Os hábitos alimentares das galáxias adolescentes

Novas observações obtidas com o VLT (Very Large Telescope) do ESO estão contribuindo de forma significativa para a compreensão de como crescem as galáxias adolescentes.

© ESO (galáxias adolescentes no Universo distante)

No maior levantamento já feito sobre estes objetos, os astrônomos descobriram que as galáxias alteram os seus hábitos alimentares durante os anos da adolescência - o período que vai desde os 3 aos 5 bilhões de anos depois do Big Bang. No início desta fase, correntes de gás eram o lanche preferido, enquanto que mais tarde as galáxias cresceram principalmente devido ao canibalismo de outras galáxias menores.

Os astrônomos sabem já há algum tempo que as galáxias primordiais são muito menores que as impressionantes galáxias espirais ou elípticas que ocupam atualmente o Universo. Durante o tempo de vida do cosmos as galáxias vem aumentando de peso, mas a sua comida e hábitos alimentares permanecem ainda um mistério. Um novo levantamente de galáxias cuidadosamente selecionadas focou-se nos anos da sua adolescência - aproximadamente o período entre os 3 e os 5 bilhões de anos depois do Big Bang.

Utilizando os instrumentos de vanguarda do VLT, uma equipe internacional está descobrindo o que realmente aconteceu. Em mais de cem horas de observações, a equipe juntou a maior quantidade de dados detalhados sobre galáxias ricas em gás que se encontram nesta fase inicial do seu desenvolvimento. O nome do levantamento é MASSIV (Mass Assembly Survey with SINFONI in VVDS). VVDS (VIMOS- VLT Deep Survey) é um levantamento profundo feito pelo instrumento VIMOS montado no VLT. O VIMOS (VIsible imaging Multi-Object Spectrograph) é uma câmera e espectrógrafo montado no VLT que foi utilizado para encontrar as galáxias utilizadas no trabalho MASSIV e medir as suas distâncias e outras propriedades.

“Existem dois modelos de crescimento de galáxias em competição: eventos de fusão violentos quando galáxias maiores englobam galáxias menores, ou alternativamente um fluxo de gás mais suave e contínuo ingerido pelas galáxias. Ambos levam à formação de imensas novas estrelas,” explica Thierry Contini (IRAP, Toulouse, França), que lidera este trabalho.

Os novos resultados apontam para o fato de existir uma mudança na evolução cósmica das galáxias, quando o Universo tinha entre 3 e 5 bilhões de anos. O crescimento devido a correntes contínuas de gás parece ter sido bastante importante nas galáxias quando o Universo era muito jovem, enquanto que as fusões se tornaram mais importantes posteriormente.

“Para compreender como é que as galáxias cresceram e se desenvolveram precisamos de as observar com o maior número de detalhes possível. O instrumento SINFONI instalado no VLT do ESO é uma das ferramentas mais poderosas existentes no mundo para dissecar galáxias jovens e distantes. O seu papel é tão importante para nós como o microscópio o é para o biólogo,” acrescenta Thierry Contini.

As galáxias distantes, como as do rastreio, são apenas pequenos pontos no céu muito tênues, mas a alta qualidade de imagem do VLT juntamente com o instrumento SINFONI permite aos astrônomos fazer mapas de como as diferentes partes das galáxias se deslocam e descobrir do que são constituídas. O SINFONI é um espectrógrafo infravermelho (1.1 - 2.45 µm) de campo integral que utiliza óptica adaptativa para melhorar a qualidade da sua imagem. Encontra-se montado no VLT e foi utilizado para fazer o levantamento MASSIV. Tivemos algumas surpresas.

“Para mim, a maior surpresa foi a descoberta de muitas galáxias sem rotação do gás. Estas galáxias não são observadas no Universo próximo e nenhuma das teorias atuais prevê tais objetos,” diz Benoît Epinat, outro membro da equipe.

“Também não esperávamos que tantas das galáxias jovens do levantamento tivessem os elementos mais pesados concentrados nas regiões periféricas - este fato é exatamente o contrário do observado nas galáxias atuais,” acrescenta Thierry Contini.

A equipe começa agora a explorar a enorme quantidade de dados observados. Planejam igualmente observar as galáxias com instrumentos que serão futuramente instalados no VLT, assim como pensam utilizar o ALMA para estudar o gás frio nestas galáxias. Olhando ainda mais longe para o futuro, o European Extremely Large Telescope estará idealmente equipado para estender este tipo de estudo a um Universo ainda mais primordial.

Fonte: ESO

Uma bela imagem das galáxias de Dorado

O telescópio espacial Hubble da NASA, produziu uma bela imagem da galáxia NGC 1483.

© Hubble (galáxia NGC 1483)

A NGC 1483 é uma galáxia espiral barrada localizada na constelação do céu do sul, Dorado, O Golfinho. A galáxia nebulosa apresenta um brilhante bulbo central e braços espirais difusos com regiões distintas de formação de estrelas. Em segundo plano é possível notar uma grande quantidade de galáxias.

A constelação de Dorado é o lar do Grupo de Galáxias de Dorado, um grupo composto por 70 galáxias e localizado a aproximadamente 62 milhões de anos-luz de distância. O Grupo de Galáxias de Dorado é bem maior que o Grupo Local de Galáxias onde está localizada a Via Láctea, que contém 30 galáxias. Os aglomerados de galáxias são os maiores agrupamentos de galáxias, e as maiores estruturas desse tipo, presentes no Universo e que possuem suas galáxias unidas pela gravidade.

As galáxias espirais barradas recebem esse nome devido a proeminente estrutura em forma de barra encontrada em seu centro. Esse tipo de galáxia compreende cerca de dois terços de todas as galáxias espirais incluindo a Via Láctea. Estudos recentes sugerem que as barras podem ser um estágio comum no processo de formação das galáxias e podem indicar que uma galáxia atingiu sua completa maturidade.

Fonte: NASA

Região turbulenta de formação estelar

O massivo e jovem agrupamento estelar, conhecido como R136, tem poucos milhões de anos de vida e reside na Nebulosa 30 Doradus, uma região turbulenta de formação de estrelas localizada na Grande Nuvem de Magalhães, uma galáxia satélite à Via Láctea.

© Hubble (Nebulosa 30 Doradus)

Não se conhece na Via Láctea uma região de formação de estrelas tão grande e tão prolífica como a 30 Doradus.

Muitas das estrelas azuis visíveis na imagem acima que parecem como diamantes, estão entre as estrelas mais massivas conhecidas. Algumas delas são 100 vezes mais massivas que o Sol. Essas estrelas já tem um destino traçado e em poucos milhões de anos devem explodir como supernovas.

A imagem foi relizada no comprimento de onda do ultravioleta, visível e na luz vermelha registrada pela Wide Field Camera 3 do Hubble, e se estende por 100 anos-luz. A nebulosa está perto o bastante da Terra para que o Hubble consiga identificar estrelas de forma individual, dando assim aos astrônomos importantes informações sobre o nascimento e a evolução das estrelas.

As estrelas brilhantes estão cavando profundas cavidades no material ao redor, lançando luz ultravioleta e ventos estelares com força de um furacão, ou seja, jatos de partículas carregadas, que expulsam para longe a nuvem de gás hidrogênio onde as estrelas nasceram. A imagem revela uma paisagem fantástica de pilares, cadeias e vales, bem como uma região escura no centro que parece grosseiramente com uma árvore de natal. Além de esculpirem o terreno gasoso ao redor, as estrelas brilhantes podem também ajudar a criar uma sucessiva geração de novas estrelas. Quando os ventos alcançam as densas paredes de gás, eles criam choques, que podem gerar uma nova onda de nascimento de estrelas.

Essas observações foram feitas entre os dias 20 e 27 de Outubro de 2009. A cor azul é a luz das estrelas mais quentes e massivas, a cor verde é gerada pelo brilho do oxigênio e a cor vermelha pela fluorescência do hidrogênio.

Fonte: NASA

A cidade das galáxias vermelhas

Uma equipe de astrônomos descobriu o aglomerado mais distante de galáxias vermelhas já observado usando a poderosa câmera de infravermelho próximo FourStar no telescópio Magellan Baade.

© Hubble e Spitzer (aglomerado com galáxias vermelhas)

Esta imagem efetuada pelos telescópios Hubble e Spitzer mostra uma galáxia em evolução passiva identificada pelo Gemini Deep Deep Survey (GDDS) que levou à detecção do aglomerado compacto de enormes galáxias vermelhas a um redshift de z=1,51.

O aglomerado de galáxias está localizado a 10,5 bilhões de anos-luz de distância na direção da constelação de Leão, formada por um conjunto de 30 galáxias, conhecido como  "cidade das galáxias", quando o Universo tinha apenas três bilhões de anos.
Estranhamente, o aglomerado foi completamente descartado por pesquisas anteriores, que procuravam nesta região do céu e foram realizadas por telescópios terrestres e os principais meios espaciais de observação, incluindo o telescópio Hubble. Apesar dessas observações intensas, as distâncias precisas para essas galáxias tênues e distantes estavam desaparecidas até o advento da câmera FourStar.
Esta câmera permitiu que essas observações fossem realizadas através de cinco filtros especiais para coletar as imagens que são sensíveis às fatias estreitas do espectro infravermelho próximo. Esta abordagem poderosa permitiu medir as distâncias exatas entre a Terra e as diversas galáxias distantes ao mesmo tempo, fornecendo um mapa 3-D do início do Universo.
"Isso significa que o aglomerado de galáxias ainda é jovem e deve continuar crescendo em uma estrutura extremamente densa, possivelmente contendo milhares de galáxias", explicou o Lee Spitler da Universidade de Tecnologia Swinburne da Austrália.
A descoberta é parte de uma pesquisa maior, o FourStar Galaxy Evolution Survey (Z-FOURGE), liderada pelo Dr. Ivo Labbé do Observatório Leiden, na Holanda. O foco da pesquisa é para resolver um problema clássico em astronomia observacional: distâncias determinantes. Só então você sabe se um ponto de luz é uma estrela em nossa Via Láctea, uma pequena galáxia próxima, ou uma grande muito longe.
As observações Z-FOURGE, estão sendo realizados utilizando o telescópio Magellan de 6,5 metros no Observatório Las Campanas no Chile.

Nos primeiros seis meses de estudo, a equipe obteve distâncias precisas para galáxias fracas sobre uma região de cerca de um quinto do tamanho aparente da Lua. Embora a área é relativamente pequena, eles encontraram cerca de mil galáxias com distâncias ainda maiores do que o novo aglomerado.

© Z-FOURGE (imagem no óptico e infravermelho do aglomerado)

A imagem acima em infravermelho mostra o aglomerado. Três fatias estreitas de espectro em infravermelho são representados nesta composição. As cores foram balanceadas para acentuar as galáxias vermelhas a uma distância de 10,5 bilhões de anos-luz.

Fonte: The Astrophysical Journal Letters

Um encontro de galáxias jovens

O aglomerado de galáxias de Hércules (também conhecido como Abell 2151) situa-se a cerca de 500 milhões de anos-luz de distância na constelação de Hércules.

© ESO (aglomerado de galáxias de Hércules)

Este aglomerado é claramente diferente de outras associações de galáxias próximas. Além de apresentar uma forma bastante irregular, o aglomerado contém uma grande variedade de tipos de galáxias, em particular galáxias espirais jovens que estão formarndo estrelas, não se observando nenhuma galáxia elíptica gigante.

© ESO (detalhes aglomerado de galáxias de Hércules)

A nova imagem foi tirada com o VST (VLT Survey Telescope), o mais recente telescópio instalado no Observatório do Paranal do ESO, no Chile. O VST é um telescópio de rastreio, equipado com uma câmera de 268 milhões de pixels, a OmegaCAM, que captura imagens de grandes áreas do céu. Normalmente, apenas pequenos telescópios conseguem obter imagens de objetos tão grandes como este de uma única vez, mas o VST de 2,6 metros não só possui um grande campo, como também tira todas as vantagens das excelentes condições de observação do Paranal, conseguindo assim obter muito rapidamente imagens que são simultaneamente muito nítidas e muito profundas.

Por toda a imagem podemos observar pares de galáxias aproximando-se muito umas das outras. Este processo originará a fusão das galáxias numa só galáxia maior. As numerosas interações e o grande número de galáxias espirais ricas em gás que estão formando estrelas, fazem com que os membros do aglomerado de galáxias de Hércules se pareçam com as galáxias jovens do Universo mais longínquo. Devido a esta semelhança, os astrônomos pensam que este aglomerado de galáxias é um aglomerado relativamente jovem. Trata-se de um emaranhado de galáxias, vibrante e dinâmico que, no futuro, se assemelhará aos aglomerados de galáxias mais velhos, típicos da nossa vizinhança galáctica.

Os aglomerados de galáxias formam-se quando pequenos grupos de galáxias se juntam devido à força da gravidade. À medida que estes grupos se aproximam uns dos outros, o aglomerado torna-se mais compacto e de forma mais esférica. Ao mesmo tempo, as próprias galáxias aproximam-se entre si e começam a interagir. Mesmo que inicialmente as galáxias espirais predominem nestes grupos, as colisões galácticas levam a eventuais distorções das suas estruturas espirais e ao arrancamento de gás e poeira, o que trava a formação estelar. Por isso, a maioria das galáxias num aglomerado mais evoluído são elípticas ou irregulares. Uma ou duas galáxias elípticas gigantes, formadas a partir da fusão de várias galáxias mais pequenas e permeadas de estrelas velhas, costumam encontrar-se no centro destes aglomerados velhos.

Pensa-se que o aglomerado de galáxias de Hércules é uma coleção de, pelo menos, três aglomerados ou grupos de galáxias mais pequenos, que se encontram neste momento formando uma estrutura maior. Mais ainda, o próprio aglomerado está em fusão com outros aglomerados grandes, o que irá dar origem a um superaglomerado de galáxias. Estas gigantescas coleções de aglomerados são algumas das maiores estruturas do Universo. O grande campo de visão e a qualidade de imagem da OmegaCAM, montada no VST, tornam este instrumento ideal no estudo das regiões periféricas dos aglomerados de galáxias, onde interações entre os aglomerados, interações essas que ainda não são bem compreendidas, estão acontecendo.

Esta imagem mostra não apenas as galáxias do aglomerado de galáxias de Hércules, mas também muitos objetos tênues e difusos no campo de fundo, que são galáxias muito mais afastadas. Em primeiro plano e muito mais próximo de nós, podem ver-se várias estrelas brilhantes da Via Láctea, observando-se igualmente alguns asteroides através dos curtos rastos que deixaram na imagem à medida que se deslocaram lentamente ao longo desta durante as exposições.

Fonte: ESO

A fusão de galáxias no aglomerado Abell 520

A imagem a seguir mostra a distribuição da matéria escura, das galáxias e do gás quente no centro do aglomerado de galáxias em fusão Abell 520, formados pela violenta colisão de aglomerados massivos de galáxias.

© Hubble e CFHT (aglomerado de galáxias Abell 520)

A imagem em cor natural das galáxias foi feita com o telescópio espacial Hubble e com o telescópio Canadá-França-Havaí no Havaí.

Sobrepostos na imagem estão mapas falsamente coloridos mostrando a concentração da luz das estrelas, gás quente, e da matéria escura no aglomerado. A luz das estrelas das galáxias é derivada das observações feitas pelo telescópio Canadá-França-Havaí e é colorida de laranja. As regiões pintadas de verde mostram o gás quente, como detectado pelo observatório de raios X Chandra da NASA. O gás é a evidência que uma colisão está acontecendo. As áreas em azul apontam os locais de maior concentração de massa no aglomerado, que é predominada pela matéria escura. A matéria escura é uma substância invisível que é responsável pela maior parte da massa no Universo. O mapa da matéria escura foi derivado de observações feitas com a Wide Field Planetary Camera 2 detectando quanta luz dos distantes objetos é distorcida pelo aglomerado de galáxias, um efeito chamado de lente gravitacional.

A mistura azul e verde observada no centro da imagem revela que um aglomerado de matéria escura reside próximo da maior parte de gás quente, onde poucas galáxias são encontradas. Essa descoberta confirma observações prévias de um núcleo de matéria escura no centro do aglomerado. O resultado pode apresentar um desafio às teorias básicas da matéria escura, que dizem que as galáxias devem se manter unidas à matéria escura mesmo durante o choque ou uma violenta colisão.

Fonte: NASA

As estrelas jovens piscam!

Uma equipe de astrônomos detectou, através dos telescópios espaciais Herschel, da ESA e Spitzer da NASA, mudanças surpreendentemente rápidas no brilho de estrelas embrionárias dentro da Nebulosa de Órion.

© Spitzer e Herschel (estrelas recém-nascidas em Órion)

As imagens obtidas pelo detector de infravermelho do Herschel, e por dois instrumentos do Spitzer, trabalhando em comprimentos de onda mais curtos, mostram uma imagem mais detalhada das estrelas em formação no coração deste que se tem como um dos objetos mais estudados pelos astrônomos.

A 1.350 anos-luz da Terra, esta é uma das poucas nebulosas visíveis a olho nu.

Ela contém a região de formação de grandes estrelas mais próxima da Terra, com uma luz ultravioleta intensa proveniente das estrelas jovens e quentes que transformam gases e poeira em uma zona brilhante.

O que agora se descobriu é que, dentro dessa poeira, oculta aos comprimentos de onda visíveis, há uma série de estrelas ainda mais jovens, na primeira fase da sua evolução.

A nova combinação de imagens de infravermelho longo e médio penetrou através da poeira obscura e revelou essas estrelas embrionárias.

Uma estrela se forma quando uma densa nuvem de gás e poeira se funde e colapsa sob a sua própria gravidade, criando uma proto-estrela quente central, rodeada por um disco em espiral e envolvida por um halo maior.

Grande parte desse material vai-se juntando em um redemoinho ao longo de centenas de milhares de anos, antes de ser acionada a fusão nuclear no coração da estrela, e  gerando uma nova estrela.

Alguns dos gases e da poeira remanescentes no disco podem formar um sistema planetário, como se acredita ter acontecido com o nosso Sistema Solar.

Uma equipe de astrônomos liderados por Nicolas Billot, do Instituto de Radioastronomia Milimétrica, na Espanha, usou o telescópio Herschel para captar a Nebulosa de Órion uma vez por semana, durante seis semanas, no inverno e primavera do ano passado.

A câmara fotodetectora e o espectrômetro PACS do Herchel detectaram poeiras de partículas frias rodeando as proto-estrelas mais jovens em comprimentos de onda de infravermelho longo.

Estas observações foram combinadas com imagens de arquivo do Spitzer, obtidas em comprimentos de onda na zona dos infravermelhos curtos e médios, que mostram objetos mais velhos e quentes.

Os astrônomos ficaram surpresos ao ver que o brilho das estrelas jovens varia em mais de 20% em poucas semanas; deve-se levar em conta que o processo de acreção deveria levar anos ou mesmo séculos.

Em certo sentido, o que os astrônomos descobriram é que as estrelas piscam.

Eles terão agora que encontrar uma explicação para este novo fenômeno, ainda não contemplado nos modelos de formação de estrelas atuais.

Uma possibilidade é que os filamentos de gás irregulares estejam afunilando do disco externo para as regiões centrais perto da estrela, aquecendo temporariamente o disco interior e fazendo-o brilhar.

Outro cenário possível é a acumulação de material frio na borda interna e criando sombras no disco externo, fazendo com que este escureça temporariamente.

Em qualquer dos casos, está claro agora que a gestação de estrelas  não é um processo suave e uniforme.

"Mais uma vez, as observações do Herschel nos surpreenderam e nos deram pistas interessantes sobre o que acontece durante as fases mais precoces da formação de estrelas e dos planetas," comentou Göran Pilbratt, do projeto Herschel da ESA.

Fonte: ESA

Telescópio Spitzer encontra jatos escondidos

O telescópio Spitzer da NASA fez essa imagem de uma estrela recém-nascida expelindo dois jatos idênticos (as linhas verdes emanando da estrela difusa).

© Spitzer (Herbig-Haro 34)

O jato na direita já havia sido visto antes em imagens feitas com a luz visível, mas o jato à esquerda, gêmeo idêntico do primeiro jato, só poderia ser visto em detalhe com os detectores infravermelhos do Spitzer. O jato da esquerda estava escondido atrás de uma nuvem escura.

Os jatos gêmeos, no sistema chamado de Herbig-Haro 34, são feitos de nós idênticos de gás e poeira, ejetados um após o outro de áreas ao redor da estrela. Estudando o espaçamento desses nós, e conhecendo a velocidade com a qual os jatos são expelidos de estudos anteriores, os astrônomos são capazes de determinar que o jato da direita esteja ejetando material, 4,5 anos depois do jato contrário.

Os novos dados também revelam que a área de onde os jatos se originam está contida dentro de uma esfera ao redor da estrela com um raio de 3 UA (unidades astronômicas). Uma unidade astronômica é a distância entre o Sol e a Terra (em média, 150 milhões de quilômetros). Estudos anteriores estimaram que o tamanho máximo da zona que está gerando os jatos era 10 vezes maior.

O material é composto de gás e poeira. Ondas de choque em forma de arco podem ser vistas no final dos jatos gêmeos. As ondas de choque consistem de material comprimido localizado na frente dos jatos.

Os jatos do Herbig-Haro 34 estão localizados a aproximadamente 1.400 anos-luz de distância na direção da constelação de Órion.

Fonte: NASA

Novo modelo explica formação dos planetas

Um novo estudo, que será publicado na edição de março do periódico Planetary and Space Science, propõe que os planetas nasceram ao mesmo tempo que o Sol, a partir de uma nuvem de gás fria.

© NASA (ilustração de um disco protoplanetário)

A ideia é contrária ao modelo mais aceito atualmente, uma variação da hipótese nebular, segundo a qual planetas resultam de colisões que ocorrem depois da formação da estrela a partir de uma nuvem quente e achatada, na forma de um disco, conforme a figura acima. A hipótese nebular é o modelo mais aceito para explicar a formação e evolução do Sistema Solar. Foi proposto originalmente em 1734 pelo sueco Emanuel Swedenborg e atualizado ao longo do século XIX e XX por muitos cosmólogos. A variação mais aceita foi proposta pelo russo Victor Safranov e pelo americano George Wetherill durante a década de 1970. De acordo com a hipótese, as estrelas se formam dentro de densas e massivas nuvens de hidrogênio. Depois disso, um disco de gás se forma em volta da estrela, e planetas rochosos podem se formar a partir dele por meio da colisão caótica de grandes pedaços acumulados de matéria. Os planetas gasosos seriam formados por vários pedaços de gelo distantes da estrela. Embora dominante, esta teoria não consegue explicar diversas características do Sistema Solar, daí o interesse por novas hipóteses.
De acordo com os autores do estudo, Anne Hofmeister e Robert Criss, ambos da Washington University em St. Louis, EUA, o modelo antigo não é convincente ao tentar explicar por que os planetas se organizam em órbitas, por que possuem movimento de rotação e por que os planetas mais próximos do Sol são rochosos, e os mais distantes, gasosos.
A ideia apresentada por Anne e Criss usa as leis da física para explicar por que uma nuvem de gás entrou em colapso formando o Sol e os planetas ao mesmo tempo. Anne explica que o primeiro acontecimento foi a formação de núcleos rochosos próximos do Sol. Esses núcleos se transformaram nos planetas rochosos. "A nuvem de gás começou a se contrair, e os núcleos rochosos se formaram para conservar a rotação da nuvem", diz.
A especialista explica que os núcleos também atraem gás, mas apenas quando estão longe do Sol. "Só assim eles conseguiram competir com a força gravitacional do Sol para atrair o gás para si". Isso explicaria a formação dos planetas gasosos, como Júpiter e Saturno.
O novo modelo, afirmam os autores, explicaria também a formação de planetas fora do Sistema Solar. Segundo os especialistas, o telescópio Hubble ajuda a comprovar a proposta. O observatório já registrou estrelas nascendo dentro de nuvens frias.
Criss afirma que existem evidências observáveis de que o modelo do disco achatado e quente está errado. "Não faz sentido que um bando de colisões aleatórias entre objetos pesados e maciços vá produzir um Sistema Solar com planetas orbitando a estrela em um plano magnífico, com todos os mundos girando para o mesmo lado”, diz. "Seria o mesmo que ativar uma bomba nuclear e esperar que todas as árvores caiam de maneira organizada."

Fonte: VEJA

Nova técnica para detectar vida no Universo

Astrônomos encontraram evidências de vida no planeta Terra ao observar a Lua com o Very Large Telescope (VLT), do Observatório Europeu do Sul (ESO).

© ESO (luz cinérea)

A informação não é nova e parece óbvia, mas a técnica utilizada por uma equipe internacional para detectar a vida terrestre pode levar a descobertas de vida em outros locais do Universo. O trabalho foi publicado hoje na revista Nature.

"Usamos uma técnica chamada observação da luz cinérea para observar a Terra como se esta fosse um exoplaneta", diz Michael Sterzik, autor principal do artigo científico que descreve estes resultados. "O Sol ilumina a Terra e essa radiação é refletida para a superfície da Lua. A superfície lunar atua como um espelho gigante e reflete a radiação terrestre de volta à Terra - é essa radiação que observamos com o VLT."

Os astrônomos analisaram a fraca luz cinérea procurando indicadores, tais como algumas combinações de gases existentes na atmosfera terrestre, que são marcadores de vida orgânica. Este método estabelece a Terra como um marco na futura procura de vida em outros planetas.

As impressões digitais da vida, ou assinaturas biológicas, são difíceis de encontrar por métodos convencionais, mas a equipe foi pioneira de uma nova metodologia, que é bastante sensível. Em vez de procurar apenas quão brilhante é a radiação refletida em diferentes cores, observa-se também a polarização da radiação. Ao aplicar esta técnica à luz cinérea observada com o VLT, as assinaturas biológicas na radiação refletida da Terra aparecem sem margem para dúvidas.

O pesquisador Stefano Bagnulo explica as vantagens. "A radiação emitida por um exoplaneta distante é muito fraca em relação ao brilho da sua estrela hospedeira, por isso é muito difícil de analisar - é um pouco como estudar um grão de poeira que se encontre ao lado de uma lâmpada muito brilhante. Mas a radiação refletida pelo planeta é polarizada enquanto que a radiação emitida pela estrela hospedeira não é. Por isso, as técnicas de polarimetria ajudam-nos a isolar a fraca radiação refletida de um exoplaneta."

A equipe estudou tanto a cor como o grau de ionização da radiação emitida pela Terra após a sua reflexão pela Lua, tal como se a luz viesse de um exoplaneta. Por meio dos resultados, conseguiu deduzir que a atmosfera terrestre é parcialmente nublada, que parte da superfície se encontra coberta por oceanos e - mais importante ainda - que existe vegetação. A equipe conseguiu inclusive detectar variações na cobertura de nuvens e na quantidade de vegetação em épocas diferentes, correspondentes às diferentes partes da Terra que refletiam radiação na direção da Lua.

"Encontrar vida fora do Sistema Solar depende de duas coisas: se essa vida existe efetivamente e se temos capacidade técnica para detectá-la", acrescenta o também autor Enric Palle. "Este trabalho dá um passo importante na direção de atingirmos tal capacidade".

Segundo os cientistas do ESO, a nova geração de telescópios, tais como o E-ELT (European Extremely Large Telescope), pode nos trazer a notícia extraordinária de que a Terra não é o único planeta portador de vida na imensidão do espaço.

Fonte: ESO

Buracos negros esculpem suas galáxias

Uma correlação curiosa entre a massa de um buraco negro central de uma galáxia e a velocidade das estrelas numa estrutura vasta e aproximadamente esférica conhecida como "bojo" tem intrigado os astrônomos durante anos.

© ESA (ilustração de buraco negro supermassivo em galáxia ativa)

Uma equipe internacional liderada por Francesco Tombesi do Centro Aeroespacial Goddard da NASA em Greenbelt, no estado americano de Maryland, identificou um novo tipo de escoamento conduzido por buracos negros que parece ser suficientemente poderoso e comum para explicar esta ligação.
A maioria das grandes galáxias contém um buraco negro central com milhões de vezes a massa do Sol, mas as galáxias com buracos negros mais massivos possuem bojos que contêm, em média, estrelas velozes. Esta ligação sugere algum tipo de mecanismo de regeneração entre o buraco negro da galáxia e os seus processos de formação estelar. No entanto, não havia nenhuma explicação adequada de como a atividade do buraco negro massivo, que afeta fortemente uma região com várias vezes o tamanho do nosso Sistema Solar, podia influenciar o bojo galáctico, regiões aproximadamente um milhão de vezes maiores.
"Este era um verdadeiro enigma. Tudo apontava para que os buracos negros supermassivos conduzissem esta ligação, mas só agora estamos começando a compreender como o fazem," afirma Tombesi.
Os buracos negros ativos recebem o seu poder ao absorverem gradualmente o gás muito quente em torno de um vasto disco. Este disco quente situa-se dentro de uma coroa de partículas energéticas, e embora ambos sejam fortes fontes de raios X, esta emissão não consegue explicar as propriedades globais da galáxia. Perto do limite interior do disco, uma fração de matéria em órbita de um buraco negro é regularmente redirecionada para fora sob a forma de um jato de partículas. Embora estes jatos possam expelir material a metade da velocidade da luz, as simulações computacionais mostram que permanecem estreitos e depositam a maioria da sua energia além das regiões de formação estelar da galáxia.
Os astrônomos suspeitavam que lhes faltava algo. Ao longo da última década, emergiram novas evidências de um novo tipo de fluxo exterior conduzido por buracos negros. No centro de algumas galáxias ativas, as observações em raios X, em comprimentos de onda correspondentes àqueles do ferro fluorescente, mostram que esta radiação é absorvida. Isto significa que as nuvens de gás mais frio devem situar-se em frente da fonte de raios X. Estas linhas espectrais absorvidas estão deslocadas das suas posições normais para comprimentos de onda mais curtos; isto é, com um desvio para o azul, o que indica que as nuvens estão se dirigindo na nossa direção.
Em dois estudos publicados previamente, Tombesi e colegas mostraram que estas nuvens representam um tipo distinto de escoamento. No estudo mais recente, que aparece na última edição da revista mensal da Sociedade Astronômica Real, os pesquisadores estudaram 42 galáxias ativas vizinhas usando o satélite XMM-Newton da ESA para descobrir a localização e propriedades dos denominados "fluxos ultra-rápidos". As galáxias foram selecionadas a partir do catálogo "All-Sky Slew Survey" produzido pelo satélite RXTE (Rossi X-ray Timing Explorer) da NASA, todas localizadas a menos de 1,3 bilhões de anos-luz de distância.
Os fluxos apareceram em 40% da amostra, o que sugere que são características comuns das galáxias com buraco negros centrais. Em média, a distância entre as nuvens e o buraco negro central é menos de um décimo de um ano-luz. A sua velocidade média é aproximadamente 14% da velocidade da luz e é estimado que a quantidade de material necessário para alimentar este escoamento é cerca de uma massa solar por ano, comparável à velocidade de acreção destes buracos negros.
"Embora mais lentos que os jatos de partículas, estes jatos ultra-rápidos possuem velocidades muito superiores em relação a outros tipos de fluxos galácticos, o que os torna muito mais poderosos," explica Tombesi.
Ao remover massa que de outro modo caía para o buraco negro supermassivo, os fluxos ultra-rápidos travam o seu crescimento. Ao mesmo tempo, retiram gás das regiões de formação estelar no bojo galáctico, diminuindo e até parando a formação estelar nestas regiões ao afastar as nuvens de gás que representam o material bruto da construção de novas estrelas. Tal cenário explica naturalmente a ligação observada entre o buraco negro de uma galáxia ativa e as suas estrelas no bojo.
Tombesi e a sua equipe antecipam melhorias significativas na compreensão da função dos fluxos ultra-rápidos graças ao telescópio japonês de raios X Astro-H, com lançamento previsto para 2014. Entretanto, pretende focar-se na determinação detalhada dos mecanismos físicos que dão origem aos fluxos ultra-rápidos, um elemento importante na compreensão do panorama geral de como as galáxias ativas se formam, se desenvolvem e crescem.

Fonte: ESA

A primeira imagem de um buraco negro?

Uma imagem de um buraco negro poderia testar a Teoria da Relatividade Geral.

© MIT (ilustração de um buraco negro)

Mais importante ainda, afirma o astrônomo Dan Marrone, uma imagem poderia provar que os buracos negros realmente existem.

Supondo que eles realmente existam, e que as teorias estejam corretas, se olharmos diretamente para um buraco negro ele deverá parecer mesmo bastante escuro, já que pouquíssima radiação escapa dele.

Mas exatamente em torno da borda será possível ver um anel brilhante, devido aos fótons que por pouco não caem no buraco negro e trafegam pela sua borda.

Esta luz é o que Marrone e um grupo internacional de astrônomos acreditam que será detectado pelo Telescópio Horizonte de Eventos (EHT: Event Horizon Telescope).

O horizonte de eventos é a fronteira final do buraco negro, além da qual nada mais escapa, nem mesmo os fótons, e tudo o que resta, do ponto de vista de um telescópio terrestre, é a escuridão.

Em radioastronomia, para obter uma resolução maior do que você consegue com um único telescópio, você grava sinais de telescópios ao redor do mundo e os reúne num computador.

© Universidade do Arizona (Sagitarius A*)

O Sagitarius A* que é o buraco negro supermaciço no centro da nossa galáxia, e o buraco negro no centro da M87, a maior galáxia do aglomerado de galáxias de Virgem, são os candidatos desta proeza.

Reunindo 12 radiotelescópios ao redor do mundo, o telescópio virtual Horizonte de Eventos terá praticamente o tamanho da Terra. Com um telescópio do tamanho da Terra, e nas frequências que serão observadas, possibilitará distinguir apenas buracos negros deste tamanho.

Se houver gás orbitando, prestes a cair no buraco negro, essa queda levará alguns minutos, dependendo da velocidade de rotação do buraco negro.

Será possível testar a Relatividade Geral, que nos diz que o anel de luz ao redor da borda do buraco negro precisa ser perfeitamente circular. Se a Relatividade Geral falhar neste regime de campo muito forte, onde a gravidade está nos seus limites, então este anel de luz não será perfeitamente circular.

Fonte: New Scientist

Modelo de formação de galáxias é questionado

O astrônomo Polychronis Papaderos, do Centro de Astrofísica da Universidade do Porto (CAUP), usou o telescópio espacial Hubble para obter observações extremamente precisas da galáxia I Zw 18.

© Papaderos (galáxia I Zw 18)

A sua investigação levou-o a concluir que esta enigmática galáxia anã poderá levar à correção dos atuais modelos de formação de galáxias.

A galáxia anã I Zw 18 é uma das mais estudadas, pois entre as que apresentam uma forte atividade de formação estelar, é das mais pobres em elementos pesados. Além disso, a proximidade desta galáxia à Terra, conjugada com um tempo total de observação de quase 3 dias, permitiu obter dados com uma resolução e sensibilidade sem precedentes.

A análise destes dados revelou que esta galáxia tem um extenso halo de gás, sem qualquer estrela, cerca de 16 vezes mais extenso do que a componente estelar da galáxia. Isto resulta da grande quantidade de energia libertada pelo surto de formação estelar pelo qual a I Zw 18 está passando. Toda essa energia aquece e perturba o gás frio existente na galáxia, que emite uma quantidade de luz comparável à emitida por todas as estrelas da galáxia – a emissão nebular.

“Este trabalho é inovador porque nos dá a primeira prova observacional que as jovens galáxias, que passaram por surtos de formação estelar no início do Universo, estiveram envolvidas num enorme halo de emissão nebular. Este halo extenso é aquecido pela imensa energia de milhares de estrelas massivas, que se formaram durante o surto, e que rapidamente explodem como supernovas”, disse Papaderos.

Até agora, para as galáxias mais distantes, onde não é possível atingir a resolução necessária para distinguir entre a emissão do gás e das estrelas, assumia-se que o gás ocupava a mesma região que as estrelas e que estas últimas eram responsáveis por emitir quase toda a luz observada.

No entanto, este estudo mostrou que as galáxias que estão atravessando um surto de formação estelar, à semelhança da I Zw 18, podem não obedecer a esta regra. Este resultado poderá levar a correções significativas em pesquisas desenvolvidas em astronomia extragalática e cosmologia. Um exemplo disto é o cálculo da massa correspondente a estrelas numa galáxia, que é estimada a partir da luminosidade total. No entanto, tal como estes resultados demonstram, até 50% dessa luminosidade pode corresponder à emissão nebular, e não a estrelas.

Outro dos resultados obtidos neste trabalho mostra que, segundo Papaderos, “a distribuição da emissão nebular pode ser confundida com um disco de estrelas, o que pode resultar em classificar erradamente a galáxia, ainda em formação, como uma galáxia já totalmente formada” (uma espiral ou uma elíptica gigante). Assim, muitos dos estudos anteriores para determinar a evolução de galáxias desde o início do Universo, poderão ter cometido estes erros na classificação.

Para além disso, estes resultados têm também uma grande importância para o conhecimento atual acerca de formação de galáxias, uma vez que a equipe concluiu que a I Zw 18 é extremamente jovem, tendo a maioria das suas estrelas menos de bilhões de anos. Ou seja, esta jovem galáxia está neste momento passando pela fase dominante de formação estelar, à semelhança das que se formaram logo a seguir ao Big Bang.

Fonte: Centro de Astrofísica da Universidade do Porto

Pulsares são mais velhos do que o Universo?

Algumas observações recentes indicam que os pulsares, ou buracos negros estelares, parecem ser mais velhos do que o Universo.

© NASA (ilustração de um pulsar emissor de raios X)

Os pulsares estão entre os corpos celestiais mais exóticos que se conhece. Eles têm um diâmetro entre 10 e 20 quilômetros, e concentram uma massa equivalente à do Sol. O resultado é uma emissão de energia 100.000 vezes maior do que a do Sol.

Recentemente, descobriu-se que um pulsar mais denso do que a teoria considerava possível. Em maio do ano passado, a Nebulosa do Caranguejo apresentou uma ejeção inédita de raios gama, que os cálculos logo mostraram se originar de um pulsar impossível de existir segundo os modelos atuais.

Uma família desses corpos celestes, chamada de pulsares de milissegundo, gira centenas de vezes por segundo ao redor do seu próprio eixo.

Desde que o primeiro deles foi descoberto, em 1982, os astrônomos já encontraram cerca de outros 200 desses pulsares, com períodos de rotação entre 1,4 e 10 milissegundos.

Essas estrelas de nêutrons fortemente magnetizadas atingem essas altíssimas frequências rotacionais acumulando massa e momento angular sugando uma estrela próxima, com a qual formam um sistema binário.

O problema é que, ao calcular a idade dos pulsares e dos restos da sua estrela companheira é possível alcançar a conclusão paradoxal de que eles são mais velhos do que o Universo!

Na verdade, ainda não se chegou a uma explicação razoável nem para a idade, nem para os períodos de rotação e nem para os fortíssimos campos magnéticos desses estranhos "faróis estelares".

O pesquisador Thomas Tauris, do Instituto Max Planck, na Alemanha, fez simulações computacionais que mostraram que os pulsares de milissegundo podem não ser tão velhos quanto parecia. E ele fez isso apresentando uma solução para o problema do desligamento dos pulsares.

Por meio de cálculos numéricos, feitos com base na evolução estelar e no torque de acreção dos pulsares, Tauris demonstrou que os pulsares de milissegundo perdem cerca de metade da sua energia rotacional durantes os estágios finais do processo de transferência de massa de sua estrela canibalizada, antes que o pulsar acione seu processo de emissão de ondas de rádio.

O elemento mais importante do estudo é que ele demonstra como o pulsar é capaz de quebrar seu equilíbrio rotacional.

Nessa época, a taxa de transferência de massa cai, o que faz a magnetosfera do pulsar se expandir.

O resultado é que ele começa a arremessar massa de volta ao espaço, como se fosse uma hélice, o que o faz perder energia rotacional e diminuir seu período de rotação.

Em outras palavras, é a expansão do campo magnético do pulsar que ajuda a diminuir sua velocidade de rotação.

É por isso que os pulsares que emitem ondas de rádio giram mais lentamente do que seus progenitores, os pulsares emissores de raios X, que continuam absorvendo matéria das suas estrelas doadoras.

Além de estar em concordância com as observações, isso explicaria porque os pulsares de milissegundo dão a impressão de ser mais velhos do que os restos das anãs-brancas que eles sugam.

Isto porque sua idade é calculada com base na sua rotação, mas até agora não se conhecia essa variação na rotação induzida pela expansão do campo magnético do pulsar - o que induz a cálculos de até 15 bilhões de anos de idade para alguns pulsares, mais do que os 13,7 bilhões calculados para o Universo.

Segundo Tauris, o único "relógio" em que se pode confiar para calcular a idade desses sistemas binários são os restos da estrela companheira - mais especificamente, de sua temperatura, uma vez que ela continua quente mesmo não sendo mais capaz de queimar hidrogênio devido à perda de massa para o pulsar.

O trabalho também oferece uma explicação para a aparente inexistência de pulsares ainda mais rápidos, na faixa dos microssegundos ou menos.

Fonte: Science

O vento mais rápido gerado num buraco negro

Novas observações feitas com o observatório de raios X Chandra da NASA mediram o vento mais rápido já observado sendo soprado do disco ao redor de um buraco negro de massa estelar.

© NASA (ilustração de um sistema binário com um buraco negro)

A imagem acima mostra um sistema contendo um buraco negro com massa estelar chamado de IGR J17091-3624 ou IGR J17091. A forte gravidade do buraco negro, na parte esquerda do desenho, está puxando o gás de sua estrela companheira à direita. Esse gás forma um disco de gás quente ao redor do buraco negro e o vento é expulso desse disco.

Os buracos negros de massa estelar nascem quando estrelas extremamente massivas colapsam e normalmente possuem massa entre 5 e 10 vezes da massa solar.

O vento está soprando à incrível velocidade de 32 milhões de quilômetros por hora, ou algo em torno de 3% da velocidade da luz. Isso é aproximadamente dez vezes mais rápido do que o vento mais rápido anteriormente medido e se ajusta com os ventos mais rápidos gerados por buracos negros supermassivos, objetos que milhões ou as vezes bilhões de vezes mais massivos.

Outra descoberta é que o vento, que vem de um disco de gás ao redor do buraco negro pode carregar mais material do que o buraco negro está capturando.

A alta velocidade do vento foi estimada a partir do espectro feito pelo Chandra em 2011. Um espectro mostra quão intenso os raios X são nas diferentes energias. Íons emitem e absorvem com aspectos distintos do espectro, o que permite o monitoramento de seus comportamentos. Um espectro do Chandra de íons de ferro feito dois meses antes não mostrou evidências desse vento de alta velocidade, significando que o vento provavelmente é ligado e desligado com o passar dos tempos.

Fonte: NASA