Estrelas antigas produziam elementos extraordinariamente pesados

Quão pesado pode ser um elemento?

© LNLA (ilustração de uma estrela de nêutrons)

Pesquisadores descobriram que as estrelas antigas eram capazes de produzir elementos com massas atômicas superiores a 260, mais pesados do que qualquer elemento da tabela periódica que se encontra naturalmente na Terra. A descoberta aprofunda a nossa compreensão da formação de elementos nas estrelas. 

Nós somos, literalmente, feitos de material estelar. As estrelas são fábricas de elementos, onde os elementos estão constantemente se fundindo ou se separando para criar outros elementos mais leves ou mais pesados. Em termos gerais, a massa atômica é baseada no número de prótons e nêutrons no núcleo de um átomo deste elemento. Sabe-se que os elementos mais pesados só são criados em estrelas de nêutrons através do processo de captura rápida de nêutrons, ou processo r. 

Imagine um único núcleo atômico flutuando numa sopa de nêutrons. De repente, um grupo destes nêutrons fica preso ao núcleo num período de tempo muito curto, normalmente em menos de um segundo, e depois sofre algumas alterações internas de nêutron para próton. Forma-se um elemento pesado, como o ouro, a platina ou o urânio. Os elementos mais pesados são instáveis ou radioativos, o que significa que decaem com o tempo. Uma das formas de o fazer é por divisão, um processo chamado fissão.

O processo r é necessário se quisermos produzir elementos mais pesados do que, por exemplo, o chumbo e o bismuto. É preciso adicionar muitos nêutrons muito rapidamente, mas o problema é que é preciso muita energia. E o melhor lugar para encontrar ambos é no nascimento ou na morte de uma estrela de nêutrons, ou quando as estrelas de nêutrons colidem e produzem a matéria-prima do processo. 

Não temos uma boa noção de quantos tipos diferentes de locais no Universo podem gerar o processo r, não sabemos como termina o processo r e não podemos responder a perguntas como: quantos nêutrons se podem adicionar? Ou, quão pesado pode ser um elemento? Por isso, foi decidido olhar para os elementos que poderiam ser produzidos por fissão em algumas estrelas antigas bem estudadas. 

A equipe analisou de novo as quantidades de elementos pesados em 42 estrelas bem estudadas da Via Láctea. As estrelas eram conhecidas por terem elementos pesados formados pelo processo r em gerações anteriores de estrelas. Ao analisar as quantidades de cada elemento pesado coletivamente encontrado nestas estrelas, em vez de individualmente como é mais comum, foram identificados padrões anteriormente não reconhecidos. Estes padrões indicavam que alguns elementos listados perto do meio da tabela periódica, como a prata e o ródio, eram provavelmente os restos da fissão de elementos pesados. Foi determinado que o processo r pode produzir átomos com uma massa atômica de pelo menos 260 antes de se fissionarem. Este valor de 260 é interessante porque não foi detectado anteriormente nada tão pesado no espaço ou naturalmente na Terra, nem mesmo em testes de armas nucleares. Mas vê-los no espaço fornece orientações de como surgiu a rica diversidade de elementos químicos. 

 Um artigo foi publicado na revista Science. 

Fonte: Los Alamos National Laboratory

Dúvidas gigantescas sobre exoluas gigantes

Tal como se pode assumir que as estrelas da nossa Via Láctea têm planetas em órbita, as luas em torno destes exoplanetas não devem ser incomuns. Isto torna ainda mais difícil a sua detecção.

© L. Hustak (ilustração de uma exolua em torno de um exoplaneta)

Até agora, apenas dois dos mais de 5.300 exoplanetas conhecidos tinham luas. Nas observações dos planetas Kepler-1625b e Kepler-1708b efetuadas pelos telescópios espaciais Kepler e Hubble, foi descoberto pela primeira vez vestígios de tais luas. 

Um novo estudo levanta agora dúvidas sobre estas afirmações anteriores. Como referem cientistas do Instituto Max Planck e do Observatório Sonnenberg, ambos na Alemanha, as interpretações "apenas planetárias" das observações são mais conclusivas. Para a sua análise, os pesquisadores utilizaram o algoritmo Pandora, recentemente desenvolvido, que facilita e acelera a procura de exoluas. Também analisaram que tipo de exoluas podem ser encontradas, em princípio, nas modernas observações astronômicas espaciais. 

A resposta é bastante chocante. No nosso Sistema Solar, o fato de um planeta ser orbitado por uma ou mais luas é mais a regra do que a exceção: para além de Mercúrio e Vênus, todos os outros planetas têm companheiras deste tipo; no caso do gigante gasoso Saturno, foram encontrados 140 satélites naturais até à data. Por isso, os cientistas consideram provável que planetas em sistemas estelares distantes também tenham luas. 

Quando o algoritmo foi aplicado aos dados observacionais de Kepler-1625b e de Kepler-1708b, os resultados foram surpreendentes. O planeta Kepler-1625b, semelhante a Júpiter, fez manchetes há cinco anos. Pesquisadores da Universidade de Columbia, em Nova York, relataram fortes indícios da existência de uma lua gigante em órbita, que faria parecer pequenas todas as luas do Sistema Solar. Os cientistas tinham analisado dados do telescópio espacial Kepler da NASA, que observou mais de 100.000 estrelas durante a sua primeira missão, entre 2009 e 2013, e descobriu mais de 2.000 exoplanetas. Foram novamente encontradas pistas em observações posteriores com o telescópio espacial Hubble. E então, no ano passado, este extraordinário candidato a exolua ganhou companhia: outra lua gigante muito maior do que a Terra orbita o planeta Kepler-1708b, do tamanho de Júpiter.

As exoluas estão tão distantes que não as podemos ver diretamente, mesmo com os telescópios modernos mais potentes. Em vez disso, os telescópios registam as flutuações do brilho de estrelas distantes, cuja série temporal se designa por curva de luz. Se um exoplaneta passa em frente da sua estrela, a partir da perspectiva da Terra, escurece a estrela por uma pequena fração. Este evento chama-se trânsito e repete-se regularmente com o período orbital do planeta em torno da estrela. Uma exolua, acompanhando o planeta, teria um efeito de escurecimento semelhante. O seu vestígio na curva de luz não seria apenas significativamente mais fraco. Devido ao movimento da lua e do planeta em torno do seu centro mútuo de gravidade, este escurecimento adicional na curva de luz seguiria um padrão bastante complicado. E há outros efeitos a considerar, como os eclipses planeta-lua, as variações naturais de brilho da estrela e outras fontes de ruído geradas durante as medições telescópicas. 

Um algoritmo compara depois estas curvas de luz simuladas com a curva de luz observada e procura a melhor correspondência. No caso do planeta Kepler-1708b, descobriu-se agora que os cenários sem lua podem explicar os dados observacionais com a mesma exatidão que os cenários com lua. A probabilidade de uma lua em órbita do Kepler-1708b é claramente menor do que a registada anteriormente. Os dados não sugerem a existência de uma exolua em torno de Kepler-1708b. 

Os cientistas argumentam agora que a variação instantânea do brilho estelar ao longo do seu disco, um efeito conhecido como escurecimento do limbo estelar, tem um impacto crucial no sinal proposto da exolua. O limbo do disco solar, por exemplo, parece mais escuro do que o centro. As novas e extensas análises mostram também que os algoritmos de procura de exoluas produzem frequentemente falsos positivos. No caso de uma curva de luz como a de Kepler-1625b, a taxa de resultados falsos é provavelmente de cerca de 11%.

De acordo as análises, apenas as luas particularmente grandes que orbitam o seu planeta numa órbita larga são detectáveis utilizando a tecnologia atual. Comparadas com as luas familiares do nosso Sistema Solar, seriam todas esquisitas: pelo menos com o dobro do tamanho de Ganimedes, a maior lua do Sistema Solar e, portanto, quase tão grande como a Terra. As primeiras exoluas que serão descobertas em futuras observações, como as da missão PLATO, serão certamente muito incomuns.

Um artigo foi publicado na revista Nature Astronomy. 

Fonte: Max Planck Institute

Estrelas distantes avistadas na vasta corrente de Magalhães

Os astrônomos resolveram um mistério científico de meio século ao identificar estrelas associadas ao fluxo de gás cósmico que emana de um par de galáxias próximas.

© CfA / M. Weiss (fluxo de gás cósmico emanando de um par de galáxias)

Durante quase cinquenta anos, os astrônomos saíram de mãos vazias na sua busca por estrelas dentro da extensa estrutura conhecida como Corrente de Magalhães. Uma colossal faixa de gás, a Corrente de Magalhães abrange quase 300 diâmetros lunares no céu do Hemisfério Sul, seguindo atrás das galáxias da Nuvem de Magalhães, duas das vizinhas cósmicas mais próximas da Via Láctea. 

Agora a busca pelas estrelas finalmente acabou. Pesquisadores do Centro de Astrofísica do Harvard & Smithsonian (CfA) e colegas identificaram 13 estrelas cujas distâncias, movimento e composição química as colocam diretamente dentro do fluxo enigmático. A localização destas estrelas permitiu agora determinar a verdadeira distância até à Corrente de Magalhães, revelando que esta se estende de 150.000 anos-luz a mais de 400.000 anos-luz de distância. 

As Grandes e Pequenas Nuvens de Magalhães são galáxias anãs satélites da Via Láctea. Visíveis a olho nu como luminâncias transparentes, as Nuvens são conhecidas desde a antiguidade. Com o advento de telescópios cada vez mais poderosos, capazes de perceber fenômenos demasiado tênues para os nossos olhos verem, foi descoberta uma gigantesca pluma de gás hidrogênio aparentemente expelida das Nuvens no início da década de 1970.

Estudos do gás dentro desta Corrente de Magalhães mostraram ainda que a Corrente tem dois filamentos entrelaçados, um originando-se de cada Nuvem. Estas características sugerem que a gravidade da Via Láctea pode ter puxado a Corrente de Magalhães para fora das Nuvens. No entanto, a forma exata como a Corrente se formou continua sendo difícil de determinar, em grande parte devido a sua presumível componente estelar permanecer indiscernível. 

As escassas estrelas que pontilham os arredores da Galáxia foram pouco estudadas porque o Sistema Solar está bem no disco estrelado da própria Via Láctea. Porém, ao longo da última década, catálogos de observação profunda compilados por novos instrumentos, especialmente o telescópio espacial Gaia da ESA, começaram a espionar objetos estelares que poderiam ser apenas estas estrelas fronteiriças indescritíveis. Com acesso concedido ao telescópio Magellan Baade de 6,5 m no Observatório Las Campanas, no Chile, através do CfA e do MIT, um projeto foi empreendido para realizar espectroscopia em 200 estrelas distantes da Via Láctea, que quando concluída será a maior amostra deste tipo. 

A espectroscopia envolve a coleta de luz suficiente de um objeto para detectar certas assinaturas impressas nas faixas coloridas da luz que, como as impressões digitais, identificam exclusivamente elementos químicos individuais. Estas assinaturas revelam, portanto, a composição química de um objeto, evidenciando sobre suas origens. Além disso, as assinaturas mudam com base na distância até um objeto, permitindo aos astrônomos saber para onde um objeto, como uma estrela, está indo e, correspondentemente, de onde veio. 

A abundância química das estrelas identificadas correspondia à das Nuvens de Magalhães, por exemplo, por serem distintamente deficientes nos elementos mais pesados (metais). Ao obter medições sólidas da distância e extensão da Corrente de Magalhães através destas estrelas, os pesquisadores reforçaram a sua história de origem como uma captura gravitacional da Via Láctea. Os pesquisadores também conseguiram calcular a distribuição geral de gás da Corrente de Magalhães com maior confiança em comparação com estimativas anteriores. A distribuição indica que ela é cerca de duas vezes mais massiva do que geralmente se considera. 

Este resultado, por sua vez, pressagia um futuro repleto de novas formações estelares na Via Láctea, porque a Corrente está interagindo ativamente na nossa Galáxia. Desta forma, a Corrente de Magalhães serve como principal fornecedor do gás frio e neutro necessário para produzir novas estrelas da Via Láctea.

Estudos adicionais da Corrente de Magalhães também deverão ajudar saber mais sobre a composição da nossa Galáxia. Modelar a evolução da relativamente massiva Grande Nuvem de Magalhães através da corrente estelar melhorará as medições da distribuição de massa da Via Láctea. Grande parte desta massa está na forma de matéria escura. Medir melhor a massa da nossa Galáxia no seu interior distante ajudará a contabilizar a matéria ordinária e escura, restringindo as possíveis propriedades desta última. 

O novo estudo relatando a descoberta foi publicado no periódico Astrophysical Journal.

Fonte: Harvard–Smithsonian Center for Astrophysics

Uma nova possível explicação para a tensão de Hubble

O Universo está se expandindo. A velocidade a que se expande é descrita pela chamada constante de Hubble-Lemaitre.

© U. Bonn (distribuição da matéria no espaço)

A imagem mostra a distribuição da matéria no espaço (azul; os pontos amarelos representam galáxias individuais). A Via Láctea (verde) encontra-se numa zona com pouca matéria. As galáxias na bolha movem-se na direção das densidades de matéria mais elevadas (setas vermelhas).

Mas há uma controvérsia acerca do valor preciso da constante de Hubble-Lemaitre: diferentes métodos de medição fornecem valores contraditórios. A chamada "tensão de Hubble" constitui um quebra-cabeças para os cosmólogos. 

Os pesquisadores das Universidades de Bonn e de St. Andrews propõem agora uma nova solução: utilizando uma teoria alternativa da gravidade, a discrepância entre os valores medidos pode ser facilmente explicada, a tensão de Hubble desaparece.

A expansão do Universo faz com que as galáxias se afastem umas das outras. A velocidade a que o fazem é proporcional à distância que as separa. Por exemplo, se a galáxia A estiver duas vezes mais longe da Terra do que a galáxia B, a sua distância de nós também aumenta duas vezes mais depressa. O astrônomo americano Edwin Hubble foi um dos primeiros a reconhecer esta relação. Para calcular a velocidade a que duas galáxias se afastam uma da outra, é necessário saber a distância que as separa. 

No entanto, isto também requer uma constante pela qual esta distância deve ser multiplicada. Esta é a chamada constante de Hubble-Lemaitre, um parâmetro fundamental em cosmologia. O seu valor pode ser determinado, por exemplo, observando as regiões muito distantes do Universo. Isto dá uma velocidade de quase 244.000 quilômetros por hora por megaparsec de distância (um megaparsec corresponde a pouco mais de três milhões de anos-luz). 

Mas também podemos olhar para corpos celestes que estão muito mais perto de nós, as chamadas supernovas do Tipo Ia, que são uma determinada categoria de explosão estelar. É possível determinar com grande exatidão a distância de uma supernova do Tipo Ia à Terra. Também sabemos que os objetos brilhantes mudam de cor quando se afastam de nós, e quanto mais depressa se afastam, mais forte é a mudança. Isto é semelhante a uma ambulância, cuja sirene soa mais grave à medida que se afasta de nós. Se calcularmos a velocidade das supernovas do Tipo Ia a partir da sua mudança de cor e a correlacionarmos com a sua distância, chegamos a um valor diferente para a constante de Hubble-Lemaitre, ou seja, um pouco menos de 264.000 quilômetros por hora por megaparsec de distância.

O Universo parece, portanto, estar se expandindo mais rapidamente na nossa vizinhança, ou seja, até uma distância de cerca de três bilhões de anos-luz do que na sua totalidade. No entanto, foi recentemente feita uma observação que pode explicar este fato. De acordo com esta observação, a Terra está localizada numa região do espaço onde existe relativamente pouca matéria, comparável a uma bolha de ar num bolo. A densidade da matéria é maior à volta da bolha. As forças gravitacionais emanam desta matéria circundante, que puxa as galáxias na bolha para as orlas da cavidade. 

Outro grupo de pesquisa mediu recentemente a velocidade média de um grande número de galáxias que se encontram a 600 milhões de anos-luz de nós. Descobriu-se que estas galáxias se afastam de nós quatro vezes mais depressa do que o modelo padrão da cosmologia permite. Isto deve-se ao fato de o modelo padrão não prever estas "bolhas", elas não deveriam realmente existir. Em vez disso, a matéria deveria estar distribuída uniformemente no espaço. Se fosse este o caso, seria difícil explicar quais as forças que impulsionam as galáxias para a sua alta velocidade.

Os pesquisadores utilizaram uma teoria da gravidade modificada numa simulação em computador. Esta "dinâmica newtoniana modificada" denominada MOND (Modified Newtonian dynamics) foi proposta há quatro décadas pelo físico israelita prof. Dr. Mordehai Milgrom. Atualmente, ainda é considerada uma teoria "forasteira". Contudo, nos cálculos desta pesquisa, a teoria MOND prevê com exatidão a existência de tais bolhas. Se se assumisse que a gravidade se comporta de acordo com os pressupostos de Milgrom, a tensão de Hubble desapareceria: haveria apenas uma constante para a expansão do Universo e os desvios observados deveriam ser irregularidades na distribuição da matéria.

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

Fonte: Universität Bonn

Descoberto um exoplaneta demasiado grande para a sua estrela

Os pesquisadores da Universidade Estatal da Pensilvânia relatam a descoberta de um planeta demasiado massivo que sua estrela hospedeira.

© U. Pensilvânia (ilustração do exoplaneta LHS-3154 b)

O exoplaneta LHS-3154 b é 13 vezes mais massivo do que a Terra e está em órbita da estrela "ultrafria" LHS-3154, que por sua vez é nove vezes menos massiva do que o Sol. A razão de massa do planeta recém-descoberto com a sua estrela é mais de 100 vezes superior ao da Terra e do Sol. 

A descoberta revela o planeta mais massivo conhecido numa órbita próxima em torno de uma estrela anã ultrafria, as estrelas menos massivas e mais frias do Universo. A descoberta vai contra o que as teorias atuais preveem para a formação de planetas em torno de estrelas pequenas e marca a primeira vez que um planeta com uma massa tão elevada foi observado em órbita de uma estrela de massa tão baixa. 

O disco de formação planetária em torno da estrela de baixa massa LHS-3154 não deverá ter massa sólida suficiente para formar este planeta. Mas ele existe, por isso há necessidade de reexaminar a nossa compreensão de como os planetas e as estrelas se formam.

O planeta foi detectado usando o espectrógrafo HPF (Habitable Zone Planet Finder), que foi concebido para detectar planetas em órbita das estrelas mais frias localizados fora do Sistema Solar. Acoplado ao telescópio Hobby-Eberly do Observatório McDonald, EUA, o HPF fornece algumas das medições de maior precisão até à data de tais sinais infravermelhos de estrelas próximas.

O núcleo planetário pesado deste exoplaneta inferido pelas medições da equipe exigiria uma maior quantidade de material sólido no disco de formação planetária do que os modelos atuais preveem. A descoberta também levanta questões sobre os conhecimentos anteriores da formação de estrelas, uma vez que a massa de poeira e a relação poeira-gás do disco que rodeia estrelas como LHS-3154, quando eram jovens e recém-formadas, teriam de ser 10 vezes superiores ao que foi observado para formar um planeta tão massivo.

Um artigo foi escrito na revista Science.

Fonte: Leiden University

Descoberto um disco em torno de uma estrela em outra galáxia

Numa descoberta notável, os astrônomos encontraram um disco em torno de uma estrela jovem na Grande Nuvem de Magalhães, uma galáxia vizinha da Via Láctea.

© ESO (disco e jato do sistema estelar jovem HH 1177)

A imagem á esquerda são observações efetuadas com o instrumento MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer), montado no VLT do ESO, e que mostram a nuvem progenitora, LHA 120-N 180B, na qual o sistema, denominado HH 1177, foi inicialmente observado. A imagem do centro mostra os jatos que o acompanham. A parte superior do jato desloca-se ligeiramente na nossa direção e por isso apresenta-se com um desvio para o azul; a parte inferior do jato está se afastando de nós e por isso é vista com um desvio para o vermelho. A imagem à direita, as observações executadas com o ALMA revelam o disco em rotação em torno da estrela, do mesmo modo com partes se aproximando e afastando de nós.

Trata-se da primeira vez que um disco deste tipo, idêntico aos que formam planetas na Via Láctea, é encontrado fora da nossa Galáxia. As novas observações revelam uma estrela jovem de grande massa crescendo e acumulando matéria do meio que a envolve, dando assim origem a um disco em rotação. A detecção do disco foi feita com o auxílio do Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) no Chile, do qual o Observatório Europeu do Sul (ESO) é um parceiro. Os discos são vitais para a formação de estrelas e planetas na Via Láctea e, pela primeira vez, temos agora provas diretas da ocorrência do mesmo fenômeno em outra galáxia. 

Para ter a prova irrefutável de que este disco estava de fato presente, a equipe teve que medir o movimento do gás denso em torno da estrela. Quando a matéria é atraída por uma estrela em crescimento, não cai diretamente sobre ela; em vez disso, achata-se num disco que gira em torno da estrela. Mais perto do centro, o disco roda mais depressa, e esta diferença de velocidade é a pista que assinala a existência de um disco de acreção.

A frequência da radiação varia consoante a velocidade a que o gás que emite esta radiação se move em direção a nós ou na direção oposta, caracterizando o efeito Doppler. Trata-se exatamente do mesmo fenômeno que ocorre quando o tom da sirene de uma ambulância muda ao passar por nós e a frequência do som muda de mais alta para mais baixa. As medições de frequência detalhadas de que o ALMA é capaz permitiram distinguir a rotação caraterística de um disco, confirmando a primeira detecção de um disco em torno de uma estrela extragaláctica jovem. 

As estrelas de grande massa, como a que foi aqui observada, formam-se muito mais rapidamente e têm vidas muito mais curtas do que as estrelas de pequena massa, como é o caso do nosso Sol. Na nossa Galáxia, estas estrelas massivas são notoriamente difíceis de observar, estando frequentemente obscurecidas pelo material poeirento a partir do qual se formaram no momento em que um disco está se formando à sua volta. 

No entanto, na Grande Nuvem de Magalhães, uma galáxia situada a 160.000 anos-luz de distância da Terra, o material a partir do qual estão se formando novas estrelas é fundamentalmente diferente do da Via Láctea. Graças à menor quantidade de poeira aí presente, a HH 1177 já não está envolvida no seu casulo natal, oferecendo uma visão desobstruída, ainda que distante, da formação de estrelas e planetas.

O disco foi descoberto numa região da Grande Nuvem de Magalhães denominada LHA 120-N 180B, veja a publicação intitulada: Bolhas de estrelas recém-nascidas. 

Um artigo foi publicado na revista Nature. 

Fonte: ESO

Desvendando um raro sistema com seis planetas

O satélite CHEOPS (CHaracterising ExOPlanet Satellite) da ESA forneceu os dados cruciais para compreender um misterioso sistema exoplanetário intrigante.

© T. Roger (padrão geométrico criado com seis exoplanetas)

A estrela HD 110067 encontra-se a cerca de 100 anos-luz de distância, na direção da constelação setentrional de Cabeleira de Berenice. Em 2020, o TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) da NASA detectou quedas no brilho da estrela que indicavam que os planetas estavam passando em frente à sua superfície. Uma análise preliminar revelou dois possíveis planetas. Um com um período orbital de 5,642 dias, e o outro com um período que ainda não era possível determinar. 

Dois anos mais tarde, o TESS voltou a observar a mesma estrela. A análise dos conjuntos de dados combinados excluiu a interpretação original, mas apresentou dois possíveis planetas diferentes. Embora estas detecções fossem muito mais certas do que as originais, havia muita coisa nos dados do TESS que ainda não fazia sentido. 

Foi confirmada também a existência de um terceiro planeta no sistema e notou-se a possibilidade de desvendar todo o sistema, porque era agora claro que os três planetas estavam em ressonância orbital. O planeta mais exterior demora 20,519 dias para completar uma órbita, o que é extremamente perto de 1,5 vezes o período orbital do planeta seguinte, com 13,673 dias. Este, por sua vez, é quase exatamente 1,5 vezes o período orbital do planeta interior, com 9,114 dias. A previsão de outras ressonâncias orbitais e a sua correspondência com os restantes dados incompreendidos permitiu à descoberta dos outros três planetas do sistema. 

A descoberta de sistemas orbitais ressonantes é extremamente importante, porque fornece informações sobre a formação e a evolução subsequente do sistema planetário. Os planetas em torno de estrelas tendem a formar-se em ressonância, mas podem ser facilmente perturbados. Por exemplo, um planeta muito massivo, um encontro próximo com uma estrela passageira, ou um evento de impacto gigante podem perturbar o equilíbrio. Como resultado, muitos dos sistemas multiplanetários conhecidos não estão em ressonância, mas parecem suficientemente próximos para poderem ter sido ressonantes em tempos. No entanto, os sistemas multiplanetários que preservam a sua ressonância são raros. 

Apenas cerca de um por cento de todos os sistemas permanecem em ressonância. É por isso que HD 110067 é especial e convida a um estudo mais aprofundado. Evidencia a configuração prístina de um sistema planetário que sobreviveu intocado. Dos apenas três sistemas ressonantes com seis planetas conhecidos, este é agora o segundo encontrado pelo CHEOPS, e em apenas três anos de operações. 

HD 110067 é o sistema mais brilhante conhecido com quatro ou mais planetas. Uma vez que estes planetas são todos do tamanho de um sub-Netuno, com atmosferas que são provavelmente alargadas, são candidatos ideais para o telescópio espacial James Webb, e os futuros telescópios ARIEL (Atmospheric Remote-sensing Infrared Exoplanet Large-survey) e PLATO (PLAnetary Transits and Oscillations of stars) da ESA, estudarem a composição das suas atmosferas.

Um artigo foi publicado na revista Nature. 

Fonte: Instituto de Astrofísica de Canarias

Esclarecendo a visão de mundos aquáticos distantes

Os cientistas simularam as condições que permitem a formação de céus nublados em exoplanetas ricos em água, um passo crucial para determinar de que forma a nebulosidade dificulta as observações dos telescópios terrestres e espaciais.

 © U. Johns Hopkins (dois exoplanetas orbitando sua estrela hospedeira)

A pesquisa fornece novas ferramentas para estudar a química atmosférica dos exoplanetas e ajudará os cientistas a modelar a forma como os exoplanetas com água se formam e evoluem, descobertas que poderão ajudar na procura de vida para além do nosso Sistema Solar.

Segundo os pesquisadores, o fato de a atmosfera de um planeta conter neblinas ou outras partículas tem uma influência marcante nas temperaturas globais, nos níveis de entrada da luz estelar e em outros fatores que podem dificultar ou promover a atividade biológica. 

As experiências foram realizadas numa câmara para determinar a quantidade de neblina que se pode formar em planetas aquáticos fora do Sistema Solar. A neblina é constituída por partículas sólidas suspensas em gás e altera a forma como a luz interage com este gás. Diferentes níveis e tipos de neblina podem afetar a forma como as partículas se espalham através de uma atmosfera, alterando a detecção de planetas distantes com telescópios.

Os cientistas estudam os exoplanetas com telescópios que observam a forma como a luz atravessa a sua atmosfera, detectando a forma como os gases atmosféricos absorvem diferentes tonalidades ou comprimentos de onda desta luz. Observações distorcidas podem levar a erros de cálculo das quantidades de substâncias importantes no ar, como a água e o metano, e do tipo e níveis de partículas na atmosfera. Tais interpretações errôneas podem prejudicar as conclusões sobre as temperaturas globais, a espessura de uma atmosfera e outras condições planetárias. 

A equipe criou duas misturas de gás contendo vapor de água e outros compostos que se supõe serem comuns em exoplanetas. Então, um feixe de luz ultravioleta foi emitido sobre estas misturas para simular a forma como a luz de uma estrela iniciaria as reações químicas que produzem as partículas de neblina. Depois foi medida a quantidade de luz que as partículas absorviam e refletiam para compreender como interagiam com a luz na atmosfera.

Os novos dados coincidiram com as assinaturas químicas de um exoplaneta bem estudado chamado GJ 1214 b com mais exatidão do que a pesquisa anterior, demonstrando que neblinas com diferentes propriedades ópticas podem levar a interpretações erradas da atmosfera de um planeta. As atmosferas exoplanetárias podem ser muito diferentes das do nosso Sistema Solar, sendo que há mais de 5.000 exoplanetas confirmados com diferentes químicas atmosféricas.

Um artigo foi publicado na revista Nature Astronomy. 

Fonte: Johns Hopkins University

Medindo o tamanho do exoplaneta mais próximo em trânsito

O telescópio espacial Hubble mediu o tamanho do exoplaneta mais próximo da Terra que passa pela face de uma estrela vizinha.

© STScI (ilustração do exoplaneta LTT 1445Ac)

Este alinhamento, chamado trânsito, abre a porta a estudos posteriores para ver que tipo de atmosfera, se é que existe, o mundo rochoso poderá ter. O pequeno planeta, LTT 1445Ac, foi descoberto pela primeira vez pelo TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) da NASA em 2022. Mas a geometria do plano orbital do planeta em relação à sua estrela, vista da Terra, era incerta porque o TESS não tem a resolução óptica necessária. Isto significa que a detecção pode ter sido o chamado trânsito rasante, em que um planeta apenas atravessa uma pequena porção do disco da estrela hospedeira. Isto daria origem a um limite inferior impreciso do diâmetro do planeta.

© STScI (dois cenários do exoplaneta em trânsito)

Este diagrama compara dois cenários de como um exoplaneta do tamanho da Terra passa em frente da sua estrela hospedeira. O percurso inferior mostra o planeta apenas roçando a estrela. Estudar a luz de um trânsito deste tipo pode levar a uma estimativa incorreta do tamanho do planeta, fazendo-o parecer menor do que realmente é. O percurso superior mostra a geometria ótima, em que o planeta transita por todo o disco da estrela. A precisão do telescópio espacial Hubble pode distinguir entre estes dois cenários, produzindo uma medição precisa do diâmetro do planeta.

As observações do Hubble mostram que o planeta faz um trânsito normal por todo o disco da estrela, o que lhe dá um tamanho real de apenas 1,07 vezes o diâmetro da Terra. Isto significa que o planeta é um mundo rochoso, como a Terra, com aproximadamente a mesma gravidade à superfície. Mas, com uma temperatura à superfície de cerca de 260º C, é demasiado quente para a vida tal como a conhecemos. 

O planeta orbita a estrela LTT 1445A, que faz parte de um sistema triplo de três estrelas anãs vermelhas, a 22 anos-luz de distância, na direção da constelação de Erídano. A estrela tem dois outros planetas maiores que LTT 1445Ac. Um par íntimo de duas outras estrelas anãs, LTT 1445B e C, encontra-se a cerca de 4,8 bilhões de quilômetros de distância da estrela LTT 1445A, também resolvido pelo Hubble. O alinhamento das três estrelas e a órbita do par BC, vista de lado, sugerem que tudo no sistema é coplanar, incluindo os planetas conhecidos.

Um artigo foi publicado no periódico The Astronomical Journal. 

Fonte: Harvard–Smithsonian Center for Astrophysics

Utilizando eclipses para calcular a transparência dos anéis de Saturno

Utilizando um novo método baseado na quantidade de luz solar que atingiu a nave espacial Cassini, quando esta se encontrava na sombra dos anéis, foi possível medir a profundidade óptica dos anéis de Saturno.

© Cassini (anéis de Saturno)

A profundidade óptica está relacionada com a transparência de um objeto e mostra a distância que a luz pode percorrer através desse objeto antes de ser absorvida ou dispersa. A pesquisa foi realizada pela Universidade de Lancaster em colaboração com o Instituto Sueco de Física Espacial. 

A nave espacial Cassini foi lançada em 1997 e chegou a Saturno em 2004, realizando o mais extenso estudo do planeta e das suas luas até à data. A missão terminou em 2017, quando a Cassini mergulhou na atmosfera saturniana, depois de ter viajado 22 vezes entre o planeta e os seus anéis. 

O estudante de doutoramento da Universidade de Lancaster, George Xystouris, sob a supervisão do Dr. Chris Arridge, analisou dados históricos da sonda de Langmuir a bordo da Cassini, um instrumento que mede o plasma frio, ou seja, íons e elétrons de baixa energia, na magnetosfera de Saturno. 

Para o seu estudo, concentraram-se nos eclipses solares da nave espacial: períodos em que a Cassini estava na sombra de Saturno ou dos anéis principais. Durante cada eclipse, a sonda de Langmuir registou alterações dramáticas nos dados. Como a sonda é metálica, sempre que está iluminada pelo Sol, a luz solar pode fornecer energia suficiente à sonda para liberar elétrons; isso é o efeito fotoelétrico. Mas podem criar problemas, pois têm as mesmas propriedades que os elétrons do plasma frio que rodeia Saturno e não há uma forma fácil de separar os dois.

Os pesquisadores notaram que este fenômeno estava relacionado com a quantidade de luz solar que cada anel deixava passar. Eventualmente, utilizando as propriedades do material de que era feita a sonda de Langmuir e o brilho do Sol na vizinhança de Saturno, foi calculado a variação do número de fotoelétrons para cada anel e a profundidade óptica dos anéis de Saturno.

Os anéis principais, que se estendem até 140.000 km do planeta, mas têm uma espessura máxima de apenas 1 km, deverão desaparecer da vista da Terra em 2025. Nesse ano, os anéis estarão inclinados na direção da Terra, tornando quase impossível a sua visualização. Durante a fase seguinte da órbita de 29 anos de Saturno, os anéis voltarão a inclinar-se na direção da Terra e continuarão a tornar-se mais visíveis e mais brilhantes até 2032.

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

Fonte: Royal Astronomical Society

Um "cadáver" estelar dá sinais de vida

Uma equipe liderada pela Universidade de Cornell relata que após a morte explosiva de uma estrela distante, um "cadáver" estelar ativo foi a fonte provável de repetidos surtos energéticos observados ao longo de vários meses, um fenômeno nunca visto antes.

© Caltech (ilustração de buraco negro acretando matéria numa galáxia)

Os relâmpagos brilhantes e breves, tão curtos quanto alguns minutos de duração e tão poderosos quanto a explosão original 100 dias depois, apareceram no rescaldo de um tipo raro de cataclismo estelar que os pesquisadores se propuseram a encontrar, conhecido como LFBOT (Luminous Fast Blue Optical Transient). O LFBOT foi oficialmente rotulado AT2022tsd, apelidado de "diabo da Tasmânia", e os subsequentes pulsos de luz vistos estão a cerca de um bilhão de anos-luz da Terra.

Desde a sua descoberta em 2018, os astrônomos têm especulado sobre o que poderá estar na origem de tais explosões extremas, que são muito mais brilhantes do que os fins violentos pelo qual as estrelas massivas normalmente passam, mas que se desvanecem em dias em vez de semanas. 

Especula-se que a atividade anteriormente desconhecida, que foi estudada por 15 telescópios em todo o mundo, confirma que o "motor" deve ser um "cadáver" estelar: um buraco negro ou uma estrela de nêutrons. Isto resolve anos de debate sobre o que está na origem deste tipo de explosão e revela um método direto de estudar a atividade dos cadáveres estelares.

Para aprofundar a pesquisa sobre o abrupto aumento de brilho, os pesquisadores envolveram parceiros que contribuíram com observações de mais de uma dúzia de outros telescópios, incluindo um equipado com uma câmara de alta velocidade. A análise acabou por confirmar pelo menos 14 impulsos de luz irregulares durante um período de 120 dias, provavelmente apenas uma fração do número total. 

Surpreendentemente, em vez de desvanecer de forma constante, como seria de esperar, a fonte voltou a brilhar por breves instantes. Os processos exatos que estiveram em ação - talvez um buraco negro canalizando jatos de material estelar para o exterior a uma velocidade próxima da da luz - continuam a ser estudados. 

No caso dos LFBOTs, a rotação rápida ou um forte campo magnético são provavelmente componentes chave dos seus mecanismos de lançamento. É também possível que não sejam supernovas convencionais, mas sim desencadeadas pela fusão de uma estrela com um buraco negro. 

As explosões incomuns prometem dar uma nova visão dos ciclos de vida estelares, normalmente só vistos em instantâneos de diferentes fases - estrela, explosão, remanescentes - e não como parte de um único sistema. Os LFBOTs podem representar uma oportunidade para observar uma estrela no ato de transição da vida para a morte, onde o cadáver está ativo. Pensa-se que estas erupções podem estar surgindo de um destes cadáveres recém-formados, o que fornece uma forma de estudar as suas propriedades depois da sua formação. 

Um artigo foi publicado na revista Nature. 

Fonte: Cornell University

Nebulosa da Bola de Cristal

A Nebulosa da Bola de Cristal surgiu de uma estrela moribunda que está envolta por um gás fluorescente e dois anéis incomuns.

© Andrea Arbizzi (NGC 1514)

A Nebulosa da Bola de Cristal, conhecida com NGC 1514, localizada na constelação de Taurus a 800 anos-luz de distância da Terra. Ela pertence à classe de objetos denominados de nebulosas planetárias, que se formam quando estrelas morrem e arremessam suas camadas externas de material. A luz ultravioleta da nebulosa, que constituída por um par de estrelas, faz com que o gás fique fluorescente. 

A NGC 1514 foi descoberta em 1790 pelo astrônomo William Herschel, que notou que este fluido brilhante poderia não ser um aglomerado de estrelas apagadas como se suspeitava originalmente. Herschel tinha anteriormente definido o termo de nebulosas planetárias para descrever objetos similares com formas circulares parecidas com planetas. 

As nebulosas planetárias com asas assimétricas de nebulosidade são comuns. Mas nada se assemelha com os anéis ao redor da NGC 1514 descobertos com auxílio do Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE). Estes anéis são feitos de poeira ejetada pelo par de estrelas moribundas localizadas no centro da NGC 1514. Esta explosão de poeira colidiu com as paredes de uma cavidade que já havia sido formada pelos ventos estelares que então formaram os anéis. 

A estrutura da NGC 1514, que pensava-se ser única é provavelmente similar de maneira geral à geometria de outra nebulosa, a Nebulosa da Ampulheta. A estrutura parece diferente na imagem do WISE pois os anéis são detectáveis somente devido ao seu calor, eles não são fluorescentes no comprimento de onda do visível como são em outros objetos. 

Fonte: NASA

Qual a razão pela qual alguns exoplanetas estão encolhendo?

Alguns exoplanetas parecem estar perdendo as suas atmosferas e encolhendo.

© STScI (ilustração do exoplaneta TOI-421 b)

Num novo estudo realizado com dados do aposentado telescópio espacial Kepler da NASA, os astrônomos encontraram evidências de uma possível causa: os núcleos destes planetas estão empurrando as suas atmosferas de dentro para fora.

Os exoplanetas existem numa variedade de tamanhos, desde pequenos planetas rochosos a colossais gigantes gasosos. No meio estão as super-Terras rochosas e os maiores sub-Netunos com atmosferas inchadas. Mas há uma ausência conspícua, uma "lacuna de tamanho", de planetas que se situam entre 1,5 e 2 vezes o tamanho da Terra (ou entre super-Terras e sub-Netunos). 

Os cientistas já confirmaram a detecção de mais de 5.000 exoplanetas, mas há menos planetas do que se esperava com um diâmetro entre 1,5 e 2 vezes o da Terra. 

Os pesquisadores pensam que esta lacuna pode ser explicada pelo fato de certos sub-Netunos perderem a sua atmosfera ao longo do tempo. Esta perda aconteceria se o planeta não tivesse massa suficiente e, portanto, força gravitacional, para manter a sua atmosfera. Assim, os sub-Netunos que não são suficientemente massivos encolheriam até ao tamanho das super-Terras, deixando a lacuna entre os dois tamanhos de planetas. 

Mas a forma exata como estes planetas estão perdendo a sua atmosfera tem permanecido um mistério. Os cientistas chegaram a um consenso sobre dois mecanismos prováveis: um deles é chamado de perda de massa alimentada pelo núcleo; e o outro, fotoevaporação. 

O estudo descobriu novas evidências que apoiam o primeiro. A perda de massa impulsionada pelo núcleo ocorre quando a radiação emitida pelo núcleo quente de um planeta empurra a atmosfera para longe do planeta ao longo do tempo. A outra explicação principal para a lacuna planetária, a fotoevaporação, ocorre quando a atmosfera de um planeta é essencialmente soprada pela radiação quente da sua estrela hospedeira. Neste cenário, a radiação altamente energética da estrela atua como um secador de cabelo num cubo de gelo.

Embora se pense que a fotoevaporação ocorre durante os primeiros 100 milhões de anos de um planeta, a perda de massa alimentada pelo núcleo ocorre muito mais tarde, perto um bilhão de anos de vida de um planeta. 

Neste estudoforam utilizados dados do K2 da NASA, uma missão alargada do telescópio espacial Kepler, para observar os aglomerados estelares do Presépio e das Híades, que têm entre 600 milhões e 800 milhões de anos. 

Como se pensa que os planetas têm geralmente a mesma idade que a sua estrela hospedeira, os sub-Netunos deste sistema estariam para além da idade em que a fotoevaporação poderia ter tido lugar, mas não suficientemente velhos para terem sofrido uma perda de massa impulsionada pelo núcleo. Assim, ao verificar que haviam muitos sub-Netunos nos aglomerados do Presépio e das Híades (em comparação com estrelas mais velhas em outros aglomerados), poderia concluir que a fotoevaporação não tinha ocorrido. Neste caso, a perda de massa alimentada pelo núcleo seria a explicação mais provável para o que acontece aos sub-Netunos menos massivos ao longo do tempo. 

Ao observar os aglomerados do Presépio e das Híades, os pesquisadores descobriram que quase 100% das estrelas nestes aglomerados ainda têm um planeta sub-Netuno ou um candidato a planeta na sua órbita. 

A julgar pelo tamanho destes planetas, os pesquisadores pensam que eles mantiveram as suas atmosferas. Isto difere das outras estrelas mais antigas observadas pelo K2 (estrelas com mais de 800 milhões de anos), das quais apenas 25% têm sub-Netunos em órbita. 

A idade mais avançada destas estrelas está mais próxima do período de tempo em que se pensa que ocorre a perda de massa impulsionada pelo núcleo. A partir destas observações, a concluiu-se que a fotoevaporação não poderia ter ocorrido nos aglomerados do Presépio e das Híades. Se tivesse acontecido, teria ocorrido centenas de milhões de anos antes, e estes planetas teriam pouca ou nenhuma atmosfera. Isto deixa a perda de massa alimentada pelo núcleo como a principal explicação para o que provavelmente acontece com as atmosferas destes planetas. 

Mas a pesquisa está longe de estar concluída, e é possível que a compreensão atual da fotoevaporação e/ou da perda de massa alimentada pelo núcleo possa evoluir. As descobertas serão provavelmente postas à prova por estudos futuros antes que alguém possa declarar o mistério desta lacuna planetária resolvido de uma vez por todas.

Um artigo foi publicado no periódico The Astronomical Journal. 

Fonte: Jet Propulsion Laboratory