Descoberta a primeira explosão de uma estrela Wolf-Rayet

Um estudo, com a participação de pesquisadores do GTC (Gran Telescopio Canarias) filiados ao IAC (Instituto de Astrofísica de Canarias), descobriu uma estrela explosiva inédita que se pensava existir apenas na teoria.

© Wissam Ayoub (WR 134)

Num passado não muito distante, a descoberta de uma supernova, uma estrela em explosão, era considerada uma ocasião rara. Hoje em dia, os instrumentos de medição e os avançados métodos de análise permitem detectar diariamente cinquenta destas explosões, o que também aumentou a probabilidade de detectar tipos mais raros de explosões que até agora só existiam teoricamente. 

Recentemente, uma equipe internacional de cientistas, liderada por Avishay Gal-Yam do Departamento de Física de Partículas e Astrofísica do Instituto Weizmann, descobriu uma supernova que nunca tinha sido observada antes. A explosão de uma estrela Wolf-Rayet, um tipo de estrela massiva altamente evoluída que perde uma grande quantidade de massa devido a ventos estelares intensos. 

O núcleo de cada estrela é alimentado pela fusão nuclear, onde os núcleos de elementos mais leves se fundem para formar elementos mais pesados. A fusão de quatro núcleos de hidrogênio resulta na formação de um átomo de hélio, enquanto vários núcleos de hélio combinados resultam na formação de carbono, oxigênio e assim por diante. O último elemento que se irá formar naturalmente através da fusão nuclear é o ferro, que é o núcleo atômico mais estável. 

Em circunstâncias normais, a energia produzida no núcleo da estrela mantém temperaturas extremamente elevadas que provocam a expansão da sua matéria gasosa, preservando assim o fino equilíbrio com a força da gravidade, atraindo a massa da estrela para o seu centro. Quando a estrela fica sem elementos para fundir e deixa de produzir energia, este equilíbrio é perturbado, levando ou a um buraco negro que se abre no coração da estrela, provocando o colapso sob si própria, ou à explosão da estrela, que libeta os elementos pesados para o espaço. 

 A vida das estrelas massivas é considerada relativamente curta, alguns milhões de anos no máximo. O Sol, em comparação, tem uma expectativa de vida de cerca de 10 bilhões de anos. Os processos subsequentes de fusão nuclear no núcleo das estrelas massivas levam à sua estratificação, em que os elementos pesados se concentram no núcleo e gradualmente elementos mais leves compõem as camadas externas.

As estrelas Wolf-Rayet são estrelas particularmente massivas que não têm uma ou mais das camadas externas que são compostas por elementos mais leves. Desta forma, em vez do hidrogênio, a superfície da estrela é caracterizada pela presença de hélio, ou mesmo de carbono e elementos mais pesados. Uma explicação possível para este fenômeno é que ventos fortes que sopram devido à alta pressão no invólucro da estrela, dispersam a sua camada mais externa, fazendo com que a estrela perca uma camada após a outra ao longo de várias centenas de milhares de anos. 

Apesar da sua vida relativamente curta e do seu estado de desintegração progressiva, a análise do número sempre crescente de descobertas de supernovas levou à hipótese de que as estrelas Wolf-Rayet simplesmente não explodem, elas simplesmente colapsam silenciosamente em buracos negros, caso contrário, já teriam sido observadas. Esta hipótese, contudo, acabou de ser abalada devido à recente descoberta. 

A análise espectroscópica da luz emitida pela explosão levou à descoberta de assinaturas espectrais que estão associadas a elementos específicos. Desta forma, foi possível demonstrar que a explosão continha átomos de carbono, oxigênio e neônio, este último um elemento que ainda não tinha sido observado desta maneira em nenhuma supernova até à data. Além disso, os pesquisadores identificaram que a matéria que "jorrava" radiação cósmica não participou na explosão, mas que tinha origem no espaço que rodeava a estrela volátil. Isto, por sua vez, reforçou a sua hipótese a favor de ventos fortes que tomaram parte na remoção do invólucro externo da estrela.

Os pesquisadores estimam que a massa que se dispersou durante a explosão é provavelmente igual à massa do Sol ou à de uma estrela ligeiramente menor; a estrela que explodiu era significativamente mais massiva, tendo pelo menos 10 vezes a massa do Sol.

As descobertas foram publicadas na revista Nature.

Fonte: Instituto de Astrofísica de Canarias

O efeito borboleta

A cerca de 60 milhões de anos-luz de distância, na constelação da Virgem, as duas galáxias NGC 4567 e NGC 4568, também chamadas Galáxias Borboleta devido à sua estrutura parecida com asas, começam a colidir e a se fundirem uma à outra.

© ESO/VLT (NGC 4567 e NGC 4568)

Podemos ver isso mesmo nesta imagem captada pelo instrumento FORS2 (FOcal Reducer and low dispersion Spectrograph 2), montado no Very Large Telescope (VLT) do ESO no Observatório do Paranal, nos Andes chilenos. 

Colisões de galáxias não são incomuns no Universo. Podemos imaginá-las violentas e catastróficas, mas, na realidade, são processos surpreendentemente pacíficos, tal como uma valsa executada por estrelas, gás e poeira e coreografada pela gravidade. 

Pensa-se que este tipo de colisão e fusão seja também o eventual destino da Via Láctea, que irá sofrer uma interação semelhante com a nossa galáxia vizinha, Andrômeda. 

O instrumento FORS2 é frequentemente apelidado de o "canivete suíço" do Paranal, devido à sua incrível versatibilidade, sendo um dos instrumentos mais requisitados. Além de captar imagens como esta, também pode obter espectros de até várias dezenas de objetos cósmicos simultaneamente, ou estudar luz polarizada. 

Esta imagem foi criada como parte do programa Joias Cósmicas do ESO, uma iniciativa de divulgação para produzir imagens de objetos interessantes, intrigantes ou visualmente atraentes, utilizando os telescópios do ESO, para fins de educação e divulgação científica. O programa utiliza tempo de telescópio que não pode ser usado em observações científicas. Todos os dados obtidos podem ter igualmente interesse científico e são, por isso, postos à disposição dos astrônomos através do arquivo científico do ESO. 

Fonte: ESO

O jato de estrela jovem MHO 2147

Estrelas guias a laser e óptica adaptativa aguçaram esta impressionante imagem terrestre de jatos estelares do Observatório Gemini Sul, nos Andes chilenos.

© Gemini (MHO 2147)

Estes jatos gêmeos de MHO 2147 são de uma jovem estrela em formação. Encontra-se em direção à Via Láctea central e ao limite das constelações de Sagitário e Ofiúco a uma distância estimada de cerca de 10.000 anos-luz. No centro, a própria estrela é obscurecida por uma densa região de poeira fria. 

Mas a imagem infravermelha ainda traça os jatos sinuosos em um quadro que abrange cerca de 5 anos-luz na distância estimada do sistema. Impulsionado para fora pela jovem estrela em rotação, a aparente direção errante dos jatos é provavelmente devido à precessão. Parte de um sistema estelar múltiplo, o eixo de rotação da jovem estrela iria lentamente efetuar precessão ou oscilar como um pião sob a influência da gravitação de seus companheiros próximos. 

Fonte: NASA

Rigel e a Nebulosa da Cabeça da Bruxa

À luz das estrelas, este rosto misterioso brilha no escuro, um perfil torto evocando seu nome popular, a Nebulosa da Cabeça da Bruxa.

© José Mtanous (Rigel e IC 2118)

De fato, este fascinante retrato telescópico dá a impressão de que a bruxa fixou seu olhar na brilhante estrela supergigante de Órion, Rigel. Mais formalmente conhecida como IC 2118, a Nebulosa da Cabeça da Bruxa se estende por cerca de 50 anos-luz e é composta de grãos de poeira interestelar refletindo a luz da estrela Rigel. 

A cor azul da Nebulosa da Cabeça da Bruxa e da poeira ao redor de Rigel é causada não apenas pela intensa luz azul da estrela Rigel, mas porque os grãos de poeira espalham a luz azul com mais eficiência do que a vermelha. O mesmo processo físico faz com que o céu diurno da Terra pareça azul, embora os dispersores na atmosfera da Terra sejam moléculas de nitrogênio e oxigênio. 

A estrela Rigel, a Nebulosa da Cabeça da Bruxa e o gás e a poeira que os cercam estão a cerca de 800 anos-luz de distância.

Fonte: NASA

Trio de galáxias interagindo

A imagem destaca um grupo de três galáxias, conhecidas coletivamente como NGC 7764A. Elas foram fotografadas pelo telescópio espacial Hubble, usando sua Advanced Camera for Surveys (ACS) e Wide Field Camera 3 (WFC3).

© Hubble (NGC 7764A)

As duas galáxias no canto superior direito da imagem parecem estar interagindo uma com a outra. Os longos rastros de estrelas e gás que se estendem de ambas dão a impressão de que elas acabaram de ser atingidas com grande velocidade, jogadas pela galáxia em forma de bola de boliche no canto inferior esquerdo da imagem. 

Na realidade, as interações entre as galáxias acontecem em períodos de tempo muito longos, e as galáxias raramente colidem de frente umas com as outras. Também não está claro se a galáxia no canto inferior esquerdo está realmente interagindo com as outras duas, embora estejam tão relativamente próximas no espaço que parece possível que estejam. Por feliz coincidência, a interação coletiva entre estas galáxias fez com que as duas no canto superior direito formassem uma forma que, da perspectiva do nosso Sistema Solar, lembra a nave estelar conhecida como USS Enterprise de Star Trek! 

A NGC 7764A, que fica a cerca de 425 milhões de anos-luz da Terra na constelação de Phoenix, é um exemplo fascinante de quão estranha a nomenclatura astronômica pode ser. As três galáxias são individualmente referidas como NGC 7764A1, NGC 7764A2 e NGC 7764A3, e uma galáxia totalmente separada, chamada NGC 7764, fica nos céus a uma distância de uma Lua (como vista da Terra) de distância. Esta nomeação bastante aleatória faz mais sentido quando consideramos que muitos dos catálogos para rastrear corpos celestes foram compilados há mais de 100 anos, muito antes de a tecnologia moderna tornar a padronização da terminologia científica muito mais fácil. 

Fonte: ESA

Uma superlua localizada além do Sistema Solar

Os astrônomos relataram uma segunda lua gigante, em órbita de um exoplaneta do tamanho de Júpiter, localizada além do nosso Sistema Solar.

© H. V. Widerström (ilustração de exolua com seu exoplaneta)

Se confirmado, este avistamento pode significar que as exoluas são tão comuns no Universo quanto os exoplanetas, e que as luas, grandes ou pequenas, são uma característica dos sistemas planetários. 

Mas pode ser uma longa espera. O primeiro avistamento de uma exolua, há quatro anos, ainda está à espera de confirmação e a verificação desta nova candidata pode ser igualmente longa e controversa.

A equipe avistou a candidata a exolua gigante em órbita do planeta Kepler-1708b, um mundo a 5.500 anos-luz da Terra na direção das constelações de Cisne e de Lira. Esta nova candidata é cerca de um-terço menor do que a lua do tamanho de Netuno que foi encontrada anteriormente em órbita de um planeta semelhante a Júpiter, Kepler-1625b.

Ambas as candidatas a superlua são provavelmente feitas de gás que se acumulou sob a atração gravitacional provocada pelo seu enorme tamanho. Se a hipótese estiver correta, as luas podem até ter começado a sua vida como planetas de pleno direito, apenas para serem puxadas para a órbita de um exoplaneta ainda maior como Kepler-1625b ou 1708b. Ambas as luas estão localizadas longe da sua estrela hospedeira, onde há menos gravidade para puxar os planetas e para despojá-los das suas luas. 

Os pesquisadores procuraram planetas gigantes gasosos e frios em órbitas largas na sua busca por exoluas precisamente porque os análogos no nosso Sistema Solar, Júpiter e Saturno têm, entre eles, mais de cem luas. 

As exoluas fascinam os astrônomos pelas mesmas razões que os exoplanetas. Têm o potencial de revelar como e onde a vida pode ter surgido no Universo. No presente estudo, os pesquisadores analisaram a amostra de planetas gigantes gasosos e mais frios captada pela missão Kepler da NASA. Depois de analisarem detalhadamente 70 planetas, encontraram apenas um candidato, o Kepler-1708b, com um sinal semelhante ao de uma exolua.

Avistar uma lua ou até um planeta a centenas ou a milhares de anos-luz da Terra não é simples. As luas e os planetas só podem ser observados indiretamente à medida que passam em frente das suas estrelas hospedeiras, fazendo com que a luz estelar diminua intermitentemente. Captar um destes sinais fugazes de trânsito, com um telescópio, é complexo, assim como a interpretação dos dados da curva de luz. As luas são ainda mais difíceis de detectar porque são menores e bloqueiam menos luz.

A descoberta foi publicada na revista Nature Astronomy.

Fonte: Columbia University

Navegando nas estrelas

Os braços espirais da galáxia NGC 3318 estão preguiçosamente espalhados por esta imagem do telescópio espacial Hubble.

© Hubble (NGC 3318)

Esta galáxia espiral fica na constelação de Vela e está a cerca de 115 milhões de anos-luz da Terra. Vela era originalmente parte de uma constelação muito maior, conhecida como Argo Navis, em homenagem ao lendário navio Argo da mitologia grega, mas esta constelação desajeitada provou ser impraticavelmente grande.

A Argo Navis foi dividida em três partes separadas chamadas Carina, Puppis e Vela. Como convém a uma galáxia em uma constelação de inspiração náutica, as bordas externas do da NGC 3318 quase se assemelham às velas de um navio ondulando em uma brisa suave.

Apesar de sua aparência plácida, a NGC 3318 foi palco de um fenômeno astronômico espetacularmente violento, uma supernova titânica detectada pela primeira vez por um astrônomo amador em 2000. Graças à distância da NGC 3318 da Terra, a supernova original deve ter ocorrido por volta de 1885. Coincidentemente , este foi o ano em que a única supernova já detectada em nossa galáxia vizinha Andrômeda foi testemunhada por astrônomos do século XIX.

Fonte: ESA

Um exoplaneta com formato de bola de rugby

A missão exoplanetária Cheops da ESA revelou que um exoplaneta que orbita a sua estrela hospedeira em menos de um dia tem uma forma mais parecida à de uma bola de rugby do que de uma esfera.

© ESA (ilustração do exoplaneta WASP-103b e da sua estrela hospedeira)

Esta é a primeira vez que se detecta deformação num exoplaneta, fornecendo novas informações sobre a estrutura interna destes planetas que orbitam as suas estrelas. 

O planeta, conhecido como WASP-103b, está localizado na direção da constelação de Hércules. Foi deformado pelas fortes forças de maré entre o planeta e a sua estrela progenitora WASP-103, que é cerca de 200 graus mais quente e 1,7 vezes maior do que o Sol. 

Os oceanos da Terra têm marés principalmente devido a um ligeiro puxão da Lua. O Sol também tem um efeito menor, mas significativo, sobre as marés, contudo está demasiado longe da Terra para provocar grandes deformações no nosso planeta. O mesmo não pode ser dito de WASP-103b, um planeta com quase o dobro do tamanho de Júpiter, com 1,5 vezes a sua massa, que orbita a sua estrela hospedeira em menos de um dia. 

Os astrônomos já suspeitavam que uma proximidade tão íntima provocaria marés monumentais, mas até agora não tinham sido capazes de as medir. Utilizando novos dados do telescópio espacial Cheops da ESA, combinados com dados que já tinham sido obtidos pelo telescópio espacial Hubble e pelo telescópio espacial Spitzer da NASA, os astrônomos conseguiram agora detectar como as forças das marés deformam o exoplaneta WASP-103b de uma esfera normal para uma forma mais parecida à de uma bola de rugby. 

O Cheops mede trânsitos exoplanetários, ou seja, a queda na luz provocada quando um planeta passa em frente da sua estrela, a partir do nosso ponto de vista. Normalmente, o estudo da forma da curva de luz irá revelar detalhes sobre o planeta, tais como o seu tamanho. A alta precisão do Cheops, juntamente com a sua flexibilidade de apontamento, que permite com que o satélite regresse a um alvo e observe múltiplos trânsitos, permitiu a detecção do minúsculo sinal da deformação de maré de WASP-103b. Esta assinatura distinta pode ser utilizada para desvendar ainda mais informações sobre o planeta.

A equipe foi capaz de usar a curva de luz do trânsito de WASP-103b para derivar um parâmetro - os números de Love - que medem a forma como a massa é distribuída dentro de um planeta. A compreensão de como a massa é distribuída pode revelar detalhes sobre a estrutura interna do planeta. A resistência de um material a ser deformado depende da sua composição. Por exemplo, aqui na Terra temos marés devido à Lua e ao Sol, mas só podemos ver marés nos oceanos. A parte rochosa não se move assim tanto. Ao medir quanto o planeta é deformado, podemos dizer que porcentagem é rochosa, gasosa ou água.

Os números de Love para WASP-103b são semelhantes aos de Júpiter, o que sugere provisoriamente que a estrutura interna é idêntica, apesar de WASP-103b ter o dobro do raio. Em princípio, esperava-se que um planeta com 1,5 vezes a massa de Júpiter tivesse aproximadamente o mesmo tamanho, por isso WASP-103b deve estar muito inflado devido ao aquecimento da sua estrela e talvez devido a outros mecanismos. 

Uma vez que a incerteza nos números de Love ainda é bastante elevada, serão necessárias observações futuras com o Cheops e com o telescópio espacial James Webb para decifrar os detalhes. A precisão extremamente alta do Webb irá melhorar as medições da deformação das marés exoplanetárias, permitindo uma melhor comparação entre estes chamados "Júpiteres quentes" e os planetas gigantes no Sistema Solar. 

O WASP-103b também tem outro mistério. As interações de maré entre uma estrela e um planeta do tamanho de Júpiter, muito próximo, fariam com que o período orbital do planeta fosse encurtado, aproximando-o gradualmente da estrela antes de ser eventualmente engolido por sua estrela. No entanto, as medições de WASP-103b parecem indicar que o período orbital pode estar aumentando e que o planeta está a se afastando lentamente da estrela. Isto indicaria que algo, para além das forças de maré, é o fator dominante que afeta este planeta. 

Os astrônomos analisaram outros potenciais cenários, tais como uma estrela companheira da hospedeira afetando a dinâmica do sistema, ou a órbita do planeta ser ligeiramente elíptica. Não foram capazes de confirmar estes cenários, mas também não conseguiram excluí-los. É também possível que o período orbital esteja diminuindo, em vez de aumentar, mas apenas observações adicionais dos trânsitos de WASP-103b com o Cheops e outros telescópios vão ajudar a esclarecer este mistério.

Um artigo foi publicado no periódico Astronomy & Astrophysics.

Fonte: Observatoire de Paris

Enorme erupção de estrela de nêutrons supermagnética

Cientistas recentemente relataram que uma estrela densa e magnética entrou em erupção violentamente e cuspiu tanta energia quanto um bilhão de sóis, e fez isso em uma fração de segundo.

© NASA/C. Smith (ilustração de magnetar emitindo poderosa rajada de raios X)

Este tipo de estrela, conhecida como magnetar, é uma estrela de nêutrons com um campo magnético excepcionalmente forte, e elas frequentemente irrompem de forma espetacular e sem qualquer aviso. Mas ainda que magnetars possam ser milhares de vezes mais brilhantes que o nosso Sol, suas erupções são tão breves e imprevisíveis que se tornam desafiadoras para que os astrofísicos as encontrem e estudem. 

Entretanto, recentemente, pesquisadores conseguiram captar uma destas emissões e calcular as oscilações no brilho da magnetar enquanto estava em erupção. Os cientistas descobriram que a magnetar distante liberou tanta energia quanto o nosso Sol produz em 100.000 anos, e ela o fez em apenas um décimo de segundo. 

Uma estrela de nêutrons se forma quando uma estrela enorme colapsa ao final de sua vida. Conforme a estrela morre em uma supernova, prótons e elétrons em seu núcleo são esmagados em uma massa solar comprimida que une gravidade intensa com rotação em altas velocidades e forças magnéticas poderosas. O resultado é uma estrela de nêutrons, que possui aproximadamente 1,3 a 2,5 massas solares (1 massa solar corresponde a cerca de 330.000 Terras) esmagadas em uma esfera medindo apenas 20 quilômetros de diâmetro.

As magnetars são estrelas de nêutrons com campos magnéticos 1.000 vezes mais fortes que outras estrelas de nêutrons, e elas são mais poderosas que qualquer outro objeto no Universo. Por isso, nosso Sol não é nada comparado a estas estrelas brilhantes e densas, até mesmo quando não estão em erupção. Até mesmo em um estado inativo, as magnetars podem ser 100.000 vezes mais luminosas que nosso Sol.

A magnetar, denominada GRB2001415, que produziu a breve erupção está localizada na Galáxia do Escultor, uma galáxia espiral a cerca de 13 milhões de anos-luz da Terra. O enorme flare foi detectado no dia 15 de abril de 2020, pelos instrumentos do Monitor de Interações Atmosfera-Espaço (ASIM) na Estação Espacial Internacional. Por intermédio de inteligência artificial no processamento da ASIM foi detectado o flare, permitindo que os pesquisadores analisassem este pico de energia breve e violento. O flare durou apenas 0,16 segundos, e então o sinal caiu tão rapidamente que se tornou quase indistinguível do ruído de fundo nos dados. 

Apenas cerca de 30 magnetars foram identificadas entre aproximadamente 3.000 estrelas de nêutrons conhecidas, e este é o flare de magnetar mais distante já detectado. Cientistas suspeitam que erupções como esta podem ser causadas pelos chamados estelemotos (terremotos estelares), que perturbam as camadas mais externas e elásticas. E esta rara observação poderia ajudar os pesquisadores a desvendar as forças que produzem os arrotos energéticos das magnetars, de acordo com o estudo. 

Um artigo foi publicado na revista Nature.

Fonte: Scientific American

Uma estrela moribunda com final explosivo

Pela primeira vez, os astrônomos viram em "tempo real" o fim dramático da vida de uma supergigante vermelha, observando a rápida autodestruição e morte da estrela antes de se transformar numa supernova do Tipo II.

© A. Makarenko (ilustração de estrela supergigante vermelha)

Usando dois telescópios no Havaí, o Pan-STARRS do Instituto de Astronomia da Universidade do Hawai'i em Haleakalā, Maui e o Observatório W. M. Keck em Maunakea, Havaí, astrônomos que trabalhavam no levantamento YSE (Young Supernova Experiment) observou a supergigante vermelha durante os seus últimos 130 dias, que culminou na sua detonação mortal.

A detecção direta de atividade pré-supernova numa estrela supergigante vermelha nunca tinha sido observada antes numa supernova comum do Tipo II. Pela primeira vez, é vista uma estrela supergigante vermelha explodir!" 

O Pan-STARRS detectou pela primeira vez a estrela massiva condenada no verão de 2020 graças à enorme quantidade de luz que irradiava. Alguns meses mais tarde, no outono de 2020, uma supernova iluminou o céu. A equipe rapidamente captou o poderoso flash e obteve o primeiro espectro da explosão energética, denominada SN 2020tlf, usando o instrumento LRIS (Low Resolution Imaging Spectrometer) do observatório Keck. 

Os dados mostraram evidências diretas de material circunstelar denso ao redor da estrela no momento da explosão, provavelmente o mesmo gás que o Pan-STARRS tinha fotografado sendo ejetado violentamente no início do verão.

A equipe continuou monitorando a SN 2020tlf após a explosão; com base nos dados obtidos pelos instrumentos DEIMOS (DEep Imaging and Multi-Object Spectrograph) e NIRES (Near Infrared Echellette Spectrograph) do observatório Keck, determinaram que a supergigante vermelha progenitora de SN 2020tlf, localizada na galáxia NGC 5731, a cerca de 120 milhões de anos-luz de distância, era 10 vezes mais massiva do que o Sol. 

A descoberta desafia as ideias anteriores de como as estrelas supergigantes vermelhas evoluem mesmo antes de explodirem. Antes deste evento, todas as supergigantes vermelhas observadas antes da explosão estavam relativamente quiescentes: não mostravam qualquer evidência de erupções violentas ou emissão luminosa, como foi observado antes de SN 2020tlf. Contudo, esta nova detecção de radiação luminosa proveniente de uma supergigante vermelha no seu último ano antes da explosão sugere que pelo menos algumas destas estrelas devem sofrer alterações significativas na sua estrutura interna, o que resulta então na ejeção tumultuosa de gás momentos antes do seu colapso.

A descoberta abre um caminho para levantamentos transientes como o YSE para buscar radiação luminosa proveniente de supergigantes vermelhas, e para reunir mais evidências de que tal comportamento pode assinalar a destruição iminente de uma estrela massiva. 

A detecção de mais eventos como SN 2020tlf terá um impacto relevante na definição dos meses finais da evolução estelar.

A descoberta foi publicada no periódico The Astrophysical Journal.

Fonte: W. M. Keck Observatory

Tranquilidade galáctica

Os braços espirais preguiçosamente sinuosos da espetacular galáxia NGC 976 preenchem o quadro desta imagem do telescópio espacial Hubble.

© Hubble (NGC 976)

Esta galáxia espiral fica a cerca de 150 milhões de anos-luz da Via Láctea, na constelação de Áries. Apesar de sua aparência tranquila, a NGC 976 foi palco de um dos fenômenos astronômicos mais violentos conhecidos, uma explosão de supernova.

Estes eventos cataclísmicos violentos ocorrem no final da vida de estrelas massivas e podem ofuscar galáxias inteiras por um curto período. Enquanto as supernovas marcam a morte de estrelas massivas, elas também são responsáveis ​​pela criação de elementos pesados ​​que são incorporados às gerações posteriores de estrelas e planetas. 

As supernovas também auxiliam os astrônomos na medida de distâncias às galáxias distantes. A quantidade de energia lançada no espaço por explosões de supernovas é muito uniforme, permitindo aos astrônomos estimar suas distâncias de quão brilhantes elas parecem ser quando vistas da Terra.

Esta imagem foi criada usando dados da Wide Field Camera 3 do Hubble e vem de uma grande coleção de observações do telescópio de galáxias próximas que hospedam supernovas, bem como uma classe pulsante de estrelas conhecidas como variáveis ​​Cefeidas. Tanto as cefeidas quanto as supernovas são usadas para medir distâncias astronômicas, e as galáxias contendo os dois objetos fornecem laboratórios naturais úteis onde os dois métodos podem ser calibrados concomitantemente. 

Fonte: ESA

Objeto é atingido por ondas de radiação emitidas por estrela

Uma equipe de cientistas usou o observatório de raios X Chandra da NASA e o XMM-Newton da ESA para investigar alguma atividade incomum de raios X de uma estrela anã branca.

© CfA (ilustração de estrela anã branca e seu companheiro)

A ilustração de um artista mostra uma anã branca como uma esfera branco-azulada próxima ao centro e um objeto marrom avermelhado no lado direito em torno da estrela.

Os dados sugerem que esta anã branca está fulminando um objeto companheiro, que é uma estrela de baixa massa ou planeta, com ondas de calor e radiação enquanto o separa por meio da força gravitacional. 

A maioria das estrelas, incluindo o Sol, se tornará "anãs brancas" depois que começarem a ficar sem combustível, expandir e resfriar em uma gigante vermelha, e então perder suas camadas externas. Esta evolução deixa para trás um nó estelar que desaparece lentamente por bilhões de anos. 

Astrônomos observaram que a anã branca KPD 0005+5106, localizada a cerca de 1.300 anos-luz da Terra, emite emissão de raios X de alta energia que aumenta e diminui regularmente o brilho a cada 4,7 horas. Este fluxo recorrente de raios X indica que a estrela KPD 0005+5106 tem um objeto em órbita ao seu redor, uma estrela de massa muito baixa ou um planeta. 

A anã branca puxa o material da companheira para um disco em torno de si, antes de atingir seus polos norte e sul. A concentração de material atingindo os polos da anã branca está criando dois pontos brilhantes de emissão de raios X de alta energia. À medida que a anã branca e seu companheiro orbitam um ao redor do outro, o ponto quente voltado para a Terra entra e sai de vista, fazendo com que os raios X de alta energia aumentem e diminuam regularmente. 

Os pesquisadores analisaram o que aconteceria se este objeto fosse um planeta com massa semelhante à de Júpiter, uma possibilidade que concorda com os dados mais prontamente do que uma estrela apagada ou uma anã marrom. Em seus modelos, a anã branca puxaria material do planeta para a anã branca, um processo pelo qual o objeto só poderia sobreviver por algumas centenas de milhões de anos antes de ser destruído. Este material roubado gira em torno da anã branca, que brilha em raios X que o Chandra pode detectar.

Um artigo descrevendo estes resultados foi publicado no periódico The Astrophysical Journal. . 

Fonte: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

Enorme erupção em buraco negro

Os astrônomos produziram a imagem mais compreensiva da emissão de rádio do buraco negro supermassivo, em alimentação ativa, mais próximo da Terra.

© ICRAR (galáxia elíptica Centauro A)

Centauro A é uma gigante galáxia ativa elíptica a 12 milhões de anos-luz de distância. No seu núcleo encontra-se um buraco negro com uma massa de 55 milhões de sóis. A composição acima mostra a galáxia e o espaço intergaláctico circundante em vários comprimentos de onda. O plasma, no rádio, é exibido em azul e parece interagir com gás quente, emissor de raios X (laranja) e com o hidrogênio neutro frio (roxo). As nuvens que emitem H-alpha (vermelho) são também mostradas por cima da parte óptica principal da galáxia que se encontra entre as duas mais brilhantes manchas de rádio. O "fundo" está em comprimentos de onda visíveis, mostrando estrelas da Via Láctea que estão em primeiro plano.

A emissão é abastecida por um buraco negro central na galáxia Centauro A. À medida que o buraco negro absorve gás em queda, ejeta material a uma velocidade próxima da luz, fazendo com que "bolhas de rádio" cresçam ao longo de centenas de milhões de anos. 

Quando vista a partir da Terra, a erupção de Centauro A estende-se agora oito graus no céu, ou seja, o comprimento de 16 Luas Cheias colocadas lado a lado. A imagem foi captada usando o telescópio MWA (Murchison Widefield Array) na Austrália Ocidental, e revela novos detalhes espetaculares da emissão rádio da galáxia.

Estas ondas de rádio vêm do material que está sendo sugado para o buraco negro supermassivo no centro da galáxia."Forma um disco em volta do buraco negro e à medida que a matéria é dilacerada perto do buraco negro, poderosos jatos formam-se em cada lado do disco, ejetando a maior parte do material de volta para o espaço, para distâncias provavelmente superiores a um milhão de anos-luz. As observações anteriores, no rádio, não conseguiam lidar com o brilho extremo dos jatos e os detalhes da área maior, em torno da galáxia, eram distorcidos, mas a nova imagem ultrapassa estas limitações. 

Centauro A é a radiogaláxia mais próxima da nossa Via Láctea. Nesta pesquisa foram  combinadas as observações de rádio com dados ópticos e de raios X, para auxiliar na compreensão da física destes buracos negros supermassivos.

O Dr. Massimo Gaspari, astrofísico do INAF (Instituto Nacional de Astrofísica, Itália), disse que o estudo corroborou uma teoria nova conhecida como CCA (Chaotic Cold Accretion), que está emergindo em diferentes campos. "Neste modelo, nuvens de gás frio condensam-se no halo galáctico e 'chovem' sobre as regiões centrais, alimentando o buraco negro supermassivo". Desencadeado por esta chuva, o buraco negro reage vigorosamente, lançando energia através de jatos de rádio que 'insuflam' os lóbulos espetaculares visto na imagem obtida pelo MWA. Este estudo é um dos primeiros a analisar com tanto detalhe o 'clima' CCA multifásico em toda a gama de escalas," concluiu o Dr. Gaspari.

© ICRAR (galáxia Centauro A no rádio)

Esta imagem mostra a galáxia no rádio, revelando vastos lóbulos de plasma que vão muito além da galáxia visível, que ocupa apenas uma pequena mancha no centro da imagem. Os pontos no plano de fundo não são estrelas, mas radiogaláxias muito semelhantes a Centauro A, a distâncias muito maiores.

A galáxia parece mais brilhante no centro, onde é mais ativa e onde há muita energia. Depois é mais fraca à medida que se afasta, porque ocorre perda de energia. Mas há características interessantes onde as partículas carregadas reaceleram e estão interagindo com fortes campos magnéticos.

O MWA é um precursor do SKA (Square Kilometre Array), uma iniciativa global para construir os maiores radiotelescópios do mundo na Austrália Ocidental e na África do Sul. O vasto campo de visão e, como consequência, a extraordinária quantidade de dados que podem ser recolhidos, significa que o potencial de descoberta de cada observação do MWA é muito elevado. Isto proporciona um fantástico passo em direção ao ainda maior SKA.

A pesquisa foi publicada na revista Nature Astronomy.

Fonte: International Centre for Radio Astronomy Research

A lareira de Órion

A imagem recém-processada da Nebulosa da Chama (NGC 2024), onde podemos ver também nebulosas menores, tais como a Nebulosa da Cabeça de Cavalo (Barnard 33), é baseada em observações conduzidas pelo ex-astrônomo do ESO Thomas Stanke e sua equipe há alguns anos.

© ESO/APEX/VISTA (Nebulosa da Chama)

Entusiasmados em experimentar o, então recém instalado, instrumento SuperCam no APEX (Atacama Pathfinder Experiment), os pesquisadores apontaram o telescópio na direção da constelação de Órion.

Uma das regiões mais famosas do céu, Órion é o lar das nuvens moleculares gigantes mais próximas do Sol, ou seja, vastos objetos cósmicos compostos essencialmente por hidrogênio, onde se formam novas estrelas e planetas. Estas nuvens estão localizadas entre 1.300 e 1.600 anos-luz de distância e apresentam o berçário estelar mais ativo na vizinhança do Sistema Solar, além da Nebulosa da Chama que vemos na imagem. Esta nebulosa de “emissão” abriga um aglomerado de estrelas jovens em seu centro que emite radiação de alta energia, fazendo brilhar os gases circundantes. 

Além da Nebulosa da Chama e seus arredores, os astrônomos puderam admirar uma grande variedade de outros objetos espetaculares. Alguns exemplos incluem: as nebulosas de reflexão Messier 87 e NGC 2071, nuvens de gás e poeira interestelar que refletem a radiação emitida por estrelas próximas. A equipe até descobriu uma nova nebulosa, um pequeno objeto, notável em sua aparência quase perfeitamente circular, que eles chamaram de Nebulosa da Vaca. 

As observações foram conduzidas captando ondas de rádio emitidas pelo monóxido de carbono, CO, nas nuvens de Órion. Usar essa molécula para investigar grandes áreas do céu é o objetivo principal do SuperCam, já que este instrumento permite aos astrônomos mapear enormes nuvens de gás onde se formam novas estrelas. Ao contrário do que o “fogo” desta imagem possa sugerir, estas nuvens são, na realidade, frias, com temperaturas típicas de apenas alguns graus acima do zero absoluto. 

Dados os muitos segredos que ela pode contar, esta região do céu foi varrida muitas vezes no passado em diferentes comprimentos de onda, cada faixa de comprimento de onda revelando características diferentes e únicas das nuvens moleculares de Órion. Como exemplo temos as observações infravermelhas feitas pelo VISTA (Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy) do ESO no Observatório do Paranal no Chile, que compõem o fundo calmo desta imagem da Nebulosa da Chama e seus arredores. Ao contrário da radiação visível, as ondas infravermelhas passam através das nuvens espessas de poeira interestelar, permitindo aos astrônomos descobrir estrelas e outros objetos que, de outro modo, permaneceriam escondidos.

As observações foram apresentadas num artigo aceito para publicação na revista Astronomy & Astrophysics. 

Fonte: ESO

Conjunção galáctica

Esta imagem do telescópio espacial Hubble captou a galáxia espiral NGC 105, que fica a cerca de 215 milhões de anos-luz de distância, na constelação de Peixes.

© Hubble (NGC 105)

Embora pareça que a NGC 105 está mergulhando de ponta-cabeça em uma colisão com uma galáxia vizinha, a PGC 212515, isso é apenas o resultado do alinhamento casual dos dois objetos no céu noturno. O vizinho alongado da galáxia NGC 105 está na verdade muito mais distante e permanece relativamente desconhecido para os astrônomos. 

Estas conjunções enganosas ocorrem com frequência na astronomia; por exemplo, as estrelas nas constelações estão a distâncias muito diferentes da Terra e só parecem formar padrões graças ao alinhamento casual de suas estrelas componentes.

As observações da Wide Field Camera 3 nesta imagem são de uma vasta coleção de medições do Hubble examinando galáxias próximas que contêm dois fenômenos astronômicos fascinantes: variáveis ​​cefeidas e explosões cataclísmicas de supernovas.

Embora esses dois fenômenos possam parecer não relacionados, um é uma classe peculiar de estrelas pulsantes e o outro é a explosão causada pelos espasmos catastróficos finais da vida de uma estrela massiva, ambos são usados ​​por astrônomos para um propósito muito particular: medir grandes distâncias de objetos astronômicos. Tanto as cefeidas quanto as supernovas têm luminosidades muito previsíveis, o que significa que os astrônomos podem dizer com precisão o quão brilhantes elas são. Ao medir o quão brilhantes elas aparecem quando observados da Terra, essas "velas padrão" podem fornecer medições de distâncias confiáveis. A NGC 105 contém supernovas e variáveis ​​Cefeidas, fornecendo uma oportunidade valiosa de calibrar as duas técnicas de medição de distância uma contra a outra. 

Astrônomos recentemente analisaram cuidadosamente as distâncias de uma amostra de galáxias, incluindo a NGC 105, para medir a velocidade com que o Universo está se expandindo, um valor conhecido como constante de Hubble. Seus resultados não concordam com as previsões do modelo cosmológico mais amplamente aceito, e sua análise mostra que há apenas uma chance de 1 em um milhão de que essa discrepância seja causada por erros de medição. Essa discrepância entre as medições da galáxia e as previsões cosmológicas tem sido uma fonte de consternação para os astrônomos, e essas descobertas recentes fornecem novas evidências persuasivas de que algo está errado ou faltando em nosso modelo padrão da cosmologia. 

Fonte: ESA