O aglomerado estelar jovem NGC 346

O aglomerado estelar jovem mais massivo na Pequena Nuvem de Magalhães é o NGC 346, embutido na maior região de formação estelar da nossa pequena galáxia satélite, a cerca de 210.000 anos-luz de distância.

© James Webb (NGC 346)

É claro que as estrelas massivas de NGC 346 têm vida curta, mas são muito energéticas. Seus ventos e radiação esculpem as bordas da nuvem molecular empoeirada da região, desencadeando a formação de estrelas dentro. 

A região de formação estelar também parece conter uma grande população de estrelas récem-formadas. Com apenas 3 a 5 milhões de anos e ainda não queimando hidrogênio em seus núcleos, estas estrelas estão espalhadas pelo aglomerado estelar incorporado. 

Esta imagem infravermelha espetacular da NGC 346 foi obtida pela NIRcam do telescópio espacial James Webb. A emissão de hidrogênio atômico ionizado pela radiação energética das estrelas massivas, bem como hidrogênio molecular e poeira na nuvem molecular de formação estelar é detalhada em tons de rosa e laranja. A imagem nítida do Webb da jovem região de formação estelar abrange 240 anos-luz em relação à distância da Pequena Nuvem de Magalhães. 

Fonte: NASA

Poeira estelar em Perseu

Esta extensão cósmica de poeira, gás e estrelas cobre cerca de 6 graus no céu na heroica constelação de Perseu.

© Jack Groves (constelação de Perseu)

No canto superior esquerdo da deslumbrante paisagem celeste está o intrigante jovem aglomerado estelar IC 348 e a vizinha Nebulosa do Fantasma Voador com nuvens de poeira interestelar obscura catalogadas como Barnard 3 e 4. 

À direita, outra região ativa de formação estelar NGC 1333 está conectada por tentáculos escuros e empoeirados nos arredores da gigante Nuvem Molecular de Perseu, a cerca de 850 anos-luz de distância. 

Outras nebulosas de poeira estão espalhadas nesta imagem, junto com o leve brilho avermelhado do gás hidrogênio. Na verdade, a poeira cósmica tende a esconder as estrelas recém-formadas e os jovens objetos estelares ou protoestrelas de telescópios ópticos. 

As protoestrelas que estão colapsando devido à própria gravidade, se formam a partir de núcleos densos embutidos na nuvem molecular. Na distância estimada da nuvem molecular, este campo de visão abrangeria mais de 90 anos-luz. 

Fonte: NASA

Descobertas oito novas estrelas superquentes

Uma equipe internacional de astrônomos descobriu oito das estrelas mais quentes do Universo, todas com superfícies acima dos 100.000º C.

© DES / Tom Watts (estrela J2039)

A descoberta baseia-se em dados recolhidos utilizando o SALT (Southern African Large Telescope), o maior telescópio óptico do hemisfério sul, com um espelho de 10x11 metros. 

O estudo descreve como um levantamento de estrelas subanãs ricas em hélio levou à descoberta de várias estrelas anãs brancas muito quentes e pré-anãs brancas, a mais quente das quais tem uma temperatura superficial de 180.000º C. Para efeitos de comparação, a superfície do Sol tem apenas 5.800º C. 

Uma das estrelas identificadas é a estrela central de uma nebulosa planetária recentemente descoberta, com um ano-luz de diâmetro. Duas das outras são estrelas pulsantes, ou "variáveis". Todas estas estrelas estão numa fase avançada do seu ciclo de vida e estão se aproximando do fim da sua vida como anãs brancas.

Devido às suas temperaturas extremamente elevadas, cada uma destas novas descobertas é mais de cem vezes mais brilhante do que o Sol, o que é considerado incomum para as estrelas anãs brancas. As anãs brancas têm aproximadamente o mesmo tamanho que o planeta Terra, mas são um milhão de vezes mais massivas, com massas próximas das do Sol. São as estrelas mais densas que existem e que consistem de matéria normal. As anãs pré-brancas são algumas vezes maiores e irão encolher para se tornarem anãs brancas em poucos milhares de anos.

As estrelas com temperaturas efetivas de 100.000º C ou mais são incrivelmente raras. Foi uma verdadeira surpresa encontrar tantas destas estrelas neste levantamento. Estas descobertas vão ajudar a aumentar a compreensão das fases finais da evolução estelar e demonstram que o SALT é um telescópio fantástico para este projeto. 

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

Fonte: Royal Astronomical Society

Reveladas galáxias semelhantes à Via Láctea no Universo jovem

Novas imagens, obtidas pelo telescópio espacial James Webb, revelam pela primeira vez galáxias com barras estelares - características alongadas de estrelas que se estendem dos centros das galáxias para os seus discos exteriores - num momento em que o Universo tinha apenas 25% da sua idade atual.

© NASA (galáxia EGS23205)

O poder do JWST em mapear galáxias em alta resolução e em comprimentos de onda infravermelhos mais longos do que o Hubble, permite-lhe olhar através da poeira e revelar a estrutura subjacente e a massa de galáxias distantes. Isto pode ser visto nestas duas imagens da galáxia EGS23205, vista como era há cerca de 11 bilhões de anos atrás. Na imagem do Hubble (esquerda, tirada com o filtro infravermelho próximo), a galáxia é pouco mais do que uma mancha em forma de disco obscurecida pela poeira e impactada pelo brilho de estrelas jovens, mas na imagem do Webb correspondente no infravermelho médio, é uma bela galáxia em espiral com uma clara barra estelar.

A descoberta das chamadas galáxias barradas, semelhantes à nossa Via Láctea, tão cedo no Universo, vai exigir que os cientistas refinem as suas teorias sobre a evolução galáctica. Antes do Webb, as imagens do Hubble nunca tinham detectado barras em épocas tão jovens.

A equipe identificou outra galáxia barrada, EGS-24268, há cerca de 11 bilhões de anos, o que faz com que duas galáxias barradas existam mais longe no tempo do que qualquer outra galáxia anteriormente descoberta. Este estudo destaca estas duas galáxias e mostra exemplos de quatro outras galáxias barradas vistas há mais de 8 bilhões de anos. 

As barras desempenham um papel importante na evolução galáctica ao canalizarem gás para as regiões centrais, impulsionando a formação estelar. Uma barra transporta poderosamente gás para a região central, onde o gás é rapidamente convertido em novas estrelas a um ritmo tipicamente 10 a 100 vezes mais depressa do que no resto da galáxia. As barras também ajudam a fazer crescer buracos negros supermassivos nos centros das galáxias, canalizando o gás pelo caminho. 

A descoberta de barras durante tais épocas iniciais abala de várias maneiras os cenários de evolução galáctica. E a própria existência destas primeiras barras desafia os modelos teóricos, uma vez que precisam de acertar a física galáctica a fim de prever a abundância correta de barras. A equipe irá testar diferentes modelos nos seus próximos trabalhos. 

O telescópio espacial James Webb pode desvendar estruturas em galáxias distantes melhor do que o Hubble por duas razões: em primeiro lugar, o seu espelho maior dá-lhe mais capacidade de recolhimento de luz, permitindo-lhe ver mais longe e com maior resolução. Em segundo lugar, consegue ver melhor através da poeira, pois observa em comprimentos de onda infravermelhos mais longos do que o Hubble.

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

Fonte: University of Texas

Uma serpente no céu

Nesta nova imagem infravermelha, podemos ver uma miríade de estrelas por trás do tênue brilho laranja da nebulosa Sh2-54.

© VISTA (Sh2-54)

Situada na constelação da Serpente, este berçário estelar foi captado em detalhes no infravermelho com o auxílio da câmara de 67 milhões de pixels do telescópio VISTA (Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy), instalado no Observatório do Paranal do ESO, no Chile. 

Quando contemplavam o céu noturno, os nossos antepassados imaginavam padrões e desenhos nas estrelas. Os gregos, por exemplo, chamaram a uma destas “constelações” de Serpente, por causa de sua semelhança com uma cobra. O que não poderiam ter visto era que na ponta da cauda desta constelação existe uma riqueza de objetos astronômicos impressionantes, incluindo as nebulosas da Águia, Omega e a Sh2-54; o último deles é revelado, sob uma nova luz, nesta espetacular imagem infravermelha.

As nebulosas são vastas nuvens de gás e poeira a partir das quais as estrelas se formam. Os telescópios permitiram aos astrônomos identificar e analisar estes objetos relativamente tênues com extremo detalhe. 

A nebulosa que aqui vemos, situada a cerca de 6.000 anos-luz de distância da Terra, tem o nome oficial de Sh2-54; o “Sh” refere-se ao astrônomo americano Stewart Sharpless, que catalogou mais de 300 nebulosas na década de 1950. À medida que a tecnologia utilizada para explorar o Universo vai progredindo, o mesmo acontece com o nosso conhecimento destes berçários estelares. Um desses avanços é a capacidade de enxergar além da luz que pode ser detectada por nossos olhos, como a luz infravermelha.

Tal como a serpente, homônima dessa nebulosa, desenvolveu a capacidade de sentir a luz infravermelha para entender melhor seu ambiente, também desenvolvemos instrumentos infravermelhos para aprender mais sobre o Universo. Enquanto a luz visível é facilmente absorvida pelas nuvens de poeira das nebulosas, a luz infravermelha passa quase inalterada através das espessas camadas de poeira.

A imagem que aqui vemos revela por isso uma quantidade de estrelas escondidas atrás de véus de poeira, o que é particularmente útil já que permite aos cientistas estudar o que é que está acontecendo nos berçários estelares com muito mais detalhe e assim compreender melhor como é que as estrelas se formam.

A imagem faz parte do rastreio VVVX (VISTA Variables in the Via Láctea eXtended survey), que se trata de um projeto de vários anos que tem observado repetidamente uma enorme área da Via Láctea no infravermelho, fornecendo dados cruciais para compreendermos a evolução estelar. 

Fonte: ESO

A Cascata de Estrelas de Kemble

Esta linha de estrelas é real.

© Tommy Lease (Cascata de Kemble)

Um pouco fraca demais para ser vista a olho nu, a cascata de estrelas de Kemble inspira admiração quando vista com binóculos. Porém, como o Big Dipper na Ursa Maior, a Cascata de Kemble é um asterismo, não uma constelação. O asterismo é visível no céu do norte em direção à constelação do pescoço comprido da Girafa (Camelopardalis). 

Esta cadeia de cerca de 20 estrelas não relacionadas, cada uma com brilho semelhante, abrange mais de cinco vezes a largura angular da Lua cheia. Estendendo-se diagonalmente do canto superior esquerdo ao canto inferior direito, a Cascata de Kemble foi popularizada no século passado pelo entusiasta da astronomia Lucian Kemble. 

O objeto brilhante próximo ao canto superior esquerdo da imagem é o relativamente compacto aglomerado aberto de estrelas Jolly Roger, oficialmente designado como NGC 1502, que foi descoberto pelo astrônomo William Herschel em 1787. 

Fonte: NASA

Observação inédita da estrutura interna de jato de quasar

Um grupo internacional de cientistas publicou novas observações do primeiro quasar já identificado, conhecido como 3C 273, localizado na constelação de Virgem, que mostram as porções mais internas e profundas do proeminente jato de plasma do quasar.

© Wolfgang Steffen (ilustração do quasar 3C 273)

Os quasares são um dos tipos mais ativos e brilhantes dos buracos negros supermassivos encontrados no núcleo de quase todas as galáxias. Estes buracos negros supermassivos no centro das galáxias emitem jatos estreitos e incrivelmente poderosos de plasma, que escapa em velocidade próxima à da luz. Mas o processo de formação destes jatos ainda é um mistério para astrônomos e astrofísicos. 

O novo estudo inclui observações do jato do quasar 3C 273 na maior resolução angular e na maior profundidade já obtidas em um buraco negro central e traz um novo entendimento sobre a colimação dos jatos, que é o processo no qual eles são concentrados em um feixe estreito e pode avançar por distâncias extremas, para muito além da área dominada pela gravidade do buraco negro e até mesmo escapando da galáxia hospedeira deste buraco negro. Os buracos negros supermassivos também têm influência na evolução galáctica.

O trabalho teve participação de pesquisadores do Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas (IAG) da Universidade de São Paulo (USP). O 3C 273 tem sido estudado há décadas como o laboratório ideal mais próximo para jatos de quasar. No entanto, mesmo sendo um vizinho próximo, até recentemente não havia uma visão nítida o suficiente para ver onde este poderoso jato estreito de plasma é moldado.

A imagem do jato do quasar 3C 273 fornece aos cientistas a primeira visão das porções mais internas do jato de um quasar, onde ocorre a colimação e o estreitamento do feixe. A equipe também determinou que o ângulo do plasma fluindo do buraco negro é comprimido ao longo de uma distância muito extensa. O trabalho foi possibilitado pelo uso coordenado de um conjunto de radioantenas ao redor da Terra, combinando os instrumentos Global Millimeter VLBI Array (GMVA) e Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), no Chile. O GMVA e o ALMA foram conectados ao redor de continentes utilizando uma técnica chamada interferometria de longa linha de base (VLBI) para obter informações altamente detalhadas de fontes astronômicas distantes.

O astrofísico Ciriaco Goddi, que atualmente é pesquisador visitante no IAG, participou da equipe deste trabalho como responsável por observar, calibrar e analisar os dados do ALMA. As novas imagens mostram o jato 3C 273 com um nível de detalhe nunca antes alcançado. Em particular, graças à combinação de GMVA e ALMA, foi possível finalmente ter acesso à base destes poderosos jatos e investigar seus mecanismos de aceleração e colimação.

Por meio do desenvolvimento de hardware e software para VLBI, os 66 radiotelescópios do ALMA foram transformados na estação de interferometria astronômica mais sensível do mundo. A obtenção de dados nestes comprimentos de onda aumenta significativamente a resolução e sensibilidade do conjunto. Também foram feitas observações utilizando o High Sensitivity Array, para estudar o quasar 3C 273 em diferentes escalas, com o objetivo de medir a forma global do jato. 

Os dados deste estudo foram coletados em 2017, na mesma época em que as observações do Event Horizon Telescope (EHT) revelaram a primeira imagem de um buraco negro. O novo estudo abre a possibilidade de novas explorações dos processos de colimação em outros tipos de buracos negros. Dados obtidos em frequências mais altas, como 230 e 345 GHz com o EHT, permitem que cientistas observem detalhes mais sutis em quasares e outros buracos negros. 

Um artigo foi publicado no periódico The Astrophysical Journal. 

Veja também sobre o assunto, no blog: Revelada estrutura desconhecida em galáxia.

Fonte: Universidade de São Paulo

Desvendando o mistério das galáxias satélites da Via Láctea

Os astrônomos resolveram um problema pendente que desafiou a nossa compreensão de como o Universo evoluiu.

© Projeto SIBELIUS (um análogo virtual do Grupo Local)

A nossa Via Láctea é rodeada por uma série de galáxias satélites que exibem um alinhamento bizarro, parecem encontrar-se num enorme e fino plano de rotação, chamado "plano dos satélites". 

Modelo cosmológico padrão 

Este arranjo aparentemente improvável tem vindo a intrigar os astrônomos há mais de 50 anos, levando muitos a questionar o modelo cosmológico padrão. Este modelo procura explicar a formação do Universo e como as galáxias que vemos agora formaram-se gradualmente dentro de "tufos" de matéria escura fria, uma substância misteriosa que constitui cerca de 27% do Universo. Como não existe nenhum mecanismo físico conhecido que produza planos de satélites de longa duração, é pressuposto que a teoria da formação galáctica pela matéria escura fria poderia estar errada. 

Peculiaridade cosmológica 

A nova investigação da Universidade de Durham, realizada em conjunto com uma equipe internacional de cientistas, descobriu agora que o plano das galáxias satélites da Via Láctea é uma peculiaridade cosmológica. Utilizando dados do observatório espacial Gaia da ESA, os pesquisadores recorreram a tecnologia de supercomputador para projetar as órbitas das galáxias satélites para o passado e para o futuro. Viram o plano das galáxias formar-se e dissolver-se em algumas centenas de milhões de anos, um simples piscar de olhos no tempo cósmico. 

Sistemas de satélites virtuais 

Perceberam também que estudos anteriores baseados em simulações de computador não tinham considerado as distâncias dos satélites em relação ao centro da Via Láctea, o que fez com que os sistemas de satélites virtuais parecessem muito mais redondos do que o sistema real. Estabelecendo que foram encontradas várias Vias Lácteas virtuais que ostentavam um plano de galáxias satélites muito semelhante ao que é visto através dos telescópios. Dizem que isto remove uma das principais objeções ao modelo padrão da cosmologia e significa que o conceito de matéria escura fria continua a ser a pedra angular da nossa compreensão do Universo. 

Um artigo foi publicado na revista Nature Astronomy.

Fonte: University of Helsinki

O Universo pode ser mais instável do que pensamos

A estabilidade final do vácuo do nosso Universo pode estar nas massas de duas partículas fundamentais, o bóson de Higgs, que habita todo o espaço e tempo, e o quark top.

© Tunnel Motions (ilustração de um bóson de Higgs)

As últimas medições dessas massas revelam que nosso Universo é metaestável, o que significa que pode persistir em seu estado atual essencialmente para sempre, ou não. 

Nosso Universo nem sempre foi o mesmo. Nos primeiros momentos do Big Bang, quando o cosmos era uma mera fração de seu tamanho atual, as energias e temperaturas eram tão altas que até mesmo as regras fundamentais da física eram completamente diferentes. Mais notavelmente, ao mesmo tempo, todas as quatro forças da natureza (gravidade, eletromagnetismo, nuclear forte e nuclear fraca) foram fundidas em uma única força unificada. A natureza dessa força unificada permanece um mistério, mas à medida que o Universo se expandiu e esfriou desde o estado inicial, as forças se separaram.

Primeiro veio a gravidade, depois a nuclear forte e, por último, o eletromagnetismo e a força nuclear fraca se separaram. Essa última etapa podemos recriar em laboratório. Nos colisores de partículas mais poderosos, é possível obter as energias necessárias para temporariamente, pelo menos, recombinar essas forças em uma única força “eletrofraca”. 

Cada vez que as forças se dividiam, o cosmos passava por uma transição de fase radical, povoado por novas partículas e forças. Por exemplo, a força eletrofraca unificada é transportada por um quarteto de partículas sem massa, mas a força eletromagnética é transportada por uma única partícula sem massa, o fóton, enquanto três partículas massivas (W-, W+ e Z) carregam a nuclear fraca. Se essas duas forças não tivessem se separado, a vida como a conhecemos, que depende de interações eletromagnéticas para unir átomos em moléculas, simplesmente não existiria. 

O Universo não passou por tal reorganização de forças fundamentais em mais de 13 bilhões de anos, mas isso não significa que não seja capaz de repetir os mesmos truques. A estabilidade atual do vácuo depende de como foi a divisão da força eletrofraca. Essa divisão trouxe o Universo ao seu estado fundamental final de energia mais baixa? Ou é apenas uma parada no caminho de sua evolução posterior?

A resposta se resume às massas de duas partículas fundamentais. Uma delas é o bóson de Higgs, que desempenha um papel importante na física: sua existência desencadeou a separação das forças eletromagnética e nuclear fraca há bilhões de anos. A princípio, quando nosso Universo era quente e denso, o bóson de Higgs permaneceu em segundo plano, permitindo que a força eletrofraca governasse sem impedimentos. Mas uma vez que o Universo esfriou além de um certo ponto, este bóson tornou sua presença conhecida e interferiu com essa força, criando uma separação que foi mantida desde então.

A massa do bóson de Higgs determinou quando essa divisão aconteceu e regula o quão “forte” essa separação é hoje. Mas o ele desempenha outro papel importante na física: ao interagir com muitas outras partículas, ele dá massa a essas partículas. A força com que uma partícula se conecta ao Higgs governa a massa dessa partícula. Por exemplo, o elétron quase não interage com o Higgs, então ele ganha uma massa leve de 511 MeV. No outro extremo do espectro, o quark top interage mais com o Higgs, tornando-o o objeto mais pesado no Modelo Padrão da física de partículas, pesando 175 GeV.

Na física de partículas, as partículas estão constantemente interagindo e interferindo com todos os outros tipos de partículas, mas a força dessas interações depende das massas das partículas. Então, quando ocorre a tentativa de avaliar qualquer coisa que envolva o bóson de Higgs, como sua capacidade de manter a separação entre as forças eletromagnética e nuclear fraca, é necessário também considerar como as outras partículas vão interferir nesse esforço. 

E como o quark top é facilmente o maior do grupo (o segundo maior, o quark bottom, pesa apenas 5 GeV), é essencialmente a única outra partícula que há necessidade de atenção. 

Quando foi calculado pela primeira vez a estabilidade do Universo, conforme determinado pela capacidade do bóson de Higgs de manter a separação da força eletrofraca, não se sabia a massa nem do próprio Higgs nem do quark top. Inserir as duas massas destas partículas nas equações de estabilidade revela que o Universo é metaestável. Isso é diferente de estável, o que significaria que não há chance de o Universo se dividir instantaneamente, mas também diferente de instável, o que significaria que já aconteceu. Em vez disso, o Universo está equilibrado em uma posição bastante precária: ele pode permanecer em seu estado atual indefinidamente, mas se algo perturbasse o espaço-tempo da maneira errada, ele se transformaria em um novo estado fundamental.

Como seria esse novo estado? É impossível dizer, pois o novo Universo apresentaria uma nova física, com novas partículas e novas forças da natureza. Mas é seguro dizer que a vida seria diferente, se não completamente impossível. O que é pior, pode já ter acontecido. Algum canto do cosmos pode já ter começado a transição, com a bolha de uma nova realidade se expandindo na velocidade da luz. Não saberíamos que nos atingiu até que já chegasse.

Fonte: Astronomy

Nebulosa Ovo do Dragão

A estrela no centro criou tudo.

© Russell Croman (NGC 6188)

Conhecida como o Ovo do Dragão, esta estrela rara, quente e luminosa do tipo O com cerca de 40 vezes a massa do Sol, criou não apenas a complexa nebulosa, denominada NGC 6164, que a envolve, mas também o azul da aréola. Seu nome deriva, em parte, da proximidade da região com a pitoresca NGC 6188, conhecida como a luta dos Dragões de Ara. 

Em três a quatro milhões de anos, a estrela massiva provavelmente terminará sua vida em uma explosão de supernova. Abrangendo cerca de 4 anos-luz, a própria nebulosa tem uma simetria bipolar, tornando-a semelhante em aparência às nebulosas planetárias mais comuns, ou seja, as mortalhas gasosas que envolvem estrelas moribundas parecidas com o Sol. 

Também como muitas nebulosas planetárias, descobriu-se que NGC 6164 tem um halo fraco e extenso, revelado em azul nesta profunda imagem telescópica da região. Expandindo-se para o meio interestelar circundante, o material no halo azul provavelmente foi expelido de uma fase ativa anterior da estrela. 

A NGC 6164 fica a 4.200 anos-luz de distância na constelação do hemisfério celestial sul da Norma.

Fonte: NASA

Espiando uma galáxia de braços longos

A peculiar galáxia espiral ESO 415-19, que fica a cerca de 450 milhões de anos-luz de distância, estende-se preguiçosamente nesta imagem do telescópio espacial Hubble.

© Hubble (ESO 415-19)

Enquanto o centro deste objeto se assemelha a uma galáxia espiral regular, longos fluxos de estrelas se estendem do núcleo galáctico como braços espirais bizarramente alongados. Estas são correntes de maré causadas por alguma interação casual no passado da galáxia e dão a ESO 415-19 uma aparência distintamente peculiar.

A característica singular da ESO 415-19 tornou-a um grande alvo para o Hubble. Esta observação vem de uma campanha em andamento para explorar o Atlas of Peculiar Galaxies (ARP), um zoológico de algumas das galáxias mais estranhas e maravilhosas que o Universo tem a oferecer. 

Estas galáxias variam de galáxias solitárias bizarras a pares de galáxias espetacularmente interativos, trigêmeos e até mesmo quintetos. Estas esquisitices espaciais estão espalhadas por todo o céu noturno, o que significa que o Hubble pode reservar um momento para observá-las enquanto se move entre outros alvos de observação. 

Esta observação particular encontra-se em uma parte do céu noturno contida pela constelação de Fornax. Esta constelação também foi o local de uma observação importante do Hubble: o Hubble Ultra Deep Field. A criação do Ultra Deep Field exigiu quase um milhão de segundos de tempo do Hubble e captou quase 10.000 galáxias de várias idades, tamanhos, formas e cores. 

Assim como os cientistas do clima podem recriar a história atmosférica do planeta a partir de núcleos de gelo, os astrônomos podem usar observações de campo profundo para explorar fatias da história do Universo desde o presente até quando o Universo tinha apenas 800 milhões de anos! 

Fonte: ESA

Um vislumbre excentricamente próximo de um buraco negro

Vários telescópios da NASA observaram recentemente um enorme buraco negro dilacerando uma estrela azarada que vagueou demasiado perto.

© NASA / JPL-Caltech (disco de gás quente girando em torno de buraco negro)

Localizado a cerca de 250 milhões de anos-luz da Terra, no centro de outra galáxia, foi o quinto exemplo mais próximo, alguma vez observado, de um buraco negro destruindo uma estrela. Assim que a estrela foi completamente dilacerada pela gravidade do buraco negro, os astrônomos viram um aumento dramático de raios X altamente energéticos em torno do buraco negro. Isto indicou que, à medida que o material estelar foi puxado em direção à sua aniquilação, acima do buraco negro foi formada uma estrutura extremamente quente chamada coroa. 

O satélite NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescopic Array) da NASA é o telescópio espacial mais sensível capaz de observar nestes comprimentos de onda e a proximidade do evento forneceu uma visão sem precedentes da formação e evolução da coroa.

O trabalho demonstra como a destruição de uma estrela por um buraco negro, um processo formalmente conhecido como evento de perturbação de marés, pode ser utilizada para compreender melhor o que acontece ao material que é capturado por um destes monstros antes de ser totalmente devorado.

A maioria dos buracos negros estão rodeados por gás quente que se acumulou ao longo de muitos anos, por vezes milênios, e formaram discos com bilhões de quilômetros em diâmetro. Em alguns casos, estes discos brilham mais do que galáxias inteiras. Mesmo em torno destas fontes brilhantes, mas especialmente em torno de buracos negros muito menos ativos, uma única estrela a ser destruída e consumida se destaca. E, do princípio ao fim, o processo leva muitas vezes apenas uma questão de semanas ou meses.

A observabilidade e a curta duração dos eventos de perturbação de marés tornam-nos especialmente atrativos para os astrônomos, que podem determinar a forma como a gravidade do buraco negro manipula o material à sua volta, criando incríveis espetáculos de luz e novas características físicas. 

O foco do novo estudo é um evento chamado AT2021ehb, que teve lugar numa galáxia com um buraco negro central com cerca de 10 milhões de vezes a massa do nosso Sol. Durante este evento de perturbação de marés, o lado da estrela mais próximo do buraco negro foi puxado com mais força do que o lado mais distante, esticando o objeto e deixando para trás um "espaguete" de gás quente. 

Os cientistas pensam que o fluxo de gás é chicoteado à volta de um buraco negro durante tais eventos, colidindo consigo próprio. Pensa-se que isto cria ondas de choque e fluxos externos de gás que geram luz visível, assim como comprimentos de onda não visíveis ao olho humano, tais como radiação ultravioleta e raios X. O material começa então a assentar num disco que gira em torno do buraco negro como água que rodeia o ralo, com atrito que gera raios X de baixa energia. 

No caso de AT2021ehb, esta série de eventos teve lugar durante apenas 100 dias. O evento foi visto pela primeira vez no dia 1 de março de 2021 pelo ZTF (Zwicky Transient Facility), localizado no Observatório Palomar, no sul do estado norte-americano da Califórnia. Foi posteriormente estudado pelo Observatório Neil Gehrels Swift da NASA e pelo telescópio NICER (Neutron star Interior Composition Explorer), que observa raios X mais longos do que o Swift. Depois, cerca de 300 dias após o evento ter sido visto pela primeira vez, o NuSTAR da NASA começou a observar o sistema. 

Os cientistas ficaram surpreendidos quando o NuSTAR detectou uma coroa, ou seja, uma nuvem de plasma quente, ou átomos de gás com os seus elétrons removidos, dado que as coroas aparecem normalmente com jatos de gás que fluem em direções opostas de um buraco negro. Contudo, no evento de perturbação de marés AT2021ehb, não foram detectados jatos, o que tornou a observação da coroa um tanto ou quanto inesperada. As coroas emitem raios X mais energéticos do que qualquer outra parte de um buraco negro, mas os cientistas não sabem de onde vem o plasma ou exatamente como fica tão quente.

Estas observações de AT2021ehb estão de acordo com a ideia de que os campos magnéticos têm algo a ver com a formação da coroa.

Um artigo sobre o estudo foi publicado no periódico The Astrophysical Journal. 

Fonte: California Institute of Technology

Exoplaneta está espiralando em direção à sua estrela hospedeira evoluída

Pela primeira vez, os astrônomos avistaram um exoplaneta cuja órbita está decaindo em torno de uma estrela hospedeira evoluída, ou seja, mais antiga.

© IAC (ilustração do sistema Kepler-1658)

O exoplaneta afetado parece destinado a aproximar-se cada vez mais da sua estrela amadurecida até à colisão e obliteração final. A descoberta fornece novas informações sobre o longo processo de decaimento orbital planetário ao proporcionar o primeiro olhar sobre um sistema nesta fase tardia da evolução.

Anteriormente, já foram detectadas evidências de exoplanetas colapsando em direção às suas estrelas, mas nunca foi visto antes um planeta assim em torno de uma estrela evoluída. A teoria prevê que as estrelas evoluídas são muito eficazes na extração de energia das órbitas dos seus planetas e agora é possível testar estas teorias com observações.

O malfadado exoplaneta tem a designação de Kepler-1658b. Como o seu nome indica, os astrônomos descobriram o exoplaneta com o telescópio espacial Kepler, uma missão pioneira de caça exoplanetária que foi lançada em 2009. Curiosamente, ele foi o primeiro [novo] candidato a exoplaneta que o Kepler observou. No entanto, foi necessária quase uma década para confirmar a sua existência, momento em que o objeto foi colocado oficialmente no catálogo do Kepler como a sua 1658.º entrada.

O Kepler-1658b é um Júpiter quente, alcunha dada a exoplanetas ao mesmo nível de massa e tamanho de Júpiter, mas em órbitas abrasadoramente ultra-íntimas em torno das suas estrelas hospedeiras. Para Kepler-1658b, esta distância é de apenas um-oitavo do espaço entre o nosso Sol e o seu planeta mais interior, Mercúrio. Para os Júpiteres quentes e outros planetas como Kepler-1658b, que já estão muito próximos das suas estrelas, o decaimento orbital parece culminar certamente na destruição. 

A medição do decaimento orbital dos exoplanetas tem desafiado os pesquisadores porque o processo é muito lento e gradual. No caso de Kepler-1658b, de acordo com o novo estudo, o seu período orbital está diminuindo ao minúsculo ritmo de cerca de 131 milissegundos por ano, com uma órbita mais curta indicando que o planeta se aproximou da estrela. A detecção deste declínio exigiu vários anos de observações cuidadosas. 

O acompanhamento começou com o Kepler e depois foi retomado pelo telescópio Hale do Observatório Palomar no sul da Califórnia e, finalmente, pelo TESS (Transiting Exoplanet Survey Telescope), que foi lançado em 2018. Todos os três instrumentos captaram trânsitos, o termo para quando um exoplaneta atravessa a face da sua estrela e provoca uma queda muito ligeira no seu brilho. 

Durante os últimos 13 anos, o intervalo entre os trânsitos de Kepler-1658b tem diminuído ligeiramente, mas de forma constante. A principal causa do decaimento orbital sofrido por Kepler-1658b são as marés, o mesmo fenómeno responsável pela subida e descida diária dos oceanos da Terra. As marés são geradas por interações gravitacionais entre dois corpos em órbita, tais como entre a Terra e a Lua ou Kepler-1658b e a sua estrela. 

As gravidades dos corpos distorcem-se mutuamente e, à medida que os corpos respondem a esta mudanças, é liberada energia. Dependendo das distâncias, tamanhos e períodos de rotação dos corpos envolvidos, estas interações de maré podem resultar em corpos que se empurram uns aos outros - o caso da Terra e da Lua, que se afasta lentamente - ou que se puxam para mais perto, como com Kepler-1658b em direção à sua estrela.

A estrela evoluiu até ao ponto, no seu ciclo de vida estelar, em que começou a crescer, tal como se espera do nosso Sol, e entrou na fase sub-gigante. A estrutura interna das estrelas evoluídas deveria levar mais prontamente à dissipação da energia das marés retirada das órbitas dos planetas em comparação com estrelas não evoluídas como o nosso Sol. Isto acelera o processo de decaimento orbital, tornando mais fácil o estudo em escalas humanas de tempo. 

Os resultados ajudam ainda a explicar uma surpresa intrínseca acerca de Kepler-1658b, que parece mais brilhante e mais quente do que o esperado. As interações de maré que diminuem a órbita do planeta podem também estar provocando um aumento de energia dentro do próprio planeta. Uma situação semelhante ocorre com a lua de Júpiter, Io, o corpo mais vulcânico do Sistema Solar. O empurrar e puxar gravitacional de Júpiter sobre Io derrete as "entranhas" do planeta. Esta rocha derretida irrompe então através da famosa superfície infernal da lua, repleta de depósitos sulfúreos amarelos e lava vermelha fresca.

Várias observações adicionais de Kepler-1658b deverão trazer informações sobre as interações entre corpos celestes. E, tendo em conta que se prevê que o TESS continue a escrutinar milhares de estrelas próximas, espera-se que o telescópio descubra vários outros exemplos de exoplanetas espiralando em direção às suas estrelas progenitoras. 

Um artigo foi publicado no periódico The Astrophysical Journal Letters. 

Fonte: Harvard–Smithsonian Center for Astrophysics

Um cartão postal natalino

Bem a tempo para a época festiva, esta nova imagem do telescópio espacial Hubble que apresenta uma cena brilhante em vermelho natalino.

© Hubble (Westerhout 5)

Esta imagem mostra uma pequena região da conhecida nebulosa Westerhout 5, que fica a cerca de 7.000 anos-luz da Terra. Imersa em luz vermelha brilhante, hospedando uma variedade de recursos interessantes, incluindo um Glóbulo Gasoso Evaporante flutuante livremente (frEGG). 

O frEGG nesta imagem é a pequena região escura em forma de girino no canto superior esquerdo. Ele é um ponto escuro no mar de luz vermelha. A cor vermelha é causada por um tipo particular de emissão de luz conhecida como emissão H-alfa. Isso ocorre quando um elétron muito energético dentro de um átomo de hidrogênio perde uma determinada quantidade de sua energia, fazendo com que o elétron se torne menos energético e esta luz vermelha distinta seja liberada. Esta bolha de aparência flutuante é classificada com dois nomes pouco inspiradores: [KAG2008] glóbulo 13 e J025838.6+604259. 

Os frEGGs são uma classe particular de Glóbulos Gasosos Evaporantes (EGGs). Tanto os frEGGs quanto os EGGs são regiões de gás suficientemente densas para fotoevaporar com menos facilidade do que o gás menos compacto que as rodeia. A fotoevaporação ocorre quando o gás é ionizado e disperso por uma fonte intensa de radiação, estrelas tipicamente jovens e quentes que liberam grandes quantidades de luz ultravioleta.

Os EGGs foram identificados apenas recentemente, principalmente nas pontas dos Pilares da Criação, que foram captados pelo Hubble em imagens icônicas divulgadas em 1995. Os frEGGs foram classificados ainda mais recentemente e se distinguem dos EGGs por serem destacados e terem um formato cabeça-cauda. Os frEGGs e EGGs são de particular interesse porque sua densidade torna mais difícil para a intensa radiação ultravioleta penetrá-los, encontrada em regiões ricas em estrelas jovens. 

Sua opacidade relativa significa que o gás dentro deles está protegido contra ionização e fotoevaporação. Acredita-se que isso seja importante para a formação de protoestrelas, e prevê-se que muitos frEGGs e EGGs serão os anfitriões do nascimento de novas estrelas.

Fonte: ESA

Descobertas duas exo-Terras potencialmente habitáveis

Uma equipe científica internacional liderada por pesquisadores do IAC (Instituto de Astrofísica das Canárias) descobriu a presença de dois planetas com massas semelhantes à da Terra em órbita da estrela GJ 1002, uma anã vermelha não muito longe do nosso Sistema Solar.

© IAC (dois exoplanetas em órbita da estrela GJ 1002)

Ambos os planetas situam-se na zona habitável da estrela. Com estes dois, conhecemos agora sete em sistemas planetários bastante próximos do Sol. Os exoplanetas recém-descobertos orbitam a estrela GJ 1002, que está a uma distância inferior a 16 anos-luz do Sistema Solar. Ambos têm massas semelhantes à da Terra e encontram-se na zona habitável. 

O planeta GJ 1002b, o mais interior dos dois, demora pouco mais de 10 dias para completar uma órbita em torno da estrela, enquanto que GJ 1002c o faz em pouco mais de 21 dias. A GJ 1002 é uma estrela anã vermelha, com apenas um-oitavo da massa do Sol. É uma estrela bastante fria e tênue. Isto significa que a sua zona habitável se encontra muito perto da estrela. A proximidade da estrela ao nosso Sistema Solar implica que os dois planetas, especialmente GJ 1002c, são candidatos excelentes para a caracterização das suas atmosferas com base quer na sua luz refletida, quer na sua emissão térmica.

O futuro espectrógrafo ANDES, para o telescópio ELT (Extremely Large Telescope) do ESO, poderia estudar a presença de oxigênio na atmosfera de GJ 1002c. Além disso, ambos os planetas satisfazem as características necessárias para que sejam objetivos da futura missão LIFE, que se encontra atualmente em fase de estudo.

A descoberta foi feita durante uma colaboração entre os consórcios dos dois instrumentos ESPRESSO e CARMENES. A estrela GJ 1002 foi observada pelo CARMENES entre 2017 e 2019 e pelo ESPRESSO entre 2019 e 2021. Devido à sua baixa temperatura, a luz visível de GJ 1002 é demasiado fraca para medir as suas variações de velocidade com a maioria dos espectrógrafos. O CARMENES tem uma sensibilidade ao longo de uma vasta gama de comprimentos de onda no infravermelho próximo que é superior à de outros espectrógrafos com o objetivo de detectar variações nas velocidades das estrelas, o que lhes permitiu estudar GJ 1002 com o telescópio de 3,5 metros do observatório de Calar Alto. A combinação do ESPRESSO e do poder de recolhimento de luz dos telescópios de 8 metros do VLT (Very Large Telescope) no ESO permitiu medições com uma precisão de apenas 30 cm/s, não alcançáveis com qualquer outro instrumento no mundo.

O estudo foi aceito para publicação no periódico Astronomy & Astrophysics.

Fonte: Instituto de Astrofísica de Canarias