Novo tipo de estrela binária há muito tempo prevista

Pesquisadores do Centro para Astrofísica Harvard & Smithsonian observaram um novo tipo de estrela binária que há muito tempo se teorizava existir.

© CfA/M. Weiss (ilustração de novo tipo de estrela binária)

A descoberta finalmente confirma como um tipo raro de estrela no Universo se forma e evolui.

A nova classe estelar foi descoberta pelo pós-doutorado Kareem El-Badry usando o telescópio Shane no Observatório Lick, no estado norte-americano da Califórnia, e dados de vários levantamentos astronômicos. Isto é um elo evolucionário que faltava aos modelos de formação estelar binária e que era procurado há muito tempo.

Quando uma estrela morre, há 97% de probabilidade de se tornar numa anã branca, um objeto denso que se contraiu e escureceu após queimar todo o seu combustível. Mas, em casos raros, uma estrela pode tornar-se numa anã branca de massa extremamente baixa (MEB). Com menos de um-terço da massa do Sol, estas estrelas são um enigma: se os cálculos da evolução estelar estiverem corretos, todas as anãs brancas MEB pareceriam ter mais de 13,8 bilhões de anos, mais velhas do que a idade do próprio Universo e, portanto, fisicamente impossíveis. "O Universo não tem idade suficiente para fazer estas estrelas pela evolução normal," disse El-Badry, membro do Instituto para Teoria e Computação do Centro para Astrofísica. 

Ao longo dos anos, os astrônomos concluíram que a única maneira de formar uma anã branca MEB é com a ajuda de uma companheira binária. A atração gravitacional de uma estrela companheira próxima poderia rapidamente absorver massa de uma estrela até se tornar numa anã branca MEB. Mas as evidências deste cenário não são infalíveis. 

Os astrônomos observaram estrelas massivas normais, como o nosso Sol, acumulando matéria nas anãs brancas, algo a que se chama variáveis cataclísmicas. Também observaram anãs brancas MEB com companheiras anãs brancas normais. Não haviam, no entanto, observado a fase transicional de evolução, ou a transformação intermediária: quando a estrela perdeu a maior parte da sua massa e quase se contraiu para uma anã branca MEB. 

Em 2020, El-Badry, usando novos dados do Gaia, o observatório espacial lançado pela ESA, e do ZTF (Zwicky Transient Facility) no Caltech, reduziu bilhões de estrelas a 50 potenciais candidatas. O astrónomo enfatiza a importância dos dados públicos de levantamentos astronômicos para o seu trabalho. Ele então fez observações detalhadas de 21 estrelas, sendo todas candidatas pré-MEBs. 

Foi descoberto o elo evolucionário entre duas classes de estrelas binárias: as variáveis cataclísmicas e as anãs brancas MEB. Treze das estrelas mostravam sinais de que ainda estavam perdendo massa para a sua companheira. Cada uma delas também era mais quente do que as variáveis cataclísmicas previamente observadas.

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

Fonte: Harvard–Smithsonian Center for Astrophysics

Um eclipse lunar com bandas azuis

O que faz com que uma faixa azul cruze a Lua durante um eclipse lunar? A faixa azul é real, mas geralmente muito difícil de ver.

© Angel Yu (eclipse lunar)

A imagem HDR apresentada do eclipse lunar da semana passada, tirada de Yancheng, China, foi processada digitalmente para igualar o brilho da Lua e evidenciar as cores. A cor cinza do canto inferior direito é a cor natural da Lua, iluminada diretamente pela luz solar. A parte superior esquerda da Lua não é iluminada diretamente pelo Sol, pois está sendo eclipsada, ela fica na sombra da Terra.

Ela é fracamente iluminada, porém, pela luz do Sol que passou pelas profundezas da atmosfera terrestre. Esta parte da Lua é vermelha como o pôr do Sol da Terra são vermelhos: porque a atmosfera espalha mais luz azul do que vermelha. A incomum faixa azul é diferente, sua cor é criada pela luz do Sol que passou alto na atmosfera da Terra, onde a luz vermelha é melhor absorvida pelo ozônio do que a luz azul. 

Um eclipse total do Sol ocorrerá dia 4 de dezembro de 2021 (próximo sábado), mas, infelizmente, a totalidade será visível apenas perto do Polo Sul da Terra. Parte do eclipse surgirá a partir de 2h29min (BRT), enquanto o total se formará às 4h33min. O fenômeno será visto pela última vez às 6h37min. A totalidade do eclipse irá durar apenas 1 minuto e 54 segundos. 

Ele não poderá ser observado, no entanto, na maior parte do planeta. O principal ponto de aparição do eclipse será na Antártica. A região do mar de Weddell, parte do Oceano Antártico, terá a visualização mais privilegiada do raro fenômeno. Não será possível ver o fenômeno no Brasil. O último eclipse solar total visto pelos brasileiros aconteceu há 27 anos; o próximo, apenas em 2046. 

Um eclipse solar sempre acontece em média duas semanas antes ou depois de um eclipse lunar. Geralmente, são dois eclipses juntos, mas já foram registrados três em uma mesma temporada. O eclipse lunar parcial mais longo do século ocorreu no último dia 19 e foi visto em grande parte do planeta. Segundo a Nasa, quase 97,4% da Lua foi escondida durante o fenômeno, por isso não foi chamado de eclipse lunar total. Ele teve mais de três horas de duração; outro do mesmo tipo não será visto por outros 648 anos. A longa duração estava relacionada à órbita da Lua, que estava perto do seu ponto mais distante da Terra, o apogeu.

Fonte: NASA

O par de buracos negros supermassivos mais próximo da Terra

Com o auxílio do Very Large Telescope (VLT) do Observatório Europeu do Sul (ESO), os astrônomos descobriram o par de buracos negros supermassivos mais próximo da Terra encontrado até hoje.

© ESO (imagens próxima e ampliada do par de buracos negros supermassivos)

Os dois objetos apresentam também uma separação muito menor do que qualquer outro par destes objetos descoberto até agora, o que aponta para a sua eventual fusão em um único buraco negro gigante.

Localizado na galáxia NGC 7727 na constelação de Aquário, o par de buracos negros supermassivos está a cerca de 89 milhões de anos-luz de distância da Terra. Apesar de parecer distante, este par bate por uma grande margem o recorde de proximidade de um sistema deste tipo, que era de 470 milhões de anos-luz, tornando-se assim o par de buracos negros conhecido mais próximo de nós.

Os buracos negros supermassivos se escondem no núcleo de galáxias massivas e quando duas destas galáxias se fundem, os seus buracos negros acabam em rota de colisão. O par na NGC 7727 estão separados de apenas 1.600 anos-luz. A pequena separação e velocidade dos dois buracos negros indica que estes objetos se irão fundir num único buraco negro gigante, provavelmente nos próximos 250 milhões de anos.

A fusão de buracos negros como estes pode explicar a existência dos mais massivos buracos negros que existem no Universo. Os astrônomos conseguiram determinar as massas dos dois objetos ao observar como é que a atração gravitacional dos buracos negros influencia o movimento das estrelas que os circundam. O buraco negro maior, localizado bem no centro da NGC 7727, tem uma massa de quase 154 milhões de vezes a massa do Sol, enquanto seu companheiro tem 6,3 milhões de massas solares.

É a primeira vez que as massas são medidas desta forma para um par de buracos negros supermassivos, algo apenas possível devido à proximidade deste sistema à Terra e às observações detalhadas que a equipe obteve no Observatório do Paranal, no Chile, com o MUSE (Multi-Unit Spectroscopic Explorer), um instrumento montado no VLT. A medição das massas com o MUSE e o uso de dados adicionais obtidos com o telescópio espacial Hubble  permitiram à equipe confirmar que os objetos na NGC 7727 eram de fato buracos negros supermassivos. 

Os astrônomos já suspeitavam anteriormente que esta galáxia hospedava dois buracos negros, no entanto a sua presença não tinha ainda sido confirmada, uma vez que não se observam grandes quantidades de radiação de alta energia emitida na sua vizinhança, o que seria uma indicação segura da sua presença.

A descoberta implica que podem existir muitas mais destas relíquias de galáxias fundidas que poderão conter muitos buracos negros massivos à espera de serem descobertos, o que poderá aumentar em 30% o número total de buracos negros supermassivos no Universo local.

Espera-se que a busca por pares de buracos negros supermassivos ocultos de forma semelhante dê um grande salto com o Extremely Large Telescope (ELT) do ESO, previsto para começar as suas operações mais para o final desta década no deserto chileno do Atacama. Com o instrumento HARMONI, que será montado no ELT, será possível detectar objetos como este, mas muito mais longínquos do que é atualmente possível. O ELT do ESO será essencial para a compreensão desses objetos.

Esta pesquisa foi apresentada em um artigo intitulado "First Direct Dynamical Detection of a Dual Super-Massive Black Hole System at sub-kpc Separation" publicado na Astronomy & Astrophysics. 

Fonte: ESO

Um par de galáxias na Fornalha

Nesta imagem, o telescópio espacial Hubble perscruta a galáxia espiral NGC 1317 na constelação de Fornax (a Fornalha), a mais de 50 milhões de anos-luz da Terra.

© Hubble (NGC 1317)

Esta galáxia faz parte de um par, mas a vizinha maior turbulenta de NGC 1317, NGC 1316, está fora do campo de visão do Hubble. Apesar da ausência aqui de sua galáxia vizinha, a NGC 1317 é acompanhada nesta imagem por dois objetos de partes muito diferentes do Universo. 

O ponto brilhante anelado com um padrão cruzado é uma estrela de nossa própria galáxia cercada por picos de difração, enquanto a mancha alongada mais vermelha é uma galáxia distante situada muito além de NGC 1317. 

Os dados apresentados nesta imagem são de uma vasta campanha de observação de centenas de observações da Wide Field Camera 3 e da Advanced Camera for Surveys do Hubble. Combinadas com dados da rede ALMA no deserto do Atacama, estas observações ajudam os astrônomos a mapear as conexões entre vastas nuvens de gás frio e as estrelas jovens e muito quentes que se formam dentro delas.

A sensibilidade incomparável do ALMA em comprimentos de onda longos identificou vastos reservatórios de gás frio em todo o Universo local, e a visão afiada do Hubble localizou aglomerados de estrelas jovens, bem como mediu suas idades e massas. 

Frequentemente, as descobertas astronômicas mais empolgantes exigem este tipo de trabalho em equipe do telescópio, com instalações de ponta trabalhando juntas e fornecendo aos astrônomos informações em todo o espectro eletromagnético. O mesmo se aplica a futuros telescópios, com as observações do Hubble estabelecendo as bases para a ciência futura com o telescópio espacial James Webb.

Fonte: ESA

Um ano neste planeta gigante e escaldante dura apenas 16 horas

A busca por planetas localizados além do nosso Sistema Solar revelou mais de 4.000 mundos distantes em órbita de estrelas a milhares de anos-luz da Terra.

© NASA/G. Bacon (ilustração do exoplaneta TOI-2109b)

Estes exoplanetas são muito diversificados, desde super-Terras rochosas, passando por diminutos Netunos e até gigantes gasosos colossais. Entre os planetas mais intrigantes descobertos até à data estão os "Júpiteres quentes", enormes bolas de gás com o tamanho do nosso planeta joviano, mas que giram em torno das suas estrelas hospedeiras em menos de 10 dias, em contraste com a lenta órbita de 12 anos de Júpiter.

Os cientistas descobriram até agora cerca de 400 Júpiteres quentes. Mas a origem exata destes gigantes velozes continua sendo um dos maiores mistérios não resolvidos da ciência planetária. Recentemente, astrônomos descobriram um dos Júpiteres ultraquentes mais extremos, um gigante gasoso com cerca de cinco vezes a massa de Júpiter e que completa uma órbita em torno da sua estrela em apenas 16 horas. Esta é a órbita mais curta de qualquer gigante gasoso conhecido até hoje. Devido à sua órbita extremamente íntima e proximidade à estrela, o lado diurno do planeta tem uma temperatura estimada em cerca de 3.500 K, quase tão quente quanto uma pequena estrela. Isto torna o planeta, designado TOI-2109b, o segundo mais quente já detectado. 

A julgar pelas suas propriedades, os astrônomos pensam que TOI-2109b está no processo de "decaimento orbital", ou espiralando para a sua estrela, como água que gira no ralo. A sua órbita extremamente curta fará com que o planeta espirale em direção à sua estrela mais depressa que outros Júpiteres quentes. 

A descoberta, que foi feita inicialmente pelo TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) da NASA, fornece uma oportunidade única para o estudo do comportamento dos planetas quando são atraídos e engolidos pela sua estrela. A descoberta é o resultado do trabalho de uma grande colaboração que inclui membros da equipe científica do TESS no Massachusetts Institute of Technology (MIT) e pesquisadores de todo o mundo. 

No dia 13 de maio de 2020, o TESS da NASA começou a observar TOI-2109, uma estrela localizada na porção sul da constelação de Hércules, a cerca de 855 anos-luz da Terra. Ao longo de quase um mês, a nave recolheu medições da luz estelar, que então foi analisada em busca de trânsitos, ou seja, quedas periódicas na luz das estrelas que podem indicar um planeta passando em frente e bloqueando uma pequena fração da sua luz. Os dados da missão TESS confirmaram que a estrela hospeda um objeto que transita a cada 16 horas.

Ao analisar medições em vários comprimentos de onda ópticos e infravermelhos, foi determinado que TOI-2109b é cerca de cinco vezes mais massivo que Júpiter, cerca de 35% maior e está extremamente perto da sua estrela progenitora, a uma distância de 2,4 milhões de quilômetros. Mercúrio, em comparação, está a cerca de 58 milhões de quilômetros do Sol. Em comparação com o nosso Sol, a estrela deste planeta é cerca de 50% maior em tamanho e massa. 

A partir das propriedades observadas do sistema, os pesquisadores estimaram que TOI-2109b está espiralando para a sua estrela a um ritmo de 10 a 750 milissegundos por ano, mais depressa do que qualquer Júpiter quente já observado. Tal como a maioria dos Júpiteres quentes, o planeta parece ter bloqueio de marés, com um lado sempre virado para a estrela e o outro em escuridão perpétua, semelhante à Lua em relação à Terra.

Os pesquisadores esperam observar TOI-2109b com ferramentas mais poderosas no futuro próximo, incluindo com o telescópio espacial Hubble e o telescópio espacial James Webb, a ser lançado em breve. Observações mais detalhadas podem iluminar as condições pelas quais os Júpiteres quentes passam ao caírem para a sua estrela. Os Júpiteres ultraquentes, como TOI-2109b, constituem a subclasse mais extrema de exoplaneta.

A descoberta foi publicada no periódico The Astronomical Journal.

Fonte: Massachusetts Institute of Technology

A anã branca com rotação mais rápida

De acordo com uma equipe de astrônomos liderada pela Universidade de Warwick, uma anã branca que completa uma rotação a cada 25 segundos é a anã branca confirmada com rotação mais rápida.

© U. Warwick/Mark Garlick (ilustração de anã branca em alta rotação)

Os cientistas estabeleceram o período de rotação da estrela pela primeira vez, confirmando-a como um exemplo extremamente raro de um sistema de hélice magnética: a anã branca está puxando plasma gasoso de uma estrela companheira próxima e lançando para o espaço a cerca de 3.000 km/s. 

É apenas a segunda anã branca com hélice magnética a ser identificada em mais de setenta anos graças a uma combinação de instrumentos poderosos e sensíveis que permitiram aos cientistas captar um vislumbre da estrela veloz. 

Uma anã branca é uma estrela que queimou todo o seu combustível e liberou as suas camadas externas, passando agora por um processo de encolhimento e arrefecimento ao longo de milhões de anos. 

A estrela que a equipe da Universidade de Warwick observou, de nome LAMOST J024048.51+195226.9 (J0240+1952, para abreviar), tem o tamanho da Terra, mas pensa-se que seja pelo menos 200.000 vezes mais massiva. Faz parte de um sistema binário e a sua imensa gravidade está atraindo material, na forma de plasma, da sua estrela companheira maior. No passado, este plasma caía no equador da anã branca a alta velocidade, fornecendo a energia que deu origem à rotação vertiginosamente alta. 

Colocando em contexto, uma rotação do planeta Terra leva 24 horas, enquanto o equivalente em J0240+1952 é uns meros 25 segundos. Este valor é quase 20% mais rápido do que a anã branca confirmada com a rotação mais comparável, que completa uma rotação em pouco mais de 29 segundos. 

No entanto, em algum ponto da sua evolução, J0240+1952 desenvolveu um forte campo magnético. O campo magnético atua como uma barreira protetora, fazendo com que a maior parte do plasma em queda seja expulso da anã branca. O restante fluirá em direção aos polos magnéticos da estrela. Este reúne-se em manchas brilhantes à superfície da estrela e conforme giram para dentro e fora de vista, da perspetiva da Terra, provocam pulsações na luz que são observadas, que então possibilitam a medida da rotação da estrela. 

A anã branca está sugando material da sua estrela companheira devido ao seu efeito gravitacional, mas à medida que se aproxima da anã branca, o campo magnético começa a dominar. Este tipo de gás é altamente condutor e adquire muita velocidade com este processo, que o impulsiona para longe da estrela e para o espaço.

A J0240+1952 é uma das únicas duas estrelas com este sistema de hélice magnética descobertas nos últimos setenta anos. Embora o material lançado para fora da estrela tenha sido observado pela primeira vez em 2020, os astrônomos não tinham sido capazes de confirmar a presença da alta rotação, que é um ingrediente principal de uma hélice magnética, pois as pulsações são demasiado rápidas e fracas para a observação por outros telescópios. 

Para visualizar a estrela com esta velocidade pela primeira vez, a equipe da Universidade de Warwick usou o instrumento altamente sensível HiPERCAM. Este foi especialmente acoplado no maior telescópio óptico do mundo atualmente em funcionamento, o GTC (Gran Telescopio Canarias) de 10 metros de diâmetro em La Palma, a fim de captar o máximo de luz possível.

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

Fonte: University of Warwick

Descobertos centenas de novos possíveis exoplanetas

Astrônomos da Universidade da Califórnia em Los Angeles (UCLA) identificaram 366 novos exoplanetas, em grande parte graças a um algoritmo aí desenvolvido.

© NASA (ilustração do exoplaneta Kepler-444)

Entre as suas descobertas mais notáveis está um sistema planetário que compreende uma estrela e pelo menos dois planetas gigantes gasosos, cada um com aproximadamente o tamanho de Saturno e localizados excepcionalmente perto um do outro. 

O número de exoplanetas identificados pelos astrônomos totaliza cerca de 5.000, de modo que a identificação de novas centenas é um avanço significativo. O estudo de um novo grupo tão grande de corpos pode ajudar os cientistas a melhor entender como os planetas se formam e como as órbitas evoluem, e pode fornecer novas informações sobre o quão incomum é o nosso Sistema Solar.

Os astrônomos identificaram os exoplanetas usando dados da missão K2 do telescópio espacial Kepler da NASA. A descoberta foi possível graças a um novo algoritmo de detecção de planetas. 

Um desafio na identificação de novos planetas é que as reduções no brilho estelar podem ter origem no instrumento ou de uma fonte astrofísica alternativa que imita uma assinatura planetária. Descobrir o que é o quê requer investigações extra, o que tradicionalmente é extremamente demorado e só pode ser realizado por meio de inspeção visual. O algoritmo é capaz de separar quais os sinais que indicam exoplanetas e quais os que são meramente ruído. 

A missão original do Kepler teve um fim inesperado em 2013, quando uma falha mecânica deixou a espaçonave incapaz de apontar com precisão para uma região do céu que vinha observando há anos. Mas os astrônomos redirecionaram o telescópio para uma nova missão conhecida como K2, cujo objetivo era identificar exoplanetas em torno de estrelas distantes. Os dados do K2 estão ajudando os cientistas a entender como a localização das estrelas na Galáxia influencia que tipo de planetas são capazes de se formar ao seu redor. 

Infelizmente, o software usado pela missão Kepler original, para identificar possíveis planetas, era incapaz de lidar com as complexidades da missão K2, incluindo a capacidade de determinar o tamanho dos planetas e a sua localização em relação à estrela. O trabalho inicial foi introduzir um sistema automatizado para a missão K2, com software para identificar planetas prováveis nos dados processados. Para o novo estudo, os pesquisadores usaram o novo software para analisar todo o conjunto de dados da missão K2, cerca de 500 terabytes de dados que abrangem mais de 800 milhões de imagens de estrelas, para criar um "catálogo" que em breve será incorporado ao arquivo exoplanetário principal da NASA. Foi usado o supercomputador Hoffman2 da UCLA para processar os dados. 

Além dos 366 novos planetas identificados, o catálogo lista 381 outros planetas que já tinham sido identificados anteriormente. 

A descoberta do sistema planetário com dois planetas gigantes foi significativa porque é raro encontrar gigantes gasosos tão perto da sua estrela hospedeira quanto estavam neste caso.

As descobertas estão descritas num artigo publicado no periódico The Astronomical Journal.

Fonte: University of California

As galáxias companheiras da Via Láctea são recém-chegadas

Os dados da missão Gaia da ESA estão reescrevendo a história da nossa Galáxia, a Via Láctea.

© ESA/Gaia (galáxias anãs em torno da Via Láctea)

O que tradicionalmente se pensava serem galáxias satélites da Via Láctea agora revelam-se, na sua maioria, recém-chegadas ao nosso ambiente galáctico. 

Uma galáxia anã é uma coleção de milhares a vários bilhões de estrelas. A Via Láctea é rodeada por cerca de cinquenta galáxias anãs. Durante décadas, pensou-se amplamente que as galáxias anãs que rodeiam a Via Láctea eram satélites, o que significa que foram capturadas para órbita da nossa Galáxia e que têm sido nossas companheiras constantes por bilhões de anos. Agora, os movimentos destas galáxias anãs foram calculados com uma precisão sem precedentes, graças aos dados do terceiro lançamento de dados do Gaia. E os resultados são surpreendentes.

François Hammer, do Observatório de Paris e colegas de toda a Europa e China, usaram dados do Gaia para calcular os movimentos de 40 galáxias anãs em torno da Via Láctea. Fizeram isto computando um conjunto de valores conhecidos como velocidades tridimensionais para cada galáxia e, em seguida, usando-os para calcular a energia orbital e o momento angular (rotacional) da galáxia. Eles descobriram que estas galáxias estão se movendo muito mais depressa do que as estrelas gigantes e aglomerados que orbitam a Via Láctea. Tão depressa que não poderiam ainda estar em órbita da Via Láctea, onde as interações com a nossa Galáxia e com o seu conteúdo teriam "minado" a sua energia orbital e momento angular.

A Via Láctea canibalizou várias galáxias anãs no seu passado. Por exemplo, há 8-10 bilhões de anos, uma galáxia anã chamada Gaia-Encélado foi absorvida pela Via Láctea. As suas estrelas podem ser identificadas nos dados do Gaia devido às suas órbitas excêntricas e à variedade de energias que possuem. Mais recentemente, há 4-5 bilhões de anos, a galáxia anã de Sagitário foi capturada pela Via Láctea e atualmente está sendo fragmentada e assimilada. A energia das suas estrelas é maior do que as de Gaia-Encélado, indicando o menor tempo que estiveram sujeitas à influência da Via Láctea. 

No caso das galáxias anãs do novo estudo, que representam a maioria das galáxias anãs ao redor da Via Láctea, as suas energias são ainda mais altas. Isto sugere fortemente que só chegaram à nossa vizinhança nos últimos bilhões de anos. 

A descoberta reflete aquela feita sobre a Grande Nuvem de Magalhães (GNM), uma galáxia anã maior, tão perto da Via Láctea que é visível como uma mancha de luz no céu noturno do hemisfério sul. A GNM também foi considerada uma galáxia satélite da Via Láctea até à década de 2000, quando os astrônomos mediram a sua velocidade e descobriram que estava viajando depressa demais para estar vinculada gravitacionalmente. Em vez de uma companheira, a GNM está nos visitando pela primeira vez. 

Agora sabemos que o mesmo se aplica à maioria das galáxias anãs. Então, será que estas recém-chegadas vão entrar em órbita ou simplesmente passar por nós? Algumas serão capturadas pela Via Láctea e tornar-se-ão satélites. Mas dizer exatamente quais é difícil porque depende da massa exata da Via Láctea, e esse é um valor que é difícil de calcular com qualquer precisão real. As estimativas variam por um fator de dois. 

A descoberta das energias das galáxias anãs é importante porque obriga a reavaliar a natureza das próprias galáxias anãs. À medida que uma galáxia anã orbita a Via Láctea, a sua atração gravitacional tenta fragmentá-la. Em física, isto é conhecido como força de maré.

"A Via Láctea é uma galáxia grande, de modo que as suas forças de marés são simplesmente gigantescas e é muito fácil destruir uma galáxia anã depois de talvez uma ou duas passagens," explica François. Por outras palavras, tornar-se companheira da Via Láctea é uma sentença de morte para as galáxias anãs. 

A única coisa que poderia resistir às ações destrutivas da nossa Galáxia é caso a anã tivesse uma quantidade significativa de matéria escura. A matéria escura é a substância misteriosa que existe no Universo para fornecer a gravidade extra e assim manter juntas as galáxias individuais. E assim, na visão tradicional de que as anãs da Via Láctea eram galáxias satélites que estiveram em órbita durante muitos bilhões de anos, assumia-se que deveriam ser dominadas pela matéria escura e assim equilibrar a força das marés da Via Láctea e mantê-las intactas. 

O fato do Gaia ter revelado que a maioria das galáxias anãs estão circulando a Via Láctea pela primeira vez significa que não precisam necessariamente de incluir qualquer matéria escura, e deve-se reavaliar se estes sistemas estão em equilíbrio ou, ao invés, no processo de destruição. 

"Graças em grande parte ao Gaia, agora é óbvio que a história da Via Láctea é muito mais lendária do que os astrônomos haviam entendido anteriormente. Ao investigar estas pistas tentadoras, esperamos descobrir ainda mais sobre os capítulos fascinantes do passado da nossa Galáxia," disse Timo Prusti, cientista do projeto Gaia da ESA. 

Fonte: ESA

De onde vem o ouro?

Como é que os elementos químicos são produzidos no nosso Universo? De onde vêm os elementos pesados como ouro e urânio?

© NRAO (disco de acreção quente e denso em torno de um buraco negro)

Usando simulações de computador, uma equipe do centro de pesquisa Helmholtz da Alemanha, em Darmstadt, juntamente com colegas da Bélgica e do Japão, mostra que a síntese de elementos pesados é típica para certos buracos negros com discos de acreção.

A abundância prevista dos elementos formados fornece uma visão sobre quais os elementos pesados que precisam de ser estudados em laboratórios futuros, como o FAIR (Facility for Antiproton and Ion Research), atualmente em construção, e assim desvendar a origem dos elementos pesados. 

Todos os elementos pesados do planeta Terra foram formados sob condições extremas em ambientes astrofísicos: no interior das estrelas, em explosões estelares e durante a colisão de estrelas de nêutrons. Os cientistas estão intrigados com a questão de quais destes eventos astrofísicos têm as condições apropriadas para a formação dos elementos mais pesados, como o ouro ou o urânio.

A primeira espetacular observação de ondas gravitacionais e radiação eletromagnética originária de uma fusão de estrelas de nêutrons, em 2017, sugeriu que muitos elementos pesados podem ser produzidos e liberados nestas colisões cósmicas. No entanto, as questões de quando e porque é que o material é ejetado, e se podem existir outros cenários em que elementos pesados são produzidos, permanecem em aberto.

Os buracos negros com discos de acreção em órbita, densos e quentes, são candidatos promissores para a produção de elementos pesados. Tal sistema é formado tanto após a fusão de duas estrelas de nêutrons massivas quanto durante o chamado colapsar, o colapso e subsequente explosão de uma estrela em rotação.

A composição interna de tais discos de acreção ainda não é bem compreendida, particularmente no que diz respeito às condições sob as quais se forma um excesso de nêutrons. Um número elevado de nêutrons é um requisito básico para a síntese de elementos pesados, pois permite o processo de captura rápida de nêutrons, também denominado "processo r". Os neutrinos, quase sem massa, desempenham um papel fundamental neste processo, pois permitem a conversão entre prótons e nêutrons. 

"No nosso estudo, investigamos sistematicamente pela primeira vez as taxas de conversão de nêutrons e prótons para um grande número de configurações de disco por meio de elaboradas simulações de computador e descobrimos que os discos são muito ricos em nêutrons, desde que estejam presentes certas condições," explica o Dr. Oliver Just do grupo de Astrofísica Relativista pertencente à divisão de pesquisa teórica do centro de pesquisa Helmholtz. 

O fator decisivo é a massa total do disco. Quanto mais massivo o disco, mais frequentemente os nêutrons são formados a partir de prótons por meio da captura de elétrons sob emissão de neutrinos, e estão disponíveis para a síntese de elementos pesados através do processo r. No entanto, se a massa do disco for muito alta, a reação inversa desempenha um papel maior, de modo que mais neutrinos são recapturados pelos nêutrons antes de saírem do disco. Estes nêutrons são então convertidos de volta para prótons, o que atrapalha o processo r. 

Como mostra o estudo, a massa ótima do disco, para a produção prolífica de elementos pesados, é de cerca de 0,01 a 0,1 massas solares. O resultado fornece fortes evidências de que as fusões de estrelas de nêutrons, que produzem discos de acreção com estas massas, podem ser o ponto de origem para uma grande fração dos elementos pesados. Entretanto, ainda não está claro se e com que frequência tais discos de acreção ocorrem em sistemas colapsares. 

Além dos possíveis processos de ejeção de massa, o grupo de pesquisa também está investigando os sinais de luz produzidos pela matéria ejetada, que serão usados para inferir a massa e a composição da matéria ejetada em futuras observações da colisão de estrelas de nêutrons. Um bloco de construção importante para a leitura correta destes sinais de luz é o conhecimento preciso das massas e de outras propriedades dos elementos recém-formados.

Estes dados são atualmente insuficientes. Mas com a próxima geração de aceleradores, como o FAIR, será possível medi-los com uma precisão sem precedentes. A interação bem coordenada de modelos teóricos, experiências e observações astronômicas permitirá com que nos próximos anos, sejam testadas fusões de estrelas de nêutrons como a origem dos elementos do processo r.

Os resultados foram publicados na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Fonte: Helmholtz Research

Quando as galáxias se sobrepõem

Estas duas galáxias parecem que estão se chocando, mas estão na verdade, separadas por muitos milhões de anos-luz.

© Hubble (NGC 3314)

Nesta imagem do obtida pelo telescópio espacial Hubble, as duas galáxias distantes se alinham do nosso ponto de vista. A NGC 3314 é uma galáxia espiral localizada na direção da constelação de Hydra. O objeto foi descoberto pelo astrônomo John Herschel em 1835.

A galáxia consiste de um sistema menor e mais próximo de uma galáxia espiral que se encontra na frente de outra galáxia espiral maior, mais distante e inclinada. A imagem oferece uma visão detalhada de um raro par de galáxias sobrepostas. 

Quando os astrônomos estudaram as galáxias pela primeira vez na década de 1960, no entanto, eles pensaram que o par estava interagindo. As forças gravitacionais das marés estendem as galáxias para produzirem formas torcidas e caudas longas. O cabo de guerra galáctico também desencadeia estrelas em formação, geralmente visível como estrelas azuis brilhantes e nuvens de gás brilhantes. 

As duas galáxias na NGC 3314 não apresentam tais características de uma forte interação entre si. Um estudo dos padrões de rotação das duas galáxias também revela que elas não estão se atraindo gravitacionalmente. 

Na década de 1980, os astrônomos descobriram que as galáxias residiam a mais de 20 milhões de anos-luz de distância, consequentemente não propiciando uma interação. As observações revelaram que a galáxia de fundo, a NGC 3314B, está a cerca de 140 milhões de anos-luz da Terra, enquanto a galáxia do primeiro plano, a NGC 3314A, está a aproximadamente 117 milhões de anos-luz de distância. A sobreposição das galáxias significa que NGC 3314A é iluminada por trás pela luz da NGC 3314B. 

As faixas de poeira na galáxia em primeiro plano, que são escuras e difíceis de serem vistas na maioria das espirais, destacam-se fortemente na silhueta. Por causa de tanta poeira as nuvens geralmente só são vistas facilmente na luz infravermelha. 

Curiosamente, a NGC 3314A parece ter tido um encontro com outra galáxia, mas não com a NGC 3314B. Seus braços espirais gasosos são esticados, e muitas novas estrelas [os pontos azuis] aparecem ao redor deles. A causa mais provável da aparência levemente distorcida da galáxia em primeiro plano é um agrupamento de galáxias que não fazem parte desta imagem do Hubble.

Fonte: NASA

Uma galáxia espiral espetacular

Este retrato astronômico do telescópio espacial Hubble mostra uma visão lateral da majestosa galáxia espiral UGC 11537.

© Hubble (UGC 11537)

A Wide Field Camera 3 do Hubble captou os braços espirais enrolados ao redor do núcleo da galáxia UGC 11537 em comprimentos de onda infravermelho e visível, mostrando tanto as faixas brilhantes de estrelas quanto as nuvens escuras de poeira que se espalham pela galáxia.

A UGC 11537 está a 230 milhões de anos-luz de distância da Terra, na constelação de Aquila (A Ágia), e fica perto do plano da Via Láctea. Estar tão perto da faixa estrelada da Via Láctea significa que estrelas em primeiro plano de nossa própria galáxia entraram na imagem, as duas estrelas proeminentes na frente da UGC 11537 são intrusas de dentro da Via Láctea.

Estas estrelas brilhantes em primeiro plano são cercadas por picos de difração, aspectos na imagem causados ​​pela luz das estrelas interagindo com a estrutura interna do Hubble. Esta imagem veio de um conjunto de observações destinadas a ajudar os astrônomos a pesar buracos negros supermassivos em galáxias distantes. 

A combinação das observações perspicazes do Hubble e dados de telescópios terrestres permitiu aos astrônomos fazer modelos detalhados da massa das estrelas nestas galáxias, o que por sua vez ajuda a restringir a massa dos buracos negros supermassivos.

Fonte: ESA

Buraco negro encontrado escondido em aglomerado estelar

Com o auxílio do Very Large Telescope (VLT) do Observatório Europeu do Sul (ESO), os astrônomos descobriram um pequeno buraco negro fora da Via Láctea ao observar a maneira como este objeto influencia o movimento de uma estrela na sua vizinhança.

© Hubble/VLT (NGC 1850)

Trata-se da primeira vez que este método de detecção é utilizado para revelar a presença de um buraco negro fora da nossa Galáxia. Este método pode ser crucial para descobrir buracos negros escondidos na Via Láctea e em galáxias próximas e fornecer pistas sobre como é que estes objetos misteriosos se formam e evoluem.

O buraco negro recém descoberto localiza-se no NGC 1850, um aglomerado com milhares de estrelas situado a cerca de 160 mil anos-luz de distância na Grande Nuvem de Magalhães, uma galáxia vizinha da Via Láctea.

O primeiro buraco negro descoberto pela equipe tem cerca de 11 vezes a massa do nosso Sol. A pista concreta que colocou os astrônomos na trilha deste buraco negro foi a sua influência gravitacional numa estrela com cinco massas solares que o orbita.

Os astrônomos tinham já descoberto pequenos buracos negros de várias massas estelares em outras galáxias ao observar os raios X emitidos por estes objetos à medida que engolem matéria ou as ondas gravitacionais que são geradas quando os buracos negros colidem uns com os outros ou com estrelas de nêutrons. No entanto, a maioria dos buracos negros com massas estelares não mostram a sua presença através de raios X ou ondas gravitacionais.

A maioria destes objetos só pode ser descoberta dinamicamente. Quando formam um sistema com uma estrela, os buracos negros afetam o movimento estelar de modo sutil, mas detectável. Este método dinâmico poderá ajudar os astrônomos a descobrir muito mais buracos negros. 

Esta detecção em NGC 1850 marca a primeira vez que um buraco negro foi descoberto num aglomerado estelar jovem (este aglomerado tem apenas cerca de 100 milhões de anos de idade). Utilizando este método dinâmico em aglomerados estelares semelhantes será possível descobrir buracos negros ainda mais jovens e entender mais sobre como é que estes objetos evoluem. Ao compará-los com buracos negros maiores e mais velhos, situados em aglomerados estelares mais velhos, os astrônomos poderão compreender como é que estes objetos crescem, “alimentando-se” de estrelas ou se fundindo com outros buracos negros. Além disso, mapear a demografia de buracos negros em aglomerados estelares melhorará a compreensão da origem de fontes de ondas gravitacionais.

Para realizar a busca, a equipe utilizou dados obtidos durante dois anos com o instrumento MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) montado no VLT do ESO, no deserto chileno do Atacama. O MUSE nos permitiu observar áreas muito populosas, tais como as regiões mais internas dos agomerados estelares, e analisar cada estrela individual na vizinhança. O resultado final é a obtenção de informação sobre milhares de estrelas de uma só vez, pelo menos 10 vezes mais do que com outro instrumento qualquer. Isto permitiu que a equipe localizasse a estranha estrela cujo movimento peculiar sinalizava a presença de um buraco negro. 

Com dados da Optical Gravitational Lensing Experiment (OGLE), da Universidade de Varsóvia, e do telescópio espacial Hubble da NASA/ESA, a equipe conseguiu ainda medir a massa do buraco negro e confirmar os resultados. O Extremely Large Telescope (ELT) do ESO, que deverá começar a operar no Chile no final desta década, permitirá aos astrônomos descobrir ainda mais buracos negros escondidos. O ELT irá revolucionar definitivamente esta área de estudo, já que será possível observar estrelas consideravelmente mais tênues no mesmo campo de visão, assim como procurar buracos negros em aglomerados globulares muito mais distantes. 

Esta pesquisa foi apresentada em um artigo publicado no periódico Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 

Fonte: ESO

Detectado exoplaneta em órbita de duas estrelas

Uma nova técnica desenvolvida em parte pelo astrônomo Nader Haghighipour da Universidade do Havaí permitiu que os cientistas detectassem rapidamente um planeta em trânsito com dois sóis.

© PSI (ilustração do exoplaneta TIC 172900988b)

Denominados planetas circumbinários, estes objetos orbitam um par de estrelas. Durante anos, estes planetas foram meramente objeto de ficção científica, como Tatooine na saga "Guerra das Estrelas".

No entanto, graças ao sucesso das missões Kepler e TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite), uma equipe de astrônomos, incluindo Haghighipour, encontrou 14 destes corpos até agora. As missões Kepler e TESS detectam planetas por meio do método de trânsito, onde é possível medir a minúscula queda de brilho de uma estrela à medida que um planeta passa em frente, bloqueando parte da luz estelar. Normalmente, os astrônomos precisam de ver pelo menos três destes trânsitos para definir a órbita do planeta. Isto torna-se um desafio quando há duas estrelas hospedeiras.

A detecção de planetas circumbinários é muito mais complicada do que a de planetas em órbita de estrelas individuais. Quando um planeta orbita um sistema estelar duplo, os trânsitos da mesma estrela não ocorrem em intervalos consistentes. O planeta pode transitar uma estrela, e depois transitar a outra, antes de transitar pela primeira estrela novamente, e assim por diante. 

Acrescentando ao desafio, os períodos orbitais dos planetas circumbinários são sempre muito mais longos do que o período orbital da estrela binária. Isso significa que, para observar três trânsitos, os cientistas precisam de observar o binário por muito tempo. Embora isso não tenha sido um problema com o telescópio espacial Kepler (este telescópio observou apenas uma região do céu durante 3,5 anos), torna-se complexo usar o telescópio TESS para detectar planetas circumbinários, porque o TESS observa uma porção do céu por apenas 27 dias antes de apontar para outro lugar, tornando impossível observar três trânsitos de um planeta com o TESS.

Em 2020, Haghighipour e a sua equipe encontraram uma maneira de contornar esta limitação. Uma nova técnica foi empregada para detectar planetas circumbinários usando o TESS, desde que o planeta transitasse ambas as estrelas hospedeiras dentro da janela de observação de 27 dias. Agora, eles encontraram efetivamente o primeiro planeta circumbinário nos dados do TESS, demonstrando que a técnica funciona.

O binário alvo é conhecido pela sua designação de catálogo TIC 172900988, e foi observado num único setor pelo TESS, onde a sua curva de luz mostrava sinais de dois trânsitos, um em cada estrela, separados por apenas cinco dias, durante a mesma conjunção.

A órbita deste planeta leva quase 200 dias, com o método de trânsito tradicional, é necessário esperar mais de um ano para detectar dois trânsitos adicionais. A nova técnica reduziu este tempo para apenas cinco dias, mostrando que, apesar da sua curta janela de observação, o TESS pode ser usado para detectar planetas circumbinários.

O exoplaneta TIC 172900988b é também muito grande, é um gigante gasoso do tamanho de Júpiter (Júpiter é aproximadamente 10 vezes maior do que a Terra em termos de diâmetro) e o planeta circumbinário mais massivo já descoberto até à data.

A descoberta do primeiro planeta circumbinário do TESS, usando esta nova técnica, foi publicada no periódico The Astronomical Journal.

Fonte: SETI Institute

Cientistas cidadãos encontram 10.000 novas estrelas variáveis

Cientistas cidadãos voluntários, analisando dados de uma rede de telescópios espalhada pelo globo, identificaram este ano 10.000 novas estrelas variáveis na Via Láctea.

© Ohio S. U. (cientistas cidadãos identificam novas estrelas variáveis)

Os voluntários têm examinado desde janeiro dados do levantamento ASAS-SN (All-Sky Automated Survey for Supernovae), gerido por pesquisadores da Universidade Estatal de Ohio. 

Os pesquisadores detalharam o que o projeto de ciência cidadã, de nome Citizen ASAS-SN, realizou até agora: mais de 3.100 voluntários fizeram cerca de 839.000 classificações de mais de 100.000 curvas de luz, ou seja, dados que informam os astrônomos sobre objetos no céu. 

Uma estrela variável é uma estrela cujo brilho muda com o tempo, isto é, a luz proveniente de tal estrela não é constante.

Os cientistas voluntários tentaram classificar amplamente as estrelas como binários eclipsantes, onde uma estrela passa em frente da outra, estrelas pulsantes e estrelas giratórias. E também é possível descartar os dados, significando que não são estrelas. Por exemplo, satélites em órbita baixa da Terra podem interferir com a luz das estrelas vistas através dos telescópios; os dados de um satélite seriam classificados como "lixo". E os cientistas voluntários podem marcar os dados como "desconhecido" se as curvas de luz não encaixassem nas classes de estrelas variáveis.

Algumas das estrelas que os cientistas voluntários classificaram já tinham sido previamente identificadas, o que deu aos pesquisadores uma maneira de verificar a precisão dos voluntários. 

O projeto baseia-se em trabalhos anteriores e no trabalho em andamento do ASAS-SN de analisar o céu em busca de buracos negros e outros fenômenos cosmológicos. Os telescópios do ASAS-SN foram recentemente atualizados, permitindo perscrutar mais profundamente o espaço em busca de novas estrelas variáveis, supernovas e outros objetos. A análise anterior dos dados do ASAS-SN foi realizada amplamente usando algoritmos de aprendizagem de máquina, onde um algoritmo de computador classifica os dados. 

O objetivo principal do projeto é tornar os dados públicos, partilhar a ciência com uma comunidade mais ampla de pessoas. O trabalho dos cientistas cidadãos também está ajudando a melhorar o algoritmo de aprendizagem de máquina, possibilitando a máquina entender melhor quais os dados que são "lixo" e quais os dados que são úteis. 

O olho humano pode detectar coisas incomuns e destacá-las muito melhor do que uma máquina tem sido capaz de fazer. E quando o relatam à equipe de pesquisa, permite fazer estas descobertas realmente excelentes.

Um artigo foi submetido no periódico Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Fonte: Ohio State University

Curiosidade cosmológica

Esta imagem do telescópio espacial Hubble mostra a galáxia espiral Mrk 1337, que está a cerca de 120 milhões de anos-luz de distância da Terra, na constelação de Virgem.

© Hubble (Mrk 1337)

A Wide Field Camera 3 do Hubble captou a galáxia Mrk 1337 em uma ampla faixa de comprimentos de onda ultravioleta, visível e infravermelho, produzindo esta imagem ricamente detalhada. 

A Mrk 1337 é uma galáxia espiral fracamente barrada, ou seja, significa que os braços espirais irradiam de uma barra central de gás e estrelas. As barras ocorrem em cerca de metade das galáxias espirais, incluindo nossa própria galáxia, a Via Láctea. 

Estas observações fazem parte de uma campanha para melhorar nosso conhecimento de quão rápido o Universo está se expandindo. Eles foram propostos por Adam Riess, que recebeu o Prêmio Nobel de Física em 2011 por suas contribuições para a descoberta da expansão acelerada do Universo, ao lado de Saul Perlmutter e Brian Schmidt. 

Fonte: ESA