Marte: O planeta que perdeu um oceano de água

Um oceano primitivo em Marte continha mais água do que o Oceano Ártico na Terra e cobria uma maior porção da superfície do planeta do que a coberta pelo Oceano Atlântico terrestre.

© ESO/M. Kornmesser (ilustração mostrando Marte há quatro bilhões de anos atrás)

Uma equipe internacional de cientistas utilizou o Very Large Telescope (VLT) do ESO, assim como instrumentos do Observatório W. M. Keck e do Infrared Telescope Facility da NASA, para monitorar a atmosfera do planeta e mapear as propriedades da água em diversas regiões da atmosfera de Marte durante um período de seis anos. Estes novos mapas são os primeiros do gênero.

Há cerca de quatro bilhões de anos atrás, o jovem planeta Marte devia ter água suficiente para cobrir toda a sua superfície com uma camada liquida de cerca de 140 metros de profundidade, mas o mais provável é que o líquido se tenha juntado para formar um oceano que ocuparia quase metade do hemisfério norte de Marte, onde algumas regiões teriam atingido uma profundidade de mais de 1,6 quilômetros.
“Nosso estudo dá-nos uma estimativa robusta da quantidade de água que Marte teve no passado, através da determinação da quantidade de água que se perdeu no espaço”, diz Geronimo Villanueva, cientista que trabalha no Goddard Space Flight Center da NASA, Maryland, EUA, e autor principal do novo artigo científico que descreve os resultados. “Este trabalho ajuda-nos a perceber melhor a história da água em Marte”. 
A nova estimativa baseia-se em observações detalhadas de duas formas ligeiramente diferentes de água na atmosfera de Marte. Uma é a familiar forma da água, composta por dois átomos de hidrogênio e um de oxigênio, H₂O, e a outra é HDO, ou água semi-pesada, uma variação que ocorre naturalmente na qual um dos átomos de hidrogênio é substituído por um átomo de deutério.
Uma vez que a forma deuterada é mais pesada que a água normal, perde-se menos no espaço devido à evaporação. Por isso, quanto maior for a perda de água do planeta, maior será o quociente HDO para H₂O na água que resta. Nos oceanos da Terra existem cerca de 3.200 moléculas de H₂O para uma molécula de HDO.
Os pesquisadores distinguiram as assinaturas químicas dos dois tipos de água com o auxílio do VLT, no Chile, assim como com instrumentos do Observatório W. M. Keck e com o Infrared Telescope Facility da NASA, no Havaí. Apesar de sondas em solo marciano e em órbita do planeta poderem mostrar muito mais detalhes em medições feitas diretamente no local, não são, no entanto, adequadas para monitorar as propriedades de toda a atmosfera marciana. Este estudo faz-se melhor com espectrógrafos infravermelhos montados em grandes telescópios na Terra.

Ao comparar a razão de HDO para H₂O, os cientistas podem medir quanto é que aumentou a fração de HDO e assim determinar quanta água é que escapou para o espaço, o que por sua vez permite estimar a quantidade de água que Marte tinha no passado.
No estudo, a equipe mapeou a distribuição de H₂O e HDO de forma repetida durante quase seis anos terrestres, o que corresponde a cerca de três anos em Marte, produzindo fotografias globais de cada uma, assim como o seu quociente. Os mapas revelam variações sazonais e microclimas, embora atualmente Marte seja essencialmente um deserto.
Ulli Käufl do ESO, responsável por construir um dos instrumentos usados no estudo e co-autor do novo artigo científico, acrescenta: “Estou novamente espantado com o poder das observações remotas noutros planetas, utilizando telescópios astronômicos: descobrimos um oceano antigo a mais de 100 milhões de quilômetros de distância!”.
A equipe estava especialmente interessada nas regiões perto dos polos norte e sul, uma vez que as calotes polares são os maiores reservatórios de água conhecidos no planeta. Pensa-se que a água aí armazenada documente a evolução da água em Marte desde o período Noachiano, que terminou há cerca de 3,7 bilhões de anos atrás, até ao presente.
Os novos resultados mostram que a água atmosférica nas regiões próximas dos polos encontra-se enriquecida de um fator sete relativamente à água oceânica na Terra, o que sugere que a água nas calotas polares permanentes de Marte esteja enriquecida de um fator oito. Marte deve ter perdido um volume de água 6,5 vezes maior do que as calotas polares atuais de modo a apresentar este alto nível de enriquecimento, o que significa que o volume do oceano primitivo de Marte deve ter sido de, pelo menos, 20 milhões de quilômetros cúbicos.
Baseada na atual superfície de Marte, uma possível localização para esta água seriam as planícies do norte que, desde longa data, têm sido consideradas boas candidatas devido ao solo baixo que apresentam. Um oceano primitivo nesse local teria coberto 19% da superfície do planeta; em termos de comparação o Oceano Atlântico cobre 17% da superfície da Terra.
“Com Marte perdendo tanta água, o planeta teria permanecido “molhado” durante um período de tempo maior do que o que se supunha anteriormente, sugerindo que o planeta poderia ter sido habitável durante mais tempo”, diz Michael Mumma, cientista em Goddard e segundo autor do artigo.
É possível que Marte tenha tido anteriormente ainda mais água e que alguma se tenha depositado por baixo na superfície. Uma vez que os novos mapas revelam microclimas e variações temporais no conteúdo de água atmosférica, poderão igualmente ser úteis numa procura de água subterrânea.

Os resultados foram publicados na revista Science.

Fonte: ESO

Bacia Caloris em cores realçadas

A extensa bacia Caloris em Mercúrio é uma das maiores bacias de impacto do Sistema Solar, criada durante o início da história do nosso sistema planetário pelo impacto de um grande corpo do tamanho de um asteroide.

© NASA/Universidade Johns Hopkins (bacia Caloris)

A bacia com várias características e fraturas abrange cerca de 1.500 quilômetros neste mosaico em cores aprimoradas com base em dados de imagem da sonda MESSENGER, atualmente orbitando Mercúrio.

A grande bacia de impacto mais jovem de Mercúrio, Caloris foi posteriormente preenchida por lava que aparece em laranja no mosaico. Crateras feitas após a inundação escavaram o material por baixo da superfície de lava. Visto como os contrastantes tons de azul, eles provavelmente oferecem um vislumbre do material original do solo da bacia.

A análise destas crateras sugere que a espessura da cobertura de lava vulcânica seja de 2,5 a 3,5 quilômetros. Os borrões laranjas em torno do perímetro da bacia são provavelmente chaminés vulcânicas.

Fonte: NASA

Pilares e jatos na Nebulosa do Pelicano

O que são essas estruturas escuras que surgem da Nebulosa do Pelicano?

© Larry Van Vleet (Nebulosa do Pelicano)

Visível como uma nebulosa em forma de ave na direção da constelação Cynus (o Cisne), a Nebulosa do Pelicano é um lugar pontilhado com estrelas recém-nascidas, mas contendo poeira escura.

Estes grãos de poeira muito pequenos foram formados nas atmosferas frias de estrelas jovens e dispersos por ventos estelares e explosões. Impressionantes jatos de objetos Herbig-Haro são vistos emitidos por uma estrela à direita que está ajudando a destruir o pilar de poeira de um ano-luz de comprimento que a contém.

A imagem apresentada foi colorida artifialmente para ressaltar a luz emitida por pequenas quantidades de nitrogênio, oxigênio e enxofre ionizados na nebulosa composta predominantemente de hidrogênio e hélio. A Nebulosa do Pelicano (IC 5067 e IC 5070) está a cerca de 2.000 anos-luz de distância e pode ser encontrada com um pequeno telescópio à nordeste da estrela brilhante Deneb.

Fonte: NASA

Localizado um buraco negro com história evolutiva intrigante

Um objeto recém-descoberto na galáxia NGC 2276 pode vir a ser um buraco negro importante que ajudará a preencher a história evolutiva desses objetos exóticos.

© Chandra/Hubble/DSS/EVN (NGC 2766)

A imagem principal neste gráfico contém uma imagem composta da NGC 2766, que inclui espectro em raios X do observatório Chandra da Nasa (rosa) combinados com dados ópticos do telescópio espacial Hubble e do Digitized Sky Survey (vermelho, verde e azul). A inserção é um zoom na fonte interessante que encontra-se em um dos braços espirais da galáxia. Este objeto, chamado NGC 2276-3c, é visto em ondas de rádio (vermelho) em observações do European Very Long Baseline Interferometry Network (EVN).

Os astrônomos combinaram os dados de raios X e de rádio para determinar que o NGC 2766-3c é provavelmente um buraco negro de massa intermédia (IMBH). Como o nome sugere, IMBHs são buracos negros que são maiores do que os buracos negros de massa estelar que contêm cerca de cinco a trinta vezes a massa do Sol, mas menor do que buracos negros supermassivos que possuem milhões ou até bilhões de massas solares. Os pesquisadores estimaram a massa do NGC 2766-3c usando uma conhecida relação de como o brilho da fonte luminosa está em rádio e raios X, e a massa do buraco negro. O brilho em raios X e rádio foram baseados em observações do Chandra e do EVN. Eles descobriram que o NGC 2276-3c contém cerca de 50.000 vezes a massa do Sol.

Os IMBHs são interessantes para os astrônomos, porque eles podem ser as sementes que eventualmente evoluem para buracos negros supermassivos. Eles também podem ser fortemente influenciados pelo seu ambiente. Este último resultado do NGC 2276-3c sugere que pode estar suprimindo a formação de novas estrelas em torno dele. Os dados em rádio do EVN revelam um jato que se estende por cerca de 6 anos-luz do NGC 2276-3c. Observações adicionais do Karl Jansky Very Large Array (VLA) mostram emissão de rádio de grande escala que se estende para fora com mais de 2.000 anos-luz de distância da fonte.

A região ao longo do jato que se estende a cerca de 1.000 anos-luz de distância da NGC 2766-3c é desprovido de estrelas jovens. Isso pode fornecer evidências de que o jato tenha esvaziado uma cavidade no gás, impedindo a formação de novas estrelas lá. Os dados do VLA também revelam uma grande população de estrelas na borda da emissão de rádio a partir do jato. Esta formação de estrelas reforçada poderia ter lugar quando o material varrido pelo jato colide com poeira e gás entre as estrelas na NGC 2276, ou quando provocado pela fusão da NGC 2276 com uma galáxia anã.

Em um estudo separado, observações do Chandra desta galáxia também têm sido utilizadas para examinar o sua rica população de fontes de raios X ultraluminosas (ULXs). Dezesseis fontes de raios X foram encontradas no conjunto de dados do Chandra vistas nesta imagem composta, e oito delas são ULXs incluindo a NGC 2276-3c. Observações do Chandra mostram que uma aparente ULX observada pelo XMM-Newton da ESA é na realidade cinco ULXs separadas, incluindo a NGC 2276-3c. Este estudo da ULX mostra que estão se formando estrelas com cerca de cinco a quinze massas solares a cada ano na NGC 2276. Esta alta taxa de formação de estrelas pode ter sido provocada por uma colisão com uma galáxia anã, apoiando a ideia de fusão para a origem do IMBH.

Fonte: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

Uma galáxia aparentemente velha num Universo jovem

Uma das galáxias mais distantes observada até hoje deu aos astrônomos a primeira detecção de poeira num sistema com formação estelar muito longínquo, o que aponta para uma rápida evolução das galáxias depois do Big Bang.

© Hubble (Abell 1689 e a localização da galáxia A1689-zD1)

Nas novas observações utilizou-se o ALMA para captar o fraco brilho da poeira fria na galáxia A1689-zD1 e o Very Large Telescope (VLT) do ESO para medir a distância a este objeto.

Uma equipe de astrônomos, liderada por Darach Watson, da Universidade de Copenhagen, utilizou o instrumento X-shooter montado no VLT, assim como o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) para observar uma das galáxias mais jovens e mais longínquas já encontradas. A equipe surpreendeu-se ao descobrir um sistema muito mais evoluído do que o esperado, com uma fração de poeira muito semelhante à de uma galáxia madura, como a Via Láctea. Tal poeira é vital à vida, contribuindo para a formação de planetas, moléculas complexas e estrelas normais.
O alvo das observações da equipe chama-se A1689-zD1, uma galáxia observável apenas devido ao fato do seu brilho ser amplificado mais de nove vezes por uma lente gravitacional, provocada um aglomerdo de galáxias, Abell 1689, o qual se situa entre a jovem galáxia e a Terra. Sem este aumento gravitacional, o brilho desta galáxia muito tênue seria demasiado fraco para se poder detectar.
Vemos A1689-zD1 quando o Universo tinha apenas cerca de 700 milhões de anos, ou seja, 5% da sua idade atual, correspondendo a um desvio para o vermelho de 7,5. É um sistema relativamente modesto, muito menos massivo e luminoso do que muitos outros objetos que foram anteriormente estudados nesta fase do Universo primordial e portanto uma galáxia mais típica dessa época.
A A1689-zD1 está sendo observada tal como era no período da reionização, momento em que as primeiras estrelas trouxeram uma madrugada cósmica, iluminando pela primeira vez um Universo imenso e transparente e acabando com o extenso período de estagnação chamado Idade das Trevas. Esperava-se que a galáxia se parecesse com um sistema recém formado, mas afinal os observadores ficaram surpreendidos ao descobrir uma rica complexidade química e abundância de poeira interestelar.

© Hubble/ALMA/VLT (galáxia A1689-zD1 no visível e infravermelho)

“Depois de confirmada a distância à galáxia com o auxílio do VLT”, disse Darach Watson, “percebemos que este objeto já tinha sido observado anteriormente pelo ALMA. Não esperávamos encontrar grande coisa, mas posso dizer que ficamos todos muito entusiasmados quando percebemos que não só o ALMA já a tinha observado, como se tratava de uma detecção muito clara. Um dos objetivos principais do Observatório ALMA era encontrar galáxias no Universo primordial através das suas emissões de gás frio e poeira”.
Esta galáxia é um bebê cósmico, mas que provou ser precoce. Com esta idade era esparado que apresentasse uma falta de metais, ou seja, elementos químicos mais pesados que o hidrogênio ou o hélio. Estes elementos são produzidos no interior das estrelas e espalhados por toda a parte quando as estrelas explodem ou morrem de qualquer forma. Este processo tem que se repetir por muitas gerações estelares para produzir uma abundância significativa de elementos pesados, tais como o carbono, oxigênio ou nitrogênio.
Surpreendentemente, a galáxia A1689-zD1 parecia emitir imensa radiação no infravermelho longínquo, indicando assim que já tinha produzido muitas das suas estrelas e quantidades significativas de metais, revelando que não só continha poeira, mas também possuía uma razão poeira-gás semelhante à de galáxias muito mais maduras. Esta radiação é “esticada” devido à expansão do Universo, aparecendo na região dos comprimentos de onda milimétricos quando chega à Terra e podendo, por isso, ser detectada com o ALMA.
“Embora a origem exata da poeira galáctica permaneça obscura,” explica Darach Watson, “a nossa descoberta indica que a sua produção ocorre muito rapidamente, num período de apenas 500 milhões de anos desde o início da formação estelar no Universo, um intervalo de tempo muito curto em termos cosmológicos, já que a maioria das estrelas vivem durante bilhões de anos”.
Os resultados sugerem que a A1689-zD1 tem formado estrelas de modo consistente a uma taxa moderada desde um momento de cerca de 560 milhões de anos depois do Big Bang, ou alternativamente passou por um período extremo muito rápido de formação estelar explosiva antes de iniciar a fase de declínio da formação estelar.
Antes deste resultado, havia a preocupação de que tais galáxias longínquas poderiam não ser detectadas, no entanto a A1689-zD1 foi detectada usando apenas observações breves do ALMA.
Kirsten Knudsen (Universidade Chalmers de Tecnologia, Suécia), co-autor do artigo científico que descreve estes resultados, acrescenta “Esta extraordinária galáxia empoeirada parece ter tido muita pressa em formar as suas primeiras gerações de estrelas. No futuro, o ALMA será capaz de nos ajudar a encontrar mais galáxias como esta, de modo que possamos perceber o que é que as leva a querer crescer tão depressa.”

Este trabalho foi descrito no artigo científico intitulado “A dusty, normal galaxy in the epoch of reionization” de D. Watson et al., que foi publicado hoje na revista Nature.

Fonte: ESO

O New Technology Telescope volta a observar a NGC 6300

Esta imagem mostra o centro brilhante e braços em turbilhão da galáxia espiral NGC 6300.

© ESO/C. Snodgrass (galáxia espiral NGC 6300)

A galáxia situa-se numa região estrelada do céu na constelação austral do Altar, que contém uma variedade de intrigantes objetos do céu profundo.
A NGC 6300 apresenta belos braços espirais ligados a uma barra reta que passa pelo meio da galáxia. Embora possa parecer uma galáxia espiral normal em imagens no visível como esta, este objeto é efetivamente uma galáxia do tipo Seyfert 2.
Estas galáxias possuem centros excepcionalmente luminosos que emitem radiação muito energética, o que significa que são frequentemente muito brilhantes nas regiões do espectro de ambos os lados do visível. Acredita-se que a NGC 6300 tenha um buraco negro massivo no seu centro, com cerca de 300.000 vezes a massa do Sol. Este buraco negro emite radiação de alta energia nos raios X à medida que “se alimenta” de material que está caindo em seu interior.
Esta imagem da NGC 6300 foi obtida com o instrumento EFOSC2 (ESO Faint Object Spectrograph and Camera) montado no New Technology Telescope (NTT) de 3,58 metros. O NTT está instalado no Observatório de La Silla, na periferia do deserto do Atacama, no Chile e foi inaugurado em 1989. Uma imagem em preto e branco da NGC 6300 foi divulgada na época da inauguração do telescópio, tendo sido uma das 31 primeiras imagens do NTT a serem divulgadas.

Fonte: ESO

No âmago do aglomerado de galáxias Coma

Quase todo objeto nesta fotografia é uma galáxia.

© Hubble/D. Carter (aglomerado de galáxias Coma)

O aglomerado de galáxias Coma na imagem é um dos aglomerados mais densos conhecidos, contendo milhares de galáxias. Cada uma dessas galáxias abriga bilhões de estrelas, assim como a nossa própria Via Láctea faz.

Embora próximo quando comparado à maioria dos outros aglomerados, a luz do aglomerado de galáxias Coma ainda leva centenas de milhões de anos para chegar até nós. Na verdade, o este aglomerado é tão grande que a luz leva milhões de anos apenas para ir de um lado ao outro!

Este mosaico de imagens de uma pequena porção do aglomerado de galáxias Coma foi feito em detalhes sem precedentes em 2006 pelo telescópio espacial Hubble, afim de investigar como as galáxias em aglomerados ricos se formam e evoluem. A maioria das galáxias de Coma e de outros aglomerados são elípticas, embora algumas fotografadas aqui são claramente espirais.

A galáxia espiral na parte superior esquerda da imagem também pode ser considerada como uma das mais azuladas naquela mesma parte. Ao fundo, milhares de galáxias independentes são visíveis muito mais distantes através do Universo.

Fonte: NASA

Buraco negro monstruoso descoberto durante alvorada cósmica

Uma equipe internacional liderada por astrônomos da Universidade de Pequim (China) e da Universidade do Arizona (EUA) descobriou o quasar mais brilhante no início do Universo, alimentado pelo buraco negro mais maciço já conhecido daquela época.

© Zhaoyu Li/NASA/JPL-Caltech (quasar com um buraco negro supermaciço no Universo distante)

A descoberta deste quasar, chamado SDSS J0100+2802, marca um passo importante na compreensão de como os quasares, os objetos mais poderosos do Universo, evoluíram desde uma época tão jovem, apenas 900 milhões de anos após o Big Bang, que ocorreu há 13,8 bilhões de anos. O quasar, com o seu buraco negro central de massa equivalente a 12 bilhões de sóis e luminosidade de 420 trilhões de sóis, está a uma distância de 12,8 bilhões de anos-luz da Terra.

De acordo com Xiaohui Fan, professor de astronomia do Observatório Steward da Universidade do Arizona, a descoberta deste quasar ultraluminoso também apresenta um grande quebra-cabeças para a teoria do crescimento dos buracos negros no Universo primordial.

"Como pode um quasar tão luminoso, e um buraco negro tão maciço, formarem-se tão cedo na história do Universo, numa época logo após a formação das primeiras estrelas e galáxias?", pergunta Fan. "E qual a relação entre este buraco negro monstruoso e o seu ambiente circundante, incluindo a galáxia hospedeira?

"Este quasar ultraluminoso, com o seu buraco negro supermassivo, fornece um laboratório único para o estudo da reunião de massa e formação galáctica ao redor dos maiores buracos negros no início do Universo."

O quasar remonta a um momento perto do fim de um evento cósmico importante denominado "época da reionização": a alvorada cósmica, quando se pensa que a luz das primeiras gerações de galáxias e quasares deu como terminada a "idade das trevas" cósmica e transformou o Universo no que vemos hoje.

Descobertos pela primeira vez em 1963, os quasares são os objetos mais poderosos situados além da nossa Via Láctea, irradiando vastas quantidades de energia pelo espaço enquanto o buraco negro supermassivo no seu centro suga matéria dos arredores. Graças à nova geração de estudos digitais do céu foi possível descobrir mais de 200.000 quasares, com idades que variam entre 0,7 bilhões de anos após o Big Bang até hoje.

O quasar recém-descoberto é sete vezes mais brilhante que o quasar mais distante conhecido, que está a 13 mil milhões de anos-luz. Entre todos os quasares conhecidos com um grande desvio para o vermelho é o mais luminoso e com o buraco negro mais maciço.

"Em comparação, a nossa própria Via Láctea tem um buraco negro no seu centro com uma massa equivalente a apenas 4 milhões de sóis; o buraco negro que alimenta este novo quasar é 3.000 vezes mais pesado," acrescenta Fan.

Feige Want, estudante de doutoramento na Universidade de Pequim, supervisionado por Fan e Xue-Bing Wu da Universidade chinesa, o autor principal do estudo, foi quem avistou este quasar para um estudo mais aprofundado.

"Este quasar foi descoberto pelo nosso telescópio Lijiang de 2,4 metros em Yunnan, China, o que o torna no único quasar já descoberto por um telescópio de 2 metros e a esta distância. Estamos muito orgulhosos dele," afirma Wang. "A natureza ultraluminosa deste quasar permitirá fazermos medições sem precedentes da temperatura, estado de ionização e conteúdo metálico do meio intergaláctico durante a época da reionização."

Após a descoberta inicial, dois telescópios no sul do Arizona fizeram o trabalho pesado na determinação da distância e massa do buraco negro: o LBT (Large Binocular Telescope) de 8,4 metros, situado no Monte Graham e o MMT (Multiple Mirror Telescope) de 6,5 metros, situado no Monte Hopkins. Foram feitas mais observações com o Telescópio Magalhães de 6,5 metros no Observatório Las Campanas, Chile, e o GNT (Gemini North Telescope) de 8,2 metros em Mauna Kea, Havaí, confirmando os resultados.

© Zhaoyu Li/Observatório Yunnan (gráfico da luminosidade em função da massa do buraco negro)

"Este quasar é muito raro," comenta Xue-Bing Wu, professor do Departamento de Astronomia, na Escola de Física da Universidade de Pequim e diretor associado do Instituto Kavli de Astronomia e Astrofísica. "Assim como o farol mais brilhante do Universo distante, a sua luz vai ajudar-nos a aprender mais sobre o início do Universo."

Wu lidera uma equipe que desenvolveu um método para selecionar eficazmente quasares no Universo distante com base em dados fotométricos óticos e no infravermelho próximo, em particular usando dados do SDSS (Sloan Digital Sky Survey) e do satélite WISE (Wide-Field Infrared Explorer) da NASA.

"Esta é uma grande conquista para o LBT," afirma Fan, que preside o Comitê Consultivo Científico do LBT e que também descobriu o recordista anterior de buraco negro mais maciço no início do Universo, com cerca de 1/4 da massa deste objeto recém-descoberto. "Os especialmente sensíveis espectrógrafos óticos e infravermelhos do LBT forneceram a avaliação inicial tanto da distância do quasar como da massa do buraco negro no centro."

Para Christian Veillet, diretor do LBTO (Large Binocular Telescope Observatory), esta descoberta demonstra tanto o poder das colaborações internacionais como o benefício de usar uma variedade de instalações espalhadas por todo o mundo.

Para desvendar ainda mais a natureza deste quasar notável e para lançar luz sobre os processos físicos que levaram à formação dos primeiros buracos negros supermaciços, a equipe científica vai realizar novas investigações sobre este quasar com mais telescópios, incluindo o telescópio espacial Hubble e o telescópio de raios X Chandra.

A descoberta foi publicada em um artigo na revista Nature.

Fonte: Universidade do Arizona

Olhando para o Universo profundo em 3D

O instrumento MUSE instalado no Very Large Telescope (VLT) do ESO deu aos astrônomos a melhor visão tridimensional do Universo profundo obtida até hoje.

© ESO/MUSE/R. Bacon (Hubble Deep Field South)

A imagem de fundo nesta composição mostra a região conhecida por Hubble Deep Field South, obtida pelo telescópio espacial Hubble da NASA/ESA. As novas observações obtidas com o instrumento MUSE instalado no Very Large Telescope do ESO detectaram galáxias remotas que não foram vistas pelo Hubble. Destacamos dois exemplos nesta imagem composta. Estes objetos são completamente invisíveis na imagem Hubble mas aparecem de forma proeminente nas regiões apropriadas da imagem em três dimensões obtida pelo MUSE.

Após observar a região do Hubble Deep Field South durante apenas 27 horas, as novas observações revelam distâncias, movimentos e outras propriedades de muito mais galáxias do que as que tinham sido observadas até agora nesta minúscula região do céu. Estas observações revelam também objetos previamente desconhecidos nas observações do Hubble.

Ao obter imagens através de exposições muito longas de regiões do céu, astrônomos criaram muitos campos profundos que nos revelaram muito sobre o Universo primordial. O mais famoso destes campos foi o Hubble Deep Field (Campo Profundo do Hubble) original, obtido pelo telescópio espacial Hubble durante vários dias no final de 1995. Esta imagem icônica transformou rapidamente o nosso conhecimento do conteúdo do Universo quando este ainda era jovem. Foi seguida dois anos depois por uma imagem semelhante do céu austral, o Hubble Deep Field South.

© ESO/MUSE/R. Bacon (observando o Hubble Deep Field South)

Nesta imagem os objetos para os quais foram medidas as suas distâncias com o MUSE estão assinalados com símbolos coloridos. As estrelas brancas correspondem a estrelas tênues da Via Láctea. Todos os demais símbolos correspondem a galáxias longínquas. Os círculos mostram objetos que aparecem também na imagem Hubble deste campo, os triângulos são mais de 25 novas descobertas nos dados MUSE, não sendo visíveis na imagem Hubble. Os objetos azuis estão relativamente próximos, os verdes e amarelos encontram-se mais distantes e os violetas e cor de rosa são galáxias que são vistas quando o Universo tinha menos de um bilhão de anos de idade. O MUSE mediu mais de dez vezes o número de distâncias a galáxias longínquas neste campo do que o que se tinha conseguido anteriormente.

No entanto, estas imagens não contêm todas as respostas, para investigar melhor as galáxias nas imagens do campo profundo, os astrônomos tiveram que observar cada um destes objetos cuidadosamente com outros instrumentos, um trabalho difícil e demorado. Agora e pela primeira vez, o novo instrumento MUSE pode fazer as duas coisas ao mesmo tempo e muito mais depressa.
Uma das primeiras observações do MUSE depois de ter sido instalado no VLT em 2014 foi observar o Hubble Deep Field South (HDF-S). Os resultados obtidos excederam todas as expectativas.
“Depois de apenas algumas horas de observações no telescópio, demos uma olhada rápida nos dados e descobrimos muitas galáxias, o que foi muito encorajador. Quando voltamos para a Europa, começamos a explorar os dados com mais pormenor. Era como pescar em águas profundas e cada nova descoberta gerava muito entusiasmo e debate sobre o tipo de objetos que íamos descobrindo”, explicou Roland Bacon do Centre de Recherche Astrophysique de Lyon (CNRS), na França, pesquisador principal do instrumento MUSE e líder da equipe de comissionamento.
Para cada parte da imagem MUSE do HDF-S temos não apenas um pixel numa imagem, mas também um espectro que revela a intensidade das diferentes componentes de cor da radiação nesse ponto, cerca de 90.000 espectros no total. Cada espectro cobre um domínio de comprimentos de onda que vai desde a região azul do espectro electromagnético até ao infravermelho próximo (375-930 nanômetros). Estes dados revelam a distância, composição e movimentos internos de centenas de galáxias distantes, além de captarem também um pequeno número de estrelas muito tênues na Via Láctea.
Embora o tempo de exposição tenha sido muito mais curto que o utilizado para obter as imagens Hubble, os dados MUSE do HDF-S revelaram mais de vinte objetos muito tênues nesta pequena região do céu que o Hubble não conseguiu captar. O MUSE é particularmente sensível a objetos que emitem a maior parte da sua energia a alguns comprimentos de onda particulares, uma vez que esta radiação aparece como pontos brilhantes nos dados. As galáxias no Universo primordial possuem tipicamente espectros deste tipo, já que contêm hidrogênio gasoso que brilha devido à radiação ultravioleta emitida por estrelas quentes jovens.
“Houve um grande entusiasmo quando descobrimos galáxias muito distantes que não eram sequer visíveis na imagem mais profunda do Hubble. Depois de tantos anos trabalhando arduamente neste instrumento, ver os nossos sonhos tornarem-se realidade constituiu uma forte experiência para mim”, acrescenta Roland Bacon.
Ao observar cuidadosamente todos os espectros das observações MUSE do HDF-S, a equipe mediu as distâncias de 189 galáxias. Estas distâncias vão desde objetos relativamente próximos até alguns que são observados quando o Universo tinha menos de um bilhão de anos de idade. Este valor corresponde a mais de dez vezes as medidas de distância que tínhamos antes para esta região do céu.
Para as galáxias mais próximas, o MUSE pode observar também as diversas propriedades nas diferentes regiões da mesma galáxia. Este aspecto revela como é que as galáxias giram e mostra-nos variações de outras propriedades de lugar para lugar. Esta é uma maneira poderosa de compreender como é que as galáxias evoluem ao longo do tempo cósmico.
“Agora que demonstramos as capacidades únicas do MUSE para explorar o Universo profundo, vamos observar outros campos profundos como o Hubble Ultra Deep Field. Poderemos estudar milhares de galáxias e descobrir novas galáxias extremamente distantes e tênues. Estas pequenas galáxias bebês, vistas tal como eram há mais de 10 bilhões de anos atrás, foram crescendo gradualmente, tornando-se galáxias como as que vemos hoje, como por exemplo a Via Láctea”, conclui Roland Bacon.

Este trabalho foi descrito no artigo científico intitulado “The MUSE 3D view of the Hubble Deep Field South” de R. Bacon et al., que foi publicado hoje na revista especializada Astronomy & Astrophysics.

Fonte: ESO

A espetacular Nebulosa Roseta

A Nebulosa Roseta não é a única nuvem cósmica de gás e poeira que lembra a imagem de uma flor, mas é a mais famosa.

© Arno Rottal (NGC 2237)

Na borda de uma grande nuvem molecular no Unicórnio, a cerca de 5.000 anos-luz de distância, as pétalas desta rosa são, na verdade, um berçário estelar cuja forma adorável e simétrica é esculpida pelos ventos e radiação a partir das estrelas jovens e quentes do seu aglomerado central.

As estrelas do aglomerado energético, catalogado como NGC 2244 (Caldwell 50), têm apenas alguns milhões de anos de idade, enquanto a cavidade central na Nebulosa Roseta, catalogada como NGC 2237 (Caldwell 49), têm cerca de 100 anos-luz de diâmetro. A massa da nebulosa é estimada em cerca de 10.000 massas solares.

As estrelas emitem radiação ultravioleta que ioniza a nuvem de hidrogênio ao redor, gerando a cor avermelhada da nebulosa.

A Nebulosa Roseta pode ser vista com um pequeno telescópio na direção da constelação do Unicórnio (Monoceros).

Fonte: NASA

Um manto galáctico para uma estrela explodindo

A galáxia mostrada abaixo é a NGC 4424, localizada na constelação de Virgo.

© Hubble (NGC 4424)

A NGC 4424 também é conhecida como UGC 7561, e foi descoberta pelo astrônomo alemão Heinrich Louis d’Arrest no dia 27 de Fevereiro de 1865.

Ela não é visível a olho nu, mas foi captada nessa imagem espetacular pelo telescópio espacial Hubble através da Wide Field and Planetary Camera 2. A NGC 4424 é uma galáxia espiral barrada de magnitude 12 localizada a cerca de 50 milhões de anos-luz de distância da Terra.

A NGC 4424 também é conhecida como UGC 7561, e foi descoberta pelo astrônomo alemão Heinrich Louis d’Arrest no dia 27 de Fevereiro de 1865.

Embora possa não ser óbvio a partir da imagem, a NGC 4424 é de fato uma galáxia espiral. Nessa imagem ela é vista mais ou menos de lado, mas se vista de cima seríamos capazes de observar os braços da galáxia circulando uma região central, dando a ela assim as características de uma galáxia espiral.

Em 2012 os astrônomos observaram uma supernova na NGC 4424. Uma supernova surge de uma violenta explosão que deu fim à vida de uma estrela. Durante a explosão de supernova, uma única estrela pode ter o brilho de uma galáxia inteira. Contudo, a supernova na NGC 4424, chamada de SN 2012cg, não pode ser vista nessa imagem, pois a imagem foi feita 10 anos antes da explosão. Ao longo da região central da galáxia, nuvens de poeira bloqueiam a luz das estrelas distantes e criam faixas escuras.

À esquerda da NGC 4424 existem dois objetos brilhantes que aparecem na imagem. O mais brilhante deles, é uma galáxia menor conhecida como LEDA 213994 e o objeto mais próximo da NGC 4424 é uma estrela anônima da nossa própria Via Láctea.

Fonte: ESA

Buraco negro inibe o crescimento de estrelas

Um buraco negro em uma galáxia distante bombeia para fora ventos que viajam a um terço da velocidade da luz, dando aos astrônomos a melhor evidência até agora de que os buracos negros podem limitar o seu próprio crescimento e encerrar a formação de estrelas em seus domínios.

© Chandra/Hubble/VLA (galáxia NGC 1068)

A evidência vem sob a forma de raios X fluindo de um quasar, um ponto de luz tão brilhante que ofusca uma galáxia inteira, localizado um pouco mais de dois bilhões de anos-luz da Terra, sustenta ventos que transportam mais energia a cada segundo do que é emitido por mais de um trilhão de sóis!

Na verdade, um quasar é um buraco negro. Mais precisamente, é um disco de acreção, uma nuvem em forma de panqueca de gás que aquece a milhões de graus, enquanto ele colapsa para dentro do campo gravitacional voraz de um buraco negro gigante.

Praticamente todas as galáxias, incluindo a nossa própria Via Láctea, abriga um buraco negro supermassivo no seu núcleo, pesando tanto quanto milhões, ou até bilhões, de estrelas.

Nem todo buraco negro supermassivo se torna um quasar, e as novas observações ajudam a demonstrar o motivo. Por intermédio dos telescópios espaciais XMM-Newton (ESA) e NUSTAR (NASA), o principal autor da pesquisa Emanuele Nardini, da Universidade de Keele, no Reino Unido e seus colegas mapearam um um fluxo de gás quente longe do quasar, conhecido como PDS 456, localizado na constelação Serpens.

© Chandra/Hubble (nuvem de gás quente ejetada da galáxia NGC 1068)

A imagem composta acima mostra a galáxia NGC 1068 no óptico e em raios X, revela uma enorme nuvem de gás quente que emana do buraco negro supermassivo no centro da galáxia.

O fluxo de gás emanado é alimentado por luz intensa que sai do disco de acreção. Como o gás é arrastado, o disco de acreção e finalmente o próprio buraco negro, tornam-se carentes de material novo. Logo, os “ventos” estão regulando o crescimento do buraco negro, impedindo o crescimento de estrelas próximas. À medida que a bolha de expansão do gás se move mais longe, ele empurra para além das nuvens moleculares gigantes onde novas estrelas se formam. Os ventos do quasar estão contribuindo significativamente para a perda de massa em uma galáxia, dirigindo o seu fornecimento de gás, que é o combustível para a formação de estrelas. Foi detectado por ambos os telescópios átomos de ferro sendo transportados pelos ventos do quasar.

© JPL/California Institute of Technology (gráfico da absorção de ferro)

Este fato que está ocorrendo no quasar PDS 456 é provavelmente típico do que está acontecendo na maioria dos quasares. A grande diferença é que a maioria dos outros quasares estão muito mais longe da Terra, o que significa que a luz que vemos a partir deles foi emitida pelos buracos negros supermassivos no interior de galáxias quando o Universo era muito mais jovem do que eles são agora.

A abundância de galáxias próximas passou por uma fase de quasar em sua juventude, mas graças ao processo descrito nestas novas observações, se estabeleceram numa evolução muito mais silenciosa de meia-idade. Acontece que o PDS 456 teve um início tardio.

Na verdade, é como se o PDS 456 fosse como um quasar fóssil, antigo em sua aparência, mas jovem o suficiente para que os astrônomos possam estudá-lo em detalhe.

Uma publicação sobre o assunto foi publicada na revista Science.

Fonte: Jet Propulsion Laboratory e National Geographic

O Rio Escuro até Antares

Ligando a Nebulosa do Cachimbo à região colorida perto da brilhante estrela Antares está uma nuvem escura apelidada de Rio Escuro, que flui a partir da borda esquerda da imagem.

© Jason Jennings (Rio Escuro)

Mostrando-se turva, a aparência do Rio Escuro é causada pela poeira que obscurece a luz das estrelas de fundo, embora a nebulosa escura contenha principalmente hidrogênio e gás molecular.

Cercada por poeira, Antares, uma estrela supergigante vermelha, cria uma nebulosa de reflexão amarelada incomum e brilhante. Acima dela, a estrela dupla azul e brilhante Rho Ophiuchi está incorporada numa das mais típicas nebulosas de reflexão azuladas, enquanto as avermelhadas nebulosas de emissão também estão espalhados pela região. O enxame globular M4 é visto logo acima e à direita de Antares, embora ele se encontre muito atrás das nuvens coloridas, a uma distância de cerca de 7.000 anos-luz. O próprio Rio Escuro está a cerca de 500 anos-luz de distância.

O colorido quadro celeste é um mosaico de imagens telescópicas que mede cerca de 10 graus (20 Luas Cheias) através do céu na constelação do Escorpião.

Fonte: NASA

A bela Planum Australe em Marte

Essa exuberante imagem mostra o polo sul de Marte, conhecida como Planum Australe.

© ESA/Mars Express (Planum Australe)

A Planum Australe é coberta por uma permanente camada de gelo com 3 km de espessura e com aproximadamente 350 km de diâmetro. A composição geral é de água congelada e dióxido de carbono. Interessantemente o congelamento e degelo sazonal da calota de gelo resulta na formação de vales com diversos formatos. Esta estrutura é dissecada na periferia por vales escarpados cor de café, possivelmente moldados por poderosos ventos catabáticos.

Durante a primavera o dióxido de carbono armazenado entra em erupção à medida que a calota se aquece expelindo areia e poeira escura. O centro da calote encontra-se deslocado cerca de 150 km para norte do polo sul geográfico. As duas gigantescas bacias no hemisfério ocidental, Hellas Planitia e Argyre Planitia, geram fortes ventos na direção do polo sul do planeta, o que cria um sistema de baixas pressões permanente diretamente sobre a calota polar.

Os gêiseres podem ejetar material a uma velocidade superior a 161 km/h. A missão Mars Geyser Hopper será enviada a Marte para explorar esses gêiseres. A missão custará aproximadamente 325 milhões de dólares e deve ser lançada em 1 de Março de 2016 e deve pousar em Marte durante o verão no hemisfério sul do planeta em 31 de Dezembro de 2016.

Fonte: ESA

Disco de poeira circunestelar é distorcido por um exoplaneta

Com o auxílio do telescópio espacial Hubble astrônomos fizeram a imagem mais detalhada até o momento de um grande disco de gás e poeira circulando a estrela de 20 milhões de anos Beta Pictoris.

© Hubble (Beta Pictoris em 1997 e 2012, de cima para baixo)

A estrela Beta Pictoris permanece até hoje sendo o único disco de detritos diretamente imageado que tem um planeta gigante, que foi descoberto em 2009. Devido ao seu período orbital ser comparativamente curto, estimado entre 18 e 22 anos, os astrônomos podem observar grande movimentação em poucos anos. Isso permite que os cientistas estudem como o disco da Beta Pictoris é distorcido pela presença de um massivo planeta mergulhado dentro do seu disco.

A nova imagem, feita na luz visível do Hubble traça o disco a uma distância de cerca de um milhão de quilômetros da estrela, o que equivale ao raio da órbita de Saturno ao redor do Sol.

“Algumas simulações computacionais fizeram a previsão de uma complicada estrutura para o disco interno devido à força gravitacional do curto período do planeta gigante. As novas imagens revelam o disco interno e confirmam as estruturas previstas. Essa descoberta valida os modelos, que nos ajudarão a deduzir a presença de outros exoplanetas em outros discos”, disse Daniel Apai da Universidade do Arizona. O planeta gasoso gigante no sistema Beta Pictoris foi diretamente imageado na luz infravermelha pelo Very Large Telescope (VLT) do ESO a mais de seis anos.

© ESO (Beta Pictoris vista na luz infravermelha)

Esta imagem composta representa o ambiente perto de Beta Pictoris vista no espectro infravermelho próximo. Este ambiente bem fraco é revelado após uma subtração do halo estelar muito mais brilhante. A parte exterior da imagem mostra a luz refletida no disco de poeira, como observado em 1996, com o instrumento ADONIS no telescópio de 3,6 m do ESO; a parte mais interna do sistema é vista em 3,6 microns com o NACO no VLT em 2008. A fonte recém-detectada é mais de 1.000 vezes mais fraca do que Beta Pictoris, alinhada com o disco, a uma distância projetada de 8 vezes a distância Terra-Sol. Ambas as partes da imagem foram obtidas em telescópios do ESO, equipados com óptica adaptativa.

Quando compararam as últimas imagens do Hubble, com as imagens de 1997, os astrônomos descobriram que a distribuição da poeira do disco mudou neste período, apesar do fato da estrutura inteira estar orbitando a estrela como um carrossel. Isso significa que a estrutura do disco é suavemente contínua na direção da sua rotação na escala de tempo, aproximadamente, acompanhando o período orbital do planeta.

Em 1984 a Beta Pictoris foi a primeira estrela descoberta a abrigar um disco brilhante de poeira e detrito circunestelar que espalha a luz. Desde então, a Beta Pictoris tem sido objeto de intenso estudo do Hubble e de telescópios baseados na Terra. As observações espectroscópicas feitas pelo Hubble em 1991 descobriram a evidência de cometas extrassolares que frequentemente caem em direção a estrela.

O disco é facilmente observado porque ele está de lado e é especialmente brilhante devido à grande quantidade de poeira que espalha a luz, presente no disco. Além disso, a estrela Beta Pictoris está a 63 anos-luz, mais próxima da Terra do que outros sistemas de discos conhecidos.

Apesar do telescópio espacial Hubble já ter observado duas dezenas de discos circunestelares que espalham luz até o momento, o sistema de Beta Pictoris é o primeiro e melhor exemplo de como se deve parecer um sistema planetário jovem.

Uma coisa que os astrônomos aprenderam recentemente sobre os discos de detritos circunestelares é que suas estruturas, e a quantidade de poeira, é incrivelmente diversificada, e pode estar relacionada com os locais e com as massas dos planetas presentes nesses sistemas. “O disco de Beta Pictoris é o protótipo para um sistema de detrito circunestelar, mas ele pode não ser um bom arquétipo”, disse o co-autor Glenn Schneider da Universidade do Arizona.

Nota-se que o disco da Beta Pictoris é excepcionalmente empoeirado. Isso pode ser devido às recentes grandes colisões entre os corpos de tamanho planetário e outros corpos com tamanho de asteroides não observados que estão mergulhados no disco. Em particular, um lóbulo brilhante de poeira e gás no lado sudoeste do disco pode ser o resultado da pulverização de um corpo do tamanho de Marte que passou por uma grande explosão.

Tanto as imagens de 1997 e de 2012 foram feitas na luz visível espectógrafo do telescópio espacial Hubble, no modo de imageamento coronográfico. Um coronógrafo tem por objetivo bloquear a luz e o brilho da estrela central de modo que o disco possa ser observado.

Fonte: Space Telescope Science Institute e ESO