segunda-feira, 4 de outubro de 2021

Uma dança perigosa

Esta imagem apresenta duas galáxias em interação que estão tão interligadas que têm um nome coletivo, Arp 91.

© Hubble (Arp 91)

Esta delicada dança galáctica está ocorrendo a mais de 100 milhões de anos-luz da Terra e foi captada pelo telescópio espacial Hubble. 

As duas galáxias que compõem a Arp 91 têm seus próprios nomes: a galáxia inferior, que nesta imagem se parece com um ponto brilhante, é conhecida como NGC 5953; e a galáxia ovoide no canto superior direito é NGC 5954. 

Na realidade, estas duas galáxias são galáxias espirais, mas suas formas parecem muito diferentes porque são orientadas de maneira diferente em relação à Terra. O Arp 91 fornece um exemplo particularmente vívido de interação galáctica. 

A NGC 5954 está claramente sendo puxada para a NGC 5953, parece que está estendendo um braço espiral para baixo. É a imensa atração gravitacional das duas galáxias que as faz interagir. Estas interações gravitacionais entre galáxias são comuns e são uma parte importante da evolução galáctica.

Acredita-se que as colisões entre galáxias espirais levam à formação de outro tipo de galáxia, conhecido como galáxias elípticas. Estas colisões imensamente enérgicas e massivas, no entanto, acontecem ao longo de centenas de milhões de anos. Portanto, não devemos esperar que o Arp 91 tenha uma aparência diferente ao longo de nossas vidas!

Fonte: ESA

domingo, 3 de outubro de 2021

O sódio pode fazer o asteroide Phaethon efervescer

A chuva de meteoros geminídeos é mais conhecida pelo show confiável que ocorre durante as férias de verão no hemisfério sul. Mas o evento também é único porque não se origina de um cometa, mas de um asteroide: 3200 Phaethon.

© NASA/JPL-Caltech/IPAC (ilustração do asteroide 3200 Phaethon)

A verdadeira natureza do Phaethon intrigou os astrônomos por mais de 10 anos, desde que eles descobriram que ele brilha dramaticamente e expele poeira quando se aproxima do Sol. Este comportamento é geralmente reservado para cometas: quando o caminho de um cometa o leva através do Sistema Solar interno, o Sol aquece e vaporiza o gelo em sua superfície, criando uma cauda brilhante que se estende por até milhões de quilômetrs atrás dele. 

O vapor que escapa também pode desalojar um pouco da poeira e rocha do cometa, que geralmente são os detritos que alimentam as chuvas de meteoros. Mas asteroides como o Phaethon são feitos de rocha e metal, com pouco ou nenhum gelo, deixando os cientistas em busca de uma explicação diferente para o comportamento semelhante ao de um cometa.

Em um estudo, os pesquisadores relataram que podem ter finalmente descoberto o culpado: o sódio. Apropriadamente nomeado após o filho do deus Sol na mitologia grega, Phaethon tem uma órbita de 524 dias que o aproxima de apenas 0,14 UA (unidades astronômicas, onde 1 UA é a distância média entre a Terra e o Sol), de nossa estrela, bem dentro da órbita de Mercúrio . 

A esta distância, o Sol aquece a superfície do asteroide a cerca de 750 ºC. Embora qualquer gelo de água, dióxido de carbono ou monóxido de carbono logo abaixo da superfície tenha evaporado há muito tempo, o sódio, um elemento abundante nos asteroides), pode estar fervendo logo abaixo de sua superfície. Um borbulhar constante de sódio explicaria por que o Phaethon brilha ao se aproximar do Sol, já que o gás e a poeira resultantes espalhariam mais luz solar. Também poderia explicar como o combustível para os geminídeos se separa do Phaethon.

Os asteroides como o Phaethon têm gravidade muito fraca, então não é preciso muita força para lançar os detritos da superfície ou desalojar a rocha de uma fratura. Os modelos sugerem que quantidades muito pequenas de sódio são suficientes para executar este processo. 

Para determinar se o sódio poderia realmente ser a causa, a equipe aqueceu amostras fragmentadas do meteorito Allende - um objeto que caiu na Terra em 1969 e pode ter se originado de um asteroide como o Phaethon - às temperaturas mais altas que o Phaethon experimenta ao se aproximar do Sol. Depois de submetê-lo ao calor por três horas, o equivalente a um dia no Phaethon de rotação rápida, os pesquisadores descobriram que, embora outros elementos permanecessem, o sódio havia evaporado.

Mais dados são necessários para corroborar a razão do comportamento semelhante ao do Phaethon, incluindo a repetição do teste no vácuo para simular melhor o ambiente do asteroide. 

E embora os pesquisadores apontem que este cenário depende muito dos minerais presentes em um determinado objeto, eles suspeitam que poderia ser aplicado a outros asteroides ativos que se aproximam muito do Sol. Este estudo apoia um crescente conjunto de evidências de que a classificação entre cometa e asteroide pode ser muito simples. Como o autor principal do estudo, Joseph Masiero da Caltech, disse: "O espectro entre asteroides e cometas é ainda mais complexo do que percebemos anteriormente."

O estudo foi publicado no periódico The Planetary Science Journal.

Fonte: Astronomy

sábado, 2 de outubro de 2021

Céu em sua Casa se junta sob o mesmo céu de todo o mundo

A União Astronômica Internacional (IAU) está realizando entre os dias 1 e 4 de outubro seu projeto global “100 Hours of Astronomy”, uma celebração ininterrupta de 100 horas de observação do céu em todo o mundo.

© IAU (100 Hours of Astronomy)

O tema deste ano, "Juntos sob o mesmo céu", inspira-se em como a comunidade da Astronomia se uniu durante uma época em que o contato físico deixou de ser possível.

O Observatório Nacional (ON) participará do evento global por meio de seu projeto de observação remota “Céu em Sua Casa”. A transmissão ao vivo será realizada neste sábado, dia 2 de outubro, entre 21h e 22h (Hora Legal de Brasília), no canal do YouTube do NOC Brasil, que é a Coordenação Nacional de Divulgação em Astronomia, ligada ao Escritório para Divulgação da Astronomia da IAU (OAO). 

O NOC Brasil atua através de uma rede de voluntários para promover e difundir as atividades de divulgação propostas pela IAU. O Observatório Nacional é um parceiro do NOC nesta empreitada e a pesquisadora do ON, Josina Nascimento, é membro do Comitê NOC Brasil.

Assim como é feito nas observações presenciais, enquanto são mostradas as imagens do céu, ocorre uma conversa com o público sobre ciência, explicando sobre astronomia e astrofísica, sobre os telescópios e obtenção das imagens. 

Esta edição especial de observação remota do céu é realizada em parceria com Clube de Astronomia de Pernambuco (AstroPE/PE), Clube de Astronomia e Ciência de Rondônia (CAR/RO), Centro de Estudos Astronômicos de Alagoas (CEAAL/AL) e Usina da Ciência UFAL (AL), o Clube de Astronomia de Brasília (CAsB/DF), o Observatório Zênite (Monte Carmelo/MG), Clube de Astronomia de Araruama (AstroAra/RJ), Laboratório Nacional de Astrofísica (LNA/MCTI//MG) e Universidade Federal de Itajubá (UNIFEI/MG). A mediação será feita pela pesquisadora Josina Nascimento (ON/MCTI). 

A observação depende das condições de céu em cada localidade. A 100 Hours of Astronomy é composta por uma ampla variedade de atividades destinadas a envolver o público. O evento recebe astrônomos amadores e profissionais, profissionais de divulgação da astronomia para hospedar eventos, compartilhando seu conhecimento e entusiasmo pelo Universo com o público em geral. O objetivo é permitir que o maior número possível de pessoas, de crianças a idosos, se envolvam com o céu e obtenham uma compreensão básica de nosso ambiente astronômico.

Venha ver o céu conosco através dos telescópios de nossos parceiros. Não perca! Hoje, dia 02 de outubro, a partir das 21h BRT. 

Acesse o canal no Youtube: 100 Horas de Astronomia.

Fonte: Observatório Nacional

Os ventos na Grande Mancha Vermelha de Júpiter estão acelerando

Os ventos na "faixa" mais externa da Grande Mancha Vermelha de Júpiter estão acelerando; uma descoberta apenas possível graças ao telescópio espacial Hubble, que monitora o planeta há mais de uma década.


© ESA (Júpiter)

Foi descoberto que a velocidade média do vento dentro da orla da tempestade, conhecida como anel de alta velocidade, aumentou até 8% de 2009 a 2020. Em contraste, os ventos perto da região mais interna da mancha vermelha movem-se significativamente mais devagar. 

As nuvens escarlates da enorme tempestade giram no sentido oposto ao dos ponteiros do relógio, a velocidades que excedem 643 km/h, e o vórtice é maior do que a própria Terra. A mancha vermelha é lendária em parte porque os humanos a observam, no mínimo, há mais de 150 anos.

A mudança nas velocidades do vento medidas com o Hubble totaliza menos de 2,6 km/h por cada ano terrestre. As características menores que o Hubble consegue revelar na tempestade têm apenas quase 170 km de diâmetro.

Foi descoberto que a velocidade média do vento na Grande Mancha Vermelha aumentou ligeiramente ao longo da última década. A análise do mapa de vento bidimensional encontrou mudanças abruptas em 2017, quando houve uma grande tempestade convectiva nas proximidades.

Para melhor analisar a abundância de dados do Hubble, foi elaborada uma nova abordagem na sua análise de dados. Foi aplicado um software para rastrear dezenas a centenas de milhares de vetores de vento (direções e velocidades) de cada vez que Júpiter era observado pelo Hubble. 

O que é que significa este aumento de velocidade? Isto é difícil de diagnosticar, dado que o Hubble não consegue ver muito bem a base da tempestade. Qualquer coisa abaixo do topo das nuvens é invisível nos dados. Mas é um dado interessante que pode ajudar a entender o que está abastecendo a Grande Mancha Vermelha e como está mantendo a energia.

Ainda há muito trabalho a ser feito para a entender totalmente. A astronomia dedica-se ao estudo continuado das tempestades do maior planeta do Sistema Solar desde a década de 1870. A Grande Mancha Vermelha é uma ressurgência de material do interior de Júpiter. Vista de lado, as nuvens mais altas no centro estão caindo em cascata para as suas camadas na orla. 

Nas observações que abrangem mais de um século, os astrônomos notaram que está diminuindo de tamanho e se tornando mais circular do que oval. O diâmetro atual totaliza 16.000 km, o que significa que a Terra ainda consegue caber dentro dela.

Além de observar esta lendária tempestade de longa duração, os pesquisadores observaram tempestades em outros planetas, incluindo Netuno, onde tendem a percorrer a atmosfera do planeta e a desaparecer em apenas alguns anos. 

Pesquisas como esta ajudam os cientistas não apenas a aprender mais sobre os planetas individuais, mas também a tirar conclusões sobre a física subjacente que conduz e mantém as tempestades dos planetas. A maioria dos dados que apoiam esta pesquisa veio do programa OPAL (Outer Planets Atmospheres Legacy) do Hubble, que fornece visualizações globais anuais dos planetas exteriores e que permitem aos astrônomos procurar mudanças nas tempestades, ventos e nuvens.

Um artigo foi publicado no periódico Geophysical Research Letters.

Fonte: ESA

As auroras de Júpiter provocam ondas de calor

Por 50 anos, os pesquisadores lutaram para explicar um dos mistérios duradouros de Júpiter: por que sua atmosfera superior é tão quente?

© J. O'Donoghue (ilustração da aurora de Júpiter)

Com base na intensidade da luz solar que Júpiter recebe, seu alcance máximo deve ser de −73 ºC. Em vez disso, ele é cerca de 426 ºC. Uma hipótese sustentava que Júpiter de alguma forma gera calor de baixo, talvez de tempestades em sua atmosfera. Ou, suas entranhas ainda poderiam estar gravitacionalmente assentando e liberando calor.

Mas o principal suspeito são as auroras de Júpiter, que são produzidas quando o campo magnético do planeta captura partículas carregadas e as canaliza para seus polos. Quando estas partículas se chocam com as moléculas atmosféricas, elas fazem com que brilhem, e injetam uma quantidade enorme de energia nos polos no processo. Embora, em princípio, isto pudesse aquecer todo o planeta, os modelos atmosféricos previram que os fortes ventos do planeta prendem o calor nos polos e evitam que ele se espalhe para latitudes mais baixas.

Mas um estudo sugere que nestes modelos podem estar faltando alguma coisa. Uma equipe internacional de pesquisadores usou o Observatório Keck, no Havaí, para medir a emissão infravermelha de moléculas de hidrogênio na atmosfera de Júpiter, produzindo um mapa de temperatura de alta resolução do planeta. 

A análise revelou que as regiões polares diretamente sob as auroras eram cerca de 400 ºC mais quentes do que climas equatoriais, evidência clara da capacidade das auroras de aquecer os polos. E na segunda noite de observações (25 de janeiro de 2017, cerca de nove meses após a primeira), foram também encontradas evidências de que este calor pode se espalhar para outro lugar: 

Uma faixa quente apareceu ao sul da auroral principal, 200 ºC mais quente do que seus arredores e envolvendo a metade do planeta. A equipe argumenta que se trata de uma onda de calor viajando dos polos em direção ao equador. Reforçando seu caso, nota-se que a onda ocorreu em um momento em que o vento solar seria relativamente forte em Júpiter, o que teria desencadeado um aquecimento auroral mais intenso.

A equipe acredita que este evento mostra que as auroras são provavelmente responsáveis ​​pela maior parte do excesso de calor de Júpiter, embora exatamente como a atmosfera de Júpiter consegue fazer circular este calor ainda não está claro.

O estudo foi publicado na revista Nature.

Fonte: Astronomy

terça-feira, 28 de setembro de 2021

As anãs brancas tornam-se magnéticas com a idade

Pelo menos uma em cada quatro anãs brancas termina a sua vida como uma estrela magnética e, portanto, os campos magnéticos são um componente essencial da física das anãs brancas.

© ESO/L. Calçada (campo magnético em anã branca)

Novas informações sobre o magnetismo de estrelas degeneradas, de uma análise recente de uma amostra de volume limitado de anãs brancas, forneceram a melhor evidência obtida até agora de como a frequência do magnetismo nas anãs brancas se correlaciona com a idade. Isto pode ajudar a explicar a origem e evolução dos campos magnéticos nas anãs brancas. 

Mais de 90% das estrelas na nossa Galáxia terminam as suas vidas como anãs brancas. Embora muitas tenham um campo magnético, ainda não se sabe quando aparece à superfície, se evolui durante a fase de arrefecimento de uma anã branca e, principalmente, quais são os mecanismos que o geram. 

As observações astronômicas estão frequentemente sujeitas a fortes vieses. Dado que as anãs brancas são estrelas moribundas, tornam-se mais frias e, portanto, cada vez mais fracas ao longo do tempo. Como consequência, as observações tendem a favorecer o estudo das anãs brancas mais brilhantes, que são mais quentes e mais jovens. Existe também um efeito mais sutil e contraintuitivo. Devido ao seu estado degenerado, as anãs brancas mais massivas são menores do que as menos massivas (imagine uma série de esferas onde as menores são as mais pesadas). Dado que as anãs brancas menores também são mais tênues, as observações tendem a favorecer também as estrelas menos massivas. 

Em resumo, as observações de alvos selecionados de acordo com o seu brilho (por exemplo, observar todas as anãs brancas mais brilhantes do que uma certa magnitude) tendem a concentrar-se em estrelas jovens e menos massivas, negligenciando totalmente as anãs brancas mais antigas. 

Outro problema é que a maioria das observações de anãs brancas são feitas com técnicas espectroscópicas sensíveis apenas aos campos magnéticos mais fortes, falhando assim em identificar uma fração substancial de anãs brancas magnéticas. A sensibilidade da espectropolarimetria aos campos magnéticos pode ser mais de duas ordens de magnitude maior do que a da espectroscopia. A espectropolarimetria demonstrou que os campos fracos, que escapam à detecção por meio de técnicas espectroscópicas, são bastante comuns nas anãs brancas.

Para realizar um levantamento espectropolarimétrico completo, astrônomos do Observatório Armagh e da Universidade de Western Ontario selecionaram todas as anãs brancas do catálogo Gaia num volume até 20 parsecs do Sol. Cerca de dois-terços desta amostra, ou aproximadamente 100 anãs brancas, ainda não tinham sido observadas antes e, portanto, não havia dados disponíveis na literatura. Consequentemente, a equipe observou-as usando o espectrógrafo e polarímetro ISIS acoplado ao telescópio William Herschel, juntamente com instrumentos semelhantes em outros telescópios.

Eles descobriram que os campos magnéticos são raros no início da vida de uma anã branca, quando a estrela deixa de produzir energia no seu interior e inicia a sua fase de arrefecimento. Portanto, um campo magnético não parece ser característico de uma anã branca desde o seu "nascimento". Na maioria das vezes, ou é gerado ou trazido para a superfície estelar durante a fase de arrefecimento da anã branca.

Também descobriram que os campos magnéticos das anãs brancas não mostram sinais óbvios de decaimento Ôhmico, novamente uma indicação de que estes campos são gerados durante a fase de arrefecimento, ou pelo menos continuam a emergir à superfície estelar conforme a anã branca envelhece.

Este aspecto é totalmente diferente do que é observado, por exemplo em estrelas magnéticas Ap e Bp da sequência principal superior, onde se verifica que não apenas os campos magnéticos estão presentes assim que a estrela atinge a sequência principal de idade zero, mas também que a intensidade do campo diminui rapidamente com o tempo.

O magnetismo nas anãs brancas parece ser um fenômeno totalmente diferente do magnetismo das estrelas Ap e Bp. Não só a frequência do campo magnético aumenta com a idade da anã branca, mas sabe-se que a frequência está correlacionada com a massa estelar, e que os campos aparecem com mais frequência depois do núcleo de carbono-oxigênio da estrela começar a cristalizar. 

Um mecanismo de dínamo pode explicar os campos mais fracos entre aqueles observados nas anãs brancas, e trabalhos recentes sugerem que o mesmo mecanismo poderia ser capaz de produzir campos mais fortes do que o originalmente previsto. Para efeitos de comparação, a força do campo magnético da Terra, produzido por um mecanismo de dínamo, é de cerca de um gauss. 

Um mecanismo de dínamo pode explicar campos de até 0,1 milhões gauss, mas nas anãs brancas foram observados campos com até várias centenas de milhões gauss. Além disso, um mecanismo de dínamo precisa de rotação rápida, mas isto não é geralmente observado nas anãs brancas. São necessárias mais investigações teóricas e observacionais para resolver esta questão.

Um novo artigo foi aceito para publicação no periódico Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Fonte: Isaac Newton Group

sexta-feira, 24 de setembro de 2021

Galáxias massivas primitivas "sem combustível"

As primeiras galáxias massivas, aquelas que se formaram nos três bilhões de anos após o Big Bang, deveriam conter grandes quantidades de gás hidrogênio frio, o combustível necessário para fabricar estrelas.

© ALMA/Hubble (composição do aglomerado de galáxias MACSJ 0138)

Mas os cientistas que observaram o Universo primitivo com o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) e com o telescópio espacial Hubble descobriram algo estranho: meia-dúzia de galáxias massivas primitivas que ficaram sem combustível. Estas seis galáxias desprovidas de formação estelar, selecionadas para observação pelo levantamento REQUIEM (REsolving QUIEscent Magnified galaxies at high redshift), são inconsistentes com o que se espera do Universo inicial.

"As galáxias mais massivas do Universo viveram depressa e furiosamente, criando as suas estrelas num período de tempo notavelmente curto. O gás, o combustível da formação estelar, deve ser abundante nestes primeiros tempos do Universo," disse Kate Whitaker, professora assistente de astronomia na Universidade de Massachusetts, EUA.

Para melhor compreender como as galáxias se formaram e morreram, a equipe observou-as com o telescópio espacial Hubble, que revelou detalhes sobre as estrelas que residem nas galáxias. Observações simultâneas com o ALMA revelaram a emissão contínua das galáxias - um rastreador de poeira - em comprimentos de onda milimétricos, permitindo que fosse inferida a quantidade de gás nas galáxias.

A utilização dos dois telescópios é propositada e cuidadosa, já que o objetivo do REQUIEM é usar lentes gravitacionais fortes como um telescópio natural para observar galáxias dormentes com resolução espacial mais alta. Isto, por sua vez, fornece uma visão clara do que se passa no interior das galáxias, uma tarefa muitas vezes impossível naquelas sem combustível cósmico. 

Se uma galáxia não estiver produzindo muitas estrelas novas, torna-se muito tênue, muito depressa, de modo que é difícil ou impossível observá-la em detalhe com qualquer telescópio individual. O REQUIEM resolve isto estudando galáxias com lentes gravitacionais, o que significa que a sua luz é esticada e ampliada à medida que se dobra e se deforma em torno de outras galáxias muito mais perto da Via Láctea. Desta forma, a lente gravitacional, em combinação com o poder de resolução e a sensibilidade do Hubble e do ALMA, atua como um telescópio natural e faz com que estas galáxias moribundas pareçam maiores e mais brilhantes do que na realidade são.

As novas observações mostraram que a cessação da formação estelar nas seis galáxias alvo não foi provocada por uma súbita ineficiência na conversão de gás frio em estrelas. Em vez disso, foi o resultado do esgotamento e remoção dos reservatórios de gás nas galáxias.

"Ainda não entendemos porque é que isto acontece, mas é possível que ou o suprimento primário de gás que abastece a galáxia tenha sido cortado ou que talvez um buraco negro supermassivo esteja injetando energia que mantém o gás na galáxia quente," disse Christina Williams, astrônoma da Universidade do Arizona. "

O estudo também representa uma série de inovações importantes na medição das primeiras galáxias massivas, sintetizando informações que vão guiar, nos próximos anos, os estudos futuros do Universo primitivo.

Embora a equipe saiba agora que estas galáxias estão sem combustível e que algo as está impedindo de formar novas estrelas, o estudo representa apenas a primeira de uma série de investigações sobre o que fez as primeiras galáxias massivas desaparecerem, ou não.

"Ainda temos muito que aprender sobre porque é que as galáxias mais massivas se formaram tão cedo no Universo e porque é que pararam a sua formação estelar quando tanto gás frio ainda estava disponível," disse Whitaker. "O simples fato de que estes monstros gigantescos do cosmos formaram 100 bilhões de estrelas em apenas um bilhão de anos e, de repente, interromperam a sua formação estelar, é um mistério que todos gostaríamos de resolver, e o REQUIEM forneceu a primeira pista."

Os resultados da pesquisa foram publicados na revista Nature.

Fonte: National Radio Astronomy Observatory

Cavidade gigante no espaço e a formação estelar

Astrônomos que analisavam mapas 3D das formas e tamanhos de nuvens moleculares próximas descobriram uma cavidade gigantesca no espaço.

© ApJL (cavidade gigantesca entre as constelações de Perseu e Touro)

O vazio em forma de esfera, abrange cerca de 150 parsecs, ou seja. quase 500 anos-luz, e está localizado no céu entre as constelações de Perseu e Touro. 

A equipa de pesquisa, sediada no Centro para Astrofísica do Harvard & Smithsonian (CfA), pensa que a cavidade foi formada por supernovas antigas que explodiram há cerca de 10 milhões de anos. A misteriosa cavidade é cercada pelas nuvens moleculares de Perseu e Touro, regiões no espaço onde as estrelas se formam. 

Existem duas possibilidades: a supernova explodiu no centro desta bolha e empurrou o gás para fora, formando a "Superconcha de Perseu-Touro", ou uma série de supernovas, ocorrendo ao longo de milhões de anos, criou-a com o passar do tempo. 

A descoberta sugere que as nuvens moleculares de Perseu e de Touro não são estruturas independentes no espaço. Ao invés, formaram-se juntas a partir da mesma onda de choque de supernova. Isto demonstra que quando uma estrela morre, a sua supernova gera uma cadeia de eventos que pode levar ao nascimento de novas estrelas. 

O mapa 3D da bolha e das nuvens ao redor foi criado usando novos dados do Gaia, um observatório espacial lançado pela ESA (Agência Espacial Europeia). Estes estudos utilizam uma reconstrução de poeira criada por pesquisadores do Instituto Max Planck para Astrofísica, na Alemanha. Os mapas representam as primeiras nuvens moleculares mapeadas em 3D. Imagens anteriores das nuvens foram restringidas em duas dimensões.

O estudo foi publicado nos periódicos The Astrophysical Journal Letters e The Astrophysical Journal

Fonte: Harvard–Smithsonian Center for Astrophysics

Quando um buraco negro se alimenta de uma estrela

Quando um buraco negro engole uma estrela, produz um evento de perturbação de marés.


© NASA/JPL-Caltech (ilustração de uma corrente brilhante de material de uma estrela)

A destruição da infeliz estrela é acompanhada por uma explosão de radiação que pode ofuscar a luz combinada de todas as estrelas na galáxia hospedeira do buraco negro durante meses, até anos. 

Uma equipe de astrônomos liderada por Sixiang Wen, pesquisador pós-doutorado do Observatório Steward da Universidade do Arizona, usa os raios X emitidos por um evento de perturbação de marés conhecido como J2150 para fazer as primeiras medições de massa e rotação do buraco negro. 

Este buraco negro é de um tipo específico, ou seja, um buraco negro de massa intermediária, tipo este que durante muito tempo escapou à detecção.

Ao reanalisar dados de raios X  usados para observar o surto de J2150, e ao compará-lo com modelos teóricos sofisticados, os pesquisadores mostraram que esta explosão realmente teve origem num encontro entre uma estrela e um buraco negro de massa intermediária.

O buraco negro em questão tem uma massa particularmente baixa, equivalente a cerca de 10.000 massas solares. As emissões de raios X do disco interno formado pelos fragmentos da estrela moribunda possibilitaram inferir a massa e a rotação deste buraco negro e classificá-lo como um buraco negro intermediário. 

Já foram observados, nos centros de grandes galáxias hospedando buracos negros supermassivos, dezenas de eventos de perturbação de marés, e um punhado também foi observado nos centros de pequenas galáxias que podem conter buracos negros intermediários. No entanto, os dados anteriores nunca foram detalhados o suficiente para provar que uma única explosão de perturbação de marés tinha sido alimentada por um buraco negro intermediário. 

Nos centros de quase todas as galáxias que são semelhantes ou maiores em tamanho do que a Via Láctea hospedam buracos negros supermassivos centrais que têm entre 1 milhão a 10 bilhões de vezes a massa do nosso Sol, e tornam-se fontes poderosas de radiação eletromagnética quando demasiado gás interestelar cai na sua vizinhança. A massa destes buracos negros está intimamente correlacionada com a massa total das suas galáxias hospedeiras; as maiores galáxias hospedam os maiores buracos negros supermassivos.

Apesar da sua suposta abundância, as origens dos buracos negros supermassivos permanecem desconhecidas, onde atualmente muitas teorias diferentes competem para as explicar. Os buracos negros de massa intermediária podem ser as sementes a partir das quais os buracos negros supermassivos crescem. 

A medição da rotação de J2150 contém pistas de como os buracos negros crescem e, possivelmente, da física de partículas. Este buraco negro tem uma rotação rápida, mas não é a rotação mais rápida possível, levantando a questão de como o buraco negro atinge sequer tal rotação. 

Além disso, a medição da rotação permite que os astrofísicos testem hipóteses sobre a natureza da matéria escura, que se pensa constituir a maior parte da matéria do Universo. A matéria escura pode consistir de partículas elementares desconhecidas ainda não vistas em experiências de laboratório. Se estas partículas existirem e tiverem um determinado intervalo de massas, impedirão que um buraco negro de massa intermediária tenha uma rotação rápida. No entanto, o buraco negro de J2150 está girando depressa. Portanto, esta medição da rotação exclui uma classe ampla de teorias de bósons ultraleves, mostrando o valor dos buracos negros como laboratórios extraterrestres para a física de partículas.

No futuro, novas observações de eventos de perturbação de marés permitirão que os astrônomos preencham as lacunas na distribuição de massa dos buracos negros. Se for descoberto que a maioria das galáxias anãs contém buracos negros de massa intermediária, então irão dominar o ritmo de perturbações de marés estelares. 

Ao ajustar a emissão de raios X destes surtos a modelos teóricos, é possível realizar um censo da população de buracos negros de massa intermediária no Universo. No entanto, é necessário observar mais eventos de perturbação de marés, com os novos telescópios que serão colocados brevemente em ação, tanto na Terra quanto no espaço, incluindo o Observatório Vera C. Rubin, também conhecido como LSST (Legacy Survey of Space and Time), que deverá descobrir milhares de eventos de perturbação de marés por ano.

Um artigo foi publicado na revista The Astrophysical Journal.

Fonte: University of Arizona

sábado, 18 de setembro de 2021

Uma supernova gerada por fusão com estrela de nêutrons

Nem todas as supernovas são iguais. Algumas estrelas implodem repentinamente, enquanto outras explodem após o colapso do núcleo.

© C. Carter (ilustração de estrela de nêutrons desencadeando uma supernova)

Existem outros gatilhos conhecidos, mas todos os percursos de supernova previamente observados têm algo em comum: eles são determinísticos, sua evolução ocorre num movimento apenas pelas características da estrela. 

Mas a maioria das estrelas massivas tem companheiras. Existem muitos tipos de sistemas binários, incluindo aqueles em que um ou ambos os pares são uma estrela de nêutrons ou um buraco negro. Eles são chamados de binários compactos e podem formar órbitas estáveis ​​que se degradam lentamente, ao longo de milhões ou mesmo bilhões de anos, antes de finalmente se fundirem. Mas e se aquele encontro fatídico acontecer muito mais rapidamente, ao longo de apenas algumas centenas de anos?

Às vezes, a interação com gás denso circundante acelera a decadência orbital. Neste caso, Roger Chevalier (Universidade da Virgínia) teorizou em 2012 que o objeto compacto poderia fazer com que sua estrela vizinha explodisse prematuramente. Ao longo de um período de tempo relativamente curto, o objeto compacto colapsa para dentro, sua força gravitacional faz com que a estrela expanda suas camadas externas. À medida que gases densos se espalham por uma grande região ao redor da estrela, eles se arrastam na órbita mútua e aceleram a fusão e a subsequente supernova.

Agora, pela primeira vez, astrônomos afirmam ter observado o fenômeno. Tudo começou pela procura de explosões de raios gama (GRBs) “órfãs”. A maioria dos GRBs é o resultado de supernovas, quando uma estrela de alta massa forma uma estrela de nêutrons ou um buraco negro e explode. A explosão começa com jatos que fazem um túnel através da estrela, geralmente visíveis apenas se apontados precisamente para a Terra.

Mas os astrônomos queriam encontrar GRBs não apontados diretamente para nós. Isto pode ser feito indiretamente; ao observar a onda de choque de rádio, que um GRB cria quando viaja através do gás ao redor de um objeto. Em 2017, foi detectada através do Very Large Array (VLA) Sky Survey uma explosão repentina extremamente luminosa de ondas de rádio. Mas observações posteriores usando o telescópio Keck no Havaí mostraram que a onda de choque foi surpreendentemente lenta.

Para que a onda de choque viajasse tão lentamente de um evento tão luminoso, teria que haver uma grande quantidade de material no caminho, muito mais do que poderia ser transportado por ventos estelares antes do colapso. Astrônomos, após examinar algumas explosões não categorizadas catalogadas pelo MAXI, um gerador de imagens de raios X na Estação Espacial Internacional, surgiu uma surpresa. Foi encontrada uma explosão incomum de raios X que, após uma análise cuidadosa, parece estar na hora certa, no lugar certo no céu. Eles descobriram o que talvez seja a supernova de rádio mais luminosa já observada, cercada por um gás denso e associada à emissão de raios X de alta energia. Os raios X apontam para a presença de um jato relativístico, que pode ocorrer após eventos de fusão.

Esta interpretação dos dados é baseada em suposições sobre quanto material os jatos relativísticos podem ejetar, e quão observável isto pode ser, cuja física não é totalmente compreendida. O resultado também assume que os raios X e as ondas de rádio vêm do mesmo lugar, o que não é uma garantia porque o MAXI não tem a melhor resolução. Não há como mostrar definitivamente que a supernova vem de uma fusão, porque é transitória, o flash de raios X acabou e o brilho do rádio e a luz visível estão desaparecendo.

Quando o Observatório Vera C. Rubin, que monitora o céu, ficar operacional em alguns anos, deverá ajudar a caracterizar eventos raros e incomuns, como supernovas de fusão.

Os resultados foram publicados na revista Science.

Fonte: Sky & Telescope

Uma falha no campo magnético da Terra

Quando naves espaciais como as da empresa norte-americana SpaceX começarem a levar turistas para passeios na órbita da Terra, será necessário ficar mais atento e desligar alguns aparelhos ao passar sobre a América do Sul e o sul do oceano Atlântico.

© ESA (anomalia magnética na Terra)

Na imagem o azul mais escuro corresponde a área de menor intensidade do campo magnético.

Sobre essa região encontra-se uma área com campo magnético mais fraco, a Anomalia Magnética do Atlântico Sul (Amas), com menor poder de filtrar a radiação solar e as partículas do espaço. De acordo com estudos recentes, a Amas não para de se mover, podendo desaparecer de um lugar e reaparecer em outro. 

O campo magnético é o resultado do movimento do ferro líquido que envolve o núcleo interno do planeta, formado de ferro sólido. Ao girar a uma velocidade maior que a superfície, o ferro líquido produz um campo magnético com dois polos magnéticos opostos, próximos aos polos Norte e Sul geográficos. Sua intensidade na superfície do planeta é menor que a de um ímã de prender papel na porta da geladeira e diminui ainda mais no topo da atmosfera. Mesmo assim, funciona como um escudo de partículas cósmicas. 

Uma peculiaridade do campo magnético são as irregularidades ou anomalias, como a Amas. Dados históricos dos navegantes, que registravam a direção do campo magnético com bússolas, indicam que a Amas já existia na África do Sul no século XVI, com uma área bem menor, menos de um décimo da atual. Ela cruzou o oceano Atlântico a uma velocidade de cerca de 20 quilômetros por ano, aumentou em tamanho e diminuiu em intensidade. No entanto, pesquisadores brasileiros e franceses mostraram que o comportamento da Amas é diferente do que se imaginava.

“A Amas não se move em linha reta e velocidade constante quando vaga rumo a oeste, como previsto em modelos anteriores”, conta o geofísico Ricardo Trindade, da Universidade de São Paulo (USP), um dos autores de um estudo publicado na Earth, Planets and Space em fevereiro. “Há cerca de 80 anos, a Amas se dirigiu rapidamente para o sul e décadas depois foi para leste, antes de retomar o movimento para oeste.” 

O trabalho, baseado em dados de observatórios terrestres e de satélites, analisou a trajetória da Amas de 1840 a 2020, quando já cobria parte da América do Sul. Os pesquisadores brasileiros, trabalhando com colegas da Universidade de Nantes, na França, detectaram as variações de trajetória ao considerar o enfraquecimento do campo magnético da Terra, hoje 10% menos intenso do que quando foi medido com precisão pela primeira vez, em 1839, pelo matemático e físico alemão Carl Friedrich Gauss (1777-1855). Segundo Trindade, medir a Amas sem levar em consideração essa queda geral do campo magnético distorce as medidas, “como a profundidade do mar parece ser maior se for medida apenas a partir da maré alta”. 

A Amas, como todo o campo magnético da Terra, está hoje em sua fase mais fraca dos últimos cinco séculos. Teoricamente, a essa redução se seguiria uma inversão total dos polos magnéticos da Terra em centenas ou alguns milhares de anos, o que poderia provocar uma catástrofe climática e ambiental, como deve ter ocorrido há 780 mil anos. No entanto, analisando o registro magnético de estalagmites da caverna do Pau d’Alho, no município de Rosário do Oeste, em Mato Grosso, a equipe franco-brasileira mostrou que a Amas já passou por períodos de intensidade mínima em torno dos anos 850 e 1450, sem que os polos se invertessem. Depois disso, teria desaparecido sobre a América Latina e uma nova anomalia teria nascido próxima à África. Essa transição estaria acontecendo nesse momento: uma nova e pequena Amas já desponta no oceano Atlântico perto da África do Sul. Se a previsão estiver correta, a Amas atual, que cobre o Brasil, deve desaparecer, em data incerta, e o campo magnético da Terra deve ficar mais intenso, adiando a inversão dos polos. 

“As transformações abruptas na Amas observadas no Brasil, com queda na intensidade magnética, aconteceram cerca de 200 anos antes na África”, diz o geofísico Gelvam Hartmann, da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), um dos autores de um artigo publicado na revista Proceedings of the National Academy of Sciences em dezembro de 2018. “Esse é o tempo, em média, que a Amas leva para se deslocar da África até a América do Sul.” A equipe chegou a essa conclusão comparando os dados da caverna com registros da África do Sul obtidos por outros grupos de pesquisa. 

Durante a formação das estalagmites – rochas que crescem do chão em direção ao teto, com acúmulo principalmente de calcário –, partículas de argila do solo, com minerais ferrosos como a magnetita, são carregadas pela chuva para dentro das cavernas. O calcário solidifica e a magnetita, como a agulha de uma bússola, se alinha ao campo magnético da Terra. Segundo Hartmann, as formações rochosas do interior das cavernas são ótimas para esse tipo de estudo por se formarem “em um ambiente livre de perturbações mecânicas que possam influenciar no registro magnético pelas magnetitas”.

A anomalia nascente perto da África surgiu nos últimos 15 anos, longe do centro da Amas, atualmente sobre o Paraguai. “Essa região está se expandindo e começando uma nova fase da anomalia”, explica o geofísico Filipe Terra-Nova, da USP. A conclusão reforça a hipótese de que as Amas se sucedem e, portanto, a reversão de polos estaria distante.

Um estudo internacional publicado na revista Science em fevereiro ilustra o impacto da movimentação dos polos magnéticos da Terra. Há cerca de 42 mil anos, após uma inversão, os polos não se estabilizaram e voltaram para a posição original. “O campo magnético quase desapareceu, deixando o planeta exposto a todo tipo de partículas de alta energia do espaço”, disse o geólogo Chris Turney, da University of New South Wales, em Sydney, Austrália. “Certamente, foi um período assustador, que lembrava o final dos tempos.” As intensas mudanças climáticas e ambientais podem até ter contribuído para a extinção de um tipo de hominídeo, os neandertais.

O telescópio espacial Hubble é desligado propositadamente sempre que passa pela Amas. As paredes da Estação Espacial Internacional (EEI) são feitas de materiais que reduzem a exposição dos astronautas aos raios cósmicos, principalmente quando passam por essa região.

“Os aviões comerciais, que voam a cerca de 12 km de altitude, podem sofrer impacto dos raios cósmicos”, comenta o físico Maurício Tizziani Pazianotto, do Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA). Em 2008, um Airbus A3300 que ia de Singapura para a Austrália baixou o nariz duas vezes na mesma viagem sem nenhuma ordem dos pilotos. Alguns passageiros se feriram. “A causa do acidente não foi descoberta, mas um dos fatores que não foi descartado foi a radiação cósmica”, diz.

Em um estudo publicado na revista IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems em abril de 2020, ele mostrou que a probabilidade de interferência dos raios cósmicos varia de acordo com o local e a posição do aparelho no avião. Segundo ele, em alguns casos bastaria mudar a posição do equipamento – horizontal ou vertical – para reduzir a probabilidade de falhas.

Fontes: Pesquisa FAPESP e ESA

sexta-feira, 17 de setembro de 2021

Explosão de supernova esperada para 2037

É um desafio fazer previsões, especialmente em astronomia. Existem, no entanto, algumas previsões das quais os astrônomos podem depender, como o momento dos próximos eclipses lunares e solares e o regresso de alguns cometas.

© Hubble (supernova Requiem)

Três visões da mesma supernova aparecem na imagem de 2016 à esquerda, obtida pelo telescópio espacial Hubble. Mas não na imagem de 2019. A supernova distante, chamada Requiem, está inserida no gigantesco aglomerado de galáxias MACS J0138. O aglomerado é tão massivo que a sua poderosa gravidade dobra e amplia a luz da supernova, localizada numa galáxia bem por trás. Os círculos brancos na imagem destacam o efeito de lente gravitacional. A localização prevista da quarta imagem está destacada pelo círculo amarelo perto do canto superior esquerdo.

Agora, olhando bem além do Sistema Solar, os astrônomos adicionaram uma previsão sólida de um evento que ocorre nas profundezas do espaço intergaláctico: uma imagem de uma estrela explodindo, denominada supernova Requiem, que aparecerá por volta do ano 2037.

Embora esta retransmissão não seja visível a olho nu, alguns futuros telescópios devem ser capazes de a detectar. Acontece que esta futura aparência será a quarta observação conhecida da mesma supernova, ampliada, iluminada e dividida em imagens separadas por um enorme aglomerado de galáxias em primeiro plano agindo como lentes de aumento cósmico. 

Três imagens da supernova foram encontradas pela primeira vez em dados de arquivo obtidos em 2016 pelo telescópio espacial Hubble. As imagens múltiplas são produzidas pela poderosa gravidade do gigantesco aglomerado de galáxias, que distorce e amplia a luz da supernova bem por trás dele, um efeito chamado de lente gravitacional. Previsto pela primeira vez por Albert Einstein, este efeito é semelhante a uma lente de vidro que curva a luz para ampliar a imagem de um objeto distante.

As três imagens da supernova, vista como pontos pequenos captados num único instantâneo pelo telescópio espacial Hubble, representam a luz do rescaldo explosivo. Os pontos variam em brilho e cor, o que significa três fases diferentes do rescaldo da explosão à medida que arrefece com o tempo.A luz captada do aglomerado, MACS J0138.0-2155, levou cerca de 4 bilhões de anos para chegar à Terra. A luz da supernova Requiem precisou de cerca de 10 bilhões de anos para completar a sua viagem até nós, com base na distância da sua galáxia hospedeira.

A previsão do novo aparecimento da supernova tem por base modelos de computador do aglomerado, que descrevem os vários percursos que a luz da supernova está tomando através do labirinto de matéria escura no agrupamento galáctico. A matéria escura é um material invisível que compreende a maior parte da matéria do Universo e é a estrutura sobre a qual as galáxias e aglomerados de galáxias são construídos. Cada imagem ampliada segue um caminho diferente através do aglomerado e chega à Terra em momentos diferentes, devido, em parte, às diferenças no comprimento destes caminhos que a luz da supernova seguiu.

Sempre que alguma luz passa perto de um objeto muito massivo, como uma galáxia ou um aglomerado de galáxias, a deformação do espaço-tempo que a teoria da relatividade geral de Einstein infere estar presente para qualquer massa, atrasa a viagem da luz em torno desta massa. Além disso, a imagem da supernova sob efeito da lente gravitacional que aparecerá por volta de 2037 fica atrás das outras imagens da mesma supernova porque a sua luz viaja diretamente pelo meio do aglomerado, onde reside a quantidade mais densa de matéria escura. A imensa massa do aglomerado curva a luz, produzindo o atraso de tempo mais longo.

Um minúsculo objeto vermelho nos dados de 2016 chamou a atenção, que inicialmente pensou-se ser uma galáxia longínqua. Mas este tinha desaparecido nas imagens de 2019. Mas, após uma inspeção mais aprofundada dos dados de 2016, noto-se que havia na verdade três objetos ampliados, dois vermelhos e um roxo. Cada um dos três objetos foi emparelhado com uma imagem de lente de uma galáxia massiva distante. Isto significa que não era uma galáxia distante, mas na verdade uma fonte transitória neste sistema que havia desvanecido nas imagens de 2019 como a luz de uma lâmpada que tinha sido desligada.

As imagens da supernova com lente estão organizadas num arco em torno do núcleo do aglomerado. Aparecem como pequenos pontos próximos das características difusas em tons alaranjados que se pensa serem os instantâneos ampliados da galáxia hospedeira da supernova.

O desenvolvimento de mapas precisos da matéria escura em aglomerados de galáxias massivos é outra maneira de medir o ritmo de expansão do Universo e de investigar a natureza da energia escura, uma forma misteriosa de energia que atua contra a gravidade e faz com que o cosmos se expanda a ritmo mais acelerado. Este método de atraso de tempo é valioso porque é uma forma mais direta de medir o ritmo de expansão do Universo. 

A detecção de imagens de supernova sob o efeito de lentes gravitacionais vai tornar-se cada vez mais comum ao longo dos próximos 20 anos com o lançamento do telescópio espacial Nancy Grace Roman da NASA e do início das operações no Observatório Vera C. Rubin. Ambos os telescópios vão observar grandes áreas do céu, o que lhes permitirá localizar dezenas de supernovas com imagens múltiplas. Futuros telescópios, como o telescópio espacial James Webb da NASA, também podem detectar a luz da supernova Requiem em outras épocas da explosão. 

Os resultados foram publicados na revista Nature Astronomy.

Fonte: Space Telescope Science Institute

Revelado mistério cósmico da supernova chinesa de 1181

Segundo uma equipe internacional de astrônomos, um mistério cósmico com 900 anos, em torno das origens de uma famosa supernova avistada pela primeira vez na China no ano 1181, foi finalmente resolvido.

© U. Hong Kong (Estrela de Parker e da nebulosa PA 30)

Imagens em cores falsas da Estrela de Parker e da nebulosa PA 30 ao seu redor, que constituem o remanescente do evento SN 1181. As cores representam o infravermelho, óptico e ultravioleta. Os contornos na imagem do meio mostram emissão de raios X. À distância de 7.500 anos-luz, 45 segundos de arco no céu correspondem a 100.000 UA (unidade astronômica, é a distância média entre a Terra e o Sol, cerca de 150 milhões de quilômetros).

Uma nova pesquisa diz que uma nebulosa tênue e em rápida expansão, de nome Pa 30, em torno de uma das estrelas mais quentes da Via Láctea, conhecida como Estrela de Parker, encaixa no perfil, localização e idade da supernova histórica. 

No último milênio (começando no ano 1006), só houveram cinco supernovas brilhantes na Via Láctea. Destas, a supernova chinesa, também conhecida como "Estrela Convidada" de 1181, tem permanecido um mistério. Foi originalmente vista e documentada por astrônomos chineses e japoneses no século XII, que disseram que era tão brilhante quanto o planeta Saturno e permaneceu visível durante seis meses.

Também registaram uma localização aproximada no céu, mas nenhum vestígio confirmado da explosão tinha sequer sido identificado pelos astrônomos modernos. As outras quatro supernovas são agora bem conhecidas da ciência moderna e incluem a famosa Nebulosa do Caranguejo. 

Os astrônomos descobriram que a nebulosa Pa 30 está se expandindo a uma velocidade extrema de mais de 1.100 km/s (com esta velocidade, viajar da Terra à Lua levaria apenas 5 minutos). Eles usaram esta velocidade para derivar uma idade em torno de 1.000 anos, que coincidiria com os eventos do ano 1181. 

Os relatos históricos colocam a Estrela Convidada entre duas constelações chinesas, Chuanshe e Huagai. A Estrela de Parker está próxima desta posição. Isso significa que tanto a idade quanto a localização correspondem aos eventos de 1181.

A nebulosa Pa 30 e a Estrela de Parker foram propostos anteriormente como resultado da fusão de duas anãs brancas. Pensa-se que tais eventos levem a um tipo raro e relativamente tênue de supernova, chamada supernova do Tipo Iax. Apenas mais ou menos 10% das supernovas são deste tipo e não são bem compreendidas. O fato de SN1181 ter sido fraca, mas ter desvanecido muito lentamente, encaixa neste tipo. 

É o único evento é possível estudar a nebulosa remanescente e a estrela resultante da fusão, e também ter uma descrição da própria explosão. A fusão de estrelas remanescentes, anãs brancas e estrelas de nêutrons, dá origem a reações nucleares extremas e forma elementos pesados e altamente ricos em nêutrons, com ouro e platina. 

A combinação de todas estas informações como idade, localização, brilho do evento e duração historicamente registada de 185 dias, indica que a Estrela de Parker e Pa 30 são as contrapartes de SN1181. Esta é a única supernova do Tipo Iax onde estudos detalhados da estrela remanescente e da nebulosa são possíveis.

Um artigo foi publicado no periódico The Astrophysical Journal Letters.

Fonte: University of Hong Kong