Os segredos da mais distante supernova já detectada

Uma equipe internacional de astrônomos confirmou a descoberta da supernova mais distante já detectada, uma enorme explosão cósmica que ocorreu há três-quartos da idade do próprio Universo.

© NASA (ilustração de uma supernova)

A estrela explosiva, de nome DES16C2nm, foi detectada pelo Levantamento DES (Dark Energy Survey), uma colaboração internacional para mapear centenas de milhões de galáxias a fim de descobrir mais informações sobre a energia escura, a misteriosa força que se acredita estar provocando a expansão acelerada do Universo.

Conforme detalhado num novo estudo, a luz do evento levou 10,5 bilhões de anos para alcançar a Terra, tornando-se na supernova mais antiga já descoberta. Pensa-se que o próprio Universo tenha 13,8 bilhões de anos.

Uma supernova é a explosão de uma estrela massiva no final do seu ciclo de vida. A DES16C2nm está classificada como uma supernova superluminosa, a classe mais brilhante e mais rara de supernova, descoberta pela primeira vez há dez anos, que se pensa ser provocada pela queda de material no objeto mais denso do Universo, uma estrela de nêutrons de rotação rápida, recém-formada na explosão de uma estrela massiva.

A luz ultravioleta das supernovas superluminosas informa-nos sobre a quantidade de metal produzido na explosão e sobre a temperatura da própria explosão, que são fundamentais para compreender o que provoca e impulsiona estas explosões cósmicas.

A DES16C2nm foi detectada pela primeira vez em agosto de 2016 e a sua distância e brilho extremo confirmados em outubro deste ano usando três dos telescópios mais poderosos do mundo, o VLT (Very Large Telescope) e o Magalhães no Chile, e o Observatório Keck no Havaí.

O levantamento DES envolve mais de 400 cientistas de mais de 25 instituições de todo o mundo, um projeto de cinco anos que começou em 2013.

A colaboração construiu e está aplicando uma câmara digital extremamente sensível de 570 megapixéis, a DECam, acoplada ao telescópio Blanco de 4 metros no Observatório Inter-Americano de Cerro Tololo, no alto dos Andes Chilenos.

Ao longo de cinco anos (2013-2018), a colaboração DES está usando 525 noites de observação para realizar um levantamento profundo e abrangente a fim de registar informação sobre 300 milhões de galáxias que estão a bilhões de anos-luz da Terra.

A pesquisa está captando imagens de 5.000 graus quadrados do céu do hemisfério sul através de cinco filtros ópticos para obter informações detalhadas sobre cada galáxia. Uma fração do tempo de observação é usada para observar regiões menores do céu, aproximadamente uma vez por semana, para encontrar e estudar milhares de supernovas e outros eventos astrofísicos transientes.

O novo estudo foi publicado na revista The Astrophysical Journal.

Fonte: University of Portsmouth

Astrônomo amador capta rara primeira luz de massiva explosão estelar

Graças aos fortuitos instantâneos captados por um astrônomo amador na Argentina, cientistas obtiveram a sua primeira visão do surto inicial de luz da explosão de uma estrela massiva.

© UC Santa Cruz (supernova 2016gkg na galáxia NGC 613)

Durante testes de uma nova câmara, Víctor Buso captou imagens de uma galáxia distante antes e depois da "ruptura de choque" da supernova, quando uma onda de pressão supersônica do núcleo explosivo de uma estrela atinge e aquece o gás à superfície a uma temperatura muito alta, fazendo com que emita luz e aumente rapidamente de brilho.

Até à data, ninguém tinha conseguido captar a "primeira luz óptica" de uma supernova normal, isto é, uma não associada com uma explosão de raios gama ou raios X, uma vez que as estrelas explodem aparentemente ao acaso no céu, e a luz da ruptura de choque é fugaz. Os novos dados fornecem pistas importantes sobre a estrutura física da estrela logo antes do seu desaparecimento catastrófico e sobre a natureza da própria explosão.

"Os astrônomos profissionais há muito tempo que procuram este evento," comenta o astrônomo Alex Filippenko, da Universidade da Califórnia em Berkeley, EUA, que acompanhou a descoberta nos observatórios Lick e Keck, que se mostraram fundamentais para uma análise mais detalhada da explosão com o nome SN 2016gkg. "As observações de estrelas nos primeiros momentos em que começam a explodir fornecem informações que não podem ser obtidas diretamente de qualquer outra forma."

No dia 20 de setembro de 2016, Buso, de Rosario, Argentina, testava uma nova câmara no seu telescópio de 16 polegadas, captando uma série de exposições de curta duração da galáxia espiral NGC 613, localizada a aproximadamente 80 milhões de anos-luz da Terra na direção da constelação do hemisfério sul de Escultor.

Por sorte, examinou estas imagens imediatamente e notou um fraco ponto de luz que aumentou rapidamente de brilho perto do final de um braço espiral e que não era visível no seu primeiro conjunto de imagens.

A astrônoma Melina Bersten e colegas do Instituto de Astrofísica de La Plata, na Argentina, souberam rapidamente da descoberta serendipitosa e perceberam que Buso havia captado um evento raro, parte da primeira hora após a luz emergir da explosão de uma enorme estrela. Ela estimou que as hipóteses de uma tal descoberta, a primeira supernova de Buso, são de uma em 10 milhões, talvez até ainda menos, uma em 100 milhões.

Bersten entrou imediatamente em contato com um grupo internacional de astrônomos para ajudar a realizar observações frequentes e adicionais de SN 2016gkg ao longo dos dois meses seguintes, revelando mais sobre o tipo de estrela que explodiu e a natureza da explosão.

Filippenko e colegas obtiveram uma série de sete espectros, onde a luz é dividida nas suas cores componentes, como um arco-íris, com o telescópio Shane de 3 metros do Observatório Lick da Universidade da Califórnia perto de San Jose, e com os telescópios gêmeos de 10 metros do Observatório W. M. Keck em Maunakea, Havaí. Isto permitiu que a equipe internacional determinasse que a explosão era uma supernova do Tipo IIb: a explosão de uma estrela massiva que já tinha perdido a maior parte do invólucro de hidrogênio, uma espécie de explosão estelar primeiramente identificada observacionalmente por Filippenko em 1987.

Combinando os dados com modelos teóricos estimou-se que a massa inicial da estrela era cerca de 20 vezes a massa do nosso Sol, embora tenha perdido a maior parte dela, provavelmente para uma estrela companheira, e ficado reduzida a mais ou menos 5 massas solares antes da explosão.

A equipe de Filippenko continuou monitorando a mudança de brilho da supernova ao longo de dois meses com outros telescópios do Observatório Lick: o telescópio automático de imagem Katzman de 0,76 metros e o telescópio Nickel de 1 metro.

A descoberta e os resultados das observações de acompanhamento de todo o mundo foram publicados na na revista Nature.

Fonte: Astronomy

Júpiter observado no infravermelho

Júpiter parece um pouco diferente, quando observado na luz infravermelha.

© Hubble/Judy Schmidt (Júpiter observado no infravermelho)

Para melhor entender os movimentos das nuvens de Júpiter e para ajudar a sonda Juno da NASA, a entender o contexto planetário, o telescópio espacial Hubble está sendo direcionado para fazer imagens regulares de todo o sistema Joviano.

As cores de Júpiter que estão sendo monitoradas, vão além do intervalo de cores normalmente observado pelo olho humano, já que inclui tanto as emissões no ultravioleta e no infravermelho. A imagem acima mostra Júpiter, fotografado pelo Hubble em 2016, onde três bandas da luz infravermelha próxima foram digitalmente tratadas para apresentar de forma colorida a imagem do planeta.

Júpiter aparece diferente no infravermelho, pois a quantidade de luz do Sol refletida de volta é distinta, dependendo da altura das nuvens e de brilhos discrepantes devido à latitudes diferentes. Mesmo assim, muitos aspectos tradicionais de Júpiter se mantêm, incluindo a as zonas brilhantes e os cinturões escuros, que circulam o planeta próximo do equador, a Grande Mancha Vermelha também pode ser vista no canto inferior esquerdo da imagem, e o sistema de tempestades ao sul dela, conhecido como colar de pérolas.

Os polos brilham mais intensamente pois a névoa de alta altitude é energizada por partículas carregadas da magnetosfera de Júpiter. A Juno completou recentemente sua décima de doze órbitas planejadas em torno do planeta e continua registrando dados para ajudar a humanidade entender, não somente o clima de Júpiter, mas o que está localizado abaixo de suas nuvens.

Fonte: NASA

Buracos negros supermassivos crescem mais do que as suas galáxias

De acordo com dois novos estudos que usam dados do observatório de raios X Chandra da NASA e de outros telescópios, os maiores buracos negros do Universo estão crescendo mais depressa do que a taxa de formação estelar das suas galáxias.

© M. Helfenbein (ilustração de um buraco negro supermassivo)

Ao longo de muitos anos, os astrônomos recolheram dados sobre a formação de estrelas em galáxias e sobre o crescimento de buracos negros supermassivos nos seus centros.

Agora, descobertas de dois grupos independentes de pesquisadores indicam que os buracos negros nas galáxias massivas cresceram muito mais depressa do que nas galáxias menos massivas.

Usando grandes quantidades de dados do observatório de raios X Chandra, do telescópio espacial Hubble e de outros observatórios, os astrônomos estudaram a taxa de crescimento de buracos negros em galáxias a distâncias de 4,3 a 12,2 bilhões de anos-luz da Terra. Este trabalho foi liderado por Guang Yang da Universidade Estatal da Pensilvânia, EUA. Os dados de raios X incluíram os levantamentos Chandra Deep Field-South & North e COSMOS-Legacy.

Os cientistas calcularam a relação entre a taxa de crescimento de um buraco negro supermassivo e a taxa de crescimento das estrelas na sua galáxia hospedeira. Uma ideia comum é que esta relação é aproximadamente constante para todas as galáxias.

Em vez disso, os pesquisadores descobriram que esta proporção é muito maior para galáxias mais massivas. Para galáxias que contêm um conteúdo estelar equivalente a cerca de 100 bilhões de massas solares, a proporção é cerca de dez vezes maior do que para galáxias com um conteúdo estelar equivalente a cerca de 10 bilhões de massas solares.

Uma explicação é que talvez as galáxias massivas sejam mais eficazes na absorção de gás frio aos seus buracos negros supermassivos centrais do que as menos massivas.

Outro grupo de cientistas encontrou, independentemente, evidências de que o crescimento dos buracos negros mais massivos ultrapassou o crescimento estelar nas suas galáxias hospedeiras. Mar Mezcua (Instituto de Ciências Espaciais da Espanha) e colegas estudaram buracos negros em algumas das mais brilhantes e massivas galáxias do Universo. Estudaram 72 galáxias localizadas no centro de aglomerados galácticos a distâncias de até mais ou menos 3,5 bilhões de anos-luz da Terra. O estudo usou dados de raios X do Chandra e dados de rádio do ATCA (Australia Telescope Compact Array), do VLA (Karl G. Jansky Very Large Array) e do VLBA (Very Long Baseline Array).

Mezcua e colegas estimaram as massas dos buracos negros nestes aglomerados de galáxias usando uma relação bem conhecida que liga a massa de um buraco negro à emissão de raios X e rádio associada com o buraco negro. Descobriu-se que as massas dos buracos negros são dez vezes maiores do que as massas estimadas por outro método.

"Descobrimos que os buracos negros são muito maiores do que esperávamos," realça Mezcua. "Talvez tenham tido um avanço de crescimento nesta corrida cósmica, ou talvez tenham tido uma vantagem na velocidade de crescimento que durou bilhões de anos."

Os cientistas descobriram que quase metade dos buracos negros na sua amostra tinham massas estimadas em pelo menos 10 bilhões de vezes a massa do Sol. Isto coloca-os na categoria de buracos negros "ultramassivos".

O trabalho por Mezcua et al. foi publicado na edição de fevereiro de 2018 da revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. O trabalho por Yang et al. foi aceito para publicação e será divulgado na edição de abril de 2018 da mesma revista.

Fonte: Penn State University

Via Láctea empata com M31 em termos de massa

Astrônomos descobriram que a nossa grande galáxia vizinha mais próxima, a Galáxia de Andrômeda ou M31, tem aproximadamente o tamanho da Via Láctea.

© ICRAR (simulação da fusão da Via Láctea com a Galáxia de Andrômeda)

Pensava-se que Andrômeda tinha duas a três vezes o tamanho da Via Láctea, e que a nossa própria Galáxia seria, eventualmente, engolida pela nossa vizinha maior. Mas uma pesquisa mais recente iguala a pontuação das duas galáxias.

A pesquisa descobriu que a massa da M31 equivale a 800 bilhões de vezes a massa do Sol, próximo da Via Láctea. Prajwal Kafle, astrofísico do ICRAR (International Centre for Radio Astronomy Research) da Universidade da Austrália Ocidental, disse que o estudo usou uma nova técnica para medir a velocidade necessária de uma galáxia.

Quando um foguete é lançado para o espaço, é lançado com uma velocidade de 11 km/s a fim de superar a atração gravitacional da Terra. A Via Láctea é mais de um trilhão de vezes mais massiva do que o nosso minúsculo planeta Terra e para escapar à sua atração gravitacional temos que ser lançados com uma velocidade de 550 km/s. Os astrônomos usaram esta técnica para determinar a massa de Andrômeda.

A investigação sugere que os cientistas sobrestimaram a quantidade de matéria escura na Galáxia de Andrômeda. "Ao examinarmos as órbitas de estrelas de alta velocidade, descobrimos que esta galáxia tem muito menos matéria escura do que se pensava anteriormente, apenas um-terço da determinada em observações anteriores," realça o Dr. Kafle.

A Via Láctea e a Galáxia de Andrômeda são duas galáxias espirais gigantes no nosso Universo local e a luz leva uns cosmologicamente minúsculos dois milhões de anos para viajar a distância que as separa.

Agora que a M31 não é considerada a irmã "mais velha" (analogia em termos de tamanho, não idade) da Via Láctea, são necessárias novas simulações para descobrir o que acontecerá quando as duas galáxias eventualmente colidirem.

O Dr. Kafle usou uma técnica semelhante para reavaliar [para baixo] a massa da Via Láctea em 2014 e disse que este último achado teve grandes implicações para a nossa compreensão dos nossos vizinhos galácticos mais próximos.

"Transforma completamente a nossa compreensão do Grupo Local," acrescenta. "Pensávamos que havia esta grande galáxia e que a nossa própria Via Láctea era ligeiramente menor, mas este cenário agora mudou completamente. É realmente emocionante termos sido capazes de encontrar um novo método e, de repente, 50 anos de compreensão coletiva do Grupo Local foram colocados de cabeça para baixo."

Um artigo foi publicado no periódico Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Fonte: International Centre for Radio Astronomy Research

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