Novo sistema planetário com três super-Terras e dois super-Mercúrios

Uma pesquisa internacional, liderada pelo Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA) e com a participação do IAC (Instituto de Astrofísica das Canárias), confirmou a descoberta de cinco exoplanetas no mesmo sistema planetário, dois deles semelhantes a Mercúrio.

© NASA / JPL-Caltech (ilustração de um sistema com cinco planetas)

A descoberta fornece pistas sobre como se formam estes planetas incomuns e de muito alta densidade em torno da estrela fria HD 23472 com três super-Terras e dois super-Mercúrios.

Os pesquisadores queriam estudar a transição entre ter ou não ter uma atmosfera, o que pode estar relacionado com a evaporação provocada pela irradiação da estrela. Os cinco planetas no sistema HD 23472, três dos quais com massas menores do que a da Terra, estão entre os exoplanetas mais leves cujas massas foram medidas utilizando o método de velocidade radial. Esta técnica detecta pequenas variações na velocidade de uma estrela na linha de visão, devido ao movimento induzido por um planeta em órbita. 

A descoberta só foi possível graças à altíssima precisão do espectrógrafo ESPRESSO montado no VLT (Very Large Telescope) do ESO no Chile. As super-Terras e os super-Mercúrios são os análogos de massa mais elevada do que a da Terra e Mercúrio em termos de composição. Diferem no aspecto dos super-Mercúrios terem um maior teor de ferro (e núcleo de ferro). Estes tipos de exoplanetas são muito raros. Na verdade, apenas são conhecidos oito, já contando com os dois descobertos recentemente. 

Mercúrio é um dos planetas mais densos do Sistema Solar e não se sabe por que razão tem um núcleo relativamente maior e mais massivo do que o da Terra e outros planetas no nosso sistema planetário. Algumas explicações possíveis envolvem um impacto gigantesco que removeu parte do manto do planeta ou, dado que Mercúrio é muito quente, a sua alta temperatura pode ter evaporado parte do seu manto. 

A descoberta de outros planetas densos semelhantes a Mercúrio em torno de outras estrelas é a chave para compreender a formação de tais objetos. Realmente, a descoberta de dois super-Mercúrios no mesmo sistema planetário, em vez de um, fornece aos cientistas uma imagem reveladora. A possibilidade de um grande impacto para criar um super-Mercúrio já é muito remota, dois impactos gigantescos no mesmo sistema parece improvável. Compreender como estes dois super-Mercúrios se formaram exigirá uma maior caracterização da composição destes planetas. 

O futuro ELT (Extremely Large Telescope) e a sua primeira geração de espectrógrafos de alta resolução ANDES proporcionará pela primeira vez tanto a sensibilidade como a precisão necessárias para sondar a composição da sua superfície, ou a existência e composição de uma potencial atmosfera. 

Para a equipe, este é apenas um primeiro passo em direção ao seu objetivo final: encontrar outra Terra. A existência de atmosfera fornece pistas acerca da formação e evolução deste sistema e também tem implicações na habitabilidade dos planetas.

Um artigo foi publicado no periódico Astronomy & Astrophysics. 

Fonte: Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço

Potenciais primeiros vestígios das estrelas mais antigas do Universo

Os astrônomos podem ter descoberto os antigos remanescentes químicos das primeiras estrelas iluminando o Universo.

© NOIRLab (ilustração de um campo de estrelas de População III)

Utilizando uma análise inovadora de um quasar distante observado pelo telescópio Gemini North de 8,1 metros no Havaí, operado pelo NOIRLab, os cientistas encontraram uma proporção incomum de elementos que, argumentam, só podem ser originários dos detritos produzidos pela explosão de uma estrela de primeira geração com 300 massas solares. 

As primeiras estrelas formaram-se provavelmente quando o Universo tinha apenas 100 milhões de anos, menos de 1% da sua idade atual. Estas primeiras estrelas, conhecidas como de População III, eram tão titanicamente massivas que quando terminaram as suas vidas como supernovas rasgaram-se a ela próprias, semeando o espaço interestelar com uma mistura distinta de elementos pesados. No entanto, apesar de décadas de procura diligente, não havia até agora evidências diretas destas estrelas primordiais. 

Ao analisar um dos mais distantes quasares conhecidos, utilizando o telescópio Gemini North, um de dois telescópios idênticos que compõem o Observatório Internacional Gemini, os astrônomos pensam agora ter identificado o material remanescente da explosão de uma estrela de primeira geração. A luz deste quasar viajou durante 13,1 bilhões de anos, significando que o Universo tinha apenas 700 milhões de anos. Isto corresponde a um desvio para o vermelho de 7,54. Usando um método inovador para deduzir os elementos químicos contidos nas nuvens que rodeiam o quasar, notaram uma composição altamente incomum, o material continha mais de 10 vezes mais ferro do que magnésio em comparação com a proporção destes elementos encontrados no Sol.

Os cientistas pensam que a explicação mais provável para esta característica marcante é que o material foi deixado para trás por uma estrela de primeira geração que explodiu como uma supernova por instabilidade de pares. Estas versões notavelmente poderosas de explosões de supernova nunca foram testemunhadas, mas são teorizadas como sendo o fim da vida de estrelas gigantescas, com massas entre 150 e 250 vezes superiores à do Sol. As explosões de supernova por instabilidade de pares ocorrem quando os fótons no centro de uma estrela se transformam espontaneamente em elétrons e pósitrons. 

Esta conversão reduz a pressão da radiação dentro da estrela, permitindo que a gravidade a ultrapasse, levando ao colapso e subsequente explosão. Ao contrário de outras supernovas, estes acontecimentos dramáticos não deixam vestígios, tais como uma estrela de nêutrons ou um buraco negro, ejetando ao invés todo o seu material para o ambiente. 

Existem apenas duas formas de encontrar evidências delas. A primeira é apanhar uma supernova por instabilidade de pares no momento exato, o que é um acontecimento altamente improvável. A outra forma é identificar a assinatura química do material que é ejetado para o espaço interestelar. 

Para a sua pesquisa, os astrônomos estudaram resultados de uma observação prévia feita pelo telescópio Gemini North, usando o GNIRS (Gemini Near-Infrared Spectrograph). Um espectrógrafo divide a luz emitida por objetos celestes nos seus comprimentos de onda constituintes, que transportam informação sobre quais os elementos que os objetos contêm. O Gemini é um dos poucos telescópios do seu tamanho com equipamento adequado para realizar tais observações. A dedução das quantidades de cada elemento presente, no entanto, é um esforço complicado porque o brilho de uma linha num espectro depende de muitos outros fatores para além da abundância do elemento.

Dois coautores da análise, Yuzuru Yoshii e Hiroaki Sameshima, da Universidade de Tóquio, abordaram este problema desenvolvendo um método de utilização da intensidade dos comprimentos de onda num espectro do quasar para estimar a abundância dos elementos ali presentes. Foi através da utilização deste método para analisar o espectro do quasar que descobriram a relação manifestamente baixa entre o magnésio e o ferro. 

Para meticulosamente testar esta interpretação, são necessárias muitas mais observações para ver se outros objetos têm características semelhantes. Embora as estrelas de População III de alta massa tivessem desaparecido há muito, as impressões digitais químicas que deixam no seu material ejetado podem durar muito mais tempo e perdurar ainda hoje. Isto significa que os astrônomos podem ser capazes de encontrar as assinaturas de explosões de supernova por instabilidade de pares de estrelas há muito desaparecidas ainda impressas em objetos no nosso Universo local.

Um artigo foi publicado no periódico The Astrophysical Journal. 

Fonte: National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory

Evidências da formação de um planeta ao redor de estrela

Novas evidências mostram um planeta se unindo no disco empoeirado de material orbitando a estrela parecida com o Sol, a LkCa 15.

© CfA / M. Weiss (ilustração de LkCa 15)

Esta não é a primeira vez que os astrônomos relatam evidências de um planeta no disco de LkCa 15. Em 2012, pesquisadores relataram sinais de um planeta se formando no sistema. Com apenas alguns milhões de anos, teria sido o planeta mais jovem já encontrado. 

E um estudo de acompanhamento em 2015 encontrou pontos brilhantes correspondentes a três planetas do tamanho de Júpiter crescendo no sistema, referidos como LkCa 15 b, c e d. Mas estudos de acompanhamento encontraram apenas um disco interno empoeirado onde estes planetas infantis estariam. 

No entanto, lacunas e assimetrias nas estruturas do disco ainda sugerem a presença de protoplanetas. Portanto, mesmo que os candidatos propostos anteriormente tenham sido refutados, a busca por planetas reais no disco continuou. 

Astrônomos detectaram duas estruturas de poeira nunca vistas anteriormente no disco a 42 UA (unidades astronômicas), mais distantes da estrela do que os candidatos a planetas anteriores haviam sido. 

A estrutura recém-descoberta é composta de dois componentes, um “aglomerado” e um “arco”, ambos contendo mais poeira do que seus arredores. Estas duas estruturas estão separadas por cerca de 120 graus ao redor do disco. Quando um planeta orbita uma estrela, as forças gravitacionais do par se equilibram em alguns locais especiais chamados pontos de Lagrange. Dois deles, chamados L4 e L5, estão 60 graus à frente e atrás do planeta em sua órbita, respectivamente. Os grãos de poeira podem ficar presos em uma “órbita de ferradura”, seguindo um caminho estranho de L4 a L5 e vice-versa, criando um acúmulo de material em cada extremidade. 

Um protoplaneta do tamanho de Netuno orbitando entre as duas estruturas no sistema LkCa 15 explicaria a formação do aglomerado e do arco. O planeta seria mais fraco e menor em massa do que os protoplanetas anteriormente reivindicados no sistema. Então, como é possível confirmar a existência deste planeta? Observações mais profundas com o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) podem revelar um disco circumplanetário ao seu redor. Para obter imagens diretas de tal planeta, os astrônomos suspeitam que a próxima geração de telescópios de luz visível e infravermelho extremamente grandes será necessária.

Um artigo foi publicado no periódico Astrophysical Journal Letters.

Fonte: Sky & Telescope

Hubble detecta escudo protetor defendendo um par de galáxias anãs

Durante bilhões de anos, as maiores galáxias satélites da Via Láctea, a Grande e a Pequena Nuvens de Magalhães, têm seguido uma viagem perigosa.

© STScI (Coroa de Magalhães)

Orbitando-se uma à outra à medida que são puxadas em direção à nossa Galáxia natal, começaram a desembaraçar-se, deixando para trás rastros de detritos gasosos. E, no entanto, estas galáxias anãs permanecem intactas, com uma vigorosa formação estelar em curso.

Se este gás foi removido destas galáxias, como é que elas ainda estão a formar estrelas? Com a ajuda de dados do telescópio espacial Hubble da NASA e de um satélite aposentado chamado FUSE (Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer), uma equipe de astrônomos encontrou finalmente a resposta: o sistema de Magalhães está rodeado por uma coroa, um escudo protetor de gás quente. Este casulo envolve as duas galáxias, impedindo que os seus abastecimentos de gás sejam desviados pela Via Láctea e permitindo-lhes assim continuar  formando novas estrelas. 

Esta descoberta aborda um novo aspeto da evolução galáctica. As galáxias envolvem-se em casulos gasosos, que funcionam como escudos defensivos contra outras galáxias. Os astrônomos previram a existência da coroa há vários anos. Foi descoberto que se fosse incluída uma coroa nas simulações das nuvens de Magalhães, caindo para a Via Láctea, era possível explicar pela primeira vez a massa de gás extraído.

Era conhecido que a Grande Nuvem de Magalhães deveria ser suficientemente massiva para ter uma coroa. Mas embora a coroa se estenda a mais de 100.000 anos-luz das nuvens de Magalhães e cubra uma enorme porção do céu do hemisfério sul, é efetivamente invisível. O seu mapeamento exigiu pesquisar 30 anos de dados de arquivo em busca de medições adequadas. 

Os pesquisadores pensam que a coroa de uma galáxia é um remanescente da nuvem primordial de gás que colapsou para formar a galáxia há bilhões de anos. Embora as coroas já tenham sido vistas em torno de galáxias anãs mais distantes, os astrônomos nunca antes tinham sido capazes de sondar uma com tanto detalhe como aqui. Há muitas previsões, graças a simulações de computador, sobre como deveriam ser e como deveriam interagir ao longo de bilhões de anos, mas, observacionalmente, não foi possível realmente testar a maioria delas porque as galáxias anãs são normalmente demasiado difíceis de detetar. 

Tendo em conta que estão mesmo à nossa porta, as Nuvens de Magalhães proporcionam uma oportunidade ideal para estudar como as galáxias anãs interagem e evoluem. Em busca de evidências diretas da Coroa de Magalhães, a equipe vasculhou dados de arquivo do Hubble e do FUSE em busca de observações ultravioletas de quasares localizados bilhões de anos-luz por trás dela.

Os quasares são os núcleos extremamente brilhantes de galáxias que abrigam buracos negros massivos e ativos. A equipe argumentou que embora a coroa fosse demasiado fraca para ser vista por si só, deveria ser visível como uma espécie de nevoeiro que obscurece e absorve padrões de luz brilhante dos quasares no plano de fundo. 

As observações Hubble de quasares foram já usadas no passado para mapear a coroa em torno da galáxia de Andrômeda. Ao analisar padrões na luz ultravioleta de 28 quasares, a equipe foi capaz de detectar e caracterizar o material ao redor da Grande Nuvem de Magalhães e confirmar que a coroa existe. Como previsto, os espectros dos quasares estão impressos com as distintas assinaturas de carbono, oxigênio e silício que compõem o halo de plasma quente que rodeia a galáxia anã. A capacidade de detectar a coroa exigiu espectros ultravioleta extremamente detalhados.

Ao mapear os resultados, a equipe descobriu também que a quantidade de gás diminui com a distância ao centro da Grande Nuvem de Magalhães. Como pode um manto tão fino de gás proteger uma galáxia da destruição? Qualquer coisa que tente passar para a galáxia tem de passar primeiro por este material, para que possa absorver algum deste impacto. Além disso, a coroa é o primeiro material que pode ser extraído. Ao doar um pouco daquela coroa, protege o gás que está dentro da própria galáxia e é capaz de formar novas estrelas.

Um artigo foi publicado na revista Nature. 

Fonte: Space Telescope Science Institute

Existem exoplanetas semelhantes ao "Pálido Ponto Azul"?

Ao procurar mundos semelhantes à Terra em torno de outras estrelas, em vez de procurar o "Pálido Ponto Azul" descrito por Carl Sagan, uma nova pesquisa sugere que uma caça aos "pálidos pontos amarelos" secos e frios pode ter mais hipóteses de sucesso.

© EPS (três cenários de distribuição de terra e oceano)

O quase-equilíbrio de terra-água que ajudou a vida a florescer no nosso planeta pode ser altamente incomum, segundo um estudo suíço-alemão apresentado no Congresso de Ciência da EPS (Europlanet Society) em Granada. 

Tilman Spohn e Dennis Höning estudaram como a evolução e os ciclos dos continentes e da água poderiam moldar o desenvolvimento dos exoplanetas terrestres. Os resultados dos seus modelos sugerem que os planetas têm cerca de 80% de probabilidade de serem majoritariamente cobertos por terra, com 19% de probabilidade de serem principalmente mundos oceânicos. Apenas um por cento dos resultados teve uma distribuição de terra e água semelhante à da Terra.

"Nós, terráqueos, desfrutamos do equilíbrio entre áreas terrestres e oceanos no nosso planeta. É tentador assumir que uma segunda Terra seria igual à nossa, mas os nossos resultados de modelagem sugerem que não é provável que seja esse o caso," disse o professor Spohn, diretor executivo para o ISSI (International Space Science Institute) em Berna, Suíça. 

Os modelos numéricos da equipe sugerem que as temperaturas médias da superfície não seriam muito diferentes, com talvez uma variação de 5º Celsius, mas que a distribuição terra-oceano afetaria os climas dos planetas.

Um mundo oceânico, com menos de 10% de terra, seria provavelmente úmido e quente, com um clima semelhante ao da Terra na época tropical e subtropical que se seguiu ao impacto do asteroide que causou a extinção dos dinossauros. Os mundos continentais, com menos de 30% de oceanos, se caracterizariam por climas mais frios, mais secos e mais rigorosos. Os desertos frios poderiam ocupar as partes interiores das massas terrestres e de um modo geral se assemelhariam à nossa Terra durante a última Idade do Gelo, quando se desenvolveram extensos glaciares e camadas de gelo.

Na Terra, o crescimento dos continentes por atividade vulcânica e a sua erosão estão mais ou menos em equilíbrio. A vida baseada na fotossíntese prospera em terra, onde tem acesso direto à energia solar. Os oceanos fornecem um enorme reservatório de água que aumenta a pluviosidade e evita que o clima atual se torne demasiado seco.

"No motor das placas tectônicas da Terra, o aquecimento interno impulsiona a atividade geológica, tal como sismos, vulcões e a construção de montanhas, e resulta no crescimento de continentes. A erosão da terra faz parte de uma série de ciclos que trocam água entre a atmosfera e o interior. Os nossos modelos numéricos de como estes dois ciclos interagem mostram que a Terra atual pode ser um planeta excepcional e que o equilíbrio de massa terrestre pode ser instável ao longo de bilhões de anos. Embora todos os planetas modelados possam ser considerados habitáveis, a sua fauna e flora podem ser bastante diferentes," disse o professor Spohn.

Fonte: Europlanet Society

Detectada bolha de gás quente em torno do buraco negro da Via Láctea

Com o auxílio do Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), os astrônomos descobriram sinais de um ”ponto quente” em órbita de Sagitário A*, o buraco negro supermassivo no centro da nossa Galáxia.

© ESO (órbita do ponto quente em torno do buraco negro)

A descoberta nos ajuda a entender melhor o ambiente enigmático e dinâmico deste buraco negro supermassivo. A bolha quente de gás está girando em torno de Sagitário A* em uma órbita semelhante em tamanho à do planeta Mercúrio, mas fazendo um ciclo completo em apenas cerca de 70 minutos. Isto requer uma velocidade de cerca de 30% da velocidade da luz!

As observações foram obtidas com o ALMA nos Andes chilenos durante uma campanha da Colaboração EHT (Event Horizon Telescope) destinada a obter imagens de buracos negros. Em Abril de 2017, o EHT conectou oito radiotelescópios existentes em todo o mundo, incluindo o ALMA, para obter dados que resultaram na primeira imagem de Sagitário A*, recentemente divulgada.

Por acaso, algumas das observações tinham sido realizadas pouco depois de uma explosão de energia de raios X emitida a partir do centro da Via Láctea, que foi detectada pelo telescópio espacial Chandra da NASA. Acredita-se que estes tipos de explosões, observadas anteriormente por telescópios infravermelhos e de raios X, estejam associadas aos chamados “pontos quentes”, bolhas de gás quente que se deslocam a altas velocidades em órbitas muito próximas do buraco negro.

O que é mesmo novo e interessante é o fato destas explosões estarem, até agora, apenas claramente presentes em observações infravermelhas e de raios X de Sagitário A*. Nota-se, pela primeira vez, fortes indicações de que pontos quentes orbitando o buraco negro também estão presentes em observações de rádio. 

Pensou-se durante muito tempo que estas explosões teriam origem nas interações magnéticas do gás muito quente que orbita muito próximo de Sagitário A* e estes novos resultados apoiam esta ideia. 

O ALMA permite aos astrônomos estudar emissão de rádio polarizada de Sagitário A*, a qual pode ser usada para investigar o campo magnético do buraco negro. A equipe utilizou estas observações juntamente com modelos teóricos para aprender mais sobre a formação do ponto quente e o ambiente em que se encontra, incluindo o campo magnético que rodeia Sagitário A*. Esta pesquisa coloca limites mais fortes na forma deste campo magnético do que os conseguidos em observações anteriores, ajudando os astrônomos a descobrir a natureza do buraco negro e seus arredores.

As observações confirmam algumas das descobertas anteriores feitas com o auxílio do instrumento GRAVITY montado no Very Large Telescope (VLT) do ESO, que observa no infravermelho. Tanto os dados do GRAVITY como os do ALMA sugerem que a explosão tem origem em um aglomerado de gás que orbita em torno do buraco negro a cerca de 30% da velocidade da luz no sentido horário no céu, com a órbita do ponto quente quase de frente para nós. 

Esta pesquisa foi publicada na revista Astronomy & Astrophysics.

Fonte: ESO

A visão mais nítida dos anéis de Netuno

O telescópio espacial James Webb está mostrando as suas capacidades mais perto de casa com a sua primeira imagem de Netuno.

© STScI (anéis de Netuno)

O Webb não só captou a visão mais clara dos anéis deste peculiar planeta em mais de 30 anos, como as suas câmaras estão também revelando o gigante gelado sob uma luz totalmente nova.

O aspecto mais impressionante da nova imagem do Webb é a visão nítida dos anéis dinâmicos do planeta, alguns dos quais não têm sido vistos de todo, quanto mais com este detalhe, desde a passagem da Voyager 2 em 1989.

Além dos vários anéis estreitos e brilhantes, as imagens do Webb mostram claramente as bandas de poeira mais fracas de Netuno. A qualidade de imagem extremamente estável e precisa do Webb também permite detectar estes anéis fracos muito próximos de Netuno.

Netuno tem fascinado e deixado os pesquisadores perplexos desde a sua descoberta em 1846. Localizado 30 vezes mais longe do Sol do que a Terra, Netuno orbita numa das áreas mais sombrias do nosso Sistema Solar. A esta distância extrema, o Sol é tão pequeno e tênue que o meio-dia em Netuno é semelhante a um fraco crepúsculo na Terra. 

Este planeta é caracterizado como um gigante de gelo devido à composição química do seu interior. Em comparação com os gigantes gasosos Júpiter e Saturno, Netuno é muito mais rico em elementos mais pesados do que o hidrogênio e o hélio. Isto é aparente no bem conhecido aspecto azul de Netuno nas imagens do telescópio espacial Hubble em comprimentos de onda visíveis, provocado por pequenas quantidades de metano gasoso. 

O instrumento NIRCam (Near-Infrared Camera) do Webb capta objetos no infravermelho próximo, de 0,6 a 5 micrômetros, pelo que Netuno não aparece azul. De fato, o gás metano é tão fortemente absorvido que o planeta é bastante escuro nos comprimentos de onda do Webb, exceto quando existem nuvens de alta altitude. Tais nuvens de metano gelado são proeminentes como estrias brilhantes e manchas, que refletem a luz solar antes de ser absorvida pelo gás metano. 

Imagens de outros observatórios têm registado estas características de nuvens em rápida evolução ao longo dos anos. Mais sutilmente, uma linha fina de luminosidade em torno do equador do planeta pode ser uma assinatura visual da circulação atmosférica global que alimenta os ventos e tempestades de Netuno. A atmosfera desce e aquece no equador, e assim brilha mais em comprimentos de onda infravermelhos do que os gases mais frios e circundantes. 

A órbita de 164 anos de Netuno significa que o seu polo norte, no topo desta imagem, está justamente fora de vista para os astrônomos, mas as imagens do Webb sugerem um brilho intrigante nesta área. 

Um vórtice previamente conhecido no polo sul é evidente na imagem do Webb, mas pela primeira vez o telescópio revelou uma banda contínua de nuvens à sua volta. O Webb também fotografou sete das 14 luas conhecidas de Netuno.

© STScI (Tritão e Netuno)

Dominando este retrato de Netuno pelo Webb está um ponto de luz muito brilhante ostentando os picos de difração vistos em muitas das imagens do Webb; não é uma estrela, mas a lua mais incomum de Netuno, Tritão. Coberta por uma camada gelada de nitrogênio condensado, Tritão reflete uma média de 70% da luz solar que a atinge. É bem mais brilhante do que Netuno porque a atmosfera do planeta é escurecida pela absorção de metano nos comprimentos de onda do Webb. Tritão orbita Netuno numa órbita bizarra (retrógrada), levando a especulação que esta lua era na realidade um objeto do Cinturão de Kuiper que foi gravitacionalmente capturado por Netuno. Estão planejados estudos adicionais de Tritão e Netuno para o próximo ano. 

Fonte: ESA

A inclinação e os anéis de Saturno podem ter surgido de antiga lua

Girando em volta do equador do planeta, os anéis de Saturno são uma prova óbvia de que o planeta tem um eixo de rotação inclinado.

© NASA (anéis de Saturno)

O gigante gira num ângulo de 26,7º em relação ao plano em que orbita o Sol. Os astrônomos há muito que suspeitam que esta inclinação vem de interações gravitacionais com o seu vizinho Netuno, à medida que a inclinação de Saturno efetua precessão, como um pião, quase ao mesmo ritmo que a órbita de Netuno. 

Mas um novo estudo de modelagem realizada por astrônomos do MIT (Massachusetts Institute of Technology) e de outras instituições descobriu que, embora os dois planetas possam ter estado uma vez em sincronia, Saturno escapou desde então à atração de Netuno. 

O que é que foi responsável por este realinhamento planetário? A equipe tem uma hipótese meticulosamente testada: uma lua em falta. A equipe propõe que Saturno, que hoje acolhe 83 luas, já acolheu pelo menos mais uma, um satélite extra a que deram o nome de Crisálida.

Juntamente com as demais luas, os pesquisadores sugerem que Crisálida orbitou Saturno durante vários bilhões de anos, puxando o planeta de uma forma que manteve a sua inclinação, ou "obliquidade", em ressonância com Netuno. Mas há cerca de 160 milhões de anos, Crisálida tornou-se instável e aproximou-se demasiado do seu planeta num encontro rasante que dilacerou o satélite. A perda da lua foi suficiente para retirar Saturno do alcance de Netuno e para deixá-lo com a atual inclinação. 

Além disso, os pesquisadores supõem que, embora a maior parte do corpo estilhaçado de Crisálida possa ter colidido com Saturno, uma fração dos seus detritos pode ter permanecido em órbita, eventualmente quebrando-se em pequenos pedaços gelados para formar os famosos anéis do planeta. 

O satélite desaparecido pode explicar dois mistérios de longa data: a atual inclinação de Saturno e a idade dos seus anéis, anteriormente estimada em cerca de 100 milhões de anos, muito mais jovens do que o próprio planeta. 

No início dos anos 2.000, os cientistas propuseram a ideia de que o eixo inclinado de Saturno é o resultado do planeta estar preso numa ressonância, ou associação gravitacional, com Netuno. Mas as observações feitas pela nave espacial Cassini da NASA, que orbitou Saturno de 2004 a 2017, colocaram uma nova reviravolta no problema. Os cientistas descobriram que Titã, o maior satélite de Saturno, estava se afastando de Saturno a uma velocidade de cerca de 11 centímetros por ano. 

A rápida migração de Titã, e a sua atração gravitacional, levaram os cientistas a concluir que a lua era provavelmente responsável pela inclinação e manutenção de Saturno em ressonância com Netuno. Mas esta explicação depende de um grande desconhecido: o momento de inércia de Saturno, que é a forma como a massa é distribuída no interior do planeta. A inclinação de Saturno poderia comportar-se de forma diferente, dependendo de a matéria estar mais concentrada no seu núcleo ou mais para a superfície.

Para progredir no problema, foi determinado o momento de inércia de Saturno. O campo gravitacional pode ser utilizado para determinar a distribuição de massa no planeta. Foi modelado o interior de Saturno e identificaram uma distribuição de massa que correspondia ao campo gravitacional que a sonda Cassini observou. Surpreendentemente, descobriram que este momento de inércia recentemente identificado colocou Saturno perto, mas mesmo para lá da ressonância com Netuno. Os planetas podem ter estado uma vez em sincronia, mas já não estão. 

A equipe realizou primeiro simulações para fazer evoluir a dinâmica orbital de Saturno e das suas luas para trás no tempo, para ver se alguma instabilidade natural entre os satélites existentes poderia ter influenciado a inclinação do planeta. Esta investigação não deu em nada. Assim, os pesquisadores reexaminaram as equações matemáticas que descrevem a precessão de um planeta, que é como o eixo de rotação de um planeta muda ao longo do tempo. Um termo nesta equação tem contribuições de todos os satélites. Se um satélite fosse retirado desta soma, poderia afetar a precessão do planeta. 

A questão era, quão massivo teria de ser aquele satélite, e que dinâmica teria de ter para tirar Saturno da ressonância com Netuno? Foram efetuadas simulações para determinar as propriedades de um satélite, tais como a sua massa e raio orbital, e a dinâmica orbital que seria necessária para tirar Saturno da ressonância.

Conclui-se que a atual inclinação de Saturno é o resultado da ressonância com Netuno e que a perda do satélite, Crisálida, que tinha aproximadamente o tamanho de Jápeto, a terceira maior lua de Saturno, permitiu-lhe escapar à ressonância.

A cerca de 200 a 100 milhões de anos, Crisálida entrou numa zona orbital caótica, passou por uma série de encontros próximos com Jápeto e Titã e acabou por se aproximar demasiado de Saturno, num encontro rasante que rasgou o satélite em pedaços, deixando uma pequena fração orbitando o planeta como um anel de escombros. A perda de Crisálida, explica a precessão de Saturno e a sua atual inclinação, bem como a formação tardia dos seus anéis.

Um artigo foi publicado na revista Science.

Fonte: Massachusetts Institute of Technology

Uma enigmática explosão atômica

Uma estrela jovem e brilhante é cercada por uma camada de gás e poeira espessa nesta imagem do telescópio espacial Hubble.

© Hubble (IRAS 05506+2414)

A Wide Field Camera 3 do Hubble inspecionou um jovem objeto estelar, a mais de 9.000 anos-luz de distância na constelação de Touro, para ajudar os astrônomos a entender os primeiros estágios da vida de estrelas massivas. 

Acredita-se que este objeto, conhecido como IRAS 05506+2414, seja um exemplo de um evento explosivo causado pela ruptura de um sistema estelar jovem e massivo. Se assim for, seria apenas o segundo exemplo conhecido. 

Normalmente, os discos rodopiantes de material que cercam uma estrela jovem são canalizados em fluxos gêmeos de gás e poeira da estrela. No caso do IRAS 05506+2414, no entanto, um jato de material em forma de leque viajando a velocidades de até 350 quilômetros por segundo está se espalhando para fora do centro desta imagem.

Os astrônomos recorreram à Wide Field Camera 3 do Hubble para medir a distância até IRAS 05506+2414. Embora seja possível medir a velocidade do material que se afasta da estrela, os astrônomos não podem dizer a que distância da Terra a estrela realmente está a partir de uma única observação. No entanto, medindo a distância que a vazão do jato percorre entre imagens sucessivas, será possível inferir a distância até o IRAS 05506+2414.

Isto permitirá que os astrônomos determinem quão brilhante é a estrela e quanta energia ela está emitindo e, portanto, estimar sua massa; todas as informações vitais que ajudarão a entender a origem do fluxo incomum desta jovem estrela brilhante. 

Fonte: ESA

Encontrada uma nova fonte de produção de lítio no Universo

Uma equipe de pesquisadores do IAC (Instituto de Astrofísica das Canárias), da Universidade de Manchester e da Universidade Norueguesa de Ciência e Tecnologia detectaram uma abundância de lítio anormalmente elevada na atmosfera da estrela companheira de um pulsar binário de milissegundo.

© IAC (ilustração de um pulsar binário de milissegundo)

A abundância de lítio é maior em comparação com estrelas com a mesma temperatura efetiva e estrelas de alta metalicidade, pelo que o estudo fornece evidências inequívocas para a produção de lítio fresco. 

O lítio é um elemento frágil e em estrelas semelhantes ao Sol é gradualmente destruído nos interiores através da queima nuclear a baixa temperatura. Contudo, a abundância de lítio em estrelas jovens de alta metalicidade (População I) é superior ao valor produzido na Nucleossíntese do Big Bang, quando determinados elementos leves, incluindo o lítio, foram formados, o que significa que existem estrelas e mecanismos que produzem e ejetam lítio para o meio interestelar. 

Os binários de raios X são sistemas que emitem radiação intensa de raios X e consistem num objeto compacto, geralmente um buraco negro ou estrelas de nêutrons, e uma estrela companheira. O objeto compacto alimenta-se do material que retira da estrela companheira, um processo conhecido como acreção. 

As condições em torno de objetos compactos são ideais para a produção de lítio através da espalação de núcleos de carbono-nitrogênio-oxigênio (CNO) por nêutrons no fluxo de acreção interior ou na superfície da estrela companheira. Embora a abundância de lítio observada nos binários de raios X seja relativamente elevada, não é superior ao valor Cósmico ou ao das jovens estrelas da População I. 

Agora, foi encontrada uma surpreendente superabundância de lítio num pulsar binário de milissegundo, um tipo de sistema binário constituído por uma estrela companheira de baixa massa e uma estrela de nêutrons ou pulsar com um período de rotação de alguns milissegundos. 

Usando arquivos de espectroscopia de alta resolução obtidos com o VLT (Very Large Telescope) do ESO no Paranal (Chile) e o WHT (William Herschel Telescope) no Observatório Roque de los Muchachos em La Palma (Espanha), os pesquisadores realizaram uma análise da abundância química no pulsar binário de milissegundo PSR J1023+0038.

Neste sistema, a equipe encontrou uma estrela companheira rica em metais com abundâncias de elementos químicos muito diferentes das abundâncias elementares observadas em estrelas companheiras em binários de raios X e em estrelas na vizinhança solar. 

De acordo com o estudo, a emissão pulsada de raios gama que ocorre na maioria dos pulsares binários de milissegundo envolve uma produção copiosa de partículas, algumas das quais acabam como parte do vento magnetizado que emerge do pulsar a alta velocidade. O impacto dos raios gama e do fluxo de partículas relativísticas com a atmosfera da estrela companheira fragmenta os núcleos de carbono, nitrogênio e oxigênio presentes e gera novo lítio, o que leva a uma maior abundância deste elemento químico.

A espalação através de raios gama ou prótons pode levar a um enriquecimento substancial de lítio na atmosfera da estrela secundária, pelo que os pulsares binários de milissegundo podem fornecer locais para a produção de lítio fresco. 

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

Fonte: Instituto de Astrofísica de Canarias

Estrelas fornecem uma janela para o Universo primitivo

Os astrônomos têm ficado perplexos ao encontrar estrelas jovens em espiral no centro de um enorme aglomerado de estrelas na Pequena Nuvem de Magalhães, uma galáxia satélite da Via Láctea.

© STScI (NGC 346)

O braço exterior da espiral neste enorme berçário estelar de forma estranha, chamado NGC 346, pode estar alimentando a formação de estrelas num movimento de gás e estrelas em forma de rio. 

A Pequena Nuvem de Magalhães tem uma composição química mais simples do que a Via Láctea, tornando-a semelhante às galáxias encontradas no Universo mais jovem, quando os elementos mais pesados eram mais escassos. Devido a isto, as estrelas na Pequena Nuvem de Magalhães são mais quentes e esgotam o seu combustível mais depressa do que as estrelas na nossa Via Láctea. 

Embora seja homóloga do Universo primitivo, a 200.00 anos-luz de distância, a Pequena Nuvem de Magalhães é também uma das nossas vizinhas galácticas mais próximas. Aprender como as estrelas se formam na Pequena Nuvem de Magalhães fornece uma nova reviravolta na forma como uma tempestade de formação estelar pode ter ocorrido no início da história do Universo, cerca de dois a três bilhões de anos após o Big Bang. 

Os novos resultados mostram que o processo de formação estelar na NGC 346, é semelhante ao da Via Láctea. Com apenas 150 anos-luz em diâmetro, a NGC 346 contém a massa de 50.000 sóis. A sua forma intrigante e o seu rápido ritmo de formação estelar têm intrigado os astrônomos. 

Foi necessário o poder combinado do telescópio espacial Hubble e do VLT (Very Large Telescope) do ESO para desvendar o comportamento deste misterioso local de nidificação estelar. 

As estrelas são as máquinas que esculpem o Universo. Não teríamos vida sem estrelas e, no entanto, não compreendemos totalmente como se formam. Existem vários modelos que fazem previsões, e algumas destas previsões são contraditórias. 

Os pesquisadores determinaram o movimento das estrelas na NGC 346 de duas maneiras diferentes. Usando o Hubble, uma equipe mediu as mudanças nas posições das estrelas ao longo de 11 anos. As estrelas nesta região movimentam-se a uma velocidade média de 3.200 km/h, o que significa que em 11 anos se movem mais de 300 milhões de quilômetros. Isto é cerca do dobro da distância entre a Terra e o Sol. 

Mas este aglomerado está relativamente distante, dentro de uma galáxia vizinha. Isto significa que o movimento observado é muito pequeno e, portanto, difícil de medir. Estas observações extraordinariamente precisas só foram possíveis graças à resolução requintada e à alta sensibilidade do Hubble. Além disso, a história de três décadas de observações do Hubble fornece uma base para os astrônomos seguirem movimentos celestes minuciosos ao longo do tempo. 

Outra equipe usou o instrumento MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) do VLT (Very Large Telescope) para medir a velocidade radial, que determina se um objeto se aproxima ou se afasta do observador. 

Metade dos dados do Hubble para este estudo da NGC 346 são de arquivo. As primeiras observações foram feitas há 11 anos. Foram repetidas recentemente para rastrear o movimento das estrelas ao longo do tempo. Dada a longevidade do telescópio, o arquivo de dados do Hubble contém agora mais de 32 anos de dados astronômicos, alimentando estudos a longo prazo sem precedentes.

As observações com o telescópio espacial Webb devem ser capazes de resolver estrelas de massa inferior no aglomerado, dando uma visão mais holística da região. Ao longo da vida do Webb, os astrônomos poderão repetir esta experiência e medir o movimento das estrelas de baixa massa. Serão então capazes de comparar as estrelas de massa alta e as estrelas de massa baixa para finalmente aprenderem toda a extensão da dinâmica deste berçário.

Um artigo foi publicado no periódico Astrophysical Journal.

Fonte: ESA

Primeira visão tridimensional completa de sistema binário com planeta

Ao rastrear, com precisão, uma pequena e quase imperceptível oscilação no movimento pelo do espaço de uma estrela próxima, os astrônomos descobriram um planeta semelhante a Júpiter em órbita desta estrela, que faz parte de um sistema binário.

© NRAO (exoplaneta num sistema estelar binário)

Este trabalho, usando o VLBA (Very Long Baseline Array), produziu a primeira determinação da estrutura completa e tridimensional das órbitas de um binário estelar e de um planeta em órbita de uma delas. Este feito pode fornecer novos e valiosos conhecimentos sobre o processo de formação planetária. 

Embora tenham sido descobertos até agora mais de 5.000 exoplanetas, apenas três foram descobertos utilizando a técnica de astrometria que produziu esta descoberta. Contudo, a determinação da arquitetura 3D de um sistema binário que inclui um planeta não pode ser alcançado com outros métodos de descoberta exoplanetária. Uma vez que a maioria das estrelas está em sistemas binários ou múltiplos, ser capaz de compreender sistemas como este ajudará a compreender a formação planetária em geral. 

As duas estrelas, que juntas são chamadas GJ 896AB, estão a cerca de 20 anos-luz da Terra. São anãs vermelhas, o tipo estelar mais comum na nossa Galáxia. A maior, em torno da qual o planeta orbita, tem cerca de 44% da massa do nosso Sol, enquanto a menor tem cerca de 17% da massa do Sol. Estão separadas por mais ou menos a distância que separa Netuno do Sol e orbitam-se uma à outra a cada 229 anos. 

Para o seu estudo de GJ 896AB, os astrônomos combinaram dados de observações ópticas do sistema feitas entre 1941 e 2017 com dados de observações do VLBA entre 2006 e 2011. Fizeram então novas observações VLBA em 2020. A resolução nítida do VLBA produziu medições extremamente precisas das posições das estrelas ao longo do tempo. 

Os astrônomos realizaram uma análise extensiva dos dados que revelaram os movimentos orbitais das estrelas, bem como o seu movimento através do espaço. O rastreio detalhado do movimento da estrela maior mostrou uma ligeira oscilação que revelou a existência do planeta. A oscilação é provocada pelo efeito gravitacional do planeta sobre a estrela. A estrela e o planeta orbitam um local entre eles que representa o seu centro comum de massa. Quando este local, chamado baricentro, está suficientemente longe da estrela, o movimento da estrela ao seu redor pode ser detectável. 

Os astrônomos calcularam que o planeta tem cerca do dobro da massa de Júpiter e orbita a estrela a cada 284 dias. A sua distância à estrela é ligeiramente menos do que a distância de Vênus ao Sol. A órbita do planeta está inclinada cerca de 148 graus em relação às órbitas das duas estrelas. Isto significa que o planeta se move em torno da estrela principal na direção oposta à da estrela secundária. 

Esta é a primeira vez que tal estrutura dinâmica foi observada num planeta associado a um sistema binário compacto que presumivelmente foi formado no mesmo disco protoplanetário. Estudos adicionais detalhados deste e de outros sistemas semelhantes podem ajudar na obtenção de conhecimentos importantes sobre como os planetas são formados em sistemas binários. 

Existem teorias alternativas para o mecanismo de formação e mais dados podem possivelmente indicar qual é o mais provável. Em particular, os modelos atuais indicam que um planeta tão grande é muito improvável como companheiro de uma estrela tão pequena, por isso talvez estes modelos precisem de ser ajustados. 

A técnica astrométrica será uma ferramenta valiosa para a caracterização de mais sistemas planetários. Os trabalhos poderão ser execuatdos com o planejado ngVLA (Next Generation VLA), que possibilitará encontrar planetas tão pequenos como a Terra.

Um artigo foi publicado no periódico The Astronomical Journal. 

Fonte: National Radio Astronomy Observatory

Uma Nova na galáxia de Andrômeda

Em 4 de agosto deste ano foi identificada uma estrela Nova AT2022qpg de magnitude +16,6 em um dos braços da galáxia de Andrômeda (M31), e foi catalogada como M31N2022-08a.

© Massimo Di Fusco (localização da Nova M31N2022-08a)

A Nova foi descoberta por Raffaele Belligoli, Flavio Castellani e Claudio Marangoni com o telescópio de 16" do Observatório de Monte Baldo, na Itália, em nome do Italian Supernovae Search Project (ISSP). Confirmação espectroscópica foi realizada por Claudio Balcon, do Transient Name Server (TNS). 

Além disso, a mesma equipe notou imediatamente a coincidência da posição da Nova M31N2005-10a que descobriram em 11 de outubro de 2005 e, após verificações meticulosas, a coincidência da posição foi confirmada. Para confirmar a associação entre estes dois objetos, foi obtida uma imagem CCD de banda R de 1350 s do campo ao redor de M31N2022-08a usando o telescópio de 0,65 m em Ondrejov, localizado a 35 km a sudeste de Praga, na República Tcheca. 

Portanto, é uma Nova recorrente, que são as mais seguidas e estudadas porque são consideradas potenciais candidatas a se tornarem Supernovas muito brilhantes. "Felizmente, minhas fotos coincidiram com o período após o aparecimento da Nova, então pude destacar sua presença na minha imagem comparando-a com uma foto tirada no ano passado," disse Massimo Di Fusco. 

Fonte: Italian Supernovae Search Project

Um cabo de guerra entre galáxias em fusão

Enquanto observavam uma galáxia recém-dormente usando o ALMA (Atacama Large Millimeter/ submillimeter Array) e o telescópio espacial Hubble, cientistas descobriram que tinha parado de formar estrelas, não porque tinha esgotado todo o seu gás, mas porque a maior parte do seu combustível formador de estrelas tinha sido atirado para fora do sistema ao fundir-se com outra galáxia.

© NRAO (ilustração do fluxo de gás e estrelas durante a fusão de galáxias)

O resultado é uma novidade para os cientistas do ALMA. Além disso, se provados comuns, os resultados podem mudar a forma como são consideradas as fusões e mortes das galáxias.

À medida que as galáxias se movem através do Universo, por vezes encontram outras galáxias. Quando interagem, a gravidade de cada galáxia atrai a outra. O subsequente "cabo de guerra" lança gases e estrelas para longe das galáxias, deixando para trás fluxos de material conhecidos como caudas de maré. 

E é exatamente isso que os cientistas acreditam que aconteceu a SDSS J1448+1010, mas com uma reviravolta na história. A galáxia massiva, que nasceu quando o Universo tinha cerca de metade da sua idade atual, quase que completou a sua fusão com outra galáxia. Durante observações com o Hubble e com o ALMA, os cientistas descobriram caudas de maré contendo cerca de metade de todo o gás frio e formador de estrelas do sistema. A descoberta do material forçosamente descartado, igual a 10 bilhões de vezes a massa do nosso Sol, indicou que a fusão poderia ser responsável pelo "desligar" da formação estelar, o que não era esperado.

A descoberta fornece informações sobre os processos pelos quais as galáxias vivem ou morrem e ajuda os cientistas a compreender melhor a sua evolução. Ainda não compreendemos todos os processos que fazem com que as galáxias deixem de formar estrelas, mas esta descoberta mostra a importância destas grandes fusões galácticas e o quanto podem afetar a forma como uma galáxia cresce e muda com o tempo. 

© ALMA / Hubble (galáxia SDSS J1448+1010)

Esta imagem composta combina dados em azul/branco do telescópio espacial Hubble e em vermelho/laranja do ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) para mostrar a distribuição pós-fusão de gás e estrelas da galáxia.

Uma vez que o novo resultado é de uma única observação, não está atualmente claro o quão típico este "cabo de guerra" e a sua quiescência resultante podem ser. No entanto, a descoberta desafia as teorias há muito defendidas sobre como a formação estelar e as galáxias morrem e tem proporcionado aos cientistas um novo desafio excitante: encontrar mais exemplos. 

Os astrônomos costumavam pensar que a única forma de fazer as galáxias deixarem de formar estrelas era através de processos violentos e rápidos, como muitas supernovas explodindo na galáxia para soprar a maior parte do gás para fora e a aquecer o resto. Estas observações mostram que não é preciso um processo específico para cortar a formação estelar. O processo de fusão, muito mais lento, pode também pôr fim à formação estelar e às galáxias. 

Um artigo foi publicado no periódico The Astrophysical Journal Letters.

Fonte: National Radio Astronomy Observatory

A Nebulosa da Estrela Flamejante

John Martin Schaeberle descobriu a Nebulosa da Estrela Flamejante, ou IC 405, perto do final do século XIX. O objeto foi descoberto independentemente logo depois pelos astrofotógrafos Max Wolf e Eugen von Gothard.

© Terry Hancock / Tom Masterson (IC 405)

A IC 405 está localizada em Auriga, uma constelação mais conhecida pela sua riqueza de aglomerados abertos, mas cujas nebulosas são muitas vezes esquecidas. A Nebulosa da Estrela Flamejante é uma combinação de nebulosas de emissão e reflexão iluminadas pela estrela variável incomum AE Aurigae. 

A nebulosa tem 37' por 19' de diâmetro, e sua porção mais brilhante fica a leste da estrela. A IC 405 fica a 1.500 anos-luz de distância. Muitos objetos com baixo brilho superficial que foram descobertos por meio da astrofotografia inicial são visíveis com os telescópios amadores de hoje, que geralmente são melhores do que aqueles que os observadores do céu profundo usavam no final do século XIX e início do século XX. 

A descrição no catálogo de índice da Nebulosa da Estrela Flamejante diz: “estrela de magnitude 6,7 com nebulosa muito brilhante e muito grande”. Com uma descrição como esta, você pensaria que seria simples de detectar. Mas, como muitas nebulosas expansivas, não é tão fácil quanto parece. Sob céu escuro e seco, a IC 405 pode ser vista com telescópios tão pequenos quanto 2,4 polegadas. Mas em céus menos ideais, pode ser impossível observá-la, mesmo com aberturas maiores. As noites de inverno tendem a ter menor umidade, então sob temperaturas frias e céus escuros, você tem uma boa chance de pegar esta nebulosa.

Se você que observar estrelas estranhas em sua lista de desejos, AE Aurigae é outro motivo para procurar IC 405. Esta estrela O9.5 extremamente quente varia uma magnitude modesta de 0,7 (de aproximadamente 5,4 a 6,1), mas sua verdadeira reivindicação à fama é sua velocidade no espaço. É uma das duas estrelas ejetadas durante uma colisão de dois sistemas binários há cerca de 2 milhões de anos na região onde agora reside o trapézio da Nebulosa de Órion. A outra é Mu (μ) Columbae. Uma terceira estrela, 53 Arietis, originou-se nesta mesma região, mas foi ejetada alguns milhões de anos antes. 

AE Aurigae está atualmente se deslocando pela IC 405, iluminando o gás à medida que avança. Assim que passar, a nebulosa desaparecerá.

Fonte: Astronomy