Crescem evidências de matéria escura no núcleo da Via Láctea

Até agora, nem mesmo as melhores tentativas de encontrar a matéria escura tiveram êxito. Astrônomos sabem que essa espécie invisível domina nosso Universo e exerce arrasto gravitacional sobre a matéria comum, mas não sabem do que ela é feita.

© Universidade de Chicago/T. Linden (mapa do centro da Via Láctea com excesso de raios gama)

Esse mapa do centro da Via Láctea mostra um grande excesso de raios gama (o vermelho indica a maior quantidade) que não pode ser explicado por fontes convencionais.

Desde 2009, porém, raios de luz gama radiando do núcleo da Via Láctea, onde se acredita que a matéria escura seja especialmente densa, intrigam pesquisadores.
Alguns imaginam que esses raios podem ter sido emitidos durante explosões provocadas por partículas de matéria escura em colisão. Agora, um novo sinal de raios gama oferece mais evidências de que isso pode ser verdade, em conjunto com os que já foram detectados.
Uma possível explicação para a matéria escura é que ela seja composta pelas teóricas partículas WIMP, ou “partículas massivas de interação fraca”.
Acredita-se que cada WIMP seja tanto matéria quanto antimatéria; assim, quando duas delas se encontrassem, deveriam se aniquilar mutuamente, como acontece com a matéria e a antimatéria. Essas explosões criariam luzes de raios gama, vistas em grande quantidade no centro de nossa galáxia em dados do telescópio espacial de raios gama Fermi. As explosões também poderiam criar partículas de raios cósmicos, que são elétrons e pósitrons de alta energia que por sua vez sairiam do núcleo da Via Láctea em alta velocidade e às vezes colidiriam com partículas de luz estelar, o que lhes daria energia extra e as colocaria na faixa dos raios gama.
Pela primeira vez, cientistas detectaram luzes que se adequam às previsões para esse segundo processo, chamado de espalhamento Compton inverso, que deveria produzir raios gama mais distantes pelo espaço e entrar em um grupo diferente de energias do que os que foram liberados diretamente pela aniquilação da matéria escura.
“Esse trabalho deixa bem claro que um componente Compton inverso adicional de raios gama está presente”, declara Dan Hooper, astrofísico do Laboratório do Acelerador Nacional Fermi, que não se envolveu no estudo, mas que foi o primeiro a apontar que um sinal de matéria escura poderia estar presente nos dados do telescópio Fermi. Um componente desses viria da mesma matéria escura que produz o sinal primário de raios gama.
Cientistas da Universidade da Califórnia, Anna Kwa e Kevork Abazajian apresentaram o novo estudo em 23 de outubro no Quinto Simpósio Internacional Fermi em Nagoya, no Japão.

Mas nenhuma dessas intrigantes luzes de raios gama significa que foi encontrada matéria escura. Outros processos astrofísicos, como estrelas giratórias chamadas de pulsares, podem criar esses dois tipos de sinal. Há muito tempo a equipe oficial do telescópio Fermi evita tirar conclusões sobre a matéria escura com base em seus dados. Mas no simpósio da semana passada, o grupo apresentou sua própria análise da misteriosa luz de raios gama e concluiu que, apesar de múltiplas hipóteses se adequarem aos dados, a matéria escura se encaixa melhor. Simona Murgia, astrofísica da Universidade da Califórnia, e membro da equipe que analisou o centro galáctico, apresentou as descobertas do grupo.
Ela declara que a complexidade do centro galáctico torna difícil saber com certeza como o excesso de raios gama surgiu, e se a luz poderia vir de fontes mundanas “de fundo”. No entanto, a detecção de excessos estendidos nessa região do céu é complicada por nossa compreensão incompleta do fundo.
A interpretação da matéria escura seria mais provável se astrônomos conseguissem encontrar evidências semelhantes da aniquilação de WIMPs em outras galáxias, como as cerca de 24 galáxias-anãs que orbitam a Via Láctea. Os experimentos de detecção direta na Terra pretendem capturar WIMPS nas ocasiões extremamente raras em que elas atingem átomos de matéria comum. Até agora, porém, nenhum desses experimentos encontrou qualquer evidência de matéria escura. Em vez disso, eles reduziram gradualmente o número de tipos possíveis de WIMPS que poderiam existir.  
Outros experimentos orbitais, como o Espectrômetro Alfa Magnético (AMS) na Estação Espacial Internacional (ISS), que detecta raios cósmicos, também não conseguiram encontrar provas convincentes de matéria escura.
De fato, os resultados do AMS parecem conflitar com as explicações mais básicas que conectam a matéria escura às observações do Fermi. Novas evidências são necessárias para corroborarem tal interpretação.

Um artigo sobre a pesquisa foi enviado para o periódico Physical Review Letters.

Fonte: Scientific American

Antigas estrelas indicam evolução da Via Láctea

Nós habitamos uma gigante galáxia em forma de espiral, que brilha com centenas de bilhões de estrelas, um colosso tão massivo que pelo menos duas dúzias de galáxias revolvem a seu redor.

© NOAO (M92)

Mas como surgiu essa imensa entidade? Indícios vêm das estrelas mais antigas da Via Láctea, aquelas localizadas no halo estelar, o componente galáctico que envolve o brilhante disco que abriga o Sol.
Estrelas do halo se destacam por terem se formado antes de supernovas espalharem uma grande quantidade de elementos pesados pela galáxia, e por isso esse tipo de estrela tem pouco ferro. Os membros mais brilhantes do halo são aglomerados estelares globulares pobres em ferro, objetos espetaculares que podem abrigar centenas de milhares de estrelas ancestrais em uma esfera com apenas algumas dúzias de anos-luz de diâmetro.
Agora, o telescópio espacial Hubble descobriu que uma estrela individual do halo é ainda mais antiga que esses conjuntos estelares e que, portanto, é uma cápsula do tempo ideal que existe desde o nascimento da Via Láctea. Apesar de sua importância, o halo estelar constitui apenas um milésimo da massa total da Via Láctea. Ainda que o halo se estenda muito além do disco, a maioria de suas estrelas fica mais perto do centro galáctico do que nós, então aglomerados globulares são numerosos em constelações na direção do centro galáctico, como Escorpião e Sagitário.
Don VandenBerg, astrônomo da University of Victoria na Columbia Britânica, e seus colegas, avaliaram a idade de duas estrelas do halo na constelação de Libra. Nenhuma delas pertence a um aglomerado globular, e ambas são subgigantes, estrelas que estão fazendo a transição da fase da sequência principal, em que nosso Sol brilha, para fase de gigante vermelha, quando uma estrela fica muito maior. Os astrônomos escolhem essas estrelas porque, a uma dada temperatura, subgigantes de idades diferentes têm luminosidades diferentes, então medir o mais recente revela o anterior.
A equipe de VandenBerg usou o Hubble para determinar que uma das estrelas do halo, chamada HD 140283, fica a aproximadamente 190 anos-luz da Terra. A distância revelou quanta luz a estrela emite. Modelos de evolução estelar indicam que a estrela deveria atingir essa luminosidade aos 14,3 bilhões de anos. Isso é um pouco mais que os 13,8 bilhões de anos do Universo, mas a idade estelar tem uma margem de incerteza de 0,8 bilhão de anos, assim não existe conflito.
A estrela é muito mais velha que um aglomerado globular com a mesma composição química. O aglomerado, chamado de M92, fica na constelação de Hércules e tem cerca de 12,5 bilhões de anos, 1,5 bilhão de anos a menos que a estrela. Tanto o aglomerado quanto a estrela têm a mesma baixa quantidade de ferro, cerca de 1/250 a do Sol.
Essa é a mesma história da outra estrela, chamada de HD 132475, que é mais jovem e mais rica em ferro. Ela fica a aproximadamente de 320 anos-luz de distância, e tem cerca de 12,6 bilhões de anos, quase um bilhão de anos mais velha que o aglomerado M5, que tem 1/30 do ferro de nosso Sol, a mesma quantidade da estrela.
Assim,  as duas estrelas parecem ter se formado muito antes dos aglomerados com que se parecem.
No princípio, a galáxia provavelmente não conseguia produzir grandes aglomerados, mas apenas estrelas individuais e pequenos grupos estelares.
Estrelas se formam quando nuvens de gás colapsam. Mas uma nuvem deve estar fria para colapsar; na Via Láctea atual, átomos de carbono e oxigênio irradiam calor, deixando nuvens com temperaturas gélidas. Mas a galáxia primitiva tinha pouco carbono ou oxigênio. Como resultado disso, algo tão grandioso quanto um aglomerado globular só poderia surgir após supernovas terem lançado esses dois elementos cruciais ao espaço. Portanto, os primeiros objetos que se formaram na Via Láctea foram estrelas individuais.
De qualquer forma, a nova descoberta se baseia em apenas duas estrelas. Felizmente, a situação deve melhorar em breve, porque a sonda Gaia da ESA (Agência Espacial Europeia) está medindo a distância de milhões de estrelas, incluindo subgigantes no halo.
Até o final da década, os dados da Gaia devem confirmar ou refutar o novo trabalho. Aglomerados estelares são objetos incríveis quando vistos por um telescópio amador, mas os melhores indícios da época inicial da galáxia podem vir das estrelas solitárias espalhadas por seu halo.

Um artigo foi publicado no periódico The Astrophysical Journal.

Veja outras informações em A estrela mais velha já conhecida.

Fonte: Scientific American

Hubble capta “luz fantasma” de galáxias mortas

O telescópio espacial Hubble detectou o brilho tênue e fantasmagórico de estrelas expelidas de galáxias antigas que foram gravitacionalmente rasgadas há vários bilhões de anos atrás.

© NASA/ESA/IAC/STScI (aglomerado de galáxias Abell 2744)

O caos aconteceu a 4 bilhões de anos-luz de distância, dentro de uma grande coleção de quase 500 galáxias apelidada de "Aglomerado de Pandora", também conhecido como Abell 2744.

As estrelas espalhadas já não estão vinculadas a qualquer uma galáxia, derivam livremente entre galáxias no aglomerado. Ao observar a luz destas estrelas "órfãs", os astrônomos do Hubble reuniram provas forenses que sugerem que até seis galáxias foram rasgadas em pedaços dentro do aglomerado ao longo de 6 bilhões de anos.

Os modelos computacionais da dinâmica gravitacional entre galáxias num enxame sugerem que galáxias tão grandes como a nossa Via Láctea são as prováveis candidatas à origem das estrelas. As galáxias condenadas teriam sido despedaçadas se mergulhadas através do centro de um aglomerado de galáxias onde as forças gravitacionais de maré são mais fortes. Os astrônomos há muito que teorizam que a luz destas estrelas espalhadas podia ser detectável após a desagregação destas galáxias. No entanto, o brilho previsto das estrelas é muito tênue e foi, portanto, um desafio para identificar.

"Os dados do Hubble que revelaram a luz fantasmagórica são passos importantes para a compreensão da evolução dos aglomerados de galáxias," afirma Ignacio Trujillo, do Instituto de Astrofísica das Canárias, em Santa de Cruz de Tenerife, Espanha. "Também é incrivelmente importante porque encontramos o brilho usando as capacidades únicas do Hubble."

A equipe estima que a luz combinada de aproximadamente 200 milhões de estrelas marginalizadas contribui com aproximadamente 10% do brilho do enxame.

"Os resultados estão de acordo com o que foi previsto acontecer dentro de gigantescos aglomerados de galáxias," afirma Mireia Montes, também do mesmo instituto, autora principal da pesquisa.

Porque estas estrelas extremamente tênues são mais brilhantes nos comprimentos de onda do infravermelho próximo, a equipe enfatizou que este tipo de observação só poderia ser alcançado com a sensibilidade infravermelha do Hubble para radiação extraordinariamente tênue.

As medições do Hubble determinaram que as estrelas "fantasmas" são ricas em elementos mais pesados como o oxigênio, o carbono e o azoto. Isto significa que as estrelas espalhadas devem ser estrelas de segunda ou terceira geração enriquecidas com os elementos fabricados nos núcleos de estrelas de primeira geração do Universo. As galáxias espirais, como as que se acredita terem sido dilaceradas, podem sustentar a formação de estrelas quimicamente enriquecidas.

Com uma massa superior a 4 trilhões de sóis, Abell 2744 é um dos alvos do programa Frontier Fields. Este ambicioso esforço de três anos junta o Hubble com outros grandes observatórios da NASA para observar aglomerados de galáxias e ajudar os astrônomos a estudar o Universo remoto. Os aglomerados de galáxias são tão massivos que a sua gravidade desvia a luz que passa através deles, ampliando, aumentando e distorcendo a luz num fenômeno chamado lente gravitacional. Esta propriedade é explorada e os aglomerados de galáxias são utlizados como uma lupa para ampliar as imagens de galáxias ainda mais distantes que de outra forma seriam demasiado fracas para observação.

A equipe de Montes usou dados do Hubble para examinar o ambiente do próprio aglomerado. Existem outros cinco aglomerados de galáxias no programa Frontier Fields, e a equipe planeja procurar a misteriosa "luz fantasma" também nesses aglomerados.

Um artigo sobre a pesquisa foi publicado na revista The Astrophysical Journal.

Outras informações acesse a notícia veiculada neste blog, cujo título é:

Encontrada galáxia extremamente distante através de lente gravitacional.

Fonte: Space Telescope Science Institute

Sismos gigantes em estrela de nêutrons

As estrelas de nêutrons resultam do colapso gravitacional de estrelas maciças e luminosas. A certa altura na evolução destas estrelas, o seu núcleo deixa de produzir energia suficiente para sustentar o seu próprio peso.

© NASA/Goddard Space Flight Center/S. Wiessinger (ruptura momentânea da crosta de um magnetar)

Quando isto acontece, e numa fração de segundo, o núcleo sofre um colapso gravitacional, ou seja, é esmagado pela sua própria gravidade, sendo comprimido até atingir uma densidade semelhante à de um núcleo atômico. O resultado é uma estrela de nêutrons, com 20 km de diâmetro e uma temperatura de milhões de Kelvin. A conservação do momento angular durante o colapso faz com que a estrela de nêutrons recém formada gire sobre si própria várias dezenas de vezes por segundo.

Também o campo magnético do núcleo da estrela original aumenta de intensidade ao ser comprimido. Uma estrela de nêutrons típica tem um campo magnético 1 trilhão de vezes mais intenso do que o da Terra e conduz o plasma existente na sua vizinhança ao longo das linhas do campo até este colidir em 2 regiões opostas na superfície. A colisão aquece o plasma nestas regiões a temperaturas muito elevadas dando origem à emissão intensa de radiação em várias bandas do espectro eletromagnético. Se a orientação da estrela de nêutrons é adequada, a sua rotação vira estas regiões emissoras na direção da Terra, uma vez por cada rotação, como se se tratasse de um farol. Esta estrela de nêutrons é denominada pulsar.

Quando certas condições durante o colapso gravitacional se conjugam, por exemplo, se o núcleo da estrela original tem uma velocidade de rotação inicial muito elevada, o campo magnético da estrela de nêutrons que se forma cresce de forma exponencial, atingindo uma intensidade mil vezes superior ao de uma estrela de nêutrons normal. Estas estrelas de nêutrons têm propriedades especiais e são designadas por magnetar. Até à data conhecem-se apenas 23 magnetares na Via Láctea. Pensa-se que existem apenas durante algumas centenas de milhares de anos. Durante este período o campo magnético dissipa parte substancial da sua energia inicial até que o que resta é uma estrela de nêutrons normal.

Tanto quanto foi possível determinar, através de modelos teóricos confrontados com observações, as estrelas de nêutrons, e os magnetares também, têm uma estrutura relativamente simples. A uma atmosfera de poucos centímetros formada por um plasma a milhões de Kelvin, segue-se uma crosta de 2 km com uma estrutura cristalina formada por íons metálicos, de ferro e níquel principalmente, através da qual fluem com partículas como elétrons. Suspeita-se que o interior da estrela é formado por um superfluído, um fluído com viscosidade zero, de partículas elementares, principalmente nêutrons e, talvez, na sua região mais central, quarks, as partículas constituintes dos prótons e dos nêutrons. O campo magnético das estrelas de nêutrons deve-se a um poderoso efeito de dínamo devido às cargas elétricas em movimento, em especial na crosta cristalina, conjugadas com a rotação rapidíssima da estrela. O mesmo efeito, mas com uma intensidade muito menor, é observado na Terra. No nosso planeta, no entanto, não é a crosta que gera o efeito de dínamo mas antes uma camada exterior do núcleo, fluida e condutora de eletricidade, constituída fundamentalmente por ferro, níquel e vestígios de outros elementos.

Nas magnetares, a intensidade do campo magnético é tão grande, e este está de tal forma ancorado na crosta da estrela, onde alterações no campo magnético provocam tensões, e ajustes na forma da crosta provocam a reconfiguração do campo magnético. Este fenômeno assemelha-se aos tremores de terra no nosso planeta, mas não é devido ao atrito de placas tectônicas, mas antes à interação da crosta com o campo magnético. Forçada pelo campo magnético, a crosta tem rupturas momentâneas que reorganizam o campo magnético e provocam a dissipação de energia, gerando sismos estelares. A energia libertada é tão grande que toda a estrela vibra depois de um destes eventos. Em teoria, estas vibrações deveriam deixar uma impressão detectável nos raios X e gama libertados pela magnetar. Isto foi precisamente o que uma equipe de cientistas observou numa magnetar utilizando o telescópio Fermi, que observa fontes de raios gama.

Em 2009, o Fermi detectou várias erupções de raios gama provenientes da magnetar SGR J1550−5418, localizada a 15 mil anos-luz na constelação do Altar. O magnetar manteve-se quiescente até Outubro 2008. Nesse momento entrou num período de grande atividade, com numerosas erupções, que terminou em Abril de 2009. As erupções mais intensas libertaram tanta energia como a produzida pelo Sol em todos os comprimentos de onda durante 20 anos! A atividade da estrela foi visível também em raios X de alta energia, detectados pelos telescópios SWIFT e Rossi X-ray Timing Explorer, ambos da NASA, que observaram centenas de erupções de raios X e gama. Analisando os raios gama libertados pela magnetar durante este período, os cientistas detectaram um padrão que mostra que as erupções foram acompanhadas por vibrações na crosta da estrela equivalentes a um tremor de terra de magnitude 23. Por comparação, o tremor de terra mais intenso de que há registo foi no Chile, em 1960, com magnitude 9,5. Note-se que esta escala é logarítmica e, no caso, uma diferença de 2 magnitudes corresponde a mil vezes a energia dissipada. Assim, um tremor de terra de magnitude 23 corresponde a uma dissipação de energia mais de um quintilhão de vezes superior ao tremor de terra do Chile.

Esta descoberta é de suma importância no estudo das estrelas de nêutrons e das magnetares em particular. Os teóricos desenvolveram vários modelos para descrever a estrutura interna das estrelas de nêutrons mas sem observações como esta, em que foi possível quantificar as vibrações provocadas na superfície da estrela em função da energia libertada pela reconfiguração do campo magnético, seria difícil determinar qual dos modelos está correto. As densidades que prevalecem no interior das estrelas de nêutrons não podem ser reproduzidas em laboratório na Terra pelo que este tipo de observações indiretas fornecem pistas importantes para compreender a sua estrutura interna.

Um artigo descrevendo a pesquisa foi publicado no The Astrophysical Journal.

Fonte: Goddard Space Flight Center

Um espectro à leste da Nebulosa do Véu

Formas e rostos assustadores são uma marca da temporada de Halloween. Eles também assombram na imagem detalhada cósmica da parte leste da Nebulosa do Véu.

© Ken Crawford (Nebulosa do Véu)

A Nebulosa do Véu, descoberta em 5 de setembro 1784 por William Herschel, por si só é uma grande remanescente de supernova, ou seja, a nuvem de detritos em expansão da explosão mortal de uma estrela massiva. As componentes da Nebulosa do Véu são: o Véu Ocidental que é constituído pela NGC 6960; o Véu Oriental que é constituído pelas NGC 6992, NGC 6995 e IC 1340; e o Triângulo de Pickering, a mais brilhante na borda norte central.

Enquanto que o Véu tem uma forma aproximadamente circular cobrindo perto de 3 graus no céu, na constelação de Cygnus, essa porção da parte leste do Véu se espalha por cerca de 0,5 grau, ou seja, aproximadamente o tamanho da Lua Cheia. Isso se traduz em um tamanho de 12 anos-luz para o Véu a uma distância estimada de 1.400 anos-luz da Terra. Na composição dos dados de imagem registrados através dos filtros de banda curta, a emissão dos átomos de hidrogênio na remanescente é mostrada em vermelho com forte emissão de átomos de oxigênio em tonalidades azul esverdeada. Na parte oeste do Véu, localiza-se outra aparição sazonal, a NGC 6960, conhecida como Nebulosa Vassoura da Bruxa, vista na imagem abaixo.

© Martin Pugh (Nebulosa Vassoura da Bruxa)

Fonte: NASA

Um impacto de caos cósmico no nascimento estelar

De acordo com um novo estudo que usa dados do observatório de raios X Chandra da NASA, o mesmo fenômeno que faz com que uma viagem de avião seja acidentada, turbulência, pode ser a solução para um mistério de longa data acerca do nascimento das estrelas, ou da sua ausência.

© NASA/CXC/Stanford/I. Zhuravleva (aglomerados de galáxias de Perseu e de Virgem)

Os aglomerados de galáxias são os maiores objetos do Universo, mantidos juntos pela gravidade. Estes colossos contêm centenas ou milhares de galáxias individuais que estão imersas em gás com temperaturas de milhões de graus.

Este gás quente, que é o maior componente dos aglomerados de galáxias sem contar com a matéria escura invisível, brilha em raios X que o Chandra consegue detectar. Ao longo do tempo, o gás nos centros destes aglomerados arrefece o suficiente para que as estrelas se formem a taxas incríveis. No entanto, não é o que os astrônomos observam em muitos aglomerados de galáxias.

"Nós sabiamos que de alguma forma o gás nos aglomerados está sendo aquecido para evitar com que arrefeça e forme estrelas. A questão era exatamente como," afirma Irina Zhuravleva da Universidade de Stanford em Palo Alto, no estado americano da Califórnia, que liderou o estudo. "Pensamos que encontramos evidências de que o calor é canalizado a partir de movimentos turbulentos, que nós identificamos de assinaturas registadas em imagens de raios X."

Estudos anteriores mostram que buracos negros supermassivos, centrados em grandes galáxias no meio de aglomerados de galáxias, bombeiam grandes quantidades de energia ao seu redor em poderosos jatos de partículas energéticas que criam cavidades no gás quente. O Chandra e outros telescópios de raios X já tinham detectado anteriormente estas cavidades gigantes.

A pesquisa mais recente por Zhuravleva e colegas fornecem novas informações sobre o modo como a energia pode ser transferida a partir destas cavidades até ao gás circundante. A interação destas cavidades com o gás pode estar gerando turbulência, ou movimento caótico, que depois se dispersa para manter o gás quente durante bilhões de anos.

"Quaisquer movimentos de gás a partir da turbulência acabarão por decair, libertando a sua energia para o gás," afirma o co-autor Eugene Churazov, do Instituto Max Planck para Astrofísica, em Munique, Alemanha. "Mas o gás não vai arrefecer se a turbulência for forte o suficiente e se for criada regularmente."

A evidência da turbulência vem de dados do Chandra sobre os dois enormes aglomerados de galáxias de Perseu e Virgem. Ao analisar dados de observação de cada aglomerado, a equipe foi capaz de medir flutuações na densidade do gás. Esta informação permitiu-lhes estimar a quantidade de turbulência no gás.

"O nosso trabalho dá-nos uma estimativa de quanta turbulência é gerada nestes aglomerados," comenta Alexander Schekochihin da Universidade de Oxford no Reino Unido. "Pelo que determinamos até agora, existe turbulência suficiente para balançar o arrefecimento do gás."

Estes resultados suportam o modelo de regeneração que envolve buracos negros supermassivos nos centros de aglomerados de galáxias. O gás arrefece e cai na direção do buraco negro a um ritmo acelerado, fazendo com que o buraco negro aumente a ejeção dos seus jatos, o que produz cavidades e impulsiona a turbulência no gás. Esta turbulência eventualmente dissipa-se e aquece o gás.

Apesar de uma fusão entre dois aglomerados de galáxias também podem produzir turbulência, os pesquisadores pensam que as erupções de buracos negros supermassivos são a principal fonte desta agitação cósmica nos centros densos de muitos aglomerados de galáxias.

O estudo foi publicado na última edição online da revista Nature.

Fonte: NASA

Sombra de lua sobre a grande mancha de Júpiter

O telescópio espacial Hubble consegue dar aos astrônomos visões maravilhosas e algumas interessantes dos planetas externos do Sistema Solar.

© Hubble (sombra de Ganimedes sobre a grande mancha de Júpiter)

Mas nada se compara a imagem acima que mostra um planeta gigante olhando para você! Nessas imagens do Hubble, a sombra da lua joviana Ganimedes é registrada cruzando o centro da Grande Mancha Vermelha, uma gigantesca e eterna tempestade que ocorre na atmosfera do planeta. Essa composição deu a Júpiter uma estranha aparência, parecendo que ele tem uma pupila no centro do seu olho com cerca de 16.000 quilômetros de diâmetro.

Agora, seria realmente preocupante se esse olho começasse a piscar!

Fonte: NASA

Corrente de gás num sistema binário de estrelas

Com o auxílio do ALMA astrônomos detectaram, pela primeira vez, uma corrente de gás que flui desde um disco externo massivo até ao interior de um sistema binário de estrelas.

© ESO/L. Calçada (ilustração do sistema binário de estrelas GG Tauri-A)

Esta configuração, nunca observada até agora, pode ser responsável por manter um segundo disco de formação planetária menor, que teria desaparecido completamente há muito tempo. Metade das estrelas do tipo solar nascem em sistemas binários e, por isso, esta descoberta tem consequências importantes na procura de exoplanetas.

Um grupo de pesquisa liderado por Anne Dutrey do Laboratório de Astrofísica de Bordeaux, em França, e CNRS, utilizaram o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) para observar a distribuição de gás e poeira num sistema estelar múltiplo chamado GG Tau-A. Ele objeto faz parte de um sistema estelar múltiplo mais complexo chamado GG Tauri. Observações recentes de GG Tau-A, obtidas com o VLT, revelaram que uma das suas estrelas, GG Tau Ab, a que não se encontra rodeada por um disco, é, ela própria, um sistema binário próximo, constituído pelas estrelas GG Tau-Ab1 e GG Tau-Ab2. Este fato introduz uma quinta componente no sistema GG Tau. O GG Tau-A tem apenas alguns milhões de anos de idade e situa-se a cerca de 450 anos-luz de distância da Terra na constelação do Touro.
Tal como uma roda dentro de outra roda, GG Tau-A contém um disco exterior maior, que circunda todo o sistema, e um disco interior menor que se situa em torno da estrela central. Este segundo disco tem uma massa equivalente à de Júpiter e a sua presença tem constituído um mistério para os astrônomos, uma vez que este objeto se encontra perdendo matéria para a estrela central a uma taxa tal que deveria já ter-se esgotado completamente há muito tempo atrás.
Ao observar estas estruturas com o auxílio do ALMA, a equipe descobriu acúmulos de gás na região que se situa entre os dois discos. As novas observações sugerem que existe material que está sendo transferido do disco exterior para o disco interior, criando um tipo de corda de salvamento entre os dois. Um resultado anterior do ALMA mostrou um exemplo de estrela individual onde matéria flui para o seu interior vindo de uma parte exterior do disco que rodeia a estrela.
“Embora em simulações de computador já se tivesse previsto matéria fluindo na região entre os dois discos, é a primeira vez que tal fenômeno é efetivamente observado. O fato de termos detectado estas acumulações de matéria, indica-nos que o material se desloca entre os dois discos, permitindo que um se alimente do outro”, explica Dutrey. “Estas observações demonstram que o material do disco exterior consegue sustentar o disco interior durante muito tempo, fato este que tem consequências importantes na potencial formação planetária do sistema”.
Os planetas nascem da matéria que sobra da formação da estrela. Trata-se de um processo lento, o que significa que a presença de um disco que se mantenha durante muito tempo é um pré-requisito para a formação de planetas. Se o processo de “alimentação” do disco interior agora observado pelo ALMA ocorrer em outros sistemas estelares múltiplos, esta descoberta aponta-nos para um vasto número de novas localizações potenciais para encontrar planetas no futuro.
A primeira fase da procura de exoplanetas foi dirigida a estrelas individuais, como o Sol. Uma vez que as órbitas em torno de estrelas binárias são mais complexas e menos estáveis, pensava-se que a formação de planetas nestes sistemas seria mais complicada do que em torno de estrelas individuais. Mais recentemente mostrou-se que uma grande fração de planetas gigantes orbitam sistemas binários de estrelas. Agora, os pesquisadores começaram a investigar a possibilidade de planetas orbitarem estrelas individuais inseridas em sistemas estelares múltiplos. Esta nova descoberta apoia a possível existência de tais planetas, fornecendo aos “caçadores” de exoplanetas novos campos por explorar.
Emmanuel Di Folco, co-autor do artigo científico que descreve estes resultados, conclui: “Quase metade das estrelas do tipo solar nasceram em sistemas binários, o que significa que acabamos de descobrir um mecanismo para sustentar a formação planetária que pode ser aplicado a um número significativo de estrelas da Via Láctea. As nossas observações são um enorme passo em frente na verdadeira compreensão da formação planetária”.

Estes resultados serão publicados amanhã na revista Nature.

Fonte: ESO

Terra tem água mais antiga que o Sol

A água foi crucial no desenvolvimento da vida na Terra, pelo que a identificação da sua origem poderá ajudar a estimar a probabilidade da existência de vida em outros planetas.

© NRAO/Bill Saxton (a água na nuvem molecular progenitora do Sol e na incorporação nos planetas)

Uma equipe de pesquisadores abordou esta questão num estudo, e concluiu que uma parte importante da água no Sistema Solar poderá ter vindo de pequenos fragmentos de gelo de água formados no espaço interestelar. Esta descoberta sugere que a água é um ingrediente amplamente disponível para a formação de planetas, o que tem profundas implicações na abundância de sistemas planetários com planetas potencialmente habitáveis.

A água está em toda a parte no Sistema Solar. Podemos encontrá-la não só nos oceanos da Terra, mas também no interior de crateras permanentemente sombrias nas regiões polares de Mercúrio, no regolito da superfície da Lua, nas calotes polares de Marte, nas luas geladas dos gigantes gasosos, nos gelos dos cometas, ou nas rochas dos asteroides carbonáceos. Sendo os objetos mais primitivos do Sistema Solar, os cometas e os asteroides são particularmente interessantes porque retêm os traços gerais das condições presentes nos primórdios da formação dos planetas. Contudo, apesar de fornecerem informações inestimáveis acerca da distribuição de compostos voláteis logo após o nascimento do Sol, a origem da água nestes objetos permaneceu até hoje um mistério.

No início da formação do Sistema Solar, o Sol encontrava-se rodeado por um disco protoplanetário, a partir do qual viriam a emergir a Terra e os outros planetas. No entanto, até agora, os cientistas não sabiam se as partículas de gelo, que nesta época vagueavam ao redor do Sol, seriam as mesmas da nuvem molecular progenitora da nossa estrela, ou se esta água interestelar teria sido destruída e recriada por reações químicas no interior do disco protoplanetário.

“Porque é que isto é importante? Se nos primórdios do Sistema Solar, a água foi principalmente herdada do gelo proveniente do espaço interestelar, então é provável que gelos semelhantes, junto com a matéria orgânica prebiótica que contêm, sejam abundantes na maioria ou em todos os discos protoplanetários, em torno de estrelas em formação”, explicou Conel Alexander, pesquisador do Instituto Carnegie de Washington, nos Estados Unidos, e coautor deste trabalho. “Mas se a água presente nos primórdios do Sistema Solar foi, em grande parte, resultante de processamento químico local, durante o nascimento do Sol, então é possível que a abundância de água nos sistemas planetários em formação varie consideravelmente, o que obviamente teria implicações no potencial para o aparecimento de vida em outros locais.”

Para determinarem o cenário mais provável, os pesquisadores focaram-se no hidrogênio e no seu isótopo mais pesado, o deutério. A diferença de massa influencia de forma sutil no comportamento dos diferentes isótopos nas reações químicas, pelo que a razão de deutério/hidrogênio (D/H) nas moléculas de água varia de acordo com as condições em que estas são criadas.

Como no espaço interestelar a água é formada a temperaturas muito baixas e sob intensa radiação cósmica, as moléculas de água interestelares tendem a ter uma razão D/H cerca de seis vezes superior às encontradas na Terra e em outros corpos do Sistema Solar. Para esclarecerem a origem do deutério no Sistema Solar, os pesquisadores criaram modelos que simulam um disco protoplanetário desprovido de deutério. Partindo desta condição inicial, a equipe testou a formação de água com deutério, também conhecida por água pesada, durante um período de um milhão de anos. O objetivo deste exercício foi verificar se o sistema poderia atingir as razões D/H observadas em amostras de meteoritos, nos oceanos terrestres, e nos cometas.

“Deixamos a química evoluir ao longo de um milhão de anos, o tempo de vida típico de um disco protoplanetário, e descobrimos que os processos químicos no disco eram ineficientes na formação de água pesada por todo o Sistema Solar”, afirmou Ilsedore Cleeves, pesquisadora da Universidade de Michigan, nos Estados Unidos, e primeira autora do trabalho. “O que isto implica é que, se o disco planetário não produziu a água, então herdou-a. Consequentemente, uma fração da água no nosso Sistema Solar é mais antiga que o Sol.”

Cleeves e colegas estimaram que 7 a 50% da água presente nos nossos oceanos terá tido origem no meio interestelar! “Estes resultados têm implicações bastante emocionantes”, acrescenta Cleeves. “Se a formação da água fosse um processo local, a quantidade de água e de outros ingredientes químicos importantes, necessários para a formação da vida, poderia variar de sistema para sistema. No entanto, porque alguns dos gelos quimicamente ricos da nuvem molecular são diretamente herdados, os jovens sistemas planetários têm assim acesso a estes importantes ingredientes.”

Fonte: Science

Estudo observa que Titã brilha ao anoitecer e ao amanhecer

Novos mapas da lua de Saturno, Titã, revelam grandes manchas de gases que brilham perto dos pólos norte e sul. Estas regiões estão curiosamente desviadas dos pólos, para Este ou Oeste, quando o amanhecer surge na região a Sul e enquanto a noite cai na região a Norte.

© NRAO/AUI/NSF (zonas de dois gases brilham na atmosfera de Titã)

A imagem acima mostra no alto da atmosfera de Titã, grandes zonas de dois gases brilham perto do pólo norte, no lado do anoitecer da lua, e perto do pólo sul, no lado do amanhecer. As cores mais brilhantes indicam sinais mais fortes dos dois gases, HNC (esquerda) e HC3N (direita); os tons avermelhados indicam sinais menos pronunciados.

O par de manchas foi descoberto por uma equipe internacional de cientistas que investigavam a composição química da atmosfera de Titã.

"Esta é uma descoberta inesperada e potencialmente revolucionária," afirma Martin Cordiner, astroquímico que trabalha no Centro de Voo Espacial Goddard da NASA, autor principal do estudo. "Estes tipos de variações de leste para oeste nunca foram antes vistos nos gases atmosféricos de Titã. A explicação da sua origem apresenta-nos um novo e fascinante problema."

O mapeamento vem de observações feitas pelo ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), uma rede de antenas de alta precisão no Chile. Nos comprimentos de onda utilizados por essas antenas, as áreas ricas em gás da atmosfera de Titã brilham intensamente. E graças à sensibilidade do ALMA, os pesquisadores foram capazes de obter mapas espaciais dos elementos químicos na atmosfera de Titã a partir de uma observação "instantânea" que durou menos de 3 minutos.

Há muito que a atmosfera de Titã é de interesse, pois atua como uma fábrica química, usando a energia do Sol e do campo magnético de Saturno para produzir uma grande variedade de moléculas orgânicas, ou à base de carbono. O estudo desta química complexa pode fornecer mais dados sobre as propriedades da atmosfera primitiva da Terra, que pode ter partilhado muitas das características da atmosfera atual de Titã.

Neste estudo, os cientistas focaram-se em duas moléculas orgânicas, ácido isocianídrico (HNC) e cianoacetileno (HC3N), que são formadas na atmosfera de Titã. Em altitudes mais baixas, o HC3N aparece concentrado acima dos pólos norte e sul. Estes resultados são consistentes com observações feitas pela sonda Cassini, que encontrou uma zona nublada e altas concentrações de alguns gases sobre qualquer dos pólos que atravessa a estação de Inverno em Titã.

A surpresa surgiu quando os pesquisadores compararam as concentrações dos gases em diferentes níveis da atmosfera. Nas altitudes mais elevadas, as bolsas de gás pareciam desviar-se dos pólos. Estes locais desviados do pólo são inesperados porque os rápidos ventos na atmosfera média de Titã movem-se na direção Este-Oeste, formando zonas parecidas às bandas de Júpiter, embora muito menos pronunciadas. No interior de cada zona, os gases atmosféricos deviam, em grande parte, misturar-se completamente.

Os pesquisadores não têm ainda uma explicação óbvia para estas descobertas.

"Parece incrível que estes mecanismos químicos possam estar operarando em escalas de tempo rápidas o suficiente para provocar 'bolsas' reforçadas das moléculas observadas," comenta Conor Nixon, cientista planetário em Goddard e co-autor do estudo. "Seria de esperar que as moléculas fossem rapidamente misturadas ao redor do globo pelos ventos de Titã."

De momento, os cientistas estão considerando uma série de explicações possíveis, incluindo efeitos térmicos, padrões de circulação atmosférica até então desconhecidos, ou a influência do poderoso campo magnético de Saturno, grande o suficiente para englobar Titã.

Espera-se que mais observações melhorem a compreensão da atmosfera e dos processos em curso em Titã e em outros objetos do Sistema Solar.

O eswtudo foi publicado na edição online da revista The Astrophysical Journal Letters.

Fonte: National Radio Astronomy Observatory

Encontradas duas famílias de cometas em torno de estrela próxima

O instrumento HARPS, em operação no Observatório de La Silla do ESO no Chile, foi utilizado no censo mais completo feito até hoje de cometas em torno de outra estrela.

© ESO/L. Calçada (ilustração de exocometas em torno de Beta Pictoris)

Uma equipe de astrônomos franceses estudaram quase 500 cometas individuais que orbitam a estrela Beta Pictoris e descobriram que estes objetos pertencem a duas famílias distintas de exocometas: exocometas velhos que fizeram já várias passagens próximo da estrela e exocometas mais jovens que se formaram provavelmente da recente destruição de um ou mais objetos maiores.

Beta Pictoris é uma estrela jovem situada a cerca de 63 anos-luz de distância do Sol. Tem apenas 20 milhões de anos de idade e encontra-se rodeada por um disco de material enorme, um sistema planetário jovem muito ativo onde o gás e a poeira são produzidos tanto pela evaporação de cometas como pela colisão de asteroides.
Flavien Kiefer (IAP/CNRS/UPMC), autor principal do novo estudo explica: ”Beta Pictoris é um alvo muito interessante! Observações detalhadas dos seus exocometas fornecem pistas que nos ajudam a compreender que processos ocorrem neste tipo de sistemas planetários jovens”.
Durante quase 30 anos os astrônomos observaram variações sutis na radiação emitida por Beta Pictoris, que se pensava serem causadas pela passagem de cometas em frente da própria estrela. Os cometas são corpos pequenos, com alguns quilômetros de tamanho, ricos em gelos que se evaporam quando o corpo se aproxima da estrela, produzindo enormes caudas de gás e poeira, que podem absorver alguma da radiação que passa através delas. A fraca luz emitida pelos exocometas é ofuscada pela radiação da estrela brilhante e por isso não se conseguem obter imagens diretas destes objetos a partir da Terra.
Para estudar os exocometas de Beta Pictoris, a equipe analisou mais de 1.000 observações obtidas entre 2003 e 2011 com o instrumento HARPS, montado no telescópio de 3,6 metros do ESO, no Observatório de La Silla, no Chile.
Os pesquisadores selecionaram uma amostra de 493 exocometas diferentes. Alguns exocometas foram observados por diversas vezes e durante algumas horas. Uma análise detalhada permitiu obter medições da velocidade e tamanho das nuvens de gás. Foram também deduzidas algumas das propriedades orbitais de cada um dos cometas, como a forma e orientação da órbita e a distância à estrela.
Este tipo de análise efetuada em várias centenas de exocometas pertencentes a um único sistema exoplanetário é única. O trabalho revelou a presença de dois tipos distintos de famílias de exocometas: uma família de exocometas cujas órbitas são controladas por um planeta de grande massa e outra família, provavelmente originada pela destruição recente de um ou mais objetos maiores. Um planeta gigante, Beta Pictoris b, foi descoberto em órbita a cerca de um bilhão de quilômetros da estrela e estudado através de imagens de alta resolução obtidas com ótica adaptativa. Diferentes famílias de cometas existem igualmente no Sistema Solar.
Os exocometas da primeira família apresentam uma variedade de órbitas e mostram atividade relativamente fraca com baixas taxas de produção de gás e poeira, o que sugere que estes cometas gastaram já o seu conteúdo em gelo durante múltiplas passagens perto de Beta Pictoris. Mais ainda, as órbitas destes cometas (excentricidade e orientação) são exatamente as previstas para cometas apanhados em ressonância orbital com um planeta de elevada massa. As propriedades dos cometas da primeira família mostram que este planeta em ressonância deve estar a cerca de 700 milhões de quilômetros da estrela, perto do local onde o planeta Beta Pictoris b foi descoberto.
Os exocometas da segunda família encontram-se muito mais ativos e deslocam-se em órbitas quase idênticas, o que sugere que os membros desta família têm todos a mesma origem: provavelmente a destruição de um objeto maior cujos fragmentos se encontram numa órbita rasante da estrela Beta Pictoris. O que os torna semelhantes aos cometas da família Kreutz do Sistema Solar, ou aos fragmentos do Cometa Shoemaker-Levy 9, que chocou com o planeta Júpiter em julho de 1994.
Flavien Kiefer conclui: “Esta é a primeira vez que um estudo estatístico determina a física e órbitas de um grande número de exocometas. Este trabalho dá-nos um olhar fantástico sobre os mecanismos que estavam presentes no Sistema Solar logo após a sua formação, há cerca de 4,5 bilhões de anos atrás”.

Os novos resultados serão publicados amanhã na revista Nature.

Fonte: ESO

Encontrada galáxia extremamente distante através de lente gravitacional

Espiando através de uma lupa cósmica gigante, o telescópio espacial Hubble da NASA/ESA detectou uma galáxia pequena e tênue, uma das galáxias mais distantes já observadas.

© NASA/J. Lotz/STScI (aglomerado de galáxias Abell 2744)

O pequeno objeto está a uma distância estimada em mais de 13 bilhões de anos-luz. Esta galáxia fornece um olhar sobre os anos mais jovens do Universo e pode ser apenas a ponta do iceberg.

"Esta galáxia é um exemplo do que se suspeita ser uma população abundante e subjacente de objetos extremamente pequenos e tênues que existiam cerca de 500 milhões de anos após o Big Bang, o início do Universo," explica o líder do estudo Adi Zitrin do Instituto de Tecnologia da Califórnia em Pasadena, no estado americano da Califórnia. "A descoberta diz-nos que galáxias tênues como esta existem, e que devemos continuar à sua procura e à procura de objetos ainda mais fracos, a fim de podermos entender como as galáxias e o Universo têm evoluído ao longo do tempo."

A galáxia foi detectada pelo programa Frontier Fields, um esforço ambicioso de três anos que junta o Hubble a outros grandes observatórios, o telescópio espacial Spitzer e o observatório de raios X Chandra, para examinar o Universo primordial ao estudar grandes aglomerados de galáxias. Estes aglomerados são tão maciços que a sua gravidade curva a luz que passa por eles, ampliando, iluminando e distorcendo objetos de fundo num fenômeno chamado lente gravitacional. Estas lentes poderosas permitem encontrar muitas estruturas tênues e distantes que de outra forma seriam demasiado fracas para observar.

A descoberta foi feita usando o poder de lente do gigantesco aglomerado de galáxias Abell 2744, apelidado de Aglomerado de Pandora, que produziu três imagens ampliadas da mesma galáxia tênue. Cada imagem ampliada torna a galáxia 10 vezes maior e mais brilhante do que seria sem as qualidades de ampliação do aglomerado.

A galáxia mede uns meros 850 anos-luz de diâmetro, 500 vezes mais pequena que a nossa Via Láctea, e tem uma massa estimada correspondente a apenas 40 milhões de sóis. A nossa Galáxia, em comparação, tem uma massa estelar de várias centenas de bilhões de sóis. E a galáxia forma aproximadamente uma estrela a cada três anos, ao passo que a Via Láctea forma aproximadamente uma estrela por ano. No entanto, tendo em conta o seu tamanho pequeno e baixa massa, Zitrin realça que a galáxia minúscula na verdade está evoluindo rapidamente e formando estrelas de modo eficiente.

Os astrônomos acreditam que galáxias como esta são, provavelmente, pequenos aglomerados de matéria que começou a formar estrelas e a brilhar, mas ainda sem uma forma definida. É possível que o Hubble esteja apenas detectando um aglomerado brilhante devido ao efeito de lente. Isto explicaria porque é que o objeco é mais pequeno que as galáxias típicas dessa época.

A equipe de Zitrin avistou a galáxia gravitacionalmente multiplicada em imagens do aglomerado obtidas no infravermelho próximo e no visível, captadas pelas câmaras WFC3 (Wide Field Camera 3) e ACS (Advanced Camera for Surveys) do Hubble. Mas eles precisavam de medir quão longe estava da Terra.

Normalmente, os astrônomos conseguem determinar a distância de um objeto através da sua luz "esticada" à medida que o Universo se expande lentamente. Este efeito é medido com precisão através de espectroscopia, que caracteriza a luz de um objeto. Mas esta galáxia e outros objetos ampliados pelo efeito de lente gravitacional, encontrados neste período jovem do Universo, estão demasiado distantes e são muito tênues para a espectroscopia, por isso utiliza-se a cor de um objeto para estimar a sua distância. A expansão do Universo torna o objeto mais avermelhado de forma previsível possibilitando sua medida.

A equipe de Zitri aplicou a técnica de análise de cor e aproveitou as múltiplas imagens produzidas pela lente gravitacional para confirmar independentemente a estimativa de distância do grupo. Os astrônomos mediram a separação angular entre as três imagens ampliadas da galáxia nas fotos do Hubble. Quanto maior a separação angular devido ao efeito de lente, mais distante está o objeto da Terra.

Para testar este conceito, foi comparada as três imagens ampliadas com as posições de outros objetos de fundo mais próximos e também multiplicados no aglomerado de Pandora. A distância angular entre as imagens ampliadas de galáxias mais próximas era menor.

"Estas medições sugerem que, dada a grande separação angular entre as três imagens da nossa galáxia de fundo, o objeto deve estar muito longe," explica Zitrin. "Também coincide com a estimativa de distância que foi calculada, com base na técnica de análise de cor. Temos uma confiança de 95% na distância deste objeto remoto, com um 'redshift' de 10, uma medida da expansão do espaço desde o Big Bang. A lente tira qualquer dúvida de que este possa ser um objeto próximo altamente avermelhado, que se mascara como um objeto muito mais distante."

Os astrônomos debatem há muito tempo se essas galáxias iniciais podem ter fornecido radiação suficiente para aquecer o hidrogênio que arrefeceu logo após o Big Bang. Pensa-se que este processo, chamado reionização, ocorreu 200 milhões até um bilhão de anos após o nascimento do Universo. A reionização tornou o Universo transparente à luz, permitindo sua observação muito atrás no tempo sem encontrar uma "névoa" de hidrogêio frio.

Os resultados foram publicados na revista The Astrophysical Journal Letters.

Fonte: NASA

Mimas pode esconder um oceano

Um novo estudo focado no interior da lua gelada de Saturno, Mimas, sugere que a sua superfície craterada esconde uma de duas possibilidades intrigantes: ou o núcleo gelado da lua tem uma forma parecida com uma bola de futebol americano, ou o satélite tem um oceano de água líquida.

© NASA/Cassini (Mimas)

Os pesquisadores usaram várias imagens de Mimas, captadas pela missão Cassini da NASA, para determinar quanto a lua oscila à medida que orbita Saturno. Em seguida, avaliaram vários modelos possíveis para a constituição do seu interior, encontrando duas possibilidades que se encaixam nos seus dados.

"Os dados sugerem que algo não está certo, por assim dizer, dentro de Mimas," afirma Radwan Tajeddine, associado de pesquisa da Cassini e da Universidade de Cornell, em Ithaca, Nova Iorque, autor principal do estudo. "A quantidade de oscilação que medimos é duas vezes superior ao que estava previsto."

De acordo com Tajeddine, qualquer uma das duas possibilidades para o interior de Mimas seria interessante, tendo em conta que a aparência exterior altamente craterada da lua não sugere qualquer coisa invulgar por baixo da sua superfície. Dado que Mimas formou-se há mais de quatro bilhões de anos, os cientistas esperam que o seu núcleo já tenha relaxado para uma forma mais ou menos esférica. Por isso, se o núcleo de Mimas tiver uma forma oblonga, provavelmente representa um registo da formação da lua, congelado no tempo.

Caso Mimas possua um oceano, juntar-se-á a um clube exclusivo de "mundos oceânicos" que já contém várias luas de Júpiter e duas outras luas de Saturno, Encelado e Titã. Um oceano global seria surpreendente, comenta Tajeddine, tendo em conta que a superfície de Mimas não exibe sinais de atividade geológica.

Tal como muitas das luas no Sistema Solar, incluindo a nossa, Mimas mostra essencialmente sempre a mesma face ao seu planeta. O que quer dizer que a sua rotação está sincronizada com a sua órbita em torno de Saturno. Tal como a Lua da Terra, Mimas demora o mesmo tempo para girar completamente sobre o seu eixo que demora ao orbitar o seu planeta.

A órbita de MImas está esticada muito ligeiramente, formando uma elipse e não um círculo perfeito. Este ligeiro desvio faz com que o ponto na superfície de Mimas orientado para Saturno varie um bocado ao longo de uma órbita; um observador em Saturno veria Mimas oscilar ligeiramente durante a sua órbita, fazendo com que pequenas quantidades de terreno no limbo se tornassem visíveis. Este efeito é chamado libração e a Lua da Terra também o faz.

"A observação da libração pode fornecer informações úteis sobre o que está acontecendo dentro de um corpo," acrescenta Tajeddine. "Neste caso, diz-nos que esta pequena lua craterada pode ser mais complexa do que pensávamos."

Os modelos desenvolvidos por Tajeddine e co-autores franceses e belgas indicam que, caso Mimas esconda de fato um oceano de água líquida, este encontra-se entre 24 e 31 km por baixo da superfície. Com 396 quilômetros de diâmetro, Mimas é demasiado frio para reter aquecimento interno da sua formação, de modo que alguma outra fonte de energia será necessária para manter um oceano subterrâneo. Os cientistas realçam que existem evidências de que a órbita atual e alongada de Mimas pode ter sido mais esticada no passado, o que pode ter criado aquecimento de maré suficiente para produzir um oceano.

Embora um oceano dentro de Mimas fosse considerado uma surpresa, os autores descobriram que o modelo interior que consideraram para um núcleo oblongo daria à lua uma forma ligeiramente diferente do que é observado. Eles sugerem o desenvolvimento de outros modelos para explicar a libração observada da lua, e que são necessárias mais medições da Cassini para ajudar a determinar qual dos modelos é provavelmente o mais correto.

O estudo foi publicado na edição da revista Science.

Fonte: NASA

Segredos de construção de uma metrópole galática

Astrônomos utilizaram o telescópio APEX (Atacama Pathfinder Experiment) para investigar um enorme aglomerado de galáxias, que está se formando no Universo primordial, e revelaram que boa parte da formação estelar que está ocorrendo não apenas se encontra escondida pela poeira, mas também acontece em locais inesperados.

© ESO/M. Kornmesser (ilustração de um protoaglomerado)

Esta é a primeira vez que se consegue realizar um censo completo da formação estelar em tais objetos.

Os aglomerados de galáxias são os maiores objetos do Universo unidos pela força da gravidade, no entanto a sua formação ainda não é completamente compreendida. A Galáxia da Teia de Aranha (conhecida pelo nome formal de MRC 1138-262), e seus arredores, é estudada há vinte anos, tanto com telescópios do ESO como com outros telescópios. A Galáxia da Teia de Aranha contém um buraco negro supermassivo e é uma poderosa fonte de ondas rádio, precisamente o que chamou a atenção dos astrônomos inicialmente. Pensa-se que este objeto é um dos melhores exemplos de um protoaglomerado no processo de se juntar, há mais de dez bilhões de anos atrás.
No entanto, Helmut Dannerbauer (Universidade de Viena, Áustria) e a sua equipe suspeitavam que esta explicação estaria muito aquém da realidade. A equipe pretendia investigar o lado escuro da formação estelar e descobrir quanta formação estelar escondida por trás de poeira estava ocorrerendo no aglomerado da Galáxia da Teia de Aranha.

© ESO/APEX (imagem da região em torno da Galáxia da Teia de Aranha)

Esta imagem APEX no sub-milímetro mostra a região em torno da Galáxia da Teia de Aranha. Alguns das manchas na imagem correspondem a galáxias poeirentas, pertencentes ao protoaglomerado, que estão formando estrelas e que não são visíveis na radiação óptica devido à absorção pela poeira. As manchas mais tênues são artefatos originados pelo difícil processamento de imagens APEX.

A equipe utilizou a câmera LABOCA montada no telescópio APEX no Chile, para observar durante 40 horas este aglomerado nos comprimentos de onda do milímetro, comprimentos de onda que são suficientemente longos para permitir espreitar através da maioria das espessas nuvens de poeira. A LABOCA tem um campo largo, tornando-se no instrumento perfeito para este tipo de rastreio.
Carlos De Breuck, cientista do projeto do APEX no ESO e co-autor do novo estudo, enfatiza: “Esta é uma das observações mais profundas executadas pelo APEX e que levou este telescópio aos seus limites tecnológicos, tendo levado igualmente aos limites a resistência do pessoal que trabalha no local do APEX a elevada altitude, 5.050 metros acima do nível do mar”.
As observações APEX revelaram que existiam cerca de quatro vezes mais fontes na região da Teia de Aranha do que no meio circundante. Depois de comparar detalhadamente os novos dados com observações complementares obtidas a comprimentos de onda diferentes, a equipe pôde confirmar que muitas destas fontes se encontravam à mesma distância que o aglomerado de galáxias e por isso deviam fazer parte do aglomerado em formação.
Helmut Dannerbauer explica: “As novas observações APEX acrescentaram a peça final que precisávamos para realizar um censo completo de todos os habitantes desta megacidade estelar. Estas galáxias estão no processo de formação e por isso, tal como um estaleiro na Terra, encontram-se muito empoeiradas”.
Mas uma surpresa esperava a equipe quando foi investigado onde é que a nova formação estelar detectada estava ocorrerendo. Os astrônomos esperavam encontrar estas regiões de formação estelar nos grandes filamentos que ligam as galáxias mas, em vez disso, encontraram-nas concentradas principalmente numa única região, sendo que esta região nem sequer se encontra centrada na Galáxia da Teia de Aranha, central no protoaglomerado. Pensa-se que estas formações estelares explosivas poeirentas evoluam para galáxias elípticas, como as que são observadas atualmente em aglomerados de galáxias próximos de nós.
Helmut Dannerbauer conclui: ”Esperávamos encontrar formação estelar escondida no aglomerado da Teia de Aranha - e conseguimos - no entanto, desenterramos ao mesmo tempo um novo mistério no processo; esta formação estelar não está ocorrerendo onde esperávamos! A megacidade está se desenvolvendo de modo assimétrico”.
Para que esta história se desenvolva novas observações são necessárias, e o ALMA será o instrumento perfeito para dar os próximos passos no estudo destas regiões empoeiradas com muito mais detalhes.

Este trabalho foi descrito no artigo científico, “An excess of dusty starbursts related to the Spiderweb galaxy”, de Dannerbauer, Kurk, De Breuck et al., que foi publicado online hoje na revista especializada Astronomy & Astrophysics.

Fonte: ESO

Sonda encontra evidências de vulcanismo lunar jovem

A sonda LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter) da NASA forneceu fortes indícios de que a atividade vulcânica da Lua diminuiu gradualmente em vez de parar abruptamente há um bilhão de anos atrás.

© NASA/GSFC/Arizona State University (região Maskelyne)

A imagem acima mostra a região chamada Maskelyne, que é um dos muitos depósitos vulcânicos e jovens recentemente descobertos na Lua. Pensa-se que estas áreas irregulares sejam remanescentes de pequenas erupções basálticas que ocorreram muito tempo depois do fim aceito para o vulcanismo lunar, entre 1 e 1,5 bilhões de anos atrás.

Dezenas de depósitos rochosos distintos observados pela LRO têm uma idade estimada inferior a 100 milhões de anos. Este período de tempo corresponde ao Período Cretáceo da Terra, o auge dos dinossauros. Algumas áreas podem ter menos que 50 milhões de anos.

"Esta descoberta é o tipo de ciência que obriga, literalmente, a que os geólogos reescrevam os livros sobre a Lua," afirma John Keller, cientista do projeto LRO do Centro de Voo Espacial Goddard da NASA.

Os depósitos estão espalhados pelas planícies vulcânicas escuras da Lua e são caracterizados por uma mistura de montes arredondados, lisos e rasos perto de terrenos mais ásperos. Devido a esta combinação de texturas, os cientistas referem-se a estas áreas invulgares como IMPs (Irregular Mare Patches).

As características são demasiado pequenas para serem vistas da Terra, em média com menos de 500 metros de diâmetro. Uma das maiores, uma área bem estudada chamada Ina, foi fotografada a partir de órbita lunar pelos astronautas da Apollo 15.

Ina parecia ser uma característica única até que cientistas da Universidade Estatal do Arizona em Tempe, EUA, e da Universidade de Münster, Alemanha, avistaram muitas regiões semelhantes em imagens de alta-resolução obtidas pelas duas câmaras de ângulo estreito que fazem parte do instrumento LROC (Lunar Reconnaissance Orbiter Camera). A equipe identificou um total de 70 IMPs nos mares do lado visível da Lua.

Este grande número de características e a sua ampla distribuição sugerem fortemente que a atividade vulcânica nos seus últimos estágios não foi uma anomalia, mas uma parte importante da história geológica da Lua.

Os números e tamanhos das crateras dentro destas áreas indicam que os depósitos são relativamente recentes. Com base numa técnica que une estas medições de crateras com as idades das amostras recolhidas pelas missões Apollo e Luna, pensa-se que três das zonas têm menos de 100 milhões de anos, e talvez menos de 50 milhões de anos no caso de Ina. As encostas íngremes que descem das camadas de rochas macias até ao terreno acidentado são consistentes com as estimativas de idade jovem.

Em contraste, as planícies vulcânicas que rodeiam estas regiões distintas são atribuídas à atividade vulcânica que começou há 3,5 bilhões de anos atrás e que terminou há cerca de um bilhão de anos. Pensava-se que, nesse ponto, toda a atividade vulcânica na Lua tinha cessado.

Vários estudos anteriores sugeriram que Ina era muito jovem e poderia ter-se formado devido a atividade vulcânica localizada. No entanto, na ausência de outras características similares, Ina não foi considerada como indicação de vulcanismo generalizado.

Os resultados têm implicações importantes para o quão quente se pensa ser o interior da Lua.

"A existência e a idade das áreas irregulares nos mares diz-nos que o manto lunar teve que permanecer quente o suficiente para fornecer magma às erupções de pequeno volume que criaram estas invulgares características jovens," afirma Sarah Braden, da Universidade Estatal do Arizona e autora principal do estudo.

A nova informação é difícil de conciliar com o que atualmente se sabe sobre a temperatura do interior da Lua.

"Estes aspectos vulcânicos recentes são os principais alvos para a exploração futura, tanto robótica como humana," afirma Mark Robinson, pesquisador principal do LROC da Universidade Estatal do Arizona.

Os detalhes do estudo foram publicados online na revista Nature Geoscience.

Fonte: NASA