Ventos supersônicos e chuva de rochas em planeta de lava

Entre os exoplanetas mais extremos descobertos, estão os planetas de lava: mundos escaldantes que orbitam tão perto da sua estrela hospedeira que algumas regiões são provavelmente oceanos de lava derretida.

© U. McGill/J. Roussy (ilustração do exoplaneta de lava K2-141b)

De acordo com cientistas da Universidade McGill, da Universidade de York e do IISER (Indian Institute of Science Education and Research), a atmosfera e o ciclo climático de pelo menos um destes exoplanetas são ainda mais estranhos, com evaporação e precipitação de rochas, ventos supersônicos que atingem mais de 5.000 km/h e um oceano de magma com 100 km de profundidade. 

Num estudo, os cientistas usam simulações de computador para prever as condições em K2-141b, um exoplaneta do tamanho da Terra com uma superfície, oceano e atmosfera compostos dos mesmos ingredientes: rochas. A meteorologia extrema, prevista na sua análise, pode mudar permanentemente a superfície e atmosfera de K2-141b ao longo do tempo. 

Ao analisar o padrão de iluminação do exoplaneta, descobriu-se que em cerca de dois-terços de K2-141b é dia perpétuo, em vez do ciclo dia-noite a que estamos habituados na Terra. O K2-141b pertence a um subconjunto de planetas rochosos que orbitam muito perto da sua estrela. Esta proximidade mantém o exoplaneta gravitacionalmente bloqueado, o que significa que o mesmo lado está sempre voltado para a estrela. O lado noturno sofre temperaturas frias abaixo dos -200º C. O lado diurno do exoplaneta, com uns estimados 3.000º C, é quente o suficiente não apenas para derreter rochas, mas também para as vaporizar, criando em algumas áreas uma atmosfera fina. 

Notavelmente, a atmosfera de vapor de rocha criada pelo calor extremo sofre precipitação. Assim como o ciclo da água na Terra, onde a água evapora, sobe para a atmosfera, condensa-se e cai de volta como chuva, o mesmo ocorre com o sódio, monóxido de silício e dióxido de silício em K2-141b. 

Na Terra, a chuva regressa aos oceanos, onde evapora mais uma vez e o ciclo da água se repete. Em K2-141b, o vapor mineral formado pela rocha evaporada é varrida para o lado noturno frio pelos ventos supersônicos e as rochas "chovem" de volta para o oceano de magma. As correntes resultantes deslocam-se de volta para o lado diurno infernal do exoplaneta, onde a rocha é evaporada mais uma vez. 

Ainda assim, o ciclo de K2-141b não é tão estável quanto o da Terra. O fluxo de retorno do oceano de magma para o lado diurno é lento e, como resultado, preveem que a composição mineral mudará com o tempo, eventualmente modificando a própria superfície e atmosfera de K2-141b. 

Todos os planetas rochosos, incluindo a Terra, começaram como mundos de lava, mas rapidamente arrefeceram e solidificaram. Os planetas de lava dão-nos um raro vislumbre deste estágio da evolução planetária. 

Os cientistas dizem que o próximo passo será testar se estas previsões estão corretas. A equipe tem agora dados do telescópio espacial Spitzer que deverão dar-lhes um primeiro vislumbre das temperaturas diurnas e noturnas do exoplaneta. Com o lançamento do telescópio espacial James Webb, previsto para 2021, serão capazes de verificar se a atmosfera se comporta como previsto.

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

Fonte: Royal Astronomical Society

A habitabilidade dos planetas em torno de anãs vermelhas velhas

Os planetas que orbitam perto das estrelas mais abundantes e duradouras da nossa Via Láctea podem ser menos hospitaleiros para a vida do que se pensava.

© NASA (ilustração da Estrela de Barnard)

Um novo estudo usando o observatório de raios X Chandra e o telescópio espacial Hubble da NASA examinou a anã vermelha chamada Estrela de Barnard, que tem mais ou menos 10 bilhões de anos, mais do dobro da idade atual do Sol. 

As anãs vermelhas são muito mais frias e menos massivas do que o Sol, e espera-se que vivam muito mais tempo porque não consomem o seu combustível tão depressa. A Estrela de Barnard é uma das estrelas mais próximas, a uma distância de apenas 6 anos-luz. 

As anãs vermelhas jovens, com idades inferiores a alguns bilhões de anos, são conhecidas como fortes fontes de radiação altamente energética, incluindo rajadas de radiação ultravioleta e raios X. No entanto, os cientistas sabem menos sobre quanta radiação prejudicial as anãs vermelhas emitem mais tarde nas suas vidas. 

As novas observações concluíram que aproximadamente 25% do tempo, a Estrela de Barnard libera proeminências escaldantes, que podem danificar a atmosfera dos planetas que orbitam perto. Embora o seu único planeta conhecido não tenha temperaturas habitáveis, este estudo acrescenta evidências de que as anãs vermelhas podem apresentar sérios desafios para a vida nos seus planetas. 

As anãs vermelhas são os tipos mais comuns de estrelas, e os seus tamanhos pequenos tornam-nas favoráveis para o estudo de planetas em órbita. A Estrela de Barnard é um ótimo estudo de caso para aprender o que acontece em particular com as anãs vermelhas mais velhas. 

As observações da Estrela de Barnard com o telescópio espacial Hubble, realizadas em março de 2019, revelaram duas proeminências ultravioletas altamente energéticas, e as observações do Chandra em junho de 2019 revelaram uma em raios X. Ambas as observações duraram cerca de 7 horas. 

Esta alta atividade é surpreendente para uma anã vermelha velha. Os astrônomos então estudaram o que estes resultados significam para planetas rochosos que orbitam na zona habitável de uma anã vermelha como a Estrela de Barnard. 

Qualquer atmosfera formada no início da história de um planeta na zona habitável provavelmente sofreu erosão devido à radiação altamente energética da estrela durante a sua juventude volátil. Mais tarde, no entanto, as atmosferas dos planetas podem regenerar-se à medida que a estrela se torna menos ativa com a idade. Este processo de regeneração pode ocorrer por gases liberados por impactos de material sólido ou gases liberados por processos vulcânicos. 

No entanto, a investida de proeminências poderosas como as aqui relatadas, ocorrendo repetidamente ao longo de centenas de milhões de anos, pode erodir qualquer atmosfera regenerada em planetas rochosos na zona habitável. Isto reduziria a hipótese destes mundos suportarem vida. 

Devido a estas descobertas surpreendentes de proeminências, os pesquisadores consideraram outras possibilidades de vida em planetas que orbitam anãs vermelhas velhas como a Estrela de Barnard. 

Embora os planetas na zona habitável tradicional possam não ser capazes de manter a sua atmosfera devido ao clima estelar, os astrônomos podem estender as suas buscas por planetas a distâncias maiores da estrela hospedeira, onde as doses de radiação altamente energética são mais baixas. A estas distâncias maiores, é possível que o efeito estufa de gases que não o dióxido de carbono, como o hidrogênio, permita a existência de água líquida. 

Até agora foram confirmados mais de 4.000 exoplanetas, e muitos orbitam anãs vermelhas. Entender o que torna os planetas habitáveis é do interesse dos cientistas no campo da astrobiologia, que estuda a origem da vida na Terra e onde pode existir no Sistema Solar e além. Os pesquisadores está atualmente estudando a radiação altamente energética de muitas outras anãs vermelhas para determinar se a Estrela de Barnard é típica. 

Se a maioria das anãs vermelhas seja hostil à vida, conclui-se que pode ser que planetas em torno de estrelas mais massivas, como o nosso próprio Sol, podem ser o local ideal para procurar mundos habitados com a próxima geração de telescópios. 

A Estrela de Barnard tem 16% da massa do Sol e o seu planeta conhecido tem um massa três vezes a da Terra, orbitando a uma distância mais ou menos equivalente à separação Mercúrio-Sol. 

O artigo que descreve estes resultados foi publicado no periódico The Astronomical Journal.

Fonte: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

Metade das estrelas parecidas do Sol podem hospedar planetas rochosos

Desde que os astrônomos confirmaram a presença de exoplanetas que a humanidade se pergunta quantos podem abrigar vida.

© NASA/JPL-Caltech (ilustração do exoplaneta Kepler-425b)

Agora, estamos um pouco mais perto de encontrar a resposta. De acordo com uma nova pesquisa usando dados da missão Kepler da NASA, cerca de metade das estrelas semelhantes em temperatura com o nosso Sol podem ter um planeta rochoso capaz de suportar água líquida à sua superfície.

A nossa Galáxia possui cerca de 300 milhões destes mundos potencialmente habitáveis. Alguns destes exoplanetas podem até ser nossos vizinhos interestelares, com quatro potencialmente a 30 anos-luz do nosso Sol e o mais próximo provavelmente a cerca de 20 anos-luz.

Esta pesquisa ajuda-nos a entender o potencial destes planetas em ter os elementos para sustentar a vida. Esta é uma parte essencial da astrobiologia, o estudo das origens e do futuro da vida no nosso Universo.

A NASA reformou o telescópio espacial em 2018, depois de ter ficado sem combustível. Nove anos de observações do telescópio revelaram que existem bilhões de planetas na nossa Galáxia, ou seja, mais planetas do que estrelas.

Embora este resultado esteja longe de ser definitivo, e a água à superfície de um planeta seja apenas um dos muitos fatores que sustentam a vida, é extremamente importante calcular que estes mundos são tão comuns com tanta confiança e precisão.

Para fins de cálculo desta taxa de ocorrência, a equipe analisou exoplanetas com raios entre 0,5 e 1,5 vezes o da Terra, focando-se em planetas que são provavelmente rochosos. Também inspecionaram estrelas semelhantes ao nosso Sol em idade e temperatura, com uma diferença (mais quentes ou mais frias) de 800º C. 

Trata-se de uma ampla gama de estrelas diferentes, cada uma com as suas próprias propriedades particulares, influenciando se os planetas rochosos em órbita são capazes de suportar água líquida. Estas complexidades são, em parte, o motivo pelo qual é tão difícil calcular quantos planetas potencialmente habitáveis existem, especialmente quando até os nossos telescópios mais poderosos mal conseguem detectar estes planetas pequenos.

Esta nova descoberta é um passo significativo em direção à missão original do Kepler de entender quantos mundos potencialmente habitáveis existem na nossa Galáxia. Estimativas anteriores da frequência, também conhecida como taxa de ocorrência, de tais planetas ignoravam a relação entre a temperatura das estrelas e os tipos de luz emitidos pela estrela e absorvidos pelo planeta. 

A nova análise é responsável por estas relações e fornece uma compreensão mais completa de se um determinado planeta pode ser capaz ou não de suportar água líquida. Esta abordagem é possível combinando o conjunto final de dados do Kepler de sinais planetários com dados sobre a produção energética de cada estrela recolhidos pela missão Gaia da ESA. 

O Gaia forneceu informações sobre a quantidade de energia que cai num planeta da estrela com base no fluxo estelar, ou a quantidade total de energia que é emitida numa determinada área durante um determinado espaço de tempo.

Embora o efeito exato ainda esteja a ser investigado, a atmosfera de um planeta também entra no cálculo da quantidade de luz necessária para permitir água líquida à superfície. Usando uma estimativa conservadora do efeito da atmosfera, estima-se uma taxa de ocorrência de aproximadamente 50%, ou seja, cerca de metade das estrelas semelhantes ao Sol têm planetas rochosos capazes abrigar água líquida à superfície. Uma definição alternativa otimista da zona habitável estima cerca de 75%. 

Este resultado baseia-se num longo legado de trabalho de análise dos dados do Kepler para obter uma taxa de ocorrência e prepara o terreno para futuras observações de exoplanetas informadas por quão comuns esperamos que estes mundos rochosos e potencialmente habitáveis sejam. As pesquisas futuras vão continuar refinando esta percentagem, informando a probabilidade de encontrar estes tipos de planetas e alimentando os planetas para os próximos estágios de exploração exoplanetária.

Depois de revelar mais de 2.800 exoplanetas confirmados, os dados recolhidos pelo telescópio espacial Kepler continuam produzindo novas descobertas essenciais sobre o nosso lugar no Universo. Embora o campo de visão do Kepler cobrisse apenas 0,25% do céu, a área coberta por uma mão à distância do braço esticado, os seus dados permitiram que os cientistas extrapolassem o que os dados da missão significam para o resto da Galáxia. Este trabalho continua com o TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite), o atual telescópio de caça exoplanetária da NASA. 

O estudo será publicado no periódico The Astronomical Journal.

Fonte: SETI Institute

Vulcões ajudam a criar atmosfera em lua de Júpiter

Novas imagens obtidas pelo radiotelescópio ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) mostram, pela primeira vez, os efeitos diretos da atividade vulcânica na superfície sobre a atmosfera da Io, uma das luas de Júpiter.

© NASA/JPL (Io)

Io é a lua que apresenta a atividade vulcânica mais intensa no Sistema Solar. Ela possui mais de 400 vulcões ativos que expelem gases de enxofre. É devido ao congelamento desse material que a superfície de Io possui sua coloração típica em tons de amarelo, branco, laranja e vermelho. 

Embora a atmosfera de Io seja extremamente rarefeita, cerca de um bilhão de vezes mais fina que a atmosfera da Terra, ela pode nos ensinar muitas coisas sobre a atividade vulcânica no astro, fornecendo uma janela para o que acontece por baixo de sua crosta colorida.

Pesquisas anteriores mostram que a atmosfera de Io é dominada pelo gás dióxido de enxofre, que é fornecido pela atividade vulcânica. Entretanto, não é conhecido qual é o processo que fomenta a dinâmica da atmosfera de Io. 

Será a atividade vulcânica? Ou será o gás congelado que passa pela sublimação quando Io recebe a luz do Sol? 

Para identificar qual é o processo responsável por criar a atmosfera de Io, uma equipe de astrônomos utilizou o ALMA para produzir imagens da lua quando ela eclipsou devido à sombra de Júpiter. Quando Io passa por dentro da sombra de Júpiter, e está fora da luz direta do Sol, fica frio demais para que o dióxido de enxofre se mantenha como gás, e ele se condensa sobre a superfície de Io. Durante esse período, observa-se apenas o dióxido que tem origem na atividade vulcânica, e é possível ver exatamente o quanto da atmosfera é impactada por ela. 

Graças a resolução extraordinária do ALMA e a sua elevada sensibilidade, os astrônomos puderam, pela primeira vez, ver claramente as plumas do dióxido de enxofre (SO2) e monóxido de enxofre (SO) surgindo dos vulcões. Baseando-se nas imagens, eles calcularam que as atividades vulcânicas produzem diretamente entre 30% a 50% da atmosfera de Io. As imagens do ALMA também revelaram um terceiro gás proveniente dos vulcões: o cloreto de potássio (KCl). 

Essa é uma evidência poderosa de que as reservas de magma são diferentes sob diferentes vulcões. Io possui atividades vulcânicas devido a um processo chamado aquecimento de maré. A orbita de Io ao redor de Júpiter não é muito circular, e também possui um lado que está permanente voltado para o planeta, tal como acontece com a nossa Lua. 

A força gravitacional de outras luas de Júpiter, Europa e Ganimedes, causa uma quantidade tremenda de atrito interno e aquecimento, dando origem aos vulcões como o Loki Patera, que possui mais de 200 quilômetros. 

O estudo a atmosfera de Io e sua atividade vulcânica, aprendemos mais não apenas sobre os vulcões em si, mas também sobre o processo de aquecimento por maré e o interior de Io.

Fonte: The Planetary Sciences Journal

O mistério de galáxia composta quase inteiramente por matéria escura

Até o momento, é difícil explicar o processo que leva à formação das galáxias sem evocar a presença de um componente onipresente mas misterioso: a chamada matéria escura.

© Gemini (Dragonfly 44 no centro)

Graças a muitas medições já feitas nas regiões ao redor de galáxias, os astrônomos estimam que a quantidade de matéria escura que uma certa galáxia possui seja de 10 até 30 vezes superior à quantidade de matéria visível. 

Porém, a descoberta de um objeto muito difuso, chamado Dragonfly 44, ocorrida alguns anos atrás, desafiou essa ideia. Constatou-se que, nessa galáxia, a quantidade estimada de matéria escura superava a massa formada por suas estrelas visíveis em 10 mil vezes.

Animados por esta descoberta, os astrônomos procuraram determinar se se tratava de um objeto realmente anômalo, ou se teria acontecido algo de errado durante a análise das observações. Agora temos a resposta. Uma equipe internacional liderada pelo Instituto Kapteyn, da Universidade de Groningen, na Holanda, e com participação do Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) e da Universidade de La Laguna, descobriu que o número total de aglomerados globulares ao redor da Dragonfly 44, e, portanto, o conteúdo de matéria escura, é muito menor do que sugeriram as descobertas iniciais. Isso mostra que a galáxia não é uma anomalia. 

A galáxia Dragonfly 44 foi descoberta durante uma grande pesquisa sobre o aglomerado Coma, que é composto por milhares de galáxias. Desde o início, a galáxia causou espanto junto aos pesquisadores. As estimativas atribuíam a ela uma quantidade de matéria escura quase equivalente à que existe na Via Láctea, na ordem dos bilhões de massas solares.

Porém, diferentemente da Via Láctea, que possui centenas de bilhões de estrelas ao seu redor, a DF44 é circundada por apenas centenas de milhares de estrelas, um número milhares de vezes menor. Isso implicava uma quantidade de matéria escura dez vezes maior do que a massa de suas estrelas. 

Se os cálculos estivessem corretos, isso tornaria a galáxia um objeto singular, com quase 100 vezes mais matéria escura do que o que seria de se esperar a partir do número de suas estrelas. Porém, uma análise exaustiva revelou que o total de aglomerados globulares que existem ao redor da Dragonfly 44 é de somente 20. 

Além disso, o total de matéria escura estimado nesse estudo equivale a apenas cerca de 300 vezes o total de matéria luminosa. “O fato de termos encontrado apenas 20 aglomerados globulares, em contraste com os 80 relatados anteriormente, reduz drasticamente as estimativas para a quantidade de matéria escura na galáxia,” diz Ignacio Trujillo, pesquisador do IAC.

Com esse número de aglomerados globulares, a quantidade de matéria escura que é estimada para a Dragonfly 44 está de acordo com o que é esperado para esse tipo de galáxia. A taxa entre matéria visível e matéria escura não é mais de 1 para 10 mil, mas 1 para 300. “Agora, sabemos que os resultados anteriores estavam errado e que a DF44 não é nada de extraordinário, pontua Teymoor Saifollahi, pesquisador no Instituto Kapteyn. 

“Entretanto, nós não temos uma explicação física para essa relação entre o número total de aglomerados globulares e a quantidade total de galáxias. Isso é um conhecimento puramente observacional. Pode haver alguma relação com a quantidade original do gás a partir do qual se formaram as estrelas, e os aglomerados globulares. Quanto mais matéria escura existe em uma galáxia, mais gás ela contém,” sugere Johan H. Knapen, pesquisador da IAC. 

Os resultados foram publicados recentemente no periódico Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Fonte: Scientific American

Encontradas evidências de um exoplaneta extragalático

Desde a primeira detecção do primeiro exoplaneta em 1992, os astrônomos encontraram milhares de outros.

© Hubble (M51)

Na verdade, estima-se que a Via Láctea é o lar de 40 bilhões de mundos. Portanto, é fácil imaginar que os planetas devem ser comuns em outras galáxias, particularmente aqueles que parecem semelhantes aos nossos. Mas quando se trata de localizar esses planetas, há um problema. Outras galáxias estão tão distantes e as estrelas amontoadas em uma região tão pequena do espaço, visto da Terra, que é difícil identificar individualmente, muito menos os efeitos de quaisquer planetas ao seu redor. Portanto, os planetas extragaláticos, infelizmente, iludiram os astrônomos.

Agora Rosanne Di Stefano, do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, juntamente com vários colegas, afirmam ter encontrado um planeta candidato na Galáxia Whirlpool M51, a cerca de 23 milhões de anos-luz da Terra, perto da constelação de Ursa Maior. Este mundo alienígena, batizado de M51-ULS-1b, é provavelmente um pouco menor do que Saturno e orbita um sistema binário a uma distância de talvez dez vezes a distância da Terra ao Sol.

A observação foi possível por causa de um conjunto especial de condições. O sistema binário hospedeiro do planeta consiste em uma estrela de nêutrons ou buraco negro que está devorando uma estrela massiva próxima a uma taxa enorme. A queda da poeira estelar libera grandes quantidades de energia, tornando este sistema uma das fontes mais brilhantes de raios X em toda a Galáxia Whirlpool. 

A sua luminosidade de raios X é cerca de um milhão de vezes mais brilhante do que toda a emissão do Sol em todos os comprimentos de onda. Mas a fonte desses raios X - o buraco negro ou estrela de nêutrons - é minúscula. Isso significa que um planeta do tamanho de Saturno orbitando um bilhão de quilômetros de distância pode eclipsar completamente a fonte de raios X, caso passe diretamente na linha de visão com a Terra. 

Em 20 de setembro de 2012, é exatamente o que parece ter acontecido. Por sorte, o observatório de raios X Chandra em órbita estava observando no momento. A fonte de raios X diminuiu até desvanecer e então reapareceu, todo o trânsito durando cerca de 3 horas. Na época, ninguém percebeu porque os conjuntos de dados do Chandra não estavam sendo pesquisados por variações tão curtas. 

Existem várias razões pelas quais uma fonte de raios X pode escurecer dessa maneira. Um é a presença de outra pequena estrela, como uma anã branca, que eclipsa a fonte de raios X. A equipe diz que M51-ULS-1b não pode ser uma anã branca ou outro tipo de estrela porque o sistema binário é muito jovem para que tal objeto tenha evoluído nas proximidades. 

Outra explicação potencial é a variação natural, talvez por causa de uma interrupção da queda do material no buraco negro ou estrela de nêutrons. Nesses casos, a luminosidade muda de uma forma característica, com frequências de energia mais alta mudando mais rapidamente do que as de energia mais baixa, e ligando novamente de uma maneira diferente. Mas, neste caso, todas as frequências diminuíram e reapareceram ao mesmo tempo, sugerindo um eclipse. 

É aproximadamente simétrico e tem uma forma típica de trânsitos nos quais a fonte e o objeto em trânsito têm tamanhos comparáveis. Agora que o primeiro candidato a planeta em outra galáxia surgiu, outros provavelmente serão encontrados rapidamente. 

A equipe vasculhou apenas uma parte dos dados de raios X do Chandra para encontrar este novo candidato a planeta. Há muito mais planetas candidatos extragalácticos adicionais em órbitas amplas. E mais dados estão sendo coletados o tempo todo. Portanto, embora M51-ULS-1b possa ser o primeiro planeta candidato descoberto em outra galáxia, é improvável que seja o último.

Aguardem novas descobertas.

Fonte: Astronomy

Galáxias no Universo jovem eram surpreendentemente maduras

As galáxias massivas já eram muito mais maduras no início do Universo do que o esperado.

© ALPINE (duas galáxias no início do Universo)

A maioria das galáxias formou-se quando o Universo ainda era muito jovem. A nossa própria Galáxia, por exemplo, provavelmente começou a formar-se há 13,6 bilhões de anos, no nosso Universo com 13,8 bilhões de anos. Quando o Universo tinha apenas 10% da sua idade atual (1-1,5 bilhões de anos depois do Big Bang), a maioria das galáxias sofreu um "surto de crescimento". 

Durante este tempo, fabricaram a maior parte da sua massa estelar e outras propriedades, como poeira, conteúdo de elementos pesados e formas de disco em espiral, que vemos nas galáxias de hoje. Portanto, se quisermos aprender como as galáxias como a Via Láctea se formaram, é importante estudar esta época. 

Num levantamento chamado ALPINE (ALMA Large Program to Investigate C+ at Early Times), astrônomos estudaram 118 galáxias que passaram por este "surto de crescimento" no início do Universo. Notou-se que muitas delas eram mais maduras do que o esperado. As galáxias são consideradas mais maduras do que primordiais quando contêm uma quantidade significativa de poeira e elementos pesados. 

A poeira e os elementos pesados são considerados um subproduto das estrelas moribundas. Mas as galáxias no início do Universo ainda não tiveram muito tempo para construir estrelas, de modo que não espera-se ver também lá muita poeira ou elementos pesados. A partir de estudos anteriores, observa-se que estas galáxias jovens são pobres em poeira. No entanto, descobriu-se que cerca de 20% das galáxias "construídas" durante esta época inicial já tinham muita poeira e uma fração significativa da luz ultravioleta de estrelas recém-nascidas já está oculta por esta poeira. 

Muitas das galáxias também foram consideradas relativamente adultas porque mostraram diversidade nas suas estruturas, incluindo os primeiros sinais de discos com suporte rotacional, o que pode mais tarde levar a galáxias com uma estrutura espiral, como é observado em galáxias como a Via Láctea. 

Espera-se que as galáxias no início do Universo se pareçam com "desastres" cósmicos porque colidem frequentemente. O ALMA já avistou galáxias muito distantes, como MAMBO-9 (uma galáxia muito empoeirada) e Wolfe Disk (uma galáxia com um disco giratório). Mas era difícil dizer se estas descobertas eram únicas, ou se haviam mais galáxias como elas por aí. O ALPINE é o primeiro levantamento que permitiu estudar um número significativo de galáxias no Universo primitivo e mostra que podem evoluir mais depressa do que o esperado. 

Mas os cientistas ainda não entendem como estas galáxias cresceram tão rapidamente e porque é que algumas delas já têm discos giratórios. As observações do ALMA foram cruciais porque o radiotelescópio pode ver a formação estelar que está escondida pela poeira e rastrear o movimento do gás emitido pelas regiões de formação estelar. Os levantamentos de galáxias no início do Universo geralmente usam telescópios ópticos e infravermelhos. Estes permitem a medição da formação estelar não obstruída e das massas estelares. No entanto, estes telescópios têm dificuldade em medir regiões obscurecidas por poeira, onde as estrelas se formam, ou os movimentos do gás nestas galáxias. 

O ALPINE é o primeiro e o maior levantamento galáctico em vários comprimentos de onda no início do Universo. Para uma grande amostra de galáxias, a equipe recolheu medições no óptico (incluindo com o Subaru, VISTA, Hubble, Keck e VLT), no infravermelho (Spitzer) e no rádio (ALMA). Os estudos em vários comprimentos de onda são necessários para obter uma imagem completa de como as galáxias são construídas.

Fonte: National Radio Astronomy Observatory

Descoberta molécula singular na atmosfera de Titã

Cientistas da NASA identificaram uma molécula na atmosfera de Titã que nunca tinha sido detectada em qualquer outra atmosfera.

© NASA/Cassini (Titã)

A molécula é denominada ciclopropenilideno (C3H2). Os cientistas dizem que esta molécula simples baseada em carbono pode ser um precursor de compostos mais complexos que poderiam formar ou alimentar uma possível forma de vida em Titã. 

Os pesquisadores encontraram C3H2 usando um radiotelescópio ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), localizado no Chile. Notaram a molécula C3H2, que é feita de carbono e hidrogênio, enquanto examinavam um espectro de assinaturas de luz únicas recolhido pelo telescópio; estas revelaram a composição química da atmosfera de Titã pela energia que as suas moléculas emitiam ou absorviam. 

Embora os cientistas tenham encontrado C3H2 em regiões espalhadas pela Galáxia, encontrá-la numa atmosfera foi uma surpresa. Isto porque a molécula ciclopropenilideno pode reagir facilmente com outras moléculas com as quais entra em contato e formar espécies diferentes. Os astrônomos até agora encontraram C3H2 apenas em nuvens de gás e poeira que flutuam entre sistemas estelares, ou seja, em regiões demasiado frias e difusas para facilitar muitas reações químicas. Mas atmosferas densas como a de Titã são "colmeias" de atividade química. 

Essa é uma das razões principais pelas quais os cientistas estão interessados nesta lua, que é o destino da futura missão Dragonfly da NASA. A equipe foi capaz de identificar pequenas quantidades de C3H2 em Titã provavelmente porque estavam observando as camadas superiores da atmosfera da lua, onde há menos gases para interagir com C3H2. Os cientistas ainda não sabem porque é que o composto químico ciclopropenilideno apareceria na atmosfera de Titã, mas em nenhuma outra atmosfera. 

A maior das 62 luas de Saturno, Titã é um mundo intrigante que, de certa forma, é o mais semelhante à Terra que já encontramos. Ao contrário de qualquer outra lua no Sistema Solar - existem mais de 200 - Titã tem uma atmosfera densa que é quatro vezes mais densa que a da Terra, além de nuvens, chuva, lagos e rios, e até mesmo um oceano subterrâneo de água salgada. 

A atmosfera de Titã é composta principalmente por nitrogênio, como a da Terra, com uma pitada de metano. Quando as moléculas de metano e nitrogênio se separam sob o brilho do Sol, os seus átomos componentes desencadeiam uma complexa teia de química orgânica.

Os tipos de moléculas que podem estar à superfície de Titã podem ser os mesmos que formaram os blocos de construção da vida na Terra. No início da sua história, há 3,8-2,5 bilhões de anos, quando o metano enchia o ar da Terra em vez de oxigênio, as condições aqui podiam ser semelhantes às de Titã hoje. 

A molécula ciclopropenilideno é a única outra molécula cíclica além do benzeno, que foi encontrada na atmosfera de Titã até agora. Embora o composto C3H2 não seja conhecido pela sua utilização em reações biológicas modernas, as moléculas de circuito fechado são importantes porque formam os anéis para as nucleobases do DNA, a estrutura química complexa que transporta o código genético da vida, e do RNA, outro composto crítico para as funções da vida. 

O benzeno era considerado a unidade diminuta de moléculas anulares e complexas de hidrocarbonetos encontrada em qualquer atmosfera planetária. Mas agora, o C3H2, com metade dos átomos de carbono do benzeno, parece ter tomado o seu lugar. 

A sonda Cassini avistou evidências de uma versão eletricamente carregada da mesma molécula, C3H3+. Sendo um achado raro, os cientistas estão tentando aprender mais sobre o ciclopropenilideno e como pode interagir com os gases na atmosfera de Titã. 

A descoberta foi publicada no periódico The Astronomical Journal.

Fonte: NASA

Nebulosa da Caveira

Este resto etéreo de uma estrela morta há muito tempo, aninhado na barriga da Baleia, tem uma semelhança desconfortável com uma caveira flutuando no espaço.

© ESO (NGC 246)

Captada em detalhes pelo Very Large Telescope (VLT) do ESO, esta imagem nos revela a “sinistra” Nebulosa da Caveira em belas cores de sangue. Esta é a primeira nebulosa planetária que conhecemos associada a um par de estrelas fortemente ligadas, com uma terceira estrela mais exterior na sua órbita.

Também conhecida por NGC 246, a Nebulosa da Caveira situa-se a cerca de 1.600 anos-luz de distância da Terra na constelação austral da Baleia. Esta nebulosa se formou quando uma estrela do tipo do Sol no final da sua vida expeliu as suas camadas mais exteriores, pondo a descoberto o seu núcleo, uma anã branca, uma das duas estrelas que pode ser vista mesmo no centro da NGC 246. 

Apesar de conhecermos esta nebulosa há vários séculos, foi apenas em 2014, com o auxílio do VLT, que os astrônomos descobriram que a anã branca e a sua companheira escondem uma terceira estrela situada no núcleo da Nebulosa da Caveira. Esta estrela, que não é visível na imagem, é uma anã vermelha tênue situada muito perto da anã branca, a cerca de 500 vezes a distância entre a Terra e o Sol. 

As estrelas anã vermelha e anã branca orbitam em torno uma da outra e a estrela mais exterior orbita as duas anãs a uma distância de cerca de 1.900 vezes a separação Terra-Sol.

Coletivamente, estas três estrelas estabelecem a NGC 246 como a primeira nebulosa planetária conhecida com um sistema estelar triplo hierárquico no seu centro. Obtida com o instrumento FORS2 montado no VLT, no deserto chileno do Atacama, esta nova imagem da Nebulosa da Caveira capta de forma intencional a radiação emitida em várias faixas estreitas de comprimentos de onda, os associados com os gases de hidrogênio e oxigênio.

Observações da radiação emitida por elementos específicos nos ajudam a obter informações preciosas sobre as composições química e estrutural dos objetos em questão. Esta nova imagem da Nebulosa da Caveira destaca os locais onde a NGC 246 é rica ou pobre em hidrogênio (em vermelho) e em oxigênio (em azul claro). 

Fonte: ESO

Descoberta de água na superfície da Lua iluminada pelo Sol

O Observatório Estratosférico de Astronomia Infravermelha (SOFIA) da NASA confirmou, pela primeira vez, a presença de água na superfície lunar iluminada pelo Sol.

© NASA (superfície da Lua)

Esta descoberta indica que a água pode ser distribuída pela superfície lunar, e não limitada a lugares frios e sombreados. O SOFIA detectou moléculas de água na Cratera Clavius, uma das maiores crateras visíveis da Terra, localizada no hemisfério sul da Lua. As observações anteriores da superfície da Lua detectaram alguma forma de hidrogênio, mas não foram capazes de distinguir entre a água e seu parente químico próximo, hidroxila (OH). 

Dados desse local revelam água em concentrações de 100 a 412 partes por milhão, aproximadamente o equivalente a uma garrafa de 360 ml de água, presa em um metro cúbico de solo espalhado pela superfície lunar. 

Esta descoberta desafia nossa compreensão da superfície lunar e levanta questões intrigantes sobre recursos relevantes para a exploração do espaço profundo. Como comparação, o deserto do Saara tem 100 vezes a quantidade de água que o SOFIA detectou no solo lunar. Apesar das pequenas quantidades, a descoberta levanta novas questões sobre como a água é criada e como ela persiste na superfície lunar áspera e sem ar. A água é um recurso precioso no espaço profundo e um ingrediente fundamental da vida como a conhecemos. 

Se a água encontrada pelo SOFIA é facilmente acessível para uso como um recurso ainda está para ser determinado. Sob o programa Artemis da NASA, a agência está ansiosa para aprender tudo o que puder sobre a presença de água na Lua antes de enviar a primeira mulher e o próximo homem para a superfície lunar em 2024 e estabelecer uma presença humana sustentável lá até o final do década. 

Os resultados do SOFIA são baseados em anos de pesquisas anteriores examinando a presença de água na Lua. Quando os astronautas da Apollo retornaram da Lua em 1969, pensava-se que ela estava completamente seca. As missões orbitais e de impacto nos últimos 20 anos, como o satélite de observação e detecção da cratera lunar da NASA, confirmaram o gelo em crateras permanentemente sombreadas ao redor dos pólos lunares.

Enquanto isso, várias naves espaciais, incluindo a missão Cassini e a missão do cometa Deep Impact, bem como a missão Chandrayaan-1 da Organização de Pesquisa Espacial da Índia, e o Infrared Telescope Facility da NASA, observaram amplamente a superfície lunar e encontraram evidências de hidratação em regiões iluminadas. No entanto, essas missões foram incapazes de distinguir definitivamente a forma em que estava presente - H2O ou OH.

O SOFIA ofereceu um novo meio de olhar para a Lua. Voando em altitudes de até 13,7 km, esse avião Boeing 747SP modificado com um telescópio de 106 polegadas de diâmetro atinge mais de 99% do vapor de água na atmosfera da Terra para obter uma visão mais clara do universo infravermelho. Usando seu Faint Object infraRed CAmera for the SOFIA Telescope (FORCAST), o SOFIA foi capaz de captar o comprimento de onda específico exclusivo para moléculas de água, em 6,1 mícrons, e descobriu uma concentração relativamente surpreendente na ensolarada Cratera Clavius.

Sem uma atmosfera espessa, a água na superfície lunar iluminada pelo Sol deveria ser evaporada para o espaço. Algo está gerando a água e algo deve estar prendendo-a lá. 

Micrometeoritos chovendo na superfície lunar, carregando pequenas quantidades de água, podem depositar a água na superfície lunar com o impacto. Outra possibilidade é que poderia haver um processo de duas etapas em que o vento solar do Sol entrega hidrogênio à superfície lunar e causa uma reação química com minerais contendo oxigênio no solo para criar hidroxila. Enquanto isso, a radiação do bombardeio de micrometeoritos pode estar transformando essa hidroxila em água. 

Como a água é armazenada, tornando possível o acúmulo, também levanta algumas questões intrigantes. A água pode ficar presa em pequenas estruturas semelhantes a grãos no solo, que se formam a partir do alto calor criado pelos impactos de micrometeoritos. Outra possibilidade é que a água possa estar escondida entre os grãos do solo lunar e protegida da luz solar, tornando-a potencialmente um pouco mais acessível do que a água presa em estruturas semelhantes a grãos. 

Para uma missão projetada para olhar para objetos distantes e escuros, como buracos negros, aglomerados de estrelas e galáxias, o foco do SOFIA no vizinho mais próximo e mais brilhante da Terra foi um afastamento de seu objetivo. Os operadores do telescópio normalmente usam uma câmera guia para rastrear estrelas, mantendo o telescópio travado firmemente em seu alvo de observação. Mas a Lua está tão próxima e brilhante que preenche todo o campo de visão da câmera guia. Sem estrelas visíveis, não estava claro se o telescópio poderia rastrear a Lua de forma confiável. Para determinar isso, em agosto de 2018, os operadores decidiram tentar um teste de observação.

Os voos subsequentes do SOFIA procurarão por água em outros locais iluminados pelo Sol e durante as diferentes fases lunares para aprender mais sobre como a água é produzida, armazenada e movida pela Lua. Os dados contribuirão para o trabalho de futuras missões lunares, como o Volatiles Investigating Polar Exploration Rover (VIPER) da NASA, para criar os primeiros mapas de recursos hídricos da Lua para a futura exploração espacial humana.

Em outro estudo, os cientistas usaram modelos teóricos e dados do Lunar Reconnaissance Orbiter da NASA, apontando que a água pode ficar presa em pequenas sombras, onde as temperaturas ficam abaixo de zero, em maior quantidade do que o esperado. 

Os resultados foram publicados na última edição da Nature Astronomy.

Fonte: NASA

Beleza galáctica do caos

Aparecendo na vasta escuridão do espaço, a fotografia da NGC 34 obtida pelo telescópio espacial Hubble, parece mais uma criatura bioluminescente dos oceanos profundos do que uma galáxia.

© Hubble (NGC 34)

Situada na constelação de Cetus (O Monstro Marinho), a região externa da galáxia parece quase translúcida, pontilhada de estrelas e estranhas gavinhas finas. 

A principal causa da estranha aparência desta galáxia está em seu passado. Se pudéssemos reverter o tempo em alguns milhões de anos, veríamos duas belas galáxias espirais em rota de colisão direta. 

Quando estas galáxias colidiram uma com as outra, seus intrincados padrões e braços espirais foram permanentemente perturbados. Esta imagem mostra o centro brilhante da galáxia, resultado deste evento de fusão que criou uma explosão de formação de novas estrelas e iluminou o gás circundante. 

Conforme as galáxias continuam a se entrelaçar e se tornar única, a forma da NGC 34 se tornará mais parecida com a de uma galáxia peculiar, desprovida de qualquer forma distinta.

Na vastidão do espaço, as colisões entre galáxias são eventos bastante raros, mas podem ser numerosos em mega-aglomerados contendo centenas ou mesmo milhares de galáxias.

Fonte: NASA

ALMA mostra atividade vulcânica na atmosfera de Io

Novas imagens em comprimentos de onda no rádio obtidas pelo ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) mostram pela primeira vez o efeito direto da atividade vulcânica na atmosfera da lua de Júpiter, Io.

© NRAO/ALMA/Hubble (Júpiter e sua lua Io)

Composição que mostra a lua de Júpiter, Io, no rádio (ALMA), e no visível (Voyager 1 e Galileu). As imagens ALMA de Io mostram, pela primeira vez, plumas de dióxido de enxofre (a amarelo) saindo dos seus vulcões. Júpiter é visível no plano de fundo (Hubble).

Io é a lua mais vulcanicamente ativa do nosso Sistema Solar. Abriga mais de 400 vulcões ativos, expelindo gases de enxofre que dão a Io as suas cores amarelo-branco-laranja-vermelho quando congelam à sua superfície. 

Embora seja extremamente fina - cerca de bilhões de vezes mais fina do que a atmosfera da Terra - Io tem uma atmosfera que pode ensinar-nos mais sobre a atividade vulcânica de Io e fornecer-nos uma janela para o interior da exótica lua e para o que está acontecendo por baixo da sua crosta colorida. 

Pesquisas anteriores mostraram que a atmosfera de Io é dominada pelo gás dióxido de enxofre, proveniente da atividade vulcânica. "No entanto, não se sabe que processo impulsiona a dinâmica na atmosfera de Io," disse Imke de Pater da Universidade da Califórnia, Berkeley. "É atividade vulcânica, ou gás que sublima (transição do estado sólido para gasoso) da superfície gelada quando Io está sob a luz do Sol?" 

Para distinguir entre os diferentes processos que dão origem à atmosfera de Io, astrônomos usaram o ALMA para fazer instantâneos da lua quando entrava e saía da sombra de Júpiter (um eclipse de Io). 

"Quando Io passa pela sombra de Júpiter, e está fora da luz solar direta, é demasiado frio para o gás dióxido de enxofre, e condensa-se na superfície de Io. Durante esse tempo, podemos ver apenas o dióxido de enxofre de origem vulcânica. Portanto, podemos ver exatamente quanto da atmosfera é impactada pela atividade vulcânica," explicou Statia Luszcz-Cook da Universidade de Columbia, em Nova York. 

Graças à resolução e sensibilidade requintadas do ALMA, os astrônomos puderam, pela primeira vez, ver claramente as plumas de dióxido de enxofre (SO2) e monóxido de enxofre (SO) surgindo dos vulcões. Com base nos instantâneos, calcularam que os vulcões ativos produzem diretamente 30-50% da atmosfera de Io. 

As imagens ALMA também mostraram um terceiro gás saindo dos vulcões: cloreto de potássio (KCl). "Vemos KCl em regiões vulcânicas onde não vemos SO2 ou SO," disse Luszcz-Cook. "Esta é uma forte evidência de que os reservatórios de magma são diferentes em vulcões diferentes." 

Io é vulcanicamente ativo devido a um processo chamado aquecimento de maré. Io orbita Júpiter numa órbita que não é exatamente circular e, tal como a nossa Lua que está sempre com a mesma face virada para a Terra, o mesmo lado de Io está sempre voltado para Júpiter. A atração gravitacional das outras luas de Júpiter, Europa e Ganimedes, provoca uma quantidade tremenda de atrito interno e calor, dando origem a vulcões como Loki Patera, que se estende por mais de 200 km de diâmetro. "Ao estudar a atmosfera e a atividade vulcânica de Io, aprendemos mais não apenas sobre os próprios vulcões, mas também sobre o processo de aquecimento de maré e sobre o interior de Io," acrescentou Luszcz-Cook. 

Uma grande incógnita continua sendo a temperatura na atmosfera interior de Io. Em pesquisas futuras, os astrônomos esperam medi-la com o ALMA. "Para medir a temperatura da atmosfera de Io, precisamos de obter observações com mais alta resolução, o que requer que observemos a lua por um maior período de tempo. Só podemos fazer isso quando Io está sob a luz do Sol, pois não passa muito tempo em eclipse," disse de Pater. "Durante tal observação, Io irá girar dezenas de graus. Vamos precisar de aplicar um software que nos ajude a fazer imagens focadas. Já o fizemos anteriormente com imagens rádio de Júpiter obtidas com o ALMA e com o VLA (Very Large Array)".

Um artigo foi aceito para publicação no periódico The Planetary Science Journal.

Fonte: National Radio Astronomy Observatory

Supergigante Betelgeuse é menor e está mais perto

De acordo com um novo estudo feito por uma equipe internacional de pesquisadores, podem ser necessários mais 100.000 anos até que a estrela gigante vermelha Betelgeuse morra numa explosão.

© ALMA (Betelgeuse)

O estudo, liderado pela Dra. Meridith Joyce da Universidade Nacional Australiana, não só dá a Betelgeuse um novo sopro de vida, como mostra que é menor e está mais próxima da Terra do que se pensava anteriormente.

A supergigante Betelgeuse faz parte da constelação de Órion, e há muito que fascina os astrônomos. Mas, ultimamente, tem-se comportado de maneira estranha. 

 "Normalmente é uma das estrelas mais brilhantes do céu, mas observamos duas quedas no brilho de Betelgeuse desde o final de 2019. Isto levou à especulação de que podia estar prestes a explodir. Mas o nosso estudo fornece uma explicação diferente. Sabemos que o primeiro evento de escurecimento envolveu uma nuvem de poeira. Descobrimos que o segundo evento, menor, foi provavelmente devido às pulsações da estrela," disse a Dra. Joyce.

Os pesquisadores conseguiram usar modelagem hidrodinâmica e sísmica para aprender mais sobre a física que impulsiona estas pulsações, possibilitando ter uma ideia mais clara da fase da vida em que Betelgeuse se encontra. 

"A análise confirmou que as ondas de pressão, essencialmente, ondas de som, foram a causa da pulsação de Betelgeuse," disse o Dr. Shing-Chi Leung da Universidade de Tóquio.

No momento a estrela Betelgeuse está queimando hélio no seu núcleo, o que significa que não está nem perto de explodir.É provável que a explosão só ocorra daqui a mais ou menos 100.000 anos.

O estudo também revelou o quão grande é Betelgeuse, e a sua distância à Terra. "O tamanho físico real de Betelgeuse tem sido um pouco misterioso, estudos anteriores sugeriram que podia ser maior do que a órbita de Júpiter. Os nossos resultados fornecem que Betelgeuse estende-se apenas a dois-terços dessa distância, com um raio de 750 vezes o raio do Sol," disse o Dr. Molnár. 

"Assim que obtivemos o tamanho físico da estrela, pudemos determinar a distância à Terra. Os nossos resultados mostram que está a apenas 530 anos-luz de nós, 25% mais perto do que se pensava." 

A boa notícia é que Betelgeuse ainda está demasiado longe da Terra para que a eventual explosão tenha aqui um impacto significativo. 

"A explosão de uma supernova ainda é um evento muito importante. E este é o nosso candidato mais próximo. Isto dá-nos uma oportunidade rara de estudar o que acontece com estrelas como esta antes de explodirem," conclui a Dra. Joyce.

O estudo foi publicado no periódico The Astrophysical Journal.

Fonte: Australian National University