4298: Novas observações mostram disco de formação planetária desfeito pelas suas três estrelas centrais

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Com o auxílio do ALMA, do qual o ESO é parceiro, e do instrumento SPHERE montado no VLT do ESO, foram obtidas imagens de GW Orionis, um sistema estelar triplo com uma região interna peculiar. As novas observações revelaram que este objecto possui um disco de formação planetária distorcido com um anel desalinhado. Em particular, a imagem obtida pelo SPHERE (à direita) permitiu aos astrónomos observar pela primeira vez a sombra que este anel lança sobre o resto do disco, o que ajudou a determinar a forma tridimensional do anel e do disco em geral. A imagem da esquerda mostra uma impressão artística da região interna do disco, incluindo o anel, baseada na forma tridimensional reconstruida pela equipa.
Crédito: ESO/L. Calçada, Exeter/Kraus et al.

Uma equipa de astrónomos encontrou a primeira evidência directa de que grupos de estrelas podem desfazer os seus discos de formação planetária, deixando-os distorcidos e com anéis inclinados. Este novo trabalho de investigação sugere que planetas exóticos, talvez parecidos a Tatooine do filme “Star Wars”, se podem formar em anéis inclinados em discos distorcidos em torno de estrelas múltiplas. Estes resultados foram obtidos graças a observações levadas a cabo com o VLT (Very Large Telescope) do ESO e com o ALMA (Atacama large Millimeter/submillimeter Array).

O nosso Sistema Solar é notavelmente plano, com os planetas a orbitar todos no mesmo plano. No entanto, este não é sempre o caso, especialmente em discos de formação planetária situados em torno de estrelas múltiplas, tal como acontece com o objecto deste novo estudo: GW Orionis. Este sistema, situado a cerca de 1300 anos-luz de distância da Terra na constelação de Orionte, tem três estrelas e um disco partido deformado que as circunda.

“As nossas imagens revelam um caso extremo onde o disco não é de modo nenhum plano, mas sim distorcido e com um anel desalinhado que se separou do disco,” explica Stefan Kraus, professor de astrofísica na Universidade de Exeter no Reino Unido, que liderou este trabalho de investigação publicado a semana passada na revista Science. O anel desalinhado situa-se na parte interna do disco, próximo das três estrelas.

Este trabalho revela também que o anel interior contém 30 massas terrestres de poeira, o que pode ser suficiente para formar planetas. “Qualquer planeta que se forme no seio do anel desalinhado irá orbitar as estrelas em órbitas muito oblíquas. Prevemos descobrir muitos planetas em órbitas oblíquas bastante separadas em futuras campanhas de obtenção de imagens de planetas, por exemplo com o ELT,” diz Alexander Kreplin, membro da equipa da Universidade de Exeter, referindo-se ao Extremely Large Telescope do ESO, previsto para começar a trabalhar em meados desta década. O facto de mais de metade das estrelas no céu nascer com uma ou mais companheiras, gera expectativas interessantes: a possível existência de uma população desconhecida de exoplanetas que orbitam as suas estrelas em órbitas muito inclinadas e distantes.

Para chegar a estas conclusões, a equipa observou GW Orionis durante 11 anos. A campanha começou em 2008 com o instrumento AMBER e posteriormente com o GRAVITY, ambos montados no Interferómetro do VLT do ESO, o qual combina a radiação recolhida por diferentes telescópios do VLT. Estes instrumentos foram utilizados para estudar a dança gravitacional das três estrelas do sistema e mapear as suas órbitas. “Descobrimos que as três estrelas não orbitam no mesmo plano, mas têm as suas órbitas desalinhadas relativamente umas às outras e relativamente ao disco,” explica Alison Young, também membro da equipa das Universidades de Exeter e Leicester.

Os cientistas observaram também este sistema com o instrumento SPHERE, montado no VLT, e com o ALMA, do qual o ESO é um parceiro, tendo conseguido obter imagens do anel interior, o que confirmou o seu desalinhamento. O SPHERE do ESO também lhes permitiu ver pela primeira vez a sombra que este anel lança no resto do disco, o que ajudou a determinar a forma tridimensional do anel e do disco em geral.

A equipa internacional, que inclui investigadores do Reino Unido, Bélgica, Chile, França e Estados Unidos, combinou seguidamente as suas observações exaustivas com simulações de computador para compreender o que tinha acontecido ao sistema. Pela primeira vez, foi possível fazer a ligação de forma inequívoca entre os desalinhamentos observados e o “efeito teórico de disco desfeito”, o que sugere que a atracção gravitacional conflituosa das estrelas nos diferentes planos pode efectivamente distorcer e partir os discos.

As simulações mostraram que o desalinhamento das órbitas das três estrelas pode fazer com que o disco que as rodeia se parta em anéis distintos, o que é exactamente o que vemos nestas observações. A forma observada do anel interior corresponde também às previsões de simulações numéricas de como o disco se parte nestas condições.

Curiosamente, outra equipa, que estudou o mesmo sistema com o auxílio do ALMA, pensa que é necessário outro ingrediente para explicar este sistema. “Pensamos que é necessária a presença de um planeta entre estes anéis para explicar porque é que o disco se partiu,” diz Jiaqing Bi da Universidade Victoria no Canadá, que liderou um estudo sobre GW Orionis publicado em maio deste ano na revista da especialidade The Astrophysical Journal. Esta equipa identificou três anéis de poeira nas observações ALMA, com o anel mais exterior a ser o maior alguma vez observado em discos de formação planetária.

Observações futuras com o ELT do ESO e outros telescópios poderão ajudar os astrónomos a desvendar completamente a natureza de GW Orionis e a revelar planetas jovens em formação em torno das suas três estrelas.

Astronomia On-line
8 de Setembro de 2020

 

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4162: Há uma galáxia semelhante à Via Láctea no Universo primitivo. É uma “arca do tesouro”

CIÊNCIA/ASTROFÍSICA

ALMA / ESO

Uma equipa de astrónomos observou uma galáxia muito distante e, consequentemente, muito jovem, semelhante à Via Láctea. A galáxia está tão distante que a sua luz demorou mais de 12 mil milhões de anos a chegar até nós.

A galáxia SPT0418-47 foi encontrada por investigadores que usaram o rádio-observatório Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). A sua luz viajou durante mais de 12 mil milhões de anos para chegar até aos observadores.

A galáxia é muito jovem e desafia a compreensão dos astrónomos sobre o Universo primitivo. Segundo a Science Magazine, a galáxia já existia quando o cosmos tinha apenas 1,4 mil milhões de anos e, de acordo com as teorias mais aceites, as galáxias daquela época deveriam ser turbulentas e instáveis. Porém, está é relativamente calma.

A SPT0418-47 é pouco caótica e organizada, sendo bastante parecida com a Via Láctea. A galáxia já estava num estágio da sua formação bem avançado para a época. Não parece ter braços em espiral, mas possui pelo menos duas características semelhantes: um disco em rotação e um bojo – conjunto de estrelas encontrado no núcleo da maioria das galáxias espirais.

Esta é a primeira vez que um bojo é visto numa galáxia tão antiga. Naquela época, quando o universo tinha pouco mais de mil milhões de anos, as galáxias não tinham essa característica porque ainda estavam em formação.

Assim, a SPT0418-47 é a galáxia semelhante à Via Láctea mais distante e mais antiga observada até hoje.

Estudar esta galáxia e encontrar outras como ela é de importância vital para compreender melhor como o Universo que conhecemos se formou. Porém, há muitos obstáculos, como a própria distância das galáxias. Para observá-las com maior precisão, serão necessários telescópios ainda mais poderosos que os actuais.

A SPT0418-47 pode ser vista porque os cientistas usaram uma lente gravitacional – fenómeno no qual a luz de um objecto distante é distorcida pela gravidade de um objecto mais próximo, ampliando consideravelmente a luz de fundo. A equipa obteve uma imagem distorcida, mas bastante ampliada da SPT0418-47, e conseguiu criar uma reconstituição da sua verdadeira forma e do movimento do seu gás.

“Quando vi pela primeira vez a imagem reconstruida da SPT0418-47 quase que não podia acreditar: uma arca do tesouro estava a abrir-se”, disse Francesca Rizzo, estudante de doutorado no Instituto Max Planck de Astrofísica.

Apesar de certas semelhanças com a Via Láctea, os cientistas acreditam que a SPT0418-47 vai evoluir para algo bem diferente da Via Láctea e se tornar-se-á uma galáxia elíptica.

Esta nova galáxia poderá fornecer informações sobre o Universo primordial, o que levará a uma melhor compreensão sobre a formação das primeiras galáxias do cosmos – algo que ainda está envolto em muito mistério.

Este estudo foi publicado este mês na revista científica Nature.

ZAP //

Por ZAP
14 Agosto, 2020

 

spacenews

 

4154: ALMA observa a galáxia mais distante parecida com a Via Láctea

CIÊNCIA/ESO/ASTRONOMIA

A galáxia está distorcida, aparecendo como um anel de luz no céu

Com o auxílio do Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) do qual o ESO é parceiro, os astrónomos observaram uma galáxia muito distante e consequentemente muito jovem, bastante parecida com a nossa Via Láctea. A galáxia encontra-se tão afastada que a sua luz demorou mais de 12 mil milhões de anos a chegar até nós. Estamos por isso a observá-la tal como era quando o Universo tinha apenas 1,4 mil milhões de anos. Surpreendentemente, esta galáxia mostra-se também pouco caótica, o que contradiz as teorias que apontam para que todas as galáxias no Universo primordial sejam turbulentas e instáveis. Esta descoberta inesperada desafia a nossa compreensão de como é que as galáxias se formam, dando-nos pistas sobre o passado do nosso Universo.

Este resultado constitui um enorme avanço na área da formação de galáxias, mostrando que as estruturas que observamos em galáxias espirais próximas e na nossa própria Via Láctea já existiam há 12 mil milhões de anos atrás,” disse Francesca Rizzo, estudante de doutoramento no Instituto Max Planck de Astrofísica, Alemanha, e líder deste trabalho de investigação publicado hoje na revista Nature. Apesar de não apresentar braços em espiral, a galáxia que os astrónomos estudaram (SPT0418-47) possui, no entanto e pelo menos, duas estruturas típicas da nossa Via Láctea: um disco em rotação e um bojo — um enorme grupo de estrelas aglomeradas de forma muito compacta em torno do centro galáctico. Trata-se da primeira vez que um bojo é visto tão cedo na história do Universo, fazendo da SPT0418-47 a galáxia semelhante à Via Láctea mais distante observada até à data.

A grande surpresa foi descobrir que esta galáxia é de facto muito semelhante a galáxias próximas, contrariamente a todas as expectativas baseadas em modelos e observações anteriores menos detalhadas,” diz o co-autor Fillippo Fraternali do Instituto Astronómico Kapteyn da Universidade de Groningen, Holanda. No Universo primordial, as galáxias jovens estão ainda no processo de formação, por isso os investigadores esperavam que se mostrassem caóticas e sem estruturas distintas típicas de galáxias mais maduras como a Via Láctea.

É fundamental estudar galáxias distantes como a SPT0418-47 para compreendermos como é que as galáxias se formam e evoluem. Esta galáxia encontra-se tão afastada de nós que a observamos quando o Universo tinha apenas 10% da sua idade actual, ou seja, a sua luz demorou 12 mil milhões de anos a chegar à Terra. Ao estudar este objecto, estamos a olhar para trás no tempo, para uma época em que estas galáxias bebés começavam a desenvolver-se.

Uma vez que estas galáxias se encontram tão distantes, obter observações detalhadas, mesmo com os telescópios mais potentes, é quase impossível já que nos aparecem muito pequenas e ténues. A equipa superou este obstáculo ao usar uma galáxia próxima como uma lente poderosa — um efeito conhecido por lente gravitacional — o que permitiu ao ALMA observar um passado distante com um detalhe sem precedentes. Neste efeito, a atracção gravitacional da galáxia próxima distorce e curva a luz da galáxia distante, fazendo com que esta nos apareça deformada mas bastante ampliada.

A galáxia longínqua gravitacionalmente distorcida e ampliada aparece-nos sob a forma de um anel de luz quase perfeito situado em torno da galáxia próxima, o que ocorre devido ao alinhamento quase exacto entre estes dois objectos. A equipa de investigadores reconstruiu a verdadeira forma da galáxia longínqua e o movimento do seu gás a partir dos dados ALMA, usando uma nova técnica de modelo de computador. “Quando vi pela primeira vez a imagem reconstruída da SPT0418-47 quase que não podia acreditar: era como uma arca do tesouro a abrir-se,” comenta Rizzo.

O que descobrimos era bastante intrigante; apesar de estar a formar estrelas a uma taxa elevada e, consequentemente, ser um local de processos altamente energéticos, a SPT0418-47 é a galáxia de disco mais bem ordenada que alguma vez observámos no Universo primordial,” explica a co-autora Simona Vegetti, também do Instituto Max Planck de Astrofísica. “Este resultado é bastante inesperado e tem implicações importantes na forma como pensamos que as galáxias evoluem.” Contudo, os astrónomos referem que, apesar da SPT0418-47 ter um disco e outras estruturas semelhantes às galáxias espirais que vemos actualmente, esta galáxia evoluirá muito provavelmente para uma galáxia muito diferente da Via Láctea, juntando-se à classe das galáxias elípticas, outro tipo de galáxias que, juntamente com as espirais, existe no Universo actual.

Esta descoberta inesperada sugere que o Universo primordial pode não ser tão caótico como se pensava, levantando muitas questões sobre como é que uma galáxia tão bem ordenada se pode ter formada tão cedo após o Big Bang. Esta descoberta do ALMA vem no seguimento de uma descoberta anterior anunciada em Maio de um disco massivo em rotação observado a uma distância semelhante. A SPT0418-47 observa-se, no entanto, com muito mais detalhe, graças ao efeito de lente gravitacional, e possui um bojo juntamente com o disco, o que a torna muito mais similar à nossa Via Láctea actual do que o objecto estudado anteriormente.

Estudos futuros, incluindo com o Extremely Large Telescope do ESO, tentarão descobrir quão típicas são estas galáxias de disco “bebés” e se são normalmente menos caóticas do que o previsto, o que abrirá novos caminhos que permitirão aos astrónomos descobrir como é que as galáxias evoluem.

Informações adicionais

Este trabalho foi descrito num artigo científico intitulado “A dynamically cold disk galaxy in the early Universe”, publicado na revista Nature (doi: 10.1038/s41586-020-2572-6).

A equipa é composta por: F. Rizzo (Instituto Max Planck de Astrofísica, Garching, Alemanha [MPA]), S. Vegetti (MPA), D. Powell (MPA), F. Fraternali (Instituto Astronómico Kapteyn, Universidade de Groningen, Holanda), J. P. McKean (Instituto Astronómico Kapteyn e ASTRON, Instituto de Rádio Astronomia da Holanda), H. R. Stacey (MPA, Instituto Astronómico Kapteyn e ASTRON, Instituto de Rádio Astronomia da Holanda) e S. D. M. White (MPA).

ESO
Utilização de Imagens, Vídeos e Música do ESO
12 de Agosto de 2020

 

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Caça aos “ovos” estelares com o ALMA: rastreando a evolução de embrião a estrela bebé

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Representação de uma nuvem de gás com núcleos quentes observada com o ALMA.
Crédito: N. Lira – ALMA (NRAO/NAOJ/ESO)

Recorrendo ao ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), os astrónomos fizeram um censo de “ovos” estelares na constelação de Touro e revelaram o seu estado de evolução. Este censo ajuda os investigadores a entender como e quando um embrião estelar se transforma numa estrela bebé no interior de um casulo gasoso. Além disso, a equipa encontrou um fluxo bipolar, um par de correntes de gás, que podem ser evidências reveladoras de uma estrela verdadeiramente recém-nascida.

As estrelas formam-se devido à contracção gravitacional de nuvens de gás. As partes mais densas das nuvens, chamadas núcleos de nuvens moleculares, são os próprios locais de formação estelar e estão localizadas principalmente ao longo da Via Láctea. A Nuvem Molecular de Touro é uma das regiões de formação estelar activa e já foram apontados para lá muitos telescópios. Observações anteriores mostram que alguns núcleos são na verdade “ovos” estelares antes do nascimento das estrelas, mas outros já têm no seu interior estrelas infantis.

Uma equipa de investigadores liderada por Kazuki Tokuda, astrónomo da Universidade da Prefeitura de Osaka e do Observatório Astronómico Nacional do Japão, utilizou o poder do ALMA para investigar a estrutura interna dos ovos estelares. Observaram 32 núcleos sem estrelas e nove núcleos com proto-estrelas bebés. Detectaram ondas de rádio de todos os nove núcleos com estrelas, mas apenas 12 dos 32 núcleos mostraram um tal sinal. A equipa concluiu que esses 12 ovos desenvolveram estruturas internas, o que mostra que são mais evoluídos do que os 20 núcleos restantes.

“De um modo geral, os interferómetros de rádio que usam muitas antenas, como o ALMA, não são bons para observar objectos sem características como os ovos estelares,” diz Tokuda. “Mas nas nossas observações, usámos apenas propositadamente as antenas de 7 metros do ALMA. Esta rede compacta permite-nos ver objectos com uma estrutura suave, e obtivemos informações sobre a estrutura interna dos ovos estelares, exactamente como pretendíamos.”

O aumento do espaçamento entre as antenas melhora a resolução de um interferómetro de rádio, mas torna difícil a detecção de objectos estendidos. Por outro lado, uma rede compacta tem uma resolução mais baixa, mas permite ver objectos estendidos. É por isso que a equipa usou a rede compacta de antenas de 7 metros do ALMA, conhecida como Rede Morita, não a rede estendida de antenas de 12 metros.

Eles descobriram que há uma diferença entre os dois grupos na densidade do gás no centro dos núcleos densos. Assim que a densidade do centro de um núcleo denso excede um determinado limite, cerca de um milhão de moléculas de hidrogénio por centímetro cúbico, a auto-gravidade leva o ovo a transformar-se numa estrela.

Um censo também é útil para encontrar um objecto raro. A equipa percebeu que existe um fluxo bipolar fraco, mas claro, num ovo estelar. O tamanho do fluxo é bastante pequeno e nenhuma fonte infravermelha foi identificada no núcleo denso. Estas características combinam bem com as previsões teóricas de um “primeiro núcleo hidrostático”, um objeto de vida curta formado pouco antes do nascimento de uma estrela bebé. “Já foram identificados noutras regiões vários candidatos a primeiro núcleo hidrostático,” explica Kakeru Fujishiro, membro da equipa de investigação. “Esta é a primeira identificação na região de Touro. É um bom alvo para uma observação mais extensa no futuro.”

Kengo Tachihara, professor associado da Universidade de Nagoya, menciona o papel dos investigadores japoneses neste estudo. “Os astrónomos japoneses estudaram as estrelas bebés e os ovos estelares em Touro usando o radiotelescópio Nagoya de 4 metros e o radiotelescópio Nobeyama de 45 metros desde a década de 1990. E a rede de 7 metros do ALMA também foi desenvolvida pelo Japão. O resultado actual faz parte da culminação destes esforços.”

“Conseguimos ilustrar a história do crescimento dos óvulos estelares até ao nascimento e agora estabelecemos o método para a investigação,” sumariza Tokuda. “Esta é uma etapa importante a fim de obter uma compreensão abrangente da formação estelar.”

Astronomia On-line
11 de Agosto de 2020

 

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ALMA captura “fábrica agitada” de planetas

Imagem do disco de formação planetária da jovem estrela RU Lup pelo ALMA. A inserção (disco avermelhado em baixo e à esquerda) mostra uma observação anterior (DSHARP) do disco de poeira com anéis e divisões que sugerem a presença de planetas em formação. A nova observação mostra uma grande estrutura espiral (a azul), feita de gás, que alcança muito mais longe do que o disco compacto de poeira.
Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), J. Huang e S. Andrews; NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello

Os ambientes de formação planetária podem ser muito mais complexos e caóticos do que o que se pensava. Isto é evidenciado por uma nova imagem da estrela RU Lup, feita com o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array).

Todos os planetas, incluindo os do nosso Sistema Solar, nascem em discos de gás e poeira em torno de estrelas, os chamados discos proto-planetários. Graças ao ALMA, temos imagens impressionantes de alta resolução de muitas destas “fábricas” planetárias, mostrando discos empoeirados com vários anéis e divisões que sugerem a presença de planetas emergentes. Os exemplos mais famosos são HL Tau e TW Hydrae.

Mas os discos não são necessariamente tão bem organizados quanto estas observações iniciais da poeira sugerem. Uma nova imagem de RU Lup pelo ALMA, uma jovem estrela variável na direcção da constelação de Lobo, revelou um gigantesco conjunto de braços em espiral feitos de gás, que se estendem muito além do bem conhecido disco de poeira. Esta estrutura espiral – semelhante a uma “mini-galáxia” – estende-se a quase 1000 UA (Unidades Astronómicas) da estrela, muito mais longe do que o disco compacto de poeira, que alcança cerca de 60 UA.

Observações anteriores de RU Lup com o ALMA, que faziam parte do DSHARP (Disk Substructures at High Angular Resolution Project), já revelavam sinais de formação contínua de planetas, sugeridos pelas lacunas no seu disco protoplanetário de poeira. “Mas também notámos algumas estruturas gasosas de monóxido de carbono (CO) que se estendiam para lá do disco. É por isso que decidimos observar novamente o disco em torno da estrela, desta vez focando no gás e não na poeira,” disse Jane Huang do Centro Harvard Smithsonian para Astrofísica, autora principal de um artigo científico publicado na revista The Astrophysical Journal.

Os discos proto-planetários contêm muito mais gás do que poeira. Enquanto a poeira é necessária para acumular os núcleos planetários, o gás cria as suas atmosferas.

Nos últimos anos, observações de alta resolução de estruturas de poeira revolucionaram a nossa compreensão da formação de planetas. No entanto, esta nova imagem do gás indica que a visão actual da formação planetária ainda é muito simplista e que pode ser muito mais caótica do que se deduziu anteriormente a partir das imagens conhecidas de discos com anéis ordenadamente concêntricos.

“O facto de observarmos esta estrutura espiral no gás após uma observação mais longa sugere que provavelmente não vimos toda a diversidade e complexidade dos ambientes de formação planetária. Podemos ter perdido muitas das estruturas de gás noutros discos,” acrescentou Huang.

Huang e a sua equipa sugerem vários cenários que podem possivelmente explicar a razão dos braços espirais aparecerem em torno de RU Lup. Talvez o disco esteja a colapsar sob a sua própria gravidade, devido à sua enorme massa. Ou talvez RU Lup esteja a interagir com outra estrela. Outra possibilidade é que o disco está a interagir com o seu ambiente, acumulando material interestelar ao longo dos braços espirais.

“Nenhum destes cenários explica completamente o que observámos,” disse o membro da equipa Sean Andrews. “Podem existir processos desconhecidos a ocorrer durante a formação planetária que ainda não contabilizámos nos nossos modelos. Só iremos aprender o que são se encontrarmos outros discos parecidos com o de RU Lup.”

Astronomia On-line
7 de Agosto de 2020

 

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Já não basta ter de corrigir os textos para a lingua portuguesa, ainda tenho de converter as imagens para formato standard?

 

4085: ALMA encontra possível sinal de estrela de neutrões na Super-nova 1987A

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Esta impressão de artista da Super-nova 1987A mostra as regiões interiores poeirentas dos remanescentes da estrela explodida (vermelho), no qual uma estrela de neutrões pode estar escondida. Esta região interior é contrastada com a concha exterior (a azul), onde a energia da super-nova está a colidir (verde) com o invólucro de gás expelido pela estrela antes da sua poderosa detonação.
Crédito: NRAO/AUI/NSF, B. Saxton

Duas equipas de astrónomos têm um argumento convincente no que toca ao mistério de 33 anos que envolve a Super-nova 1987A. Com base em observações do ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) e num estudo teórico de acompanhamento, os cientistas fornecem novas informações para o caso de que uma estrela de neutrões está escondida nas profundezas do remanescente da estrela que explodiu. Esta seria a estrela de neutrões mais jovem conhecida até à data.

Desde que os astrónomos testemunharam uma das explosões mais brilhantes de uma estrela no céu nocturno, criando a Super-nova 1987A (SN 1987A), que procuram um objecto compacto que deveria ter-se formado nos detritos da explosão.

Dado que partículas conhecidas como neutrinos foram detectadas na Terra no dia da explosão (23 de Fevereiro de 1987), os astrónomos esperavam que uma estrela de neutrões se formasse no centro colapsado da estrela. Mas quando os cientistas não conseguiram encontrar nenhuma evidência dessa estrela, começaram a perguntar-se se posteriormente colapsou ao invés para um buraco negro. Durante décadas a comunidade científica tem aguardado ansiosamente um sinal deste objecto que se esconde por trás de uma nuvem muito espessa de poeira.

O “borrão”

Recentemente, observações do radiotelescópio ALMA forneceram o primeiro indício da estrela de neutrões desaparecida após a explosão. Imagens de resolução extremamente alta revelaram um “borrão” quente no núcleo empoeirado de SN 1987A, que é mais brilhante do que o ambiente e corresponde à localização suspeita da estrela de neutrões.

“Ficámos muito surpresos ao ver este borrão quente feito por uma nuvem espessa de poeira no remanescente de super-nova,” disse Mikako Matsuura da Universidade de Cardiff e membro da equipa que encontrou o borrão com o ALMA. “Tem que haver algo na nuvem que aqueça a poeira e que a faça brilhar. Por isso, sugerimos a existência de uma estrela de neutrões escondida dentro da nuvem de poeira.”

Embora Matsuura e a sua equipa estivessem empolgados com este resultado, perguntaram-se acerca do brilho do borrão. “Achámos que a estrela de neutrões podia ser demasiado brilhante para existir, mas então Dany Page e a sua equipa publicaram um estudo que indicava que a estrela de neutrões podia ser efectivamente assim tão brilhante devido à sua jovem idade,” explicou Matsuura.

Dany Page é astrofísico na Universidade Nacional Autónoma do México, que estuda SN 1987A desde o início. “Estava a meio do meu doutoramento quando a super-nova teve lugar,” disse, “foi um dos maiores eventos da minha vida que me fez mudar o curso da minha carreira para tentar resolver este mistério. Era como um santo Graal moderno.”

O estudo teórico de Page e da sua equipa, publicado ontem na revista the Astrophysical Journal, apoia fortemente a sugestão feita pela equipa do ALMA de que uma estrela de neutrões está a alimentar o borrão de poeira. “Apesar da complexidade suprema de uma explosão de super-nova e das condições extremas que reinam no interior de uma estrela de neutrões, a detecção de um ‘borrão’ quente de poeira é uma confirmação das várias previsões,” explicou Page.

Estas previsões foram a localização e a temperatura da estrela de neutrões. De acordo com os modelos de computador da super-nova, a explosão “chutou” a estrela de neutrões do seu local de nascimento com uma velocidade de centenas de quilómetros por segundo (dezenas de vezes mais depressa do que o foguetão mais veloz). O borrão está exactamente no lugar onde os astrónomos pensam que a estrela de neutrões estaria hoje. E a temperatura da estrela de neutrões, prevista em cerca de 5 milhões de graus Celsius, fornece energia suficiente para explicar o brilho do borrão.

Não é um pulsar nem um buraco negro

Ao contrário das expectativas comuns, a estrela de neutrões provavelmente não é um pulsar. “A potência de um pulsar depende da rapidez com que gira e da força do seu campo magnético, ambos os quais precisariam de ter valores muito ajustados para corresponder às observações,” disse Page, “enquanto a energia térmica emitida pela superfície quente da jovem estrela de neutrões encaixa naturalmente nos dados.”

“A estrela de neutrões comporta-se exactamente como esperávamos,” acrescentou James Lattimer da Universidade Stony Brook em Nova Iorque, membro da equipa de investigação de Page. Lattimer também acompanhou de perto SN 1987A, tendo publicado antes do evento SN 1987A previsões do sinal de neutrinos de uma super-nova que corresponderam posteriormente às observações. “Estes neutrinos sugeriram que um buraco negro nunca se formou e, além disso, parece difícil que um buraco negro explique o brilho observado do borrão. Comparámos todas as possibilidades e concluímos que uma estrela de neutrões quente é a explicação mais provável.”

Esta estrela de neutrões tem 25 km de diâmetro, uma bola extremamente quente de matéria ultra-densa. Uma colher de chá do seu material pesaria mais do que todos os edifícios da cidade de Nova Iorque juntos. Por ter apenas 33 anos, seria a estrela de neutrões mais jovem já descoberta. A segunda estrela de neutrões mais jovem que conhecemos está localizada no remanescente de super-nova Cassiopeia A e tem 330 anos.

Apenas uma imagem directa da estrela de neutrões daria provas definitivas da sua existência, mas para isso os astrónomos precisam de esperar mais algumas décadas até que a poeira e o gás no remanescente de super-nova se tornem mais transparentes.

Imagens detalhadas do ALMA

Embora muitos telescópios já tenham obtido imagens de SN 1987A, nenhum deles foi capaz de observar o seu núcleo com tanta precisão quando o ALMA. Observações anteriores (em 3D) com o ALMA já haviam mostrado os tipos de moléculas encontradas no remanescente de super-nova e confirmado que produziu grandes quantidades de poeira.

“Esta descoberta baseia-se em anos de observações com o ALMA, mostrando o núcleo da super-nova em cada vez mais detalhe, graças às melhorias contínuas no radiotelescópio e no processamento de dados,” disse Remy Indebetouw do NRAO (National Radio Astronomy Observatory) e da Universidade da Virgínia, que faz parte da equipa de imagem do ALMA.

Astronomia On-line
31 de Julho de 2020

 

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3881: Atmosfera super-gigante de Antares revelada por radiotelescópios

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Impressão de artista da atmosfera de Antares. No visível (até à fotosfera), Antares tem mais ou menos 700 vezes o diâmetro do Sol, grande o suficiente para “preencher” o Sistema Solar até para lá da órbita de Marte (apresentada uma escala do Sistema Solar para efeitos de comparação). Mas o ALMA e o VLA mostraram que a sua atmosfera, incluindo a cromosfera inferior e superior e as zonas de vento, é 12 vezes maior.
Crédito: NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello

Uma equipa internacional de astrónomos criou o mapa mais detalhado até agora da atmosfera da super-gigante vermelha Antares. A sensibilidade e a resolução sem precedentes do ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) e do VLA (Karl G. Jansky Very Large Array) da NSF (National Science Foundation) revelaram o tamanho e a temperatura da atmosfera de Antares logo acima da superfície da estrela, em toda a sua cromosfera e até à região dos ventos.

As estrelas super-gigantes vermelhas, como Antares e a sua prima mais conhecida, Betelgeuse, são estrelas enormes e relativamente frias no final da sua vida. Estão a ficar sem combustível, para colapsar e se tornarem super-novas. Através dos seus vastos ventos estelares, lançam elementos pesados para o espaço, desempenhando assim um papel importante no fornecimento de elementos essenciais para a vida no Universo. Mas o modo como estes ventos enormes são lançados permanece um mistério. Um estudo detalhado da atmosfera de Antares, a estrela super-gigante mais próxima da Terra, fornece um passo crucial em direcção a uma resposta.

O mapa de Antares pelo ALMA e pelo VLA é o mapa de rádio mais detalhado alguma vez feito para qualquer estrela, à excepção do Sol. O ALMA observou Antares perto da sua superfície (a sua fotosfera óptica) em comprimentos de onda mais curtos, e os comprimentos de onda mais longos observados pelo VLA revelaram a atmosfera ainda mais distante da estrela. Vista no visível, o diâmetro de Antares é aproximadamente 700 vezes maior que o Sol. Mas quando o ALMA e o VLA revelaram a sua atmosfera no rádio, a super-gigante tornou-se ainda mais gigantesca.

“O tamanho de uma estrela pode variar drasticamente, dependendo do comprimento de onda da luz observada,” explicou Eamon O’Gorman do Instituto de Estudos Avançados da Dublin, na Irlanda, e autor principal do artigo publicado na edição de 16 de Junho da revista Astronomy & Astrophysics. “Os comprimentos de onda mais longos do VLA revelaram que a atmosfera da super-gigante tem quase 12 vezes o raio da estrela.”

Os radiotelescópios mediram a temperatura da maior parte do gás e do plasma na atmosfera de Antares. O mais notável foi a temperatura na cromosfera. Esta é a região acima da superfície da estrela que é aquecida por campos magnéticos e ondas de choque criadas pela vigorosa convecção à superfície estelar – parecida ao movimento de bolhas numa panela com água a ferver. Não se sabe muito sobre cromosferas e é a primeira vez que esta região é detectada no rádio.

Graças ao ALMA e ao VLA, os cientistas descobriram que a cromosfera da estrela se estende até 2,5 vezes o raio de Antares (a cromosfera do nosso Sol tem apenas 1/200 vezes o seu raio). Também descobriram que a temperatura da cromosfera é mais baixa do que as observações ópticas e ultravioletas anteriores sugeriram. A temperatura atinge um pico de 3500º C, após o qual diminui gradualmente. Como comparação, a cromosfera do Sol atinge temperaturas de quase 20.000 graus Celsius.

“Descobrimos que a cromosfera é ‘morna’ e não quente, em temperaturas estelares,” disse O’Gorman. “A diferença pode ser explicada porque as nossas medições de rádio são um termómetro sensível para a maior parte do gás e do plasma na atmosfera da estrela, enquanto observações ópticas e ultravioletas anteriores eram sensíveis apenas a gás e plasma muito quentes.”

“Pensamos que as estrelas super-gigantes vermelhas, como Antares e Betelgeuse, têm uma atmosfera não homogénea,” disse Keiichi Ohnaka, da Universidade Católica do Norte no Chile, que anteriormente observou a atmosfera de Antares no infravermelho. “Imagine que as suas atmosferas são pinturas feitas de muitos pontos de cores diferentes, representando temperaturas diferentes. A maior parte da pintura contém pontos de gás morno que os radiotelescópios podem ver, mas também existem pontos frios que só os telescópios infravermelhos podem observar, e pontos quentes que os telescópios ultravioletas veem. De momento, não podemos observar estes pontos individualmente, mas queremos tentar fazer isso em estudos futuros.”

Nos dados do ALMA e do VLA, os astrónomos viram pela primeira vez uma clara distinção entre a cromosfera e a região onde os ventos começam a formar-se. Na imagem do VLA, é visível um enorme vento, ejectado de Antares e iluminado pela sua estrela companheira mais pequena, porém mais quente, Antares B.

“Quando eu era estudante, sonhava em ter dados como estes,” disse o co-autor Graham Harper da Universidade do Colorado, em Boulder, EUA. “Conhecer os tamanhos e as temperaturas reais das zonas atmosféricas dá-nos uma pista de como estes enormes ventos começam a formar-se e quanta massa é ejectada.”

“A nossa compreensão inata do céu nocturno é que as estrelas são apenas pontos de luz. O facto de podermos mapear as atmosferas destas estrelas super-gigantes em detalhe é um verdadeiro testemunho dos avanços tecnológicos da interferometria. Estas potentes observações aproximam-nos do Universo,” disse Chris Carilli do NRAO (National Radio Astronomy Observatory), que esteve envolvido nas primeiras observações de Betelgeuse em vários comprimentos de onda de rádio com o VLA em 1998.

Astronomia On-line
19 de Junho de 2020

 

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3831: Imagem revela proto-binário no processo de formação

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Ampliação da nuvem molecular de Ofíuco, realçando o sistema de formação estelar IRAS 16293-2422 com a proto-estrela B no canto superior direito e agora as claramente identificadas proto-estrelas A1 e A2 em baixo e à esquerda. O sistema binário também tem a sua própria ampliação.
Crédito: Instituto Max Planck; fundo – ESO/DSS2; Davide De Martin

Observações de alta resolução de um jovem sistema estelar ainda em formação revelam claramente um par de proto-estrelas nos seus estágios iniciais de evolução profundamente enraizados na fonte IRAS 16293-2422 na nuvem molecular de Ofíuco. A equipa, liderada pelo Instituto Max Planck para Física Extraterrestre, usou o interferómetro ALMA não apenas para determinar a configuração da fonte, mas também para medir a cinemática do gás e das estrelas, determinando a massa do jovem binário. As duas proto-estrelas são um pouco mais massivas do que se pensava anteriormente e giram em torno uma da outra mais ou menos a cada 400 anos.

O sistema chamado IRAS 16293-2422 é uma das regiões de formação estelar mais brilhantes da nossa vizinhança cósmica. Está localizado na nuvem molecular de Ofíuco, a uma distância de aproximadamente 460 anos-luz e tem sido amplamente estudada, também porque mostra uma forte emissão de várias moléculas orgânicas complexas, constituindo os blocos de construção de espécies pré-bióticas. No entanto, até agora a configuração detalhada da região não era bem clara, com observações em vários comprimentos de onda mostrando várias fontes compactas em localizações ligeiramente diferentes. Esta confusão ocorreu devido à grande quantidade de material em frente das proto-estrelas, como esperado nestes estágios iniciais de formação.

Uma equipa internacional de astrónomos liderada pelo Instituto Max Planck para Física Extraterrestre obteve agora observações rádio de alta resolução com o interferómetro ALMA, que revelam claramente duas fontes compactas A1 e A2 além da conhecida proto-estrela B. “As nossas observações confirmam a localização das duas proto-estrelas íntimas e revelam que cada uma é rodeada por um disco muito pequeno de poeira. Ambas, por sua vez, estão embebidas numa grande quantidade de material que mostra padrões complexos”, comenta Maria José Maureira, autora principal do estudo.

A fonte A1 tem uma massa um pouco inferior a 1 massa solar e está embutida num pequeno disco de poeira do tamanho da cintura de asteróides; a fonte A2 tem uma massa de aproximadamente 1,4 sóis e está embutida num disco um pouco maior. Curiosamente, este disco em torno de A2 também aparece em ângulo em comparação com a orientação geral da estrutura maior da nuvem, enquanto o disco em torno da fonte B – a uma distância muito maior – é visto de frente, indicando uma história de formação bastante caótica.

Além da observação directa da emissão de poeira, a equipa também obteve informações sobre o movimento do gás em torno das estrelas por meio de observações de linhas espectrais de moléculas orgânicas, que traçam bem a região de alta densidade em torno do sistema binário descoberto. Isto permitiu-lhes obter uma medição de massa independente e confirmar que A1 e A2 formam um par ligado.

Combinando as suas observações mais recentes com dados recolhidos nos últimos 30 anos, a equipa descobriu que as duas estrelas se orbitam uma à outra uma vez a cada 360 anos, a uma distância semelhante à órbita de Plutão, onde a órbita está inclinada cerca de 60º. “Esta é a primeira vez que conseguimos derivar os parâmetros orbitais completos de um sistema binário neste estágio tão inicial da sua formação,” realça Jaime Peneda, também do Instituto Max Planck para Física Extraterrestre, que contribuiu para a modelagem.

“Com estes resultados, finalmente somos capazes de mergulhar num dos sistemas proto-estelares mais jovens e incorporados, revelando a sua estrutura dinâmica e morfologia complexa, onde vemos claramente o material filamentar ligando os discos circunstelares à região circundante e, provavelmente, ao disco circum-binário. Os pequenos discos provavelmente ainda estão a ser alimentados e a crescer!” enfatiza Paola Caselli, directora do Instituto Max Planck para Física Extraterrestre e líder do Centro para Estudos Astro-químicos. “Isto só foi possível graças à grande sensibilidade do ALMA e às observações de moléculas que traçam essas regiões densas. As moléculas enviam-nos sinais em frequências muito específicas e, após as alterações dessas frequências por toda a região (devido a movimentos internos), é possível reconstruir a cinemática complexa do sistema. É este o poder da astroquímica.”

Astronomia On-line
12 de Junho de 2020

 

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3772: ESO Astronomy

ESO #Flashback: The Milky Way stretches across the sky in this image of ALMA, the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array.

Image credit: ESO Astronomy / Sergio Otarola Photography

View larger image at: http://orlo.uk/1qlx8

ESO #Flashback: A Via Láctea estende-se através do céu nesta imagem de ALMA, o Atacama Grande Array de Milímetro / submilímetro.

Crédito da imagem: ESO Astronomy / Sergio Otarola Photography

Veja uma imagem maior em: http://orlo.uk/1qlx8

 

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3747: ALMA avista coração cintilante da Via Láctea

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Impressão de artista do disco de gás em torno do buraco negro super-massivo. Manchas quentes que orbitam o objecto monstruoso podem produzir emissões milimétricas quase periódicas detectadas com o ALMA.
Crédito: Universidade Keio

Usando o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), astrónomos encontraram oscilações quase periódicas em ondas milimétricas do centro da Via Láctea, Sagitário (Sgr) A*. A equipa interpretou este piscar como devido à rotação de pontos de rádio, em torno do buraco negro super-massivo, com um raio orbital menor que o de Mercúrio. Esta é uma pista interessante para investigar o espaço-tempo com extrema gravidade.

“Sabe-se que Sgr A* às vezes brilha em comprimentos de onda milimétricos,” diz Yuhei Iwata, autor principal de um artigo científico publicado na revista The Astrophysical Journal Letters e estudante da Universidade Keio, Japão. “Desta vez, usando o ALMA obtivemos dados de alta qualidade da variação da intensidade de ondas de rádio de Sgr A* durante 10 dias, 70 minutos por dia. Em seguida, encontrámos duas tendências: variações quase periódicas com uma escala de tempo típica de 30 minutos e variações mais lentas de uma hora.”

Os astrónomos presumem que um buraco negro super-massivo com uma massa de 4 milhões de sóis esteja localizado no centro de Sgr A*. Foram observados surtos de brilho de Sgr A* não apenas em comprimentos de onda milimétrico, mas também no infravermelho e em raios-X. No entanto, as variações detectadas com o ALMA são muito mais pequenas do que as detectadas anteriormente, e é possível que estes níveis de pequenas variações ocorram sempre em Sgr A*.

O buraco negro, propriamente dito, não produz nenhum tipo de emissão. A fonte da emissão é o disco gasoso escaldante em torno do buraco negro. O gás que rodeia o buraco negro não entra directamente no poço gravitacional, mas gira em seu redor para formar um disco de acreção.

A equipa concentrou-se em pequenas variações na escala e descobriu que o período de variação de 30 minutos é comparável ao período orbital da orla mais interna do disco de acreção com um raio de 0,2 unidades astronómicas (1 unidade astronómica corresponde à distância entre a Terra e o Sol: 150 milhões de quilómetros). Para comparação, Mercúrio, o planeta mais interior do Sistema Solar, orbita o Sol a uma distância de 0,4 UA. Tendo em conta a massa colossal no centro do buraco negro, o seu efeito gravitacional sob o disco de acreção é também extremo.

“Esta emissão pode estar relacionada com alguns fenómenos exóticos que ocorrem nas proximidades do buraco negro super-massivo” diz Tomoharu Oka, professor da Universidade Keio.

O seu cenário é o seguinte: os pontos quentes são formados esporadicamente no disco e circulam em torno do buraco negro, emitindo fortes ondas milimétricas. Segundo a teoria especial da relatividade de Einstein, a emissão é largamente ampliada quando a fonte está a mover-se em direcção ao observador com uma velocidade comparável à da luz. A velocidade de rotação da orla interna do disco de acreção é bastante grande, de modo que surge este efeito extraordinário. Os astrónomos pensam que esta é a origem da variação de curto prazo da emissão milimétrica de Sgr A*.

A equipa supõe que a variação possa afectar o esforço de criar uma imagem do buraco negro super-massivo com o EHT (Event Horizon Telescope). “Em geral, quanto mais rápido o movimento, mais difícil é tirar uma foto do objecto,” diz Oka “Ao invés, a variação da emissão propriamente dita fornece informações convincentes do movimento do gás. Podemos testemunhar o momento exacto de absorção de gás pelo buraco negro com uma campanha de monitorização a longo prazo com o ALMA”. Os investigadores pretendem extrair informações independentes para entender o ambiente misterioso em redor do buraco negro super-massivo.

Astronomia On-line
26 de Maio de 2020

 

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3746: ALMA descobre disco giratório e massivo no Universo jovem

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Impressão de artista de Wolfe Disk, uma galáxia massiva de disco giratório no Universo jovem e empoeirado. A galáxia foi inicialmente descoberta quando o ALMA examinou a luz de um quasar mais distante (topo esquerdo).
Crédito: NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello

No nosso Universo de 13,8 mil milhões de anos, a maioria das galáxias como a Via Láctea forma-se gradualmente, atingindo a sua grande massa relativamente tarde. Mas uma nova descoberta feita com o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), de uma galáxia massiva e de disco giratório, vista quando o Universo tinha apenas 10% da sua idade actual, desafia os modelos tradicionais de formação galáctica. Esta investigação foi publicada dia 20 de maio na revista Nature.

A galáxia DLA0817g, apelidada de “Wolfe Disk” em homenagem ao falecido astrónomo Arthur M. Wolfe, é a galáxia de disco giratório mais distante já observada. O poder incomparável do ALMA tornou possível ver esta galáxia a girar a 272 km/s, semelhante à nossa Via Láctea.

“Embora estudos anteriores tenham sugerido a existência destas galáxias precoces de disco, ricas em gás e giratórias, graças ao ALMA agora temos evidências inequívocas de que existiam apenas 1,5 mil milhões de anos após o Big Bang,” disse o autor principal Marcel Neeleman do Instituto Max Planck para Astronomia em Heidelberg, Alemanha.

Como é que “Wolfe Disk” se formou?

A descoberta de Wolfe Disk oferece um desafio para muitas simulações de formação de galáxias, que preveem que galáxias massivas, neste ponto da evolução do cosmos, cresceram através de muitas fusões de galáxias mais pequenas e aglomerados quentes de gás.

“A maioria das galáxias que encontramos no início do Universo parecem destroços de acidentes porque foram submetidas a uma fusão consistente e muitas ‘violenta’,” explicou Neeleman. “Estas fusões escaldantes dificultam a formação de discos giratórios frios e bem ordenados, como observamos no nosso Universo actual.”

Na maioria dos cenários de formação galáctica, as galáxias só começam a mostrar um disco bem formado cerca de 6 mil milhões de após o Big Bang. O facto dos astrónomos encontrarem uma galáxia deste tipo, quando o Universo tinha apenas 10% da sua idade actual, indica que outros processos de crescimento devem ter dominado.

“Pensamos que Wolfe Disk tenha crescido principalmente através de acreção constante de gás frio,” disse J. Xavier Prochaska, da Universidade da Califórnia em Santa Cruz, co-autor do artigo. “Ainda assim, uma das questões que resta é como montar uma massa tão grande de gás, mantendo um disco giratório relativamente estável.”

Formação estelar

A equipa também usou o VLA (Karl G. Jansky Very Large Array) da NSF (National Science Foundation) e o Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA para aprender mais sobre a formação estelar em Wolfe Disk. Nos comprimentos de onda do rádio, o ALMA analisou os movimentos e a massa de gás atómico e poeira enquanto o VLA media a quantidade de massa molecular – o combustível da formação estelar. No ultravioleta, o Hubble observou estrelas massivas. “O ritmo de formação estelar em Wolfe Disk é pelo menos dez vezes maior do que na nossa própria Galáxia,” explicou Prochaska. “Deve ser uma das galáxias de disco mais produtivas do Universo jovem.”

Uma galáxia “normal”

Wolfe Disk foi descoberta pelo ALMA em 2017. Neeleman e a sua equipa encontraram a galáxia quando examinaram a luz de um quasar mais distante. A luz do quasar foi absorvida ao passar por um enorme reservatório de hidrogénio gasoso em redor da galáxia – e foi assim que se revelou. Em vez de procurar luz directa de galáxias extremamente brilhantes, mas mais raras, os astrónomos usaram este método de “absorção” para encontrar galáxias mais fracas e mais “normais” no início do Universo.

“O facto de termos encontrado Wolfe Disk usando este método, diz-nos que pertence à população normal de galáxias presentes nos primeiros tempos,” disse Neeleman. “Quando as nossas mais recentes observações com o ALMA mostraram surpreendentemente que está a girar, percebemos que as galáxias de disco giratório precoces não são tão raras quanto pensávamos e que devem existir muitas mais por aí.”

“Esta observação resume como a nossa compreensão do Universo é aprimorada com a sensibilidade avançada que o ALMA traz à radioastronomia,” disse Joe Pesce, director do programa de astronomia da NSF, que financia o telescópio. “O ALMA permite-nos fazer descobertas novas e inesperadas em quase todas as observações.”

Astronomia On-line
26 de Maio de 2020

 

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3734: Há uma galáxia fria e rebelde no Universo primitivo. É a mais antiga já encontrada

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

NRAO / AUI / NSF, S. Dagnello

Uma equipa de investigadores descobriu a galáxia de disco maciço rotativo mais distante já observada. Embora galáxias semelhantes à Via Láctea sejam comuns em todo o Universo, nunca tinha sido descoberta uma tão grande e tão antiga quanto esta.

Apelidado de Wolfe Disk, em homenagem ao falecido astrónomo Arthur M. Wolfe, a galáxia DLA0817g gira a 272 quilómetros por segundo e pesa 72 mil milhões de vezes a massa do Sol.

Esta é a galáxia de disco mais antiga alguma vez encontrada: formou-se quando o Universo tinha 10% da idade actual. As observações, conduzidas pelo Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), colidem com os modelos tradicionais que defendem que uma galáxia de disco maciço como esta se forme cerca de seis mil milhões de anos após o Big Bang, o que não é tão cedo.

“Embora estudos anteriores sugerissem a existência dessas galáxias em disco ricas em gás e rotativas, graças ao ALMA, agora temos evidências inequívocas de que ocorrem 1,5 mil milhões de anos após o Big Bang”, disse Marcel Neeleman, do Instituto de Astronomia Max Planck e autor principal do estudo, em comunicado.

De acordo com o New Scientist, isto pode significar que galáxias como a Via Láctea podem ter começado a formar-se muito mais cedo na História do universo do que pensávamos.

Acredita-se que as galáxias se formem através de muitas fusões de galáxias mais pequenas, bem como capturando aglomerados quentes de gás. O processo é caótico e leva a uma galáxia confusa que só se torna um objecto mais ordenado após milhares de milhões de anos.

Porém, será necessário outro mecanismo para explicar a formação desta estranha e rebelde galáxia. “Acreditamos que a Wolfe Disk tenha crescido principalmente através da acumulação constante de gás frio“, explicou o co-autor J. Xavier Prochaska, da Universidade da Califórnia. “Ainda assim, uma das questões que resta é como montar uma massa de gás tão grande, mantendo um disco rotativo relativamente estável”.

De acordo com o estudo publicado este mês na revista científica Nature, a galáxia está a formar estrelas a uma taxa 10 vezes maior do que a nossa própria galáxia. Este é uma das taxas mais altas durante aquela época do Universo, mas longe do mais alto de todos os tempos.

A galáxia foi descoberta pela primeira vez em 2017, enquanto a equipa estudava a luz de um quasar luminoso distante, um tipo específico de galáxia activa. A emissão do quasar foi alterada pela grande nuvem de hidrogénio ao redor da Wolfe Disk, permitindo a descoberta de uma galáxia muito mais fraca.

“O fato de termos encontrado a Wolfe Disk usando este método diz-nos que pertence à população normal de galáxias presentes nos primeiros tempos”, disse Neeleman. “Quando as nossas mais recentes observações do ALMA mostraram surpreendentemente que está a girar, percebemos que as galáxias em disco rotativo primitivo não são tão raras como pensávamos e que deve haver muitas mais por aí.”

ZAP //

Por ZAP
23 Maio, 2020

 

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3590: ALMA revela composição invulgar do cometa interestelar 2I/Borisov

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Impressão de artista do cometa interestelar 2I/Borisov enquanto viaja através do nosso Sistema Solar. Este misterioso visitante, oriundo das profundezas do espaço, é o primeiro cometa de outra estrela identificado de forma conclusiva. O cometa consiste numa aglomeração frouxa de partículas de poeira e gelos, e provavelmente não tem mais do que 975 metros, aproximadamente o comprimento de nove campos de futebol. Gás é ejectado para fora do cometa quando se aproxima do Sol e é aquecido.
Crédito: NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello

No ano passado um visitante galáctico entrou no nosso Sistema Solar – o cometa interestelar 2I/Borisov. Quando os astrónomos apontaram o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) em direcção ao cometa nos dias 15 e 16 de Dezembro de 2019, observaram directamente e pela primeira vez as substâncias químicas armazenadas dentro de um objecto pertencente a outro sistema planetário que não o nosso. Esta investigação foi publicada dia 20 de Abril, online, na revista Nature Astronomy.

As observações ALMA de uma equipa internacional de cientistas liderada por Martin Cordiner e Stefanie Milam do Centro de Voo Espacial Goddard da NASA em Greenbelt, no estado norte-americano de Maryland, revelaram que o gás que saía do cometa continha quantidades invulgarmente altas de monóxido de carbono (CO). A concentração de CO é maior do que a já detectada em qualquer cometa até 2 UA (Unidades Astronómicas) do Sol, isto é, até 300 milhões de quilómetros. A concentração de CO de 2I/Borisov foi estimada entre nove e 26 vezes superior à de um cometa médio do Sistema Solar.

Os astrónomos estão interessados em aprender mais sobre os cometas, porque estes objectos passam a maior parte do tempo a grandes distâncias de qualquer estrela em ambientes muito frios. Ao contrário dos planetas, as suas composições interiores não mudaram significativamente desde que nasceram. Portanto, podiam revelar muito sobre os processos que ocorreram durante o seu nascimento em discos proto-planetários. “É a primeira vez que olhamos para o interior de um cometa não pertencente ao nosso Sistema Solar,” disse o astro-químico Martin Cordiner, “e é dramaticamente diferente da maioria dos outros cometas que já vimos antes.”

O ALMA detectou duas moléculas no gás ejectado pelo cometa: cianeto de hidrogénio (HCN) e monóxido de carbono (CO). Embora a equipa esperasse ver HCN, presente em 2I/Borisov em quantidades semelhantes às encontradas nos cometas do Sistema Solar, ficaram surpresos ao ver grandes quantidades de CO. “O cometa deve ter-se formado a partir de material muito rico em CO gelado, que está presente apenas nas temperaturas mais baixas encontradas no espaço, abaixo dos -250º C,” disse a cientista planetária Stefanie Milam.

“O ALMA foi fundamental para transformar a nossa compreensão da natureza do material cometário no nosso próprio Sistema Solar – e agora com este objecto único oriundo da nossa vizinhança estelar. É apenas graças à sensibilidade sem precedentes do ALMA nos comprimentos de onde sub-milimétricos que podemos caracterizar o gás que sai destes objectos tão únicos,” disse Anthony Remijan do NRAO (National Radio Astronomy Observatory) em Charlottesville, Virgínia, co-autor do estudo.

O monóxido de carbono é uma das moléculas mais comuns no espaço e é encontrado no interior da maioria dos cometas. No entanto, há uma enorme variação na concentração de CO nos cometas e ninguém sabe exactamente porquê. Parte da justificação pode estar relacionada com o local onde, no Sistema Solar, um cometa foi formado; outra parte pode ter a ver com a frequência com que a órbita de um cometa o aproxima do Sol e o leva a libertar os seus gelos mais facilmente evaporados.

“Se os gases que observámos refletem a composição do local de nascimento de 2I/Borisov, então mostram que pode ter sido formado de maneira diferente dos cometas do nosso Sistema Solar, numa região externa e extremamente fria de um sistema planetário distante,” acrescentou Cordiner. Esta região pode ser comparada à fria região de corpos gelados para lá de Neptuno, chamada Cintura de Kuiper.

A equipa só pode especular o tipo de estrela que hospedou o sistema planetário de 2I/Borisov. “A maioria dos discos proto-planetários observados com o ALMA encontra-se em torno de versões mais jovens de estrelas de baixa massa como o Sol,” disse Cordiner. “Muitos destes discos estendem-se bem para lá da região onde se pensa que os nossos próprios cometas se formaram e contêm grandes quantidades de gás e poeira extremamente frios. É possível que 2I/Borisov tenha vindo de um destes discos maiores.”

Devido à sua alta velocidade ao viajar pelo nosso Sistema Solar (33 km/s), os astrónomos suspeitam que 2I/Borisov foi expelido do seu sistema hospedeiro, provavelmente pela interacção com uma estrela passageira ou por um planeta gigante. Passou depois milhões ou milhares de milhões de anos numa viagem fria e solitária pelo espaço interestelar, antes de ser descoberta no dia 30 de Agosto de 2019 pelo astrónomo amador Gennady Borisov.

2I/Borisov é apenas o segundo objecto interestelar a ser detectado no nosso Sistema Solar. O primeiro – 1I/’Oumuamua – foi descoberto em Outubro de 2017, quando já estava na sua rota de saída, dificultando a revelação de detalhes sobre se era um cometa, asteroide ou outra coisa. A presença de uma cabeleira activa de gás e poeira em redor de 2I/Borisov tornou-o no primeiro cometa interestelar confirmado.

Até que outros cometas interestelares sejam observados, a composição invulgar de 2I/Borisov não pode ser facilmente explicada e levanta mais perguntas do que respostas. A sua composição é típica de cometas interestelares? Será que vamos ver mais cometas interestelares nos próximos anos com composições químicas peculiares? O que será que vão revelar sobre como os planetas se formam nos outros sistemas estelares?

“2I/Borisov deu-nos um primeiro vislumbre da química que moldou outro sistema planetário,” disse Milam. “Mas somente quando pudermos comparar o objecto com outros cometas interestelares, é que vamos descobrir se 2I/Borisov é um caso especial, ou se todos os objectos interestelares têm níveis invulgarmente altos de CO.”

Astronomia On-line
24 de Abril de 2020

 

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3526: ALMA observa gás impactado por jactos jovens de buraco negro super-massivo

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Imagem reconstruida do aspecto de MG J0414+0534 caso os efeitos de lente gravitacional fossem “desligados”. As emissões da poeira e do gás ionizado em torno de um quasar podem ser vistas a vermelho. As emissões do gás monóxido de carbono são vistas a verde, que têm uma estrutura bipolar ao longo dos jatos.
Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), K. T. Inoue et al.

Usando o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), os astrónomos obtiveram a primeira imagem de nuvens perturbadas de gás numa galáxia a 11 mil milhões de anos-luz de distância. A equipa descobriu que a perturbação é provocada por jactos jovens e poderosos libertados por um buraco negro super-massivo que reside no centro da galáxia hospedeira. Este resultado lançará luz sobre o mistério do processo evolutivo das galáxias no início do Universo.

É sabido que os buracos negros exercem uma forte atracção gravitacional na matéria circundante. No entanto, é menos conhecido que alguns buracos negros têm fluxos velozes de matéria ionizada, chamados jactos. Em algumas galáxias próximas, os jactos desenvolvidos expelem nuvens galácticas de gás, resultando na supressão de formação estelar. Portanto, para entender a evolução das galáxias, é crucial observar a interacção entre jactos de buracos negros e nuvens gasosas ao longo da história cósmica. No entanto, tem sido difícil obter evidências claras desta interacção, especialmente no início do Universo.

Para obter evidências tão claras, a equipa usou o ALMA para observar um objecto interessante conhecido como MG J0414+0534. Uma característica distintiva de MG J0414+0534 é que os caminhos que a sua luz percorre até à Terra são significativamente distorcidos pela gravidade de outra galáxia “lente” entre MG J0414+0534 e nós, provocando uma ampliação significativa.

“Esta distorção funciona como um ‘telescópio natural’ para permitir uma visão detalhada de objectos distantes,” diz Takeo Minezaki, professor da Universidade de Tóquio.

Outra característica é que MG J0414+0534 possui um buraco negro super-massivo com jactos bipolares no centro da galáxia hospedeira. A equipa conseguiu reconstruir a imagem “verdadeira” das nuvens gasosas, bem como dos jactos de MG J0414+0534, contabilidade cuidadosamente os efeitos gravitacionais exercidos pela galáxia “lente” interveniente.

“Combinando este telescópio cósmico e as observações de alta resolução do ALMA, obtivemos uma visão excepcionalmente nítida, que é 9000 vezes melhor do que a visão humana,” acrescenta Kouichiro Nakanishi, professor associado do projecto no NAOJ (National Astronomical Observatory of Japan)/SOKENDAI. “Com esta resolução extremamente alta, conseguimos obter a distribuição e o movimento nuvens gasosas em torno de jactos expelidos por um buraco negro super-massivo.”

Graças a uma resolução tão superior, a equipa descobriu que nuvens gasosas ao longo dos jactos têm movimentos violentos com velocidades de até 600 km/s, mostrando evidências claras de gás impactado. Além disso, descobriu-se que o tamanho das nuvens gasosas impactadas e dos jactos é muito menor do que o tamanho típico de uma galáxia com esta idade.

“Talvez estejamos a testemunhar a fase inicial da evolução dos jactos na galáxia,” diz Satoki Matsushita, investigador do Instituto de Astronomia e Astrofísica da Academia Sinica. “Pode ser tão cedo quanto algumas dezenas de milhares de anos após o lançamento dos jactos.”

“MG J0414+0534 é um exemplo excelente devido à jovem idade dos jatos,” sumariz Kaiki Inoue, professor na Universidade Kindai, Japão, e autor principal do artigo científico publicado na revista The Astrophysical Journal Letters. “Encontrámos evidências reveladoras da interacção significativa entre jatos e nuvens gasosas, mesmo na fase evolutiva inicial dos jactos. Acho que a nossa descoberta abrirá o caminho para uma melhor compreensão do processo evolutivo das galáxias no início do Universo.”

Astronomia On-line
31 de Março de 2020

 

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As estranhas órbitas dos discos planetários tipo-“Tatooine”

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Dois exemplos de discos proto-planetários alinhados e desalinhados em torno de estrelas binárias (discos circum-binários), observados com o ALMA. As órbitas das estrelas binárias foram acrescentadas para efeitos de claridade. Esquerda: no sistema estelar HD 98800 B, o disco está desalinhado com as estrelas do binário. As estrelas orbitam-se uma à outra (nesta imagem, na nossa direcção e na direcção contrária) em 315 dias. Direita: no sistema estelar AK Sco, o disco está em linha com a órbita das suas estrelas binárias. As estrelas orbitam-se uma à outra a cada 13,6 dias.
Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), I. Czekala e G. Kennedy; NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello

Usando o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), os astrónomos descobriram geometrias orbitais impressionantes em discos proto-planetários que rodeiam estrelas binárias. Embora os discos que orbitem os sistemas estelares duplos mais compactos partilhem quase o mesmo plano, os discos em torno de binários largos têm planos orbitais muito inclinados. Estes sistemas podem ensinar-nos mais sobre a formação planetária em ambientes complexos.

Ao longo das últimas duas décadas têm sido encontrados milhares de planetas em órbita de outras estrelas além do Sol. Alguns destes planetas orbitam duas estrelas, tal como o lar de Luke Skywalker, Tatooine (da saga “Star Wars”). Os planetas nascem em discos proto-planetários – temos agora observações maravilhosas destes discos graças ao ALMA – mas a maioria dos discos estudados até agora encontram-se em estrelas singulares. Os exoplanetas tipo-“Tatooine” formam-se em discos que rodeiam estrelas duplas, os chamados discos circum-binários.

O estudo dos locais de nascimento dos planetas “Tatooine” fornece uma oportunidade única de aprender como os planetas se formam em ambientes diferentes. Os astrónomos já sabem que as órbitas das estrelas binárias podem distorcer e inclinar o disco em seu redor, resultando num disco circum-binário desalinhado em relação ao plano orbital das suas estrelas hospedeiras. Por exemplo, num estudo de 2019 liderado por Grant Kennedy da Universidade de Warwick, no Reino Unido, o ALMA encontrou um disco circum-binário impressionante numa configuração polar.

“Com o nosso estudo, queríamos aprender mais sobre as geometrias típicas dos discos circum-binários,” disse o astrónomo Ian Czekala da Universidade da Califórnia em Berkeley, EUA. Czekala e a sua equipa usaram dados do ALMA para determinar o grau de alinhamento de dezanove discos proto-planetários em torno de estrelas binárias. “Os dados de alta resolução do ALMA foram críticos para o estudo de alguns dos mais pequenos e ténues discos circum-binários vistos até à data,” disse Czekala.

Os astrónomos compararam os dados do ALMA dos discos circum-binários com a dúzia de planetas tipo-“Tatooine” encontrados pelo telescópio espacial Kepler. Para sua surpresa, a equipa descobriu que o grau de desalinhamento entre as estrelas duplas e os seus discos circum-binários dependem fortemente do período orbital das estrelas hospedeiras. Quanto menor o período orbital da estrela binária, maior a probabilidade de hospedar um disco alinhado com a sua órbita. No entanto, os binários com períodos superiores a um mês geralmente hospedam discos desalinhados.

“Nós vemos uma clara sobreposição entre os discos pequenos, em órbita de binários compactos, e os planetas circum-binários encontrados com a missão Kepler,” disse Czekala. Dado que a missão primária do Kepler durou 4 anos, os astrónomos conseguiram descobrir planetas em torno de estrelas duplas que se orbitam uma à outra em menos de 40 dias. E todos estes planetas estavam alinhados com as suas órbitas estelares. Um mistério persistente era se haveriam muito planetas desalinhados que o Kepler teria dificuldade em encontrar. “Com o nosso estudo, sabemos agora que provavelmente não há uma grande população de planetas desalinhados que o Kepler falhou em descobrir, uma vez que os discos circum-binários em torno de binários compactos estão tipicamente alinhados com os seus hospedeiros estelares,” acrescentou Czekala.

Ainda assim, com base nesta descoberta, os astrónomos concluem que devem existir por aí planetas desalinhados em torno de estrelas duplas e que será uma população excitante de procurar com outros métodos de caça exoplanetária, como imagem directa e micro-lente (a missão Kepler da NASA usou o método de trânsito, que é uma das maneiras de encontrar um planeta).

Czekala agora quer descobrir por que razão existe uma correlação tão forte entre o (des)alinhamento do disco e o período orbital da estrela dupla. “Queremos usar as instalações existentes e futuras, como o ALMA e o VLA (Very Large Array) de próxima geração para estudar estruturas de disco em níveis requintados de precisão,” disse, “e tentar entender como os discos deformados ou inclinados afectam o ambiente de formação planetária e como isto pode influenciar a população de planetas que se formam dentro destes discos.”

“Esta investigação é um óptimo exemplo de como novas descobertas se baseiam em observações anteriores,” disse Joe Pesce, oficial da NSF (National Science Foundation) para o NRAO (National Radio Astronomy Observatory) e para o ALMA. “O discernimento das tendências na população de discos circum-binários só foi possível com base nos programas observacionais de arquivo realizados pela comunidade do ALMA em ciclos anteriores.”

Astronomia On-line
24 de Março de 2020

 

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3488: ALMA avista estrela idosa e metamorfósica

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Imagem ALMA do velho sistema W43A. A alta velocidade dos jactos bipolares ejectados da estrela antiga central podem ser vistos a azul, os fluxos de baixa velocidade têm cor verde e as nuvens poeirentas incorporadas pelos jactos estão a laranja.
Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Tafoya et al.

Usando o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), uma equipa internacional de astrónomos capturou o momento exacto em que uma estrela antiga começa a alterar o seu ambiente. A estrela ejectou jactos velozes e bipolares de gás que estão agora a colidir com o material circundante; a idade estimada do jacto observado corresponde a menos de 60 anos. Estas são características-chave para entender como são produzidas as formas complexas das nebulosas planetárias.

As estrelas parecidas com o Sol evoluem para gigantes vermelhas e inchadas na fase final das suas vidas. Aí, a estrela expele gás para formar um remanescente chamado nebulosa planetária. Existe uma grande variedade nas formas das nebulosas planetárias; algumas são esféricas, mas outras são bipolares ou apresentam estruturas complicadas. Os astrónomos estão interessados nas origens desta variedade, mas a poeira e o gás espesso expelidos por uma estrela velha obscura o sistema e dificultam a investigação do funcionamento interno do processo.

Para resolver este problema, uma equipa de astrónomos liderada por Daniel Tafoya da Universidade de Tecnologia de Chalmers, Suécia, apontou o ALMA para W43A, um antigo sistema estelar na direcção da constelação de Águia.

Graças à alta resolução do ALMA, a equipa obteve uma visão muito detalhada do espaço em torno de W43A. “As estruturas mais notáveis são os seus pequenos jactos bipolares,” diz Tafoya, autor principal do estudo publicado na revista The Astrophysical Journal Letters. A equipa descobriu que a velocidade dos jactos é tão alta quanto 175 km/s, o que é muito maior do que as estimativas anteriores. Com base nesta velocidade e no tamanho dos jactos, a equipa calculou a idade dos jactos como sendo inferior ao tempo de vida do ser humano.

“Considerando a juventude dos jactos em comparação com a vida útil de uma estrela, é seguro dizer que estamos a testemunhar o ‘momento exacto’ em que os jactos começaram a empurrar o gás circundante,” explica Tafoya. “Quando os jactos esculpem o material circundante em aproximadamente 60 anos, uma única pessoa pode observar o progresso durante a sua vida.”

De facto, a imagem ALMA mapeia claramente a distribuição de nuvens empoeiradas incorporadas pelos jactos, o que é uma evidência reveladora de que está a impactar o ambiente.

A equipa assume que esta incorporação é a chave para produzir uma nebulosa planetária de forma bipolar. No seu cenário, a estrela idosa originalmente ejecta gás esfericamente e o núcleo da estrela perde o seu invólucro. Se a estrela tiver uma companheira, o seu gás é “derramado” para o núcleo da estrela moribunda e uma porção deste novo gás forma os jactos. Portanto, ter ou não uma companheira é um factor importante para determinar a estrutura da nebulosa planetária resultante.

“W43A é um dos objectos peculiares de nome ‘fonte de água’,” diz Hiroshi Imai da Universidade de Kagoshima, Japão, membro da equipa. “Algumas estrelas antigas mostram emissões de rádio características das moléculas de água. Nós supomos que manchas destas emissões de água indicam a região da interface entre os jactos e o material circundante. Nós chamamos-lhe ‘fontes de água’ e pode ser um sinal de que a fonte central é um sistema binário que lança um novo jacto.”

“Existem apenas 15 objectos ‘fonte de água’ identificados até ao momento, apesar do facto de existirem mais de 100 mil milhões de estrelas na nossa Via Láctea,” explica José Francisco Goméz do Instituto de Astrofísica da Andaluzia, Espanha. “Isto porque provavelmente a vida útil dos jactos é bastante curta, de modo que temos muita sorte em observar objectos tão raros.”

Astronomia On-line
10 de Março de 2020

 

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3461: Como as estrelas recém-nascidas se preparam para o nascimento dos planetas

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

O ALMA e o VLA observaram mais de 300 proto-estrelas e seus jovens discos proto-planetários em Orionte. Esta imagem mostra um subconjunto de estrelas, incluindo alguns binários. Os dados do ALMA e do VLA complementam-se uns aos outros: o ALMA vê a estrutura do disco externo (a azul) e o VLA observa o disco interno e o núcleo estelar (laranja).
Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), J. Tobin; NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello

Uma equipa internacional de astrónomos usou dois dos radiotelescópios mais poderosos do mundo para criar mais de trezentas imagens de discos de formação planetária em torno de estrelas muito jovens nas Nuvens de Orionte. Estas imagens revelam novos detalhes sobre os locais de nascimento dos planetas e sobre os estágios iniciais da formação estelar.

A maioria das estrelas do Universo é acompanhada por planetas. Estes planetas nascem em anéis de poeira e gás, chamados discos proto-planetários. Mesmo estrelas muito jovens estão cercadas por estes discos. Os astrónomos querem saber exactamente quando estes discos começam a se formar e qual o seu aspecto. Mas as estrelas jovens são muito fracas e existem densas nuvens de poeira e gás em seu redor, nos berçários estelares. Somente complexos de radiotelescópios altamente sensíveis conseguem localizar os pequenos discos em redor destas estrelas infantis por entre o material densamente compacto nestas nuvens.

Nesta nova investigação, os astrónomos apontaram o VLA (Karl G. Jansky Very Large Array) da NSF (National Science Foundation) e o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) para uma região no espaço onde nascem muitas estrelas: as Nuvens Moleculares de Orionte. Este levantamento, de nome VANDAM (VLA/ALMA Nascent Disk and Multiplicity), é até à data o maior levantamento de estrelas jovens e dos seus discos.

As estrelas muito jovens, também chamadas proto-estrelas, formam-se em nuvens de gás e poeira no espaço. O primeiro passo na formação de uma estrela é o colapso destas nuvens densas devido à gravidade. À medida que a nuvem colapsa, começa a girar – formando um disco achatado em torno da proto-estrela. O material do disco continua a alimentar a estrela e a fazê-la crescer. Eventualmente, o material restante no disco deverá formar planetas.

Muitos aspectos destes primeiros estágios da formação estelar, e de como o disco se forma, ainda não são claros. Mas esta nova investigação fornece algumas pistas em falta, pois o VLA e o ALMA espiaram através das nuvens densas e observaram centenas de proto-estrelas e seus discos em vários estágios de formação.

Jovens discos de formação planetária

“Este levantamento revelou a massa e o tamanho médio destes discos proto-planetários muito jovens,” disse John Tobin, do NRAO (National Radio Astronomy Observatory) em Charlottesville, no estado norte-americano da Virgínia, e líder da equipa científica. “Agora podemos compará-los com discos mais antigos que também foram estudados intensivamente com o ALMA.”

O que Tobin e a sua equipa descobriram, é que discos muito jovens podem ter tamanho semelhante, mas são, em média, muito mais massivos do que os discos mais antigos. “Quando uma estrela cresce, consome cada vez mais material do disco. Isto significa que os discos mais jovens têm muito mais matéria-prima da qual os planetas podem formar-se. Possivelmente já começaram a ser formados, em torno de estrelas muito jovens, planetas maiores.”

Quatro proto-estrelas especiais

Entre as centenas de imagens deste levantamento, quatro proto-estrelas parecem diferentes das outras e chamaram a atenção dos cientistas. “Estas estrelas recém-nascidas pareciam muito irregulares e desajeitadas,” disse Nicole Karnath, membro da equipa e da Universidade de Toledo, Ohio (agora no Centro Científico do SOFIA). “Pensamos que estão num dos estágios mais iniciais da formação estelar e algumas talvez ainda nem se tenham transformado em proto-estrelas.”

A descoberta destes quatro objectos, pelos cientistas, é especial. “Raramente encontramos mais do que um objecto irregular numa observação,” acrescentou Karnath, que usou quatro destas estrelas infantis para propor um caminho esquemático para os estágios iniciais da formação estelar. “Não temos a certeza da sua idade, mas têm provavelmente menos de dez mil anos.”

Para serem definidas como uma típica proto-estrela (classe 0), as estrelas não devem apenas ter um disco giratório achatado em seu redor, mas também um fluxo – expelindo material em direcções opostas – que limpa a nuvem densa em torno das estrelas e as torna opticamente visíveis. Este fluxo é importante, porque impede que as estrelas descontrolem a sua rotação enquanto crescem. Mas exactamente quando é que estes fluxos começam, é uma questão em aberto na astronomia.

Uma das estrelas infantis neste estudo, chamada HOPS 404, possui um fluxo de apenas dois quilómetros por segundo (um típico fluxo proto-estelar tem 10-100 km/s). “É um grande sol inchado que ainda está a acumular muita massa e que apenas começou o seu fluxo para perder momento angular e assim continuar a crescer,” explicou Karnath. “Este é um dos fluxos mais pequenos que já vimos e apoia a nossa teoria do aspecto do primeiro passo na formação de uma proto-estrela.”

Combinando o ALMA e o VLA

A excelente resolução e sensibilidade desta investigação, fornecidas pelo ALMA e pelo VLA, foram cruciais para entender as regiões exteriores e interiores das proto-estrelas e dos seus discos. Embora o ALMA possa examinar em grande detalhe o material denso e empoeirado em torno de proto-estrelas, as imagens do VLA obtidas a maiores comprimentos de onda foram essenciais para entender as estruturas internas das proto-estrelas mais jovens a escalas mais pequenas do que o nosso Sistema Solar.

“A combinação do ALMA e do VLA deu-nos o melhor dos dois mundos,” disse Tobin. “Graças a estes telescópios, começamos a entender o início da formação planetária.”

Astronomia On-line
25 de Fevereiro de 2020

 

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3416: Esta é a imagem de uma guerra de estrelas

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

O rádio-observatório ALMA, situado no deserto chileno do Atacama, captou o resultado de uma “batalha estelar”. Um dos aspectos positivos duma batalha estelar é que ajuda os astrónomos a compreenderem melhor a evolução final de estrelas como o Sol.

© ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Olofsson et al. Acknowledgement: Robert Cumming

Com o auxílio do rádio-observatório Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), do qual o ESO (European Southern Observatory) é parceiro, os astrónomos descobriram uma nuvem de gás peculiar que resultou da confrontação entre duas estrelas. “Uma das estrelas cresceu tanto que engolfou a outra, a qual, por sua vez, espiralou em direcção à sua companheira levando-a a libertar as suas camadas mais exteriores”, lê-se na nota enviada às redacções.

O comunicado refere que, tal como os humanos, as estrelas também se modificam com a idade, acabando por morrer. No caso do Sol e doutras estrelas como a nossa, esta modificação passa por uma fase durante a qual, tendo já queimado todo o hidrogénio existente no seu centro, a estrela aumenta imenso de tamanho transformando-se numa estrela brilhante chamada gigante vermelha. “Eventualmente, a estrela moribunda perde as suas camadas mais exteriores, restando no final um núcleo quente e denso ao qual chamamos anã branca”, explica a nota.

“O sistema estelar HD101584 é especial no sentido em que o seu “processo de morte’ terminou prematuramente de forma dramática quando uma companheira de pequena massa bastante próxima se viu engolfada pela gigante vermelha,” explica Hans Olofsson da Universidade de Tecnologia Chalmers, na Suécia, que liderou um estudo recente sobre este objeto intrigante, publicado na revista da especialidade Astronomy & Astrophysics.

Graças às novas observações obtidas pelo ALMA e complementadas com dados do APEX (Atacama Pathfinder EXperiment), operado pelo ESO, Olofsson e a sua equipa sabem agora que o que aconteceu ao sistema estelar duplo HD101584 se assemelhou a uma batalha estelar.

Quando a estrela principal se transformou numa gigante vermelha, cresceu tanto que acabou por engolir a sua parceira de pequena massa. Como resultado, a estrela mais pequena espiralou em direcção ao núcleo da gigante e, apesar de não ter colidido com ele, a manobra fez com que a estrela maior explodisse, deixando as suas camadas de gás espalhadas e o seu núcleo exposto.

A equipa diz que a estrutura complexa do gás observada na nebulosa HD101584 se deve a uma estrela mais pequena a espiralar em direcção à gigante vermelha, assim como aos jactos que se formaram no processo. Tal como um golpe mortal desferido às camadas de gás já vencidas, estes jactos foram lançados através do material previamente ejectado, dando origem aos anéis de gás e às bolhas brilhantes azuladas e avermelhadas que vemos na nebulosa.

“Imagem extraordinária” só foi possível devido a resolução do ALMA

Um dos aspectos positivos duma batalha estelar é que ajuda os astrónomos a compreenderem melhor a evolução final de estrelas como o Sol. “Actualmente, conseguimos descrever os processos de morte comuns a muitas estrelas do tipo do Sol, mas não conseguimos explicar o seu porquê ou exactamente como é que acontecem. A HD101584 dá-nos pistas importantes para resolver este mistério, já que se encontra actualmente numa fase curta e transitória entre estádios evolucionários que conhecemos melhor. Com imagens detalhadas do meio que envolve a HD101584, podemos fazer a ligação entre a gigante vermelha que existia anteriormente e o resto estelar em que se transformará brevemente,” explica a co-autora do artigo científico Sofia Ramstedt da Universidade de Uppsala, na Suécia.

A co-autora Elizabeth Humphreys do ESO no Chile destaca que o ALMA e o APEX, localizados no deserto chileno do Atacama, foram cruciais para que a equipa pudesse investigar “tanto a física como a química que se encontram em acção” na nuvem de gás. Humphreys acrescenta: “Esta imagem extraordinária do meio circunstelar da HD101584 não teria sido possível sem a excelente sensibilidade e resolução angular do ALMA.”

Apesar dos telescópios actuais permitirem aos astrónomos estudar o gás que rodeia o binário, as duas estrelas no centro da complexa nebulosa encontram-se muito próximas uma da outra e demasiado afastadas de nós para poderem ser separadas.

O Extremely Large Telescope do ESO, actualmente em construção no deserto chileno do Atacama, “dar-nos-á informação sobre o “coração” do objecto, permitindo aos astrónomos observar mais de perto o par em luta”, conclui Olofsson.

O ESO é a mais importante organização europeia intergovernamental para a investigação em astronomia e é de longe o observatório astronómico mais produtivo do mundo. O ESO tem 16 Estados Membros: Alemanha, Áustria, Bélgica, Dinamarca, Espanha, Finlândia, França, Holanda, Irlanda, Itália, Polónia, Portugal, Reino Unido, República Checa, Suécia e Suíça, para além do país de acolhimento, o Chile, e a Austrália, um parceiro estratégico.

Diário de Notícias

DN

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3367: Sem ele não haveria vida na Terra. Cientistas traçam viagem cósmica do fósforo

CIÊNCIA

Forma-se nas correntes de gás que dão origem às estrelas e viaja à boleia de cometas. Foi assim que o fósforo, um dos constituintes da vida, chegou à Terra, há cerca de 4,5 mil milhões de anos. Astrónomos traçaram pela primeira vez o seu roteiro

Dizem os poetas que somos feitos do pó de estrelas, e não podiam estar mais certos, porque são as estrelas que forjam os elementos constituintes da vida. Toda ela: das bactérias e das plantas aos crustáceos ou aos vermes, dos linces, aos elefantes, e dos cachalotes aos seres humanos. Mas como surgiu, afinal, a vida na Terra, há cerca de quatro mil milhões de anos?

Esse processo é ainda hoje bastante misterioso, mas a ciência começa a ter algumas respostas, e uma delas tem a ver com o fósforo, um desses elementos essenciais à vida. Combinando dados de observações do telescópio ALMA, do ESO (European Southern Observatory), instalado no deserto de Atacama, no Chile, e da sonda Rosetta, da ESA, a agência espacial europeia, uma equipa de internacional de astrónomos traçou agora pela primeira vez o roteiro de viagem do fósforo, das estrelas, onde se forma, até à Terra, onde se juntou a outros elementos básicos para aqui fazer despontar a vida.

Os dados, publicados hoje na revista científica Monthly Notices of the Royal Astronomical Society mostram que o fósforo se constitui durante a própria formação de um certo tipo de estrelas, e que viaja depois através do cosmos à boleia de cometas, dispersando-se assim no espaço.

“A vida apareceu na Terra há cerca de 4 mil milhões de anos, mas ainda não sabemos bem que processos a tornaram possível”, afirma o principal autor do estudo, Víctor Rivilla, do Instituto Nacional de Astrofísica de Itália, sublinhando que os “dados combinados” do telescópio ALMA e do ROSINA, um dos instrumentos da sonda Rosetta, que estudou em detalhe o cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko, acabam por mostrar como se dá a sua génese, como se dispersa e como se tornou uma peça vital “no puzzle da origem da vida” na Terra.

Graças ao telescópio ALMA, os astrónomos observaram em grande detalhe uma região de formação de estrelas chamada AFGL 5142, e foi assim que conseguiram traçar o rasto ao fósforo. O que verificaram foi que as moléculas com fósforo, nomeadamente o monóxido de fósforo, se formam nas correntes de gás emitidas pelas estrelas massivas quando elas próprias estão a nascer.

É um processo complexo. As estrelas massivas em formação abrem grandes cavidades nas nuvens interestelares (as regiões nebulosas de gás e poeira que existem entre as estrelas) e é então nas paredes dessas cavidades que se formam as moléculas com fósforo, pela acção combinada da radiação e dos choques que são produzidos pela estrela bebé. Estava assim encontrada a sua origem. Mas o que aconteceria depois?

Das estrelas para o espaço

Para tentar responder à pergunta, os investigadores concentraram-se no cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko, do qual a missão europeia Rosetta traçou um dos mais detalhados retratos de um destes astros viajantes, e a ideia era tentar seguir o percurso das moléculas de fósforo, ou à base de fósforo, após a sua formação inicial. É que, após o colapso das tais cavidades nas nuvens interstelares, o fósforo ali criado agrega-se a poeiras que, por sua vez se agregam entre si, formando lentamente outros astros, como os cometas, que se tornam assim os seus veículos de transporte através do espaço.

Olhando para os dados do 67P/Churyumov-Gerasimenko, os astrónomos acabaram por encontrar o que procuravam: lá estava, sem margem para dúvida, a assinatura química do monóxido de fósforo.

O cometa 67P, fotografado pela sonda Rosetta
© ESA/Rosetta/NAVCAM

“A combinação de dados ALMA e ROSINA [o instrumento da sonda Rosetta que identificou os seus elementos] revelou uma espécie de linha condutora química durante todo o processo de formação estelar e onde o monóxido de fósforo desempenha um papel principal,” explica Victor Rivilla.

Kathrin Altwegg, investigadora principal de ROSINA e também autora do estudo acrescenta que “o monóxido de fósforo encontrado no cometa 67P poderá fortalecer [a tese] da ligação entre cometas e a vida na Terra”. O fósforo, diz, “é essencial à vida tal como a conhecemos” e, “muito provavelmente, os cometas transportaram enormes quantidades de compostos orgânicos para a Terra”.

Já Leonardo Testi, astrónomo do ESO e o gestor de operações do ALMA na Europa, sublinha a importância da “sinergia entre infra-estruturas líder mundiais no solo [o ALMA] e no espaço [a Rosetta], através da colaboração entre o ESO e a ESA”, para se chegar a esta “descoberta transformadora”, que permite ir mais além no conhecimento das “nossas origens cósmicas”.

Diário de Notícias

Filomena Naves

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3326: A vida turbulenta de dois buracos negros super-massivos apanhados numa colisão galáctica

CIÊNCIA/ESPAÇO

A galáxia NGC 6240, vista pelo ALMA (topo) e pelo Telescópio Espacial Hubble (baixo). Na imagem ALMA, o gás molecular é azul e os buracos negros são os pontos vermelhos. A imagem ALMA fornece a visão mais detalhada do gás molecular em torno dos buracos negros nesta galáxia em fusão.
Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), E. Treister; NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello; NASA/ESA Hubble

Uma equipa internacional de astrónomos usou o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) para criar a imagem mais detalhada de sempre do gás em redor de dois buracos negros super-massivos numa galáxia em fusão.

A 400 milhões de anos-luz da Terra, na direcção da constelação de Ofiúco, duas galáxias estão a colidir entre si e a formar uma galáxia conhecida como NGC 6240. Esta galáxia de forma peculiar já foi observada muitas vezes, pois está relativamente perto. Mas NGC 6240 é complexa e caótica. A colisão entre as duas galáxias ainda está em andamento, trazendo com elas dois buracos negros super-massivos em crescimento que provavelmente se vão fundir num buraco negro ainda maior.

Para compreender o que está a acontecer em NGC 6240, os astrónomos querem observar em detalhe a poeira e o gás em redor dos buracos negros, mas as imagens anteriores não eram nítidas o suficiente para tal. Novas observações do ALMA aumentaram a resolução das imagens por um factor de dez – mostrando pela primeira vez a estrutura do gás frio na galáxia, mesmo dentro da esfera de influência dos buracos negros.

“A chave para entender esta sistema galáctico é o gás molecular,” explicou Ezequiel Treister da Pontificia Universidad Católica em Santiago, Chile. “Este gás é o combustível necessário para formar estrelas, mas também alimenta os buracos negros super-massivos, o que lhes permite crescer.”

A maior parte do gás está localizado numa região entre os dois buracos negros. Observações menos detalhadas, feitas anteriormente, haviam sugerido que este gás podia ser um disco giratório. “Não encontramos nenhuma evidência para isso,” disse Treister. “Ao invés, vemos um fluxo caótico de gás com filamentos e bolhas entre os buracos negros. Parte deste gás é expelido para fora com velocidades de até 500 km/s. Ainda não sabemos o que provocou estes fluxos.”

Outra razão para observar o gás com tanto detalhe é que este ajuda a determinar a massa dos buracos negros. “Os modelos anteriores, com base em estrelas circundantes, indicaram que os buracos negros eram muito mais massivos do que esperávamos, cerca mil milhões de vezes mais massivos que o Sol,” disse Anne Medling da Universidade de Toledo no estado norte-americano do Ohio. “Mas estas novas imagens do ALMA mostram, pela primeira vez, a quantidade de gás capturado dentro da esfera de influência dos buracos negros. Esta massa é significativa e, portanto, estimamos agora que as massas dos buracos negros são mais pequenas: cerca de algumas centenas de milhões de vezes a massa do nosso Sol. Com base nisto, pensamos que a maioria das medições anteriores de buracos negros em sistemas como este podem estar erradas em 5-90%.”

O gás também está mais próximo dos buracos negros do que os astrónomos esperavam. “Está localizado num ambiente muito extremo,” explicou Medling. “Acreditamos que eventualmente cairá no buraco negro ou será ejectado a altas velocidades.”

Os astrónomos não encontram evidências de um terceiro buraco negro na galáxia, que outra equipa afirmou recentemente ter descoberto. “Não vemos gás molecular associado a este terceiro núcleo reivindicado,” disse Treister. “Podia ser um enxame estelar local em vez de um buraco negro, mas precisamos de estudá-lo muito mais para dizer algo concreto sobre o objecto.”

A alta sensibilidade e resolução do ALMA são cruciais para aprender mais sobre os buracos negros super-massivos e o papel do gás nas galáxias em interacção. “Esta galáxia é tão complexa que nunca poderíamos saber o que está a acontecer no seu interior sem estas imagens rádio detalhadas,” disse Loreto Barcos-Muñoz do NRAO (National Radio Astronomy Observatory) em Charlottesville, Virgínia, EUA. “Agora temos uma melhor ideia da estrutura 3D da galáxia, o que nos dá a oportunidade de entender como as galáxias evoluem durante os últimos estágios de uma fusão. Daqui a algumas centenas de milhões de anos, esta galáxia parecerá completamente diferente.”

Astronomia On-line
7 de Janeiro de 2020

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3260: ALMA identifica primeira poluição ambiental do Universo

CIÊNCIA

Imagem ALMA de uma jovem galáxia rodeada por um casulo gasoso de carbono. A cor vermelha mostra a distribuição do carbono gasoso, visto graças à combinação de dados do ALMA para 18 galáxias. A imagem tem 3,8×3,8 segundos de arco, o que corresponde a 70.000×70.000 anos-luz à distância de 12,8 mil milhões de anos-luz.
Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA, Fujimoto et al.

Usando o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), investigadores descobriram nuvens gigantescas de carbono gasoso com um raio superior a 30.000 anos-luz em torno de galáxias jovens. Esta é a primeira confirmação de que os átomos de carbono, produzidos no interior das estrelas, no início do Universo, se espalharam além das galáxias. Nenhum estudo teórico previu grandes casulos de carbono em torno de galáxias em crescimento, o que levanta questões sobre a nossa compreensão actual da evolução cósmica.

“Examinámos cuidadosamente o Arquivo Científico ALMA e recolhemos todos os dados que contêm sinais de rádio de iões de carbono em galáxias do Universo jovem, apenas mil milhões de anos após o Big Bang,” diz Seiji Fujimoto, autor principal do artigo científico e astrónomo da Universidade de Copenhaga, ex-aluno de doutoramento da Universidade de Tóquio. “Ao combinar todos os dados, alcançámos uma sensibilidade sem precedentes. Obter um conjunto de dados da mesma qualidade com uma observação levaria 20 vezes mais do que as observações típicas do ALMA, o que é quase impossível de alcançar.”

Os elementos pesados como o carbono e o oxigénio não existiam no Universo na época do Big Bang. Foram formados mais tarde graças à fusão nuclear nas estrelas. No entanto, ainda não se sabe como estes elementos se espalharam pelo Universo. Os astrónomos encontraram elementos pesados dentro de galáxias bebé, mas não para lá dessas galáxias, devido à sensibilidade limitada dos seus telescópios. Esta equipa de investigação resumiu os sinais fracos armazenados no arquivo de dados e empurrou os limites.

“As nuvens gasosas de carbono são quase cinco vezes maiores do que a distribuição de estrelas nas galáxias, como observado pelo Telescópio Espacial Hubble,” explica Masami Ouchi, professor na Universidade de Tóquio e do Observatório Astronómico Nacional do Japão. “Vimos nuvens difusas, mas enormes, flutuando no Universo escuro como carvão.”

Então, como é que os casulos de carbono se formaram? “As explosões de super-nova na fase final da vida estelar expelem elementos pesados formados nas estrelas,” diz o professor Rob Ivinson, director de ciência do ESO. “Os jactos energéticos e a radiação dos buracos negros super-massivos nos centros das galáxias também podem ajudar a transportar carbono para fora das galáxias e, finalmente, para todo o Universo. Estamos a testemunhar esse processo de difusão em andamento, a primeira poluição ambiental do Universo.”

A equipa de investigação realça que, actualmente, os modelos teóricos são incapazes de explicar estas grandes nuvens de carbono em torno de galáxias jovens, provavelmente indicando que algum novo processo físico tem de ser incorporado nas simulações cosmológicas. “As galáxias jovens parecem ejectar uma quantidade de gás rico em carbono que excede em muito a nossa expectativa,” diz Andrea Ferrara, professor da Scuola Normale Superiore di Pisa.

A equipa está agora a usar o ALMA e outros telescópios por todo o planeta para explorar ainda mais as implicações da descoberta de fluxos galácticos e halos ricos em carbono em torno das galáxias.

Astronomia On-line
24 de Dezembro de 2019

 

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3186: ALMA descobre a galáxia empoeirada mais distante escondida à vista de todos

CIÊNCIA

Imagem rádio do ALMA que mostra a galáxia MAMBO-9. Consiste de duas partes e está no processo de fusão.
Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), C.M. Casey et al.; NRAO/AUI/NSF, B. Saxton

Usando o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), astrónomos avistaram a luz de uma galáxia massiva apenas 970 milhões de anos após o Big Bang. Esta galáxia, de nome MAMBO-9, é a galáxia empoeirada mais distante já observada sem a ajuda de uma lente gravitacional.

As galáxias empoeiradas que formam estrelas são os viveiros estelares mais intensos do Universo. Formam estrelas a um ritmo de até alguns milhares de vezes a massa do Sol por ano (o ritmo de formação estelar da nossa Via Láctea é de apenas três massas solares por ano) e contêm grandes quantidades de gás e poeira. Não se espera que estas galáxias monstruosas se tenham formado no início da história do Universo, mas os astrónomos já descobriram várias quando o Universo tinha menos de mil milhões de anos. Uma delas é a galáxia SPT0311-58, que o ALMA observou em 2018.

Devido ao seu comportamento extremo, os astrónomos pensam que estas galáxias empoeiradas desempenham um papel importante na evolução do Universo. Mas descobri-las é uma tarefa complexa. “Estas galáxias tendem a esconder-se à vista de todos,” disse Caitlin Casey da Universidade do Texas em Austin e autora principal de um estudo publicado na revista The Astrophysical Journal. “Sabemos que existem por aí, mas não são fáceis de encontrar porque a luz das suas estrelas está escondida em nuvens de poeira.”

A luz de MAMBO-9 já tinha sido detectada há dez anos atrás pelo co-autor Manuel Aravena, usando o instrumento MAMBO (Max-Planck Millimeter BOlometer) acoplado ao telescópio IRAM de 30 metros na Espanha e o PdBI (Plateau de Bure Interferometer) na França. Mas estas observações não foram sensíveis o suficiente para revelar a distância da galáxia. “Estávamos na dúvida se era real, porque não conseguíamos encontrá-la com outros telescópios. Mas, a ser real, tinha que estar muito longe,” diz Aravena, que na altura era estudante de doutoramento na Alemanha e actualmente trabalha na Universidade Diego Portales no Chile.

Graças à sensibilidade do ALMA, Casey e a sua equipa foram agora capazes de determinar a distância de MAMBO-9. “Encontrámos a galáxia num novo levantamento ALMA projectado especificamente para identificar galáxias empoeiradas que formam estrelas no Universo primitivo,” disse Casey. “E o especial desta observação é que esta é a galáxia empoeirada mais distante que já vimos de maneira desobstruída.”

A luz de galáxias distantes é frequentemente obstruída por outras galáxias mais próximas de nós. Estas galáxias no plano da frente funcionam como lentes gravitacionais: dobram a luz da galáxia mais distante. Este efeito de lente facilita a identificação de objectos distantes por parte dos telescópios (é assim que o ALMA pôde ver a galáxia SPT0311-58). Mas também distorce a imagem do objecto, dificultando a identificação de detalhes.

Neste estudo, os astrónomos viram MAMBO-9 directamente, sem lente, e isso permitiu-lhes medir a sua massa. “A massa total de gás e poeira na galáxia é enorme: dez vezes mais do que todas as estrelas da Via Láctea. Isto significa que ainda vai construir a maioria das suas estrelas,” explicou Casey. A galáxia tem duas partes e está no processo de fusão.

Casey espera encontrar galáxias empoeiradas mais distantes no levantamento do ALMA, que fornecerá informações sobre quão comuns são, como estas galáxias massivas se formaram tão cedo no Universo e porque é que são tão empoeiradas. “Normalmente, a poeira é um subproduto da morte das estrelas,” disse. “Esperamos cem vezes mais estrelas do que poeira. Mas MAMBO-9 ainda não produziu tantas estrelas e queremos descobrir como a poeira se pode formar tão rapidamente após o Big Bang.”

“Observações com tecnologia nova e mais capaz podem produzir descobertas inesperadas como MAMBO-9,” disse Joe Pesce, executivo da NSF para o NRAO e para o ALMA. “Embora seja um desafio explicar uma galáxia tão grande, tão cedo na história do Universo, descobertas como esta permitem que os astrónomos desenvolvam uma compreensão melhorada e coloquem cada vez mais questões sobre o Universo.”

A luz de MAMBO-9 viajou cerca de 13 mil milhões de anos até alcançar as antenas do ALMA (o Universo tem aproximadamente 13,8 mil milhões de anos). Isto significa que podemos ver como a galáxia era no passado. Hoje, a galáxia provavelmente será ainda maior, contendo cem vezes mais estrelas que a Via Láctea, residindo num enorme enxame de galáxias.

Astronomia On-line
13 de Dezembro de 2019

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