Descoberta de um buraco negro supermassivo por meio de um eco de luz

Os buracos negros supermassivos ocupam o centro das galáxias, com massas que variam de um milhão a 10 bilhões de massas solares.

© VLA/ALMA (galáxia Arp 187)

Composição rádio da galáxia Arp 187 obtida pelo telescópios VLA e ALMA (azul: VLA a 4,86 GHz, verde: VLA a 8,44 GHz, vermelho: ALMA a 133 GHz). A imagem mostra claramente lóbulos de jato bimodal, mas o núcleo central (centro da imagem) está escuro, ou seja, sem detecção.

Alguns estão numa fase brilhante chamada "núcleo galáctico ativo" (ou NGA). Os NGAs acabarão por desvanecer, pois há um limite máximo de massa para os buracos negros supermassivos; os cientistas há muito que se perguntam quando é que isso acontecerá.

Kohei Ichikawa, da Universidade de Tohoku (Japão), e o seu grupo de pesquisa podem ter descoberto por acidente um núcleo galáctico ativo no final da sua vida, após captar um sinal NGA da galáxia Arp 187. 

Observando as imagens de rádio da galáxia com dois observatórios astronômicos, o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) e o VLA (Very Large Array), encontraram um lóbulo de jato, um sinal característico de um núcleo galáctico ativo. No entanto, não notaram nenhum sinal do núcleo, indicando que a atividade do NGA pode já estar silenciosa.

Após uma análise mais aprofundada dos dados em vários comprimentos de onda, descobriram que todos os indicadores de pequena escala de um núcleo galáctico ativo estavam "apagados", enquanto que os de grande escala ainda eram brilhantes. Isto ocorre porque o NGA foi recentemente extinto, muito provavelmente nos últimos 3.000 anos.

Assim que um núcleo galáctico ativo morre, as características em pequena escala de um NGA tornam-se fracas porque mais fontes de fótons também são desligadas. Mas a região de gás ionizado em grande escala ainda é visível, pois os fótons levam cerca de 3.000 anos para alcançar a orla da região. 

A observação da atividade anterior de um NGA é conhecida como eco de luz. Foi usado o satélite de raios X NuSTAR da NASA, atualmente a melhor ferramenta para observar a atividade de um núcleo galáctico ativo. Os achados indicam que o NGA se desliga ao longo de uma escala de 3.000 anos, durante o qual o núcleo se torna 1.000 vezes mais fraco. 

A equipe vai continuar pesquisando núcleos galácticos ativos moribundos no futuro. Serão procurados mais NGAs moribundos usando um método semelhante ao usado neste estudo, também  serão efetuadas observações de acompanhamento de alta resolução espacial necessárias para analisar os fluxos de gás, o que pode esclarecer como ocorreu o cessar de atividade do núcleo galáctico ativo.

O estudo científico foi apresentado durante a 238.ª reunião da Sociedade Astronômica Americana.

Fonte: Tohoku University

Uma potência galáctica

Esta imagem mostra a galáxia espiral NGC 3254, observada através da Wide Field Camera 3 (WFC3) do telescópio espacial Hubble.

© Hubble (NGC 3254)

A WFC3 tem a capacidade de observar luz ultravioleta, visível e infravermelha próxima, e esta imagem é uma composição de observações feitas no visível e infravermelho. Nesta imagem, a NGC 3254 parece uma galáxia espiral típica, vista de lado. No entanto, a NGC 3254 tem um segredo fascinante que está escondido à vista de todos, é uma galáxia Seyfert, o que significa que tem um núcleo extraordinariamente ativo, conhecido como um núcleo galáctico ativo, que libera tanta energia quanto o resto da galáxia gera simultaneamente. 

As galáxias Seyfert não são raras, acredita-se que cerca de 10% de todas as galáxias sejam galáxias Seyfert. Elas pertencem à classe das “galáxias ativas”, ou seja, galáxias que têm buracos negros supermassivos em seus centros que estão acumulando material ativamente, que libera grandes quantidades de radiação à medida que é agregada.

Existe um segundo tipo de galáxia, muito mais ativo, conhecido como quasar. Os núcleos ativos das galáxias Seyfert, como a NGC 3254, são mais brilhantes quando observados na luz fora do espectro visível. Em outros comprimentos de onda, esta imagem seria muito diferente, com o núcleo da galáxia brilhando muito intensamente.

Fonte: ESA

Descoberto novo exoplaneta com uma atmosfera ideal para estudo

Uma equipe internacional de colaboradores, incluindo cientistas do Jet Propulsion Laboratory (JPL) da NASA e da Universidade do Novo México, descobriram um novo exoplaneta temperado, do tamanho de Netuno, com um período orbital de 24 dias orbitando uma estrela anã M próxima.

© NASA/JPL-Caltech (ilustração do exoplaneta TOI-1231 b)

A descoberta recente fornece oportunidades empolgantes de pesquisa graças à atmosfera substancial do planeta, à pequena estrela que orbita e à velocidade a que o sistema se afasta da Terra. 

O exoplaneta, TOI-1231 b, foi detectado usando dados fotométricos do TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) e seguido por observações com o PFS (Planet Finder Spectrograph) no telescópio Magellan Clay do Observatório Las Campanas, Chile. O PFS é um instrumento sofisticado que detecta exoplanetas por meio da sua influência gravitacional sobre as suas estrelas hospedeiras. À medida que os planetas orbitam as suas estrelas progenitoras, as velocidades estelares medidas variam periodicamente, revelando a presença planetária e informações sobre a sua massa e órbita. 

A estratégia de observação adotada pelo TESS da NASA, que divide cada hemisfério em 13 setores que são analisados durante aproximadamente 28 dias, está produzindo a pesquisa mais abrangente de todo o céu para planetas em trânsito. Esta abordagem já provou a sua capacidade de detectar planetas grandes e pequenos em torno de estrelas que vão desde aquelas semelhantes ao Sol até estrelas anãs M de baixa massa. 

As estrelas anãs M, também conhecidas como anãs vermelhas, são o tipo mais comum de estrela na Via Láctea, constituindo cerca de 70% de todas as estrelas da Galáxia. As anãs M são menores, possuem uma fração da massa do Sol e têm baixa luminosidade. Dado que uma anã M é menor, quando um planeta de um determinado tamanho transita a estrela, a quantidade de luz que é bloqueada é maior, tornando o trânsito mais facilmente detectável.

Imagine um planeta parecido com a Terra passando em frente de uma estrela do tamanho do Sol: vai bloquear uma pequena parte da sua luz; mas se estiver passando à frente de uma estrela muito menor, a proporção de luz bloqueada será maior. Em determinado sentido, isto cria uma sombra maior à superfície da estrela, tornando os planetas ao redor das anãs M mais fáceis de detectar e de estudar. 

Embora permita a detecção de exoplanetas no céu, a estratégia do levantamento do TESS também produz tendências observacionais significativas com base no período orbital. Os exoplanetas devem transitar as suas estrelas hospedeiras pelo menos duas vezes dentro do intervalo de observação do TESS para serem detectados com o período correto pelo SPOC (Science Processing Operations Center) e pelo QLP (Quick Look Pipeline), que "vasculham" a cadência de dados do TESS de 2 e 30 minutos, respetivamente. Dado que 74% da cobertura total do céu pelo TESS é apenas observada durante 28 dias, a maioria dos exoplanetas detectados pelo TESS têm períodos inferiores a 14 dias. 

O TOI-1231 b tem um período de 24 dias, o que torna a sua descoberta ainda mais valiosa. Os astrônomos foram capazes de reunir os dados necessários para caracterizar a estrela hospedeira e medir o raio e a massa do planeta. Estes valores, por sua vez, permitiram calcular a densidade do planeta e teorizar sobre a sua composição.

O TOI-1231 b é muito semelhante em tamanho e densidade a Netuno, de modo que tem uma atmosfera gasosa similarmente grande. Outra vantagem dos exoplanetas que orbitam anãs M é que possibilita medir as suas massas com mais facilidade porque a proporção entre a massa do planeta e a massa da estrela é também maior.

Embora TOI-1231 b esteja oito vezes mais perto da sua estrela do que a Terra está do Sol, a sua temperatura é parecida à da Terra, graças à estrela hospedeira que é mais fria e menos brilhante. No entanto, o próprio planeta é realmente maior do que a Terra e um pouco menor que Netuno. Com uma temperatura de mais ou menos 330 K, TOI-1231 b é um dos exoplanetas pequenos e mais frios, acessíveis para estudos atmosféricos, descobertos até agora. 

Investigações anteriores sugeriram que planetas tão frios podem ter nuvens no alto da sua atmosfera, o que torna difícil a determinação dos gases que o rodeiam. Mas novas observações de outro planeta pequeno e frio, chamado K2-18 b, quebraram esta tendência e mostraram evidências de água na sua atmosfera, surpreendendo muitos astrônomos.

Além disso, com o alto brilho no infravermelho próximo da estrela hospedeira, é um alvo excitante para futuros estudos com o telescópio espacial Hubble e com o telescópio espacial James Webb. O primeiro conjunto destas observações deverá ocorrer no final deste mês através do telescópio espacial Hubble. 

A baixa densidade de TOI-1231 b indica que é cercado por uma atmosfera substancial, em vez de ser um planeta rochoso. Mas a composição e a extensão desta atmosfera são desconhecidas! 

O TOI-1231 b pode ter uma atmosfera de hidrogênio ou de hidrogênio-hélio, ou uma atmosfera mais densa de vapor de água. Cada uma delas apontaria para uma origem diferente, permitindo aos astrônomos entender se e como os planetas se formam de maneira diferente em torno de anãs M quando comparados com os planetas que orbitam o nosso Sol, por exemplo. Geralmente, os átomos de hidrogênio são quase impossíveis de detetar porque a sua presença é mascarada pelo gás interestelar. Mas este sistema planeta-estrela fornece uma oportunidade única de aplicar este método devido à velocidade com que se afasta da Terra.

A pesquisa será publicada numa edição futura do periódico The Astronomical Journal.

Fonte: NASA

Uma rara "hélice" magnética num sistema binário

Pesquisadores da Universidade de Notre Dame identificaram a primeira hélice magnética eclipsante num sistema estelar variável cataclísmico.

© M. Garlick (ilustração de anã branca magnética com rápida rotação)

O sistema estelar, conhecido como J0240, é apenas o segundo do seu tipo já registado. Foi identificado em 2020 como uma variável cataclísmica incomum, um sistema binário que consiste de uma estrela anã branca e uma estrela vermelha doadora de massa.

Normalmente, a estrela anã branca compacta recolhe o gás doado e cresce em massa. No entanto, em J0240 a anã branca magnética e de rápida rotação rejeita a doação de gás e impulsiona-o para fora do sistema binário e com um campo magnético forte cria um formato de uma hélice.

As anãs brancas são os remanescentes densos de estrelas de baixa massa como o nosso Sol, que irá evoluir para uma anã branca daqui a aproximadamente cinco bilhões de anos. No entanto, sem uma estrela companheira, o Sol nunca fará parte de um sistema variável cataclísmico. 

A única outra variável cataclísmica semelhante a J0240 é AE Aquarii, um sistema estelar binário conhecido desde a década de 1950 e que se pensa ser também um sistema de hélice magnética. Por outro lado, observa-se que J0240 está perto do plano orbital binário, o que significa que o gás ejetado do sistema é visto em silhueta contra a luz estelar. 

Esta é a primeira evidência direta de que uma hélice magnética ejeta o gás doado pela estrela vermelha. Este gás está bloqueando parte da luz de ambas as estrelas e podemos ver esta absorção diretamente nos nossos dados. Os pesquisadores começaram as observações no LBT (Large Binocular Telescope) no Arizona (EUA), onde foi registrada a ocorrência de proeminências e eclipses que ilustravam a rápida rotação da anã branca, e a atração do campo magnético, que expele influxos gasosos que de outra forma seriam adicionados à estrela, criando assim uma espiral de gás que se expande para longe das duas estrelas.

A equipe recolheu observações em setembro, outubro e novembro de 2020. Os dados obtidos em setembro captaram a primeira metade da órbita de J0240. Em outubro, foi captado a segunda metade. 

As proeminências são pequenas explosões que liberam gás a 1% da velocidade da luz. As erupções desaparecem quando a companheira vermelha fica no caminho durante um eclipse. A partir da duração dos eclipses, foi possível de identificar a localização das proeminências. As erupções vêm de muito perto da companheira compacta, provavelmente da pressão de gás que recebe ao aproximar-se do campo magnético que gira rapidamente. 

Uma das grandes incógnitas é o período de rotação da anã branca, que a equipe não conseguiu determinar. A energia da hélice vem da anã branca giratória, portanto, espera-se que a rotação diminua com o tempo. Quando acabar, a hélice irá parar e o sistema parecerá uma variável cataclísmica comum. É uma fase muito curta em a anã branca magnética gira tão depressa quanto é possível sem realmente se autodestruir. Uma rotação tão elevada, com um campo magnético forte, parece que não pode ser apenas coincidência.

Um artigo será publicado no periódico The Astrophysical Journal.

Fonte: University of Notre Dame

O comportamento de jatos de protoestrelas massivas

Os astrônomos que estudam o jato de material em rápido movimento ejetado por uma jovem estrela massiva ainda em formação descobriram uma grande diferença entre este jato e aqueles ejetados por estrelas jovens menos massivas.

© NRAO/VLA (jato da protoestrela Cep A HW2)

Os cientistas fizeram a descoberta usando o VLA (Karl G. Jansky Very Large Array) para obter a imagem mais detalhada até agora da região interna de um jato vindo de uma estrela jovem e massiva. 

Ambas as estrelas jovens de massa baixa e alta, ou protoestrelas, impulsionam jatos perpendiculares a um disco de material em órbita da estrela. Em estrelas com massas semelhantes à do Sol, estes jatos são estreitos, ou focados, relativamente perto da estrela num processo chamado colimação. 

Como a maioria das protoestrelas de grande massa estão mais distantes, o estudo destas regiões íntimas tem sido mais difícil, de modo que não era conhecido se este era o caso com elas. 

Uma equipe de cientistas observou uma protoestrela chamada Cep A HW2, localizada a cerca de 2.300 anos-luz da Terra na direção da constelação de Cefeu. Espera-se que a protoestrela Cep A HW2 se torne uma nova estrela cerca de 10 vezes mais massiva do que o Sol. 

As novas imagens pelo VLA mostraram os melhores detalhes já vistos em tal objeto, fornecendo a sua primeira visão da parte mais interna do jato, uma parte quase tão longa quanto o diâmetro do Sistema Solar. 

Em protoestrelas de massa inferior, as observações mostraram que os jatos são colimados tão perto da estrela quanto apenas algumas vezes a distância Terra-Sol. Na Cep A HW2, no entanto, não é visto um único jato, mas duas coisas: um vento de grande angular originando perto da estrela, depois um jato altamente colimado a alguma distância. O jato colimado começa a uma distância da estrela comparável à distância do Sol a Urano ou Netuno. 

A descoberta levanta duas possibilidades principais. Em primeiro lugar, o mesmo mecanismo pode estar em funcionamento em protoestrelas de massa alta e baixa, mas a distância de colimação pode ser determinada pela massa, ocorrendo mais longe em sistemas mais massivos. A segunda possibilidade é que as estrelas massivas podem produzir apenas o vento de grande angular visto na Cep A HW2, com a colimação ocorrendo apenas quando as condições físicas em torno da estrela restringem o fluxo. 

Este caso apontaria para uma grande diferença nos mecanismos em funcionamento nas protoestrelas de diferentes massas. É importante conhecer este aspecto para entender como as estrelas de todas as massas se formam.

As descobertas foram relatadas no periódico The Astrophysical Journal.

Fonte: National Radio Astronomy Observatory

Uma galáxia espiral ou lenticular?

Esta imagem, tirada com a Wide Field Camera 3 (WFC3) do telescópio espacial Hubble, mostra a galáxia espiral NGC 4680.

© Hubble (NGC 4680)

Às 2 horas e 7 horas, duas outras galáxias podem ser vistas flanqueando a NGC 4680. A NGC 4680 teve uma onda de atenção em 1997, uma vez que foi palco de uma explosão de supernova conhecida como SN 1997bp. 

Surpreendentemente, a supernova foi identificada por um astrônomo amador australiano chamado Robert Evans, que identificou 42 explosões extraordinárias de supernova. 

A NGC 4680 é uma galáxia bastante complicada de classificar. Às vezes é chamada de galáxia espiral, mas também é classificada como uma galáxia lenticular. As galáxias lenticulares situam-se em algum lugar entre galáxias espirais e galáxias elípticas. 

Embora a NGC 4680 tenha braços espirais distinguíveis, eles não estão claramente definidos e a ponta de um braço parece muito difusa. As galáxias não são estáticas e suas morfologias (e, portanto, suas classificações) variam ao longo de suas vidas. Acredita-se que as galáxias espirais evoluam para galáxias elípticas, provavelmente fundindo-se umas com as outras, fazendo com que percam suas estruturas espirais distintas.

Fonte: NASA

Inspecionando uma galáxia espiral contorcida

Esta imagem espetacular do telescópio espacial Hubble mostra os braços da NGC 2276, uma galáxia espiral a 120 milhões de anos-luz de distância na constelação de Cepheus.

© Hubble (NGC 2276)

À primeira vista, o delicado rendilhado de braços espirais brilhantes e faixas de poeira escura lembram inúmeras outras galáxias espirais. Um olhar mais atento revela uma galáxia estranhamente assimétrica, moldada por interação gravitacional e intensa formação de estrelas. 

Esta imagem impressionante mostra a aparência incomumente contorcida da NGC 2276, uma aparência causada por duas interações astrofísicas diferentes, uma com o gás superaquecido que permeia aglomerados de galáxias e outra com uma vizinha galáctica próxima.

A interação de NGC 2276 com o meio que permeia os aglomerados, ou seja, o gás superaquecido que fica entre as galáxias em aglomerados de galáxias, deu início a uma explosão de formação de estrelas ao longo de uma borda da galáxia. Esta onda de formação de estrelas é visível como o brilho tingido de azul de estrelas massivas recém-formadas no lado esquerdo da imagem, e dá à galáxia uma aparência estranhamente assimétrica.

A recente explosão de formação estelar da NGC 2276 também está relacionada ao aparecimento de habitantes mais exóticos: buracos negros e estrelas de nêutrons em sistemas binários. 

Do outro lado da galáxia com esta explosão de novas estrelas, a atração gravitacional de uma companheira menor está tirando o formato das bordas externas da NGC 2276. Esta interação com a pequena galáxia em forma de lente NGC 2300 distorceu os braços espirais mais externos da NGC 2276, dando a falsa impressão de que a galáxia maior está orientada de frente para a Terra. O alinhamento real da NGC 2276 pode ser inferido a partir da posição de seu núcleo galáctico brilhante, que é deslocado dos braços espirais distorcidos.

A NGC 2276 não é de forma alguma a única galáxia com uma aparência estranha. O Atlas de Galáxias Peculiares, um catálogo de galáxias incomuns publicado em 1966, contém uma coleção de galáxias estranhas e maravilhosas, incluindo fusões espetaculares de galáxias, galáxias em forma de anel e outras esquisitices galácticas.

Como convém a uma galáxia anormalmente contorcida, a NGC 2276 tem a distinção de ser listada no Atlas de Galáxias Peculiares duas vezes, uma por seus braços espirais assimétricos e outra por sua interação com sua vizinha menor NGC 2300.

Fonte: ESA

Descoberto aglomerado estelar massivo na constelação do Escudo

Uma equipe internacional de astrofísicos liderada pelo Grupo de Astrofísica Estelar da Universidade de Alicante, pelo IAC (Instituto de Astrofísica de Canarias) e pela Universidade de Valparaíso (Chile) descobriu um grande aglomerado de estrelas de idade intermediária na direção da constelação do Escudo.

© IAC (aspecto de Valparaíso 1)

Este objeto, denominado Valparaíso 1, fica a cerca de sete mil anos-luz de distância do Sol e contém pelo menos quinze mil estrelas. Para detectá-lo, foram combinadas observações do satélite Gaia da ESA e de vários outros telescópicos terrestres, incluindo o telescópio Isaac Newton no observatório Roque de los Muchachos (Ilhas Canárias). 

Os aglomerados abertos são grupos de estrelas que nasceram juntas e se movem juntas, ligadas pela gravidade. Isto torna-os laboratórios naturais para o estudo da física e da vida das estrelas. Quanto mais estrelas houver num aglomerado, mais útil será, porque a maior amostra fornece mais chances de encontrar estrelas em fases evolutivas menos frequentes.

É por isso que os astrônomos estão procurando os aglomerados mais massivos da nossa Galáxia, aqueles com mais de dez mil estrelas. Até há vinte anos, pensava-se que estes se formavam apenas em galáxias distantes com propriedades exóticas, mas graças a estas investigações foi possível conhecer agora uma dúzia de aglomerados massivos muito jovens (com menos de 25 milhões de anos), e alguns muito antigos (com bilhões de anos), que são descendentes de aglomerados anteriormente jovens. Mas dificilmente existem aglomerados massivos conhecidos com idades intermediárias, e não se sabia com exatidão se não existiam ou se ainda não haviam sido encontrados. 

O recém-descoberto aglomerado, Valparaíso 1, está a cerca de sete mil anos-luz do Sol e contém pelo menos quinze mil estrelas. A sua descoberta inesperada, numa área bem explorada do céu, sugere que muitos outros aglomerados massivos podem estar escondidos nos campos estelares muito densos que os observadores encontram quando olham em direção ao centro da nossa Galáxia.

Valparaíso 1 contém dúzias de estrelas suficientemente brilhantes para serem observadas através de um telescópio amador, mas perdem-se no meio de uma multidão de estrelas que não pertencem ao aglomerado, que estão à frente ou por trás dele, e que disfarçam a estrutura do aglomerado. 

O aglomerado foi detectado graças ao satélite Gaia da ESA, um telescópio espacial que fornece posições e distâncias extremamente precisas de estrelas muito distantes, e com esta informação foi possível medir os minúsculos movimentos no céu das estrelas ao longo dos anos. Com a combinação de todas as informações, foram detectados aglomerados como grupos de estrelas, que estão à mesma distância de nós, que se movem juntas, grupos de estrelas mais fáceis de detectar usando a física do que apenas olhando para elas no céu.

O resultado foi publicado no periódico Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 

Fonte: Instituto de Astrofísica de Canarias

Filamentos magnetizados tecem uma espetacular tapeçaria galáctica

Filamentos de gás superaquecido e campos magnéticos estão tecendo uma tapeçaria de energia no centro da Via Láctea.

© Chandra/MeerKAT (novo panorama do Centro Galáctico)

Foi realizado um novo mosaico desta obra-prima cósmica usando dados do observatório de raios X Chandra da NASA e do radiotelescópio MeerKAT na África do Sul. O novo panorama do Centro Galáctico baseia-se em levantamentos anteriores do Chandra e de outros telescópios. 

Esta última versão expande a visão de alta energia do Chandra mais acima e mais abaixo do plano da Galáxia, ou seja, o disco onde reside a maioria das estrelas da Via Láctea. 

Na imagem apresentada, os raios X do Chandra estão em laranja, verde, azul e roxo, mostrando diferentes energias, e os dados de rádio do MeerKAT são mostrados em lilás e cinzento. 

Um filamento é particularmente intrigante porque tem raios X e emissão de rádio entrelaçados. Aponta perpendicularmente ao plano da Galáxia e tem cerca de 20 anos-luz de comprimento, mas apenas um centésimo deste tamanho em largura. 

Um novo estudo das propriedades de raios X e rádio deste filamento por Q. Daniel Wang da Universidade de Massachusetts em Amherst, EUA, sugere que estas características são unidas por tiras finas de campos magnéticos. Isto é semelhante ao que foi observado num filamento estudado anteriormente. 

O recém-estudado G0.17-0.41 (destacado em verde na imagem), está muito mais longe do plano da Galáxia. Estes filamentos podem ter sido formados quando os campos magnéticos alinhados em diferentes direções colidiram e se torceram num processo denominado reconexão magnética. Isto é semelhante ao fenômeno que afasta as partículas energéticas do Sol e é responsável pelo clima espacial que às vezes afeta a Terra. 

Um estudo detalhado destes filamentos ensina-nos mais sobre o clima espacial Galáctico que os astrônomos testemunharam por toda a região. Este clima é impulsionado por fenômenos voláteis, como explosões de supernova, estrelas próximas que liberam gás quente e surtos que expelem matéria de regiões perto de Saggitarius A*, o buraco negro supermassivo da nossa Galáxia. 

Além dos filamentos, o novo panorama revela outras maravilhas no Centro Galáctico. Por exemplo, a evidência de grandes nuvens de gás quente, que se estendem por cerca de 700 anos-luz acima e abaixo do plano da Galáxia, vistas aqui com mais detalhe do que nunca (são muito menores do que as Bolhas de Fermi que se estendem por cerca de 25.000 anos-luz acima e abaixo do plano da Galáxia). 

Estas plumas podem representar fluxos a uma escala galáctica, análogos às partículas expulsas do Sol. O gás é provavelmente aquecido por explosões de supernova e muitas reconexões magnéticas recentes que ocorrem perto do centro da Galáxia. Estes eventos de reconexão na Galáxia normalmente não são suficientemente energéticos para serem detectados em raios X, exceto para os mais energéticos no centro da Galáxia, onde o campo magnético interestelar é muito mais forte. 

Os eventos de reconexão magnética podem desempenhar um papel importante no aquecimento do gás existente entre as estrelas (o meio interestelar). Este processo também pode ser responsável por acelerar as partículas para produzir raios cósmicos como aqueles observados na Terra e a conduzir turbulência no meio interestelar que desencadeia o nascimento de novas gerações de estrelas. 

A imagem mostra que os filamentos magnéticos tendem a ocorrer nos limites externos das grandes plumas de gás quente. Isto sugere que o gás nas plumas está conduzindo campos magnéticos que colidem para criar os filamentos.

Fonte: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

A galáxia espiral NGC 691

Esta imagem apresenta a galáxia espiral NGC 691, fotografada com detalhes fantásticos pela Wide Field Camera 3 (WFC3) do telescópio espacial Hubble.

© Hubble (NGC 691)

Esta galáxia é o membro homônimo do grupo de galáxias NGC 691, um grupo de galáxias ligadas gravitacionalmente que se encontram a cerca de 120 milhões de anos-luz da Terra.

Objetos como NGC 691 são observados pelo telescópio espacial Hubble usando uma variedade de filtros. Cada filtro permite apenas que determinados comprimentos de onda de luz alcancem a WFC3 do telescópio. 

As imagens coletadas usando diferentes filtros são coloridas por artistas visuais especializados que podem fazer escolhas da cor que melhor corresponde a qual filtro. Ao combinar as imagens coloridas de filtros individuais, uma imagem colorida do objeto astronômico pode ser recriada. Desta forma, podemos obter uma visão extraordinariamente nítida da natureza e da aparência destes objetos.

Fonte: NASA

Uma galáxia fantasmagórica

Se olharmos com atenção para o centro difuso desta imagem, conseguimos distinguir uma galáxia "fantasmagórica", a UDG4, captada com o auxílio do VLT Survey Telescope (VST) do ESO.

© ESO/VST (UDG4)

A UDG (Ultra-Diffuse Galaxy) é um objeto tão grande como a Via Láctea, mas com cerca de 100 a 1.000 vezes menos estrelas. Estas galáxias apresentam-se assim extremamente tênues, com pouco do gás que forma estrelas, o que as faz parecer quase como uma nuvem cósmica suave ou uma mancha no espaço.

As suas origens permanecem incertas, mas os astrônomos pensam que poderão tratar-se de galáxias "falhadas" que perderam os seus reservatórios de gás no início das suas vidas. Esta imagem da UDG4 foi obtida no âmbito de um programa muito maior, o rastreio VEGAS (VST Early-type Galaxy Survey), que pretende investigar estruturas muito tênues em aglomerados de galáxias, que são enormes grupos de muitas galáxias ligadas entre si pela gravidade.

O estudo, liderado por Enrichetta Iodice do Instituto Nazionale di Astrofisica na Itália, encontrou várias UDGs no Aglomerado da Hidra, no entanto serão precisas mais observações para desvendarmos a sua verdadeira natureza.

Dada a sua aparência frágil, as UDGs podem ser difíceis de encontrar. No entanto, o VST, equipado com a sua câmara OmegaCAM, é extremamente sensível à luz, permitindo aos astrônomos estudar estes objetos tão elusivos.

Fonte: ESO

O Dark Energy Survey cataloga milhões de galáxias

O último lançamento da Dark Energy Survey (DES) cataloga milhões de galáxias, mapeando a história da aglomeração de galáxias no espaço e no tempo.

© DES (campos profundos captados pela câmara Dark Energy)

Em uma das maiores pesquisas do céu já feitas, os astrônomos captaram 226 milhões de galáxias numa distância até 7 bilhões de anos-luz em uma área que cobre cerca de um oitavo de todo o céu. 

Este tesouro de dados fornece aos cientistas a melhor sonda da evolução cósmica e ilumina o papel da matéria escura e da energia escura na formação da estrutura em grande escala do Universo. 

A DES começou em agosto de 2013. Em 27 de maio, a colaboração internacional publicou seu segundo lançamento de dados, cobrindo os primeiros três anos de observações. Os resultados são descritos em 30 artigos científicos, disponíveis no site do DES. 

“É um lindo conjunto de dados”, diz René Laureijs, cientista do projeto da missão Euclides da Agência Espacial Europeia.

Os novos resultados apoiam o modelo padrão ΛCDM, no qual o Universo é governado por 68,5% de energia escura (ou lambda, Λ) e 26,6% de matéria escura fria, ingredientes misteriosos que obscurecem amplamente os 4,9% restantes de matéria ordinária nas galáxias, estrelas, planetas e pessoas. 

Porém, há uma discrepância persistente: assim como outras pesquisas, o DES descobriu que o Universo atual é um pouco menos "desordenado" do que o modelo ΛCDM poderia prever. Ninguém sabe por quê. 

A verdadeira estrela da pesquisa é a enorme Câmera de Energia Escura de 570 megapixels, construída pelo Departamento de Energia do Fermilab em Chicago e montada no foco principal do Telescópio Blanco de 4 metros no Observatório Interamericano de Cerro Tololo, no Chile . 

Noite após noite, ela captou centenas de exposições de 90 segundos, cada uma com a largura de quatro luas cheias. Ao longo dos anos, toda a área de pesquisa de 5.000 graus quadrados foi fotografada pelo menos 10 vezes até uma magnitude limite de 23,3, enquanto dez campos profundos foram estudados repetidamente com ainda mais detalhes.

Com base no brilho de uma galáxia em cinco bandas de comprimento de onda na luz visível e infravermelha próxima, a equipe do DES pode determinar seu redshift fotométrico, que produz uma estimativa de distância aproximada, mas confiável. 

Assim, os astrônomos são capazes de discernir a evolução do agrupamento de galáxias ao longo da história do Universo, o que lança luz sobre as ações da matéria escura e da energia escura. 

As estimativas do chamado cisalhamento cósmico, distorções de forma diminutas devido a lentes gravitacionais fracas, fornecem informações adicionais sobre a distribuição da matéria escura. A elaborada análise de dados foi realizada no National Center for Supercomputer Applications da University de Illinois. 

Embora a exploração pela DES tenha sido concluída no início de 2019, os dados dos últimos três anos ainda estão sendo processados, e novos resultados surgiram em breve.

Enquanto isso, um levantamento espectroscópico de galáxias igualmente impressionante decolou oficialmente há algumas semanas no telescópio Mayall de 4 metros no Observatório Nacional Kitt Peak, no Arizona. O aparelho é similarmente denominado Dark Energy Spectroscopic Instrument, visa captar espectros de dezenas de milhões de galáxias e quasares nos próximos cinco anos. 

Com lançamento previsto para o final de 2022, a missão espacial Euclid irá realizar uma pesquisa ainda maior e mais profunda com objetivos cosmológicos semelhantes. O Euclid estudará cerca de 15 vezes mais galáxias do que o Dark Energy Survey fez, a distâncias de 10 bilhões de anos-luz, medindo seu brilho (focando no infravermelho) e tomando seu espectro. Realmente, é necessário uma precisão maior para validar definitivamente o modelo ΛCDM.

Fonte: Sky & Telescope

ALMA descobre galáxia espiral mais antiga

Ao analisarem dados obtidos com o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), pesaquisadores encontraram uma galáxia com morfologia espiral no Universo, apenas 1,4 bilhões de anos após o Big Bang.

© ALMA (galáxia espiral BRI 1335-0417)

Esta é a galáxia mais antiga do seu tipo já observada. A descoberta de uma galáxia com uma estrutura espiral num estágio tão inicial é uma pista essencial para resolver as questões clássicas da astronomia: Como e quando é que as galáxias espirais se formam?

A Via Láctea, onde vivemos, é uma galáxia espiral. As galáxias espirais são objetos fundamentais no Universo, correspondendo a até 70% do número total de galáxias. No entanto, estudos mostraram que a proporção de galáxias espirais diminui rapidamente quando olhamos para trás na história do Universo. 

Então, quando é que as galáxias espirais se formaram? 

Os astrônomos do NAOJ (National Astronomical Observatory of Japan), notaram uma galáxia chamada BRI 1335-0417 no arquivo científico do ALMA. A galáxia existia há 12,4 bilhões de anos e continha uma grande quantidade de poeira que obscurece a luz das estrelas, tornando difícil o seu estudo detalhado no visível. Por outro lado, o ALMA pode detectar emissões de rádio de íons de carbono na galáxia, permitindo a investigação do que está acontecendo na galáxia. 

Os cientistas descobriram uma estrutura espiral que se estende por cerca de 15.000 anos-luz a partir do centro da galáxia: um-terço do tamanho da Via Láctea. A massa total estimada de estrelas e matéria interestelar em BRI 1335-0417 é quase idêntica à da Via Láctea.

Os pesquisadores consideraram várias causas possíveis da formação desta galáxia e sugeriram que podia ser devida a uma interação com uma pequena galáxia. A galáxia BRI 1335-0417 está formando ativamente estrelas, e foi descoberto que o gás na parte externa da galáxia é gravitacionalmente instável, o que leva à formação estelar. É provável que esta situação ocorra quando uma grande quantidade de gás é fornecida de fora, possivelmente devido a colisões com galáxias menores. 

O destino de BRI 1335-0417 também está envolto em mistério. Pensa-se que as galáxias que contêm grandes quantidades de poeira e produzem ativamente estrelas no Universo antigo sejam os antepassados das galáxias elípticas gigantes no Universo atual. Neste caso, BRI 1335-0417 mudará a sua forma de galáxia de disco para elíptica no futuro. Ou, ao contrário da visão convencional, a galáxia poderá permanecer uma galáxia espiral durante muito tempo. 

A galáxia BRI 1335-0417 desempenhará uma função essencial no estudo da evolução das formas galácticas ao longo da extensa história do Universo. 

Sendo que o nosso Sistema Solar está alojado num dos braços espirais da Via Láctea, o rastreamento das raízes da estrutura espiral vai fornecer pistas sobre o ambiente em que o Sistema Solar nasceu. Esta pesquisa possibilitará uma melhor compreensão da história da formação das galáxias.

Um artigo foi publicado na revista Science.

Fonte: ALMA Observatory