A paridade dos eclipses

Os eclipses tendem a vir em pares.

© Josh Dury (eclipses lunar e solar captados em datas diferentes)

Duas vezes por ano, durante uma temporada de eclipses que dura cerca de 34 dias, o Sol, a Lua e a Terra podem quase se alinhar. Então, as fases cheia e nova da Lua, separadas por pouco mais de 14 dias, criam um eclipse lunar e um solar.

Mas apenas raramente o alinhamento nas fases de lua nova e lua cheia durante uma única temporada de eclipses é próximo o suficiente para produzir um par com eclipses lunares e solares totais (ou um total e um anular). Mais frequentemente, eclipses parciais fazem parte de qualquer temporada de eclipses.

Na verdade, a última temporada de eclipses de 2024 produziu este par de eclipses separados por quinzenas: um eclipse lunar parcial em 18 de setembro e um eclipse solar anular em 2 de outubro. As imagens compostas de lapso de tempo foram captadas de Somerset, Reino Unido (à esquerda) e da Ilha de Páscoa (à direita).

As temporadas de eclipses de 2025 verão um eclipse lunar total em 14 de março, acompanhado de um eclipse solar parcial em 29 de março, e um eclipse lunar total em 7 de setembro, seguido de um eclipse solar parcial em 21 de setembro.

Fonte: NASA

Um híbrido único entre asteroide e cometa

Embora o nosso Sistema Solar tenha bilhões de anos, só recentemente  conhecemos melhor um dos seus habitantes mais dinâmicos e cativantes, conhecido como (2060) Quíron.

© W. G. Sierra (ilustração do centauro ativo Quíron)

Quíron pertence à classe de objetos chamada "Centauros". Os centauros são objetos espaciais que orbitam o Sol entre Júpiter e Netuno. São semelhantes à criatura mitológica que lhes dá o nome, na medida em que são híbridos, possuindo características tanto de asteroides como de cometas. 

Utilizando o telescópio espacial James Webb, cientistas da UCF (University of Central Florida) lideraram recentemente uma equipe que descobriu, pela primeira vez, que Quíron tem uma química de superfície diferente da dos outros centauros. A sua superfície tem gelo de dióxido de carbono e de monóxido de carbono, bem como dióxido de carbono e metano na sua coma (cabeleira), o invólucro de poeira e gás que o rodeia. 

As observações estão a criando conhecimentos fundamentais para compreender a formação do nosso Sistema Solar, uma vez que estes objetos permaneceram praticamente inalterados desde a formação do Sistema Solar.  Uma vez que Quíron possui características de asteroide e de cometa, é um bom local para estudar muitos processos que podem ajudar a compreendê-los. 

 O que é único acerca de Quíron é o fato de ser possível observar tanto a superfície, onde se encontra a maior parte dos gelos, como a coma, onde estão os gases que têm origem na superfície ou logo abaixo dela. Os objetos transnetunianos não têm este tipo de atividade porque estão muito longe e são muito frios. Os asteroides não têm este tipo de atividade porque não têm gelo. Os cometas, por outro lado, mostram atividade como os centauros, mas são normalmente observados mais perto do Sol e as suas comas são tão espessas que complicam a interpretação das observações dos gelos à superfície. 

Descobrir quais os gases que fazem parte da coma e as suas diferentes relações com os gelos à superfície ajuda-nos a conhecer as propriedades físicas e químicas, tais como a espessura e a porosidade da camada de gelo, a sua composição e a forma como a irradiação a afeta. Os astrônomos analisaram o gás metano da coma e determinaram que o fluxo detectado era consistente com a sua origem numa área de superfície que estava exposta ao maior aquecimento do Sol. 

Quíron, descoberto pela primeira vez em 1977, está muito melhor caracterizado do que a maioria dos centauros. Ele é originário da região dos objetos transnetunianos e tem viajado em torno do Sistema Solar desde a sua formação. A informação recentemente analisada ajuda os cientistas a compreender melhor o processo termofísico que está decorrendo em Quíron e que produz gás metano. Tem períodos em que se comporta como um cometa, tem anéis de material ao seu redor e potencialmente um campo de detritos de pequenas poeiras ou material rochoso orbitando à sua volta. Assim, surgem muitas questões acerca das propriedades de Quíron que permitem estes comportamentos únicos. O estudo também destacou a presença de subprodutos irradiados de metano, monóxido de carbono e dióxido de carbono, que exigirão mais análise. 

As órbitas de Quíron e de muitos outros objetos não planetários de grandes dimensões sofrem ocasionalmente encontros próximos com um dos planetas gigantes, onde a atração gravitacional do planeta altera a órbita do objeto menor, levando-o por todo o Sistema Solar e expondo-o a muitos ambientes diferentes. Sabe-se que foi ejetado da população de objetos transnetunianos e só agora está a transitar pela região dos planetas gigantes, onde não permanecerá por muito tempo. Após cerca de 1 milhão de anos, centauros como Quíron são tipicamente ejetados da região dos planetas gigantes, onde podem terminar as suas vidas como cometas da família de Júpiter ou podem regressar à região dos objetos transnetunianos.

Nota-se a multiplicidade de gelos de Quíron com diferentes volatilidades e os seus processos de formação. Alguns destes gelos, como o metano, o dióxido de carbono e a água, podem ser componentes primordiais de Quíron, herdados da nebulosa pré-solar. Outros, como o acetileno, o propano, o etano e o óxido de carbono, podem ter-se formado à superfície devido a processos de redução e oxidação.

Quíron vai aproximar-se da Terra onde propiciará melhores leituras sobre as quantidades e a natureza dos gelos, silicatos e material orgânico, possibilitando compreender melhor como as variações sazonais da insolação e os diferentes padrões de iluminação podem afetar o seu comportamento e o seu reservatório de gelo.

Os resultados foram recentemente publicados no periódico Astronomy & Astrophysics.

Fonte: University of Central Florida

Erupção enorme de raios gama proveniente de buraco negro

A primeira fotografia de um buraco negro abalou o mundo em 2019, quando o EHT (Event Horizon Telescope) divulgou uma imagem do buraco negro supermassivo no centro da galáxia M87, também conhecida como Virgo A ou NGC 4486, localizada na constelação de Virgem.

© EHT / Fermi-LAT (curva de luz de raios gama)

Curva de luz do surto de raios gama (em baixo) e coleção de imagens quase simuladas do jato de M87 (em cima) a várias escalas obtidas no rádio e em raios X. O instrumento, o intervalo de observação do comprimento de onda e a escala são indicados no canto superior esquerdo de cada imagem.

Este buraco negro está surpreendendo novamente com uma erupção de raios gama, emitindo fótons bilhões de vezes mais energéticos do que a luz visível. Um surto tão intenso não era observado há mais de uma década, fornecendo uma visão crucial sobre a forma como as partículas, como elétrons e prótons, são aceleradas nos ambientes extremos perto dos buracos negros. 

O jato que sai do centro de M87 é sete ordens de grandeza, ou seja, dezenas de milhões de vezes, maior do que o horizonte de eventos, ou a superfície do próprio buraco negro. A brilhante explosão de emissão altamente energética foi muito superior às energias tipicamente detectadas por radiotelescópios na região do buraco negro. A atividade durou cerca de três dias e provavelmente emergiu de uma região com menos de três dias-luz de tamanho. 

Um raio gama é um "pacote" de energia eletromagnética, também conhecido como fóton. Os raios gama têm a maior energia de todos os comprimentos de onda do espectro eletromagnético e são produzidos pelos ambientes mais quentes e energéticos do Universo, como as regiões em torno dos buracos negros. Os fótons da erupção de raios gama de M87 têm níveis de energia de alguns TeV (teraelétrons-volt). Os TeV são usados para medir a energia das partículas subatômicas e são equivalentes à energia de um mosquito em movimento. Trata-se de uma enorme quantidade de energia para partículas que são muitos trilhões de vezes menores do que um mosquito. 

À medida que a matéria cai em direção a um buraco negro, forma um disco de acreção onde as partículas são aceleradas devido à perda de energia gravitacional. Algumas são mesmo redirecionadas para longe dos polos do buraco negro como um poderoso fluxo impulsionado por campos magnéticos intensos. Este processo é irregular, o que muitas vezes causa uma rápida explosão de energia. 

No entanto, os raios gama não conseguem penetrar na atmosfera da Terra. Há cerca de 70 anos, os físicos descobriram que os raios gama podem ser detectados a partir do solo, observando a radiação secundária gerada quando atingem a atmosfera. 

Mais de duas dúzias de instalações observacionais terrestres e espaciais, incluindo os telescópios Fermi-LAT, telescópio espacial Hubble, NuSTAR, Chandra e Swift, juntamente com as três maiores redes de telescópios atmosféricos Cherenkov do mundo (VERITAS, H.E.S.S. e MAGIC) juntaram-se a esta segunda campanha EHT e de múltiplos comprimentos de onda em 2018. Estes observatórios são sensíveis aos fótons de raios X, bem como aos raios gama de alta e muito alta energia, respectivamente.

Um dos principais conjuntos de dados utilizados neste estudo é a chamada distribuição espectral de energia. O espectro descreve a forma como a energia de fontes astronômicas, como M87, se distribui por diferentes comprimentos de onda da luz. É como dividir a luz num arco-íris e medir a quantidade de energia presente em cada cor. Esta análise ajuda-nos a descobrir os diferentes processos que conduzem à aceleração de partículas altamente energéticas no jato do buraco negro supermassivo.

Uma análise mais aprofundada encontrou uma variação significativa na posição e no ângulo do anel, também chamado horizonte de eventos, e na posição do jato. Isto sugere que uma relação física entre as partículas e o horizonte de eventos, em diferentes escalas de tamanho, influencia a posição do jato. Uma das características mais marcantes do buraco negro de M87 é um jato bipolar que se estende a milhares de anos-luz do núcleo. Este estudo pode ajudar a resolver um debate de longa data sobre as origens dos raios cósmicos detectados na Terra.

Um artigo que descreve os resultados foram publicados no periódico Astronomy & Astrophysics.

Fonte: Harvard University

Perscrutando um buraco negro massivo no Universo primitivo

Os cientistas descobriram um enorme buraco negro no início do Universo que está dormente depois de se ter empanturrado com demasiada matéria.

© Jiarong Gu (buraco negro durante um dos seus curtos períodos de crescimento rápido)

Uma equipe internacional de astrônomos, liderada pela Universidade de Cambridge, utilizou o telescópio espacial James Webb para detectar este buraco negro no início do Universo, apenas 800 milhões de anos após o Big Bang. O buraco negro é enorme, com 400 milhões de vezes a massa do nosso Sol, o que faz dele um dos buracos negros mais massivos descobertos pelo Webb neste momento do desenvolvimento do Universo. 

O buraco negro é tão grande que representa cerca de 40% da massa total da galáxia que o acolhe: em comparação, a maioria dos buracos negros do Universo local tem cerca de 0,1% da massa da galáxia que os hospeda. No entanto, apesar do seu tamanho gigantesco, este buraco negro está acretando o gás de que necessita para crescer a um ritmo muito baixo, cerca de 100 vezes abaixo do seu limite máximo teórico, tornando-o essencialmente dormente. 

Um buraco negro tão massivo tão cedo no Universo, mas que não está crescendo, desafia os modelos existentes de como os buracos negros se desenvolvem. No entanto, os pesquisadores dizem que o cenário mais provável é que os buracos negros passem por curtos períodos de crescimento ultrarrápido, seguidos de longos períodos de dormência. 

Quando os buracos negros estão adormecidos, são muito menos luminosos, o que os torna mais difíceis de detectar, mesmo com telescópios altamente sensíveis como o Webb. Os buracos negros não podem ser observados diretamente, mas são detectados pelo brilho de um disco de acreção em seu redor, que se forma perto da orla do buraco negro. Quando os buracos negros estão crescendo ativamente, o gás no disco de acreção torna-se extremamente quente e começa a brilhar e a irradiar energia na região do ultravioleta.

De acordo com os modelos padrão, os buracos negros formam-se a partir do colapso de estrelas mortas e acumulam matéria até um limite previsto, conhecido como limite de Eddington, em que a pressão da radiação sobre a matéria ultrapassa a atração gravitacional do buraco negro. No entanto, a dimensão deste buraco negro sugere que os modelos padrão podem não explicar adequadamente como é que estes monstros se formam e crescem.

Trabalhando com colegas italianos, os pesquisadores de Cambridge realizaram uma série de simulações em computador para modelar a forma como este buraco negro adormecido poderia ter crescido até atingir uma dimensão tão massiva tão cedo no Universo. Descobriram que o cenário mais provável é que os buracos negros podem exceder o limite de Eddington durante curtos períodos, durante os quais crescem muito rapidamente, seguidos de longos períodos de inatividade.

Como os períodos de dormência são muito mais longos do que os períodos de crescimento ultrarrápido, é nestes períodos que os astrônomos têm mais probabilidades de detectar buracos negros. Devido às suas baixas luminosidades, os buracos negros dormentes são mais difíceis de detectar, mas este buraco negro é provavelmente a ponta de um iceberg muito maior, se os buracos negros no Universo primitivo passarem a maior parte do seu tempo num estado dormente.

Um artigo sobre o assunto foi publicado na revista Nature.

Fonte: University of Cambridge

Um pálido ponto azul

Esta imagem do telescópio espacial Hubble apresenta a galáxia LEDA 22057, que está localizada a cerca de 650 milhões de anos-luz de distância na constelação de Gêmeos.

© Hubble (galáxia LEDA 22057)

A galáxia LEDA 22057 é o local de uma explosão de supernova. Esta supernova em particular, chamada SN 2024PI, foi descoberta por uma pesquisa automatizada em janeiro de 2024. A exploração cobre toda a metade norte do céu noturno a cada dois dias e catalogou mais de 10.000 supernovas. 

A supernova é visível nesta imagem: localizada logo abaixo e à direita do núcleo galáctico, o ponto azul claro da SN 2024PI se destaca contra os braços espirais fantasmagóricos da galáxia. Esta imagem foi tirada cerca de um mês e meio após a descoberta da supernova, então ela é vista aqui muitas vezes mais fraca do que seu brilho máximo. 

A SN 2024PI é classificada como uma supernova Tipo Ia. Este tipo de supernova requer um objeto notável chamado anã branca, o núcleo cristalizado de uma estrela com uma massa menor que cerca de oito vezes a massa do Sol. Quando uma estrela deste tamanho usa o suprimento de hidrogênio em seu núcleo, ela incha em uma gigante vermelha, tornando-se fria, inchada e luminosa.

Com o tempo, pulsações e ventos estelares fazem com que a estrela perca suas camadas externas, deixando para trás uma anã branca e uma nebulosa planetária colorida. Anãs brancas podem ter temperaturas de superfície maiores que 100.000 graus e são extremamente densas, acumulando aproximadamente a massa do Sol em uma esfera do tamanho da Terra.

Embora quase todas as estrelas na Via Láctea um dia evoluam para anãs brancas, este é o destino que aguarda o Sol cerca de cinco bilhões de anos no futuro, nem todas explodirão como supernovas do Tipo Ia. Para que isso aconteça, a anã branca deve ser um membro de um sistema estelar binário. Quando uma anã branca absorve material de um parceiro estelar, a anã branca pode se tornar muito massiva para se sustentar. A explosão resultante de fusão nuclear descontrolada destrói a anã branca em uma explosão de supernova que pode ser vista em muitas galáxias distantes.

Fonte: ESA

Uma supernova na constelação da Baleia

A imagem obtida pelo telescópio espacial Hubble é a galáxia espiral NGC 337, localizada a cerca de 60 milhões de anos-luz de distância na constelação de Cetus (Baleia).

© Hubble (NGC 337)

Esta imagem combina observações feitas em dois comprimentos de onda, destacando o centro dourado e os arredores azuis da galáxia. O brilho central dourado vem de estrelas mais velhas, enquanto as bordas azuis brilhantes é devido às estrelas jovens. 

Se o Hubble tivesse observado a NGC 337 há cerca de uma década, o telescópio teria detectado algo notável entre as estrelas azuis quentes ao longo da borda da galáxia: uma supernova brilhante. 

A supernova, chamada SN 2014cx, é notável por ter sido descoberta quase simultaneamente de duas maneiras muito diferentes: por um prolífico caçador de supernovas, Koichi Itagaki, e pelo All Sky Automated Survey for SuperNovae (ASAS-SN). O ASAS-SN é uma rede mundial de telescópios robóticos que varre o céu em busca de eventos repentinos, como supernovas.

Pesquisadores determinaram que SN 2014cx era uma supernova Tipo IIP. A classificação “Tipo II” significa que a estrela que explodiu era uma supergigante pelo menos oito vezes mais massiva que o Sol. O “P” significa platô, indicando que depois que a luz da supernova começou a desaparecer, o nível atingiu um platô, permanecendo no mesmo brilho por várias semanas ou meses antes de desaparecer ainda mais. 

Esse tipo de supernova ocorre quando uma estrela massiva não consegue mais produzir energia suficiente em seu núcleo para evitar a pressão esmagadora da gravidade. Estima-se que a estrela progenitora de SN 2014cx tenha sido dez vezes mais massiva que o Sol e centenas de vezes mais extensa. Embora tenha diminuído há muito tempo de seu brilho inicial, os pesquisadores ainda estão de olho nessa estrela que explodiu, principalmente por meio do programa de observação do Hubble que produziu esta imagem.

Fonte: ESA

Um buraco negro de perfil

Pesquisadores da NASA descobriram um caso intrigante de um buraco negro que parece estar inclinado, girando numa direção inesperada em relação à galáxia que o rodeia.

© Chandra (estrutura da galáxia NGC 5084)

Esta galáxia, chamada NGC 5084, é conhecida há anos, mas o segredo lateral do seu buraco negro central estava escondido em antigos arquivos de dados. A descoberta foi possível graças a novas técnicas de análise de imagem desenvolvidas no Centro de Pesquisa Ames da NASA, em Silicon Valley, no estado norte-americano da Califórnia, para analisar dados de arquivo do observatório de raios X Chandra da agência espacial.

Usando os novos métodos, os astrônomos encontraram inesperadamente quatro longas plumas de plasma - gás quente e carregado - que emanam de NGC 5084. Um par de plumas estende-se para cima e para baixo do plano da galáxia. Um surpreendente segundo par, formando um "X" com o primeiro, encontra-se no plano da galáxia. As plumas de gás quente não são frequentemente observadas em galáxias e tipicamente apenas uma ou duas estão presentes.

O surpreendente segundo conjunto de plumas foi um forte indício de que esta galáxia abrigava um buraco negro supermassivo, mas poderia ter havido outras explicações. Dados de arquivo do telescópio espacial Hubble e do ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) no Chile revelaram então outra peculiaridade de NGC 5084: um pequeno disco interior, poeirento, girando no centro da galáxia. Também este fato sugere a presença de um buraco negro e, surpreendentemente, este gira num ângulo de 90 graus em relação à rotação da galáxia; o disco e o buraco negro estão, de certa forma, orientados de lado.

As análises de acompanhamento de NGC 5084 permitiram a análise da galáxia utilizando uma vasta gama do espectro eletromagnético, desde a luz visível, observada pelo Hubble, até aos comprimentos de onda mais longos observados pelo ALMA e pelo EVLA (Expanded Very Large Array) do NRAO (National Radio Astronomy Observatory), localizado no Novo México, EUA.

© Hubble (estrutura da galáxia NGC 5084)

Imagem do núcleo da galáxia NGC 5084 obtida pelo telescópio espacial Hubble. Uma linha escura e vertical perto do centro mostra a curva de um disco poeirento que orbita o núcleo, cuja presença sugere a existência de um buraco negro supermassivo no seu interior. O disco e o buraco negro partilham a mesma orientação, totalmente inclinados em relação à orientação horizontal da galáxia.

Normalmente, é esperado que a energia de raios X emitida por grandes galáxias seja distribuída uniformemente numa forma geralmente esférica. Quando isso não acontece, como quando se concentra num conjunto de plumas de raios X, revela que algo perturbou a galáxia. Possíveis momentos dramáticos na sua história, que poderiam explicar o buraco negro tombado e o duplo conjunto de plumas de NGC 5084, incluem uma colisão com outra galáxia e a formação de uma chaminé de gás superaquecido que se desprende da parte superior e inferior do plano galáctico.

Serão necessários mais estudos para determinar que evento ou eventos levaram à estranha estrutura atual desta galáxia. Mas é já claro que a arquitetura nunca antes vista de NGC 5084 só foi descoberta graças a dados de arquivo - alguns com quase três décadas - combinados com novas técnicas de análise.

O artigo científico que apresenta esta pesquisa foi publicado no periódico The Astrophysical Journal. O método de análise de imagem desenvolvido pela equipe, denominado SAUNAS (Selective Amplification of Ultra Noisy Astronomical Signal), foi descrito no periódico The Astrophysical Journal.

Fonte: NASA