Swarm investiga acoplamento energético

O Sol banha o nosso planeta com a luz e o calor necessários para sustentar a vida, mas também nos bombardeia com perigosas partículas carregadas através do vento solar.

© ESA/ATG medialab (escudo protetor da Terra)

O campo magnético terrestre protege-nos quase totalmente deste ataque. Graças à missão Swarm da ESA, a natureza deste acoplamento Terra-Sol foi revelada com mais detalhes do que nunca.

O campo magnético da Terra é como uma enorme bolha que nos protege da radiação cósmica e das partículas carregadas, transportadas por ventos poderosos que escapam da atração gravitacional do Sol e varrem o Sistema Solar.

O trio de satélites Swarm foi lançado em 2013 para melhorar a nossa compreensão de como o campo magnético é gerado e como este nos protege do bombardeio de partículas carregadas.

Uma vez que o nosso campo magnético é gerado, principalmente, por um oceano de ferro líquido que compõe o núcleo externo do planeta, assemelha-se a um ímã com linhas de campo emergentes perto dos polos.

O campo é altamente condutor e transporta partículas carregadas que fluem ao longo destas linhas de campo, dando origem a correntes alinhadas no campo.

Carregando até 1 TW (terawatts, igual a 10¹² watts) de energia elétrica a cada segundo, cerca de seis vezes a quantidade de energia produzida a cada ano pelas turbinas eólicas na Europa, estas correntes são a forma dominante de transferência de energia entre a magnetosfera e a ionosfera.

As telas cintilantes de luz verde e púrpura das auroras, nos céus acima das regiões polares, são uma manifestação visível de energia e partículas que viajam ao longo das linhas do campo magnético.

A teoria sobre o intercâmbio e o impulso entre o vento solar e o nosso campo magnético remonta, na realidade, a mais de 100 anos e, mais recentemente, a rede de satélites ‘Experiência de Resposta da Magnetosfera Ativa e Eletrodinâmica Planetária’ (AMPERE) permitiu que os cientistas estudassem correntes de campo em grande escala.

No entanto, a missão Swarm está levando a uma nova e emocionante onda de descobertas. Um novo estudo explora a dinâmica deste acoplamento energético em diferentes escalas espaciais, e descobre que tudo está nos detalhes.

Ryan McGranaghan, do Jet Propulsion Laboratory da NASA, disse: “Temos uma boa compreensão de como estas correntes trocam energia entre a ionosfera e a magnetosfera em grandes escalas, então assumimos que as correntes de menor escala se comportaram da mesma maneira, mas carregaram proporcionalmente menos energia. A Swarm permitiu-nos ampliar efetivamente estas correntes menores e vemos que, sob certas condições, este não é o caso. As nossas descobertas mostram que estas correntes menores carregam energia significativa e que o seu relacionamento com as correntes maiores é muito complexo. Além disso, correntes grandes e pequenas afetam a magnetosfera-ionosfera de maneira diferente.”

Colin Forsyth, da University College de Londres observou: “Uma vez que as correntes elétricas em torno da Terra podem interferir na navegação e nos sistemas de telecomunicações, esta é uma descoberta importante. Também nos dá uma maior compreensão de como o Sol e a Terra estão ligados e como este acoplamento pode, em última análise, adicionar energia à nossa atmosfera. Este novo conhecimento pode ser usado para melhorar modelos para que possamos entender melhor e, prepararmo-nos para as possíveis consequências das tempestades solares”.

O diretor da missão Swarm da ESA, Rune Floberghagen, acrescentou: “Desde o início da missão, realizamos projetos para abordar o intercâmbio de energia entre a magnetosfera, a ionosfera e a termosfera. Mas o que estamos testemunhando agora é nada menos que uma revisão completa da compreensão de como a Terra responde e interage com a energia vinda do Sol. Na verdade, esta investigação científica está se tornando um pilar fundamental para a missão Swarm alongada, precisamente porque está lançando novas bases e, ao mesmo tempo, tem uma forte relevância social. Agora desejamos explorar este potencial dos satélites Swarm ao máximo.”

Um artigo foi publicado no periódico Journal of Geophysical Research: Space Physics.

Fonte: ESA

Uma beleza solitária

A magnífica galáxia espiral NGC 3344 foi captada pelo telescópio espacial Hubble, permitindo aos astrônomos um olhar detalhado sobre sua estrutura intrincada e elegante.

© Hubble (NGC 3344)

As galáxias espirais são algumas das vistas mais espetaculares do céu, mas para um observador elas não parecem todas iguais. Algumas são vistas de perfil, dando aos astrônomos uma excelente ideia da estrutura vertical da galáxia; outras são vistas em um ângulo, fornecendo uma dica do tamanho e estrutura dos braços espirais; enquanto outras são vistas de frente, mostrando seus braços e núcleo brilhante com toda sua plenitude.

A galáxia NGC 3344 está a aproximadamente 20 milhões de anos-luz de distância na constelação de Leo Minor. Ela possui metade do tamanho da Via Láctea, e é classificada como uma galáxia espiral fracamente barrada. A barra central é apenas visível nesta imagem, tomada com a Wide Field Camera 3 (WFC3) do Hubble: uma faixa alongada de estrelas, que atravessa o núcleo da galáxia. Os astrônomos estimam que dois terços de todas as galáxias espirais são do tipo barradas, incluindo nossa própria Via Láctea.

A capacidade do Hubble de observar objetos celestiais em diferentes comprimentos de onda nos permite ver mais do que apenas os braços em espiral varrendo vagamente ao redor do centro. Esta imagem é uma composição de imagens tiradas através de diferentes filtros, que vão do ultravioleta próximo, ao óptico e ao infravermelho próximo. Juntos, eles mostram uma imagem mais completa da galáxia do que o olho humano sozinho poderia ver.

Os braços espirais que se arremessam são o local de nascimento de estrelas novas, cujas altas temperaturas tornam-se brilhantes,sendo facilmente identificáveis ​​nesta imagem. Nuvens de poeira e gás distribuídos através dos braços espirais - vermelho incandescente nesta imagem - são reservatórios de material para mais estrelas. As brilhantes estrelas semelhantes a joias à esquerda da imagem, no entanto, estão muito mais próximas da Terra, elas pertencem à nossa própria galáxia.

Embora sua orientação frontal revele muito sobre a estrutura detalhada da NGC 3344, esta galáxia ainda é enigmática; os astrônomos notaram que algumas de suas estrelas externas estão se movendo de uma maneira estranha. Muitas vezes, a alta concentração de estrelas no centro de uma galáxia pode afetar os movimentos das estrelas externas, mas isso não parece ser o caso no NGC 3344. Os astrônomos suspeitam que estas estrelas exteriores que se comportam estranhamente podem ter sido capturadas de outra galáxia, depois de um encontro próximo que aconteceu há muito tempo.

A localização da NGC 3344 também é intrigante. Nossa galáxia é parte do Grupo Local, que é composto por aproximadamente 40 outras galáxias, sendo a Galáxia Andraômeda o maior membro. Mas a NGC 3344 não faz parte de um grupo galáctico local como a Via Láctea. Na verdade, faz parte do Superaglomerado Virgo, uma coleção gigantesca de vários milhares de galáxias.

Mas destaca-se destas milhares de galáxias por causa da sua beleza, evidenciando a elegância do Universo.

Fonte: ESA

O encolhimento do vórtice de Netuno

Netuno, o oitavo e mais distante planeta do Sol, foi visitado pela primeira e última vez pela missão Voyager 2 da NASA em 1989.

© Hubble/M.H. Wong/A.I. Hsu (evolução do vórtice em Netuno)

Desde então, o telescópio espacial Hubble tem tentado descobrir a infinidade de mistérios que cercam este majestoso planeta frio, incluindo decifrar por que ele possui os ventos mais rápidos do Sistema Solar, e o que existe no seu centro.

Estas novas imagens do Hubble revelam uma das características mais destacadas da atmosfera estranha de Netuno: uma mancha escura rara ou um vórtice escuro, ou seja, um sistema atmosférico giratório de alta pressão geralmente acompanhado nuvens brilhantes. Este mancha escura particular é chamada de SDS-2015 (Southern Dark Spot descoberta em 2015), e é apenas a quinta observada até agora em Netuno. Embora pareça ser um pouco menor do que as manchas escuras anteriores, as observações da SDS-2015 de 2015 a 2017 revelaram que o local já havia sido grande o suficiente para englobar toda a China antes de diminuir rapidamente de tamanho.

Cada uma das cinco manchas escuras curiosamente são diferentes, mas todas apareceram e desapareceram em apenas poucos anos, ao contrário de vórtices semelhantes em Júpiter que evoluem ao longo de décadas. Nuvens brilhantes se formam ao longo de manchas escuras quando o fluxo de ar ambiente é perturbado e desviado para cima sobre a mancha, fazendo com que os gases congelem em cristais de gelo de metano.

Somente o Hubble é suficientemente poderoso para captar as manchas escuras de Netuno e produzir imagens impressionantes; estas visualizações foram realizadas no decorrer de dois anos usando a Wide Field Camera 3 (WFC3) do Hubble.

Um artigo foi publicado no periódico The Astronomical Journal.

Fonte: ESA

Um toróide de gás e poeira ao redor de um buraco negro supermassivo

Observações de alta resolução com o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) captaram um toróide de gás rotativo e empoeirado em torno de um buraco negro supermassivo ativo.

© Hubble/ALMA (região central da galáxia espiral M77)

O telescópio espacial Hubble fotografou a distribuição das estrelas. O ALMA revelou a distribuição do gás no centro da galáxia. O ALMA fotografou uma estrutura em forma de ferradura com um raio de 700 anos-luz e um componente central compacto com um raio de 20 anos-luz. Este último é o toróide gasoso. O vermelho indica a emissão dos íons formílicos (HCO+) e o verde indica a emissão do cianeto de hidrogênio (HCN).

A existência de tais estruturas giratórias em forma de rosquinha foi sugerida pela primeira vez há algumas décadas, mas esta é a primeira vez que uma foi confirmada tão claramente. Este é um passo importante na compreensão da coevolução de buracos negros supermassivos e das suas galáxias hospedeiras.

Quase todas as galáxias contêm buracos negros monstruosos escondidos nos seus centros. Os pesquisadores sabem há muito tempo que quanto mais massiva é a galáxia, mais massivo é o buraco negro central. Isto parece lógico ao início, mas as galáxias hospedeiras são dez bilhões de vezes maiores que os buracos negros centrais; deveria ser difícil para dois objetos de escalas tão diferentes se afetarem diretamente. Então, como é que se pode desenvolver uma tal relação?

Com o objetivo de resolver este problema sombrio, uma equipe de astrônomos utilizou a alta resolução do ALMA para observar o centro da galáxia espiral M77. A região central da M77 é um núcleo galáctico ativo (NGA), o que significa que a matéria está caindo vigorosamente em direção ao buraco negro supermassivo central e emitindo luz intensa. Os NGAs podem afetar fortemente o ambiente circundante, portanto, são objetos importantes para resolver o mistério da coevolução das galáxias e dos buracos negros.

A equipe fotografou a área ao redor do buraco negro supermassivo da M77 e discerniu uma estrutura gasosa e compacta com um raio de 20 anos-luz. E foi descoberto que a estrutura compacta gira em torno do buraco negro, conforme esperado.

"Para interpretar várias características observacionais dos NGAs, os astrônomos assumiram estruturas giratórias e gasosas em forma de donut e ao redor dos buracos negros supermassivos ativos. Isto é o que se chama de 'modelo unificado' do NGA," explicou Masatoshi Imanishi, do NAOJ (National Astronomical Observatory of Japan). "No entanto, o donut gasoso e empoeirado é muito pequeno em aparência. Com a alta resolução do ALMA, podemos agora ver diretamente a estrutura."

Muitos astrônomos já tinham observado antes o centro da M77, mas nunca tinha a rotação do toróide gasoso sido vista tão nitidamente em torno do buraco negro. Além da resolução superior do ALMA, a seleção das linhas de emissão molecular observadas foi fundamental para revelar a estrutura. A equipe observou a emissão específica de micro-ondas das moléculas de cianeto de hidrogênio e íons formílicos. Estas moléculas emitem micro-ondas apenas em gás denso, enquanto o mais frequentemente observado monóxido de carbono (CO) emite micro-ondas sob várias condições. Assume-se que o toróide em torno do NGA é muito denso.

"As observações anteriores revelaram o alongamento este-oeste do toróide gasoso empoeirado. A dinâmica revelada a partir dos nossos dados ALMA concorda exatamente com a orientação rotacional esperada do toróide," afirma Imanishi.

Curiosamente, a distribuição do gás em torno do buraco negro supermassivo é muito mais complicada do que um modelo unificado simples sugere. O toróide parece ter uma assimetria e a rotação não está apenas seguindo a gravidade do buraco negro, mas também contém um movimento altamente aleatório. Estes fatos podem indicar que o NGA teve uma história violenta, possivelmente incluindo uma fusão com uma pequena galáxia. No entanto, a identificação do toróide giratório é um passo importante.

A Via Láctea, onde vivemos, também tem um buraco negro supermassivo no seu centro. Este buraco negro encontra-se, no entanto, num estado muito calmo. Apenas está acretando uma pequena quantidade de gás. Portanto, para investigar em detalhe um NGA, os astrônomos precisam de observar os centros de galáxias distantes. A M77 tem um dos NGAs mais próximos e é um objeto adequado para examinar o centro em detalhe.

Um artigo foi publicado na revista The Astrophysical Journal Letters.

Fonte: National Astronomical Observatory of Japan

Novos modelos fornecem informações do núcleo da Nebulosa Roseta

Uma nova pesquisa, liderada pela Universidade de Leeds, fornece uma explicação para a discrepância entre o tamanho e idade da cavidade central da Nebulosa Roseta e o tamanho e idade das suas estrelas centrais.

© U. Keele/IPHAS/Nick Wright (Nebulosa Roseta)

A imagem mostra a Nebulosa Roseta, com base em dados obtidos como parte do INT Photometric H-Alpha Survey (IPHAS) do Plano Galáctico Norte.

A Nebulosa Roseta encontra-se na Via Láctea, a aproximadamente 5.000 anos-luz da Terra, e é conhecida pela sua forma de rosa e pelo seu distintivo orifício no centro. A nebulosa é uma nuvem interestelar de poeira, hidrogênio, hélio e outros gases ionizados com várias estrelas gigantes agrupadas dentro do seu núcleo.

Os ventos estelares e a radiação ionizante destas estrelas massivas afetam a forma da nuvem molecular gigante. Mas o tamanho e a idade da cavidade observada no centro da Nebulosa Roseta são demasiado pequenas quando comparadas com a idade das suas estrelas centrais, algo que intriga os astrônomos há décadas.

Através de simulações computacionais foi descoberto que a formação da Nebulosa envolve, provavelmente, uma nuvem molecular fina em vez de uma forma esférica ou de um disco espesso, como algumas fotografias podem sugerir. Uma fina estrutura em forma de disco, focada nos ventos estelares longe do centro da nuvem, pode explicar o tamanho comparativamente pequeno da cavidade central.

O autor principal do estudo, o Dr. Christopher Wareing, da Escola de Física e Astronomia, afirma: "As estrelas massivas que compõem o aglomerado central da Nebulosa Roseta têm alguns milhões de anos e encontram-se a meio do seu ciclo de vida. Durante o período de tempo que os seus ventos estelares têm fluído, esperaríamos uma cavidade central até dez vezes maior."

"Nós simulamos o escoamento do vento estelar e a formação da nebulosa em vários modelos de nuvens moleculares, incluindo uma esfera grumosa, um disco filamentar e grosso e um disco fino, todos produzidos a partir da mesma nuvem inicial de baixa densidade. Foi o disco fino que reproduziu a aparência física - tamanho da cavidade, forma e alinhamento do campo magnético - da Nebulosa, numa idade compatível com as estrelas centrais e as forças dos seus ventos."

"Tivemos também a sorte de poder aplicar dados do levantamento Gaia aos nossos modelos, uma vez que uma série de estrelas brilhantes na Nebulosa Roseta fazem parte deste estudo. A aplicação destes dados aos nossos modelos deu-nos uma nova compreensão dos papéis que as estrelas individuais desempenham na Nebulosa Roseta. Vamos agora estudar os muitos outros objetos semelhantes da nossa Galáxia para ver se também conseguimos determinar a sua forma."

As simulações foram realizadas com o centro Advanced Research Computing em Leeds. As nove simulações exigiram cerca de meio milhão de horas de CPU, o equivalente a 57 anos num computador normal.

A pesquisa foi publicada na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Fonte: University of Leeds

As super-Terras são rochosas ou gasosas?

De acordo com uma nova pesquisa liderada por Johanna Teske, do Instituto Carnegie para a Ciência, uma estrela com cerca de 100 anos-luz de distância, na direção da constelação de Peixes, a GJ 9827, hospeda o que poderá ser uma das super-Terras mais massivas e densas detectadas até à data.

© ESO (ilustração de um sistema com três super-Terras)

Esta nova informação fornece evidências que vão ajudar os astrônomos a melhor compreender o processo pelo qual os planetas se formam.

A estrela GJ 9827 na realidade abriga um trio de planetas, descobertos pela missão Kepler/K2 da NASA, e todos os três são um pouco maiores do que a Terra. Este é o tamanho que a missão Kepler determinou serem os mais comuns na Galáxia com períodos que variam entre vários dias a várias centenas de dias.

Curiosamente, não existem planetas deste tamanho no nosso Sistema Solar. Isto torna os cientistas curiosos acerca das condições sob as quais se formam e evoluem.

Uma chave importante para a compreensão da história de um planeta é a determinação da sua composição. Será que estas super-Terras são rochosas como o nosso próprio planeta? Ou será que têm núcleos sólidos rodeados por grandes atmosferas de gás?

Para tentar entender a composição de um exoplaneta, os cientistas precisam medir a sua massa e o seu raio, o que lhes permite determinar a sua densidade.

Ao quantificarem planetas deste modo, foi notada uma tendência. Parece que os planetas com raios superiores a mais ou menos 1,7 vezes o da Terra têm um invólucro gasoso, como Netuno, e aqueles com raios menores são rochosos, como o nosso planeta.

Alguns cientistas propuseram que esta diferença é provocada pela fotoevaporação, que retira ao seu invólucro planetário os chamados voláteis, substâncias como água e dióxido de carbono que têm pontos de ebulição baixos, criando planetas com raios menores. Mas é necessária mais informação para testar verdadeiramente esta teoria.

É por isso que os três planetas de GJ 9827 são especiais, com raios de 1,64 (planeta b), 1,29 (planeta c) e 2,08 (planeta d), abrangem esta linha divisória entre super-Terra (rochoso) e sub-Netuno (um pouco gasoso).

Os cientistas de Carnegie tem acompanhado o sistema GJ 9827 com o instrumento PFS (Planet Finding Spectrograph), de modo que conseguiram restringir as massas dos três planetas graças a dados já obtidos, em vez de recolherem novas observações de GJ 9827.

O espectrógrafo PFS foi desenvolvido por cientistas de Carnegie e acoplado aos telescópios Magalhães do Observatório Las Campanhas.

As observações com o PFS indicam que o planeta b tem aproximadamente oito vezes a massa da Terra, o que o torna numa das super-Terras mais massivas e densas já descobertas. As massas dos planetas c e d estão estimadas em cerca de 2,5 a 4 vezes a da Terra, respetivamente, embora a incerteza nestas duas determinações seja muito alta.

Esta informação sugere que o planeta d tem um invólucro volátil significativo e deixa em aberto a questão de saber se o planeta c tem ou não um invólucro parecido. Mas a melhor determinação da massa do planeta b sugere que é aproximadamente 50% ferro.

São necessárias mais observações para definir com maior exatidão as composições destes três planetas. Mas parecem ser alguns dos melhores candidatos para testar estas ideias de como as super-Terras evoluem, potencialmente usando o futuro telescópio espacial James Webb.

Fonte: Carnegie Institution for Science

New Horizons capta imagens no Cinturão de Kuiper

A nave espacial New Horizons da NASA recentemente girou a sua câmara telescópica na direção de um campo de estrelas, captando uma imagem e fazendo história.

© NASA/JHUAPL/SwRI (2012 HZ84 e 2012 HE85)

A imagem de calibração rotineira do aglomerado aberto NGC 3532, feita pelo instrumento LORRI (Long Range Reconnaissance Imager) no dia 5 de dezembro, foi captada quando a New Horizons estava a 6,12 bilhões de quilômetros (ou 40,9 UA - unidades astronômicas) da Terra, tornando-a, por algum tempo, a imagem obtida à maior distância da Terra.

A New Horizons estava ainda mais longe do que a Voyager 1 da NASA quando esta captou a famosa fotografia "Pálido Ponto Azul" da Terra. Esta imagem fazia parte de uma composição de 60 outras que olhavam para trás no Sistema Solar, no dia 14 de fevereiro de 1990, quando a Voyager estava a 6,06 bilhões de quilômetros (ou aproximadamente 40,5 UA) da Terra. As câmaras da Voyager 1 foram desligadas pouco depois deste retrato, deixando o seu recorde de distância sem oposição por mais de 27 anos.

O LORRI quebrou o seu próprio recorde duas horas depois com imagens dos KBO's (Kuiper Belt Objects, em português "Objetos do Cinturão de Kuiper") 2012 HZ84 e 2012 HE85, demonstrando ainda como nada está parado quando percorremos 1,1 milhões de quilômetros de espaço por dia.

A New Horizons é a nave espacial mais rápida já lançada, e a primeira a explorar Plutão e o Cinturão de Kuiper. A New Horizons é apenas a quinta nave trafegando além dos planetas exteriores e muitas das suas atividades estabelecem recordes de distância. No dia 9 de dezembro realizou a manobra de correção mais distante de sempre, à medida que a equipe guiava a sonda para um encontro próximo com um KBO chamado 2014 MU69 no dia 1 de janeiro de 2019. Este voo rasante de Ano Novo por 2014 MU69 será o encontro planetário mais distante da história, acontecendo 1,6 bilhões de quilômetros além do sistema de Plutão, que a New Horizons famosamente explorou em julho de 2015.

Durante a sua missão prolongada no Cinturão de Kuiper, que começou em 2017, a New Horizons pretende observar pelo menos duas dúzias de outros KBOs, planetas anões e "Centauros", antigos KBOs em órbitas instáveis que atravessam as órbitas dos planetas gigantes. Os cientistas da missão estudam as imagens para determinar as formas dos objetos e as propriedades das superfícies, e para procurar luas e anéis. A nave também está fazendo medições quase contínuas do ambiente de plasma, poeira e gás neutro ao longo do seu percurso.

A sonda New Horizons está de boa saúde e atualmente em hibernação. Os controladores da missão do Laboratório de Física Aplicada Johns Hopkins, vão "acordar" a sonda do seu sono eletrônico no dia 4 de junho e dar início a uma série de verificações de sistema e outras atividades a fim de preparar a New Horizons para o encontro com o 2014 MU69.

Fonte: NASA

Uma gigante vermelha perde a sua “pele”

Esta imagem fantasmagórica mostra uma distante estrela gigante vermelha pulsante, chamada R Sculptoris.

© ESO/VLTI (R Sculptoris)

A R Sculptoris está situada a 1.200 anos-luz de distância, na constelação do Escultor, ela é uma estrela rica em carbono que pertence ao ramo assintótico das gigantes (AGB), o que significa que se aproxima do final da sua vida. Nesta fase, as estrelas de massa baixa e intermediária esfriam, criando atmosferas extensas e perdendo boa parte da sua massa, estão por isso a caminho de se transformarem em nebulosas planetárias.

Apesar do processo básico desta perda de massa ser bem compreendido, os astrônomos ainda investigam como é que este processo se inicia próximo da superfície da estrela. A quantidade de massa perdida pela estrela tem na realidade importantes implicações na sua evolução estelar, alterando o seu futuro e dando origem a diferentes tipos de nebulosas planetárias. As estrelas AGB terminam as suas vidas como nebulosas planetárias, produzindo um grande número de elementos, incluindo 50% de elementos mais pesados que o ferro, que são assim liberados no Universo e usados posteriormente para criar novas estrelas, planetas, luas e eventualmente os blocos constituintes da vida.

Uma característica particularmente intrigante de R Sculptoris é a sua mancha brilhante dominante, que parece ser duas ou três vezes mais brilhante que as outras regiões. Os astrônomos que obtiveram esta imagem, com o auxílio do Interferômetro do Very Large Telescope (VLTI) do ESO, concluíram que a R Sculptoris se encontra rodeada por “nodos” gigantes de poeira estelar que está sendo perdida pela estrela. Esta mancha brilhante é, de fato, uma região em torno da estrela com pouca ou nenhuma poeira, o que nos permite olhar mais profundamente para a sua superfície.

Esta imagem abrange uma área extremamente pequena do céu: cerca de 20 x 20 milissegundos de arco. Em termos de comparação, Júpiter apresenta um tamanho angular de aproximadamente 40 segundos de arco.

Fonte: ESO

Uma janela no passado cósmico

Esta imagem do telescópio espacial Hubble mostra o aglomerado de galáxias PLCK G004.5-19.5.

© Hubble/RELICS (aglomerado de galáxias PLCK G004.5-19.5)

Este aglomerado foi descoberto pelo satélite Planck da ESA através do efeito Sunyaev-Zel'dovich, ou seja, a distorção da radiação cósmica de micro-ondas de fundo na direção do aglomerado de galáxias, por elétrons de alta energia no gás interno do aglomerado. A grande galáxia no centro é a galáxia mais brilhante do aglomerado e o objeto dominante nesta imagem e, acima dela, um arco de lente gravitacional curvado e fino é visível. Isso é causado pelas forças gravitacionais do aglomerado que curva a luz das estrelas e galáxias distantes, de forma semelhante a um copo de vidro distorce a luz.

Várias estrelas são visíveis na frente do aglomerado, reconhecíveis pelo efeito de pontas de difração, mas, além disso, os demais objetos visíveis são galáxias distantes. A luz dessas galáxias foram desviadas para o vermelho pela expansão do espaço, tornando-as mais avermelhadas do que realmente são. Medindo a quantidade de redshift (desvio para o vermelho), é possível saber que a luz levou mais de 5 bilhões de anos para se deslocar do aglomerado de galáxias até alcançar a Terra. A luz das galáxias de fundo teve que viajar por muito mais tempo, tornando esta imagem uma janela extremamente antiga nos confins do Universo.

Esta imagem foi obtida pela Advanced Camera for Surveys (ACS) e Wide-Field Camera 3 (WFC3) como parte do programa de observação chamado RELICS (Reionization Lensing Cluster Survey). O RELICS criou 41 aglomerados de galáxias massivos com o objetivo de encontrar as galáxias distantes mais brilhantes para o próximo telescópio espacial James Webb (JWST) possa estudar.

Fonte: ESA

Lente gravitacional amplia galáxia estabelecendo novo recorde

As galáxias extremamente distantes geralmente são muito fracas para serem vistas, mesmo pelos maiores telescópios. Mas a natureza tem uma solução através de lente gravitacional, prevista por Albert Einstein e observada muitas vezes pelos astrônomos.

© U. Havaí/Harald Ebeling/Hubble (galáxia eMACSJ1341-QG-1)

Na imagem a linha tracejada amarela indica os limites da lente gravitacional. A inserção na parte superior esquerda mostra o que a galáxia eMACSJ1341-QG-1 pareceria se observássemos diretamente, sem a lente gravitacional.

Agora, uma equipe internacional de astrônomos liderada por Harald Ebeling da Universidade do Havaí obteve uma das situações mais extremas de ampliação por lente gravitacional.

Usando o telescópio espacial Hubble para pesquisar uma amostra de grandes aglomerados de galáxias, a equipe encontrou uma galáxia distante, eMACSJ1341-QG-1, que foi ampliada 30 vezes graças à distorção do espaço-tempo criada pelo enorme aglonerado de galáxias eMACSJ1341.9-2441.

O efeito físico subjacente da lente gravitacional foi confirmado pela primeira vez durante o eclipse solar de 1919, que pode ampliar drasticamente imagens de fontes celestiais distantes, desde que um objeto suficientemente massivo esteja entre a fonte de fundo e o observador.

Os aglomerados de galáxias, enormes concentrações de matéria escura e gás quente em torno de centenas ou milhares de galáxias individuais unidas pela força da gravidade, são usadas pelos astrônomos como poderosas "lentes gravitacionais". Ao ampliar as galáxias situadas por trás deles, os aglomerados massivos atuam como telescópios naturais que permitem a análise de fontes fracas e distantes que estariam além do alcance de até mesmo os telescópios artificiais mais poderosos.

"A grande ampliação desta imagem nos proporciona uma rara oportunidade de investigar as populações estelares deste objeto distante e, em última instância, reconstruir sua forma e propriedades não distorcidas", afirma o membro da equipe Johan Richard da Universidade de Lyon.

Embora anteriormente tenha sido observada ampliação extrema, a descoberta estabelece um novo recorde para a ampliação de uma galáxia de fundo quiescente rara, que ao contrário da Via Láctea, não forma novas estrelas em nuvens gigantes de gás frio.

Representando o ponto final da evolução da galáxia, as galáxias quiescentes são comuns no Universo local. "No entanto, enquanto olhamos para galáxias mais distantes, também estamos olhando para trás no tempo e vendo objetos mais jovens, que ainda não esgotadou seu fornecimento de gás", diz Mikkel Stockmann, membro da equipe da Universidade de Copenhague, e um especialista em evolução de galáxias. "Compreender por que esta galáxia já parou de formar estrelas pode nos fornecer pistas fundamentais sobre os processos que governam a forma como as galáxias evoluem".

Observações de acompanhamento do eMACSJ1341-QG1 estão em andamento, usando telescópios no Chile e Maunakea.

Os detalhes da descoberta foram publicados no periódico Astrophysical Journal Letters.

Fonte: University of Hawaii

As três surpresas de 'Oumuamua

Um dos momentos decisivos da astronomia planetária em 2017 foi a descoberta do primeiro objeto astronômico que entrou no Sistema Solar vindo do espaço interestelar.

© ESO/M. Kornmesser (ilustração do objeto interestelar 'Oumuamua)

Agora conhecido como 1I/'Oumuamua, o objeto foi descoberto pela equipe do levantamento Pan-STARRS no Havaí no dia 19 de outubro. Durante as três semanas seguintes foi, por sua vez, classificado como um cometa, um asteroide de longo período e, finalmente, o primeiro de uma nova classe de objetos interestelares.

Assim que a verdadeira trajetória de 'Oumuamua foi confirmada, todos os telescópios disponíveis foram usados para o estudar o mais depressa possível pois estava se afastando da Terra a uma velocidade muito alta. 'Oumuamua foi descoberto quando já se encontrava saindo do nosso Sistema Solar, depois de passar pela Terra e de ter sido finalmente observado no céu noturno (quando estava no mesmo lado do Sol, não era visível). Agora, 'Oumuamua é demasiado tênue para ser observado até mesmo com os maiores telescópios, mas a sua breve passagem forneceu-nos algumas raras informações em primeira mão sobre um Sistema Solar distante, e também nos deixou com três surpresas.

Antes de discutirmos os aspetos surpreendentes de 'Oumuamua, aqui estão alguns dos seus fatos menos inesperados:

Não se movia muito depressa em relação às estrelas mais próximas, na verdade, foi o Sistema Solar que se deparou com 'Oumuamua e não o oposto. Isto significa que a estrela progenitora de 'Oumuamua orbita a Galáxia numa trajetória situada no disco galáctico, como a maioria das outras estrelas locais.

'Oumuamua é pequeno e fraco. Não é conhecido o seu tamanho exato pois não se sabe quão refletiva é a sua superfície, mas tem definitivamente menos de um quilômetro de comprimento.

Outra qualidade não significativa de 'Oumuamua é a sua cor, um pouco avermelhada e, portanto, muito semelhante à de alguns dos nossos próprios cometas e asteroides distantes.

A primeira surpresa de 'Oumuamua é que não é um cometa. 'Oumuamua foi inicialmente classificado como um cometa, não por ter coma ou cauda, mas porque esperava-se que os objetos interestelares fossem cometas. Os nossos planetas gigantes expulsaram vários cometas (e muitos menos asteroides) para o espaço interestelar durante a formação do Sistema Solar. Isto é devido que alguns não foram exatamente "perdidos", ficaram "presos" na nuvem de Oort, um enxame gigante de cometas em órbita do Sol a distâncias muito grandes. Em combinação com o fato de que os cometas são mais fáceis de observar do que os asteroides com o mesmo tamanho (os cometas já eram conhecidos na Antiguidade e os asteroides só foram descobertos no século XIX), esperava-se que o primeiro visitante interestelar fosse um cometa.

A segunda surpresa é quão alongado 'Oumuamua é. As mudanças no brilho de 'Oumuamua, ao longo do tempo, mostram que tem mais ou menos a forma de um charuto, uma relação de eixo de 5:1 a 10:1. Esta proporção é muito extrema entre os asteroides do Sistema Solar e certamente não seria de esperar se fosse selecionado aleatoriamente um corpo entre os mais de cem mil asteroides conhecidos. Caso a forma de 'Oumuamua seja típica da população de onde é originário, as coisas devem ser muito diferentes no seu sistema natal, em comparação com o nosso.

A terceira surpresa foi o fato de que 'Oumuamua "cambaleia". Ao início, notou-se que 'Oumuamua tinha um período de rotação de 7 ou 8 horas, mas diferentes medições não concordavam. Descobriu-se que a rotação de 'Oumuamua não é regular, que executa um movimento cambaleante e complexo que mostra diferentes vistas do corpo em diferentes momentos. Alguns asteroides no nosso Sistema Solar também têm este comportamento, mas a vasta maioria não tem. Nós pensamos que isto ocorre porque os movimentos internos do material no interior dos asteroides (que são muitas vezes apenas aglomerados de rocha e poeira suavemente mantidos juntos pela gravidade) amortecem este cambalear bastante depressa, deixando apenas os asteroides que sofreram colisões recentes como cambaleantes. 'Oumuamua é provavelmente um pedaço sólido de rocha ou metal, sem qualquer estrutura interna ou material solto.

Então, porque é que 'Oumuamua é como é? Não se sabe, embora existam algumas ideias. 'Oumuamua pode ser um pedaço de um planeta destruído por forças de maré, enquanto passava perto de uma anã vermelha num sistema binário. A ideia é que o planeta se formou em torno da companheira da anã vermelha, mas a sua órbita foi desestabilizada e o planeta passou pela anã vermelha e foi lançado para o espaço interestelar. As estrelas anãs vermelhas podem ser surpreendentemente densas, algumas delas são do tamanho de Júpiter, mas com cem vezes a massa. Isto faz com que as suas marés sejam muito fortes, podendo perturbar os corpos que se aproximam demais (como Júpiter fragmentou o cometa Shoemaker-Levy em 1994). Se um planeta pode ser destruído em trilhões de fragmentos, que são depois expelidos para o espaço interestelar, tais eventos catastróficos podem produzir mais objetos interestelares do que as expulsões regulares de cometas e asteroides por planetas.

A procura de mais objetos interestelares para ver como são poderá trazer novas evidências. Um novo telescópio, o LSST (Large Synoptic Survey Telescope), está sendo construído no Chile e deve entrar em operação em 2022. O LSST será um telescópio robótico que realizará uma varredura completa do céu, incluindo objetos muito tênues, a cada três dias, de modo que encontrará, literalmente, qualquer coisa que se mova. Se 'Oumuamua não foi um acaso, o LSST deverá detectar aproximadamente um exemplo deste tipo de objetos todos os anos.

'Oumuamua é o primeiro e quase certamente não será o último visitante interestelar descoberto. Aguardamos ansiosamente pelo próximo visitante.

Fonte: SETI Institute

Atmosfera vazante ligada a planeta leve

A baixa gravidade do Planeta Vermelho e a falta de campo magnético tornam a atmosfera ultraperiférica um alvo fácil de ser levada pelo vento solar, mas novas evidências da nave Mars Express da ESA mostram que a radiação do Sol pode desempenhar um papel surpreendente na sua fuga.

© ESA (ilustração do vento solar formando magnetosferas em planetas)

A imagem acima mostra como o vento solar forma as magnetosferas de Vênus (topo), Terra (meio) e Marte (baixo).

A razão pela qual as atmosferas dos planetas rochosos, no Sistema Solar interno, evoluíram de forma tão diferente durante mais de 4,6 bilhões de anos, é fundamental para entender o que faz um planeta habitável. Enquanto a Terra é um mundo de água rico em vida, o nosso vizinho menor, Marte, perdeu muito da sua atmosfera no início da sua história, transformando-se de um ambiente quente e úmido para as planícies frias e áridas que observamos hoje. Em contrapartida, o outro vizinho da Terra, Vênus, embora hoje inóspito, é de tamanho comparável ao nosso próprio planeta e tem uma atmosfera densa.

Uma das maneiras que muitas vezes se pensa que ajuda a proteger a atmosfera de um planeta, é através de um campo magnético gerado internamente, como na Terra. O campo magnético desvia as partículas carregadas do vento solar à medida que se afastam do Sol, esculpindo a magnetosfera ao redor do planeta.

Em Marte e Vênus, que não geram um campo magnético interno, o principal obstáculo para o vento solar é a atmosfera superior. Assim como na Terra, a radiação ultravioleta solar separa os elétrons dos átomos e moléculas nesta região, criando uma zona de gás ionizado carregado eletricamente: a ionosfera. Em Marte e Vênus, esta camada ionizada interage diretamente com o vento solar e o seu campo magnético para criar uma magnetosfera induzida, que atua para retardar e desviar o vento solar ao redor do planeta.

Durante 14 anos, a Mars Express da ESA tem procurado íons carregados, como oxigênio e dióxido de carbono, que fluem para o espaço, a fim de melhor compreender a taxa em que a atmosfera está escapando do planeta.

O estudo descobriu um efeito surpreendente, com a radiação ultravioleta do Sol desempenhando um papel mais importante do que se pensava anteriormente.

"Costumávamos pensar que a fuga de íons ocorria devido a uma transferência efetiva da energia solar do vento através da barreira magnética marciana induzida para a ionosfera", diz Robin Ramstad, do Instituto Sueco de Física Espacial.

"Talvez de forma contraintuitiva, o que realmente vemos é que o aumento da produção de íons, desencadeada pela radiação solar ultravioleta, protege a atmosfera do planeta da energia transportada pelo vento solar, mas é muito pouca a energia realmente necessária para que os íons escapem por si mesmos, devido à baixa gravidade que liga a atmosfera a Marte."

Descobriu-se que a natureza ionizante da radiação do Sol produz mais íons do que os que podem ser removidos pelo vento solar. Embora o aumento da produção de íons ajude a proteger a atmosfera mais baixa da energia transportada pelo vento solar, o aquecimento dos elétrons parece ser suficiente para arrastar íons em todas as condições, criando um "vento polar". A fraca gravidade de Marte, cerca de um-terço da gravidade da Terra, significa que o planeta não consegue agarrar estes íons e estes escapam facilmente para o espaço, independentemente da energia extra fornecida por um forte vento solar.

Em Vênus, onde a gravidade é semelhante à da Terra, é necessária muito mais energia para despojar a atmosfera dessa maneira e os íons que saem do lado do Sol provavelmente cairiam de volta em direção ao planeta, no sotavento, a menos que se acelerassem ainda mais.

"Portanto, concluímos que, no presente, a fuga de íons de Marte é principalmente limitada em relação à produção e não limitada à energia, enquanto em Vênus é provável que seja limitada em termos de energia, dada a maior gravidade do planeta e alta taxa de ionização, por estar mais perto do Sol," acrescenta Robin.

"Por outras palavras, o vento solar, provavelmente, só teve um efeito direto muito pequeno sobre a quantidade de atmosfera de Marte que se perdeu ao longo do tempo e, em vez disso, apenas aumenta a aceleração das partículas que já por si se escapam."

O monitoramento contínuo de Marte, desde 2004, que cobriu a mudança na atividade solar do mínimo ao máximo, dá-nos um grande conjunto de dados que é vital para entender o comportamento a longo prazo da atmosfera de um planeta e a sua interação com o Sol," diz Dmitri Titov, cientista do projeto Mars Express da ESA. "A colaboração com a missão MAVEN da NASA, que tem estado em Marte desde 2014, também nos permite estudar mais detalhadamente os processos de escape atmosféricos."

O estudo também tem implicações para a busca de atmosferas do tipo da Terra em outros lugares do Universo.

"Talvez um campo magnético não seja tão importante para proteger a atmosfera de um planeta como a própria gravidade do planeta, a qual define o quão bem pode agarrar as suas partículas atmosféricas depois de terem sido ionizadas pela radiação solar, independentemente do poder do vento solar," acrescenta Dmitri.

Um artigo foi publicado no periódico Journal of Geophysical Research: Space Physics.

Fonte: ESA

Descoberta uma das primeiras estrelas formadas na Via Láctea

Pesquisadores do Instituto de Astrofísica das Canárias (IAC) identificaram, usando o Gran Telescopio de Canarias (GTC), uma estrela que pode ser a chave para a formação dos primeiros elementos químicos na Galáxia.

© IAC/Gabriel Pérez (ilustração das primeiras estrelas da Via Láctea)

O estudo divulga a descoberta de uma das estrelas com o menor conteúdo metálico (elementos pesados) conhecido. A estrela está a 7.500 anos-luz da Terra, no halo da Via Láctea e na direção da constelação do Lince. A estrela está ainda na sequência principal, o estágio em que a maioria das estrelas passa a maior parte das suas vidas. A fonte de energia destas estrelas é, como sempre, a fusão do hidrogênio nos seus núcleos, e as suas temperaturas superficiais e luminosidades são quase constantes com o passar do tempo. Outra das suas propriedades é a sua pequena massa, cerca de 0,7 vezes a massa do Sol, embora seja 400 graus mais quente.

Esta descoberta foi feita usando o OSIRIS (Optical System for Imaging and low-intermediate-Resolution Integrated Spectoscopy) acoplado ao GTC, no Observatório Roque de los Muchachos (Garafía, La Palma). A espectroscopia permite-nos decompor a luz de objetos celestes para estudar as suas propriedades físicas e químicas, e através disso nota-se que a J0815+4729 possui apenas uma milionésima parte do cálcio e do ferro que o Sol contém, mas tem um conteúdo comparativamente enorme de carbono, quase 15% da abundância solar.

A teoria prevê que estas estrelas mais antigas e mais pobres em metais possam formar-se só após e usando o material das primeiras supernovas, cujas progenitoras foram as primeiras estrelas massivas da Galáxia, cerca de 300 milhões de anos após o Big Bang. Apesar da sua idade e da sua distância, ainda pode ser observada.

Esta estrela foi identificada na base de dados do Sloan Digital Sky Survey (SDSS) durante o levantamento Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS) e mais tarde observada com o espectrógrafo de dispersão intermédia ISIS no Telescópio William Herschel (WHT) do Grupo de Telescópios Isaac Newton, também no Observatório Roque de los Muchachos.

No futuro próximo, o espectrógrafo de alta resolução HORS, atualmente numa fase de testes no GTC, será um instrumento fundamental para a análise química de estrelas fracas como a J0815+4729.

Os resultados desta pesquisa foram publicados na revista científica The Astrophysical Journal Letters.

Fonte: Instituto de Astrofísica de Canarias

Ventos estelares que se comportam inesperadamente

O telescópio XMM-Newton detectou mudanças surpreendentes nos poderosos fluxos de gás de duas estrelas massivas, sugerindo que os ventos estelares em colisão não se comportam como o esperado.

© Hubble/A. Nota (aglomerado aberto NGC 346 e local de HD 5980)

A imagem acima mostra a evolução dos ventos estelares no sistema binário HD 5980, observada pelo XMM-Newton entre 2000 e 2016.

As estrelas massivas, várias vezes maiores do que o nosso Sol, levam vidas turbulentas, queimando o seu combustível nuclear rapidamente e expelindo grandes quantidades de material para os seus arredores ao longo das suas curtas, mas furiosas vidas.

Estes ferozes ventos estelares podem transportar o equivalente à massa da Terra num mês e viajar milhões de quilômetros por hora, de modo que quando dois destes ventos colidem, liberam quantidades enormes de energia. O choque cósmico aquece o gás a milhões de graus, tornando-o brilhante em raios X.

Normalmente, os ventos em colisão mudam pouco porque nem as estrelas nem as suas órbitas mudam. No entanto, algumas estrelas massivas têm comportamentos dramáticos. Este é o caso da HD 5980, um par de duas estrelas gigantes, cada com 60 vezes a massa do nosso Sol e separadas por apenas 100 milhões de quilômetros, mais perto do que a Terra está do Sol. Ele está localizado na Pequena Nuvem de Magalhães.

Uma delas sofreu uma grande explosão em 1994, reminiscente da erupção que transformou Eta Carinae na segunda estrela mais brilhante do céu durante mais ou menos 18 anos no século XIX. Embora já seja tarde demais para estudar a histórica erupção de Eta Carinae, os astrônomos têm vindo a observar HD 5980 com telescópios de raios X para estudar o gás quente.

Em 2007, Yaël Nazé da Universidade de Liège, Bélgica, e colegas descobriram a colisão dos ventos destas estrelas usando observações feitas pelos telescópios XMM-Newton da ESA e Chandra da NASA entre 2000 e 2005. E observaram novamente com o XMM-Newton em 2016.

© ESA/XMM-Newton/Y. Nazé (evolução dos ventos estelares no sistema binário HD 5980)

Os astrônomos esperavam que a HD 5980 diminuísse gentilmente de brilho ao longo dos anos, à medida que a estrela em erupção voltava ao normal, mas surpreendentemente fez exatamente o contrário. Descobriram que o par era duas vezes e meia mais brilhante do que uma década antes e que a sua emissão de raios X era ainda mais energética. Isto nunca foi visto numa colisão entre ventos.

Com menos material expelido, mas mais luz emitida, foi difícil explicar o que estava acontecendo. Finalmente, encontraram um estudo teórico que fornece um cenário apropriado.

Quando os ventos estelares chocam, o material libera grandes quantidades de raios X. No entanto, caso a matéria quente irradie muita luz, esta arrefece rapidamente, o choque torna-se instável e a emissão de raios X diminui. "Este processo um pouco contraintuitivo é o que pensamos ter acontecido no momento das nossas primeiras observações, há mais de 10 anos atrás. Mas, até 2016, o choque tinha relaxado e as instabilidades tinham diminuído, permitindo que a emissão de raios X eventualmente subisse," disse Yaël.

Estas são as primeiras observações que fundamentam este cenário anteriormente hipotético. Os colegas de Yaël estão agora testando o novo resultado em maior detalhe através de simulações de computador. "Descobertas únicas como esta demonstram como o XMM-Newton continua fornecendo aos astrônomos novos materiais para melhorar a nossa compreensão dos processos mais energéticos do Universo," comenta Norbert Schartel, cientista do projeto XMM-Newton da ESA.

Um artigo intitulado “A Changing Wind Collision” foi publicado no Astrophysical Journal.

Fonte: ESA

O espectáculo de fogo de artifício mais solitário

Uma pequena galáxia pouco conhecida, chamada NGC 1559, está localizada a aproximadamente 50 milhões de anos-luz de distância da Terra.

© Hubble (NGC 1559)

A foto retratada aqui pela Wide Field Camera 3 do Hubble, mostra esta galáxia espiral barrada situada na constelação boreal Reticulum pouco observada.

A NGC 1559 tem braços em espiral massivos repletos de formação de estrelas e está recuando de nós a uma velocidade de cerca de 1.300 km/s. A galáxia contém a massa de cerca de dez bilhões de sóis, sendo quase 100 vezes menor do que a Via Láctea. Embora, a NGC 1559 pareça estar perto de um dos nossos vizinhos mais próximos do céu, a Grande Nuvem de Magalhães (LMC), isso é apenas um truque de perspectiva. Na realidade, a NGC 1559 não está fisicamente perto da LMC no espaço, ela está realmente solitária, sem a companhia de galáxias próximas ou de qualquer aglomerado de galáxias.

Apesar da falta de companheiros cósmicos, quando esta galáxia solitária tem um telescópio apontado em sua direção, ela produz um show!

A NGC 1559 hospeda uma variedade de estrelas explosivas espetaculares, chamadas supernovas, quatro das quais observamos em 1984, 1986, 2005 e 2009 (SN 1984J, 1986L, 2005df [Tipo Ia] e 2009ib [Tipo II-P , com um platô excepcionalmente longo]).

A NGC 1559 pode estar sozinha no espaço, mas estamos observando e admirando de longe.

Fonte: ESA