3729: As maiores luas de Júpiter já foram minúsculos grãos de poeira gelada (apanhadas numa armadilha cósmica)

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Vídeo obtido via screen capture em virtude de o original não disponibilizar endereço url.

Há 400 anos, o astrónomo Galileu Galilei anunciou a descoberta de quatro luas que orbitavam Júpiter. Nos últimos 40 anos, os cientistas têm-se debruçado no estudo destes satélites – Io, Europa, Ganimedes e Calisto. Porém, a forma como se formaram continua a ser um mistério.

Apesar de serem todas do mesmo tamanho – cerca de um quarto do raio da Terra -, as quatro luas de Júpiter são muito diferentes: Io é violentamente vulcânica, Europa está incrustada em gelo, Ganimedes tem um campo magnético e Callisto está cheio de crateras antigas. Além disso, o gelado Europa é considerado uma forte candidata para hospedar a vida no Sistema Solar. Mas como é que as luas de Júpiter se formaram?

Agora, Konstantin Batygin, professor de ciência planetária do Caltech, e o seu colaborador Alessandro Morbidelli, do Observatoire de la Côte d’Azur, em França, propuseram uma resposta para essa questão de longa data.

Usando cálculos analíticos e simulações em computador em larga escala, os investigadores propõem uma nova teoria para a origem dos satélites jovianos.

Durante os primeiros milhões de anos de vida, o nosso Sol estava cercado por um disco protoplanetário composto de gás e poeira. Júpiter uniu-se a este disco e foi cercado pelo seu próprio disco de material de construção de satélites. O chamado disco circum-joviano foi alimentado por material do disco protoplanetário que choveu em Júpiter nos pólos do planeta e regressou da esfera de influência gravitacional de Júpiter ao longo do plano equatorial do planeta.

Como é que o disco em constante mudança acumulou suficiente material para formar luas?

O novo modelo de Batygin e Morbidelli incorpora a física das interacções entre poeira e gás no disco circum-joviano. Os investigadores demonstram que, para grãos de poeira gelada de uma faixa de tamanho específica, a força que os arrasta em direcção a Júpiter e a força que os carrega no fluxo externo do gás se cancelam perfeitamente, permitindo que o disco aja como uma armadilha de poeira gigante.

“Estava a subir uma colina e vi uma garrafa no chão que não estava a descer a colina porque o vento vindo de trás a empurrava para cima e a mantinha em equilíbrio com a gravidade. Uma analogia simples veio-me à mente: se uma garrafa a rolar num plano inclinado é semelhante à deterioração orbital de grãos sólidos devido ao arrasto hidrodinâmico, partículas de um certo tamanho devem encontrar um equilíbrio equivalente na órbita de Júpiter”, explicou Batygin, em comunicado.

De acordo com o estudo publicado em maio na revista científica The Astrophysical Journal, o modelo propõe que, devido a a equilíbrio entre arrasto interno e arrastamento externo, o disco ao redor de Júpiter fique rico em grãos de poeira gelada, cada um com cerca de um milímetro.

O anel de poeira tornou-se tão maciço que se desmoronou sob o seu próprio peso em milhares de “satélitesimais” – objectos do tipo asteróide, com cerca de 100 quilómetros de diâmetro. Ao longo de milhares de anos, os satélitesimais coalesceram em luas, uma de cada vez.

Quando a primeira lua, Io, se formou e a sua massa atingiu um certo limiar, a sua influência gravitacional começou a criar ondas no disco gasoso do material que circundava Júpiter. Ao interagir com essas ondas, a lua migrou em direcção a Júpiter até atingir a borda interna do disco circum-joviano, próximo à sua órbita actual. O processo começou novamente com a próxima lua.

Esse processo sequencial de formação e migração interna levou Io, Europa e Ganimedes a fixarem-se numa ressonância orbital. A cada quatro vezes que Io circula Júpiter, Europa circula duas e Ganimedes circula uma.

O modelo sugere também que a radiação do sol acabou por expelir o gás restante no disco ao redor de Júpiter, deixando para trás os satélites residuais que formaram a quarta e última lua principal, Calisto. No entanto, sem gás para conduzir a migração de longo alcance, Calisto não se juntou às outras luas e ficou presa, girando em torno de Júpiter a cada duas semanas.

O Sistema Solar “roubou” asteróides ao espaço interestelar (e escondeu-os perto de Júpiter)

O Oumuamua, asteróide interestelar detectado no Sistema Solar em 2017, pode não ter sido o único a passar por nós….

Ainda há muito a descobrir sobre as luas de Júpiter. A missão Europa Clipper da NASA, que vai ser lançada em 2024, visitará Europa com o objectivo de descobrir se possui ou não condições favoráveis ​​à vida.

A Agência Espacial Europeia também planeia enviar uma missão, chamada JUpiter ICy luas Explorer (JUICE), que vai estudar Ganimedes, a maior das luas jovianas.

ZAP //

Por ZAP
22 Maio, 2020

 

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3728: Mínimo solar profundo. O Sol está muito calmo e os cientistas em alerta

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Pitris / Canva

Com um baixo número de manchas solares a surgir na superfície, o Sol entrou num período de calmaria incomum que colocou os cientistas em alerta.

O nível de actividade do Sol está tão baixo que alguns cientistas sugerem que podemos estar a aproximar-nos de um período profundo de actividade solar mínima e, potencialmente, de um grande mínimo. Segundo a Newsweek, o último episódio semelhante aconteceu no século XVII e coincidiu com uma curta era do gelo.

A nossa estrela tem um ciclo de 11 anos, causado pelo fortalecimento e enfraquecimento do campo magnético. Quando a actividade é mais alta – máximo solar – aparecem várias manchas na superfície do Sol. O último evento deste tipo aconteceu em 2014.

Por contraste, o mínimo solar é registado quando a actividade decai, fazendo com que apareçam menos manchas na superfície do Sol.

Em Abril, uma equipa de investigadores da Administração Oceânica e Atmosférica Nacional dos Estados Unidos previu que a chegada do mínimo solar seria muito semelhante com o último ciclo. Em comunicado, Lisa Upton afirmou que o próximo ciclo solar seria muito parecido com o anterior, com um máximo fraco e um “longo e profundo mínimo“.

A cientista acrescentou, no entanto, que não existiam indicações de que nos estaríamos a aproximar de um mínimo solar como o último grande mínimo registado – conhecido como Mínimo de Maunder.

O Mínimo de Maunder ocorreu entre 1650 e 1715, quando a actividade solar foi extremamente baixa. Este período de tempo é muitas vezes associado a um período de arrefecimento global, uma vez que as temperaturas eram cerca de um grau centígrado mais baixas em comparação com o começo da Revolução Industrial.

À Newsweek, Mathew Owens, professor de Física Espacial da Universidade de Reading, no Reino Unido, começou por explicar que entrar num mínimo solar não é algo incomum, mas o nível de actividade solar actual é fora do padrão.

“O Sol não tem apresentado manchas durante uma grande parte do ano, o que é mais calmo do que o comum”, descreveu o cientista.

O investigador espera que este período de “calmaria” do Sol termine em breve. “Com base nos ciclos solares anteriores, eu esperaria um aumento da actividade nos próximos meses. No entanto, o Sol pode sempre surpreender-nos.”

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22 Maio, 2020

 

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3727: Afinal, as pernas longas do T. Rex não foram feitas para correr

CIÊNCIA/PALEONTOLOGIA

cheungchungtat / Deviant Art

Cientistas sugerem que as pernas longas evoluíram entre grandes dinossauros, como o Tyrannosaurus rex, para ajudá-los a economizar energia enquanto percorriam grandes distâncias.

De acordo com o site IFLScience, esta descoberta dá-nos uma nova imagem destes predadores, uma vez que os cientistas sempre assumiram que as pernas longas serviam para lhes dar velocidade quando caçavam presas ou precisavam de fugir.

“A suposição tende a ser que os animais com adaptações para correr, como pernas longas, são adaptados para uma velocidade máxima mais alta, mas este estudo mostra que há mais corrida do que velocidade máxima”, afirma em comunicado Thomas Holtz, professor do Departamento de Geologia da Universidade de Maryland, nos Estados Unidos.

“No caso de um grande animal, estas adaptações também podem estar ligadas à resistência e à eficiência. Pode ser mais um maratonista do que um velocista”, acrescenta o investigador, cujo estudo foi publicado, na semana passada, na revista científica PLOS One.

A equipa chegou a essa conclusão depois de ter analisado várias métricas como as proporções dos membros, a proporção de tamanho, a massa corporal e a maneira de andar para estimar as velocidades máximas de mais de 70 espécies de terópodes, grupo de dinossauros no qual se inclui o famoso Tyrannosaurus rex.

Pensava-se que a locomoção bípede era a chave do seu sucesso, mas o novo estudo revelou uma história mais subtil. As análises mostraram que pernas mais longas eram boas para correr no caso de dinossauros pequenos e médios, mas, para espécies acima dos 998 quilos, provavelmente não traziam benefício no que toca à velocidade. Isto significa que os grandes dinossauros provavelmente não eram mais rápidos do que os mais pequenos, mas podiam mover-se com mais eficiência.

Ao calcular a quantidade de energia que cada dinossauro gastava enquanto se movia numa velocidade de caminhada, os cientistas descobriram que entre os maiores dinossauros, aqueles com pernas mais longas precisavam de menos energia para caminhar.

“Isto era realmente muito benéfico, porque os predadores costumavam gastar grande parte do seu tempo a procurar presas. Se estavam a consumir menos energia durante essa parte do dia, era uma forma de poupança de energia que os dinossauros com pernas mais curtas não possuíam”, conclui Holtz.

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Por ZAP
22 Maio, 2020

 

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3726: Telescópio do ESO observa sinais de nascimento de planeta

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Esta imagem mostra o disco em torno da estrela jovem AB Aurigae, onde o VLT do ESO descobriu indícios de formação planetária. Próximo do centro da imagem, na região interior do disco, vemos um “nodo” (a amarelo muito brilhante) que os cientistas acreditam marcar o local onde se está a formar um planeta. Esta estrutura situa-se aproximadamente à mesma distância da estrela AB Aurigae que Neptuno do Sol. A imagem foi obtida em luz polarizada com o instrumento SPHERE montado no VLT.
Crédito: ESO/Boccaletti et al.

Observações levadas a cabo com o VLT (Very Large Telescope) do ESO revelaram sinais da formação de um sistema planetário. Em torno da estrela jovem AB Aurigae encontra-se um disco denso de gás e poeira, onde os astrónomos descobriram uma estrutura em espiral proeminente com um “nodo” que marca o lugar onde se pode estar a formar um planeta. A estrutura observada poderá ser a primeira evidência directa de um planeta bebé em formação.

“Milhares de exoplanetas foram já identificados, mas pouco sabemos sobre a sua formação,” diz Anthony Boccaletti do Observatoire de Paris, PSL University, França, que liderou este estudo. Os astrónomos sabem que os planetas nascem da aglomeração de poeira e gás frio em discos de poeira situados em torno de estrelas jovens como AB Aurigae. As novas observações do VLT do ESO, publicadas na revista da especialidade Astronomy & Astrophysics, fornecem pistas cruciais que ajudam os cientistas a compreender melhor este processo.

“Precisamos de observar sistemas muito jovens para capturar o momento em que os planetas se formam,” diz Boccaletti. Até agora os astrónomos não eram capazes de obter imagens suficientemente nítidas e profundas destes discos jovens para se poder observar a estrutura nodosa que marca o lugar onde um planeta bebé se pode estar a formar.

As novas imagens apresentam uma espiral notável de gás e poeira em torno de AB Aurigae, um sistema situado a cerca de 520 anos-luz de distância da Terra na direcção da constelação de Cocheiro. Espirais deste tipo assinalam a presença de planetas bebés, que “pontapeiam” o gás criando assim “perturbações no disco sob a forma de ondas, um pouco como a esteira de um barco num lago,” explica Emmanuel Di Folco do Laboratório de Astrofísica de Bordeaux (LAB), França, que também participou neste estudo. À medida que o planeta se desloca em torno da estrela central, esta onda toma a forma de um braço em espiral. A região amarela muito brilhante próximo do centro da nova imagem de AB Aurigae, situada aproximadamente à mesma distância da sua estrela que Neptuno do Sol, é um destes locais de perturbação onde a equipa pensa que se está a formar um planeta.

Observações do sistema AB Aurigae levadas a cabo há alguns anos atrás com o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), do qual o ESO é um parceiro, forneceram as primeiras indicações da ocorrência de formação planetária em torno da estrela. Nas imagens ALMA os cientistas descobriram dois braços espirais de gás próximos da estrela, situados na região interior do disco. Posteriormente, em 2019 e no início de 2020, Boccaletti e uma equipa de astrónomos de França, Taiwan, EUA e Bélgica prepararam-se para capturar uma imagem mais nítida com o auxílio do instrumento SPHERE montado no VLT do ESO no Chile. As imagens SPHERE são as mais profundas obtidas até à data do sistema AB Aurigae.

Com o poderoso sistema de imagem do SPHERE, os astrónomos puderam observar a radiação ténue emitida por grãos de poeira pequenos e emissões vindas do disco interior. A equipa confirmou a presença dos braços espirais anteriormente detectados pelo ALMA e descobriu também outra estrutura notável que aponta para a presença de formação de planetas a ocorrer no disco. “Este tipo de estrutura está previsto em alguns modelos teóricos de formação planetária,” disse a co-autora Anne Dutrey, também do LAB. “Corresponde à ligação de duas espirais — uma que se enrola para o interior da órbita do planeta e a outra que se expande para o exterior — que se juntam no local do planeta, permitindo que gás e poeira do disco se acrete ao planeta em formação e o faça crescer.”

O ESO está a construir o ELT (Extremely Large Telescope) de 39 metros de diâmetro, que tirará partido do trabalho de vanguarda do ALMA e do SPHERE para estudar mundos extras-solares. Como Boccaletti explica, este poderoso telescópio permitirá aos astrónomos obter imagens ainda mais detalhadas de planetas em formação. “Deveremos ser capazes de ver directamente e mais precisamente como é que a dinâmica do gás contribui para a formação dos planetas,” conclui.

Astronomia On-line
22 de Maio de 2020

 

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3725: Rover Curiosity encontra pistas de um antigo e frio planeta Marte enterrado em rochas

CIÊNCIA/PLANETAS/MARTE

Esta ilustração mostra um lago que enche parcialmente a Cratera Gale em Marte. Pode ter sido formado por escoamento de neve derretida na orla norte da cratera. Evidências de riachos, deltas e lagos antigos que o rover Curiosity da NASA encontrou nos padrões de depósitos sedimentares na Cratera Gale sugerem que esta possuía um lago como este há mais de 3 mil milhões de anos, enchendo e secando em vários ciclos ao longo de dezenas de milhões de anos.
Crédito: NASA/JPL-Caltech/ESA/DLR/FU Berlin/MSSS

Ao estudarem os elementos químicos do planeta Marte dos tempos modernos – incluindo carbono e oxigénio – os cientistas podem trabalhar para trás e reunir a história de um planeta que já teve as condições necessárias para sustentar a vida.

Tecer esta história, elemento a elemento, a cerca de 225 milhões de quilómetros de distância, é um processo minucioso. Mas os cientistas não são facilmente dissuadidos. Orbitadores e rovers em Marte confirmaram que o planeta já teve água líquida, graças a pistas que incluem leitos secos de rios, linhas costeiras antigas e química salgada à superfície. Usando o rover Curiosity da NASA, os cientistas encontraram evidências de lagos persistentes. Também desenterraram compostos orgânicos, componentes químicos da vida. A combinação de água líquida e compostos orgânicos obriga os cientistas a continuar a procurar em Marte sinais de vida passada – ou presente.

Apesar das evidências tentadoras encontradas até agora, a compreensão da história marciana pelos cientistas ainda está a desenvolver-se, com várias questões importantes abertas para debate. Será que a antiga atmosfera marciana era espessa o suficiente para manter o planeta quente e, por conseguinte, húmido, pelo tempo necessário para brotar e nutrir a vida? E os compostos orgânicos: são sinais de vida – ou de química que ocorre quando as rochas marcianas interagem com a água e a luz solar?

Num relatório recente publicado na Nature Astronomy, sobre uma experiência realizada ao longo de vários anos, num laboratório químico situado na “barriga” do Curiosity, de nome SAM (Sample Analysis at Mars), uma equipa de cientistas fornece algumas ideias para ajudar a responder a estas perguntas. A equipa descobriu que certos minerais nas rochas da Cratera Gale podem ter-se formado num lago coberto de gelo. Estes minerais podem ter sido formados durante um estágio frio imprensado entre períodos mais quentes, ou depois de Marte ter perdido a maior parte da sua atmosfera e de ter começado a ficar permanentemente frio.

A Cratera Gale tem 154 km em diâmetro. Foi seleccionada como o local de pouso do Curiosity (aterragem em 2012) porque tinha sinais de água passada, incluindo minerais argilosos que podem ajudar a capturar e a preservar moléculas orgânicas antigas. De facto, enquanto explorava a base de uma montanha no centro da cratera, chamada Monte Sharp, o Curiosity encontrou uma camada de sedimentos com 304 metros de espessura que foi depositada como lama em lagos antigos. Alguns cientistas dizem que para formar tantos sedimentos, uma quantidade incrível de água teria que ter fluído para esses lagos durante milhões a dezenas de milhões de quentes e húmidos anos. Mas algumas características geológicas da cratera também sugerem um passado que incluía condições frias e geladas.

“Em algum momento, o ambiente da superfície de Marte deve ter passado por uma transição de quente e húmido para frio e seco, como é agora, mas exactamente quando e como isso ocorreu ainda é um mistério,” diz Heather Franz, geoquímica do Centro de Voo Espacial Goddard da NASA em Greenbelt, no estado norte-americano de Maryland.

Franz, que liderou o estudo do SAM, observa que factores como mudanças na obliquidade de Marte e na quantidade de actividade vulcânica podem ter feito com que o clima marciano alternasse entre quente e frio ao longo do tempo. Esta ideia é suportada por mudanças químicas e mineralógicas nas rochas marcianas, mostrando que algumas camadas se formaram em ambientes mais frios e outras em ambientes mais quentes.

De qualquer forma, diz Franz, o conjunto de dados recolhidos até agora pelo Curiosity sugere que a equipa está a ver evidências de mudanças climáticas marcianas registadas em rochas.

Estrela de carbono e oxigénio na história climática de Marte

A equipa de Franz encontrou evidências de um antigo ambiente frio depois do laboratório SAM ter extraído os gases dióxido de carbono (CO2) e oxigénio de 13 amostras de poeira e rocha. O Curiosity recolheu estas amostras ao longo de cinco anos terrestres.

O CO2 é uma molécula com um átomo de carbono ligado a dois átomos de oxigénio, sendo o carbono uma testemunha chave no caso do misterioso clima marciano. De facto, este elemento simples, porém versátil, é tão crítico quanto a água na busca pela vida noutros lugares. Na Terra, o carbono flui continuamente através do ar, da água e da superfície num ciclo bem compreendido que depende da vida. Por exemplo, as plantas absorvem carbono da atmosfera na forma de CO2. Em troca, produzem oxigénio, que os seres humanos e a maioria das outras formas de vida usam para a respiração num processo que termina com a libertação de carbono para o ar, novamente via CO2, ou para a crosta da Terra à medida que as formas de vida morrem e são enterradas.

Os cientistas estão a descobrir que também existe um ciclo de carbono em Marte e estão a trabalhar para o entender. Com pouca água ou vida abundante à superfície do Planeta Vermelho, pelo menos nos últimos 3 mil milhões de anos, o ciclo do carbono é muito diferente do da Terra.

“No entanto, o ciclo do carbono ainda está a ocorrer e ainda é importante porque não ajuda apenas a revelar informações sobre o clima antigo de Marte,” diz Paul Mahaffy, investigador principal do SAM e director da Divisão de Exploração do Sistema Solar de Goddard da NASA. “Também nos está a mostrar que Marte é um planeta dinâmico que circula elementos que são os blocos de construção da vida como a conhecemos.”

Os gases criam um caso para um período frio

Depois do Curiosity ter fornecido amostras de rocha e poeira ao SAM, o laboratório aqueceu cada uma a cerca de 900º C para libertar os gases no interior. Observando as temperaturas do forno aquando da libertação de CO2 e oxigénio, os cientistas puderam dizer de que tipo de minerais os gases eram oriundos. Este tipo de informação ajuda a entender como o carbono está a circular em Marte.

Vários estudos sugeriram que a atmosfera antiga de Marte, contendo principalmente CO2, pode ter sido mais espessa do que a da Terra de hoje. A maior parte foi perdida para o espaço, mas parte pode estar armazenada em rochas à superfície do planeta, principalmente na forma de carbonatos, minerais compostos por carbono e oxigénio. Na Terra, os carbonatos são produzidos quando o CO2 do ar é absorvido nos oceanos e outros corpos de água e depois mineralizado em rochas. Os cientistas pensam que o mesmo processo ocorreu em Marte e isso pode ajudar a explicar o que aconteceu a parte da atmosfera marciana.

No entanto, as missões a Marte não encontraram carbonatos suficientes à superfície para suportar uma atmosfera espessa.

Mesmo assim, os poucos carbonatos que o SAM detectou revelaram algo interessante sobre o clima marciano através dos isótopos de carbono e de oxigénio aí armazenados. Os isótopos são versões de cada elemento que possuem massas diferentes. Dado que processos químicos diferentes, da formação rochosa à actividade biológica, usam estes isótopos em diferentes proporções, os rácios de isótopos pesados para leves numa rocha fornecem aos cientistas pistas sobre como a rocha se formou.

Em alguns dos carbonatos encontrados pelo SAM, os cientistas notaram que os isótopos de oxigénio eram mais leves que os da atmosfera marciana. Isto sugere que os carbonatos não se formaram há muito tempo simplesmente a partir do CO2 atmosférico absorvido num lago. Se tivessem sido, os isótopos de oxigénio nas rochas eram um pouco mais pesados do que os do ar.

Embora seja possível que os carbonatos se tenham formado muito cedo na história de Marte, quando a composição atmosférica era um pouco diferente da atual, Franz e colegas sugerem que os carbonatos se formaram provavelmente num lago gelado. Neste cenário, o gelo pode ter “sugado” os isótopos mais pesados de oxigénio e deixado os mais leves para formar carbonatos posteriormente. Outros cientistas do Curiosity também apresentaram evidências sugerindo que lagos cobertos de gelo podem ter existido na Cratera Gale.

Então, onde está todo o carbono?

Os cientistas dizem que a baixa abundância de carbonatos em Marte é intrigante. Se não existirem muitos destes minerais na Cratera Gale, talvez a atmosfera inicial tenha sido mais fina do que o previsto. Ou talvez outra coisa esteja a armazenar o carbono atmosférico em falta.

Com base nas suas análises, Franz e colegas sugerem que algum carbono possa estar sequestrado noutros minerais, como oxalatos, que armazenam carbono e oxigénio numa estrutura diferente da dos carbonatos. A sua hipótese é baseada nas temperaturas em que o CO2 foi libertado de algumas amostras dentro do SAM – muito baixas para carbonatos, mas adequadas para oxalatos – e a diferentes rácios de isótopos de carbono e oxigénio do que os cientistas observaram nos carbonatos.

Os oxalatos são o tipo mais comum de mineral orgânico produzido pelas plantas na Terra. Mas os oxalatos também podem ser produzidos sem biologia. Uma maneira é através da interacção do CO2 atmosférico com os minerais à superfície, com a água e com a luz solar, num processo conhecido como fotossíntese abiótica. Este tipo de química é difícil de encontrar na Terra porque aqui há vida abundante, mas a equipa de Franz espera criar fotossíntese abiótica no laboratório para descobrir se pode realmente ser responsável pela química do carbono que estão a observar na Cratera Gale.

Na Terra, a fotossíntese abiótica pode ter aberto o caminho para a fotossíntese entre algumas das primeiras formas microscópicas de vida, e é por isso que encontrá-la noutros planetas interessa os astro-biólogos.

Mesmo que a fotossíntese abiótica tenha prendido realmente algum carbono da atmosfera nas rochas da Cratera Gale, Franz e colegas gostariam de estudar solo e poeira de diferentes partes de Marte para entender se os seus resultados da Cratera Gale refletem uma imagem global. Eles podem um dia ter a hipótese de o fazer. O rover Perseverance da NASA, com lançamento previsto para Marte entre Julho e Agosto de 2020, planeia embalar amostras da Cratera Jezero para um possível envio aos laboratórios da Terra.

Astronomia On-line
22 de Maio de 2020

 

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3724: Astrónomos confirmam a existência de dois planetas gigantes recém-nascidos no sistema PDS 70

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Impressão de artista do sistema PDS 70. Os dois planetas são claramente vistos na lacuna do disco protoplanetário a partir do qual nasceram. Os planetas são aquecidos por material em queda que acretam activamente e brilham em tons de vermelho. Note que os planetas e que a estrela não estão à escala e são muito mais pequenos em comparação com as suas separações relativas.
Crédito: Observatório W. M. Keck/Adam Makarenko

Novas evidências mostram que as primeiras fotos que exibem o nascimento de um par de planetas em órbita da estrela PDS 70 são, de facto, autênticos.

Usando um novo sensor infravermelho para correcção de ópticas adaptativas no Observatório W. M. Keck em Mauna Kea, Hawaii, uma equipa de astrónomos liderada pelo Caltech aplicou um novo método de obter fotos de família dos planetas bebés, ou proto-planetas, confirmando a sua existência.

Os resultados da equipa foram publicados na revista The Astronomical Journal.

PDS 70 é o primeiro sistema multi-planetário conhecido onde os astrónomos podem testemunhar a formação planetária em acção. A primeira imagem directa de um dos seus planetas PDS 70b, foi obtida em 2018, seguida por várias fotografias obtidas em diferentes comprimentos de onda do seu irmão, PDS 70c, em 2019. Ambos os proto-planetas semelhantes a Júpiter foram descobertos pelo VLT (Very Large Telescope) do ESO.

“Houve alguma confusão quando os dois proto-planetas foram fotografados pela primeira vez,” disse Jason Wang, autor principal do estudo. “Os embriões planetários formam-se a partir de um disco de poeira e gás em redor de uma estrela recém-nascida. Este material circum-estelar acreta no proto-planeta, criando uma espécie de cortina de fumo que dificulta diferenciar na imagem o disco gasoso e empoeirado do planeta em desenvolvimento”.

Para ajudar à distinção, Wang e a sua equipa desenvolveram um método de separar os sinais de imagem do disco circum-estelar e dos proto-planetas.

“Sabemos que a forma do disco deve ser um anel simétrico em torno da estrela, enquanto um planeta deve ser um único ponto na imagem,” disse Want. “Portanto, mesmo que um planeta pareça estar em cima do disco, como é o caso de PDS 70c, com base no nosso conhecimento do aspecto do disco em toda a imagem, podemos inferir o quão brilhante o disco deve estar no local do proto-planeta e remover o sinal do disco. Tudo o que resta é a emissão do planeta.”

A equipa capturou imagens de PDS 70 com o instrumento NIRC2 (Near-Infrared Camera) acoplado ao telescópio Keck II, marcando a primeira ciência para um coronógrafo de vórtice instalado no NIRC2 como parte de uma actualização recente, combinada com o sistema de ópticas adaptativas do Observatório, que consiste de um novo sensor infravermelho e controlo informático em tempo real.

“A nova tecnologia de detector infravermelho usada no nosso sensor melhorou drasticamente a nossa capacidade de estudar exoplanetas, especialmente aqueles em torno de estrelas de baixa massa onde a formação planetária está activamente a ocorrer,” disse Sylvain Cetre, engenheiro de software do Observatório Keck e um dos líderes desenvolvedores da actualização de ópticas adaptativas. “Também nos permitirá melhorar a qualidade da nossa correcção de ópticas adaptativas para alvos mais difíceis de fotografar, como o centro da nossa Galáxia.”

A técnica de óptica adaptativa é usada para remover a desfocagem atmosférica que distorce as imagens astronómicas. Com o novo sensor infravermelho e um controlador em tempo real, o sistema de ópticas adaptativas do Observatório Keck é capaz de fornecer imagens mais nítidas e detalhadas.

“As imagens do sistema PDS 70 capturadas pela equipa de Wang estão entre os primeiros testes da qualidade científica produzida pelo novo sensor do Keck,” disse a cientista de ópticas adaptativas Charlotte Bond, que desempenhou um papel fundamental no design e instalação da tecnologia. “É excitante ver a precisão com que o novo sistema de ópticas adaptativas corrige a turbulência atmosférica de objectos empoeirados, como as estrelas jovens em torno dos quais os proto-planetas devem residir, como estrelas permitindo a visão mais limpa e nítida de versões bebés do nosso Sistema Solar.”

Astronomia On-line
22 de Maio de 2020

 

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