Descoberto o buraco negro mais próximo da Terra

Uma equipe de astrônomos do Observatório Europeu do Sul (ESO) e de outros institutos descobriu um buraco negro situado a apenas 1.000 anos-luz de distância da Terra.

© ESO/L. Calçada (ilustração de sistema triplo com buraco negro)

Este objeto se encontra mais próximo do nosso Sistema Solar do que qualquer outro encontrado até agora e faz parte de um sistema triplo que pode ser visto a olho nu. A equipe descobriu evidências do objeto invisível ao seguir as suas duas estrelas companheiras com o telescópio MPG/ESO de 2,2 metros situado no Observatório de La Silla do ESO, no Chile. Os cientistas dizem que este sistema pode ser apenas a ponta do iceberg, já que muitos outros buracos negros semelhantes poderão ser descobertos.

“Ficamos bastante surpresos quando percebemos que este é o primeiro sistema estelar com um buraco negro que podemos observar a olho nu,” disse Petr Hadrava, cientista emérito da Academia de Ciências da República Tcheca em Praga. Localizado na constelação do Telescópio, o sistema se encontra tão próximo de nós que suas estrelas podem ser vistas do Hemisfério Sul em uma noite escura sem binóculos ou telescópio.

A equipe observou originalmente o sistema, chamado HR 6819, como parte de um estudo de sistemas de estrelas duplas. No entanto, ao analisar as observações, verificou que estas revelavam um terceiro corpo anteriormente não descoberto em HR 6819: um buraco negro. As observações com o espectrógrafo FEROS montado no telescópio MPG/ESO mostraram que uma das duas estrelas visíveis orbitava um objeto invisível com um período de 40 dias, enquanto a segunda estrela se encontrava a maior distância desse par interno.

O buraco negro escondido no HR 6819 é um dos primeiros buracos negros estelares descoberto que não interage violentamente com o meio que o circunda. Apesar disso, a equipe conseguiu detectar a sua presença e calcular a sua massa ao estudar a órbita da estrela do par interno. “Um objeto invisível com uma massa de pelo menos 4 vezes a massa do Sol, só pode ser um buraco negro,” conclui Thomas Rivinius, cientista do ESO.

Até agora, os astrônomos descobriram apenas cerca de duas dúzias de buracos negros na nossa galáxia, quase todos em interação violenta com o seu meio envolvente e dando provas da sua presença pela forte emissão de raios X. No entanto, os cientistas estimam que durante todo o tempo que a Via Láctea já viveu, muitas estrelas tenham colapsado sob a forma de buracos negros no final das suas vidas. A descoberta de um buraco negro silencioso e invisível no sistema HR 6819 nos fornece pistas sobre onde podem estar os muitos buracos negros ocultos na Via Láctea.

Os astrônomos já acreditam que sua descoberta poderia indicar um segundo sistema. ”Pensamos que outro sistema, chamado LB-1, também possa ser um sistema triplo deste tipo, apesar de necessitarmos de mais observações para ter a certeza,” disse Marianne Heida, pós-doutoranda no ESO.” O LB-1 se encontra um pouco mais afastado da Terra mas ainda está bastante próximo em termos astronômicos, o que significa que provavelmente existem muitos destes sistemas. Encontrá-los e estudá-los nos dá a oportunidade de aprender bastante sobre a formação e evolução das estrelas raras que começam as suas vidas com mais de cerca de 8 vezes a massa do Sol e terminam as suas vidas numa explosão de supernova, deixando como resto um buraco negro.” 

As descobertas de sistemas triplos com um par mais interno e uma estrela distante poderão também fornecer pistas sobre as violentas fusões cósmicas que liberam ondas gravitacionais fortes o suficientemente para serem detectadas a partir da Terra. Alguns astrônomos acreditam que as fusões podem ocorrer em sistemas com configurações semelhantes a HR 6819 ou LB-1, mas onde o par interior seria constituído por dois buracos negros ou de um buraco negro e uma estrela de nêutrons. O objeto externo mais distante poderia impactar gravitacionalmente o par interno de modo a dar origem a uma fusão e consequentemente à liberação de ondas gravitacionais. Embora o HR 6819 e o LB-1 possuam apenas um buraco negro e nenhuma estrela de nêutrons, esses sistemas podem ajudar os cientistas a entender como colisões estelares podem acontecer em sistemas de estrelas triplas.

Esta pesquisa foi apresentada no artigo intitulado “A naked-eye triple system with a nonaccreting black hole in the inner binary”, publicado na revista Astronomy & Astrophysics.

Fonte: ESO

Exoplaneta recém-descoberto é o mais massivo do sistema Kepler-88

O nosso Sistema Solar tem um rei. O planeta Júpiter, o nome do deus mais poderoso do panteão grego, dominou os outros planetas através da sua influência gravitacional.

© Adam Makarenko (ilustração do sistema planetário Kepler-88)

Com o dobro da massa de Saturno e 300 vezes a massa da Terra, o menor movimento de Júpiter é sentido por todos os outros planetas. Pensa-se que Júpiter seja responsável pelo pequeno tamanho de Marte, pela presença do cinturão de asteroides e por uma cascata de cometas que entregaram água à jovem Terra.

Será que outros sistemas planetários têm "deuses" gravitacionais como Júpiter?

Uma equipe de astrônomos descobriu um planeta com três vezes a massa de Júpiter num sistema planetário distante. A descoberta tem por base seis anos de dados obtidos no Observatório W. M. Keck em Maunakea, Havaí. Usando o instrumento HIRES (High-Resolution Echelle Spectrometer) acoplado ao telescópio Keck I de 10 metros, foi visto o exoplaneta Kepler-88 d, que orbita a sua estrela a cada quatro anos, e a sua órbita não é circular, mas elíptica.

O sistema, Kepler-88, já era famoso entre os astrônomos por dois planetas que orbitam muito perto da estrela, Kepler-88 b e c (os planetas são tipicamente designados alfabeticamente na ordem da sua descoberta).

Estes dois planetas têm uma dinâmica bizarra e impressionante chamada ressonância orbital. O planeta b, de categoria sub-Netuno, orbita a estrela em apenas 11 dias, o que corresponde quase exatamente a metade do período orbital de 22 dias do planeta c, um planeta de massa semelhante à de Júpiter. A natureza das suas órbitas é energeticamente eficiente. A cada duas voltas que o planeta b completa em torno da estrela, recebe um empurrão. O planeta mais exterior, Kepler-88 c, é vinte vezes mais massivo do que o planeta b, e por isso a sua força resulta em mudanças dramáticas no período orbital do planeta interior.

Os astrônomos observaram estas mudanças, chamadas variações de tempo de trânsito, com o telescópio espacial Kepler da NASA, que detectou os momentos precisos em que Kepler-88 b cruzou (ou transitou) entre a estrela e o telescópio. Embora estas variações de tempo de trânsito tenham sido detectadas em algumas dúzias de sistemas planetários, Kepler-88 b possui algumas das maiores variações de tempo. Com trânsitos chegando até meio dia antes ou mais tarde, o sistema é conhecido como o "rei das variações de tempo de trânsito".

O planeta recém-descoberto acrescenta outra dimensão à compreensão do sistema.

"Com três vezes a massa de Júpiter, Kepler-88 d provavelmente foi ainda mais influente na história do sistema Kepler-88 do que o denominado Rei, Kepler-88 c, que tem apenas uma massa de Júpiter," diz a Dra. Lauren Weiss, do Instituto de Astronomia da Universidade do Havaí. "Então, talvez Kepler-88 d seja o novo monarca supremo deste império planetário."

Talvez estes líderes soberanos exoplanetários tenham tido tanta influência quanto Júpiter teve no nosso Sistema Solar. Tais planetas podem ter promovido o desenvolvimento de planetas rochosos e direcionado cometas com água para eles.

Fonte: W. M. Keck Observatory

Galáxia ardente e brilhante!

Nas florestas da noite, encontra-se uma galáxia chamada NGC 3583, fotografada aqui pelo telescópio espacial Hubble.

© Hubble (NGC 3583)

Essa é uma galáxia espiral barrada com dois braços que se torcem para o Universo. Essa galáxia está localizada a 98 milhões de anos-luz da Via Láctea. Duas supernovas explodiram nesta galáxia, uma em 1975 e outra, mais recentemente, em 2015.

Existem algumas maneiras diferentes pelas quais a supernova pode se formar. No caso dessas duas supernovas, as explosões evoluíram de dois sistemas estelares binários independentes, nos quais o restante estelar de uma estrela parecida com o Sol, conhecida como anã branca, estava coletando material de sua estrela companheira. Alimentando-se de sua parceira, a anã branca devorou o material até atingir uma massa máxima. Nesse ponto, a estrela entrou em colapso antes de explodir em uma supernova brilhante.

Dois desses eventos foram vistos na NGC 3583 e, embora não sejam visíveis nesta imagem, ainda podemos nos maravilhar com a terrível simetria da galáxia.

Fonte: NASA

Estrela sobrevive ao aproximar de buraco negro gigante

Os astrônomos podem ter descoberto um novo tipo de história de sobrevivência: uma estrela que teve um encontro próximo com um buraco negro gigante e sobreviveu para contar a narrativa através de emissões de raios X.

© NASA/M. Weiss (ilustração do buraco negro e da anã branca)

Dados do observatório de raios X Chandra da NASA e do XMM-Newton da ESA descobriram a história que começou com uma gigante vermelha que passou demasiado perto de um buraco negro supermassivo numa galáxia a cerca de 250 milhões de anos-luz da Terra. O buraco negro, localizado numa galáxia chamada GSN 069, tem uma massa de cerca de 400.000 vezes a do Sol, colocando-o na extremidade inferior da gama dos buracos negros supermassivos.

Assim que a gigante vermelha foi capturada pela gravidade do buraco negro, as camadas externas da estrela contendo hidrogênio foram arrancadas e levadas para o buraco negro, deixando o núcleo da estrela - conhecido como anã branca - para trás.

"Na minha interpretação dos dados de raios X, a anã branca sobreviveu, mas não escapou," disse Andrew King, da Universidade de Leicester, Reino Unido, que realizou este estudo. "Agora está presa numa órbita elíptica em torno do buraco negro, completando uma viagem aproximadamente a cada nove horas."

À medida que a anã branca faz quase três órbitas por cada dia terrestre, o buraco negro retira material na sua maior aproximação (a não mais do que 15 vezes o raio do horizonte de eventos do buraco negro). O detrito estelar entra num disco em torno do buraco negro e libera um surto de raios X que o Chandra e o XMM-Newton podem detectar. Além disso, é previsto que ondas gravitacionais serão emitidas pelo par constituído pelo buraco negro e pela anã branca, especialmente no seu ponto mais próximo.

Qual será o futuro da estrela e da sua órbita? O efeito combinado das ondas gravitacionais e uma mudança no tamanho da estrela à medida que perde massa deverá fazer com que a órbita se torne mais circular e cresça em tamanho. O ritmo de perda de massa diminui constantemente, assim como a distância da anã branca ao buraco negro aumenta.

"Vai esforçar-se para fugir, mas não há escapatória. O buraco negro vai devorar a anã branca cada vez mais lentamente, mas nunca parará," disse King. "Em princípio, esta perda de massa vai continuar até e mesmo depois da anã branca desvanecer até à massa de Júpiter, daqui a um trilhão de anos. Esta seria uma maneira notavelmente lenta e complicada do Universo formar um planeta!"

Os astrônomos encontraram muitas estrelas que foram completamente destruídas por encontros com buracos negros através dos eventos de perturbação de maré, mas há muito poucos casos relatados desta maneira, onde a estrela provavelmente sobreviveu.

Encontros próximos como este devem ser mais comuns do que colisões diretas, dadas as estatísticas dos padrões de tráfego cósmico, mas podem ser facilmente não observados por várias razões. Primeiro, uma estrela sobrevivente mais massiva pode demorar demasiado tempo a concluir uma órbita em torno do buraco negro para se observar surtos repetidos. Outra questão é que os buracos negros supermassivos que são muito mais massivos do que o situado na galáxia GSN 069 podem engolir diretamente uma estrela, em vez desta cair para órbitas onde perde massa periodicamente.

A anã branca tem uma massa de apenas dois-décimos da massa do Sol. Se a anã branca era o núcleo da gigante vermelha que foi completamente despojada do seu hidrogênio, deverá ser rica em hélio. O hélio teria sido criado pela fusão de átomos de hidrogênio durante a evolução da gigante vermelha.

Dado que a anã branca está tão perto do buraco negro, os efeitos da Teoria da Relatividade Geral significam que a direção do eixo da órbita deve apresentar precessão. Esta oscilação deve repetir-se a cada dois dias e pode ser detectável com observações suficientemente longas.

O artigo que descreve estes resultados foi publicado na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Fonte: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

Olhando para os céus de um planeta distante e abrasador

Uma nova tecnologia está fornecendo aos astrônomos uma visão mais detalhada da atmosfera de um planeta distante, onde o ar é tão quente que vaporiza metais.

© Sam Cabot (ilustração do exoplaneta MASCARA-2 b)

O planeta, MASCARA-2 b, fica a 140 parsecs da Terra (aproximadamente 457 anos-luz). É um gigante gasoso, como Júpiter. No entanto, a sua órbita fica 100 vezes mais próximo da sua estrela do que a órbita de Júpiter está do nosso Sol.

A atmosfera de MASCARA-2 b atinge temperaturas superiores a 1.720 ºC, colocando-o no extremo de uma classe de planetas conhecidos como Júpiteres quentes. Os astrônomos estão profundamente interessados em Júpiteres quentes, porque a sua existência era desconhecida até há 25 anos atrás e porque podem fornecer informações sobre a formação de sistemas planetários.

O instrumento que tornou possível a descoberta foi o EXPRES (Extreme PREcision Spectrometer), construído em Yale e instalado no telescópio Lowell Discovery de 4,3 metros.

A missão principal do EXPRES é encontrar planetas semelhantes à Terra com base na leve influência gravitacional que têm nas suas estrelas. Esta precisão também é útil na observação de detalhes atmosféricos de planetas distantes.

À medida que MASCARA-2 b atravessa a linha de visão direta entre a sua estrela hospedeira e a Terra, elementos na atmosfera do planeta absorvem a luz da estrela em comprimentos de onda específicos, deixando uma "impressão digital" química. O EXPRES é capaz de captar estas impressões digitais.

Usando o EXPRES, os astrônomos de Yale e colegas do Observatório de Genebra e da Universidade de Berna na Suíça, bem como da Universidade Técnica da Dinamarca, encontraram ferro gasoso, magnésio e crômio na atmosfera de MASCARA-2 b.

"O EXPRES também encontrou evidências de química diferente entre o lado diurno e noturno de MASCARA-2 b. Estas detecções químicas podem não apenas ensinar-nos sobre a composição elementar da atmosfera, mas também sobre a eficiência dos padrões de circulação atmosférica," disse autor principal do estudo, o astrônomo Jens Hoeijmakers, do Observatório de Genebra.

Juntamente com outros espectrômetros avançados, como o ESPRESSO, construído por astrônomos suíços no Chile, o EXPRES deverá recolher muitos novos dados que podem avançar drasticamente a busca por exoplanetas.

O novo estudo aceito para publicação na revista Astronomy & Astrophysics.

Fonte: Yale University

Uma galáxia espiral esticada

Esta brilhante galáxia espiral parece quase esticada no céu nesta nova imagem do telescópio espacial Hubble.

© Hubble (NGC 4100)

Conhecida como NGC 4100, a galáxia possui uma estrutura em espiral e braços rodopiantes salpicados com o tom azul brilhante das estrelas recém-formadas.

Como tantas imagens impressionantes de galáxias que desfrutamos hoje, essa imagem foi captada pela Advanced Camera for Surveys (ACS) do telescópio espacial Hubble. Este instrumento notável foi instalado em 2002 e, com algumas reparações ao longo dos anos por intrépidos astronautas, ainda está forte. 

Você pode acessar muitas das imagens impressionantes captadas pela ACS ⇒, apresentando objetos de galáxias espirais fora do mundo a obscuras e imponentes nebulosas, fenômenos cósmicos bizarros e aglomerados cintilantes compostos de bilhões de estrelas.

Fonte: ESA

Hubble comemora seu 30º aniversário com um retrato de duas nebulosas

As imagens icônicas e as descobertas científicas do telescópio espacial Hubble redefiniram nossa visão do Universo.

© Hubble (NGC 2014 e NGC 2020)

Para comemorar três décadas de descobertas científicas, essa imagem é um dos exemplos mais fotogênicos dos muitos viveiros estelares turbulentos que o telescópio observou durante seus 30 anos de vida. O retrato mostra a nebulosa gigante NGC 2014 e sua vizinha NGC 2020, que juntos formam parte de uma vasta região de formação de estrelas na Grande Nuvem de Magalhães, uma galáxia satélite da Via Láctea, a aproximadamente 163.000 anos-luz de distância. A imagem é apelidada de "Recife Cósmico" porque se assemelha a um mundo submarino.

Em 24 de abril de 1990, o telescópio espacial Hubble foi lançado a bordo do ônibus espacial Discovery, juntamente com uma equipe de cinco astronautas. Implantado na órbita baixa da Terra, um dia depois, o telescópio abriu um novo olho no cosmos que transformou nossa civilização.

O telescópio espacial Hubble está revolucionando a astronomia moderna, não apenas para os astrônomos, mas também levando o público a uma maravilhosa jornada de exploração e descoberta. Os instantâneos celestiais aparentemente intermináveis ​​e impressionantes do Hubble fornecem uma abreviação visual para suas realizações científicas exemplares. Diferente de qualquer outro telescópio anterior, o Hubble tornou a astronomia relevante, envolvente e acessível para pessoas de todas as idades. A missão rendeu até 1,4 milhão de observações e forneceu dados que os astrônomos de todo o mundo usaram para escrever mais de 17.000 publicações científicas revisadas por pares, tornando-o um dos observatórios espaciais mais prolíficos da história. Somente seu rico arquivo de dados alimentará futuras pesquisas em astronomia nas próximas gerações.

Todos os anos, o telescópio espacial Hubble da NASA/ESA dedica uma pequena parte do seu precioso tempo de observação a tirar uma imagem especial de aniversário, mostrando objetos particularmente bonitos e significativos. Essas imagens continuam desafiando os cientistas com novas surpresas empolgantes e fascinando o público com observações cada vez mais sugestivas.

Este ano, o Hubble está comemorando esse novo marco com um retrato de duas nebulosas coloridas que revelam como estrelas massivas e energéticas esculpem seus envoltórios de gás e poeira. Embora a NGC 2014 e a NGC 2020 pareçam estar separadas nessa imagem de luz visível, na verdade elas fazem parte de um complexo gigante de formação de estrelas. As regiões de formação de estrelas vistas aqui são dominadas pelo brilho das estrelas pelo menos 10 vezes mais massivas que o nosso Sol. Essas estrelas têm vida curta, de apenas alguns milhões de anos, em comparação com a vida útil de 10 bilhões de anos do nosso Sol.

A peça central brilhante da NGC 2014 é um agrupamento de estrelas brilhantes e pesadas perto do centro da imagem que explodiu seu casulo de gás hidrogênio (colorido vermelho) e poeira em que nasceu. Uma torrente de radiação ultravioleta do aglomerado de estrelas está iluminando a paisagem ao seu redor. Essas estrelas massivas também liberam ventos fortes que estão corroendo a nuvem de gás acima e à direita delas. O gás nessas áreas é menos denso, facilitando a explosão dos ventos estelares, criando estruturas semelhantes a bolhas que lembram o coral-cérebro, que deram à nebulosa o apelido de "Coral Cérebro".

Por outro lado, a nebulosa de cor azul abaixo da NGC 2014 foi moldada por uma estrela gigantesca que é aproximadamente 200.000 vezes mais luminosa que o nosso Sol. É um exemplo de uma classe rara de estrelas chamada estrelas Wolf-Rayet. Elas são consideradas as descendentes das estrelas mais massivas. As estrelas Wolf-Rayet são muito luminosas e têm uma alta taxa de perda de massa por ventos fortes. A estrela na imagem do Hubble é 15 vezes mais massiva que o Sol e está lançando ventos fortes, que limparam a área ao seu redor. Ejetou suas camadas externas de gás, varrendo-as em forma de cone e expondo seu núcleo quente. A gigante aparece deslocada do centro porque o telescópio está vendo o cone de um ângulo levemente inclinado. Em alguns milhões de anos, a estrela pode se tornar uma supernova. A brilhante cor azul da nebulosa vem do gás oxigênio, que é aquecido a aproximadamente 11.000 graus Celsius, muito mais quente que o gás hidrogênio ao seu redor.

Estrelas, grandes e pequenas, nascem quando nuvens de poeira e gás colapsam por causa da gravidade. À medida que mais e mais material cai sobre a estrela em formação, ele finalmente fica quente e denso o suficiente no centro para desencadear as reações de fusão nuclear que fazem as estrelas, incluindo o nosso Sol, brilharem. Estrelas massivas representam apenas alguns por cento dos bilhões de estrelas em nosso Universo. No entanto, elas desempenham um papel crucial na formação do nosso Universo, através de ventos estelares, explosões de supernovas e produção de elementos pesados.

"O Telescópio Espacial Hubble moldou a imaginação de toda uma geração, inspirando não apenas cientistas, mas quase todo mundo," disse Günther Hasinger, diretor de ciência da Agência Espacial Européia (ESA). "É fundamental para a cooperação excelente e duradoura entre a NASA e a ESA".

Fonte: Space Telescope Science Institute

Exoplaneta aparentemente desaparece nas últimas observações do Hubble

O que os astrônomos pensavam ser um planeta localizado além do nosso Sistema Solar, aparentemente desapareceu de vista.

© ESA/NASA/M. Kornmesser (colisão de dois objetos em órbita da estrela Fomalhaut)

Uma interpretação é que, em vez de ser um objeto planetário, fotografado pela primeira vez em 2004, Fomalhaut b pode na realidade ser uma vasta nuvem de poeira em expansão, produzida numa colisão entre dois grandes corpos que orbitam a próxima e brilhante estrela Fomalhaut. Potenciais observações de acompanhamento poderão confirmar esta conclusão extraordinária.

O objeto, chamado Fomalhaut b, foi anunciado pela primeira vez em 2008, com base em dados obtidos em 2004 e 2006. Era claramente visível em vários anos de observações do telescópio espacial Hubble que revelaram que era um ponto em movimento. Até então, as evidências de exoplanetas tinham sido inferidas principalmente por métodos de detecção indireta, como as sutis oscilações estelares e sombras de planetas passando à sua frente.

No entanto, ao contrário de outros exoplanetas fotografados diretamente, com Fomalhaut b os quebra-cabeças persistentes surgiram bem cedo. O objeto era excepcionalmente brilhante no visível, mas não tinha nenhuma assinatura infravermelha detectável. Os astrônomos conjecturaram que o brilho adicional veio de uma enorme concha ou anel de poeira em torno do planeta que podia estar relacionado com uma colisão. A órbita de Fomalhaut b também parecia incomum, possivelmente muito excêntrica.

"O nosso estudo, que analisou todos os dados de arquivo do Hubble sobre Fomalhaut, revelou várias características que, juntas, pintam uma imagem de que o objeto com o tamanho de um planeta pode nunca ter sequer existido," disse András Gáspár, da Universidade do Arizona, EUA.

A equipe enfatiza que a análise dos dados das imagens do telescópio espacial Hubble captadas em 2014 mostrou que o objeto havia desaparecido. A somar ao mistério, imagens anteriores mostraram que o objeto diminuía continuamente de brilho ao longo do tempo.

A interpretação é que Fomalhaut b está se expandindo lentamente de uma colisão que lançou uma nuvem de poeira para o espaço. Levando em consideração todos os dados disponíveis, os pesquisadores pensam que a colisão ocorreu não muito antes das primeiras observações feitas em 2004. Atualmente, a nuvem de detritos, composta por partículas de poeira com aproximadamente 1 micrômetro (1/50 do diâmetro de um cabelo humano), está abaixo do limite de detecção do telescópio espacial Hubble. Estima-se que a nuvem de poeira tenha agora crescido para um tamanho superior ao da órbita da Terra em torno do nosso Sol.

Igualmente confuso, é que a equipe relata que o objeto está provavelmente numa rota de escape, em vez de numa órbita elíptica, como esperado para planetas. Isto baseia-se nas observações acrescentadas posteriormente aos gráficos de trajetória de dados mais antigos. O modelo aplicado é capaz de explicar naturalmente todos os parâmetros observáveis independentes do sistema: o seu ritmo de crescimento, o seu desvanecimento e a sua trajetória.

Dado que Fomalhaut b está atualmente dentro de um vasto anel de detritos gelados que rodeia a estrela, os corpos em colisão provavelmente seriam uma mistura de gelo e poeira, como os cometas que existem no Cinturão de Kuiper na orla externa do nosso Sistema Solar. Estima-se que cada um destes corpos semelhantes a cometas mede cerca de 200 km (cerca de metade do tamanho do asteroide Vesta).

Segundo os autores, o seu modelo explica todas as características observadas de Fomalhaut b. A modelagem sofisticada da dinâmica da poeira, feita numa rede de computadores da Universidade do Arizona, mostra que este modelo é capaz de ajustar quantitativamente todas as observações. Segundo os cálculos, no sistema Fomalhaut, localizado a cerca de 25 anos-luz da Terra, pode ocorrer um evento deste gênero a cada 200.000 anos.

Um artigo foi publicado no periódico Proceedings of the National Academy of Sciences.

Fonte: Space Telescope Science Institute

Um sinal como nenhum antes

Pesquisadores observaram um sinal notável, diferente de todos os observados anteriormente: GW190412 é a primeira observação da fusão de um buraco negro binário onde os dois objetos têm massas muito diferentes, de 8 e 30 vezes a massa do Sol.

© IAE (fusão de um buraco negro binário)

O GW190412 foi observado pelos detectores LIGO e Virgo no dia 12 de abril de 2019, no início da terceira campanha de observação (O3) dos instrumentos. As análises revelam que a fusão ocorreu a uma distância de 1,9 a 2,9 bilhões de anos-luz da Terra.

Isto não só permitiu medições mais precisas das propriedades astrofísicas do sistema, como também permitiu que os cientistas do LIGO/Virgo verificassem uma previsão até agora não testada da teoria da relatividade geral de Einstein.

"Pela primeira vez 'ouvimos' em GW190412 o zumbido inconfundível de ondas gravitacionais de uma harmonia mais alta, semelhante a sons de instrumentos musicais," explica Frank Ohme, líder do grupo de pesquisa "Observações de Fusões Binárias e Relatividade Numérica" do Instituto Max Planck para Física Gravitacional (Instituto Albert Einstein) em Hannover. "Em sistemas com massas desiguais como GW190412, a nossa primeira observação deste tipo, estes tons no sinal das ondas gravitacionais são muito mais altos do que nos das nossas observações normais. É por isso que não os conseguíamos ouvir antes, mas com GW190412, finalmente podemos." 

Esta observação confirma mais uma vez a teoria da relatividade geral de Einstein, que prevê a existência destes tons mais agudos, ou seja, ondas gravitacionais com duas ou três vezes a frequência fundamental observada até agora.

Este é o primeiro buraco negro binário observado cuja diferença de massa entre os dois objetos é tão grande, significando que é possível medir com mais precisão várias propriedades do sistema: a sua distância até a Terra, o ângulo de observação e a rapidez com que o buraco negro mais pesado gira sobre si próprio.

Os pesquisadores do Instituto Albert Einstein (IAE) contribuíram para a detecção e análise de GW190412. Forneceram modelos precisos das ondas gravitacionais dos buracos negros coalescentes que incluíram, pela primeira vez, a precessão das rotações dos buracos negros e os momentos multipolos para lá do quadrupolo dominante. Estas características impressas na forma da onda foram cruciais para extrair informações únicas sobre as propriedades da fonte e realizar os nossos testes da relatividade geral. As redes de computadores de alto desempenho "Minerva" e "Hypatia" no IAE em Potsdam e "Holodeck" no IAE em Hannover contribuíram significativamente para a análise do sinal.

Os cientistas do LIGO/Virgo também usaram GW190412 para procurar desvios dos sinais que a teoria da relatividade geral de Einstein prevê. Embora o sinal tenha propriedades diferentes de todos os outros encontrados até agora, os pesquisadores não conseguiram encontrar um desvio significativo das previsões relativísticas gerais.

A rede de detectores emitiu alertas para 56 possíveis eventos (candidatos) de ondas gravitacionais durante a campanha O3 (de 1 de abril de 2019 a 27 de março de 2020, com uma interrupção para atualizações e comissionamento em outubro de 2019). Destes 56, um outro sinal confirmado, GW190425, já foi publicado.

A observação de GW190412 significa que sistemas similares provavelmente não são tão raros quanto o previsto por alguns modelos. Portanto, com observações adicionais de ondas gravitacionais e catálogos de eventos cada vez maiores no futuro, são esperados mais destes sinais. Cada um deles poderá ajudar no melhor entendimento como os buracos negros e os seus sistemas binários são formados, e propiciar novos dados sobre a física fundamental do espaço-tempo.

Fonte: Albert Einstein Institute

Encontrado planeta do tamanho da Terra e na zona habitável

Cientistas usando dados reanalisados do telescópio espacial Kepler da NASA, descobriu um exoplaneta do tamanho da Terra em órbita na zona habitável da sua estrela, a área ao redor de uma estrela onde um planeta rochoso pode suportar água líquida.

© NASA/D. Rutter (ilustração de exoplaneta em órbita de anã vermelha)

Os cientistas descobriram este planeta, chamado Kepler-1649c, ao examinarem observações antigas do Kepler, que a agência espacial reformou em 2018. Enquanto pesquisas anteriores com um algoritmo de computador o identificaram erroneamente, os pesquisadores que reviam dados do Kepler deram uma segunda olhada na assinatura e reconheceram-no como um planeta. De todos os exoplanetas encontrados pelo Kepler, este mundo distante, localizado a 300 anos-luz da Terra, é o mais semelhante em tamanho e temperatura estimada com a Terra.

Este mundo recém-revelado é apenas 1,06 vezes maior do que o nosso próprio planeta. Além disso, a quantidade de luz estelar que recebe da sua estrela hospedeira corresponde a 75% da quantidade de luz que a Terra recebe do nosso Sol, o que significa que a temperatura do exoplaneta também pode ser semelhante à do nosso planeta. Mas, ao contrário da Terra, orbita uma anã vermelha. Embora não tenha sido ainda observado neste sistema, este tipo de estrela é conhecido pelas suas explosões estelares que podem tornar o ambiente de um planeta um desafio para qualquer potencial vida.

Ainda há muitos aspetos desconhecidos sobre Kepler-1649c, incluindo a sua atmosfera, o que pode afetar a temperatura do planeta. Os cálculos atuais do tamanho do planeta têm margens de erro significativas, assim como todos os valores na astronomia no que toca a estudar objetos tão longínquos. Os planetas rochosos que orbitam anãs vermelhas são de particular interesse biológico. No entanto, os astrobiólogos precisarão de muitas mais informações sobre este planeta para avaliar se é promissor para a vida como a conhecemos. Mas, com base no que se sabe, Kepler-1649c é especialmente intrigante na busca de mundos com condições potencialmente habitáveis.

Estima-se que outros exoplanetas estejam mais próximos do tamanho da Terra, como TRAPPIST-1f e, segundo alguns cálculos, Teegarden c. Outros podem estar mais próximos da Terra em termos de temperatura, como TRAPPIST-1d e TOI 700d. Mas não há outro exoplaneta que seja considerado mais próximo da Terra em ambas as propriedades, que também se encontre na zona habitável do seu sistema.

O Kepler-1649c orbita a sua pequena estrela anã vermelha tão perto que um ano é equivalente a apenas 19,5 dias terrestres. O sistema possui outro planeta rochoso do mesmo tamanho, mas orbita a estrela a cerca de metade da distância de Kepler-1649c, semelhante à forma como Vênus orbita o nosso Sol a cerca de metade da distância da Terra. As estrelas anãs vermelhas estão entre as mais comuns na Galáxia, o que significa que planetas como este podem ser mais comuns do que se pensava anteriormente.

Anteriormente, os cientistas da missão Kepler desenvolveram um algoritmo chamado Robovetter para ajudar a classificar as enormes quantidades de dados produzidos pela missão Kepler, gerida pelo Centro de Pesquisa Ames da NASA. O Kepler procurou planetas usando o método de trânsito, observando estrelas à procura de quedas no seu brilho enquanto planetas passavam à sua frente.

Na maioria das vezes, estas diminuições de brilho vêm de outros fenômenos que não planetas, desde mudanças naturais no brilho estelar até à passagem de outros objetos cósmicos, dando a entender que um planeta está lá quando não está. A tarefa do Robovetter era distinguir as 12% de quedas de brilho que eram planetas reais. Estas assinaturas que o Robovetter determinou serem de outras fontes foram rotuladas como "falsos positivos".

Com um enorme número de sinais complicados, sabe-se que o algoritmo cometeria erros e precisariam de ser verificados. A equipe revê o trabalho do Robovetter, passando por todos os falsos positivos para garantir que são realmente erros e não exoplanetas, garantindo que menos potenciais descobertas são negligenciadas. Ao que parece, o Robovetter tinha rotulado incorretamente Kepler-1649c.

O Kepler-1649c não é apenas uma das melhores correspondências com a Terra em termos de tamanho e energia que recebe da sua estrela, mas fornece uma visão totalmente nova do seu sistema. Por cada nove vezes que o planeta interior orbita a sua estrela hospedeira, o planeta exterior orbita quase exatamente quatro vezes. O fato das suas órbitas coincidirem numa proporção tão estável indica que o próprio sistema é extremamente estável, e provavelmente sobreviverá por muito tempo.

As relações quase perfeitas entre os períodos são frequentemente provocadas por um fenômeno chamado ressonância orbital, mas uma relação de 9:4 é relativamente única entre os sistemas planetários. Normalmente, as ressonâncias assumem proporções como 2:1 ou 3:2. Embora não confirmada, a raridade desta proporção pode sugerir a presença de um planeta do meio com o qual o planeta interior e o planeta exterior orbitam em sincronicidade, criando um par de ressonâncias 3:2.

A equipe procurou evidências de um terceiro planeta tão misterioso, sem resultados. No entanto, isso pode ser porque o planeta é demasiado pequeno para ser observado ou está inclinado orbitalmente de tal maneira que torna impossível encontrá-lo usando o método de trânsito do Kepler.

De qualquer forma, este sistema fornece mais um exemplo de um planeta do tamanho da Terra na zona habitável de uma estrela anã vermelha. Estas estrelas pequenas e tênues requerem que os planetas orbitem extremamente perto nessa zona, não muito quente nem muito frio, para a vida como a conhecemos potencialmente existir. Embora este exemplo único seja apenas um entre muitos, existem evidências crescentes de que tais planetas são comuns em torno de anãs vermelhas.

As missões como da do Kepler e do TESS ajudam a contribuir para o campo da astrobiologia, a pesquisa interdisciplinar de como as variáveis e as condições ambientais de mundos distantes podem abrigar vida como a conhecemos, ou de qualquer outra forma que a vida possa assumir.

Um artigo foi publicado no periódico The Astrophysical Journal Letters.

Fonte: SETI Institute

Gemini detecta o vento mais energético de um quasar distante

Pesquisadores que usam o telescópio Gemini Norte em Maunakea, Havaí, detectaram o vento mais energético de qualquer quasar já medido.

© Gemini Observatory (ilustração de um quasar)

Este fluxo transporta energia suficiente para impactar dramaticamente a formação estelar numa galáxia inteira. A tempestade extragalática permaneceu escondida, mas à vista de todos, durante 15 anos, antes de ser revelada por modelos computacionais inovadores e novos dados do Observatório Gemini.

Este poderoso fluxo está se movendo para a sua galáxia hospedeira a quase 13% da velocidade da luz e origina de um quasar conhecido como SDSS J135246.37+423923.5, que fica a aproximadamente 10 bilhões de anos-luz da Terra.

"Embora ventos de alta velocidade já tenham sido observados anteriormente em quasares, estes carregavam apenas uma quantidade relativamente pequena de massa," explica Sarah Gallagher, astrônoma da Universidade Western (Canadá) que liderou as observações com o Gemini. "O fluxo deste quasar, em comparação, varre uma quantidade enorme de massa a velocidades incríveis. Este vento é muito poderoso e não sabemos como é que o quasar pode lançar algo tão substancial."

Além de medir o fluxo de SDSS J135246.37+423923.5, a equipe também foi capaz de inferir a massa do buraco negro supermassivo que alimenta o quasar. Este objeto monstruoso é 8,6 bilhões de vezes mais massivo que o Sol, cerca de 2.000 vezes a massa do buraco negro no centro da nossa Via Láctea e 50% mais massivo do que o famoso buraco negro da galáxia M87.

O quasar aqui estudado detém agora o recorde de vento mais energético medido até agora, com um vento mais energético do que aqueles relatados recentemente em um outro estudo de 13 quasares.

Os quasares, também conhecidos como objetos quasi-estelares, são um tipo de objeto astrofísico extraordinariamente luminoso que reside nos centros de galáxias massivas. Consistindo de um buraco negro supermassivo rodeado por um disco brilhante de gás, os quasares podem ofuscar todas as estrelas da sua galáxia hospedeira e podem impulsionar ventos poderosos o suficiente para influenciar galáxias inteiras.

O fluxo é tão espesso que é difícil detectar a assinatura do próprio quasar em comprimentos de onda visíveis. Apesar da obstrução, a equipe conseguiu ter uma visão clara do quasar usando o instrumento GNIRS (Gemini Near-Infrared Spectrograph) acoplado ao Gemini Norte para observar em comprimentos de onda infravermelhos. Usando uma combinação de espetros de alta qualidade do Gemini e uma abordagem pioneira de modelagem por computador, os astrônomos descobriram a natureza do fluxo do objeto, que provou ser notavelmente mais energético do que qualquer outro fluxo de quasar medido anteriormente.

A descoberta da equipe levanta questões importantes e também sugere que poderão ser descobertos mais destes quasares.

Este resultado foi publicado na revista The Astrophysical Journal.

Fonte: Gemini Observatory

Uma das supernovas mais luminosas já descobertas

No início de 2016, em um ponto no céu a meio caminho entre a Ursa Maior e o Polaris, a supernova mais luminosa já observada disparou.

© M. Weiss (ilustração da supernova SN 2016aps)

Mas não há necessidade de verificar seu registro de observação ou arquivo de fotos: a explosão ocorreu em uma pequena galáxia a cerca de 3 bilhões de anos-luz de distância e nunca se tornou mais brilhante que a magnitude 18. O limite de percepção visual humana é de magnitude 6 e inferior.

Os astrônomos descobriram a supernova, denominada SN 2016aps, em 22 de fevereiro de 2016, usando o telescópio Pan-STARRS em Haleakala, Havaí. Após quatro anos de observações de acompanhamento com vários telescópios terrestres e espaciais, incluindo Keck e o telescópio espacial Hubble, uma equipe liderada por Matt Nicholl (Universidade de Birmingham, Reino Unido) publicou suas descobertas na Nature Astronomy.

De acordo com Nicholl e seus colegas, a energia irradiada da explosão foi de 5 x 10⁴⁴  joule, cerca de quatro vezes a produção total de energia do nosso Sol durante toda a sua vida útil de 10 bilhões de anos e 500 vezes a energia irradiada média de uma supernova normal.

Uma explosão de 2015 conhecida como ASASSN-15lh ainda era mais luminosa, mas ninguém sabe se ela realmente era uma supernova, poderia ter sido um evento de perturbação das marés, onde uma estrela é destruída pelas forças de maré de um buraco negro supermassivo.

Por outro lado, a SN 2016aps não estava perto de um núcleo galáctico, estava em uma região de formação de estrelas e tinha um espectro que se parecia com outras supernovas ultraluminosas. No entanto, o evento ainda pode ter sido um evento de ruptura de maré por um buraco negro de massa intermediária.

Se a SN 2016aps realmente fosse uma supernova, sua extrema luminosidade não poderia ser explicada pelo decaimento radioativo ou transporte de neutrinos. Os pesquisadores argumentam que a estrela pode ter sido cercada por uma espessa camada de material, provavelmente camadas estelares externas lançadas anteriormente. A colisão da supernova ejecta com essa concha poderia ter transformado metade de sua energia cinética em radiação. Mas, mesmo assim, não está claro o que tornou a explosão tão enérgica.

Como foi proposto para outras supernovas  muito luminosas, o núcleo da estrela massiva progenitora pode ter colapsado em um magnetar de milissegundos, uma estrela de nêutrons fortemente magnetizada que gira centenas de vezes por segundo. A rotação do magnetar teria fornecido a aceleração a supernova ejetando com tremendas velocidades. Ou a SN 2016aps pode ter sido uma supernova de instabilidade de pares, na qual a formação de pares elétron-pósitron no núcleo da estrela em colapso desencadeia uma explosão termonuclear descontrolada.

Dada a assinatura de hidrogênio relativamente forte no espectro da supernova, os pesquisadores sugerem que a estrela progenitora pode ter sido a remanescente de mais de 100 massas solares da fusão de duas estrelas menos massivas.

Os futuros telescópios, como o Observatório Vera C. Rubin e o telescópio espacial James Webb, poderão encontrar mais eventos energéticos. De fato, a equipe de Nicholl argumenta que o JWST poderia detectar uma explosão como a SN 2016, que passou para um desvio para o vermelho de 5, oferecendo um meio de investigar diretamente a morte de estrelas da primeira geração.

Fonte: SKY & Telescope

Estrela “dançando” em torno de buraco negro supermassivo

Observações feitas com o Very Large Telescope (VLT) do ESO revelaram pela primeira vez que uma das estrelas em órbita do buraco negro supermassivo situado no centro da Via Láctea se desloca como previsto pela Teoria da Relatividade Geral de Einstein.

© ESO/L. Calçada (precessão da órbita de estrela)

A sua órbita apresenta a forma de uma roseta e não a de uma elipse como previsto pela Teoria da Gravitação de Newton. Este resultado, procurado há muito tempo, foi possível graças a medições cada vez mais precisas executadas durante 30 anos, que permitiram aos cientistas desvendar os mistérios do monstro que se esconde no coração da nossa Galáxia. 

“A Relatividade Geral de Einstein prevê que as órbitas ligadas de um objeto em torno de outro não são fechadas, como descrito na Gravitação Newtoniana, mas que precessam na direção do plano do movimento. Este efeito, observado pela primeira vez na órbita que o planeta Mercúrio descreve em torno do Sol, se tratou da primeira evidência a favor da Relatividade Geral. Detectamos agora, um século mais tarde, este mesmo efeito no movimento de uma das estrelas que orbita a fonte rádio compacta Sagitário A*, situada no centro da Via Láctea. Esta descoberta observacional fortalece a evidência que aponta para Sagitário A* ser um buraco negro supermassivo com 4 milhões de massas solares,” diz Reinhard Genzel, Diretor do Instituto Max Planck de Física Extraterrestre (MPE) em Garching, Alemanha, e o cientista por detrás do programa de 30 anos que deu origem a este resultado. 

Situado a 26.000 anos-luz de distância do Sol, Sagitário A* e o aglomerado estelar denso que o rodeia nos fornecem um laboratório único para testar a Física num regime de gravidade extrema, que, de outra maneira, permaneceria inexplorado. Uma destas estrelas, a S2, desloca-se em direção ao buraco negro atingindo uma proximidade de 20 bilhões de km (o que corresponde a cento e vinte vezes a distância entre o Sol e a Terra), sendo assim uma das estrelas mais próximas encontradas em órbita do gigante massivo. Na sua máxima aproximação ao buraco negro, a S2 desloca-se pelo espaço a uma velocidade de quase 3% da velocidade da luz, completando uma órbita a cada 16 anos. “Depois de seguirmos a estrela na sua órbita durante mais de duas décadas e meia, as nossas medições extremamente precisas detectam de forma robusta a precessão de Schwarzschild no percurso da S2 em torno de Sagitário A*,” explica Stefan Gillessen do MPE. 

A maioria das estrelas e planetas têm uma órbita não circular e por isso o seu deslocamento as afasta e as aproxima do objeto que orbitam. A órbita da S2 precessa, o que significa que a localização do ponto mais próximo do buraco negro supermassivo muda a cada órbita, de tal modo que a órbita seguinte se encontra rodada relativamente à anterior, fazendo assim com que o seu percurso siga a forma de uma roseta. A Relatividade Geral nos dá uma previsão precisa de quanto é que a órbita muda e as medições mais recentes correspondem exatamente à teoria. Este efeito, chamado precessão de Schwarzchild, nunca tinha sido medido antes em uma estrela em órbita de um buraco negro supermassivo. 

Este estudo feito com o auxílio do VLT do ESO ajuda também os cientistas a compreender melhor o que se passa na vizinhança do buraco negro supermassivo situado no centro da nossa Galáxia. “Uma vez que as medições da S2 seguem tão bem a Relatividade Geral, podemos colocar limites rigorosos na quantidade de matéria invisível — tal como matéria escura distribuída ou buracos negros menores — que circunda Sagitário A*. Isto é importante para percebermos a formação e evolução dos buracos negros supermassivos,” dizem Guy Perrin e Karine Perrault, os cientistas líderes do projeto na França. 

Este resultado é a culminação de 27 anos de observações da estrela S2, usando, na maior parte do tempo, uma frota de instrumentos instalados no VLT do ESO, situado no deserto chileno do Atacama. O número de dados que marcam a posição e velocidade da estrela atesta bem a exaustividade e precisão deste novo trabalho de pesquisa: a equipe efetuou mais de 330 medições no total, usando os instrumentos GRAVITY, SINFONI e NACO. Uma vez que a estrela leva vários anos para completar uma órbita em torno do buraco negro, foi crucial seguir a estrela durante quase três décadas para que pudessem ser reveladas as complexidades do seu movimento orbital. 

Este trabalho foi feito por uma equipe internacional liderada por Frank Eisenhauer do MPE com colaboradores de França, Portugal, Alemanha e do ESO. Esta equipe compõe a colaboração GRAVITY, nome retirado do instrumento desenvolvido para o Interferómetro do VLT, que combina a radiação colectada pelos quatro Telescópios Principais de 8 metros do VLT, transformando-os num super-telescópio com uma resolução equivalente a um telescópio de 130 metros de diâmetro. Em 2018, esta mesma equipe revelou outro efeito previsto pela Relatividade Geral, ao observar a radiação emitida pela S2 sendo esticada para comprimentos de onda maiores, no momento em que esta estrela passou perto de Sagitário A*. “O nosso resultado anterior mostrou que a radiação emitida pela estrela sofre os efeitos da Relatividade Geral. Agora mostramos que também a própria estrela sente o efeito da Relatividade Geral,” disse Paulo Garcia, pesquisador no Centro de Astrofísica e Gravitação, no Porto, e um dos cientistas que lidera o projeto GRAVITY. 

Com o futuro Extremely Large Telescope (ELT) do ESO, a equipe acredita poder observar estrelas muito mais tênues em órbitas ainda mais próximas do buraco negro supermassivo. “Com o ELT talvez possamos capturar estrelas suficientemente próximas do buraco negro para sentirem efetivamente a rotação, o spin, deste objeto supermassivo,” disse Andreas Eckart da Universidade de Colônia, Alemanha, outro dos cientistas que lidera o projeto. Se tal acontecer, os astrônomos poderão medir as duas quantidades, spin e massa, que caracterizam Sagitário A* e definir o espaço-tempo que o circunda. “Isto corresponderia, uma vez mais, a testar a Relatividade, mas a um nível completamente diferente,” conclui Eckart. 

Esta pesquisa foi apresentada no artigo “Detection of the Schwarzschild precession in the orbit of the star S2 near the Galactic centre massive black hole” que será publicado na revista Astronomy & Astrophysics. 

Fonte: ESO