Buraco negro devorando estrela revela rápida formação de disco

Quando uma estrela passa demasiado perto de um buraco negro supermassivo, as forças de maré destroem-na, produzindo um surto de radiação à medida que o material da estrela cai no buraco negro.

© J. Law-Smith e E. Ramirez-Ruiz (simulação de um disco de acreção)

Os astrônomos estudam a luz destes eventos de perturbação de marés em busca de pistas sobre o comportamento dos buracos negros supermassivos que espreitam nos centros das galáxias. 

Novas observações de eventos de perturbação de marés, lideradas por astrônomos da Universidade da Califórnia em Santa Cruz, fornecem agora evidências claras de que os detritos da estrela formam um disco giratório, o disco de acreção, em torno do buraco negro. Os teóricos têm debatido se um disco de acreção se pode formar com eficiência durante um evento de perturbação de marés, e a descoberta deve ajudar a resolver esta questão.

"Na teoria clássica, o surto de evento de perturbação de marés é alimentado por um disco de acreção, produzindo raios X da região interna onde o gás quente espirala para o buraco negro. Mas para a maioria dos eventos de perturbação de marés, não vemos os raios X, brilham principalmente nos comprimentos de onda ultravioleta e óptico, de modo que foi sugerido que, em vez de um disco, estamos vendo as emissões da colisão de fluxos de detritos estelares," disse Tiara Hung, da Universidade da Califórnia.

Os pesquisadores Enrico Ramirez-Ruiz, professor de astronomia e astrofísica da Universidade da Califórnia em Santa Cruz, e Jane Dai da Universidade de Hong Kong, desenvolveram um modelo teórico, publicado em 2018, que pode explicar porque os raios X geralmente não são observados em eventos de perturbação de marés, apesar da formação de um disco de acreção. As novas observações fornecem forte suporte para este modelo.

"Esta é a primeira confirmação sólida de que os discos de acreção se formam nestes eventos, mesmo quando não vemos raios X," disse Ramirez-Ruiz. "A região perto do buraco negro é obscurecida por um vento opticamente espesso, de modo que não vemos as emissões de raios X, mas vemos a luz óptica de um disco elíptico estendido." 

As evidências reveladoras de um disco de acreção vêm de observações espectroscópicas. O pesquisador Ryan Foley, professor assistente de astronomia e astrofísica da mesma universidade norte-americana, e a sua equipe começaram a monitorar o evento de perturbação de marés (chamado AT 2018hyz) depois de ter sido detectado pela primeira vez em novembro de 2018 pelo levantamento ASAS-SN (All Sky Automated Survey for SuperNovae). Foley notou um espectro incomum ao observar o evento de perturbação de marés com o telescópio Shane de 3 metros do Observatório Lick da Universidade da Califórnia na noite de 1 janeiro de 2019.

Foi observado uma linha do hidrogênio que tinha um perfil de pico duplo que era diferente de qualquer outro evento de perturbação de marés que já tinha sido visto.

O pico duplo no espectro resulta do efeito Doppler, que muda a frequência da luz emitida por um objeto em movimento. Num disco de acreção que espirala em torno de um buraco negro e visto num ângulo, parte do material se moverá em direção ao observador, de modo que a luz que emite será desviada para uma frequência mais alta e parte do material se moverá para longe do observador, a luz emitida desviada para uma frequência mais baixa. 

É o mesmo efeito que faz com que o som de um carro numa pista de corrida mude de um tom alto conforme o carro vem na nossa direção para um tom mais baixo quando passa por nós e começa a afastar-se. Num disco de acreção, o gás move-se em torno do buraco negro de forma semelhante, e é isso que dá os dois picos no espectro. 

A equipe continuou recolhendo dados nos meses seguintes, observando o evento de perturbação de marés com vários telescópios conforme evoluía ao longo do tempo. Hung liderou uma análise detalhada dos dados, o que indica que a formação do disco ocorreu de forma relativamente rápida, em questão de semanas após a fragmentação da estrela. Os achados sugerem que a formação do disco pode ser comum entre os eventos de perturbação de marés detectados opticamente, apesar da raridade da emissão de pico duplo, que depende de fatores como a inclinação do disco em relação aos observadores. 

Notou-se que a análise das observações de acompanhamento em vários comprimentos de onda, incluindo dados fotométricos e espectroscópicos, fornece informações sem precedentes sobre estes eventos incomuns.

Um artigo foi aceito para publicação no periódico The Astrophysical Journal.

Fonte: University of California

Exoplanetas não estão tão protegidos de proeminências estelares

Uma estrela próxima, hospedeira de dois (e possivelmente três) planetas, foi inicialmente considerada silenciosa.

© STScI/D. Player (anã vermelha desbasta a atmosfera de exoplaneta)

Este atributo é almejado porque cria um ambiente seguro para os seus planetas, especialmente aqueles que podem estar na "zona habitável", onde a água líquida pode existir às suas superfícies e a vida pode ser possível. Mas os astrônomos da Universidade Estatal do Arizona anunciaram que esta estrela próxima não é assim tão calma. 

A estrela, chamada GJ 887 (ou Gliese 887), é uma das estrelas M mais brilhantes do céu. As estrelas M são estrelas vermelhas de baixa massa que superam, em número, as estrelas como o nosso Sol por um fator superior a 10, orbitadas pela grande maioria dos planetas na nossa Galáxia. 

A GJ 887 foi inicialmente destacada pelo ambiente espacial aparentemente calmo que fornece aos planetas recentemente descobertos. No monitoramento pelo TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) da NASA, uma missão para procurar planetas localizados além do nosso Sistema Solar, a estrela estranhamente não exibiu proeminências detectáveis ao longo de 27 dias de observações contínuas. E a ausência de proeminências é uma qualidade que favorece a sobrevivência de atmosferas em planetas que orbitam a estrela e, portanto, a potencial vida nesses planetas. 

Mas os astrônomos Parke Loyd e Evgenya Shkolnik da Escola de Exploração da Terra e do Espaço da Universidade Estatal do Arizona tinham as suas dúvidas sobre o comportamento de GJ 887. Analisando os dados arquivados do telescópio espacial Hubble, descobriram que GJ 887 na verdade tem proeminências horárias. 

Mas como é que identificaram esta diferença? Usando luz ultravioleta distante, Loyd, Shkolnik e colaboradores foram capazes de ver enormes picos de brilho provocados por proeminências estelares. 

Dado que existem em tão grandes números, as estrelas M como GJ 887 desempenham um papel importante na busca da humanidade para entender onde a Terra se encaixa no grande "jardim zoológico" de planetas no Universo e na busca por vida em outros planetas. 

Mas há um senão. As estrelas M são propensas a perturbar as atmosferas dos seus planetas com muita atividade estelar. Também podem ter duas faces, parecendo calmas no visível, como foi observado com a missão TESS. Na realidade, podem estar repletas de proeminências que são claramente aparentes no ultravioleta, que possui fótons muito mais energéticos do que no visível. E cada proeminência tem o potencial de bombardear os planetas da estrela com uma tempestade magnética e uma chuva de partículas velozes, aumentando as chances de que as atmosferas dos planetas de GJ 887 tenham sido desbastadas há muito tempo atrás. 

Embora o monitoramento ultravioleta das estrelas M tenha muito valor, os recursos que os astrônomos têm que dedicar a tais observações são atualmente limitados. Felizmente, existem planos em andamento para missões que podem ajudar a preencher esta lacuna, incluindo uma missão CubeSat liderada pela Universidade Estatal do Arizona de nome SPARCS (Star-Planet Activity Research CubeSat). Esta missão fornecerá aos astrônomos o tempo de observação que necessitam para captar as erupções ultravioleta das estrelas M e medir a frequência com que ocorrem, levando a uma maior compreensão das estrelas e planetas na nossa Galáxia.

Um artigo foi publicado recentemente na revista Research Notes of the American Astronomical Society.

Fonte: Arizona State University

Uma vista fenomenal de uma galáxia espiral

Com o auxílio do instrumento MUSE montado no Very Large Telescope (VLT) do ESO no Chile, os astrônomos observaram a NGC 1365, uma galáxia espiral com barra dupla situada a cerca de 56 milhões de anos-luz de distância no aglomerado de galáxias Fornax.

© ESO/VLT (NGC 1365)

A partir dos dados recolhidos foi possível construir esta espetacular imagem colorida deste objeto, também conhecido como Grande Galáxia em Espiral Barrada, devido às suas duas estruturas centrais em forma de barra compostas por estrelas. As duas barras da NGC 1365 são um fenômeno raro e acredita-se que tenham tido origem nos efeitos combinados da rotação da galáxia e da dinâmica complexa das estrelas.

A sua barra de estrelas maior, grande demais para que a sua estrutura possa ser vista nesta imagem, liga os braços em espiral externos ao centro. O que vemos aqui é a segunda barra de estrelas muito menor, aninhada dentro da barra principal. É provável que esta barra secundária atue independentemente da barra principal, girando mais rapidamente que o resto da galáxia. 

O instrumento MUSE (Multi-Unit Spectroscopic Explorer) captou esta imagem em luz visível e infravermelha, mostrando assim o gás e a poeira na região central da galáxia. Instalado no Yepun, um dos quatro telescópios de 8,2 metros que fazem parte do VLT, os recursos deste instrumento têm permitido efetuar até hoje alguns dos mais completos e detalhados estudos do nosso Universo, incluindo rastreios de galáxias distantes, buracos negros supermassivos e até a fonte de ondas gravitacionais.

Fonte: ESO

Descobertos 100 mundos frios perto do Sol

Quão completo é o nosso censo dos vizinhos mais próximos do Sol?

© NOIRLab/P. Marenfeld (ilustração de anã branca e anã marrom fria)

Os astrônomos e uma equipe de voluntários, pesquisadores de dados que participam no Backyard Worlds: Planet 9, um projeto de ciência cidadã, descobriram cerca de 100 mundos frios perto do Sol, objetos mais massivos do que planetas mas mais leves que estrelas, conhecidos como anãs marrons.

Com a ajuda do Observatório W. M. Keck em Maunakea, no Havaí, os pesquisadores descobriram que vários destes mundos recém-descobertos estão entre os mais frios conhecidos, com alguns perto da temperatura da Terra, frios o suficiente para abrigar nuvens de água. 

A descoberta e a caracterização de objetos astronômicos próximos do Sol são fundamentais para a nossa compreensão do nosso lugar no Universo e da sua história. Mesmo assim, ainda estão sendo descobertos novos residentes da vizinhança solar. A nova descoberta do Backyard Worlds preenche uma lacuna na variabilidade de anãs marrons de baixa temperatura, identificando um elo perdido e há muito procurado dentro da população de destes objetos.

"Estes mundos frios fornecem a oportunidade de novas informações sobre a formação e atmosferas dos planetas localizados além do Sistema Solar," disse Aaron Meisner do NOIRLab. "Esta coleção de anãs marrons frias também nos permite estimar com precisão o número de mundos flutuantes vagueando pelo espaço interestelar perto do Sol".

Para identificar várias das mais tênues e frias anãs marrons recém-descobertas, o professor de física Adam Burgasser, da Universidade da Califórnia em San Diego, e pesquisadores do Cool Star Lab usaram o sensível instrumento NIRES (Near-Infrared Echellette Spectrometer) do Observatório W. M. Keck. 

Os espectros do NIRES foram usados para medir a temperatura e os gases presentes nas suas atmosferas. Cada espectro é essencialmente uma impressão digital que permite distinguir uma anã marrom fria de outros tipos de estrelas.

Observações de acompanhamento usando o telescópio espacial Spitzer da NASA, o Observatório Mont Mégantic e o Observatório Las Campanas também contribuíram para as estimativas de temperatura das anãs marrons. 

As anãs marrons ficam situadas entre os planetas mais massivos e as estrelas menores. Sem a massa necessária para sustentar as reações nucleares no seu núcleo, as anãs marrons são às vezes chamadas de "estrelas falhadas". A sua baixa massa, baixa temperatura e ausência de reações nucleares internas tornam-nas extremamente fracas e extremamente difíceis de detectar. Por causa disso, ao procurar as anãs marrons mais frias, os astrônomos só podem esperar detectar estes objetos relativamente perto do Sol.

Para ajudar a encontrar as vizinhas mais próximas e frias do nosso Sol, os astrônomos do projeto Backyward Worlds recorreram a uma rede mundial de mais de 100.000 cientistas cidadãos. Estes voluntários inspecionam diligentemente trilhões de pixels de imagens telescópicas para identificar os movimentos sutis de anãs marrons e planetas próximos. Apesar dos avanços da aprendizagem de máquina e dos supercomputadores, ainda não há substituto para o olho humano no que toca a encontrar objetos fracos em movimento. 

Os voluntários do Backyard Worlds já descobriram mais de 1.500 estrelas e anãs marrons perto do Sol; esta nova descoberta representa cerca de 100 das mais frias nessa amostra. 

A disponibilidade de décadas de catálogos astronômicos por meio do Astro Data Lab do NOIRLab ajudou a tornar as descobertas possíveis. 

Conjuntos de dados do satélite WISE da NASA, bem como observações de arquivo de telescópios do Observatório Inter-Americano de Cerro Tololo e do Observatório Nacional de Kitt Peak também foram fundamentais para a descoberta destas anãs marrons.

O estudo foi publicado no periódico The Astrophysical Journal.

Fonte: W. M. Keck Observatory

O Sol pode ter começado a sua vida com uma companheira binária

Uma nova teoria sugere que o Sol pode ter tido uma companheira binária de massa semelhante.

© M. Weiss (ilustração de uma potencial companheira solar)

Se confirmada, a presença de uma companheira estelar precoce aumenta a probabilidade de que a nuvem de Oort se tenha formado conforme observado e que o Planeta Nove tenha sido capturado em vez de formado dentro do Sistema Solar. 

O Dr. Avi Loeb, professor de Ciências da Universidade de Harvard, e Amir Siraj, estudante da mesma instituição, postularam que a existência de uma companheira estelar binária no aglomerado natal do Sol, a coleção de estrelas formadas juntamente com o Sol a partir da mesma nuvem densa de gás molecular, poderia explicar a formação da nuvem de Oort como a observamos hoje. 

A teoria popular associa a formação da nuvem de Oort com detritos deixados para trás da formação do Sistema Solar e dos seus vizinhos, onde objetos foram espalhados pelos planetas a grandes distâncias e alguns foram trocados entre estrelas. Mas um modelo binário pode ser a peça que faltava neste desafio e, segundo Siraj, não deve ser uma surpresa para os cientistas. "Os modelos anteriores tiveram dificuldade em produzir a proporção esperada de objetos dispersos do disco e objetos da nuvem de Oort. O modelo de captura binária fornece melhorias e refinamentos significativos, o que é aparentemente óbvio em retrospetiva: a maioria das estrelas parecidas com o Sol nascem com companheiras binárias." 

Se a nuvem de Oort foi realmente capturada com a ajuda de uma companheira estelar precoce, as implicações para a nossa compreensão da formação do Sistema Solar seriam significativas. "Os sistemas binários são muito mais eficientes na captura de objetos do que estrelas simples," disse Loeb. "Se a nuvem de Oort se formou conforme observado, isso implicaria que o Sol de fato teve uma companheira de massa semelhante que se perdeu antes de deixar o aglomerado onde nasceu." 

Mais do que apenas redefinir a formação do nosso Sistema Solar, a evidência de uma nuvem de Oort capturada poderia responder a perguntas sobre a origem da vida na Terra. "Objetos na nuvem de Oort podem ter desempenhado papéis importantes na história da Terra, como possivelmente transportar água para a Terra e provocar a extinção dos dinossauros," comentou Siraj. "Compreender as suas origens é importante." 

O modelo também tem implicações para o hipotético Planeta Nove, que Loeb e Siraj pensam não estar sozinho. "O quebra-cabeça não é apenas em relação às nuvens de Oort, mas também a objetos trans-Netunianos extremos, como o potencial Planeta Nove," disse Loeb. "Não está claro de onde vieram, e o nosso novo modelo prevê que devem existir mais objetos com uma orientação orbital semelhante à do Planeta Nove."

Tanto a nuvem de Oort quanto a localização proposta do Planeta Nove estão tão distantes do Sol que a observação direta e a avaliação são um desafio para os pesquisadores de hoje. Mas o Observatório Vera C. Rubin, que verá a sua primeira luz no início de 2021, irá confirmar ou negar a existência do Planeta Nove e suas origens. Siraj está otimista: "Se o Observatório Vera C. Rubin verificar a existência do Planeta Nove, e uma origem capturada, e também encontrar uma população de planetas anões capturados de forma semelhante, o modelo binário será favorecido em detrimento da história estelar solitária que tem sido assumida há tanto tempo." 

Se o Sol teve uma companheira precoce que contribuiu para a formação do Sistema Solar exterior, a sua ausência atual levanta a questão: para onde foi? "As estrelas do aglomerado natal teriam removido a companheira do Sol por meio da sua influência gravitacional," disse Loeb. "Antes da perda do binário, no entanto, o Sistema Solar já teria capturado o seu invólucro externo de objetos, ou seja, a nuvem de Oort e a população do Planeta Nove." Siraj acrescentou: "A companheira há muito perdida do Sol pode estar agora em qualquer lugar da Via Láctea."

A nova teoria foi publicada no periódico The Astrophysical Journal Letters.

Fonte: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

Como as estrelas se formam nas galáxias menores

A questão de como as pequenas galáxias anãs sustentaram a formação de novas estrelas ao longo do Universo há muito tempo que confunde os astrônomos de todo o planeta.

© ESO (galáxia anã da Fênix)

Agora, astrônomos descobriram que pequenas galáxias dormentes podem acumular gás lentamente ao longo de muitos bilhões de anos. Quando este gás repentinamente entra em colapso sob o seu próprio peso, podem surgir novas estrelas.

Existem cerca de 2 trilhões (2x10¹²) de galáxias no nosso Universo e, enquanto a nossa própria Galáxia, a Via Láctea, contém entre 200 e 400 bilhões de estrelas, as galáxias pequenas contêm apenas dezenas de milhares a alguns bilhões. O modo como as estrelas se formam nestas galáxias minúsculas está envolto em mistério. 

Agora, uma equipe da Universidade de Lund, Suécia, estabeleceu que as galáxias anãs são capazes de permanecer dormentes durante vários bilhões de anos antes de começar a formar estrelas novamente. 

"Estima-se que estas galáxias anãs pararam de formar estrelas há cerca de 12 bilhões de anos. O nosso estudo mostra que isto pode ser uma paragem temporária," diz Martin Rey, astrofísico da Universidade de Lund e líder do estudo. 

Por meio de simulações de computador de alta resolução, os pesquisadores demonstram que a formação de estrelas em galáxias anãs termina como resultado do aquecimento e ionização da luz forte de estrelas recém-nascidas por todo o Universo. As explosões das chamadas anãs brancas, estrelas pequenas e tênues produzidas do núcleo que permanece quando estrelas de tamanho normal morrem, contribuem ainda mais na prevenção do processo de formação estelar em galáxias anãs. 

"As nossas simulações mostram que as galáxias anãs são capazes de acumular combustível na forma de gás, que eventualmente se condensa e dá origem a estrelas. Isto explica a formação estelar observada em galáxias anãs tênues, que há muito intriga os astrônomos," explica Rey. 

As simulações de computador usadas no estudo são extremamente demoradas: cada simulação leva até dois meses e requer o equivalente a 40 máquinas operando 24 horas por dia. O trabalho continua com o desenvolvimento de métodos para explicar melhor os processos por trás da formação de estrelas nas galáxias menores do nosso Universo. 

"Ao aprofundar a nossa compreensão sobre este assunto, ganhamos novos conhecimentos sobre a modelagem de processos astrofísicos, como explosões de estrelas, bem como o aquecimento e arrefecimento de gás cósmico. Além disso, estão em andamento trabalhos adicionais para prever quantas destas anãs formadoras de estrelas existem no nosso Universo, e quantas podem ser descobertas por telescópios astronômicos," conclui Rey.

O novo trabalho foi publicado no periódico Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Fonte: Royal Astronomical Society

Hubble ajuda a resolver o mistério do escurecimento de Betelgeuse

Novas observações do telescópio espacial Hubble sugerem que o escurecimento inesperado da estrela Betelgeuse foi provavelmente provocado por uma imensa quantidade de material quente ejetado para o espaço, formando uma nuvem de poeira que bloqueou a luz estelar proveniente da superfície de Betelgeuse.

© ESO/ESA/M. Kornmesser (ilustração de Betelgeuse e a nuvem de poeira)

Betelgeuse é uma estrela supergigante vermelha envelhecida que aumentou de tamanho como resultado de mudanças evolutivas complexas nos processos de fusão nuclear no seu núcleo. A estrela é tão grande que se substituíssemos o Sol no centro do nosso Sistema Solar, a sua superfície externa se estenderia para além da órbita de Júpiter. O fenômeno sem precedentes do grande escurecimento de Betelgeuse, eventualmente perceptível até mesmo a olho nu, começou em outubro de 2019. Em meados de fevereiro de 2020, o brilho desta estrela monstruosa tinha caído por mais de um fator de três. 

Este escurecimento repentino confundiu os astrônomos, que procuraram desenvolver teorias para explicar a mudança abrupta. Graças às novas observações do Hubble, pesquisadores sugerem agora que se formou uma nuvem de poeira quando o plasma superquente foi liberado de uma ressurgência de uma grande célula de convecção na superfície da estrela e passou pela atmosfera quente para as camadas externas mais frias, onde arrefeceu e formou poeira. A nuvem resultante bloqueou a luz de aproximadamente um-quarto da superfície da estrela, começando no final de 2019. Em abril de 2020, a estrela havia regressado ao seu brilho normal. 

Vários meses de observações espectroscópicas no ultravioleta de Betelgeuse pelo Hubble, começando em janeiro de 2019, produziram uma linha temporal perspicaz que levou ao escurecimento da estrela. Estas observações forneceram novas e importantes pistas para o mecanismo por trás da queda de brilho. O Hubble viu um material denso e aquecido movendo-se pela atmosfera da estrela em setembro, outubro e novembro de 2019. Então, em dezembro, vários telescópios terrestres observaram a estrela diminuindo de brilho no seu hemisfério sul. 

Este material era duas a quatro vezes mais luminoso do que o brilho normal da estrela. Em torno de um mês depois, o hemisfério sul de Betelgeuse escureceu visivelmente à medida que estrela ficava mais fraca.

As observações fazem parte de um estudo do Hubble de três anos para monitorar variações na atmosfera externa da estrela. A sensibilidade do telescópio à radiação ultravioleta permitiu analisar as camadas acima da superfície da estrela, que são tão quentes que emitem principalmente na região ultravioleta do espectro e não são vistas no visível. Estas camadas são aquecidas parcialmente pelas turbulentas células de convecção da estrela que borbulham para a superfície. 

Os espectros do Hubble, obtidos no início e no final de 2019 e em 2020, sondaram a atmosfera externa da estrela medindo linhas espectrais do magnésio ionizado. De setembro a novembro de 2019, os pesquisadores mediram material que passava da superfície da estrela para a sua atmosfera externa. Este material quente e denso continuou viajando além da superfície visível de Betelgeuse, alcançando milhões de quilômetros da estrela. A esta distância, o material arrefeceu o suficiente para formar poeira. 

Esta interpretação é consistente com as observações no ultravioleta do Hubble em fevereiro de 2020, que mostraram que o comportamento da atmosfera externa da estrela voltou ao normal, embora no visível ainda estava mais tênue. 

A causa do surto ainda é desconhecida, mas pode ter sido auxiliado pelo ciclo de pulsação da estrela, que continuou normalmente durante o evento, conforme registado por observações no visível. Foi utilizado também um telescópio automatizado do Instituto Leibniz para Astrofísica chamado STELLA (STELLar Activity) para medir as mudanças na velocidade do gás na superfície da estrela à medida que subia e descia durante o ciclo de pulsação. A estrela estava se expandindo no seu ciclo ao mesmo tempo que a célula convectiva ressurgia. A pulsação ondulando para fora de Betelgeuse pode ter ajudado a impulsionar o plasma que fluía pela atmosfera. 

A supergigante vermelha está destinada a terminar a sua vida numa explosão de supernova e é possível que o escurecimento repentino pode ser um evento pré-supernova. A estrela está relativamente perto, a cerca de 725 anos-luz de distância, de modo que o evento de escurecimento teria acontecido por volta do ano 1300, já que a sua luz está agora alcançando a Terra. 

Haverá outra chance de observar a estrela com o Hubble no final de agosto ou início de setembro. De momento, Betelgeuse encontra-se no céu diurno, demasiado perto do Sol para observações com o Hubble.

Fonte: ESA

Áreas brilhantes de Ceres vêm de água salgada por baixo

A sonda Dawn da NASA deu aos cientistas vistas extraordinárias do planeta anão Ceres, que fica no cinturão de asteroides entre Marte e Júpiter.

© NASA/JPL-Caltech (Cratera Occator)

Quando a missão terminou em outubro de 2018, o orbitador encontrava-se a menos de 35 km da superfície, revelando detalhes nítidos das misteriosas regiões brilhantes pelas quais Ceres ficou conhecido.

Os cientistas descobriram que as áreas brilhantes eram depósitos constituídos principalmente de carbonato de sódio, um composto de sódio, carbono e oxigênio. Provavelmente tiveram origem num líquido que se infiltrou até à superfície e se evaporou, deixando para trás uma crosta altamente refletiva de sal. Mas o que ainda não haviam determinado era a origem deste líquido.

Analisando dados recolhidos perto do final da missão, os cientistas da Dawn concluíram que o líquido veio de um reservatório profundo de salmoura, ou água enriquecida com sal. Ao estudar a gravidade de Ceres, os cientistas aprenderam mais sobre a estrutura interna do planeta anão e foram capazes de determinar que o reservatório de salmoura tem cerca de 40 km de profundidade e centenas de quilômetros de largura.

Ceres não beneficia do aquecimento interno gerado por interações gravitacionais com um grande planeta, como é caso de algumas luas geladas do Sistema Solar exterior. Mas a nova análise, que se concentra na Cratera Occator de Ceres (com 92 km de diâmetro), o lar das áreas brilhantes mais extensas, confirma que Ceres é um mundo rico em água como estes outros corpos gelados.

Muito antes da Dawn chegar a Ceres em 2015, os cientistas notaram regiões brilhantes difusas com telescópios, mas a sua natureza era desconhecida. Quando em órbita, a Dawn captou imagens de duas áreas distintas e altamente refletivas dentro da Cratera Occator, que foram posteriormente designadas Cerealia Facula e Vinalia Faculae.

Os cientistas sabiam que os micrometeoritos atingem frequentemente a superfície de Ceres, alterando-a e deixando detritos. Com o tempo, este tipo de ação deve escurecer estas áreas brilhantes. Portanto, o seu brilho indica que provavelmente são jovens. Tentar entender a origem das áreas e como o material pode ser tão novo, foi o foco principal da missão estendida final da Dawn, de 2017 a 2018.

A pesquisa não só confirmou que as regiões brilhantes são jovens, algumas com menos de 2 milhões de anos; também descobriu que a atividade geológica que conduz estes depósitos pode estar ainda ocorrerendo. Esta conclusão dependia de uma descoberta científica: compostos de sal (cloreto de sódio quimicamente ligado com água e cloreto de amônio) concentrados em Cerealia Facula.

À superfície de Ceres, os sais contendo água desidratam rapidamente, em centenas de anos. Mas as medições da Dawn mostram que ainda têm água, de modo que os fluídos devem ter chegado à superfície muito recentemente. Isto é evidência da presença de líquido por baixo da região da Cratera Occator e da transferência contínua de material do interior profundo para a superfície.

Os cientistas descobriram duas vias principais que permitem que os líquidos cheguem à superfície. Para o grande depósito em Cerealia Facula, a maior parte dos sais foi fornecida por uma área lamacenta logo abaixo da superfície que foi derretida pelo calor do impacto que formou a cratera há aproximadamente 20 milhões de anos. O calor do impacto diminuiu após alguns milhões de anos; no entanto, o impacto também criou grandes fraturas que podem atingir o reservatório antigo e profundo, permitindo que a salmoura continuasse a infiltrar-se até à superfície.

No nosso Sistema Solar, a atividade geológica gelada ocorre principalmente nas luas geladas, onde é impulsionada pelas suas interações gravitacionais com os planetas. Mas este não é o caso com o movimento de salmouras até à superfície de Ceres, sugerindo que outros grandes corpos ricos em gelo, que não são luas, também podem estar ativos.

Algumas evidências de líquidos recentes na Cratera Occator vêm de depósitos brilhantes, mas outras pistas vêm de uma variedade de colinas cônicas interessantes que fazem lembrar os pingos, pequenas montanhas de gelo nas regiões polares formadas por água gelada subterrânea pressurizada. Tais características foram encontradas em Marte, mas a sua descoberta em Ceres assinala a primeira vez que foram observadas num planeta anão.

Numa escala maior, os cientistas foram capazes de mapear a densidade da estrutura da crosta de Ceres em função da profundidade, a primeira vez que tal acontece para um corpo planetário rico em gelo. Usando medições de gravidade, descobriram que a densidade crustal de Ceres aumenta significativamente com a profundidade, muito além do simples efeito de pressão. Os pesquisadores inferiram que, ao mesmo tempo que o reservatório de Ceres congela, o sal e a lama incorporam-se na parte inferior da crosta.

A Dawn é a única nave espacial orbitando dois destinos extraterrestres, Ceres e o asteroide gigante Vesta, graças ao seu sistema eficiente de propulsão iônica. Quando a Dawn usou todo o seu combustível, hidrazina, para um sistema que controla a sua orientação, não foi capaz de apontar para a Terra para comunicações nem apontar os seus painéis solares para o Sol a fim de produzir energia elétrica. Dado que se descobriu que Ceres tem materiais orgânicos à superfície e líquido subterrâneo, as regras de proteção planetária exigiram que a Dawn fosse colocada numa órbita de longa duração que a impedisse de colidir com o planeta anão durante décadas.

As descobertas foram publicadas numa coleção especial de artigos das revistas Nature Astronomy, Nature Geoscience e Nature Communications.

Fonte: NASA

ALMA observa a galáxia mais distante parecida com a Via Láctea

Com o auxílio do Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), do qual o ESO é parceiro, os astrônomos observaram uma galáxia muito distante e, consequentemente, muito jovem, bastante parecida com a nossa Via Láctea.

© ESO/ALMA (SPT0418-47 sob o efeito de lente gravitacional)

A galáxia está tão distante que sua luz levou mais de 12 bilhões de anos para chegar até nós. Estamos vendo como era quando o Universo tinha apenas 1,4 bilhão de anos. Surpreendentemente, esta galáxia se mostra, também, pouco caótica, o que contradiz as teorias que apontam para que todas as galáxias no Universo primordial sejam turbulentas e instáveis. Esta descoberta inesperada desafia a nossa compreensão de como é que as galáxias se formam, nos dando pistas sobre o passado do nosso Universo.

Embora a galáxia estudada pelos astrônomos, chamada SPT0418-47, não pareça ter braços em espiral, ela tem pelo menos duas características típicas da Via Láctea: um disco em rotação e um bojo, um enorme grupo de estrelas aglomeradas de forma muito compacta em torno do centro galáctico. Trata-se da primeira vez que um bojo é visto tão cedo na história do Universo, fazendo da SPT0418-47 a galáxia semelhante à Via Láctea mais distante observada até hoje.

No Universo primordial, as galáxias jovens estão ainda no processo de formação, por isso os pesquisadores esperavam que se mostrassem caóticas e sem estruturas distintas típicas de galáxias mais maduras como a Via Láctea.

É fundamental estudar galáxias distantes como a SPT0418-47 para compreendermos como é que as galáxias se formam e evoluem. Esta galáxia está tão distante que a vemos quando o Universo tinha apenas 10% de sua idade atual porque sua luz levou 12 bilhões de anos para chegar à Terra. Ao estudar este objeto, estamos olhando para trás no tempo, para uma época em que estas galáxias estavam apenas começando a se desenvolver.

Como estas galáxias estão muito distantes, observações detalhadas, até mesmo com os telescópios mais poderosos, são quase impossíveis, pois as galáxias parecem pequenas e tênues. A equipe superou este obstáculo ao usar uma galáxia próxima como uma poderosa lupa, ou seja, o efeito conhecido por lente gravitacional, permitindo ao ALMA observar um passado distante com um detalhe sem precedentes. Neste efeito, a atração gravitacional da galáxia próxima distorce e curva a luz da galáxia distante, fazendo com que esta nos apareça deformada, mas bastante ampliada.

Com as lentes gravitacionais, a galáxia distante aparece como um anel de luz quase perfeito situado em torno da galáxia próxima, o que ocorre devido ao alinhamento quase exato entre estes dois objetos. A equipe de pesquisa reconstruiu a verdadeira forma da galáxia distante e o movimento do seu gás a partir dos dados ALMA, usando uma nova técnica de modelagem computacional.

A descoberta foi bastante intrigante; apesar de estar formando estrelas a uma taxa elevada e, consequentemente, ser um local de processos altamente energéticos, a SPT0418-47 é a galáxia de disco mais bem organizada já observada no Universo primordial. Contudo, os astrônomos observam que, apesar da SPT0418-47 ter um disco e outras estruturas semelhantes às galáxias espirais que vemos atualmente, esta galáxia evoluirá, muito provavelmente, para uma galáxia muito diferente da Via Láctea, se juntando à classe das galáxias elípticas, outro tipo de galáxias que, juntamente com as espirais, existe no Universo atual.

Esta descoberta inesperada sugere que o Universo primordial pode não ser tão caótico como se pensava, levantando muitas questões sobre como é que uma galáxia tão bem ordenada poderia ter se formado logo após o Big Bang. Esta descoberta do ALMA segue a descoberta anterior anunciada em maio de um disco massivo em rotação observado a uma distância semelhante. A SPT0418-47 é vista, no entanto, com muito mais detalhe, graças ao efeito de lente gravitacional, e possui um bojo além de um disco, o que a torna muito mais similar à nossa Via Láctea atual do que o objeto estudado anteriormente.

Estudos futuros, inclusive com o Extremely Large Telescope (ELT) do ESO, tentarão descobrir quão típicas são estas galáxias de disco prematuras e se são normalmente menos caóticas do que o previsto, o que abrirá novos caminhos que permitirão aos astrônomos descobrir como é que as galáxias evoluem.

Este pesquisa foi apresentada em um artigo intitulado “A dynamically cold disk galaxy in the early Universe”, publicado na revista Nature.

Fonte: ESO

Planeta surpreendentemente denso desafia teorias de formação planetária

Novas observações detalhadas revelam um jovem exoplaneta em órbita de uma jovem estrela, que é incomumente denso para o seu tamanho e idade.

© NOIRLab/J. Pollard (ilustração do exoplaneta K2-25b)

Com 25 massas terrestres, e ligeiramente menor que Netuno, a existência deste exoplaneta desafia as previsões das principais teorias de formação planetária.

Novas observações do exoplaneta, conhecido como K2-25b, feitas com o telescópio WIYN de 0,9 metros no Observatório de Kitt Peak, um programa do NOIRLab, com o telescópio Hobby-Eberly do Observatório McDonald e com outras instalações, levantam novas questões sobre as teorias atuais de formação planetária. O exoplaneta é excepcionalmente denso para o seu tamanho e idade, levantando a questão de como consegue existir.

Ligeiramente menor que Netuno e 1,5 vezes mais massivo, K2-25b orbita uma estrela anã M, o tipo estelar mais comum na Galáxia, em 3,5 dias. O sistema planetário é membro do aglomerado de estrelas das Híades, um aglomerado próximo de estrelas jovens na direção da constelação de Touro. O sistema tem aproximadamente 600 milhões de anos e está localizado a cerca de 150 anos-luz da Terra.

Os planetas com tamanhos entre a Terra e Netuno são companheiros comuns de estrelas da Via Láctea, apesar do fato de que tais planetas não são encontrados no nosso Sistema Solar. Compreender como estes "sub-Netunos" se formam e evoluem é uma questão extremamente importante no estudo exoplanetário.

Os astrônomos preveem que os planetas gigantes se formam primeiro montando um núcleo modesto de rocha-gelo com 5 a 10 vezes a massa da Terra e, em seguida, envolvem-se num enorme invólucro gasoso com centenas de vezes a massa da Terra. O resultado é um gigante gasoso como Júpiter. O K2-25b quebra todas as regras desta imagem convencional: com uma massa equivalente a 25 Terras e modesto em tamanho, sendo quase todo constituído pelo núcleo e muito pouco invólucro gasoso. Estas propriedades estranhas representam dois quebra-cabeças para os astrônomos. Primeiro, como é que o K2-25b "montou" um núcleo tão grande, muitas vezes o limite de 5 a 10 massas terrestres previsto pela teoria? A previsão teórica diz que assim que os planetas formem um núcleo com 5 a 10 vezes a massa da Terra, começam ao invés a acretar gás: muito pouco material rochoso é acrescentado depois disso. E em segundo lugar, com a alta massa do seu núcleo, e consequente forte atração gravitacional, como é que evitou acumular um invólucro gasoso significativo?

Normalmente, estes exoplanetas apresentam baixas densidades, e alguns até têm atmosferas estendidas em evaporação. O K2-25b, com estas medições, parece ter um núcleo denso, rochoso ou rico em água, com um invólucro fino.

Para explorar a natureza e origem do K2-25b, foi determinada a sua massa e densidade. Embora o tamanho do exoplaneta tenha sido medido inicialmente com o satélite Kepler da NASA, a medição do tamanho foi refinada usando medições de alta precisão do telescópio WIYN de 0,9 metros no Observatório Kitt Peak e com o telescópio de 3,5 metros do Observatório de Apache Point. As observações feitas com estes dois telescópios aproveitaram uma técnica simples, mas eficaz. A técnica usa um componente óptico inteligente chamado "Engineered Diffuser", que pode ser facilmente comprado por aproximadamente 500 dólares. O componente espalha a luz da estrela para cobrir mais pixels na câmara, permitindo que o brilho da estrela durante o trânsito do planeta seja medido com mais precisão e resultando numa medição mais sensível do tamanho do planeta em órbita, entre outros parâmetros.

Será necessária fotometria muito precisa para explorar estrelas hospedeiras e planetas em conjunto com missões espaciais e maiores aberturas no solo, e esta é uma ilustração da função que um telescópio de tamanho modesto, 0,9 metros, pode desempenhar neste esforço.

Graças às observações com os difusores disponíveis no telescópio WIYN e no telescópio do Observatório de Apache Point, os astrônomos agora são capazes de prever com maior precisão quando K2-25b transita pela sua estrela hospedeira. Enquanto antes os trânsitos só podiam ser previstos com uma precisão de 30 a 40 minutos, agora são conhecidos com uma precisão de 20 segundos. A melhoria é crítica para o planejamento de observações de acompanhamento com instalações como o Observatório Gemini e o telescópio espacial James Webb.

Um projeto de caça exoplanetária no Observatório Kitt Peak é o espectrômetro NEID no telescópio WIYN de 3,5 metros. O NEID permite que os astrônomos meçam o movimento de estrelas próximas com extrema precisão, quase três vezes mais do que a geração anterior de instrumentos de última geração, permitindo a detecção, a determinação da massa e a caracterização de exoplanetas tão pequenos quanto a Terra.

Os detalhes serão publicados no periódico The Astronomical Journal.

Fonte: McDonald Observatory

Encontrado planeta em órbita de estrela pequena e fria

Usando o Very Long Baseline Array (VLBA), astrônomos descobriram um exoplaneta do tamanho de Saturno em órbita de uma estrela pequena e fria a 35 anos-luz da Terra.

© Luiz A. C. Ramirez (ilustração do grande exoplaneta e sua estrela hospedeira)

Esta é a primeira descoberta de um exoplaneta com um radiotelescópio usando uma técnica que requer medições extremamente precisas da posição de uma estrela no céu, e apenas a segunda descoberta exoplanetária com esta técnica e para radiotelescópios.

A técnica é conhecida há muito tempo, mas tem sido difícil de usar. Envolve rastrear o movimento real da estrela pelo espaço e, em seguida, detectar uma minúscula "oscilação" nesse movimento provocada pelo efeito gravitacional do planeta. A estrela e o planeta orbitam em torno de um local que representa o centro de massa combinado de ambos. O exoplaneta é revelado indiretamente se o baricentro estiver longe o suficiente da estrela para provocar uma oscilação detectável pelo telescópio.

Espera-se que esta técnica, chamada técnica astrométrica, seja particularmente boa para detectar planetas do tipo Júpiter em órbitas distantes da estrela. Isto porque quando um planeta massivo orbita uma estrela, a oscilação produzida na estrela aumenta com uma maior separação entre o planeta e a estrela e, a uma determinada distância da estrela, quanto mais massivo o planeta, maior a oscilação produzida.

A partir de junho de 2018 e continuando por ano e meio, os astrônomos rastrearam uma estrela chamada TVLM 513–46546, uma anã fria com menos de um-décimo da massa do nosso Sol. Além disso, usaram dados de nove observações anteriores da estrela pelo VLBA entre março de 2010 e agosto de 2011.

Uma análise extensa dos dados destes períodos de tempo revelou uma oscilação no movimento da estrela, indicando a presença de um exoplaneta comparável com Saturno em termos de massa, orbitando a estrela uma vez a cada 221 dias. Este exoplaneta está mais perto da estrela do que Mercúrio do Sol.

As estrelas pequenas e frias como TVLM 513–46546 são o tipo estelar mais comum na Via Láctea, e muitas delas foram encontradas com exoplanetas pequenos, comparáveis à Terra e Marte.

"Espera-se que os planetas gigantes, como Júpiter e Saturno, sejam raros em torno de estrelas pequenas como esta, e a técnica astrométrica é mais adequada para encontrar planetas parecidos com Júpiter em órbitas largas, de modo que ficamos surpreendidos ao encontrar um planeta de massa menor, semelhante a Saturno, numa órbita relativamente compacta. Esperávamos encontrar um planeta mais massivo, parecido com Júpiter, numa órbita maior," disse Salvador Curiel, da Universidade Nacional Autônoma do México.

Foram descobertos mais de 4.200 exoplanetas em órbita de outras estrelas que não o Sol, mas o exoplaneta em torno de TVLM 513–46546 é apenas o segundo a ser descoberto usando a técnica astrométrica. Outro método muito bem-sucedido, chamado de técnica de velocidade radial, também se baseia no efeito gravitacional do planeta sobre a estrela. Esta técnica detecta a ligeira aceleração da estrela, seja na direção da Terra ou na direção oposta, provocada pelo movimento da estrela em torno do baricentro.

"O nosso método complementa o método de velocidade radial, que é mais sensível a planetas situados em órbitas próximas, enquanto o nosso é mais sensível a planetas massivos em órbitas mais distantes da estrela," disse Gisela Ortiz-Leon do Instituto Max Planck para Radioastronomia na Alemanha. "De fato, estas outras técnicas encontraram apenas alguns planetas com características como massa do planeta, tamanho orbital e massa da hospedeira estelar, semelhantes ao planeta que encontramos. Pensamos que o VLBA, e a técnica de astrometria em geral, podem revelar muitos planetas semelhantes."

Uma terceira técnica, chamada método de trânsito, também muito bem-sucedida, detecta o ligeiro escurecimento da luz estelar quando um planeta passa à sua frente, a partir da perspetiva da Terra.

O método astrométrico tem sido bem-sucedido na detecção de sistemas estelares binários próximos e foi reconhecido já no século XIX como um meio potencial de descobrir exoplanetas. Ao longo dos anos, várias destas descobertas foram anunciadas e depois não sobreviveram a uma análise mais aprofundada. A dificuldade tem estado na oscilação estelar produzida por um planeta, oscilação esta tão pequena quando vista da Terra que requer uma precisão extraordinária nas medições posicionais.

"O VLBA com antenas separadas por até 8.000 km, proporcionou-nos o grande poder de resolução e a precisão extremamente alta necessária para esta descoberta," disse Amy Mioduszewski, do National Radio Astronomy Observatory (NRAO). "Além disso, as melhorias que foram feitas na sensibilidade do VLBA deram-nos a qualidade de dados que tornou agora possível este trabalho," acrescentou.

A descoberta foi relatada no periódico The Astronomical Journal.

Fonte: Max Planck Institute for Radio Astronomy

Um buraco negro com baixa atividade

Astrônomos descobriram o que pode acontecer quando um buraco negro gigante não interfere na vida de um aglomerado de galáxias.

© Chandra/Hubble (aglomerado de galáxias com buraco negro no centro)

Usando o Observatório de raios X Chandra da NASA e outros telescópios, mostraram que o comportamento passivo do buraco negro pode explicar uma notável quantidade de formação estelar que ocorre num distante aglomerado de galáxias.

Os aglomerado de galáxias contêm centenas ou milhares de galáxias permeadas por gás quente que emite raios X e que supera a massa combinada de todas as galáxias. As ejeções de material alimentadas por um buraco negro supermassivo na galáxia central do aglomerado geralmente evitam que este gás quente arrefeça para formar um grande número de estrelas. Este aquecimento permite que os buracos negros supermassivos influenciem ou controlem a atividade e a evolução do seu aglomerado hospedeiro.

Mas o que é que acontece se este buraco negro deixar de estar ativo? O aglomerado de galáxias SpARCS104922.6+564032.5 (SpARCS1049, na forma abreviada), localizado a 9,9 bilhões de anos-luz de distância da Terra, está fornecendo uma resposta.

Com base nas observações do telescópio espacial Hubble da NASA e do telescópio espacial Spitzer, os astrônomos descobriram anteriormente que estavam se formando estrelas a um ritmo extraordinário de aproximadamente 900 novos sóis (em termos de massa) por ano no aglomerado SpARCS1049. Isto é superior a 300 vezes o ritmo a que a Via Láctea forma as suas estrelas (à taxa observada no aglomerado SpARCS1049, todas as estrelas da Via Láctea se formariam em apenas 100 milhões de anos, o que é um período de tempo curto em comparação com a idade da nossa Galáxia, que tem mais de 10 bilhões de anos).

Esta formação estelar furiosa está acontecendo a cerca de 80.000 anos-luz do centro de SpARCS1049, numa região fora de qualquer das galáxias do aglomerado. Então, o que está provocando este prodigioso ciclo de nascimento estelar?

A resposta pode vir de novos dados do Chandra que revelam o comportamento do gás quente em SpARCS1049. Na maior parte do aglomerado, a temperatura do gás é de cerca de 36 milhões de graus Celsius. No entanto, no local da formação estelar, o gás é mais denso do que a média e arrefeceu até uma temperatura de cerca de 5,5 milhões de graus Celsius. A presença deste gás mais frio sugere que outros reservatórios de gás não detectados arrefeceram a temperaturas ainda mais baixas que permitem a formação de um grande número de estrelas.

Embora existam muitos exemplos em que a energia injetada pelos buracos negros para o seu ambiente é responsável por reduzir a taxa de formação estelar por fatores de dezenas ou milhares de vezes, ou mais, estes aglomerados estão tipicamente a poucas centenas de milhões de anos-luz da Terra e são muito mais antigos do que SpARCS1049.

No caso de SpARCS1049, os astrônomos não veem nenhum sinal de que um buraco negro supermassivo na galáxia central esteja ativamente puxando matéria. Por exemplo, não há evidências de um jato de material soprando para longe do buraco negro no rádio, ou de uma fonte de raios X do meio da galáxia, indicando que a matéria foi aquecida quando caiu em direção a um buraco negro.

Porque é que o buraco negro está tão silencioso? A diferença observada na posição entre o gás mais denso e a galáxia central pode ser a causa. Isto significaria que o buraco negro supermassivo no centro desta galáxia está sedento de combustível. A perda de uma fonte de combustível do buraco negro evita surtos e permite que o gás arrefeça sem impedimentos, com o gás mais denso arrefecendo mais depressa. Uma explicação para este deslocamento é que dois aglomerados de galáxias menores colidiram em algum momento no passado para formar SpARCS1049, afastando o gás mais denso da galáxia central.

O artigo que descreve estes resultados foi publicado no periódico The Astrophysical Journal Letters.

Fonte: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

Revelado restos de antigo aglomerado globular

Uma equipe de astrônomos, incluindo Ting Li e Alexander Ji do Instituto Carnegie, descobriu uma corrente estelar composta pelos restos de um antigo aglomerado globular que foi dilacerado pela gravidade da Via Láctea, há 2 bilhões de anos, quando as formas de vida mais complexas da Terra eram os organismos unicelulares.

© G. F. Lewis/S⁵ (ilustração do fluxo estelar no aglomerado da Fênix)

Esta descoberta surpreendente conturba a sabedoria convencional de como estes objetos celestes se formam.

Imagine uma esfera composta por um milhão de estrelas ligadas pela gravidade e orbitando um núcleo galáctico. É um aglomerado globular. A Via Láctea abriga cerca de 150, que formam um halo tênue que envolve a nossa Galáxia.

Mas o aglomerado globular que gerou este fluxo estelar recém-descoberto teve um ciclo de vida muito diferente dos aglomerados globulares que vemos hoje.

Usando o AAT (Anglo-Australian Telescope), a corrente de estrelas foi revelada pela colaboração S⁵ (Southern Stellar Stream Spectroscopic Survey). Liderada por Li, a iniciativa visa mapear o movimento e a química de fluxos estelares no Hemisfério Sul.

Neste estudo, a colaboração focou-se num fluxo de estrelas na direção da constelação da Fênix.

"Os restos do aglomerado globular que compõem o fluxo na constelação da Fénix foram perturbados há muitos anos, mas felizmente mantêm a memória da sua formação durante o Universo primitivo, que podemos ler a partir da composição química das suas estrelas," disse Li.

A equipe mediu a abundância de elementos mais pesados, ou seja, a metalicidade de uma estrela.

A composição de uma estrela espelha a da nuvem galáctica de gás da qual nasceu. Quanto mais gerações anteriores de estrelas semearem este material com elementos pesados que produziram durante as suas vidas, mais enriquecidas, ou metálicas, são as estrelas. Portanto, uma estrela primitiva muito antiga não terá quase elementos pesados.

"Ficamos muito surpreendidos ao descobrir que o fluxo da Fênix é distintamente diferente de todos os outros aglomerados globulares da Via Láctea," explicou Zhen Wan da Universidade de Sydney. "Embora o aglomerado tenha sido destruído há bilhões de anos atrás, ainda podemos saber que se formou no início do Universo."

Dado que outros aglomerados globulares conhecidos são enriquecidos pela presença de elementos pesados forjados por gerações estelares anteriores, teorizou-se que havia uma abundância mínima de elementos mais pesados necessária para a formação de um aglomerado globular.

Mas o progenitor do fluxo da Fênix está bem abaixo desta metalicidade mínima prevista, colocando um problema significativo para ideias anteriores sobre como nascem os aglomerados globulares.

"Uma explicação possível é que a corrente estelar da Fênix é o último exemplo do seu gênero, o remanescente de uma população de aglomerados globulares que nasceram em ambientes radicalmente diferentes daqueles que vemos hoje," explicou Li.

Os pesquisadores propuseram que estes aglomerados globulares defuntos foram continuamente dilacerados pelas forças gravitacionais da Via Láctea. Os restos de outros aglomerados globulares antigos também podem viver como fluxos fracos que ainda podem ser descobertos antes que se dissipem com o tempo.

"Ainda há muito trabalho teórico a ser feito, e agora existem muitas questões novas para explorar sobre como as galáxias e os aglomerados globulares se formam," disse Geraint Lewis, também da Universidade de Sydney.

Esta descoberta foi publicada na revista Nature.

Fonte: Carnegie Science

Encontrado possível sinal de estrela de nêutrons na Supernova 1987A

Duas equipas de astrônomos têm um argumento convincente sobre o mistério de 33 anos que envolve a supernova SN 1987A.

© NRAO/ALMA/Hubble (estrela de nêutrons na Supernova 1987A)

Na imagem a cor vermelha mostra poeira e gás frio no centro do remanescente de supernova, obtido no rádio com o ALMA. Os tons esverdeados e azulados revelam onde a onda de choque em expansão da estrela que explodiu está colidindo com um anel de material em torno da supernova. O verde representa o brilho da luz visível, pelo telescópio espacial Hubble da NASA. A cor azul revela o gás mais quente e tem por base dados obtidos pelo observatório de raios X Chandra da NASA. O anel brilhou inicialmente devido ao flash de luz da explosão original. Ao longos dos anos, o anel de material aumentou consideravelmente de brilho à medida que a onda de choque da explosão colidia com ele.

Com base em observações do ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) e num estudo teórico de acompanhamento, os cientistas fornecem novas informações para o caso de que uma estrela de nêutrons está escondida nas profundezas do remanescente da estrela que explodiu. Esta seria a estrela de nêutrons mais jovem conhecida até à data.

Desde que os astrônomos testemunharam uma das explosões mais brilhantes de uma estrela no céu noturno, criando a supernova SN 1987A, que procuram um objeto compacto que deveria ter-se formado nos detritos da explosão.

Dado que partículas conhecidas como neutrinos foram detectadas na Terra no dia da explosão (23 de fevereiro de 1987), era esperado que uma estrela de nêutrons se formasse no centro colapsado da estrela. Mas quando os cientistas não conseguiram encontrar nenhuma evidência desta estrela, começaram a perguntar-se se posteriormente colapsou ao invés para um buraco negro. Durante décadas a comunidade científica tem aguardado ansiosamente um sinal deste objeto que se esconde por trás de uma nuvem muito espessa de poeira.

Recentemente, observações do radiotelescópio ALMA forneceram o primeiro indício da estrela de nêutrons desaparecida após a explosão. Imagens de resolução extremamente alta revelaram um "borrão" quente no núcleo empoeirado de SN 1987A, que é mais brilhante do que o ambiente e corresponde à localização suspeita da estrela de nêutrons.

Estas previsões foram a localização e a temperatura da estrela de nêutrons. De acordo com os modelos de computador da supernova, a explosão lançou a estrela de nêutrons do seu local de nascimento com uma velocidade de centenas de quilômetros por segundo. O borrão está exatamente no lugar onde os astrônomos pensam que a estrela de nêutrons estaria hoje. E a temperatura da estrela de nêutrons, prevista em cerca de 5 milhões de graus Celsius, fornece energia suficiente para explicar o brilho do borrão.

Ao contrário das expetativas comuns, a estrela de nêutrons provavelmente não é um pulsar. A potência de um pulsar depende da rapidez com que gira e da força do seu campo magnético, ambos os quais precisariam possuir valores muito ajustados para corresponder às observações, enquanto a energia térmica emitida pela superfície quente da jovem estrela de nêutrons encaixa naturalmente nos dados.

Esta estrela de nêutrons tem 25 km de diâmetro, uma bola extremamente quente de matéria ultradensa. Por ter apenas 33 anos, seria a estrela de nêutrons mais jovem já descoberta. A segunda estrela de nêutrons mais jovem que conhecemos está localizada no remanescente de supernova Cassiopeia A e tem 330 anos.

Apenas uma imagem direta da estrela de nêutrons daria provas definitivas da sua existência, mas para isso é necessário esperar mais algumas décadas até que a poeira e o gás no remanescente de supernova se tornem mais transparentes.

Embora muitos telescópios já tenham obtido imagens da SN 1987A, nenhum deles foi capaz de observar o seu núcleo com tanta precisão quando o ALMA. Observações anteriores (em 3D) com o ALMA já haviam mostrado os tipos de moléculas encontradas no remanescente de supernova e confirmado que produziu grandes quantidades de poeira.

O estudo foi publicado no periódico The Astrophysical Journal.

Fonte: National Radio Astronomy Observatory

Estrela morta emite mistura de radiação nunca antes vista

Uma colaboração global de telescópios, incluindo o observatório espacial de alta energia Integral da ESA, detectou uma mistura única de radiação saindo de uma estrela morta na nossa Galáxia, algo que nunca foi visto antes neste tipo de estrela e que pode resolver um mistério cósmico de longa data.

© ESA (ilustração de um magnetar)

A descoberta envolve dois tipos de fenômenos cósmicos interessantes: magnetares e FRBs (Fast Radio Bursts). Os magnetares são remanescentes estelares com alguns dos campos magnéticos mais intensos do Universo. Quando se tornam "ativos", podem produzir rajadas curtas de radiação altamente energética que normalmente não duram nem um segundo, mas são bilhões de vezes mais luminosas que o Sol.

As FRBs são um dos principais mistérios não resolvidos da astronomia. Descobertos pela primeira vez em 2007, estes eventos pulsam intensamente em ondas de rádio durante apenas alguns milissegundos antes de desaparecer e raramente são vistos novamente. A sua verdadeira natureza permanece desconhecida, e nunca houve tal explosão dentro da Via Láctea, com uma origem conhecida, ou a emissão de qualquer outro tipo de radiação além do domínio das ondas de rádio, até agora.

No final de abril, SGR 1935+2154, um magnetar descoberto há seis anos na constelação de Vulpecula, após uma explosão substancial de raios X, tornou-se ativo novamente. Logo depois, foi visto algo surpreendente: este magnetar não apenas irradiava os seus habituais raios X, mas também ondas de rádio.

O IBAS (INTEGRAL Burst Alert System) alertou automaticamente os observatórios de todo o mundo sobre a descoberta em apenas alguns segundos. Isto levou horas antes que quaisquer outros alertas fossem emitidos, permitindo à comunidade científica agir rapidamente e explorar esta fonte em mais detalhe.

Uma curta e extremamente brilhante explosão de ondas de rádio na direção de SGR 1935+2154 foi observada através do radiotelescópio CHIME no Canadá no mesmo dia, no mesmo período da emissão de raios X. Isto foi confirmado de forma independente algumas horas depois pelo STARE2 (Survey for Transient Astronomical Radio Emission 2) nos EUA.

Esta é a primeira ligação observacional entre magnetares e FRBs. Esta ligação apoia fortemente a ideia de que as FRBs emanam dos magnetares e demonstra que as explosões destes objetos altamente magnetizados também podem ser detectadas nos comprimentos de onda de rádio. Os magnetares são cada vez mais populares entre os astrônomos, pois desempenham um papel fundamental na condução de vários eventos transitórios diferentes no Universo, desde explosões de supernovas superluminosas, até explosões distantes e energéticas de raios gama.

No momento da explosão, o magnetar estava no campo de visão de 30 por 30 graus do instrumento IBIS, levando a uma detecção automática pelo pacote de software IBAS do satélite, que é operado pelo Centro de Dados Científicos do Integral em Genebra, alertando imediatamente os observatórios em todo o mundo. Ao mesmo tempo, o SPI (Spectrometer on Integral) também detectou a explosão de raios X, juntamente com outra missão espacial, o HXMT (Hard X-ray Modulation Telescope, ou Insight) da China.

Um artigo foi publicado no periódico The Astrophysical Journal Letters.

Fonte: ESA