema ao estudar as luas de Júpiter portadoras de oceanos: Ganimedes, Europa e Calisto.

A imagem do telescópio espacial Hubble aqui mostrada foi obtida pouco antes da oposição de Saturno a 27 de junho, quando o Sol, a Terra e Saturno estavam alinhados para que o Sol iluminasse totalmente Saturno visto a partir da Terra. A aproximação mais contígua de Saturno com a Terra ocorre quase ao mesmo tempo que a oposição, o que o faz parecer mais brilhante e maior e permite que o planeta seja fotografado em maior detalhe.

Nesta imagem, os anéis do planeta podem ser vistos perto da sua inclinação máxima em direção à Terra. No final da missão Cassini, a aeronave fez vários mergulhos através da fenda entre Saturno e os seus anéis, reunindo dados espetaculares nesse território até então inexplorado.

© NASA/JPL-Caltech (hexágono em movimento em torno do polo norte de Saturno)

A imagem também mostra uma característica atmosférica hexagonal em torno do polo norte, com os restos de uma tempestade, vista como uma fileira de nuvens brilhantes. O fenômeno das nuvens em forma de hexágono é uma característica estável e persistente observada pela sonda espacial Voyager 1, quando sobrevoou Saturno em 1981. Num estudo publicado na semana passada na revista Nature Communications, os cientistas utilizaram dados da Cassini coletados entre 2013 e 2017, quando o planeta se aproximava do norte no verão, identificara um vórtice hexagonal acima da estrutura da nuvem, mostrando que ainda há muito a aprender sobre a dinâmica da atmosfera de Saturno.

As observações do Hubble que compõem esta imagem foram realizadas como parte do projeto Outal Planet Atmospheres Legacy (OPAL), que utiliza o telescópio espacial Hubble para observar os planetas externos, de modo a entender a dinâmica e a evolução das suas complexas atmosferas. Esta foi a primeira vez que Saturno foi fotografado como parte do OPAL.

Fonte: ESA

O nascimento de nova estrela a partir de explosão estelar

As explosões de estrelas, conhecidas como supernovas, podem ser tão brilhantes que ofuscam as suas galáxias hospedeiras.

© STScI (NGC 4790 e SN 2012au)

As explosões de estrelas demoram meses ou anos para desaparecer e, às vezes, os remanescentes gasosos colidem com gás rico em hidrogênio e tornam-se temporariamente brilhantes novamente, mas será que podem permanecer luminosas sem qualquer interferência externa?

É o que Dan Milisavljevic, professor assistente de física e astronomia da Universidade de Purdue, acredita ter visto seis anos depois da explosão da supernova SN 2012au.

"Nunca tínhamos visto uma explosão deste tipo, numa escala tão tardia de tempo, permanecer visível a não ser que tivesse algum tipo de interação com o hidrogênio gasoso deixado para trás pela estrela antes da explosão. Mas não há um pico espectral de hidrogênio nos dados, outra coisa estava energizando o objeto," comenta Milisavljevic.

À medida que as estrelas grandes explodem, os seus interiores colapsam até um ponto no qual todas as suas partículas se tornam nêutrons. Se a estrela recém-nascida tiver um campo magnético e girar rápido o suficiente, pode acelerar partículas carregadas próximas e tornar-se uma nebulosa de vento pulsar.

Este é um momento fundamental em que a nebulosa de vento pulsar é brilhante o suficiente para agir como uma lâmpada que ilumina o material expulso e exterior da explosão.

Já se sabia que a SN 2012au era extraordinária e estranha de muitas maneiras. Embora a explosão não fosse brilhante o suficiente para ser apelidada de supernova "superluminosa", era extremamente energética, de longa duração e tinha uma curva de luz similarmente lenta.

Milisavljevic prevê que se os pesquisadores continuarem monitorando os locais de supernovas extremamente brilhantes, podem ver transformações semelhantes.

"Se realmente existe um pulsar ou nebulosa de vento magnetar no centro da estrela que explodiu, pode empurrar de dentro para fora e até acelerar o gás. Se voltarmos a alguns destes eventos alguns anos depois e fizermos medições cuidadosas, podemos observar o gás rico em oxigénio a sair da explosão ainda mais depressa," explica Milisavljevic.

As supernovas superluminosas são um tema quente da astronomia transiente. São fontes potenciais de ondas gravitacionais e buracos negros, que podem estar relacionadas com outros tipos de explosões, como as de raios gama e Fast Radio Bursts (FRBs). Os cientistas querem compreender a física fundamental por detrás, mas são difíceis de observar porque são relativamente raras e ocorrem muito longe da Terra.

Somente a próxima geração de telescópios terão a capacidade de observar estes eventos em detalhe.

Muitos dos elementos essenciais à vida vêm de explosões de supernovas, por exemplo, o cálcio nos nossos ossos, o oxigênio que respiramos e o ferro no nosso sangue.

Os resultados foram publicados no periódico The Astrophysical Journal Letters.

Fonte: Purdue University

Uma joia galáctica

A imagem a seguir mostra a galáxia espiral resplandecente NGC 3981 suspensa na escuridão do espaço.

© ESO/VLT (NGC 3981)

Esta galáxia, que se situa na constelação da Taça, foi obtida em Maio de 2018 com o auxílio do instrumento FORS2 (FOcal Reducer and low dispersion Spectrograph 2) montado no Very Large Telescope (VLT) do ESO.

O FORS2 está montado no telescópio principal nº1 (Antu) do VLT no Observatório do Paranal do ESO, no Chile. Entre o conjunto de instrumentos de vanguarda montados nos quatros telescópios principais do VLT, o FORS2 destaca-se devido à sua extrema versatilidade. Este “canivete suíço” em forma de instrumento consegue estudar uma variedade de objetos astronômicos de muitas maneiras diferentes, além de ser também capaz de produzir belas imagens como a que aqui apresentamos.

A visão muito sensível do FORS2 revela-nos os braços espirais da galáxia NGC 3981, salpicados de enormes correntes de poeira e regiões de formação estelar, e um disco proeminente de estrelas jovens quentes. A galáxia encontra-se inclinada na direção da Terra, permitindo aos astrônomos olhar diretamente para o coração da galáxia e observar o seu centro brilhante, uma região altamente energética que contém um buraco negro supermassivo. Podemos ver também a estrutura espiral mais exterior da NGC 3981, parte da qual parece estender-se para além da galáxia, provavelmente devido à influência gravitacional de um encontro galático passado.

A NGC 3981 tem muitos vizinhos galáticos. Situada a aproximadamente 65 milhões de anos-luz de distância da Terra, a galáxia faz parte do grupo NGC 4038, o qual contém as também bem conhecidas Antenas, duas galáxias em interação. Este grupo pertence à maior Nuvem da Taça, a qual é ela própria uma componente menor do Superaglomerado da Virgem, uma enorme coleção de galáxias que engloba a nossa própria Via Láctea.

A NGC 3981 não é o único objeto interessante captado nesta imagem. Além de várias estrelas em primeiro plano pertencentes à Via Láctea, o FORS2 captou ainda um asteroide que corta o céu, visível como um risco fraco na direção do topo da imagem. Este asteroide acabou por demonstrar, sem intenção, o processo usado para criar imagens astronômicas, com as três exposições diferentes que formam esta imagem ilustradas nas seções azul, verde e vermelha do trajeto do asteroide.

Fonte: ESO

Encontradas quase 500 explosões em núcleos galácticos

Além das bilhões de estrelas da Via Láctea, o observatório espacial Gaia da ESA também observa objetos extragaláticos. O seu sistema automatizado de alerta avisa os astrônomos sempre que é detectado um evento transitório.

© NRAO/NASA (ilustração de um evento de ruptura de marés)

Uma equipe de astrônomos descobriu que, ao ajustar o sistema automatizado existente, a sonda Gaia pode ser usada para detectar centenas de transientes peculiares nos centros de galáxias. Encontraram cerca de 480 transientes ao longo de um período de cerca de um ano. O seu novo método será implementado no sistema o mais rápido possível, permitindo que os astrônomos determinem a natureza destes eventos.

Em 2013, a ESA lançou a sua sonda Gaia para medir a localização de bilhões de estrelas na nossa Galáxia e dezenas de milhões de galáxias. Cada posição no céu entra na visão da sonda uma vez por mês, num total de aproximadamente setenta vezes durante a missão. Isto permite que a sonda identifique eventos transitórios, como buracos negros supermassivos que dilaceram estrelas ou estrelas que explodem como supernovas. O observatório Gaia nota uma diferença no brilho quando volta à mesma zona do céu um mês depois. Uma equipe de astrônomos do Netherlands Institute for Space Research (SRON) da Holanda, da Universidade de Radboud e da Universidade de Cambridge encontrou agora quase quinhentos transientes ocorrendo nos centros de galáxias ao longo de um ano.

Os astrônomos Zuzanna Kostrzewa-Rutkowska, Peter Jonker, Simon Hodgkin e outros procuraram na base de dados do Gaia eventos transitórios em torno dos núcleos de galáxias entre julho de 2016 e junho de 2017. Usaram um catálogo de galáxias, a versão 12 do Sloan Digitized Sky Survey (SDSS), e uma ferramenta matemática personalizada. A nova ferramenta permite que os pesquisadores identifiquem eventos luminosos e raros oriundos dos centros galácticos. Identificaram 480 eventos, dos quais apenas cinco foram captados antes pelo sistema de alerta.

Alertar rapidamente a comunidade astronômica é fundamental para muitos dos eventos descobertos. Para cerca de cem destes eventos, nada fora do comum foi observado pelo observatório Gaia no mês anterior e no mês após a detecção, indicando que o evento que levou à emissão de luz foi curto. "Estes eventos têm um grande valor porque permitem que os astrônomos estudem por um breve período buracos negros supermassivos anteriormente invisíveis," explica Jonker. "Especialmente os eventos de curta duração, que podem indicar a localização dos até agora elusivos buracos negros de massa intermédia que destroem as estrelas."

A explicação principal para a maioria dos eventos é que os buracos negros supermassivos que residem nos núcleos das galáxias tornam-se repentinamente muito mais ativos à medida que a quantidade de gás que cai para o buraco negro aumenta e ilumina o ambiente próximo do buraco negro. Este novo combustível pode ser extraído de uma estrela rasgada pela enorme atração gravitacional do buraco negro.

Peter Jonker, com Zuzanna Kostrzewa-Rutkowska e outros do seu grupo, iniciaram recentemente uma campanha para decifrar a natureza dos 480 novos transientes usando o telescópio William Herschel situado em La Palma, Ilhas Canárias.

Os resultados serão publicados na edição de novembro da revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Fonte: Netherlands Institute for Space Research

Nova pesquisa diz que Plutão é um planeta

Segundo uma nova pesquisa da Universidade da Flórida Central, a razão pela qual Plutão perdeu o seu estatuto de planeta não é válida.

© NASA/SwRI (Plutão)

Em 2006, a União Astronômica Internacional (UAI) estabeleceu que um planeta deveria "limpar" a sua órbita, ou seja, ser a maior força gravitacional na sua órbita.

Dado que a gravidade de Netuno influencia o seu vizinho Plutão, e que Plutão partilha a sua órbita com gases gelados e objetos no Cinturão de Kuiper, isso significou retirar a Plutão o estatuto de planeta.

No entanto, o cientista planetário Philip Metzger, da Universidade da Flórida Central e do Instituto Espacial da Flórida, informou que este padrão de classificação de planetas não é suportado na literatura de pesquisa.

Metzger, que é o autor principal do estudo, examinou a literatura científica dos últimos 200 anos e encontrou apenas uma publicação, de 1802, que utilizou o requisito de limpar a órbita para classificar planetas, e foi baseado num raciocínio refutado.

Ele disse que luas como Titã (Saturno) e Europa (Júpiter) têm sido rotineiramente chamadas planetas por cientistas planetários desde a época de Galileu.

O cientista planetário diz que a revisão da literatura mostrou que a divisão real entre planetas e outros corpos celestes, como asteroides, ocorreu no início da década de 1950 quando Gerard Kuiper publicou um artigo que fez a sua distinção com base no modo como foram formados.

No entanto, até esta lógica já não é considerada um fator que determina se um corpo celeste é um planeta.

Kirby Runyon, do Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins, diz que a definição da UAI é errônea, pois a revisão da literatura mostrou que a limpeza da órbita não é uma norma usada para distinguir asteroides de planetas, como a UAI afirmou ao elaborar a definição de 2006 do termo planeta.

Metzger diz que a definição de planeta deve basear-se nas suas propriedades intrínsecas, ao invés daquelas que podem mudar, como por exemplo a dinâmica da órbita de um planeta.

Em vez disso, Metzger recomenda classificar um planeta se for grande o suficiente para que a sua gravidade permita que se torne esférico.

"E isso não é apenas uma definição arbitrária," observa. "Acontece que este é um marco importante na evolução de um corpo planetário, porque aparentemente quando isso acontece, dá início a geologia ativa no corpo."

Plutão, por exemplo, tem um oceano subterrâneo, uma atmosfera com várias camadas, compostos orgânicos, evidências de antigos lagos e múltiplas luas.

"É mais dinâmico e vivo que Marte," diz Metzger. "O único planeta que tem geologia mais complexa é a Terra."

O estudo foi publicado na revista Icarus.

Fonte: University of Central Florida

Prevendo com sucesso a forma da coroa solar

O Sol é tão fácil de estudar quanto qualquer objeto astronômico poderia ser. É brilhante, então não há falta de luz para examinar; está próximo, então até pequenos detalhes em sua superfície são claros; e por cerca de doze horas por dia, quase não enfrenta concorrência pela atenção astronômica.

© Predictive Science Inc. (simulação da aparência da coroa durante o eclipse solar total)

Mas, apesar de toda a sua proximidade e brilho, o Sol continua misterioso. Ironicamente, sua camada mais externa, a coroa, uma intricada coroa de plasma difuso e superaquecido, é a menos compreendida. A coroa expressa a angústia magnética oculta do Sol. Como o plasma é feito de partículas carregadas, que respondem à influência magnética, o campo magnético do Sol pode torcer a coroa em laços e faixas.

Quando o campo magnético irrompe, continuamente puxado pela rotação do Sol, ele lança plasma coronal no espaço interplanetário. Esse tipo de clima espacial ameaça satélites, redes elétricas e de telecomunicações, por isso é do nosso interesse entender isso. Agora, os físicos solares mostraram que podem prever com precisão a aparência da coroa uma semana antes, um marco importante no caminho para a previsão do vento solar que se aproxima.

Zoran Mikić (Predictive Science, Inc.) e colaboradores oferecem um novo modelo das camadas externas do Sol que está atualizado com os últimos trabalhos teóricos sobre como o interior do Sol aquece e magneticamente estimula a coroa. Mikić e seus colegas testaram este modelo no ano passado, quando tomaram as observações do Sol em 16 de julho e 11 de agosto de 2017, e deixaram um supercomputador da NASA calcular, segundo seu modelo, como seria a coroa solar dez dias depois, durante o eclipse solar total de 21 de agosto. Eles então compararam essas visualizações com imagens reais tiradas por fotógrafos baseados em terra.

Vale a pena parar aqui para enfatizar o quão incomum é um estudo como esse; em geral, os astrônomos estudam objetos distantes que evoluem lentamente. É raro poder executar uma simulação e testar seus resultados imediatamente. Os resultados da simulação computacional foram encorajadores: a coroa simulada tem a mesma forma ampla que a sua contraparte da vida real, com o plasma fluindo para o espaço, bem como laços intermediários com estrutura de pequena escala semelhante aos do Sol real.

Embora o Sol simulado não seja perfeito, sua correspondência decente com o Sol real dá aos astrônomos solares confiança de que estão no caminho certo para entender a física das camadas externas do Sol. Durante a simulação, Mikić e colaboradores foram capazes de testar a física solar, notando, por exemplo, raios coronais se estendendo à esquerda do disco solar, que são visualmente semelhantes às plumas que saem dos polos norte e sul do Sol.

Nos polos, isso acontece porque as linhas do campo magnético se estendem diretamente para o espaço, como as linhas que apontam diretamente para fora das extremidades de uma barra magnética. Para verificar se os raios apontados para a esquerda tinham a mesma origem física, Mikić e colaboradores entraram em sua simulação, desligaram as partes em forma de bastão da coroa e observaram os raios desaparecerem.

Juntamente com medições novas e melhoradas do campo magnético do Sol, modelos como este poderiam em breve rastrear a evolução contínua do Sol, semelhante ao que é feito em modelos climáticos terrestres. Com esses dados em breve em missões como a Parker Solar Probe, da NASA, estamos no caminho de nunca mais sermos surpreendidos por uma tempestade solar!

Um artigo sobre o assunto foi publicado na revista Nature Astronomy.

Fonte: Sky & Telescope

Colisão cósmica forja um anel galáctico em raios X

Astrônomos usaram o observatório de raios X Chandra da NASA para descobrir um anel gerado por buraco negro ou estrela de nêutrons em uma galáxia a 300 milhões de anos-luz da Terra.

© Hubble/Chandra (galáxia AM 0644-771)

Este anel, apesar de não exercer poder sobre a Terra, pode ajudar os cientistas a entender melhor o que acontece quando as galáxias colidem umas com as outras em impactos catastróficos.

Nesta nova imagem composta da galáxia AM 0644-741, os raios X do Chandra (roxo) foram combinados com dados ópticos do telescópio espacial Hubble (vermelho, verde e azul). Os dados do Chandra revelam a presença de fontes de raios X muito brilhantes, provavelmente sistemas binários alimentados por um buraco negro de massa estelar ou estrela de nêutrons, em um notável anel. Os resultados são relatados por astrônomos liderados por Anna Wolter, do INAF-Osservatorio Astronomico di Brera, em Milão, Itália.

De onde veio o anel provocado por buraco negro ou estrela de nêutrons na galáxia AM 0644-741? Os astrônomos pensam que foi criado quando uma galáxia foi atraída por outra galáxia pela força da gravidade. A primeira galáxia gerou ondulações no gás da segunda galáxia, a AM 0644-741, localizada no canto inferior direito. Essas ondulações então produziram um anel de gás em expansão na galáxia AM 0644-741 que desencadeou o nascimento de novas estrelas. A primeira galáxia é possivelmente aquela localizada na parte inferior esquerda da imagem.

A mais massiva dessas estrelas levará uma vida curta, em termos cósmicos,- de milhões de anos. Depois disso, seu combustível nuclear é gasto e as estrelas explodem como supernovas deixando para trás buracos negros com massas tipicamente entre cinco a vinte vezes a do Sol, ou estrelas de nêutrons com uma massa aproximadamente igual à do Sol.

Alguns desses buracos negros ou estrelas de nêutrons têm estrelas companheiras próximas e sugam gás de seu parceiro estelar. Este gás cai em direção ao buraco negro ou estrela de nêutrons, formando um disco giratório como a água circulando num dreno, e se aquece por atrito. Este gás superaquecido produz grandes quantidades de raios X que o Chandra pode detectar.

Enquanto um anel de buraco negro ou estrela de nêutrons é intrigante em si mesmo, há mais na história da galáxia AM 0644-741. Todas as fontes de raios X detectadas no anel da galáxia AM 0644-741 são brilhantes o suficiente para serem classificadas como fontes de raios X ultraluminosas. (ULXs). Esta é uma classe de objetos que produzem centenas a milhares de vezes mais raios X do que a maioria dos sistemas binários "normais" nos quais uma estrela companheira está em órbita em torno de uma estrela de nêutrons ou um buraco negro.

Até recentemente, a maioria dos astrônomos achava que as ULXs geralmente continham buracos negros de massa estelar, com a possível presença em alguns casos de buracos negros de massa intermediária (IMBHs) que contêm mais de cem vezes a massa do Sol. No entanto, esse pensamento foi derrubado quando algumas ULXs em outras galáxias, incluindo M82 e M51, foram encontradas estrelas de nêutrons.

Várias outras explicações, além dos IMBHs, têm sido sugeridas para a intensa emissão de raios X de ULXs. Eles incluem o crescimento anormalmente rápido do buraco negro ou da estrela de nêutrons, ou efeitos geométricos decorrentes do afunilamento de material ao longo das linhas do campo magnético.

A identidade das ULXs individuais na galáxia AM 0644-741 é atualmente desconhecida. Elas podem ser uma mistura de buracos negros e estrelas de nêutrons, e também é possível que sejam todos buracos negros ou todas estrelas de nêutrons.

Nem todas as fontes de raios X da imagem estão localizadas no anel da galáxia AM 0644-741. Uma das fontes é um buraco negro de rápido crescimento localizado bem atrás da galáxia a uma distância de 9,1 bilhões de anos-luz da Terra. Outra fonte intrigante detectada pelo Chandra é um crescente buraco negro supermassivo localizado no centro da galáxia.

No novo estudo, os pesquisadores também usaram observações do Chandra para estudar outras seis galáxias anelares além da galáxia AM 0644-741. Um total de 63 fontes foram detectadas nas sete galáxias, e 50 delas são ULXs. Os autores observam um maior número médio de ULXs por galáxia nestas galáxias anelares do que em outros tipos de galáxias. As galáxias anelares estimularam o interesse dos astrônomos porque são os locais ideais para examinar modelos de como as estrelas duplas se formam e entender a origem das ULXs.

O artigo descrevendo o estudo da galáxia AM 0644-741 e suas galáxias anelares foi publicado no periódico Astrophysical Journal.

Fonte: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

Quatro famílias de asteroides extremamente jovens são identificadas

Quatro famílias de asteroides extremamente jovens foram identificadas por pesquisadores da Universidade Estadual Paulista (Unesp), em Guaratinguetá.

© Misconception Junction (ilustração do cinturão de asteroides)

O grupo é liderado pelo físico Valerio Carruba, nascido na Itália e professor no Departamento de Matemática da Unesp.

“Identificamos essas novas famílias por meio de simulação numérica, utilizando o Método de Integração Reversa, bem mais preciso do que outros na determinação de idades de famílias de asteroides. Mas esse método só funciona para famílias realmente muito jovens, com menos de 20 milhões de anos. Até recentemente, apenas oito famílias haviam sido estudadas com esse método. Agora, conhecemos 13, quase um terço das quais foram identificadas por nosso grupo,” disse Carruba.

As quatro famílias em questão, todas com menos de 7 milhões de anos, localizam-se no chamado Cinturão Principal, situado entre as órbitas de Marte e Júpiter.

A datação baseou-se em dois parâmetros fundamentais: a longitude do pericentro e a longitude do nodo ascendente. O pericentro da órbita de um planeta, cometa ou asteroide é o ponto no qual a trajetória do corpo mais se aproxima do Sol. O nodo ascendente é o ponto no qual a órbita cruza, de baixo para cima, um plano de referência, geralmente o Plano da Eclíptica.

“No momento de formação de uma família de asteroides, todos os pericentros e nodos ascendentes dos integrantes estão alinhados. Mas, à medida que a família evolui, esses alinhamentos são perdidos, devido às perturbações gravitacionais produzidas pelos planetas e, possivelmente, por alguns asteroides massivos. Baseado nos dados atuais, o Método de Integração Reversa possibilita retroceder ao passado, por meio de simulação numérica, e recuperar a época em que os parâmetros estavam alinhados. Assim é feita a datação,” explicou Carruba.

Além das quatro famílias identificadas, a equipe estudou outras 55 novas famílias. E, paralelamente à datação, estabeleceu também um diagrama que permite distinguir com bastante precisão dois tipos de famílias: as que se formaram por eventos de colisão e as que se formaram por fissão de um corpo predecessor.

A colisão de dois asteroides pode levar à fragmentação de um deles ou dos dois, originando uma família com vários objetos. Já a fissão consiste na ejeção de matéria pelo corpo predecessor, seja por isso ter adquirido uma rotação muito rápida em torno do próprio eixo e ter sofrido uma colisão, ou por ter tido um corpo secundário expulso recentemente e que se despedaçou.

“Das quatro famílias que identificamos, uma se formou seguramente por colisão. Outra com grande probabilidade. As demais foram identificadas muito recentemente e precisamos de mais estudos para formular uma hipótese relativa à sua formação,” disse Carruba.

O Cinturão Principal é um extraordinário nicho de asteroides, com mais de 700 mil objetos conhecidos. Esse número tende a aumentar, devido à melhoria dos métodos de detecção, e pode ser estimado no patamar de 1 milhão.

Mas a distribuição dos asteroides nesse nicho está longe de ser homogênea, segundo Carruba. Devido à complicadíssima interação gravitacional entre tantos corpos em presença e, principalmente, ao poderoso campo gravitacional de Júpiter, formaram-se, no interior do Cinturão, várias regiões distintas.

Um fenômeno importante nessa estruturação é a chamada “ressonância de movimento médio”, que ocorre quando dois corpos que orbitam um terceiro têm seus períodos orbitais emparelhados, na razão de dois números inteiros pequenos.

As ressonâncias criam espaços vazios na distribuição radial dos asteroides, denominadas Lacunas de Kirkwood, em homenagem ao astrônomo norte-americano Daniel Kirkwood (1814-1895), que as descobriu no século 19.

“De 33% a 35% dos asteroides do Cinturão Principal são membros de famílias. Existem mais de 120 famílias reconhecíveis e várias dezenas de grupos estatisticamente menos significativos. Grandes famílias contêm centenas de membros, enquanto que famílias pequenas podem ter por volta de 10 membros,” disse Carruba.

As estimativas de idade das famílias de asteroides vão de poucos milhões a centenas de milhões de anos. A família mais antiga do Cinturão Principal tem idade estimada em 4 bilhões de anos, tendo participado, portanto, da primeira fase de formação do Sistema Solar.

Um artigo a respeito foi publicado no periódico Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Fonte: FAPESP (Agência)

Jato veloz de material de fusão de estrelas de nêutrons

Medições precisas usando uma coleção continental de radiotelescópios revelaram que um jato estreito de partículas se movendo quase à velocidade da luz irrompeu no espaço interestelar depois que um par de estrelas de nêutrons se fundiram numa galáxia a 130 milhões de anos-luz da Terra.

© NASA (ilustração da emissão de jato da fusão de estrelas de nêutrons)

A fusão, cujo sinal foi captado em agosto de 2017, expulsou ondas gravitacionais pelo espaço. Foi o primeiro evento a ser detectado tanto por ondas gravitacionais como por ondas eletromagnéticas, incluindo raios gama, raios X, luz visível e ondas de rádio.

O rescaldo da fusão, de nome GW170817, foi observado por telescópios espaciais e terrestres espalhados pelo globo. Os cientistas observaram as características das ondas recebidas a mudar com o tempo e usaram essas alterações como pistas para revelar a natureza dos fenômenos que se seguiram à fusão.

Uma questão que se destacou, mesmo meses após a fusão, era se o evento havia produzido ou não um jato estreito e veloz de material que chegou ao espaço interestelar. É uma questão importante, porque esses jatos são necessários para produzir o tipo de explosões de raios gama que os teóricos dizem ser provocadas pela fusão de pares de estrelas de nêutrons.

A resposta surgiu quando os astrônomos usaram uma combinação do VLBA (Very Long Baseline Array), do VLA (Karl G. Jansky Very Large Array) e do GBT (Robert C. Byrd Green Bank Telescope) e descobriram que uma região de emissão de rádio da fusão tinha-se movido e o movimento era tão rápido que apenas um jato podia explicar a sua velocidade.

"Nós medimos um movimento aparente que é quatro vezes mais rápido do que a luz. Essa ilusão, chamada de movimento superluminal, resulta quando o jato é apontado quase na direção da Terra e o material no jato aproxima-se da velocidade da luz," comenta Kunal Mooly, do NRAO (National Radio Astronomy Observatory) e do Caltech.

Os astrônomos observaram o objeto 75 dias após a fusão e novamente 230 dias depois.

"Com base na nossa análise, este jato é provavelmente muito estreito, no máximo com 5 graus de largura, e foi apontado a apenas 20 graus da direção da Terra," salienta Adam Deller, da Universidade de Tecnologia de Swinburne e anteriormente do NRAO. "Mas, para coincidir com as nossas observações, o material no jato tem que ter sido expelido a mais de 97% da velocidade da luz," acrescentou.

O cenário que surgiu é que a fusão inicial das duas estrelas de nêutrons superdensas provocou uma explosão que impulsionou uma "concha" esférica de detritos para fora. As estrelas de nêutrons colapsaram num buraco negro cuja poderosa gravidade começou a puxar o material na sua direção. Esse material formou um disco com rotação rápida, que por sua vez gerou um par de jatos que se movem para fora dos seus polos.

À medida que o evento se desenrolava, a questão alterou-se para determinar se os jatos irromperiam da "concha" de detritos da explosão original. Os dados das observações indicaram que um jato tinha interagido com os detritos, formando um "casulo" amplo de material que se expandia para fora. Esse casulo expande-se mais lentamente do que um jato.

"A nossa interpretação é que o casulo dominou a emissão rádio até cerca de 60 dias após a fusão, e que depois o jato é que dominou a emissão," comenta Ore Gottlieb, da Universidade de Tel Aviv, um dos principais teóricos do estudo.

"Tivemos a sorte de poder observar este evento, porque se o jato tivesse sido apontado para muito mais longe da [perspetiva da] Terra, a emissão rádio teria sido demasiado fraca para a detectarmos," observa Gregg Hallinan do Caltech.

Os cientistas afirmaram que a detecção de um jato veloz em GW170817 fortalece bastante a ligação entre as fusões de estrelas de nêutrons e as explosões de raios gama de curta duração. Acrescentaram também que é necessário que os jatos apontem para relativamente perto da Terra para que a explosão de raios gama seja detectada.

"O nosso estudo demonstra que a combinação de observações do VLBA, do VLA e do GBT é um método poderoso de estudar os jatos e a física associada com os eventos de ondas gravitacionais," realça Mooley.

Os jatos são fenômenos enigmáticos vistos em vários ambientes, e agora estas observações extraordinárias na faixa de rádio do espetro eletromagnético estão proporcionando uma visão fascinante sobre elas, contribuindo para a compreensão de como funcionam.

As descobertas foram relatadas na revista Nature.

Fonte: National Radio Astronomy Observatory

Telescópio mapeia raios cósmicos nas Nuvens de Magalhães

Os cientistas usaram um radiotelescópio no interior da Austrália Ocidental para observar a radiação dos raios cósmicos em duas galáxias vizinhas, mostrando áreas de formação estelar e ecos de supernovas passadas.

© ICRAR (Grande Nuvem de Magalhães)

A imagem acima mostra uma composição colorida (vermelho, verde e azul) da Grande Nuvem de Magalhães feita a partir de dados de rádio a 123, 181 e 227 MHz. Nestes comprimentos de onda, é visível a emissão dos raios cósmicos e dos gases quentes que pertencem a regiões de formação estelar e remanescentes de supernova da galáxia.

O telescópio MWA (Murchison Widefield Array) foi capaz de mapear a Grande e a Pequena Nuvem de Magalhães em detalhes sem precedentes enquanto orbitam em torno da Via Láctea.

Ao observar o céu em frequências muito baixas, os astrônomos detectaram raios cósmicos e gás quente nas duas galáxias e identificaram manchas onde podem ser encontradas estrelas recém-nascidas e remanescentes de explosões estelares.

Os raios cósmicos são partículas carregadas muito energéticas que interagem com campos magnéticos para criar radiação que podemos ver com radiotelescópios.

"Estes raios cósmicos são originários de remanescentes de supernova, restos de estrelas que explodiram há muito tempo," disse o astrofísico e professor Lister Staveley-Smith, do ICRAR (International Centre for Radio Astronomy Research).

As explosões de supernova de onde são originários estão relacionadas com estrelas muito massivas, muito mais massivas do que o nosso próprio Sol. O número de raios cósmicos produzidos depende da taxa de formação destas estrelas massivas há milhões de anos.

A Grande e a Pequena Nuvem de Magalhães estão muito próximas da nossa Via Láctea, a menos de 200.000 anos-luz, e podem ser vistas no céu noturno a olho nu.

Esta é a primeira vez que as galáxias foram mapeadas em detalhe em frequências de rádio tão baixas. A observação das Nuvens de Magalhães nestas frequências muito baixas, entre 76 e 227 MHz, significa que podemos estimar o número de novas estrelas formadas nessas galáxias," disse a Dra. Bi-Qing For, astrônoma do ICRAR.

"Descobrimos que a taxa de formação estelar na Grande Nuvem de Magalhães é aproximadamente equivalente a uma nova estrela com a massa do nosso Sol a cada 10 anos. Na Pequena Nuvem de Magalhães, a taxa de formação estelar é mais ou menos equivalente a uma nova estrela com a massa do nosso Sol a cada 40 anos."

Incluídas nas observações estão 30 Dourado, uma excecional região de formação estelar na Grande Nuvem de Magalhães que é mais brilhante do que qualquer região de formação estelar na Via Láctea, e a Supernova 1987A, a supernova mais brilhante desde a invenção do telescópio.

Os resultados são um vislumbre emocionante da ciência que será possível com os radiotelescópios de próxima geração. Além disso, o futuro SKA (Square Kilometre Array), onde as linhas de base são oito vezes mais longas, fornecerá imagens excepcionalmente boas.

A pesquisa foi publicada no periódico Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Fonte: International Centre for Radio Astronomy Research

Hubble observa aurora no polo norte de Saturno

Astrônomos usando o telescópio espacial Hubble fizeram uma série de imagens espetaculares com as auroras agitadas no polo norte de Saturno.

© Hubble (aurora do polo norte de Saturno em 2018)

As observações foram feitas em luz ultravioleta e as imagens resultantes fornecem aos astrônomos a imagem mais abrangente até o momento da aurora do polo norte de Saturno.

Em 2017, durante um período de sete meses, o telescópio espacial Hubble captou imagens de auroras acima da região do polo norte de Saturno usando o espectrógrafo de imagens. As observações foram feitas antes e depois do solstício de verão setentrional de Saturno. Estas condições proporcionaram a melhor visualização possível da região auroral do norte para o Hubble.

Na Terra, as auroras são criadas principalmente por partículas originalmente emitidas pelo Sol na forma de vento solar. Quando este fluxo de partículas eletricamente carregadas se aproxima do nosso planeta, ele interage com o campo magnético, que age como um gigantesco escudo. Embora proteja o meio ambiente da Terra das partículas do vento solar, ele também pode capturar uma pequena fração deles. Partículas aprisionadas dentro da magnetosfera - a região do espaço ao redor da Terra, na qual partículas carregadas são afetadas por seu campo magnético - podem ser energizadas e seguir as linhas do campo magnético até os polos magnéticos. Lá, eles interagem com átomos de oxigênio e nitrogênio nas camadas superiores da atmosfera, criando as luzes cintilantes e coloridas visíveis nas regiões polares da Terra. As auroras aqui na Terra têm nomes diferentes dependendo de qual polo elas ocorrem. A aurora boreal é o nome dado às auroras em torno do polo norte e aurora austral é o nome dado para auroras ao redor do polo sul.

No entanto, estas auroras não são exclusivas da Terra. Outros planetas em nosso Sistema Solar também apresentam auroras semelhantes. Entre eles estão os quatro gigantes gasosos: Júpiter, Saturno, Urano e Netuno. Como a atmosfera de cada um dos quatro planetas exteriores do Sistema Solar é dominada pelo hidrogênio, as auroras de Saturno podem ser mais facilmente vistas em comprimentos de onda ultravioleta.

O telescópio espacial Hubble permitiu que os pesquisadores monitorassem o comportamento das auroras no polo norte de Saturno durante um longo período de tempo. As observações do Hubble foram coordenadas pela sonda Cassini, quando explorou simultaneamente as regiões aurorais de Saturno. Os dados do Hubble permitiram que os astrônomos aprendessem mais sobre a magnetosfera de Saturno, que é a maior de qualquer outro planeta do Sistema Solar além de Júpiter.

As imagens mostram uma rica variedade de emissões com recursos localizados altamente variáveis. A variabilidade das auroras é influenciada tanto pelo vento solar quanto pela rápida rotação de Saturno, que dura apenas cerca de 11 horas. Além disso, a aurora do norte exibe dois picos distintos de brilho, ao amanhecer e pouco antes da meia-noite. O último pico, não relatado antes, parece específico para a interação do vento solar com a magnetosfera no solstício de Saturno.

A principal imagem apresentada aqui é um composto de observações feitas de Saturno no início de 2018 na região do visível e das auroras na região do polo norte de Saturno, feita em 2017, demonstrando o tamanho das auroras juntamente com as belas cores de Saturno.

O telescópio espacial Hubble estudou as auroras de Saturno no passado. Em 2004, captou a aurora polo sul pouco depois do solstício do sul. E, em 2009, aproveitou uma rara oportunidade de registrar Saturno quando seus anéis estavam de perfil. Isso permitiu que o Hubble observasse os dois polos e suas auroras simultaneamente. Veja estas imagens em Ondas de rádio emitidas por Saturno.

Fonte: ESA