2942: Um flash e um tremor

CIÊNCIA

O tamanho atual do Sol (agora na sua sequência principal) em comparação com o tamanho estimado durante a sua fase de gigante vermelha no futuro. Crédito: Wikipedia

Daqui a aproximadamente cinco mil milhões de anos, quando o Sol esgotar o hidrogénio no seu núcleo, vai inchar e tornar-se numa gigante vermelha. Esta fase da sua vida – e a de outras estrelas com até o dobro da sua massa – é relativamente curta em comparação com a vida de mais de 10 mil milhões de anos do Sol. A gigante vermelha brilhará 1000 vezes mais do que o Sol e, de repente, o hélio nas profundezas do seu núcleo começará a fundir-se com o carbono num processo chamado “flash do núcleo de hélio”. Depois disto, a estrela terá 100 milhões de uma calma fusão de hélio.

Os astrofísicos há mais de 50 anos que preveem estes flashes na teoria e nos modelos, mas nenhum foi até agora observado. No entanto, um novo estudo publicado na revista Nature Astronomy Letters sugere que isso pode mudar em breve.

“Os efeitos do flash do núcleo de hélio são claramente previstos pelos modelos, mas não encontrámos observações que os reflitam directamente,” disse o co-autor Jørgen Christensen-Dalsgaard, académico do Instituto Kavli para Física Teórica da Universidade da Califórnia em Santa Barbara, EUA, e professor da Universidade de Aarhus, na Dinamarca.

Uma estrela como o Sol é alimentada pela fusão de hidrogénio em hélio a temperaturas que rondam os 15 milhões Kelvin. O hélio, no entanto, requer uma temperatura muito mais alta do que o hidrogénio, por volta dos 100 milhões Kelvin, para começar a fundir-se em carbono, de modo que simplesmente se acumula no núcleo enquanto uma concha de hidrogénio continua a arder em seu redor. Entretanto, a estrela expande-se para um tamanho comparável à órbita da Terra. Eventualmente, o núcleo da estrela atinge as condições perfeitas, despoletando uma ignição violenta do hélio: o flash do núcleo de hélio. O núcleo sofre vários flashes ao longo dos 2 milhões de anos seguintes e, em seguida, estabelece-se num estado mais estático, onde passa a queimar todo o hélio no núcleo em carbono e oxigénio ao longo de mais ou menos 100 milhões de anos.

O flash do núcleo de hélio desempenha um papel essencial na nossa compreensão dos ciclos de vida de estrelas de baixa massa. Infelizmente, a recolha de dados dos núcleos de estrelas distantes é incrivelmente difícil, de modo que os cientistas ainda não conseguiram observar este fenómeno.

O poder dos telescópios espaciais modernos como o Kepler, CoRoT e agora o TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) da NASA promete mudar isto. “A disponibilidade de medições muito sensíveis a partir do espaço tornou possível a observação de oscilações subtis no brilho de um número muito grande de estrelas,” explicou Christensen-Dalsgaard.

O flash do núcleo de hélio produz uma série de ondas diferentes que se propagam através da estrela. Isto faz com que a estrela vibre como um sino, que se manifesta como uma fraca variação no seu brilho geral. As observações das pulsações estelares já ensinaram os astrónomos sobre os processos dentro das estrelas da mesma maneira que os geólogos aprendem sobre o interior da Terra estudando sismos. Esta técnica, conhecida como asteros-sismologia, cresceu para se tornar num campo próspero da astrofísica.

O flash do núcleo ocorre repentinamente e, como um sismo, começa com um evento muito energético seguido por uma série de eventos sucessivamente mais fracos ao longo dos 2 milhões de anos seguintes – um período relativamente curto na vida da maioria das estrelas. Como mostra um artigo publicado em 2012, liderado pelo director do Instituto Kavli para Física Teórica Lars Bildsten e pelo colega sénior Bill Paxton, as frequências das pulsações destas estrelas são muito sensíveis às condições no núcleo. Como resultado, a asteros-sismologia poderia fornecer aos cientistas informações que testam a nossa compreensão destes processos.

“Ficámos ansiosos pela altura em que estas novas capacidades espaciais nos possam confirmar esta peça há muito estudada da evolução estelar. No entanto, não considerámos a possibilidade ainda mais empolgante que estes autores exploraram de usar a estrela vigorosamente conectiva para realmente ver a estrela a ‘vibrar’,” disse Bildsten.

O principal objectivo do novo estudo foi determinar se estas regiões intermitentes podem excitar pulsações grandes o suficiente para serem observadas. E, após meses de análises e simulações, os investigadores descobriram que muitas devem ser relativamente fáceis de observar.

“Fiquei certamente surpreso ao ver que o mecanismo funciona tão bem,” salientou Christensen-Dalsgaard.

O novo e promissor ângulo detalhado no artigo científico é que os astrónomos têm estudado os processos de um tipo muito especial – e até agora não muito bem entendido – de estrela designado sub-anã B. Estas são antigas gigantes vermelhas que, por razões desconhecidas, perderam a maior parte da sua camada exterior de hidrogénio. As estrelas sub-anãs B fornecem aos cientistas uma oportunidade única de investigar mais directamente o núcleo quente de uma estrela. Além disso, a fina camada restante de hidrogénio não é espessa o suficiente para amortecer as oscilações dos flashes repetidos do núcleo de hélio, dando aos investigadores a chance de os observar potencialmente directamente.

Este estudo fornece as primeiras informações observacionais sobre os processos complexos previstos pelos modelos estelares na ignição da fusão de hélio. “Este trabalho aproveitou fortemente uma série de cálculos dinâmicos de fluídos liderados pelo ex-companheiro do mesmo instituto Daniel Lecoanet,” realça Bildsten. “Se tudo der certo, estas estrelas podem fornecer um novo campo de teste para este quebra-cabeças fundamental da astrofísica.”

Christensen-Dalsgaard disse que está ansioso por aplicar estas descobertas aos dados reais. E, de facto, os flashes do núcleo de hélio podem já ter sido observados. Várias das estrelas observadas pelo CoRoT e pelo Kepler mostram oscilações inexplicáveis que parecem semelhantes às previsões de flashes do núcleo de hélio. O TESS mostrar-se-á crucial nesta pesquisa futura, explicou, uma vez que observará uma faixa inteira de estrelas, incluindo várias onde estas pulsações podem ser detectáveis. Isto fornecerá mais testes fortes dos modelos e uma visão do que o futuro reserva para o nosso próprio Sol.

Astronomia On-line
1 de Novembro de 2019

 

2941: Quando os exoplanetas colidem

CIÊNCIA

Impressão de artista que ilustra uma colisão catastrófica entre dois exoplanetas rochosos no sistema planetário BD +20 307, tornando os dois em detritos empoeirados. Há dez anos, os cientistas especularam que a poeira quente neste sistema era o resultado de uma colisão entre dois planetas. Agora, o SOFIA descobriu ainda mais poeira quente, dando ainda mais suporte ao cenário de colisão exoplanetária. Isto ajuda a construir uma imagem mais robusta da história do nosso próprio Sistema Solar. Pensa-se que uma colisão parecida a esta criou, em última análise, a nossa Lua.
Crédito: NASA/SOFIA/Lynette Cook

Um vislumbre dramático das consequências de uma colisão entre dois exoplanetas está a dar aos cientistas uma visão do que pode acontecer quando os planetas colidem. Um evento similar, no nosso próprio Sistema Solar, pode ter formado a Lua.

Conhecido como BD +20 307, este sistema binário fica a mais de 300 anos-luz da Terra e as suas estrelas têm pelo menos mil milhões de anos. No entanto, este sistema maduro mostrou sinais de detritos empoeirados em turbilhão que não são frios, como seria de esperar para estrelas com esta idade. Ao invés, os detritos são quentes, reforçando que foram produzidos há relativamente pouco tempo pelo impacto de dois corpos planetários.

Há uma década, observações deste sistema por observatórios terrestres e pelo Telescópio Espacial Spitzer da NASA forneceram as primeiras pistas desta colisão aquando da descoberta destes os detritos quentes. Agora, o SOFIA (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy) revelou que o brilho infravermelho dos detritos aumentou mais de 10% – um sinal de que existe actualmente ainda mais poeira quente.

Publicados na revista The Astrophysical Journal, os resultados confirmam ainda que uma colisão extrema entre exoplanetas rochosos poderá ter ocorrido há relativamente pouco tempo. Colisões como estas podem mudar os sistemas planetários. Pensa-se que uma colisão entre um corpo do tamanho de Marte e a Terra, há 4,5 mil milhões de anos, tenha criado detritos que eventualmente formaram a Lua.

“A poeira quente em torno de BD +20 307 dá-nos uma ideia do aspecto dos impactos catastróficos entre exoplanetas rochosos,” disse Maggie Thompson, estudante da Universidade da Califórnia em Santa Cruz e autora principal do artigo. “Nós queremos saber como este sistema evolui após o impacto extremo.”

Os planetas formam-se quando partículas de poeira em redor de uma estrela jovem se unem e crescem com o tempo. Os detritos remanescentes permanecem após a formação de um sistema planetário, geralmente em regiões frias e distantes, como a Cintura de Kuiper, localizada para lá de Neptuno no nosso próprio Sistema Solar. Os astrónomos esperam encontrar poeira quente em torno de jovens sistemas solares. À medida que evoluem, as partículas de poeira continuam a colidir e eventualmente tornam-se pequenas o suficiente para serem sopradas do sistema ou puxadas para a estrela. A poeira quente em torno de estrelas mais velhas, como o nosso Sol e as duas do sistema BD +20 307, há muito que devia ter desaparecido. O estudo dos detritos empoeirados em torno de estrelas ajuda os astrónomos não apenas a aprender como os sistemas exoplanetários evoluem, mas também a construir uma imagem mais completa da história do nosso próprio Sistema Solar.

“Esta é uma rara oportunidade para estudar colisões catastróficas que ocorrem no final da história de um sistema planetário,” disse Alycia Weinberger, cientista do Departamento de Magnetismo Terrestre do Instituto Carnegie para Ciência em Washington, EUA, e investigadora principal do projecto. “As observações do SOFIA mostram mudanças no disco empoeirado numa escala de tempo de apenas alguns anos.”

As observações no infravermelho, como aquelas da câmara FORCAST (Faint Object Infrared Camera for the SOFIA Telescope) acoplada ao SOFIA, são cruciais para descobrir pistas escondidas na poeira cósmica. Quando observado no infravermelho, este sistema é muito mais brilhante do que o esperado tendo em conta apenas as estrelas. A energia extra vem do brilho dos detritos de poeira, que não podem ser observados noutros comprimentos de onda.

Embora existam vários mecanismos que podem fazer com que a poeira brilhe com mais intensidade – pode estar a absorver mais calor estelar ou a aproximar-se das estrelas -, é improvável que tal aconteça em apenas 10 anos, o que é extremamente rápido para mudanças cósmicas. Uma colisão planetária, no entanto, injectaria facilmente e rapidamente uma grande quantidade de poeira. Isto fornece mais evidências de que dois exoplanetas colidiram um com o outro. A equipa está a analisar dados das observações de acompanhamento para verificar se existem outras alterações no sistema.

Astronomia On-line
1 de Novembro de 2019

 

2940: Focas encontram abrigo em ilha vulcânica activa no Alasca

CIÊNCIA

(CC0) skeeze / Pixabay

Dezenas de milhares de focas bebés nascem todos os anos na Ilha Bogoslof, um pequeno pedaço de terra nas Ilhas Aleutas do Alasca – que também é a ponta de um vulcão activo subaquático.

Depois de várias décadas a serem procuradas por comerciantes norte-americanos e russos, a população de focas do norte do Alasca lutou muito para sobreviver. Os animais habitam, normalmente, as águas do Oceano Pacífico, da Califórnia ao Japão, e foram classificadas como “vulneráveis” pela União Internacional para Conservação da Natureza durante, pelo menos, duas décadas.

O que faz esta população crescer numa zona que contém um vulcão activo – que entrou em erupção em 2017 – é ainda mais surpreendente, nota o All That’s Interesting.

As focas foram vistas pela primeira vez na ilha Bogoslof em 1980. Os animais usaram a ilha rochosa como ponto de encontro temporário, mas nos últimos anos começaram a reproduzir-se neste lugar.

Segundo a Associated Press, os biólogos estimaram uma taxa de crescimento anual de pouco mais de 10%, para aproximadamente 28.000 crias na ilha em 2015. Este ano, devem nascer mais de 36.000 crias na ilha.

Embora a ilha não seja um local totalmente incomum para as focas do norte habitarem, os cientistas estão perplexos com o motivo pelo qual estes animais estão a transformar a volátil ilha vulcânica no seu novo lar, em vez de escolherem outras ilhas desabitadas.

A Ilha Bogoslof – também conhecida pelos seus nomes indígenas Agashagok, Tanaxsidaagux e Agasaagux – é a ponta de um vulcão subaquático com apenas cerca de 800 metros quadrados. O centro da ilha abriga um campo de fumarolas – aberturas que lançam gás quente – que rugem “como motores a jacto”, e gêiseres quentes que se espalham a vários metros de altura, conta o geofísico Chris Waythomas.

As últimas erupções do vulcão aconteceram em 2016 e 2017, e deixaram a ilha coberta de rochas e detritos eliminando toda a sua vegetação. “A superfície é coberta com grandes blocos balísticos, alguns com 10 metros de comprimento, que foram explodidos pela abertura de ventilação”, descreve Waythomas. “Estes blocos cobrem a superfície. É muito selvagem.”

Tom Gelatt, biólogo da Administração Nacional Oceânica e Atmosférica, questionou-se sobre o motivo pelo qual as focas do norte estão a escolher este lugar para dar à luz e colocou uma hipótese em cima da mesa: a conveniência.

Estes animais vão caçar a águas profundas muito próximas, que são abundantes em lulas e peixes de língua lisa – os seus alimentos favoritos. Isso faz com que as focas deem à luz naquele lugar.Além disso, Bogoslof está muito mais perto das suas áreas de alimentação de inverno, reduzindo o risco de novas crias sofrerem com as tempestades do Mar de Bering para chegar às áreas.

No entanto, as focas podem estar a escolher uma zona perigosa, uma vez que há sinais de que estão a atrair predadores indesejados para as águas ao redor de Bogoslof, como baleias assassinas.

Além disso, as alterações climáticas podem acabar com esta nova casa de uma só vez. “Algumas grandes tempestades podem remover grande parte da ilha”, disse Waythomas. “Não sabemos quanto tempo vai ficar assim.”

ZAP //

Por ZAP
1 Novembro, 2019

 

2939: A Grande Ilha de Lixo do Pacífico tem novos (e inesperados) visitantes

CIÊNCIA

Magnus Larsson / Canva

A Grande Ilha de Lixo do Pacífico, um monumento de lixo plástico flutuante no oceano, tem recebido novos – e inesperados – visitantes.

Biólogos têm observado, pela primeira vez, cachalotes a brincar na área do Grande Depósito de Lixo do Pacífico. Dado os perigos da poluição plástica para a vida marinha, estas visitas são extremamente preocupantes.

De acordo com um estudo publicado em Agosto na revista especializada Marine Biodiversity, os investigadores da Ocean Cleanup Foundation estudaram a Grande Ilha de Lixo do Pacífico e observaram pelo menos quadro cachalotes – incluindo uma mãe e uma cria -, três baleias-bicudas, duas baleias e pelo menos cinco outro cetáceos.

“As nossas observações de vários plásticos oceânicos de uma ampla variedade de tamanhos sugerem que os cetáceos dentro do Grande Depósito de Lixo do Pacífico provavelmente são impactados pela poluição do plástico, seja por interacções de ingestão ou emaranhamento com detritos”, concluíram os autores do estudo.

Os 14 cetáceos foram avistados a partir de uma aeronave da era da Guerra do Vietname, usando fotografias, imagens de infravermelho e dados do LIDAR em Outubro de 2016. O principal objectivo era contar os plásticos oceânicos. Juntamente com inúmeros pequenos pedaços de plástico e pequenas partículas sintéticas, também encontraram 1.280 pedaços de detritos com mais de 50 centímetros – uma proporção de aproximadamente 90 grandes objectos plásticos por animal avistado.

Susan E Gibbs et al

A Grande Ilha de Lixo do Pacífico localiza-se entre o Hawai e a Califórnia, numa das regiões mais remotas do Oceano Pacífico. Consiste em 88 mil toneladas de redes de plástico flutuantes, corda de pesca, bens de consumo de plástico e lixo não biodegradável.

Estas ilhas de lixo são formadas pelas correntes oceânicas rotativas. Vastas correntes oceânicas varrem e transportam a poluição plástica. Esses fluxos de lixo tornam-se cercados por outras correntes oceânicas, prendendo-os.

A poluição plásticas nos oceanos é um mal conhecido. Os seus efeitos sobre a vida selvagem são especialmente visíveis em animais de grande porte, como aves marinhas e cetáceos. Recentemente, foi descoberta uma baleia-bicuda ao longo da costa das Filipinas com 40 quilos de lixo plástico nas entranhas.

O plástico pode também prejudicar o meio ambiente e a biodiversidade de várias maneiras. Por um lado, é conhecido por promover a proliferação de certas bactérias, o que poderia ter implicações em doenças no oceano.

ZAP //

Por ZAP
1 Novembro, 2019