3416: Nova missão da ESA para estudar o Sol

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Animação da Solar Orbiter observando o Sol através de aberturas no seu escudo de calor.
Crédito: ESA/ATG medialab

A sonda Solar Orbiter vai orbitar a nossa estrela mais próxima, o Sol, observando-a de perto. Capturará as primeiras imagens directas dos seus pólos, enquanto estuda a heliosfera interna – a região em forma de bolha em redor do Sol criada pelo fluxo de partículas carregadas e energizadas libertadas no vento solar.

No seu ponto mais próximo, a Solar Orbiter estará a cerca de 42 milhões de quilómetros do Sol: mais perto do que o escaldante planeta Mercúrio, pouco mais de um-quarto da distância média entre a Terra e o Sol, e mais perto do que qualquer sonda europeia na história.

Para a colocar nesta órbita única no centro do Sistema Solar, aproximando-se dos pólos do Sol em vez de orbitar num plano “achatado”, como os planetas, as equipas no controlo da missão em Darmstadt, Alemanha, planearam um percurso complexo.

Implantação solar

A Solar Orbiter tem lançamento previsto para as 04:03 GMT de dia 10 de Fevereiro, a partir de Cabo Canaveral, Florida, EUA, a bordo de um foguetão Atlas V 411 fornecido pela NASA. Uma vez separada do veículo de lançamento, ocorre uma sequência de activação automática de 22 minutos, após a qual a equipa de controlo assume as rédeas da fase LEOP (Launch and Early Orbit Phase).

Estes momentos iniciais da vida de uma missão são críticos. É agora que a nave acorda, estende os seus painéis solares e as equipas no solo verificam a sua saúde após os rigores do lançamento.

Alguns elementos dos instrumentos científicos da Solar Orbiter estão localizados ao longo de uma “vara” metálica com 4,4 metros, que os mantém afastados do corpo principal da espaço-nave e de qualquer possível interferência. Esta haste deverá ser implantada antes que certos propulsores químicos sejam disparados, com potencial para contaminar os instrumentos durante as manobras.

Quando os sistemas e instrumentos da Solar Orbiter estiverem em funcionamento, entrará na “fase de cruzeiro”, que durará até Novembro de 2021. Durante este período, realizará duas assistências gravitacionais em torno de Vénus e uma em torno da Terra para alterar a trajectória da sonda, guiando-a para as regiões mais internas do Sistema Solar.

A primeira passagem solar ocorrerá no final de Março de 2022, a cerca de um-terço da distância entre a Terra e o Sol. Neste ponto, o orbitador estará numa órbita elíptica que inicialmente leva 180 dias para ser concluída, aproximando-o do Sol a cada seis meses.

Uma órbita com vista

O percurso da Solar Orbiter fará com que saia do “plano da eclíptica”. Assim sendo, em vez de orbitar no mesmo plano achatado em redor do Sol que os planetas, luas e outros corpos menores do Sistema Solar, vai “saltar” do equador solar, fornecendo perspectivas nunca antes vistas das regiões polares do Sol.

Para tal, a Solar Orbiter não vai viajar numa órbita “fixa”. Em vez disso, a sonda seguirá um caminho elíptico em constante mudança que será continuamente inclinado e espremido, cada vez mais alto e mais próximo dos pólos do Sol.

Assim sendo, a órbita da espaço-nave foi escolhida para estar em “ressonância” com Vénus, o que significa que regressará à vizinhança do planeta a cada poucas órbitas e que poderá usar novamente a gravidade do planeta para alterar ou inclinar a sua órbita.

Embora a Solar Orbiter vá orbitar inicialmente no mesmo plano “achatado” que os planetas do Sistema Solar, cada encontro com Vénus aumentará a sua inclinação. Isto significa que de cada vez que a Solar Orbiter encontrar o Sol, vai observá-lo de uma perspectiva diferente.

Até ao final de 2021, a sonda vai alcançar a sua primeira órbita nominal para ciência, que deverá durar quatro anos. Durante este período, a Solar Orbiter alcançará 17º de inclinação, permitindo que a sonda capture pela primeira vez imagens de alta resolução dos pólos do Sol.

Durante a sua fase de missão estendida proposta, a Solar Orbiter poderá elevar-se para uma órbita ainda mais inclinada. A 33º acima do equador solar, as regiões polares aparecerão ainda mais directamente.

Os dados recolhidos pela Solar Orbiter serão armazenados na sonda e depois transmitidos para a Terra durante janelas de comunicação de oito horas, através da estação terrestre de 35 metros de Malargüe, na Argentina.

Outras estações na Austrália e na Espanha podem servir como “backups”.

Lidando com o calor

Para sobreviver à tão pequena distância da nossa estrela, que a poderá aquecer a uma temperatura máxima de 520º Celsius e receber uma “enxurrada” de radiação intensa, o corpo principal e os instrumentos vitais da Solar Orbiter estão protegidos por um escudo térmico de titânio que estará sempre voltado para o Sol.

Até os painéis solares da nave, construídos para captar energia do Sol, precisarão de ser protegidos. À medida que a Solar Orbiter se aproxima da bola gigante de calor e radiação, os seus painéis – esticando-se de ambos os lados da sonda e dando-lhe 18,9 metros de comprimento – vão precisar de estar inclinados para longe do Sol, limitando a quantidade de luz que recebem para garantir que não sobreaquecem.

Astronomia On-line
4 de Fevereiro de 2020

spacenews

 

3415: Ver estrelas em 3D: o novo programa de paralaxe da New Horizons

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Imagens coloridas dos campos estelares de Wolf 359 (topo) e de Proxima Centauri, obtidas no final de 2019. Os grandes movimentos próprios de ambas as estrelas (no centro de cada imagem) vão fazê-las “desviar” mais de um segundo de arco em Abril de 2020, quando a sonda New Horizons da NASA, a 8 mil milhões de quilómetros da Terra, as fotografar. O círculo verde é uma estimativa da posição de ambas as estrelas nas imagens da New Horizons.
Crédito: William Keel/Universidade do Alabama/Observatório SARA)

Tem um telescópio de bom tamanho, com uma câmara digital? Então pode juntar-se, esta primavera, à missão New Horizons da NASA numa experiência do espaço profundo muito interessante e que vai quebrar recordes.

Em Abril, a New Horizons, que na altura estará mais de 46 vezes mais distante do Sol do que a Terra, a 8 mil milhões de quilómetros, vai ser usada para detectar “desvios” nas posições relativas de estrelas próximas em comparação com a posição para observadores cá na Terra.

A técnica é conhecida como paralaxe e é usada pelos astrónomos há já quase dois séculos para medir distâncias de estrelas distantes.

Nos dias 22 e 23 de Abril, a New Horizons capturará imagens de duas das estrelas mais próximas, Proxima Centauri e Wolf 359. Quando combinadas com imagens, obtidas da Terra e nas mesmas datas, o resultado será uma medição recorde da paralaxe, produzindo imagens 3D destas estrelas que “saltam” à vista no seu campo estelar que o projecto New Horizons partilhará com o público.

A equipa da missão está a coordenar a utilização de observatórios astronómicos e uma campanha pública de observação para fotografar as mesmas estrelas, no mesmo dia, para demonstrar o efeito de paralaxe.

“Estas emocionantes imagens em 3D, que vamos divulgar em maio, serão como se tivéssemos olhos tão amplos quanto o Sistema Solar e pudéssemos detectar por nós próprios a distância destas estrelas,” disse Alan Stern, investigador principal da New Horizons do SwRI (Southwest Research Institute) em Boulder, no estado norte-americano do Colorado. “Será uma demonstração realmente vívida da imensa distância que a New Horizons já percorreu e uma maneira engraçada de tirar proveito do ponto de vista exclusivo da sonda, na fronteira do nosso Sistema Solar!”

As duas estrelas-alvo da New Horizons podem ser observadas por qualquer pessoa com um telescópio de 6 polegadas (ou maior) equipado com uma câmara digital. Depois da New Horizons transmitir as suas imagens para a Terra, a equipa da missão fornecerá uma comparação com as imagens obtidas com telescópios amadores. Wolf 359 e Proxima Centauri parecerão mudar de posição entre as imagens terrestres e espaciais.

Em adição, trabalhando com o guitarrista dos Queen, Brian May – ele próprio um astrofísico e cientista participante da New Horizons -, a equipa científica vai criar e divulgar imagens 3D que mostram estas duas estrelas.

“Durante toda a história, as estrelas fixas no céu nocturno serviram como marcadores de navegação,” disse Tod Lauer, membro da equipa científica da New Horizons do OIR Lab (Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory) da NSF (National Science Foundation). “À medida que viajamos para fora do Sistema Solar e para o espaço interestelar, o modo como as estrelas mais próximas mudam de posição pode servir como uma nova maneira de navegar. Veremos isto pela primeira vez com a New Horizons.”

Astronomia On-line
4 de Fevereiro de 2020

spacenews

 

Estrela binária V Sagittae vai explodir como uma “nova” muito brilhante no final do século

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Flecha (ou Seta) é uma constelação situada dentro do icónico Triângulo de Verão, definido pelas estrelas Vega (Lira), Deneb (Cisne) e Altair (Águia). Flecha consiste de cinco estrelas que apontam para V Sge.
Crédito: Schaefer et al., 2019, Bob King, Sky & Telescope

Actualmente, a ténue estrela V Sagittae, V Sge, situada na constelação de Flecha (ou Seta), é pouco visível, mesmo através de telescópios de tamanho médio. No entanto, por volta do ano 2083, esta estrela inocente explodirá, tornando-se tão brilhante quanto Sirius, a estrela mais brilhante do céu nocturno. Durante este período de erupção, V Sge será a estrela mais luminosa da Via Láctea. Esta previsão foi apresentada pela primeira vez na 235.ª reunião da Sociedade Astronómica Americana em Honolulu, Hawaii, pelos astrónomos Bradley E. Schaefer, Juhan Frank e Manos Chatzopoulos do Departamento de Física e Astronomia da Universidade Estatal do Louisiana, EUA.

“Temos agora uma forte previsão para o futuro de V Sge,” disse o professor Bradley E. Schaefer. “Ao longo das próximas décadas, a estrela aumentará de brilho. Por volta do ano 2083, o seu ritmo de acreção subirá catastroficamente, derramando massa a taxas incrivelmente altas sobre a anã branca. Nos últimos dias desta espiral da morte, toda a massa da estrela companheira cairá sobre a anã branca, criando um vento super-massivo da estrela em fusão, aparecendo tão brilhante quanto Sirius, possivelmente até tão brilhante quanto Vénus.”

V Sge é um sistema estelar pertencente a uma classe grande e diversificada chamada Variáveis Cataclísmicas (CVs, sigla inglesa para “Cataclysmic Variables”), que consiste de uma estrela comum numa órbita binária com uma anã branca, onde a massa da estrela normal está a cair lentamente. As CVs incluem vários tipos de estrelas binárias, geralmente com um comportamento espectacular. V Sge é a mais extrema de todas as CVs, aproximadamente 100 vezes mais luminosa do que todas as outras CVs conhecidas, e está a alimentar um vento estelar massivo, igual aos ventos das estrelas mais massivas antes da sua morte. Estas duas propriedades extremas são provocadas pelo facto de que a estrela normal é 3,9 vezes mais massiva do que a anã branca.

“Em todas as outras CVs conhecidas, a anã branca é mais massiva do que a estrela normal em órbita, de modo que V Sge é totalmente única,” disse Schaefer.

“Anteriormente, os astrónomos que estudavam V Sge perceberam que era um sistema invulgar com propriedades extremas,” disse Frank. “No entanto, ninguém havia percebido que a órbita binária estava a entrar em espiral muito rapidamente.”

Esta constatação veio de medições rotineiras do brilho de V Sge em fotos antigas do céu agora arquivadas no Observatório da Universidade de Harvard, fornecendo uma história detalhada que remonta ao ano de 1890.

Surpreendentemente, V Sge tem vindo a aumentar sistematicamente de brilho por um factor de 10x, 2,5 magnitudes, desde o início da década de 1890 até esta última década. Este comportamento sem precedentes foi confirmado com dados de arquivo recolhidos a partir da base de dados da AAVSO (American Association of Variable Star Observers), dados esses que mostram que o brilho de V Sge subiu quase por um factor de 10x, 2,4 magnitudes, desde 1907 até aos últimos anos.

“V Sge está a ganhar luminosidade exponencialmente com uma escala de tempo duplicada de 89 anos,” disse Frank. “Este brilho só pode resultar de um aumento exponencial de ritmo em termos de acreção de matéria da estrela companheira, em última análise porque a órbita binária está a espiralar rapidamente.”

“Em antecipação deste decaimento rápido da órbita, o destino de V Sge está selado,” afirmou Shaefer. “A física crítica e simples é derivada de V Sge, com a estrela companheira sendo muito mais massiva que a anã branca, de modo que força um aumento exponencial da taxa de transferência. Prevendo as próximas décadas, V Sge vai continuar a espiralar para dentro cada vez mais depressa e ficando cada vez mais brilhante. Inevitavelmente, esta espiral atingirá o clímax, com a maioria do gás estelar na estrela normal caindo para a anã branca, tudo ao longo das últimas semanas e dias. Esta massa em queda libertará uma tremenda quantidade de energia potencial gravitacional, impulsionando um vento estelar nunca antes visto e aumentando a luminosidade do sistema para um pouco inferior à das super-novas aquando do seu pico.”

O pico do brilho deste evento explosivo durará mais de um mês, em que as duas estrelas se fundem numa só. O resultado final da fusão produzirá uma única estrela com um núcleo degenerado de anã branca, uma camada que queima hidrogénio, rodeada por um vasto invólucro de gás, principalmente hidrogénio.

“A partir desta nova informação de escala de tempo duplicada de 89 anos, torna-se possível o cálculo direto da evolução futura de V Sge, usando equações padrão que descrevem os muitos mecanismos físicos envolvidos,” disse Schaefer.

Os cálculos indicam que o evento de fusão irá ocorrer por volta do ano 2083. “A incerteza nesta data é ±16 anos, decorrente principalmente da falta de uma medição perfeita da escala de tempo duplicada devido às grandes oscilações intrínsecas de brilho no registo histórico,” disse Frank. “Portanto, a fusão terá lugar aproximadamente entre 2067 e 2099, provavelmente perto do ponto médio deste intervalo.”

“Assim sendo, V Sge aparecerá incrivelmente brilhante no céu nocturno,” disse Schaefer. “Será substancialmente mais brilhante do que a nova mais brilhante de todos os tempos (magnitude -0,5), há pouco mais de um século, e a última vez que uma ‘estrela convidada’ apareceu mais brilhante foi a Super-nova de Kepler em 1604.”

“Agora, as pessoas de todo o mundo podem saber que poderão ver uma maravilhosa estrela a brilhar tanto quanto as mais estrelas mais brilhantes do céu durante aproximadamente um mês, apontada pela Flecha logo por baixo da constelação de Cisne,” concluiu Schaefer.

Astronomia On-line
4 de Fevereiro de 2020

spacenews