A descoberta de três minúsculas galáxias

Ao combinar dados dos levantamentos do legado DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument) e do telescópio Gemini South, os astrônomos descobriram três galáxias anãs ultrafracas que residem numa região do espaço isolada da influência ambiental de objetos maiores.

© NOIRLab (três galáxias anãs ultrafracas na constelação do Escultor)

As galáxias, localizadas na direção da galáxia espiral NGC 300 e da constelação do Escultor, contêm apenas estrelas muito antigas, apoiando a teoria de que eventos no início do Universo interromperam a formação estelar nas galáxias menores.

As galáxias anãs ultrafracas são o tipo de galáxia mais tênue do Universo. Contendo tipicamente apenas algumas centenas a milhares de estrelas; em comparação com as centenas de bilhões que constituem a Via Láctea, estas pequenas estruturas difusas escondem-se normalmente de forma discreta entre as muitas residentes mais brilhantes do céu. Por esta razão, são encontradas nas proximidades da Via Láctea. Mas isto representa um problema para a sua compreensão; as forças gravitacionais da Via Láctea e a coroa quente podem remover o gás das galáxias anãs e interferir com a sua evolução natural. Além disso, mais além da Via Láctea, as galáxias anãs ultrafracas tornam-se demasiado difusas para serem detectadas.

As galáxias Escultor estão entre as primeiras galáxias anãs ultrafracas encontradas num ambiente pristino e isolado, livre da influência da Via Láctea ou de outras grandes estruturas. O gás é a matéria-prima crucial necessária para o nascimento de uma nova estrela. Mas as galáxias anãs ultrafracas têm muito pouca gravidade para manter este ingrediente tão importante, que se perde facilmente quando são fustigadas pelo Universo dinâmico de que fazem parte. Mas as galáxias Escultor estão longe de quaisquer galáxias maiores, o que significa que o seu gás não pode ter sido removido por vizinhas gigantes.

Uma explicação alternativa é a Época da Reionização, um período não muito posterior ao Big Bang em que fótons ultravioleta altamente energéticos encheram o cosmos, potencialmente fazendo ferver o gás nas galáxias menores. Outra possibilidade é que algumas das primeiras estrelas das galáxias anãs tenham sofrido energéticas explosões de supernova, expelindo material até 35 milhões de quilômetros por hora e empurrando o gás para fora das suas próprias hospedeiras a partir do interior.

Para ampliar a procura de mais galáxias anãs ultrafracas, os astrônomos estão usando as galáxias Escultor para treinar um sistema de inteligência artificial através de redes neurais. A esperança é que esta ferramenta seja capaz de automatizar e acelerar as descobertas, fornecendo um conjunto de dados muito mais vasto propiciando conclusões mais sólidas.

Um artigo foi publicado no periódico The Astrophysical Journal Letters.

Fonte: Gemini Observatory

Buraco negro gera jatos em evento sem precedentes

Astrônomos testemunharam estrondos de raios X e um poderoso "arroto" de plasma após a refeição de um buraco negro supermassivo.

© NASA (variações no brilho de raios X oriundas do buraco negro)

Esta animação mostra o conceito de variações no brilho dos raios X provenientes de oscilações na base do jato de plasma.

Sete anos atrás, pelos nossos relógios, o buraco negro no centro de uma galáxia a cerca de 200 milhões de anos-luz de distância comeu uma refeição rápida. Esse ato deu início a uma série de eventos que podem ter mudado sua aparência por milênios, relatou uma equipe de astrônomos na 245ª reunião da Sociedade Astronômica Americana em Washington, D.C. 

Ao longo de alguns meses, a galáxia 1ES 1927+654 de repente se tornou 100 vezes mais brilhante em comprimentos de onda visíveis do que era antes, chamando a atenção de uma busca automatizada por supernovas. Mas esta não era uma estrela explodindo. A luz vinha de material girando ao redor e entrando no buraco negro supermassivo da galáxia, que pesa o equivalente a 20 milhões de sóis. 

Os astrônomos da época suspeitavam que, para produzir a explosão de luz, o buraco negro deve ter engolido repentinamente um excesso de gás, talvez sugado de uma estrela dilacerada no campo gravitacional extremo do buraco negro. Tais eventos são raros, especialmente em torno de buracos negros supermassivos. A próxima surpresa veio no final de 2018, com uma queda repentina e extrema nos raios X.

O que estava produzindo a maior parte da emissão de raios X, em particular os raios X de alta energia, foi destruído. Estes raios X de alta energia vêm da corona, uma região emissora de raios X associada à alimentação de buracos negros. Demorou meses para que a emissão de raios X voltasse à linha de base.

Mas quando a emissão de raios X retornou, sua natureza havia mudado. Enquanto antes a emissão piscava de forma aleatória, agora o brilho variava periodicamente. Em 2022, este período era de aproximadamente 18 minutos e, em 2024, caiu para 7 minutos. Uma explicação é que o sinal vem de algo que ainda está orbitando o buraco negro. Se for assim, então a fonte do sinal está circulando o buraco negro na distância que Mercúrio orbita o Sol, equivalente a duas vezes o raio do horizonte de eventos do buraco negro, o ponto sem retorno. 

A equipe especula que pode ser uma anã branca orbitando, o núcleo restante de uma estrela semelhante ao Sol. A anã branca seria compacta o suficiente para sobreviver a um encontro tão próximo com o buraco negro sem ser instantaneamente destruída, embora provavelmente esteja perdendo um pouco de gás para a gravidade do leviatã em uma tentativa de desacelerar sua queda. A anã branca pode ter estado em órbita ao redor deste buraco negro o tempo todo, e uma explosão não relacionada simplesmente aconteceu no momento certo para que víssemos a órbita de decaimento rápido da anã branca. A missão Laser Interferometer Space Antenna (LISA), com lançamento previsto para meados da década de 2030, pode realmente detectar ondas gravitacionais deste sistema e confirmar o cenário; se a anã branca durar o suficiente. 

A explosão de anos também teve efeitos maiores: no início de 2023, cerca de 200 dias após os raios X começarem a se recuperar, a emissão de rádio perto do buraco negro aumentou repentinamente do nada. Esta emissão de rádio vem de um par de jatos de gás quente, que estão saindo do buraco negro a um terço da velocidade da luz.

Os jatos poderão durar no máximo 1.000 anos. Se o material continuar viajando em sua velocidade atual, os jatos se estenderão apenas cerca de 300 anos-luz antes de desligarem. A presença dos jatos oferece outra possibilidade para o sinal de raios X: a base do próprio jato pode ser o que está oscilando, eliminando a necessidade de uma anã branca companheira. 

Essa explicação é tentadora, mesmo que seja apenas para entender todos os fenômenos observados de uma só vez. O buraco negro pode ter comido uma estrela, um ato que interrompeu as emissões de raios X, e então expeliu alguns jatos de plasma que produziram raios X oscilantes e ondas de rádio. Outro ponto a favor deste cenário é que o brilho geral dos raios X parece estar mudando conforme o período de variações de brilho diminui. O ponto crítico é que não há uma maneira óbvia de explicar por que a base de um jato deve oscilar tão rapidamente, isso é parte do motivo pelo qual a equipe prefere a opção da anã branca, pois ela é uma hipótese testável com o lançamento do LISA, enquanto o cenário do jato oscilante não tem um teste pronto.

Fonte: Sky & Telescope

Lua Cheia e Marte Cheio

Em 13 de janeiro, uma Lua Cheia e um Marte Cheio estavam próximos, ambos brilhantes e opostos ao Sol no céu do planeta Terra.

© David Bowman (Lua Cheia e Marte Cheio)

Na verdade, Marte estava oculto, passando atrás da Lua, quando visto de alguns locais na América do Norte e noroeste da África. Visto de Richmond, Virgínia, EUA, esta sequência de imagens compostas segue a ocultação lunar noturna antes, durante e depois do tão esperado espetáculo celestial. 

A série temporal telescópica é construída a partir de uma exposição feita a cada dois minutos enquanto rastreia a Lua ao longo das horas que abrangem o evento. Como resultado, a trajetória do Planeta Vermelho parece seguir um caminho suavemente curvo devido à taxa ligeiramente diferente de movimento aparente da Lua. 

A próxima ocultação lunar do brilhante planeta Marte será em 9 de fevereiro, quando a Lua estará na fase gibosa crescente, uma fase intermediária do ciclo lunar, que ocorre entre o quarto crescente e a Lua Cheia. 

No entanto, as ocultações lunares só são visíveis de uma fração da superfície da Terra. A ocultação de Marte em 9 de fevereiro será vista em partes da Rússia, China, leste do Canadá, Groenlândia e outros locais (principalmente no norte), mas uma conjunção próxima da Lua com Marte será mais amplamente visível do planeta Terra.

Fonte: NASA

Explicando as características incomuns de uma corrente estelar

Físicos propuseram uma solução para um enigma de longa data que envolve a corrente estelar GD-1, uma das correntes mais bem estudadas no interior do halo galáctico da Via Láctea, conhecida pela sua estrutura longa e fina e pelas suas características incomuns.

© Adrian Price-Whelan (corrente estelar GD-1)

A equipe de pesquisadores, liderada por Hai-Bo Yu, da Universidade da Califórnia em Riverside, propôs que um "sub-halo" de matéria escura autointerativa em colapso do núcleo, um halo satélite menor dentro do halo galáctico, é responsável pelas características peculiares em forma de esporão e pelas lacunas observadas na corrente estelar GD-1. A pesquisa poderá ter implicações significativas para a compreensão das propriedades da matéria escura no Universo.

Um fluxo estelar é um grupo de estrelas que se movem coletivamente ao longo de uma trajetória partilhada. Uma lacuna refere-se a uma subdensidade localizada de estrelas ao longo da corrente, enquanto um esporão é uma sobredensidade de estrelas que se estende para fora do corpo principal da corrente. Uma vez que a matéria escura governa o movimento das correntes estelares, será possível usá-las para localizar matéria escura invisível numa galáxia.

O halo galáctico da Via Láctea, uma região aproximadamente esférica que rodeia a Galáxia, contém matéria escura e estende-se para além da orla visível da Galáxia. Os astrônomos descobriram que as características de esporão e a lacuna da corrente estelar GD-1 não podem ser facilmente atribuídas à influência gravitacional de aglomerados globulares conhecidos ou galáxias satélite da Via Láctea.

Estas características podem ser explicadas, no entanto, por um objeto perturbador desconhecido, como um sub-halo. Mas a densidade do objeto teria de ser significativamente mais elevada do que a prevista pelos tradicionais sub-halos de matéria escura fria.

Os sub-halos de matéria escura fria não têm tipicamente a densidade necessária para produzir as características distintivas observadas na corrente GD-1. No entanto, a pesquisa demonstra que um sub-halo de matéria escura autointerativa em colapso do núcleo pode atingir a densidade necessária. Um sub-halo tão compacto seria suficientemente denso para exercer a influência gravitacional necessária para explicar as perturbações observadas na corrente GD-1.

Pensa-se que a matéria escura, que não pode ser vista diretamente, constitui 85% da matéria do Universo. A sua natureza não é bem compreendida. A matéria escura fria, a teoria da matéria escura predominante, assume que as partículas de matéria escura não têm colisões. A matéria escura autointerativa em colapso do núcleo, uma forma teórica de matéria escura, propõe que as partículas de matéria escura interagem entre si através de uma nova força escura.

Neste estudo os pesquisadores utilizaram simulações numéricas com N-corpos para modelar o comportamento de um subhalo de matéria escura autointerativa em colapso do núcleo. A descoberta também fornece informações sobre a natureza da própria matéria escura. Este trabalho abre uma nova e promissora via para a investigação das propriedades de autointeração da matéria escura através de fluxos estelares.

Um artigo foi publicado no periódico The Astrophysical Journal Letters.

Fonte: University of California

Uma nebulosa planetária destruiu o seu sistema solar

Uma equipe internacional de pesquisadores descobriu uma nebulosa planetária que destruiu o seu próprio sistema planetário, conservando os fragmentos restantes sob a forma de poeira em órbita da sua estrela central.

© Klaus Bernhard (nebulosa planetária WeSB1)

Até à data, foram confirmadas a descoberta de 5.811 exoplanetas em órbita de estrelas de todos os tipos e em quase todas as fases da evolução estelar. No entanto, embora tenham sido descobertos exoplanetas em torno de anãs brancas, a fase final da evolução de estrelas de massa baixa e intermediária, como o Sol, não foram detectados exoplanetas na fase evolutiva anterior, conhecida como a fase de nebulosa planetária. 

As nebulosas planetárias são conchas brilhantes de gás e poeira que se encontram em volta das anãs brancas mais jovens, formadas a partir do material perdido pela estrela central no fim da sua vida, mesmo antes de se tornar uma anã branca. A expulsão deste material interfere com quaisquer planetas que possam estar em órbita em torno da estrela, fazendo com que os mais próximos espiralem e sejam engolidos pela estrela central, enquanto os mais distantes se deslocam para órbitas ainda mais distantes, talvez até se soltem e voem para longe. A aparente ausência de exoplanetas em torno de estrelas na fase de nebulosa planetária levanta questões importantes sobre como é possível encontrar tantos em torno de anãs brancas. 

Esta descoberta representa um passo importante para a compreensão da população observada de exoplanetas em torno de estrelas evoluídas. A descoberta foi feita através do estudo de dados de 2.000 estrelas centrais de nebulosas planetárias observadas pelo satélite Gaia e pelo ZTF (Zwicky Transient Facility), um levantamento astronômico que permite obter imagens repetidas de grandes áreas do céu noturno em busca de transientes astronômicos e outras formas de variabilidade. 

Foi o astrônomo amador Klaus Bernhard, da associação alemã Bundesdeutsche Arbeitsgemeinschaft für Veränderliche Sterne, quem primeiro se deparou com o estranho comportamento desta nebulosa planetária. Ele analisou os dados e descobri que a estrela central de WeSb1 caiu para menos de 10% do seu brilho habitual durante algumas semanas em 2021, antes de voltar ao normal. Em anos anteriores, registaram-se episódios de escurecimento semelhantes, mas sempre com uma duração diferente e nunca tão profundos.

A única explicação razoável para este comportamento é a existência de grandes nuvens de poeira em órbita ao redor da estrela central, mas no interior da nebulosa. Para melhor compreender as propriedades e origens desta poeira, a equipe obteve dados adicionais utilizando o NOT (Nordic Optical Telescope) no Observatório Roque de los Muchachos do IAC (Instituto de Astrofísica de Canarias). De igual modo, procuraram dados existentes obtidos por outros estudos, como o ATLAS, uma rede de telescópios que em breve incluirá um instalado no Observatório de Teide, em Tenerife.

A estrela central não é, de fato, uma estrela, mas sim duas. A interação entre a estrela central e a sua companheira formou a nebulosa planetária e, ao mesmo tempo, levou à destruição dos planetas do sistema, deixando os remanescentes sob a forma de grandes nuvens de poeira em órbita em torno da estrela companheira.

Um artigo foi publicado na revista Nature Astronomy.

Fonte: Instituto de Astrofísica de Canarias

Erupção de raios gama proveniente de um buraco negro

As FRBs (Fast Radio Bursts, em português "rajadas rápidas de rádio") são breves e brilhantes explosões de ondas de rádio emitidas por objetos extremamente compactos, como estrelas de nêutrons e possivelmente buracos negros.

© MIT (ilustração de estrela de nêutrons emitindo um feixe de rádio)

Estes "fogos de artifício" fugazes duram apenas um milésimo de segundo e podem transportar uma enorme quantidade de energia, suficiente para ofuscar brevemente galáxias inteiras. 

Desde que a primeira rajada rápida de rádio foi descoberta em 2007, os astrônomos detectaram milhares de FRBs, cujas localizações vão desde o interior da Via Láctea até 8 bilhões de anos-luz de distância. A forma exata como estas explosões cósmicas de rádio são lançadas é uma incógnita ainda muito debatida. 

Agora, astrônomos do MIT (Massachusetts Institute of Technology) descobriram as origens de pelo menos uma rajada rápida de rádio usando uma nova técnica que poderá fazer o mesmo com outras FRBs. Este novo estudo centrou-se na FRB 20221022A, uma rajada rápida de rádio anteriormente descoberta e detectada numa galáxia a cerca de 200 milhões de anos-luz de distância. 

Os cientistas estudaram as alterações no brilho da FRB e determinaram que a rajada deve ter tido origem na vizinhança imediata da sua fonte, e não muito mais longe, como alguns modelos previram. A equipe estima que FRB 20221022A explodiu a partir de uma região extremamente próxima de uma estrela de nêutrons, no máximo a 10.000 quilômetros de distância. A uma distância tão curta, a rajada deve ter surgido da magnetosfera da estrela de nêutrons, uma região altamente magnética que rodeia imediatamente a estrela ultracompacta. Nestes ambientes das estrelas de nêutrons, os campos magnéticos estão realmente no limite do que o Universo pode produzir.

As detecções de rajadas rápidas de rádio têm aumentado nos últimos anos devido ao CHIME (Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment). A rede de radiotelescópios é composta por quatro grandes receptores estacionários, cada um com a forma de um meio tubo, que estão sintonizados para detectar emissões de rádio dentro de uma gama altamente sensível a FRBs. Desde 2020, o CHIME detectou milhares de FRBs em todo o Universo.

A equipe pensou que, se conseguissem estimar o grau de cintilação de uma FRB, poderiam determinar o tamanho relativo da região de onde a FRB teve origem. Quanto menor for a região, mais próxima estará a rajada da sua fonte e mais provável que tenha vindo de um ambiente magneticamente turbulento. Quanto maior for a região, mais longe estará a rajada, apoiando a ideia de que as FRBs têm origem em ondas de choque longínquas.

Os resultados excluem a possibilidade da FRB 20221022A ter emergido da periferia de um objeto compacto. Em vez disso, os estudos provam pela primeira vez que as rajadas rápidas de rádio podem ter origem muito perto de uma estrela de nêutrons, em ambientes magnéticos altamente caóticos.

Esta pesquisa irá provavelmente inspirar estudos de seguimento de comportamentos semelhantes em outras FRBs e levar a esforços teóricos para reconciliar as diferenças nos seus sinais polarizados.

Um artigo foi publicado na revista Nature.

Fonte: Massachusetts Institute of Technology

Restos de supernovas serão grandes ou pequenos?

O que acontece depois que uma estrela explode?

© Stéphane Vetter (M37, SNR G179.0 e Simeis 147)

Uma enorme bola de fogo de gás quente dispara em todas as direções. Quando este gás atinge o meio interestelar existente, ele esquenta tanto que brilha.

No lado esquerdo superior encontra-se o aglomerado aberto Messier 37 (também denominado M37 ou NGC 2099) localizado na constelação de Auriga. Situa-se a aproximadamente 3 600 anos-luz da Terra.

Dois remanescentes de supernova (SNRs) diferentes são visíveis na imagem em destaque, tirada no Observatório Oukaïmeden, no Marrocos. A nebulosa azul com aparência de bola de futebol no canto superior esquerdo é a SNR G179.0+02.6, que parece ser a menor. Esta supernova, a cerca de 11.000 anos-luz de distância da Terra, detonou há cerca de 50.000 anos. Embora composta principalmente de gás hidrogênio, a luz azul é emitida por uma quantidade residual de oxigênio. 

O remanescente de supernova aparentemente maior, dominando o canto inferior direito da imagem, é a Nebulosa Espaguete, catalogada como Simeis 147 e Sh2-240. Esta supernova, está apenas cerca de 3.000 anos-luz de distância daqui, explodiu há cerca de 40.000 anos.

Comparativamente, embora pareçam ter tamanhos diferentes, ambos os remanescentes de supernova não só têm aproximadamente a mesma idade, mas também aproximadamente o mesmo tamanho!

Fonte: NASA

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