Registrada erupção recorde de estrela próxima

Usando o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), astrônomos identificaram uma erupção da estrela vizinha mais próxima da Terra, Proxima Centauri, que é 100 vezes mais poderosa do que qualquer outra erupção semelhante vista no Sol.

© NRAO/S. Dagnello (ilustração da violenta erupção estelar de Proxima Centauri)

A erupção, que é a maior já registada da estrela, revelou o funcionamento interno de tais eventos e pode ajudar a moldar a procura por vida localizadas além do Sistema Solar. 

As erupções estelares ocorrem quando a liberação de energia magnética em manchas estelares explode num intenso surto de radiação eletromagnética que pode ser observado em todo o espectro eletromagnético, desde o rádio até aos raios gama. 

Esta é a primeira vez que uma única erupção estelar, além das que ocorrem no Sol, foi observada com uma cobertura tão completa de comprimentos de onda. O estudo foi precipitado pela descoberta fortuita de uma erupção de Proxima Centauri em dados de arquivo do ALMA de 2018.

"Nunca tínhamos visto uma anã M entrar em erupção em comprimentos de onda milimétricos antes de 2018, de modo que não se sabia se havia emissão correspondente em outros comprimentos de onda," disse Meredith MacGregor, professora assistente do CASA (Center for Astrophysics and Space Astronomy) e do Departamento de Ciências Planetárias e Astrofísicas da Universidade do Colorado, em Boulder, autora principal do estudo. 

Para melhor entender as erupções em Proxima Centauri, uma estrela anã vermelha localizada a cerca de quatro anos-luz da Terra, uma equipe de astrônomos observou a estrela durante um total de 40 horas ao longo de vários meses em 2019 usando nove telescópios no solo e no espaço. Em maio de 2019, Proxima Centauri ejetou uma violenta erupção que durou apenas sete segundos, mas gerou um surto tanto no ultravioleta como em comprimentos de onda milimétricos.

A erupção foi caracterizada por um pico forte e impulsivo nunca antes visto nestes comprimentos de onda. O evento foi registado por cinco dos nove telescópios envolvidos no estudo, incluindo o telescópio espacial Hubble no ultravioleta e o ALMA em comprimentos de onda milimétricos.

A estrela passou de normal para 14.000 vezes mais brilhante quando vista em comprimentos de onda ultravioleta ao longo de alguns segundos, sendo que um comportamento semelhante foi observado em comprimentos de onda milimétricos ao mesmo tempo pelo ALMA. 

As erupções poderosas do nosso Sol são incomuns, ocorrendo apenas algumas vezes num ciclo solar. Este não é o caso em Proxima Centauri. "Os planetas de Proxima Centauri estão sendo atingidos por algo deste gênero não apenas uma vez por século, mas pelo menos uma vez por dia, senão várias vezes por dia," realça MacGregor. 

A estrela é proeminente em discussões sobre a perspetiva de vida em torno de estrelas anãs vermelhas devido à sua proximidade com a Terra e por ser hospedeira de Proxima Centauri b, um exoplaneta que reside na zona habitável da estrela. Se houvesse vida no planeta mais próximo de Proxima Centauri, teria que ser muito diferente de qualquer forma de vida na Terra.

As observações futuras vão concentrar-se em desvendar os muitos segredos por trás das explosões de Proxima Centauri na esperança de descobrir os mecanismos internos que provocam estas poderosas explosões. "Queremos ver que surpresas esta estrela nos reserva a fim de nos ajudar e compreender a física das erupções estelares," disse MacGregor.

Os resultados do estudo foram reportados no periódico The Astrophysical Journal Letters.

Fonte: National Radio Astronomy Observatory

Diamantes no céu

A interação de duas estrelas condenadas criou este anel espetacular adornado com brilhantes aglomerados de gás, um colar de diamantes de proporções cósmicas.

© Hubble (Nebulosa do Colar)

Apropriadamente conhecida como a Nebulosa do Colar, esta nebulosa planetária está localizada a 15.000 anos-luz de distância da Terra, na pequena e escura constelação de Sagitta (A Flecha). 

A Nebulosa do Colar, que também possui um nome menos glamoroso de PN G054.2-03.4, foi produzida por um par de estrelas semelhantes ao Sol em órbita compacta. Há cerca de 10.000 anos, uma das estrelas envelhecidas se expandiu e engolfou sua companheira menor, criando um “envelope comum”. 

A estrela menor continuou orbitando dentro de sua companheira maior, aumentando a taxa de rotação da gigante inchada até que grandes partes dela giraram para o espaço. Este anel de detritos que escapou formou a Nebulosa do Colar, com aglomerados particularmente densos de gás formando os “diamantes” brilhantes ao redor do anel. 

O par de estrelas que criou a Nebulosa do Colar permanece tão próximo, separado por apenas alguns milhões de quilômetros, que aparece como um único ponto brilhante no centro da imagem. Apesar de seu encontro próximo, as estrelas ainda estão furiosamente girando em torno umas das outras, completando uma órbita em pouco mais de um dia. 

A Nebulosa do Colar foi apresentada em uma imagem do telescópio espacial Hubble lançada anteriormente, mas agora esta nova imagem foi criada aplicando técnicas de processamento avançadas, proporcionando uma visão nova e aprimorada deste objeto intrigante. A imagem composta inclui várias exposições da Wide Field Camera 3 do Hubble.

Fonte: ESA

Hubble comemora 31 anos com estrela gigante à beira da destruição

Em comemoração ao 31º aniversário do lançamento do telescópio espacial Hubble, os astrônomos apontaram o celebrado observatório para uma das estrelas mais brilhantes vistas em nossa galáxia para captar sua beleza.

© Hubble (AG Carinae)

A estrela gigante apresentada nesta última imagem do telescópio espacial Hubble está travando um cabo de guerra entre a gravidade e a radiação para evitar a autodestruição. A estrela, chamada AG Carinae, é cercada por uma camada em expansão de gás e poeira, ou seja, uma nebulosa, que é moldada pelos poderosos ventos da estrela. 

A nebulosa tem cerca de cinco anos-luz de largura, o que é aproximadamente igual à distância daqui até nossa estrela mais próxima, Alpha Centauri. A enorme estrutura foi criada a partir de uma ou mais erupções gigantes há vários milhares de anos. As camadas externas da estrela foram lançadas no espaço, o material expelido totalizando cerca de 10 vezes a massa do nosso Sol. 

Estas explosões são típicas da vida de uma espécie rara de estrela chamada Luminous Blue Variable (LBV), uma breve fase instável na curta vida de uma estrela ultrabrilhante e glamorosa que vive rápido e morre jovem. Estas estrelas estão entre as estrelas mais massivas e brilhantes conhecidas. Elas vivem por apenas alguns milhões de anos, em comparação com a vida de aproximadamente 10 bilhões de anos de nosso Sol.

A estrela AG Carinae tem alguns milhões de anos e reside a 20.000 anos-luz da Via Láctea. A vida útil esperada da estrela é entre 5 milhões e 6 milhões de anos. 

As LBVs têm dupla personalidade. Elas parecem passar anos em êxtase semiquiescente e então irrompem em uma explosão petulante, durante a qual sua luminosidade aumenta, às vezes em várias ordens de magnitude. Estas gigantes são estrelas ao extremo, muito diferentes de estrelas normais como o nosso Sol. Estima-se que AG Carinae tenha até 70 vezes mais massa do que o nosso Sol e brilha com o brilho ofuscante de 1 milhão de sóis.

Explosões importantes, como a que produziu a nebulosa apresentada nesta imagem, ocorrem algumas vezes durante a vida de uma LBV. Uma estrela LBV apenas lança material quando está na iminência de autodestruição. Por causa de suas formas massivas e temperaturas superaquecidas, estrelas variáveis ​​azuis luminosas como AG Carinae estão em uma batalha constante para manter a estabilidade. É uma disputa entre a pressão da radiação de dentro da estrela empurrando para fora e a gravidade pressionando para dentro. 

Esta queda de braço resulta na expansão e contração da estrela. A pressão externa ocasionalmente vence a batalha, e a estrela se expande a um tamanho tão imenso que explode suas camadas externas, como um vulcão em erupção. Mas esta explosão só acontece quando a estrela está prestes a se desintegrar. Depois que a estrela ejeta o material, ela se contrai ao seu tamanho normal (grande), se acomoda e se torna estável novamente. 

As estrelas LBV são raras: menos de 50 são conhecidas entre as galáxias em nosso grupo local. Estas estrelas passam dezenas de milhares de anos nesta fase, um piscar de olhos no tempo cósmico. Espera-se que algumas terminem suas vidas em explosões de supernovas titânicas, que enriquecem o Universo com os elementos mais pesados ​​além do ferro.

Como muitas outras LBVs, AG Carinae permanece instável. Ela experimentou explosões menores que não foram tão poderosas quanto aquela que criou a nebulosa atual. Embora AG Carinae esteja semi-quiesciente agora, sua radiação escaldante e o poderoso vento estelar (fluxos de partículas carregadas) têm moldado a nebulosa antiga, esculpindo estruturas intrincadas enquanto o gás em vazamento atinge a nebulosa externa com movimento lento.

O vento está viajando a até 1 milhão de quilômetros por hora, cerca de 10 vezes mais rápido que a nebulosa em expansão. Com o tempo, o vento quente alcança o material expelido mais frio, penetra nele e o empurra para longe da estrela. Este efeito limpou uma cavidade ao redor da estrela. 

O material vermelho é o gás hidrogênio brilhante misturado com gás nitrogênio. O material vermelho difuso no canto superior esquerdo aponta onde o vento quebrou uma região tênue de material e o varreu para o espaço. As características mais proeminentes, destacadas em azul, são estruturas filamentares em forma de girinos e bolhas tortas. Estas estruturas são aglomerados de poeira iluminados pela luz da estrela. As características em forma de girino, mais proeminentes à esquerda e na parte inferior, são aglomerados de poeira mais densos que foram esculpidos pelo vento estelar. 

A visão nítida do Hubble revela estas estruturas de aparência delicada em grandes detalhes. A imagem foi tirada em luz visível e ultravioleta. O telescópio espacial Hubble é ideal para observações em luz ultravioleta porque esta faixa de comprimento de onda só pode ser vista do espaço.

Fonte: ESA

Olhos no céu

Você já teve a sensação de que está sendo observado(a)?

© ESO (Mrk 739)

Este objeto com ar amigável é o resultado da fusão de duas galáxias e nos mostra "um par de olhos", que esconde dois buracos negros supermassivos em crescimento, e um sorriso meio torto. 

Fusões deste tipo são raras na nossa vizinhança galáctica. A Markarian 739 (Mrk 739) está suficientemente perto de nós (astronomicamente falando) para poder ser estudada em detalhe e nos ajudar a saber mais sobre os processos dramáticos que ocorrem durante estas fusões cósmicas. 

Com o auxílio do instrumento MUSE montado no Very Large Telescope (VLT) do ESO, uma equipe de astrônomos, liderada pelo estudante de mestrado Dusán Tubín da Pontificia Universidad Católica de Chile, conseguiu estudar os efeitos da fusão e da radiação emitida pelos gigantescos buracos negros em crescimento.

Este estudo responde a questões sobre o movimento das galáxias, a idade das suas estrelas, e os elementos de que são compostas. A equipe descobriu que uma destas galáxias é muito mais velha do que a sua companheira e que o processo de fusão está ainda na fase inicial. 

O MUSE é um espectrógrafo 3D que obtém imagens do objeto em estudo ao longo de milhares de comprimentos de onda. Com o MUSE, os astrônomos conseguem mapear com grande detalhe as propriedades dos objetos que estudam, uma vez que cada pixel individual contém uma quantidade impressionante de informação. Obter com o MUSE este tipo de resultados e pistas sobre a fusão e evolução de galáxias é suficiente para fazer qualquer um sorrir.

Fonte: ESO

O menor buraco negro mais próximo da Terra

Os cientistas descobriram um dos menores buracos negros de que há registo e o mais próximo da Terra encontrado até hoje.

© Lauren Fanfer (ilustração do buraco negro O Unicórnio)

Os pesquisadores apelidaram-no de "O Unicórnio", em parte porque é, até agora, único e em parte porque foi encontrado na direção da constelação de Unicórnio.

O Unicórnio tem cerca de três vezes a massa do nosso Sol; minúsculo para um buraco negro. Até à data foram encontrados muito poucos buracos negros com esta massa. Este fica a 1.500 anos-luz da Terra, ainda dentro da Via Láctea. 

O buraco negro parece ser companheiro de uma estrela gigante vermelha, o que significa que os dois objetos estão ligados pela gravidade. Sendo possível observar a estrela companheira do buraco negro, ela foi bem documentada por sistemas telescópicos como o KELT, gerido pela Universidade do Ohio; ASAS, o precursor do ASAS-SN, que agora é gerido também pela mesma universidade, e pelo TESS, um satélite da NASA que procura planetas localizados além do nosso Sistema Solar. 

Os dados da estrela já estavam amplamente disponíveis, mas ainda não haviam sido analisados desta forma. Quando os astrônomos analisaram os dados, notaram que algo que não conseguiam ver parecia estar orbitando a gigante vermelha, fazendo com que a luz desta estrela mudasse de intensidade e aparência em vários pontos da sua órbita. Algo, perceberam, estava puxando a gigante vermelha e mudando a sua forma.

Este efeito de atração, chamado de perturbação de marés, fornece aos astrônomos um sinal de que algo está afetando a estrela. Uma opção era um buraco negro, mas teria que ser pequeno, menos de cinco vezes a massa do nosso Sol, caindo numa gama de tamanhos denominada "lacuna de massa". Apenas recentemente é foi considerada como possibilidade a existência de buracos negros com esta massa. Esta perturbação de marés é produzida pela força de maré de um companheiro invisível, ou seja, um buraco negro. 

Assim como a gravidade da Lua distorce os oceanos da Terra, fazendo com que os mares criem um bojo na direção da Lua e na direção oposta, produzindo marés altas, o buraco negro distorce a estrela para uma forma de bola de rugby com um eixo mais longo do que o outro.  

A velocidade da gigante vermelha, o período orbital e o modo como a força de maré distorceu a gigante vermelha, fornace a massa do buraco negro,possibilitando concluir que este buraco negro tinha cerca de três vezes a massa do Sol. 

Há já aproximadamente uma década que os astrônomos e os astrofísicos se perguntam se não estavam encontrando estes buracos negros porque os sistemas e abordagens usados não eram sofisticados o suficiente para os encontrar. Ou, alternativamente, que simplesmente não existiam? Então, há cerca de 18 meses, muitos dos membros desta equipe de pesquisadores publicaram um artigo científico na revista Science, fornecendo fortes evidências da existência deste tipo de buracos negros.

Encontrar e estudar buracos negros e estrelas de nêutrons na nossa Galáxia é crucial para os cientistas que estudam o espaço, porque diz-lhes mais sobre o modo como as estrelas se formam e morrem. Mas encontrar e estudar buracos negros é, quase por definição, difícil: os buracos negros individuais não emitem o mesmo tipo de radiação que outros objetos emitem no espaço. São, para os equipamentos científicos, electromagneticamente silenciosos e invisíveis. 

A maioria dos buracos negros conhecidos foi descoberta porque interagiu com uma estrela companheira, gerando raios X que podem ser detectados com telescópios que atuam neste comprimento de onda. 

Nos últimos anos foram lançadas mais experiências em larga escala para tentar localizar buracos negros pequenos, e futuramente espera-se ver a descoberta de mais buracos negros na "lacuna de massa". 

Este campo de estudo está avançando para realmente mapear quantos buracos negros de baixa massa, de massa intermédia e de massa elevada existem, propiciando uma pista sobre as estrelas que colapsam ou explodem, evidenciando sua evolução.

As descobertas foram publicadas no periódico Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Fonte: Ohio State University

Detectada uma nova super-Terra em torno de estrela anã vermelha

Nos últimos anos, tem havido um estudo exaustivo de estrelas anãs vermelhas para encontrar exoplanetas em órbita.

© IAC/G. P. Díaz (ilustração de super-Terra em torno da anã vermelha GJ 740)

As estrelas têm temperaturas superficiais efetivas entre 2.400 e 3.700 K (mais de 2.000 graus mais frias que o Sol), e massas entre 0,08 e 0,45 massas solares. Neste contexto, uma equipa de pesquisadores do IAC (Instituto de Astrofísica das Canárias), especializado na procura por planetas em torno deste tipo de estrelas, descobriu uma super-Terra orbitando a estrela GJ 740, uma anã vermelha situada a cerca de 36 anos-luz da Terra.

O exoplaneta orbita a sua estrela com um período de 2,4 dias e a sua massa é cerca de 3 vezes a da Terra. Dado que a estrela está tão perto do Sol, e o planeta tão perto da sua estrela, esta nova super-Terra pode ser objeto de pesquisas futuras com telescópios de diâmetro muito grande no final desta década. 

"Este é o planeta com o segundo período orbital mais curto em torno deste tipo de estrela. A massa e o período sugerem um planeta rochoso, com um raio de aproximadamente 1,4 raios terrestres, que poderá ser confirmado em observações futuras com o satélite TESS," explica Borja Toledo Padrón, pesquisador do IAC. 

Os dados também indicam a presença de um segundo planeta com um período orbital de nove anos, e uma massa comparável à de Saturno (perto de 100 massas terrestres), embora o seu sinal de velocidade radial possa ser devido ao ciclo magnético da estrela (semelhante ao do Sol), de modo que são necessários mais dados para confirmar que o sinal é devido à presença de um planeta. 

A missão Kepler, reconhecida como uma das mais bem-sucedidas na detecção de exoplanetas pelo método de trânsito (que é a busca por pequenas variações no brilho de uma estrela provocadas pela passagem de um planeta entre esta e o nosso ponto de vista), descobriu um total de 156 novos planetas em torno de estrelas frias. A partir dos seus dados, estimou-se que este tipo de estrelas abriga uma média de 2,5 planetas com períodos orbitais de menos de 200 dias.

"A busca por novos exoplanetas em torno de estrelas frias é impulsionada pela menor diferença entre a massa do planeta e a massa da estrela em comparação com estrelas em classes espectrais mais quentes (o que facilita a detecção dos sinais dos planetas), bem como o grande número deste tipo de estrelas na nossa Galáxia," comenta Borja Toledo Padrón. 

As estrelas frias também são um alvo ideal para a busca de planetas pelo método de velocidade radial. Este método baseia-se na detecção de pequenas variações na velocidade de uma estrela devido à atração gravitacional de um planeta em órbita, usando observações espectroscópicas. Desde a descoberta em 1998 do primeiro sinal de velocidade radial de um exoplaneta em torno de uma estrela fria, até agora, foram descobertos um total de 116 exoplanetas em torno desta classe de estrelas usando o método da velocidade radial. 

"A principal dificuldade deste método está relacionada com a intensa atividade magnética deste tipo de estrela, que pode produzir sinais espectroscópicos muito semelhantes aos de um exoplaneta," diz Jonay I. González Hernández, pesquisador do IAC. 

O estudo faz parte do projeto HADES (HArps-n red Dwarf Exoplanet Survey), no qual o IAC está colaborando com o IEEC-CSIS (Institut de Ciències de l’Espai) da Catalunha, e o programa italiano GAPS (Global Architecture of Planetary Systems), cujo objetivo é a detecção e caracterização de exoplanetas em torno de estrelas frias, nos quais estão sendo usados o HARPS-N, no TNG (Telescopio Nazionale Galileo) do Observatório Roque de los Muchachos (Garafía, La Palma). 

Os resultados do estudo foram publicados no periódico Astronomy & Astrophysics.

Fonte: Instituto de Astrofísica de Canarias

Confirmada a existência de PeVatrons na Via Láctea

Fontes desconhecidas na Via Láctea apelidadas de “PeVatrons” aceleram prótons a energias de alguns PeV (petaeletronvolts), dezenas de vezes mais altas do que o rendimento do LHC (Large Hadron Collider).

© IFJ PAN/HAWC (Nebulosa do Casulo em Cygnus)

Agora, novos dados de um experimento de alta altitude no Tibete confirmam que estes raios cósmicos de altíssima energia são de fato produzidos em nossa própria Galáxia. 

A distribuição dos raios cósmicos por energia sugere que estas partículas existem em duas variedades. Acredita-se que os raios cósmicos de ultra-alta energia (UHECRs) mais extremos vêm de galáxias remotas. Mas a maioria dos raios cósmicos, com energias abaixo de 4 PeV, provavelmente são originados na Via Láctea. 

No entanto, a verdadeira natureza dos aceleradores de partículas PeVatron permaneceu desconhecida, em grande parte porque os caminhos dos raios cósmicos são curvados por campos magnéticos galácticos, então eles não evidenciam sua origem. 

Uma grande equipe de cientistas chineses e japoneses conhecida como Colaboração Tibet ASγ detectou algumas dezenas de raios gama de energia muito alta (VHE) da Via Láctea que não estão associados a fontes conhecidas.

Acredita-se que estes raios gama, coletados entre 2014 e 2017, sejam produzidos quando os raios cósmicos se chocam contra os núcleos atômicos do meio interestelar. A teoria diz que eles carregam cerca de 10% da energia original dos raios cósmicos. O mais enérgico detectado pela equipe foi de 0,957 PeV, um recorde de todos os tempos. No total, o experimento Tibet ASγ identificou 23 raios gama com energias acima de 398 TeV na Via Láctea.

Ao contrário dos raios cósmicos, os fótons de raios gama apontam para sua origem. Portanto, o fato de estarem concentrados na faixa da Via Láctea fornece "fortes evidências de que os raios cósmicos são acelerados além das energias PeV em nossa galáxia e se espalham pelo disco galáctico. 

Foram também detectados raios gama ligeiramente menos energéticos (0,1 PeV) na Nebulosa do Casulo em Cygnus, uma superbolha em torno de uma massiva região de formação de estrelas. Mas, este novo resultado é a primeira vez que fótons em energias ainda mais altas foram encontrados não em uma única fonte, mas em toda a Via Láctea. 

O experimento ASγ do Tibete, de 30 anos e sempre em expansão, consiste atualmente em cerca de 700 cintiladores espalhados por uma área de 65.700 metros quadrados a uma altitude de 4.300 metros perto de Yangbajing, no Tibete. Estes detectores de chuveiro registram partículas secundárias que precipitam quando um raio gama energético colide com um núcleo de nitrogênio ou oxigênio na atmosfera da Terra.

Os dados revelam a energia e a direção do raio gama original. Para distinguir chuvas induzidas por raios gama de eventos semelhantes produzidos por raios cósmicos, o observatório também contém uma matriz subterrânea de 64 detectores de múons.

Por causa de um processo de decaimento diferente, os eventos induzidos por raios gama contêm muito menos múons, os primos pesados ​​e de vida curta dos elétrons. A equipe classifica e eventualmente dispensa 99,9999% de todos os chuveiros detectados, deixando os chuveiros de raios gama de alta energia para análise.

Um membro da equipe, Kazumasa Kawata, da Universidade de Tóquio, em uma conferência de imprensa da American Physical Society, acrescentou que as novas observações apoiam a ideia de que raios cósmicos de altíssima energia se espalham pela galáxia. Produzidas ao longo de milhões de anos, estas partículas podem até vir de fontes que não estão mais ativas.

Os resultados do Tibete confirmam que os PeVatrons existem em nossa galáxia. Mas o que são eles? Remanescentes de supernovas sempre foram um candidato popular, mas regiões gigantes de formação de estrelas como o Casulo de Cygnus, o buraco negro no centro galáctico e pulsares energéticos são outras opções viáveis. Ainda é possível que existam diferentes tipos de PeVatron. 

Os cientistas esperam corroborar os resultados de outras instalações, como o Large High Altitude Air Shower Observatory (LHAASO), que será no final deste ano na China, o futuro Cherenkov Telescope Array (CTA), com mais de 100 telescópios em La Palma e no norte do Chile, e o Southern Wide-field Gamma-ray Observatory (SWGO) que os físicos esperam construir na América do Sul. 

“Se combinarmos os dados de todos estes experimentos, estaremos começando a ter uma visão abrangente de como nossa galáxia se parece com as energias mais altas, em uma faixa de energia que era completamente inacessível antes de 2016 ou mais,” disse Kelly Malone, do Los Alamos National Laboratory. O céu de alta energia ainda tem muitos detalhes para nos ensinar sobre nossa Galáxia.

Um artigo foi divulgado no periódico Physical Review Letters.

Fonte: Sky & Telescope

Carbono presente na Terra tem origem interestelar

As moléculas de carbono são fundamentais para a existência da vida em nosso planeta. Porém, os cientistas ainda debatem de onde vieram, e como chegaram até aqui na quantidade necessária para sustentar a vida.

© Scientific American (ilustração da Terra na etapa inicial de sua formação)

A ideia mais aceita sugere que o carbono já existia na nebulosa que se condensou e deu origem ao Sol e aos demais planetas do Sistema Solar. Porém novos estudos estão sustentando que, na verdade, o carbono da Terra teria origem interestelar. Isto é, estaria originalmente no espaço entre as estrelas de nossa Galáxia.

A hipótese mais aceita atualmente diz que o carbono encontrado na Terra estava presente no gás da nebulosa primordial que deu origem ao Sistema Solar. Quando os gases se resfriaram o suficiente para que as moléculas pudessem se precipitar, uma parte desta nebulosa, teria dado origem aos planetas rochosos, tais como a Terra, por um processo conhecido como acreção.

“Esse modelo de condensação foi amplamente utilizado por décadas. Ele assume que, durante os anos de formação do Sol, todos os elementos do planeta foram vaporizados. E, enquanto o disco protoplanetário esfriava, alguns destes gases se condensaram e forneceram os ingredientes químicos para formar os corpos sólidos. Porém, isso não é aplicável ao carbono,” disse Jie Li, professora da Universidade de Michigan. 

No seu estudo, ela e seus colegas dizem que este modelo não é valido pois, uma vez que o carbono é vaporizado, ele não consegue adquirir o estado sólido novamente. O disco protoplanetário é uma nuvem de matéria, composta majoritariamente por poeira e gás que circunda estrelas recém-formadas, influindo o Sol. Boa parte do carbono que estava presente no disco se apresentava na forma de moléculas orgânicas. 

Entretanto, quando o carbono é vaporizado, produz espécies químicas que são muito mais voláteis e que requerem temperaturas bastante baixas para se tornarem sólidas. Além disso, ele jamais poderá voltar a ser condensado na forma de moléculas orgânicas outra vez. Por isso, Li e sua equipe concluíram que o carbono presente na Terra deve ter sido herdado diretamente do meio interestelar, através de algum processo que evitou por completo que ele se vaporizasse. 

Segundo os resultados obtidos pelo estudo, a chegada do carbono no nosso planeta acontece bem depois da formação e do aquecimento do disco protoplanetário. As moléculas teriam sido condensadas em sólidos cerca de um milhão de anos depois que o Sol já havia se formado.

Para entender melhor qual pode ter sido o processo envolvido para trazer o carbono até aqui, Li estimou a quantidade máxima de carbono que a Terra poderia conter. Para isso, ela comparou a rapidez com a qual uma onda sísmica viaja até o núcleo terrestre. Os resultados sugerem que o elemento provavelmente compõe menos de 0,5% da massa total da Terra. Esta noção da quantidade máxima de carbono existente na Terra ajuda a entender em que momento em que ele chegou aqui, e como ele pode viabilizar a vida no planeta. Há um elemento de incerteza neste cálculo. Os pesquisadores irão analisar para saber quais são os reais limites da quantidade de carbono existente no núcleo da Terra. 

A fim de sustentar a vida, um planeta deve possuir carbono na proporção certa. Em excesso, ele pode desenvolver uma atmosfera muito densa, como aconteceu em Vênus. A atmosfera lá captura todo o calor vindo do Sol, mantendo temperaturas de aproximadamente 470 ºC. Se a Terra tivesse falta de carbono, poderia se assemelhar à Marte: um lugar hostil, incapaz de suportar vida à base de água, com temperaturas extremamente negativas.

No segundo estudo realizado pelo mesmo grupo, porém liderado por Marc Hirschmann, da Universidade de Minnesota, os pesquisadores também observaram a existência da perda de carbono. O fenômeno é central na construção da Terra como um planeta habitável. O planeta necessita de carbono para regular seu clima e permitir que a vida exista nele, mas isso é algo bastante delicado. Não pode haver excesso nem escassez do elemento. 

A equipe analisou como se dá o processamento do carbono nos planestimais, pequenos corpos que se agregam numa etapa no processo de formação dos planetas. Foi observado como os planetesimais retém o carbono durante o período inicial de sua formação. Para isso, foram examinados os núcleos metálicos destes corpos, que atualmente podem ser encontrados na forma de meteoritos de ferro. 

O estudo revelou que, durante esta etapa chave da formação de um planeta, uma boa parte do carbono desaparece à medida que os planestimais derretem, formam núcleos e perdem gás. 

“A maioria dos modelos sugere que o carbono e outros materiais essenciais à vida, como água e nitrogênio, estavam na nebulosa e deram origem a corpos rochosos primitivos. Estes corpos, por sua vez, trariam estes elementos para os planetas que estavam em formação, tais como a Terra ou Marte. Mas este processo pula uma etapa importante, na qual os planetesimais perdem muito de seu carbono antes que possam transportá-lo aos planetas,” disse Hirschmann.

Os dois estudos foram divulgados na revista Science Advances.

Fonte: Scientific American

Um novo olhar sobre buracos negros

O telescópio espacial James Webb (JWST) é uma espécie de sucessor do telescópio espacial Hubble e deve ser lançado no final do ano.

© ON (Um novo olhar sobre buracos negros)

Milhares de cientistas do mundo inteiro submeteram projetos para a primeira temporada de observações e apenas dois grupos liderados por brasileiros foram selecionados: o astrofísico Roderik Overzier do Observatório Nacional e Rogemar Riffel da Universidade Federal de Santa Maria. Ambas as pesquisas estudam galáxias e os buracos negros supermassivos em seus centros e, de certa forma, se complementam. 

O projeto do Rogemar visa estudar o núcleo de galáxias ativas no Universo próximo. O projeto do Roderik quer observar objetos parecidos, mas no Universo distante. Aliás, Roderik e colegas detém o recorde da radiogaláxia mais distante conhecida, um dos objetos de seu projeto. 

Observar o Universo próximo e distante é como montar uma história ligando o presente e o passado do Universo. Para entender a relação entre galáxias ativas, buracos negros super massivos em seus núcleos e a evolução do Universo, foram reunimos grandes astrônomos para conversar sobre estes assuntos e celebrar a Semana Internacional dos Buracos Negros, em homenagem à primeira imagem de um buraco negro divulgada pelo Event Horizon Telescope em 10 de Abril de 2019.

Nesta sexta-feira, 16 de Abril, às 19h, no canal do YouTube do Observatório Nacional, venha conversar com grandes nomes da área de buracos negros no Brasil. Acesse o link e ative o lembrete https://www.youtube.com/watch?v=khJqwhqOJiQ.

Fonte: Observatório Nacional

Novas informações sobre a formação estelar

De acordo com a cientista Grace Wolf-Chase, do PSI (Planetary Science Institute), uma descoberta fortuita por cientistas cidadãos forneceu uma nova janela única para os diversos ambientes que produzem estrelas e aglomerados de estrelas, revelando a presença de "berçários estelares" antes de novas estrelas emergirem das suas nuvens natais.

© NASA/JPL-Caltech (bola amarela e bolha)

"As 'bolas amarelas' são características pequenas e compactas que foram identificadas em imagens infravermelhas obtidas pelo telescópio espacial Spitzer durante discussões online do Projeto Via Láctea, uma iniciativa da plataforma cidadã online zooniverse.org, que pediu a cientistas cidadãos para ajudar a identificar características associadas com estrelas jovens e massivas com mais de 10 massas solares," disse Wolf-Chase. "As primeiras investigações sugeriram que as bolas amarelas são produzidas por estrelas jovens à medida que aquecem o gás circundante e a poeira de onde nasceram." 

As bolas amarelas descobertas por cientistas cidadãos liberam luz infravermelha num estágio muito inicial no desenvolvimento de aglomerados estelares, quando têm uns "meros" cem mil anos. Este é o ponto em que a sua presença é revelada pela primeira vez, mas permanecem incrustadas nos seus casulos empoeirados natais. 

A pesquisa mostra que a formação de aglomerados estelares com essencialmente todas as massas passam por um estágio de bola amarela. Alguns destes aglomerados primordiais formam estrelas massivas com mais de 10 vezes a massa do Sol que vão esculpir os seus ambientes em "bolhas" por meio de fortes ventos estelares e radiação ultravioleta severa, enquanto outras não. 

Ao longo de um milhão de anos, as bolhas podem expandir-se para dezenas de anos-luz de diâmetro. Os pesquisadores mostraram que é possível extrair informações sobre as massas e idades dos aglomerados estelares em desenvolvimento apenas através das "cores" infravermelhas das bolas amarelas, sem outras observações extensas como espectroscopia.

Durante a procura por bolhas no Projeto Via Láctea, cientistas cidadãos usaram o fórum de discussão do projeto para assinalar objetos pequenos e redondos que parecem amarelos nas imagens infravermelhas representativas. 

"Os cientistas inicialmente pensaram que estas podiam ser versões muito jovens das bolhas e incluímos a identificação de bolas amarelas como o objetivo principal de uma versão do Projeto Via Láctea que foi lançada em 2016," disse Wolf-Chase. 

Isto resultou na identificação de 6.176 bolas amarelas em mais de um-terço da Via Láctea. A sua aparência amarela distinta está relacionada com comprimentos de onda que traçam moléculas orgânicas complexas e poeira à medida que são aquecidas por estrelas muito jovens embutidas nas suas nuvens de nascimento.

"O nosso trabalho analisa um subconjunto de 516 bolas amarelas e mostra que apenas cerca de 20% das bolas amarelas vão formar bolhas associadas com estrelas massivas, enquanto aproximadamente 80% destes objetos sinalizam a posição de regiões que formam estrelas menos massivas," salientou Wolf-Chase. 

Este trabalho mostra o grande valor da ciência cidadã ao abrir uma nova janela para a nossa compreensão da formação estelar.

Um artigo foi publicado no periódico The Astrophysical Journal.

Fonte: Planetary Science Institute

A onda de choque da supernova na Nebulosa do Lápis

A Nebulosa do Lápis, catalogada como NGC 2736, devido sua aparência alongada sugere seu nome popular.

© Greg Turgeon & Utkarsh Mishra (NGC 2736)

Esta onda de choque da supernova Vela atravessa o espaço interestelar a mais de 500.000 quilômetros por hora.

Perto do meio e movendo-se para cima nesta composição colorida bem detalhada, os filamentos trançados finos e brilhantes são longas ondulações em uma folha cósmica de gás brilhante vista quase de lado.

A nebulosa do Lápis tem cerca de 5 anos-luz de comprimento e 800 anos-luz de distância, mas representa apenas uma pequena parte do remanescente da supernova Vela. O próprio remanescente tem cerca de 100 anos-luz de diâmetro, a nuvem de detritos em expansão de uma estrela que explodiu há cerca de 11.000 anos. 

Inicialmente, a onda de choque estava se movendo a milhões de quilômetros por hora, mas diminuiu consideravelmente, varrendo o material interestelar circundante. Na imagem de campo largo e banda estreita apresentada, as cores vermelha e azul rastreiam, principalmente, os brilhos característicos de átomos de hidrogênio e oxigênio ionizados, respectivamente.

Fonte: NASA

Descoberto surtos de raios X no pulsar da Nebulosa do Caranguejo

Uma colaboração científica global usando dados do telescópio NICER (Neutron star Interior Composition Explorer) da NASA a bordo da Estação Espacial Internacional descobriu surtos de raios X que acompanham as explosões de rádio do pulsar situado na Nebulosa do Caranguejo.

© Hubble (Nebulosa do Caranguejo)

A descoberta mostra que estes surtos, chamados pulsos gigantes de rádio, liberam muito mais energia do que se suspeitava anteriormente. Um pulsar é um tipo de estrela de nêutons que gira rapidamente, o núcleo esmagado - do tamanho de uma cidade - de uma estrela que explodiu como uma supernova.

Uma estrela de nêutrons jovem e isolada pode girar dezenas de vezes por segundo, e o seu campo magnético circundante alimenta feixes de ondas de rádio, luz visível, raios X e raios gama. Se estes feixes passarem pela perspetiva da Terra, notam-se pulsos de emissão semelhantes aos de um relógio, sendo o objeto classificado como um pulsar. 

Dos mais de 2.800 pulsares catalogados, o pulsar da Nebulosa do Caranguejo é um dos poucos que emite pulsos gigantes de rádio, que ocorrem esporadicamente e podem ser centenas a milhares de vezes mais brilhantes do que os pulsos regulares. Após décadas de observações, apenas o pulsar da Nebulosa do Caranguejo demonstrou aumentar os seus pulsos gigantes de rádio com emissão de outras partes do espectro.

O novo estudo analisou a maior quantidade de dados simultâneos de raios X e rádio já recolhidos de um pulsar, estendendo por um fator de milhares a faixa de energia observada associada a este fenômeno. 

Localizado a cerca de 6.500 anos-luz de distância na direção da constelação de Touro, a Nebulosa do Caranguejo e o seu pulsar formaram-se numa supernova cuja luz atingiu a Terra em julho de 1054. 

A estrela de nêutrons gira 30 vezes por segundo, e em comprimentos de onda de raios X e rádio está entre os pulsares mais brilhantes do céu. Entre agosto de 2017 e agosto de 2019, astrônomos usaram o NICER para observar repetidamente o pulsar da Nebulosa do Caranguejo em raios X a energias de até 10.000 eV (elétrons-volt), ou milhares de vezes a energia da luz visível.

Enquanto o NICER observava, a equipe também estudava o objeto usando pelo menos um de dois radiotelescópios terrestres no Japão, a antena de 34 metros do Centro Espacial Kashima e a antena de 64 metros do Centro Espacial Usuda da JAXA (a agência espacial japonesa), ambos operando na frequência de 2 gigahertz.

Foram captadas atividade durante 3,7 milhões de rotações do pulsar e cerca de 26.000 pulsos gigantes de rádio. Os pulsos gigantes explodem rapidamente, atingindo milionésimos de segundo, e ocorrem de forma imprevisível. No entanto, quando ocorrem, coincidem com as pulsações regulares tipo-relógio do pulsar.

Os astrônomos combinaram todos os dados de raios X que coincidiam com os pulsos gigantes de rádio, revelando um aumento de raios X de cerca de 4% que ocorreu em sincronia com eles. É notavelmente semelhante ao aumento de 3% na luz visível também associada ao fenômeno, descoberto em 2003. 

Em comparação com a diferença de brilho entre os pulsares regulares do Caranguejo e os gigantes, estas mudanças são notavelmente pequenas e representam um desafio que os modelos teóricos têm de explicar. Assim sendo, sugere-se que os pulsos gigantes são uma manifestação de processos subjacentes que produzem emissões que abrangem o espetro eletromagnético, do rádio aos raios X. E como os raios X têm milhões de vezes a "força" das ondas de rádio, mesmo um aumento modesto representa uma grande contribuição de energia. 

Os pesquisadores concluíram que a energia total emitida associada a um pulso gigante é dezenas a centenas de vezes maior do que a estimada anteriormente apenas a partir de dados no rádio e no visível. 

"Ainda não entendemos como ou onde os pulsares produzem a sua emissão complexa e abrangente, e é gratificante ter contribuído com outra peça do puzzle de vários comprimentos de onda destes objetos fascinantes," disse o cientista Teruaki Enoto do RIKEN, Japão.

O novo estudo foi publicado na revista Science.

Fonte: NASA

Quatro dos recém-descobertos quasares com imagem quadruplicada

Com a ajuda de técnicas de aprendizagem de máquina, astrônomos descobriram uma dúzia de quasares que foram distorcidos por uma "lente" cósmica natural e divididos em quatro imagens semelhantes.

© ESA (Doze Cruzes de Einstein)

Os quasares são núcleos extremamente luminosos de galáxias distantes alimentados por buracos negros supermassivos. Ao longo das últimas quatro décadas, foram encontrados cerca de 50 destes "quasares com imagem quadruplicada", que ocorrem quando a gravidade de uma galáxia massiva que se encontra na frente de um quasar divide a sua imagem singular em quatro. 

O estudo mais recente, que durou apenas ano e meio, aumenta o número destes quasares quadruplicados conhecidos em cerca de 25% e demonstra o poder da aprendizagem de máquina para ajudar os astrônomos na sua busca por estas extravagâncias cósmicas. 

"Os quadruplicados são minas de ouro para todos os tipos de questões. Podem ajudar a determinar o ritmo de expansão do Universo e ajudar a resolver outros mistérios, como a matéria escura e os 'motores centrais' dos quasares," disse Daniel Stern, autor principal do novo estudo e pesquisador do JPL (Jet Propulsion Laboratory), que é gerido pelo Caltech para a NASA. 

As descobertas foram feitas combinando ferramentas de aprendizagem de máquina com dados de vários telescópios terrestres e espaciais, incluindo a missão Gaia da ESA; o WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer) da NASA; o Observatório W. M. Keck em Maunakea, Havaí; o Observatório Palomar do Caltech; o NTT (New Technology Telescope) do ESO; e o telescópio Gemini South no Chile.

Nos últimos anos, surgiu uma discrepância no que toca ao valor preciso do ritmo de expansão do Universo, também conhecido como constante de Hubble. Dois meios principais podem ser usados para determinar este valor: um baseia-se nas medições da distância e velocidade dos objetos no nosso Universo local, e o outro extrapola o ritmo a partir de modelos baseados na radiação distante remanescente do nascimento do Universo, chamada radiação cósmica de fundo em micro-ondas.

As novas imagens quadruplicadas vão ajudar nos cálculos futuros da constante de Hubble e podem iluminar porque é que as duas medições principais não estão em concordância. Os quasares ficam entre os alvos locais e distantes usados para os cálculos anteriores, de modo que fornecem uma maneira de examinar o alcance intermediário do Universo. Uma determinação da constante de Hubble, baseada em quasares, poderia indicar qual dos dois valores está correto ou, talvez mais interessante, poderia mostrar que a constante se situa entre o valor determinado localmente e o distante, um possível sinal de física desconhecida.

As imagens multiplicadas de quasares e de outros objetos no cosmos ocorrem quando a gravidade de um objeto em primeiro plano, como uma galáxia, curva e amplia a luz de objetos por trás. O fenômeno, chamado lente gravitacional, já foi visto antes muitas vezes. Às vezes, os quasares ficam com duas imagens; menos frequentemente, mostram quatro imagens.

No novo estudo, os pesquisadores usaram dados do WISE, que tem resolução relativamente grosseira, para encontrar os prováveis quasares, e depois usaram a resolução nítida do Gaia para identificar quais dos quasares vistos pelo WISE estavam associados com possíveis quasares quadruplicados. Depois foi aplicada ferramentas de aprendizagem de máquina para escolher quais os candidatos mais prováveis para imagens múltiplas e não apenas estrelas diferentes situadas perto uma das outras no céu.

As observações de acompanhamento com o LRIS (Low Resolution Imaging Spectrometer) do Observatório Keck, bem como com o Observatório Palomar, com o NTT (New Technology Telescope) e com o Gemini South confirmaram quais os objetos eram de fato quasares quadruplicados situados a bilhões de anos-luz.

Um artigo será publicado no periódico The Astrophysical Journal.

Fonte: W. M. Keck Observatory