2952: Português entre os premiados com 2,7 milhões por imagem de buraco negro

CIÊNCIA

A equipa de cientistas, que inclui o astrofísico português Hugo Messias, que obteve a primeira imagem de um buraco negro recebe este domingo um prémio de três milhões de dólares (2,7 milhões de euros) pelo trabalho inédito.

A NASA também tem estudado os buracos negros
© NASA NASA/Reuters

O Prémio Breakthrough, atribuído nos Estados Unidos, reconhece avanços científicos de excelência, tendo como patrocinadores Mark Zuckerberg, um dos fundadores do Facebook, e Sergey Brin, ex-presidente da Google.

A “fotografia” do buraco negro – localizado no centro da galáxia M87, a 55 milhões de anos-luz da Terra, e com uma massa 6,5 mil milhões de vezes superior à do Sol – foi apresentada em Abril e foi conseguida graças aos dados recolhidos das observações feitas, no comprimento de onda rádio, com uma rede de oito radiotelescópios espalhados pelo mundo, que funcionaram como um só e com uma resolução sem precedentes.

O “telescópio gigante” foi designado Event Horizon Telescope, tendo Hugo Messias participado nas observações com um dos radiotelescópios, o ALMA, no Chile.

A equipa internacional de 347 cientistas que obteve a primeira imagem de um buraco negro super-maciço, neste caso a sua silhueta formada por gás quente e luminoso a rodopiar em seu redor, foi premiada na categoria de Física Fundamental.

A imagem dos contornos do buraco negro – o buraco em si, um corpo denso e escuro de onde nem a luz escapa, não se vê – permitiu comprovar mais uma vez a Teoria da Relatividade Geral, de 1915, do físico Albert Einstein, que postula que a presença de buracos negros, os objectos cósmicos mais extremos do Universo, deforma o espaço-tempo e sobreaquece o material em seu redor.

De acordo com a equipa científica envolvida na observação, a sombra do buraco negro registada é o mais próximo da imagem do buraco negro em si, uma vez que este é totalmente escuro.

Diário de Notícias
Lusa
03 Novembro 2019 — 09:15

 

Um “Yeti” cósmico do alvorecer do Universo

CIÊNCIA

Impressão de artista do aspecto de uma galáxia massiva no Universo inicial. A galáxia está a passar por um surto de formação estelar, iluminando o gás em redor da galáxia. As espessas nuvens de poeira ocultam a maior parte da luz, fazendo com que a galáxia pareça mais ténue e desorganizada, muito diferente das galáxias que vemos hoje em dia.
Crédito: James Josephides/Christina Williams/Ivo Labbe

Os astrónomos descobriram acidentalmente as pegadas de uma monstruosa galáxia no Universo primitivo que nunca havia sido vista antes. Como um Yeti cósmico, a comunidade científica geralmente considerava estas galáxias como uma espécie de lenda, dada a falta de evidências da sua existência, mas astrónomos nos Estados Unidos e na Austrália conseguiram, pela primeira vez, obter uma imagem do monstro.

Publicada na revista The Astrophysical Journal, a descoberta fornece novas ideias sobre os primeiros passos crescentes de algumas das maiores galáxias do Universo.

A astrónoma Christina Williams, da Universidade do Arizona, autora principal do estudo, notou um leve borrão de luz em novas observações sensíveis do ALMA (Atacama Large Millimeter Array), uma colecção de 66 radiotelescópios no alto das montanhas chilenas. Estranhamente, o brilho parecia estar a surgir do nada, como uma pegada fantasmagórica num vasto deserto escuro.

“Foi muito misterioso porque a luz parecia não estar ligada a nenhuma galáxia conhecida,” disse Williams, pós-doutorada da NSF (National Science Foundation) no Observatório Steward. “Quando vi que esta galáxia era invisível em qualquer outro comprimento de onda, fiquei muito empolgada porque significava que provavelmente estava muito longe e escondida por nuvens de poeira.”

Os investigadores estimam que o sinal veio de tão longe que demorou 12,5 mil milhões de anos para chegar à Terra, dando-nos uma visão do Universo na sua infância. Eles pensam que a emissão observada é provocada pelo brilho quente das partículas de poeira aquecidas pelas estrelas que se formam no interior profundo de uma galáxia jovem. As nuvens gigantes de poeira escondem a luz das próprias estrelas, tornando a galáxia completamente invisível.

Ivo Labbe, co-autor do estudo, da Universidade de Tecnologia de Swinburne, em Melbourne, Austrália, disse: “Descobrimos que a galáxia é realmente enorme e massiva com tantas estrelas quanto a Via Láctea, mas repleta de actividade, formando novas estrelas a um ritmo 100 vezes superior à da nossa própria Galáxia.”

A descoberta pode resolver uma questão de longa data da astronomia, dizem os autores. Estudos recentes descobriram que algumas das maiores galáxias do Universo jovem cresceram e atingiram a maioridade rapidamente, resultado que não é compreendido teoricamente. As galáxias massivas e adultas só são vistas quando o Universo era apenas uma criança cósmica, a 10% da sua idade actual. Ainda mais intrigante, é que estas galáxias maduras parecem surgir do nada: os astrónomos nunca parecem avistá-las enquanto se formam.

As galáxias mais pequenas já foram vistas no Universo inicial com o Telescópio Espacial Hubble, mas estas “criaturas” não estão a crescer depressa o suficiente para resolver o enigma. Outras galáxias monstruosas também foram relatadas anteriormente, mas estes avistamentos têm sido raros demais para fornecer uma explicação satisfatória.

“A nossa galáxia monstruosa e oculta tem precisamente os ingredientes certos para ser o elo em falta,” explica Williams, “porque provavelmente são muito mais comuns.”

Uma questão em aberto é exactamente quantas existem por aí. As observações para o estudo actual foram feitas numa parte pequena do céu, menos de 1/100 do disco da Lua Cheia. Como o Abominável Homem das Neves, encontrar pegadas da criatura mítica numa pequena faixa de deserto cósmico seria um sinal de incrível sorte ou sinal de que os monstros estão literalmente à espreita em todos os lugares.

Williams disse que os cientistas aguardam ansiosamente o lançamento, programado para Março de 2021, do Telescópio Espacial James Webb da NASA, a fim de investigar estes objectos em mais detalhe.

“O JWST será capaz de observar através do véu de poeira para que possamos aprender quão grandes são realmente estas galáxias e quão depressa estão a crescer, com o objectivo de entender melhor porque é que os modelos falham em explicá-las.”

Mas, por enquanto, os monstros estão por aí, envoltos em muita poeira e mistério.

Astronomia On-line
25 de Outubro de 2019

 

2856: ALMA testemunha formação planetária em acção

CIÊNCIA

Impressão de artista do gás que flui como uma cascata para uma abertura num disco proto-planetário, provavelmente provocado por um planeta em formação.
Crédito: NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello

Pela primeira vez, os astrónomos que usam o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) testemunharam os movimentos 3D de gás num disco proto-planetário. Em três locais do disco em torno de uma jovem estrela chamada HD 163296, o gás flui como uma cascata para aberturas que são provavelmente provocadas por planetas em formação. Estes fluxos gasosos há muito que foram previstos e influenciam directamente a composição química das atmosferas dos planetas. Esta investigação foi publicada na edição mais recente da revista Nature.

Os locais de nascimento dos planetas são discos feitos de gás e poeira. Os astrónomos estudam estes chamados discos proto-planetários a fim de entender os processos de formação planetária. As incríveis imagens destes discos, obtidas com o ALMA, mostram lacunas distintas e características anulares na poeira, que podem ser provocadas por planetas bebés.

Para ter mais certeza de que os planetas provocam estas divisões, e para ter uma visão completa da formação planetária, os cientistas estudam o gás nos discos, além da poeira. Noventa e nove por cento da massa de um disco proto-planetário é gás, dos quais o monóxido de carbono (CO) é o componente mais brilhante, e o ALMA pode observá-lo.

No ano passado, duas equipas de astrónomos demonstraram uma nova técnica de caça planetária usando este gás. As equipas mediram a velocidade do gás monóxido de carbono que gira em redor da jovem estrela HD 163296. Distúrbios localizados nos movimentos do gás revelaram três padrões semelhantes a planetas no disco.

Neste novo estudo, o autor principal Richard Teague da Universidade do Michigan e a sua equipa usaram novos dados ALMA de alta resolução do projecto DSHARP (Disk Substructures at High Angular Resolution Project) para estudar em mais detalhe a velocidade do gás. “Com os dados de alta fidelidade deste programa, conseguimos medir a velocidade do gás em três direcções, em vez de apenas uma,” disse Teague. “Pela primeira vez, medimos o movimento do gás em todas as direcções possíveis. Girando, aproximando-se ou afastando-se da estrela, e para cima ou para baixo no disco.”

Teague e colegas viram o gás movendo-se das camadas superiores em direcção ao meio do disco em três locais diferentes. “O que provavelmente acontece é que um planeta em órbita em redor da estrela empurra o gás e a poeira para o lado, abrindo uma lacuna,” explicou Teague. “O gás acima da divisão entra em colapso como uma cascata, provocando um fluxo giratório de gás no disco.”

Esta é a melhor evidência, até à data, de que realmente existem planetas em formação em torno de HD 163296. Mas os astrónomos não podem dizer com 100% de certeza que os planetas provocam o fluxo de gás. Por exemplo, o campo magnético da estrela também pode provocar distúrbios no gás. “De momento, apenas a observação directa dos planetas podia descartar as outras opções. Mas os padrões deste gás são únicos e, muito provavelmente, apenas os planetas podem provocá-los,” disse o co-autor Jaehan Bae, do Instituto Carnegie para Ciência, que testou esta teoria com uma simulação de computador do disco.

As posições dos três planetas previstos neste estudo correspondem aos resultados do ano passado. Estão provavelmente localizados a 87, 140 e 237 UA (1 UA, ou unidade astronómica, é a distância média da Terra ao Sol). Calculou-se que o planeta mais próximo de HD 163296 tem metade da massa de Júpiter e o planeta mais distante tenha o dobro da massa de Júpiter.

Os fluxos de gás da superfície para o plano médio do disco proto-planetário foram previstos no final da década de 1990. Mas esta é a primeira vez que os astrónomos os observam. Além de serem úteis para detectar planetas bebés, estes fluxos também podem esculpir a nossa compreensão de como os planetas gigantes gasosos obtêm as suas atmosferas.

“Os planetas formam-se na camada intermédia do disco, no chamado plano médio. Este é um lugar frio, protegido da radiação estelar,” explicou Teague. “Nós pensamos que estas aberturas provocadas pelos planetas trazem gás mais quente das camadas externas e quimicamente mais activas do disco e que este gás irá formar a atmosfera do planeta.”

Teague e a sua equipa não esperavam poder ver este fenómeno. “O disco em torno de HD 163296 é o maior e o mais brilhante disco que podemos ver com o ALMA,” salientou Teague. “Mas foi uma grande surpresa ver estes fluxos de gás com tanta nitidez. Os discos parecem ser muito mais dinâmicos do que pensávamos.”

“Isto dá-nos uma imagem muito mais completa da formação dos planetas do que jamais sonhámos,” disse o co-autor Ted Bergin da Universidade de Michigan. “Ao caracterizar estes fluxos, podemos determinar como nascem os planetas como Júpiter e caracterizar a sua composição química durante o nascimento. Podemos ser capazes de usar isto para rastrear o local de nascimento destes planetas, pois podem mover-se durante a formação.”

Astronomia On-line
18 de Outubro de 2019

 

2855: ALMA observa fluxos contra-intuitivos em torno de buraco negro

CIÊNCIA

Impressão de artista do coração da galáxia NGC 1068, que alberga um buraco negro que se alimenta activamente, escondido por trás de uma nuvem de gás e poeira em forma de anel. O ALMA descobriu dois fluxos gasosos em contra-rotação em torno do buraco negro. As cores na imagem representam o movimento do gás: o azul é material que se move na nossa direcção, o vermelho é material que se afasta de nós.
Crédito: NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello

No centro de uma galáxia chamada NGC 1068, um buraco negro super-massivo esconde-se dentro uma espessa nuvem de poeira e gás em forma de anel. Quando os astrónomos usaram o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) para estudar esta nuvem em mais detalhe, fizeram uma descoberta inesperada que poderá explicar porque é que os buracos negros super-massivos cresceram tão depressa no início do Universo.

“Graças à espectacular resolução do ALMA, medimos o movimento do gás nas órbitas mais interiores em redor do buraco negro,” explica Violette Impellizzeri do NRAO (National Radio Astronomy Observatory), que trabalha com o ALMA no Chile e é a autora principal de um artigo publicado na revista The Astrophysical Journal. “Surpreendentemente, encontrámos dois discos de gás girando em direcções opostas.”

Os buracos negros super-massivos já existiam quando o Universo era jovem, apenas mil milhões de anos após o Big Bang. Mas exactamente como estes objectos extremos, cujas massas atingem milhares de milhões de vezes a massa do Sol, tiveram tempo para crescer tanto, é uma questão importante entre os astrónomos. Esta nova descoberta do ALMA pode fornecer uma pista. “Os fluxos de gás contra-giratórios são instáveis, o que significa que as nuvens caem no buraco negro mais depressa do que num disco com uma única direcção de rotação,” disse Impellizzeri. “Esta pode ser uma maneira pela qual um buraco negro cresce rapidamente.”

NGC 1068 (também conhecida como Messier 77) é uma galáxia espiral a aproximadamente 47 milhões de anos-luz da Terra na direcção da constelação de Baleia. No seu centro está um núcleo galáctico activo, um buraco negro super-massivo que se alimenta activamente de um disco giratório e fino de gás e poeira, também conhecido como disco de acreção.

Observações anteriores do ALMA revelaram que o buraco negro está a engolir material e a expelir gás a velocidades incrivelmente altas. Este gás expelido do disco de acreção provavelmente contribui para ocultar a região em redor do buraco negro dos telescópios ópticos.

Impellizzeri e a sua equipa usaram a incrível capacidade de ampliação do ALMA para observar o gás molecular em redor do buraco negro. Inesperadamente, encontraram dois discos de gás contra-giratórios. O disco interno mede 2-4 anos-luz e segue a rotação da galáxia, ao passo que o disco externo (também conhecido como toro) mede 4-22 anos-luz e gira na direcção oposta.

“Não esperávamos ver isto porque o gás que entra no buraco negro normalmente gira apenas numa direcção,” disse Impellizzeri. “Algo deve ter perturbado o fluxo, porque é impossível que uma parte do disco comece a girar para trás sozinha.”

A contra-rotação não é um fenómeno invulgar no espaço. “Vemos isto em galáxias, geralmente a milhares de anos-luz dos seus centros galácticos,” explicou o co-autor Jack Gallimore da Universidade Bucknell, em Lewisburg, no estado norte-americano da Pensilvânia. “A contra-rotação resulta sempre da colisão ou interacção entre duas galáxias. O que torna este resultado notável é que vemos contra-rotação a uma escala muito menor, a dezenas de anos-luz em vez de a milhares de anos-luz do buraco negro central.”

Os astrónomos pensam que o fluxo oposto em NGC 1068 pode ser provocado por nuvens de gás que caíram da galáxia hospedeira, ou por uma pequena galáxia, que passava numa órbita contrária, capturada no disco.

De momento, o disco externo parece estar numa órbita estável em redor do disco interno. “Isto vai mudar quando o disco externo começar a cair no disco interno, o que poderá ocorrer após algumas órbitas ou algumas centenas de milhares de anos. Os fluxos giratórios do gás vão colidir e tornar-se instáveis, e os discos vão provavelmente colapsar num evento luminoso quando o gás molecular cair no buraco negro. Infelizmente, não estaremos cá para testemunhar estes fogos-de-artifício,” concluiu Gallimore.

Astronomia On-line
18 de Outubro de 2019

 

2802: Uma rosquinha cósmica

CIÊNCIA

Com o auxílio do ALMA, os astrónomos obtiveram esta imagem sem precedentes de dois discos onde estrelas bebés estão a crescer, alimentadas por material do disco circundante onde nasceram. A complexa rede de estruturas de poeira distribuídas em formas espirais fazem lembrar os laços de uma rosquinha. Estas observações ajudam os astrónomos a compreender melhor as fases mais iniciais da vida das estrelas e a determinar as condições necessárias à formação de estrelas binárias.
Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Alves et al.

Com o auxílio do ALMA, os astrónomos obtiveram uma imagem de resolução extremamente elevada de dois discos onde estrelas jovens estão a crescer, alimentadas por uma complexa rede de filamentos de gás e poeira em forma de rosquinha. A observação deste fenómeno notável ajuda os astrónomos a compreender melhor as fases mais iniciais da vida das estrelas e a determinar as condições necessárias à formação de estrelas binárias.

As duas estrelas bebés foram descobertas no sistema [BHB2007] 11 — o membro mais jovem de um pequeno enxame estelar na nebulosa escura Barnard 59, a qual faz parte das nuvens de poeira interestelar de nome Nebulosa do Cachimbo. Observações anteriores deste sistema binário mostraram a estrutura exterior. Agora, graças à elevada resolução do Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), uma equipa internacional de astrónomos liderada por cientistas do Instituto Max Planck de Física Extraterrestre (MPE), pôde ver a estrutura interna deste objecto.

“Vemos duas fontes compactas que interpretamos como discos circunstelares em torno de duas estrelas jovens,” explica Felipe Alves do MPE, que liderou o estudo. Um disco circunstelar é o anel de gás e poeira que rodeia uma estrela jovem. A estrela acreta matéria do anel e vai crescendo. “O tamanho de cada um destes discos é semelhante à cintura de asteróides do nosso Sistema Solar e a separação entre eles é 28 vezes maior que a distância entre a Terra e o Sol,” diz Alves.

Os dois discos circunstelares estão rodeados por um disco maior com uma massa total de cerca de 80 massas de Júpiter, apresentando uma rede complexa de estruturas de poeira distribuídas em formas espirais — os laços da rosquinha. “Trata-se de um resultado importante,” comenta Paola Caselli, directora administrativa do MPE, directora do Centro de Estudos Astro-químicos e co-autora deste trabalho. “Podemos finalmente obter imagens da estrutura complexa de estrelas binárias jovens com os seus filamentos de ‘alimentação’ ligados ao disco onde nasceram, o que impõe importantes limites aos actuais modelos de formação estelar.”

As estrelas bebés acretam massa do disco maior em duas fases. A primeira fase dá-se quando massa é transferida para os discos circunstelares individuais em belos laços rodopiantes, que é o que a nova imagem do ALMA nos mostra. A análise dos dados revelou ainda que o disco circunstelar mais brilhante mas de menor massa — o que vemos na parte inferior da imagem — acreta mais material. Numa segunda fase, as estrelas acretam massa dos seus discos circunstelares. “Pensamos que este processo de acreção em duas fases seja responsável pela dinâmica do sistema binário nesta fase de acreção de matéria,” acrescenta Alves. “Apesar do bom ajuste destas observações com a teoria ser já bastante promissor, precisamos ainda de estudar mais sistemas binários jovens com todo o detalhe para compreendermos melhor como é que estrelas múltiplas se formam.”

Astronomia On-line
8 de Outubro de 2019

 

2676: Algo está a matar galáxias no Universo (e não se sabe o que é)

CIÊNCIA

Hubble / NASA / ESA

Nas regiões mais extremas do Universo, galáxias estão a ser assassinadas. As suas formações estelares estão a ser desligadas e os astrónomos não sabem porquê.

O primeiro grande projecto liderado pelo Canadá em um dos principais telescópios do mundo quer descobrir. O novo programa – VERTICO – está a investigar, em detalhes brilhantes, a forma como as galáxias são mortas pelo meio ambiente.

Toby Brown é o principal investigador da VERTICO e lidera a equipa de 30 especialistas que usam o Atacama Large Millimeter Array (ALMA) para mapear o gás molecular de hidrogénio, o combustível do qual novas estrelas são produzidas, em alta resolução em 51 galáxias no nosso aglomerado de galáxias mais próximo, chamado Virgo Cluster.

Comissionado em 2013 a um custo de 1,27 mil milhões de euros, o ALMA é uma variedade de antenas de rádio conectadas a uma altitude de cinco mil metros no deserto de Atacama, no norte do Chile. É uma parceria internacional entre Europa, Estados Unidos, Canadá, Japão, Coreia do Sul, Taiwan e Chile.

O maior projecto astronómico terrestre existente, o ALMA é o telescópio milimétrico de comprimento de onda mais avançado já construído e ideal para estudar as nuvens de denso gás frio das quais se formam novas estrelas, que não podem ser vistas usando luz visível. Grandes programas de pesquisa do ALMA, como o VERTICO, são projectados para abordar questões científicas estratégicas que levarão a um grande avanço ou avanço no campo.

Os sítio onde as galáxias vivem no universo e como interagem com o ambiente (o meio intergaláctico que as cerca) e entre si são importantes influências na capacidade de formar estrelas. Mas precisamente como esse chamado ambiente dita a vida e a morte das galáxias permanece um mistério.

Os aglomerados de galáxias são os ambientes mais massivos e extremos do universo, contendo muitas centenas ou até milhares de galáxias. De acordo com o The Conversation, onde há massa, há gravidade e as enormes forças gravitacionais presentes nos aglomerados aceleram as galáxias a grandes velocidades, geralmente milhares de quilómetros por segundo, e super-aquecem o plasma entre as galáxias a temperaturas tão altas que brilham com raios-X luz

No interior denso e inóspito desses aglomerados, as galáxias interagem fortemente com o ambiente e entre si. São essas interacções que as podem matar ou extinguir a sua formação estelar. Compreender que mecanismos de extinção impedem a formação de estrelas e como o fazem é o foco principal da pesquisa da colaboração da VERTICO.

À medida que as galáxias caem através de aglomerados, o plasma intergaláctico pode remover rapidamente os seus gases num processo violento chamado extracção de pressão de carneiro. Quando se remove o combustível para a formação de estrelas, efectivamente mata-se a galáxia, transformando-a num objecto morto no qual não é formada nenhuma nova estrela.

Além disso, a alta temperatura dos aglomerados pode parar o arrefecimento de gás quente e a condensação nas galáxias. Nesse caso, o gás na galáxia não é removido activamente pelo meio ambiente, mas é consumido à medida que forma estrelas. Este processo leva a um desligamento lento e inexorável da formação estelar, conhecida, de maneira mórbida, como fome ou estrangulamento.

Embora estes processos variem consideravelmente, cada um deles deixa uma impressão única e identificável no gás formador de estrelas da galáxia. Reunir estas impressões para formar uma imagem de como os aglomerados geram mudanças nas galáxias é um dos principais focos da colaboração da VERTICO. Com base em décadas de trabalho para fornecer informações sobre como o ambiente impulsiona a evolução das galáxias, pretendemos adicionar uma nova peça crítica do quebra-cabeça.

O Cluster de Virgem é o local ideal para um estudo detalhado do meio ambiente. É o aglomerado de galáxias massivo mais próximo e está em processo de formação, o que significa que podemos obter um instantâneo de galáxias em diferentes estágios dos seus ciclos de vida. Isto permite-nos construir uma imagem detalhada de como a formação de estrelas é interrompida nos aglomerados de galáxias.

As galáxias no aglomerado de Virgem foram observadas em quase todos os comprimentos de onda no espectro electromagnético (por exemplo, rádio, luz óptica e ultravioleta), mas as observações do gás formador de estrela (feito em comprimentos de onda milimétricos) com a sensibilidade e resolução necessárias ainda não existe.

A VERTICO vai fornecer mapas de alta resolução de gás hidrogénio molecular – o combustível bruto para a formação de estrelas – para 51 galáxias. Com os dados do ALMA para essa grande amostra de galáxias, será possível revelar exactamente que mecanismos de extinção, redução da pressão do aríete ou inanição estão a matar galáxias em ambientes extremos.

Ao mapear o gás formador de estrelas nas galáxias, que são os exemplos de armas fumegantes de extinção por meio do ambiente, a VERTICO avançará a nossa compreensão actual sobre como as galáxias evoluem nas regiões mais densas do Universo.

ZAP //

Por ZAP
20 Setembro, 2019

 

2526: ALMA mostra o interior das tempestades de Júpiter

CIÊNCIA

Imagem rádio de Júpiter obtida com o ALMA. As bandas brilhantes indicam temperaturas altas e as bandas escuras temperaturas baixas. As bandas escuras correspondem a zonas em Júpiter normalmente brancas no visível. As bandas brilhantes correspondem às cinturas acastanhadas no planeta. Esta imagem contém mais de 10 horas de dados, de modo que os detalhes são difusos devido à rotação do planeta.
Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), I. de Pater et al.; NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello

Nuvens rodopiantes, grandes cinturas coloridas, tempestades gigantes. A atmosfera linda e incrivelmente turbulenta de Júpiter tem sido exibida muitas vezes. Mas o que está a acontecer por baixo das nuvens? O que provoca tantas tempestades e erupções que vemos à “superfície” do planeta? Para estudar isto, a luz visível não é suficiente. Precisamos de estudar Júpiter usando ondas de rádio.

Novas imagens feitas com o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) fornecem uma visão única da atmosfera de Júpiter até cinquenta quilómetros abaixo da camada visível de nuvens (de amónia) do planeta.

“O ALMA permitiu-nos fazer um mapa tridimensional da distribuição de amónia abaixo das nuvens. E, pela primeira vez, fomos capazes de estudar a atmosfera por baixo das camadas de nuvens de amónia depois de uma erupção energética em Júpiter,” disse Imke de Pater da Universidade da Califórnia, em Berkeley, EUA.

A atmosfera do planeta gigante Júpiter é composta principalmente de hidrogénio e hélio, juntamente com os gases residuais metano, amónia, hidrossulfeto e água. A camada mais alta de nuvens é composta por amónia gelada. Por baixo, há uma camada de partículas sólidas de hidrossulfeto de amónia e, ainda mais profundamente, a cerca de 80 quilómetros por baixo do topo das nuvens, existe provavelmente uma camada de água líquida. As nuvens superiores formam as distintivas zonas acastanhadas e brancas vistas da Terra.

Muitas das tempestades em Júpiter ocorrem dentro destas cinturas. Podem ser comparadas a tempestades na Terra e são frequentemente associadas com eventos de relâmpagos. As tempestades revelam-se no visível como pequenas nuvens brilhantes, chamadas de plumas. Estas erupções de plumas podem provocar uma grande perturbação na cintura, que pode permanecer visível durante meses ou anos.

As imagens do ALMA foram obtidas alguns dias depois dos astrónomos amadores terem observado uma erupção na Cintura Equatorial Sul de Júpiter em Janeiro de 2017. Ao início foi vista uma pequena pluma brilhante, e depois uma rutura em grande escala na cintura que durou semanas após a erupção.

De Pater e colegas usaram o ALMA para estudar a atmosfera por baixo da pluma e a cintura perturbada no rádio e compararam estas imagens com imagens no UV-visível e no infravermelho, obtidas com outros telescópios aproximadamente ao mesmo tempo.

“As nossas observações do ALMA são as primeiras a mostrar que altas concentrações de amónia sobem pela atmosfera durante uma erupção energética, disse de Pater. “A combinação de observações simultâneas em vários comprimentos de onda diferentes permitiu-nos examinar a erupção em detalhes. O que nos levou a confirmar a teoria actual de que as plumas energéticas são desencadeadas pela convecção húmida na base das nuvens de água, localizadas no fundo da atmosfera. As plumas trazem o gás amónia das profundezas da atmosfera até grandes altitudes, bem acima da camada principal superior de amónia,” acrescentou.

“Estes mapas ALMA, em comprimentos de onda milimétricos, complementam os mapas feitos com o VLA (Very Large Array) da NSF nos comprimentos de onda centimétricos,” disse Bryan Butler, do NRAO (National Radio Astronomy Observatory). “Ambos os mapas sondam abaixo do topo das nuvens vistas em comprimentos de onda visíveis e mostram gases ricos em amónia a subir para e a formar camadas superiores (zonas), e o ar pobre em amónia a descer (cinturas).”

“Os resultados actuais mostram soberbamente o que pode ser alcançado na ciência planetária quando um objecto é estudado com vários observatórios e em vários comprimentos de onda,” explica Eric Villard, astrónomo do ALMA e parte da equipa de investigação. “O ALMA, com a sua sensibilidade sem precedentes e resolução espectral no rádio, trabalhou com sucesso em conjunto com outros observatórios em todo o mundo para fornecer os dados que permitiram uma melhor compreensão da atmosfera de Júpiter.”

Astronomia On-line
27 de Agosto de 2019

 

ALMA identificou antepassados “escuros” de galáxias elípticas gigantes

O ALMA identificou 39 galáxias ténues não identificadas na visão mais profunda do Universo do Telescópio Espacial Hubble, a 10 mil milhões de anos-luz de distância. Este exemplo mostra uma comparação das observações do Hubble e do ALMA. As imagens numeradas de 1 a 4 são as posições das galáxias ténues não observadas na imagem do Hubble.
Crédito: Universidade de Tóquio/CEA/NAOJ

Os astrónomos usaram o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) para identificar 39 galáxias ténues que não foram observadas na visão mais profunda do Universo do Telescópio Espacial Hubble, a 10 mil milhões de anos-luz de distância. São dez vezes mais numerosas do que galáxias igualmente massivas, mas visualmente brilhantes, detectadas com o Hubble. A equipa de investigação assume que estas galáxias fracas antecedem as galáxias elípticas massivas no Universo actual. No entanto, nenhuma teoria significativa para a evolução do Universo previu uma população tão abundante de galáxias massivas escuras e formadoras de estrelas. Os novos resultados do ALMA colocam em questão a nossa compreensão do Universo primitivo. Os resultados foram publicados na última edição da revista Nature.

“Estudos anteriores descobriram galáxias com formação estelar extrema no Universo primitivo, mas a população é bastante limitada,” disse Tao Wang, autor principal da investigação da Universidade de Tóquio, da Comissão Francesa de Energias Alternativas e Energia Atómica (CEA) e do NAOJ (National Astronomical Observatory of Japan) do Japão. “A formação estelar nas galáxias ténues que identificámos é menos intensa do que em galáxias extremamente activas, mas estas são 100 vezes mais abundantes. É importante estudar um componente tão importante da história do Universo para compreender a formação das galáxias.”

Wang e a sua equipa observaram três “janelas” ALMA do Universo profundo, abertas pelo Telescópio Espacial Hubble: os campos CANDELS. A equipa descobriu 63 objectos extremamente vermelhos nas imagens infravermelhas obtidas pelo Telescópio Espacial Spitzer da NASA: são demasiado vermelhas para serem detectadas com o Hubble. No entanto, a resolução espacial limitada do Spitzer impediu que os astrónomos identificassem a sua natureza.

O ALMA detectou emissão de ondas sub-milimétricas de 39 dos 63 objectos extremamente vermelhos. Graças à sua alta resolução e sensibilidade, o ALMA confirmou que são galáxias massivas com formação estelar e que estão a produzir estrelas 100 vezes de modo mais eficiente do que a Via Láctea. Estas galáxias são representativas da maioria das galáxias massivas do Universo de há 10 mil milhões de anos, a maioria das quais até agora não tinham sido discernidas por estudos anteriores.

“Ao manter este ritmo de formação estelar, as galáxias detectadas pelo ALMA provavelmente transformar-se-iam na primeira população de galáxias elípticas massivas formadas no início do Universo,” disse David Elbaz, astrónomo da CEA e co-autor do artigo. “Mas há um problema. São inesperadamente abundantes.” Os cientistas estimaram a sua densidade numérica como equivalente a 530 objectos por cada grau quadrado do céu. Esta densidade numérica excede em muito as previsões dos modelos teóricos actuais e das simulações de computador. Além disso, de acordo com o modelo amplamente aceite do Universo com um tipo particular de matéria escura, é um desafio construir um grande número de objectos massivos numa fase tão inicial do Universo. Como um todo, os resultados actuais do ALMA desafiam a nossa actual compreensão da evolução do Universo.

“Tal como a galáxia M87, da qual os astrónomos recentemente obtiveram a primeira imagem de um buraco negro, as galáxias elípticas massivas estão localizadas no coração de aglomerados de galáxias. Os cientistas pensam que estas galáxias formaram a maioria das suas estrelas no início do Universo,” explica Kotaro Kohno, professor da Universidade de Tóquio e membro da equipa de investigação. “No entanto, pesquisas anteriores pelas progenitoras destas galáxias massivas não tiveram sucesso porque foram baseadas apenas em galáxias que são facilmente detectáveis com o Hubble. A descoberta deste grande número de galáxias ténues e massivas, invisíveis ao Hubble, fornece evidências directas da montagem precoce de galáxias massivas durante os primeiros mil milhões de anos do Universo.” Observações de acompanhamento mais detalhadas, com o ALMA e com o futuro Telescópio Espacial James Webb da NASA, serão essenciais para fornecer informações adicionais sobre a natureza destas galáxias. Os novos estudos poderão construir um quadro completo da formação galáctica no Universo inicial.”

Astronomia On-line
13 de Agosto de 2019

 

ALMA mergulha na “esfera de influência” de buraco negro

O ALMA fez as medições mais precisas de gás frio girando em torno de um buraco negro super-massivo – o gigante cósmico no centro da gigantesca galáxia elíptica NGC 3258. A elipse multicolorida reflecte o movimento do gás que orbita o buraco negro, o azul indicando movimento na nossa direcção e o vermelho indicando movimento para longe de nós. A caixa inserida representa como a velocidade orbital muda com a distância ao buraco negro. Descobriu-se que o material gira mais depressa quanto mais perto os astrónomos observavam do buraco negro, permitindo-lhes calcular com precisão a sua massa: uns impressionantes 2,25 mil milhões de vezes a massa do nosso Sol.
Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), B. Boizelle; NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello; Telescópio Espacial Hubble (NASA/ESA); Carnegie-Irvine Galaxy Survey

O que acontece dentro de um buraco negro fica dentro de um buraco negro, mas o que acontece dentro da “esfera de influência” de um buraco negro – a região mais interna de uma galáxia onde a gravidade de um buraco negro é a força dominante – é de grande interesse para os astrónomos e pode ajudar a determinar a massa de um buraco negro bem como o seu impacto na sua vizinhança galáctica.

Novas observações com o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) fornecem uma visão sem precedentes de um disco rodopiante de gás interestelar frio em torno de um buraco negro super-massivo. Este disco está no centro de NGC 3258, uma enorme galáxia elíptica a cerca de 100 milhões de anos-luz da Terra. Com base nestas observações, uma equipa liderada por astrónomos da Universidades A&M do Texas e da Universidade da Califórnia, em Irvine, determinou que este buraco negro tem uma massa equivalente a 2,25 mil milhões de sóis, o buraco negro mais massivo medido, até agora, com o ALMA.

Embora os buracos negros super-massivos possam ter massas de milhões a milhares de milhões de vezes a massa do Sol, representam apenas uma pequena fracção da massa de uma galáxia inteira. Isolar a influência da gravidade de um buraco negro das estrelas, do gás interestelar e da matéria escura é um grande desafio e requer observações altamente sensíveis em escala fenomenalmente pequenas.

“A observação do movimento orbital o mais próximo possível de um buraco negro é de vital importância quando se determina com precisão a massa do buraco negro,” disse Benjamin Boizelle, investigador pós-doutorado da Universidade A&M do Texas e autor principal do estudo publicado na revista The Astrophysical Journal. “Estas novas observações de NGC 3258 demonstram o incrível poder do ALMA em mapear, com detalhes impressionantes, a rotação de discos gasosos em torno de buracos negros super-massivos.”

Os astrónomos usam uma variedade de métodos para medir as massas dos buracos negros. Em galáxias elípticas gigantes, a maioria das medições vem de observações do movimento orbital de estrelas em redor do buraco negro, captadas no visível ou no infravermelho. Outra técnica, usando masers naturais de água (lasers no rádio) em nuvens de gás que orbitam em torno de buracos negros, fornece uma maior precisão, mas estes masers são muito raros e estão associados quase exclusivamente a galáxias espirais com buracos negros mais pequenos.

Ao longo dos últimos anos, o ALMA desbravou caminho ao utilizar um novo método para estudar buracos negros em galáxias elípticas gigantes. Cerca de 10% das galáxias elípticas contêm discos giratórios de gás frio e denso nos seus centros. Estes discos contêm monóxido de carbono (CO) gasoso, que pode ser observado com radiotelescópios no comprimento de onda milimétrico.

Usando o efeito Doppler da emissão das moléculas de CO, os astrónomos podem medir as velocidades das nuvens de gás em órbita, e o ALMA possibilita a resolução dos próprios centros de galáxias onde as velocidades orbitais são mais altas.

“A nossa equipa investiga galáxias elípticas próximas com o ALMA há já vários anos com o objectivo de encontrar e estudar discos de gás molecular girando em torno de buracos negros gigantes,” acrescentou Aaron Barth da Universidade da Califórnia em Irvine, co-autor do estudo. “NGC 3258 é o melhor alvo que já encontrámos, porque podemos rastrear a rotação do disco para mais perto do buraco negro do que em qualquer outra galáxia.”

Tal como a Terra orbita o Sol mais depressa do que Plutão, pois é-lhe exercida uma maior força gravitacional, as regiões mais internas do disco de NGC 3258 orbitam mais depressa do que as partes mais externas devido à gravidade do buraco negro. Os dados do ALMA mostram que a velocidade de rotação do disco sobe de 1 milhão de quilómetros por hora na sua orla externa, a cerca de 500 anos-luz do buraco negro, para mais de 3 milhões de quilómetros por hora perto do centro do disco, a uma distância de apenas 65 anos-luz do buraco negro.

Os investigadores determinaram a massa do buraco negro modelando a rotação do disco, tendo em conta a massa adicional das estrelas na região central da galáxia e outros detalhes como a forma ligeiramente distorcida do disco gasoso. A detecção clara da rápida rotação permitiu que os cientistas determinassem a massa do buraco negro com uma precisão inferior a 1%, embora tenham estimado uma incerteza sistemática adicional de 12% na medição porque a distância até NGC 3258 não é conhecida com muita precisão. Mesmo considerando a incerteza na distância, esta é uma das medições mais precisas da massa de qualquer buraco negro para lá da nossa Galáxia.

“O próximo desafio é encontrar mais exemplos de discos giratórios quase perfeitos como este, para que possamos aplicar este método de medir massas de buracos negros numa amostra maior de galáxias,” concluiu Boizelle. “Observações adicionais do ALMA, que atingirem este nível de precisão, ajudar-nos-ão a entender melhor o crescimento das galáxias e dos buracos negros por todo o Universo.”

Astronomia On-line
9 de Agosto de 2019

 

2416: Descobertas galáxias que podem dar pistas sobre matéria escura do Universo

ESO
A matéria escura em torno de uma das galáxias do enxame de galáxias Abell 3827 não se move com esta, possivelmente implicando que estão a ocorrer interações de natureza desconhecida entre a matéria escura

Astrónomos identificaram 39 galáxias antigas e ‘super-massivas’, uma descoberta que pode dar novas pistas sobre a evolução dos buracos negros de grande massa e a distribuição da matéria escura no Universo, divulgou hoje a Universidade de Tóquio, no Japão.

Os astrónomos da Universidade de Tóquio, que usaram nas observações o radiotelescópio ALMA e o telescópio VLT, ambos no Chile, defendem que a abundância de tais galáxias desafia os modelos actuais do Universo.

As galáxias ter-se-ão formado nos primeiros dois mil milhões de anos do Universo (que terá 13,7 mil milhões de anos de acordo com a teoria do Big Bang). Os resultados foram publicados esta quarta-feira na revista Nature.

“Esta descoberta contraria os modelos actuais para aquele período da evolução cósmica e vai ajudar a acrescentar alguns detalhes que faltavam até agora“, afirmou o investigador Tao Wang, citado em comunicado pela Universidade de Tóquio.

De acordo com a investigação, a existência e a forma como evoluíram as galáxias ‘super-massivas’ antigas permite saber mais sobre a evolução dos buracos negros ‘super-massivos’ (regiões do Universo de grande massa de onde nem a luz escapa), uma vez que quanto mais massa tem uma galáxia mais massa tem o buraco negro no centro dessa galáxia.

Por outro lado, segundo os autores do estudo, as galáxias com maior massa estão ligadas à distribuição da matéria escura, a que não é visível e que constitui a maior parte do Universo.

“Tal [facto] desempenha um papel na modulação da estrutura e distribuição das galáxias. Os investigadores vão precisar de actualizar as suas teorias”, sustentou o astrónomo Kotaro Kohno.

Dada a distância a que se encontra este tipo de galáxias, a luz por elas emitida chega muito ténue à Terra, não sendo visível com telescópios ópticos.

A equipa de astrónomos japoneses espera aprofundar os seus estudos sobre as 39 galáxias, nomeadamente sobre a sua população de estrelas e a sua composição química, com o potente telescópio espacial James Webb, com lançamento previsto para 2021, após sucessivos adiamentos.

ZAP // Lusa

Por Lusa
7 Agosto, 2019

 

Descoberto um disco circum-planetário, “formador de luas”, em torno de jovem planeta

CIÊNCIA

Imagem ALMA da poeira em PDS 70, um sistema localizado a aproximadamente 370 anos-luz da Terra. Duas manchas ténues na região interior do disco estão associadas com planetas recém-formados. Uma dessas concentrações de poeira é um disco circum-planetário, o primeiro já detectado em torno de uma estrela distante.
Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO); A. Isella

Recorrendo ao ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), os astrónomos fizeram as primeiras observações de um disco circum-planetário, a cintura planetária de poeira e gás que os astrónomos fortemente teorizam controlar a formação de planetas e que dá origem a todo um sistema de luas, como o encontrado em redor de Júpiter.

Este jovem sistema estelar, PDS 70, está localizado a aproximadamente 370 anos-luz da Terra. Recentemente, os astrónomos confirmaram a presença de dois planetas massivos, semelhantes a Júpiter, em órbita da estrela. Esta descoberta foi feita com o VLT (Very Large Telescope) do ESO, que detectou o brilho quente naturalmente emitido pelo hidrogénio gasoso que se acumula nos planetas.

As novas observações do ALMA, ao invés, mostram as fracas ondas de rádio emitidas pelas partículas minúsculas (com cerca de um-décimo de milímetro) de poeira em redor da estrela.

Os dados do ALMA, combinados com as observações anteriores do VLT no óptico e no infravermelho, fornecem evidências convincentes de que um disco empoeirado capaz de formar múltiplas luas rodeia o planeta mais exterior conhecido do sistema.

“Pela primeira vez, podemos ver conclusivamente os sinais reveladores de um disco circum-planetário, que ajuda a suportar muitas das actuais teorias de formação planetária,” disse Andrea Isella, astrónomo da Universidade Rice em Houston, no estado norte-americano do Texas, autor principal de um artigo publicado na revista The Astrophysical Journal Letters.

“Ao compararmos as nossas observações com imagens infravermelhas e ópticas de alta-resolução, podemos ver que uma concentração de minúsculas partículas de poeira, de outro modo enigmática, é um disco planetário de poeira, o primeiro do seu género já observado conclusivamente,” disse. De acordo com os investigadores, esta é a primeira vez que um planeta é visto nestas três bandas distintas de luz (visível, infravermelho e rádio).

Ao contrário dos gelados anéis de Saturno, que provavelmente se formaram pela colisão de cometas e corpos rochosos há relativamente pouco tempo na história do nosso Sistema Solar, o disco circum-planetário é o remanescente do processo de formação do planeta.

Os dados do ALMA também revelaram duas diferenças distintas entre os dois planetas recém-descobertos. O mais próximo dos dois, PDS 70 b, que está mais ou menos à mesma distância da sua estrela do que Úrano do Sol, tem uma massa de poeira atrás dele, lembrando uma cauda. “O que isto é, e o que significa para este sistema planetário, ainda não é conhecido,” disse Isella. “A única coisa conclusiva que podemos dizer é que está longe o suficiente do planeta para ser uma característica independente.”

O segundo planeta, PDS 70 c, reside no mesmo local que um nó claro de poeira visto nos dados do ALMA. Dado que este planeta brilha tão intensamente nas bandas do infravermelho e do hidrogénio, os astrónomos podem dizer de maneira convincente que um planeta totalmente formado já está em órbita e que o gás próximo continua a ser sugado para a superfície do planeta, terminando o seu surto de crescimento adolescente.

Este planeta exterior está localizado a mais ou menos 5,3 mil milhões de quilómetros da estrela hospedeira, aproximadamente à mesma distância que Neptuno está do Sol. Os astrónomos estimam que este planeta tenha entre 1 e 10 vezes a massa de Júpiter. “Se o planeta estiver do lado mais massivo dessa estimativa, é bem possível que existam luas do tamanho de um planeta formando-se em redor,” observou Isella.

Os dados do ALMA também acrescentam outro elemento importante a estas observações.

Os estudos ópticos de sistemas planetários são notoriamente complexos. Dado que a estrela é muito mais brilhante do que os planetas, é difícil filtrar o brilho, tal como tentar avistar um pirilampo ao lado de um holofote. No entanto, as observações do ALMA não têm essa limitação, já que as estrelas emitem comparativamente pouca luz em comprimentos de onda milimétricos e submilimétricos.

“Isto significa que podemos voltar a este sistema a diferentes períodos e mapear com mais facilidade a órbita dos planetas e a concentração de poeira no sistema,” concluiu Isella. “Isto dar-nos-á uma visão única das propriedades orbitais dos sistemas solares nos seus primeiros estágios de desenvolvimento.”

Astronomia On-line
16 de Julho de 2019

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2211: ALMA descobre exemplo mais antigo de fusão de galáxias

Composição de B14-65666 que mostra as distribuições da poeira (vermelho), do oxigénio (verde) e do carbono (azul), observadas pelo ALMA e estrelas (branco) observadas pelo Telescópio Espacial Hubble.
Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA, Hashimoto et al.

Usando o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), investigadores observaram os primeiros sinais combinados de oxigénio, carbono e poeira de uma galáxia no Universo, há 13 mil milhões de anos. Ao comparar os diferentes sinais, a equipa determinou que a galáxia é, de facto, duas galáxias em fusão, tornando-se o exemplo mais antigo, já descoberto, de uma fusão galáctica.

Takuya Hashimoto, da Universidade Waseda, no Japão, e a sua equipa usaram o ALMA para observar B14-656666, um objecto localizado a 13 mil milhões de anos-luz na direcção da constelação de Sextante. Por causa da velocidade finita da luz, os sinais que recebemos hoje de B14-65666 tiveram que viajar durante 13 mil milhões de anos para chegar até nós. Por outras palavras, mostram-nos o aspecto da galáxia há 13 mil milhões de anos atrás, menos de mil milhões de anos após o Big Bang.

O ALMA alcançou a observação mais antiga de emissões de rádio do oxigénio, carbono e poeira em B14-65666. A detecção de múltiplos sinais permite que os astrónomos recuperem informações complementares.

A análise dos dados mostrou que as emissões estão divididas em duas “manchas”. Observações anteriores com o Telescópio Espacial Hubble revelaram dois agrupamentos em B14-65666. Agora, com três sinais de emissão detectados pelo ALMA, a equipa foi capaz de mostrar que as duas manchas perfazem, na verdade, um único sistema, mas com velocidades diferentes; o que indica que as manchas são duas galáxias em fusão. O exemplo mais antigo e conhecido de fusão galáctica. A equipa de investigação estimou que a massa estelar total de B14-65666 é inferior a 10% da massa da Via Láctea, o que significa que está nas suas fases iniciais de formação. Apesar de ser muito jovem, B14-65666 está a produzir 100 vezes mais estrelas do que a Via Láctea. Esta formação estelar activa é outra assinatura de fusões galácticas porque a compressão do gás em galáxias que colidem leva naturalmente à formação estelar explosiva.

“Com os ricos dados do ALMA e do Hubble, combinados com uma avançada análise de dados, pudemos juntar as peças para mostrar que B14-65666 é um par de galáxias em fusão na era mais antiga do Universo,” explica Hashimoto. “A detecção de ondas de rádio de três componentes, num objecto tão distante, demonstra a alta capacidade do ALMA em investigar o Universo longínquo.”

As galáxias actuais como a nossa Via Láctea já passaram por inúmeras fusões, algumas bastante violentas. Por vezes, uma galáxia mais massiva engole uma mais pequena. Em casos raros, galáxias com tamanhos semelhantes fundem-se para formar uma nova e maior galáxia. As fusões são essenciais para a evolução galáctica, atraindo muitos astrónomos ansiosos por rastreá-las.

“O nosso próximo passo é procurar azoto, outro elemento químico importante, e até mesmo a molécula de monóxido de carbono,” comentou Akio Inoue, professor da Universidade de Waseda. “Em última análise, esperamos entender observacionalmente a circulação e a acumulação de elementos e materiais no contexto da formação e evolução das galáxias.”

Astronomia On-line
21 de Junho de 2019

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2186: ESO Astronomy

ESO Picture of the Week: This stunning photograph shows some of the antennas comprising the ALMA Observatory all observing a panoramic view of the Milky Way’s centre. Some features visible in the sky include Crux (The Southern Cross) just above and to the right of the nearest antenna, and the Carina Nebula slightly further to the right. Image credit: Petr Horálek Photography / ESO Astronomy http://socsi.in/eTeN1
Credit: @ESO
Eso foto da semana: Esta fotografia deslumbrante mostra algumas das antenas que compõem o ALMA Observatory, tudo a observar uma vista panorâmica do centro da Via Láctea. Algumas características visíveis no céu incluem crux (a cruz do Sul) logo acima e à direita da antena mais próxima, e a nebulosa da Carina ligeiramente mais longe para a direita. Crédito da imagem: Petr Horálek Photography / ESO Astronomy http://socsi.in/eTeN1
Crédito: @Eso
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2179: ESO Astronomy

#ThrowbackThursday One of ALMA Observatory 66 antennas is being worked on here by specialist engineers, who also capture the moment. Image credit: J. C. Rojas / ESO Astronomy View larger image at: http://socsi.in/Fbfuj

#Throwbackthursday uma das antenas do ALMA Observatory 66 está a ser trabalhado aqui por engenheiros especialistas, que também captam o momento. Crédito da imagem: J. C. Rojas / Eso Astronomy vista a imagem maior em: http://socsi.in/Fbfuj

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2134: Anel nublado e frio em torno do buraco negro super-massivo da Via Láctea

Impressão de artista do anel de gás interestelar frio em redor do buraco negro super-massivo no centro da Via Láctea. Novas observações do ALMA revelaram, pela primeira vez, esta estrutura.
Crédito: NRAO/AUI/NSF; S. Dagnello

Novas observações do ALMA revelam um disco nunca antes visto de gás interestelar frio envolvido em torno do buraco negro super-massivo no centro da Via Láctea. Este disco nublado dá aos astrónomos novas informações sobre o funcionamento da acreção: o desvio de material para a superfície de um buraco negro. Os resultados foram publicados na revista Nature.

Através de décadas de estudo, os astrónomos desenvolveram uma imagem mais clara da vizinhança caótica e povoada em redor do buraco negro super-massivo no centro da Via Láctea. O nosso Centro Galáctico está a aproximadamente 26.000 anos-luz da Terra e o buraco negro super-massivo, conhecido como Sagitário A*, tem 4 milhões de vezes a massa do nosso Sol. Sabemos agora que esta região está repleta de estrelas errantes, nuvens de poeira interestelar e um grande reservatório de gases fenomenalmente quentes e comparativamente mais frios. Pensa-se que estes gases orbitem o buraco negro num vasto disco de acreção que se estende a poucas décimas de um ano-luz do horizonte de eventos do buraco negro.

No entanto, até agora, os astrónomos só tinham conseguido fotografar a porção quente e ténue deste gás em acreção, que forma um fluxo aproximadamente esférico e que não mostra uma rotação óbvia. A sua temperatura está estimada em 10 milhões de graus Celsius, ou cerca de metade da temperatura do núcleo do nosso Sol. A esta temperatura, o gás brilha intensamente em raios-X, permitindo que seja estudado por telescópios de raios-X no espaço, até à escala de um-décimo de um ano-luz do buraco negro.

Além deste gás incandescente e quente, observações anteriores com telescópios de comprimento de onda milimétrico detectaram um grande reservatório de hidrogénio gasoso comparativamente mais frio (cerca de 10 mil graus Celsius) a poucos anos-luz em torno do buraco negro. A contribuição deste gás para o fluxo de acreção do buraco negro era anteriormente desconhecida.

Embora o buraco negro do nosso Centro Galáctico seja relativamente calmo, a radiação em seu redor é forte o suficiente para fazer com que os átomos de hidrogénio continuem a perder e a recombinar-se com os seus electrões. Esta recombinação produz um sinal distintivo de comprimento de onda milimétrico, que é capaz de atingir a Terra com muito poucas perdas no caminho. Com a sua notável sensibilidade e capacidade em ver detalhes, o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) foi capaz de detectar este ténue sinal de rádio e de produzir a primeira imagem do disco de gás mais frio que rodeia o buraco negro super-massivo da Via Láctea a apenas um-centésimo de ano-luz de distância, ou cerca de 1000 vezes a distância da Terra ao Sol. Estas observações permitiram que os astrónomos mapeassem a localização e rastreassem o movimento desse gás. Os investigadores estimam que a quantidade de hidrogénio neste disco frio é equivalente a um-décimo da massa de Júpiter, ou a 1/10.000 da massa do Sol.

Através do mapeamento dos desvios nos comprimentos de onda desta radiação de rádio devido ao efeito Doppler (a luz dos objectos que se movem em direcção à Terra é ligeiramente desviada para a porção mais “azul do espectro enquanto a luz dos objectos que se movem para longe da Terra é ligeiramente desviada para a porção mais “vermelha”), os astrónomos puderam ver claramente que o gás está a girar em torno do buraco negro. Esta informação fornecerá novas informações sobre como os buracos negros devoram a matéria e a complexa interacção entre um buraco negro e a sua vizinhança galáctica.

“Fomos os primeiros a fotografar este disco elusivo e a estudar a sua rotação,” comentou Elena Murchikova, membro, em astrofísica, do Instituto de Estudos Avançados em Princeton, Nova Jersey, EUA. “Também estamos a estudar a acreção para o buraco negro. Isto é importante porque é o buraco negro super-massivo mais próximo. Mesmo assim, ainda não temos um bom entendimento de como funciona a acreção. Esperamos que estas novas observações do ALMA ajudem o buraco negro a ceder alguns dos seus segredos.”

Astronomia On-line
7 de Junho de 2019



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Planetas gigantes e cometas “à luta” no disco circum-estelar em torno de HD 163296

O disco circum-estelar em torno de HD 163296 e o sistema de divisões e anéis criados pelos seus jovens planetas gigantes, observado recentemente pelo ALMA (Projecto DSHARP).
Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), S. Dagnello

Num estudo publicado na revista The Astrophysical Journal, uma equipa de investigadores do INAF (Istituto Nazionale di Astrofisica), Itália, investigou se as características anómalas nas distribuições de poeira e gás no disco de HD 163296, reveladas pelas observações do ALMA, poderiam surgir das interacções dos planetas gigantes com um componente do disco anteriormente não encontrado: planetesimais.

Os discos circum-estelares compostos de gás e poeira que rodeiam as jovens estrelas em formação são o ambiente no qual os planetas nascem. A sua poeira fornece o material de construção a partir do qual os planetas começam o seu crescimento e, como resultado da sua incorporação nos corpos planetários, a sua abundância deve diminuir com o tempo. Desde as suas primeiras imagens de anéis concêntricos brilhantes do disco circum-estelar em torno de HL Tau, o ALMA tem revolucionado a nossa visão dos discos circum-estelares revelando a presença generalizada de um número de estruturas de pequena escala (divisões, anéis e braços espirais) no seu gás e poeira, a maioria das quais pensa-se estar ligada à presença de planetas jovens e surgir da interacção da sua gravidade com o ambiente circundante.

Entre os discos mais bem estudados, observados pelo ALMA, está o que rodeia HD 163296, uma estrela com cinco milhões de anos e com cerca de duas vezes a massa do Sol. O disco de HD 163296 é tanto massivo (pouco menos de um-décimo da massa do Sol) quanto largo (cerca de 500 UA, duas vezes o tamanho do limite externo da Cintura de Kuiper no Sistema Solar) e foi proposto abrigar pelo menos três planetas com massas compreendidas entre duas vezes a de Úrano e uma vez a de Júpiter. As observações mais recentes do ALMA permitiram caracterizar espacialmente e composicionalmente a estrutura do disco de HD 163296 para um nível anteriormente nem sonhado e mostrou como a poeira ainda é bastante abundante (mais de 300 vezes a massa da Terra) neste disco apesar da sua idade e de ter produzido pelo menos três planetas gigantes. As mesmas observações também relevaram alguns comportamentos estranhos da distribuição espacial da poeira que não podiam ser facilmente explicados apenas como resultado da sua interacção com o gás e os planetas gigantes recém-formados.

Espera-se que a poeira migre para dentro a partir das regiões externas do disco devido ao seu agrupamento e fricção com o gás, mas também se espera que a migração seja interrompida por planetas massivos. Como resultado desse fluxo para o interior, a poeira deveria desaparecer, com o tempo, da região imediatamente para dentro do planeta mais interior de HD 163296. Ao mesmo tempo, a poeira proveniente das regiões externas do disco deve acumular-se fora das órbitas do segundo e do terceiro planeta. As observações do ALMA revelaram, em vez disso, que as regiões para dentro do primeiro planeta e entre o primeiro e o segundo planeta têm algumas das maiores concentrações de poeira de todo o disco. Num estudo publicado na revista The Astrophysical Journal, uma equipa de investigadores explorou se estas características anómalas podem surgir da interacção dos planetas gigantes com um componente do disco anteriormente não contabilizado: planetesimais.

“A partir do estudo do Sistema Solar, sabemos que os discos circum-estelares maduros como o de HD 163296 não são compostos apenas por gás e poeira, mas também contêm uma população invisível de pequenos objectos planetários semelhantes aos nossos asteróides e cometas,” explica Diego Turrini, autor principal do estudo e investigador do IAPS (Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali) do INAF (Istituto Nazionale di Astrofisica). “Sabemos também que o aparecimento de planetas gigantes afecta estes planetesimais causando, na sua evolução, um breve, mas intenso pico de excitação dinâmica que, embora curto do ponto de vista da longa vida de um sistema planetário, pode ter uma duração comparável à vida dos discos circum-estelares,” continua Turrini.

A equipa quis saber se estas interacções entre os planetas gigantes jovens de HD 163296 e os planetesimais invisíveis podiam produzir as anomalias observadas na distribuição da poeira. As simulações que realizaram mostraram como, durante o crescimento dos três planetas gigantes, uma fracção cada vez maior da população de planetesimais na vizinhança é injectada em órbitas muito excêntricas e muito inclinadas, semelhantes às dos cometas no Sistema Solar. “O principal resultado dessa excitação dinâmica é uma taxa mais alta de colisões violentas entre os planetesimais”, explica Francesco Marzari, professor da Universidade de Pádua e co-autor do estudo.

Quando analisaram o resultado das simulações dinâmicas através de um modelo colisional, a equipa descobriu que as colisões entre os planetesimais permanecem bastante gentis até que os planetas gigantes se aproximam das suas massas finais, mas que depois crescem drasticamente em violência e começam a “moer” os planetesimais. “Estas colisões violentas reabastecem a população de poeira no disco,” salienta Marzari. “A nova poeira produzida por este processo, no entanto, tem uma distribuição orbital diferente da original e concentra-se principalmente em dois lugares: a região orbital dentro do primeiro planeta gigante e no anel entre o primeiro e o segundo planeta.” As mesmas duas regiões onde as observações do ALMA revelaram as maiores discrepâncias com o que era teoricamente esperado.

A equipa descobriu que a excitação dinâmica provocada pela formação dos três planetas gigantes ainda deveria estar a agir até ao momento sobre os planetesimais incorporados no disco de HD 163296. Os autores também descobriram que a produção colisional resultante e sustentada de poeira é capaz de injectar dezenas de vezes a massa da Terra, em poeira, nessas duas regiões orbitais, explicando as observações do ALMA também de um ponto de vista quantitativo. “Até agora, o estudo deste tipo de processo enquanto ocorria nos discos circum-estelares só era possível por meio de simulações,” comenta Turrini. “Graças ao ALMA, podemos agora estudá-lo e aprender muito sobre a interacção entre a formação planetária e o ambiente circundante.”

“A rapidez com que o ALMA está a fornecer dados novos e mais detalhados sobre HD 163296 permitiu-nos expandir o nosso estudo para lá do seu objectivo original,” explica Danai Polychroni, co-autor do estudo e na altura professor na Universidade do Atacama e investigador adjunto do INAF-IAPS. “Percebemos que muitos planetesimais são excitados a velocidades supersónicas em relação ao gás circundante do disco e que podem criar ondas de choque que podem aquecer tanto os próprios planetesimais quanto o gás. Embora ainda não pudéssemos modelar esse processo em detalhe, observações recentes relataram a presença inesperada do gás CO (monóxido de carbono) em regiões caracterizadas por temperaturas onde deveria encontrar-se no estado sólido e por possíveis anomalias na estrutura térmica do disco. Ambos os achados podem, em princípio, ser explicados graças à presença destes planetesimais supersónicos e às ondas de choque que produzem.”

“Este estudo começou como um projecto para explorar se a excitação dinâmica provocada por planetas gigantes recém-formados podia realmente produzir efeitos observáveis. Como tal, nós apenas ‘arranhámos a superfície’ deste processo e das suas implicações,” observa Leonardo Testi, também co-autor do estudo e chefe do Centro de Apoio ALMA do ESA e investigador do INAF em licença. “No entanto, a sua ‘receita’ física é bastante simples: planetas massivos que se formam num disco de planetesimais. Dadas as assinaturas generalizadas de possíveis planetas gigantes jovens que estamos a descobrir com o ALMA e dada a longa duração dos efeitos dinâmicos provocados pelo seu aparecimento, podemos estar à procura de um processo que é bastante comum entre os discos circum-estelares.”

“O contexto do trabalho liderado por Diego Turrini é um dos pilares da sinergia GENESIS,” explica Claudio Codella do INAF (Osservatorio Astrofisico di Arcetri), investigador principal do projecto GENESIS-SKA, financiado pelo INAF. “O GENESIS-SKA é um projecto nacional onde participam mais de 60 investigadores de 8 institutos do INAF e onde trabalham em íntima colaboração com o objectivo geral de investigar as condições favoráveis à formação de sistemas planetários parecidos com o nosso Sistema Solar”. “Os resultados do presente projecto,” acrescenta Codella, “serão de extrema importância também para o estudo das composições químicas do gás localizado nas regiões onde os planetas se formarão e, possivelmente, das suas atmosferas.”

Astronomia On-line
31 de Maio de 2019


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1835: Foto do buraco negro: é como ler em Paris um jornal exposto em Nova Iorque

Veja o vídeo que demonstra bem a dimensão do feito.

https://www.dn.pt/vida-e-futuro/interior/observar-um-buraco-negro-e-como-ler-em-paris-um-jornal-exposto-em-nova-iorque-10782782.html?jwsource=cl

A capacidade de observação da rede de radiotelescópios com a qual foi obtida a primeira ‘fotografia’ de um buraco negro, hoje divulgada, equivale a ler um jornal exposto em Nova Iorque a partir de um café em Paris.

A analogia é feita em comunicado pelo Observatório Europeu do Sul (OES) e pelo Event Horizon Telescope (EHT), uma rede à escala planetária de oito radiotelescópios em solo que foi formada sob colaboração internacional para capturar as primeiras imagens de um buraco negro, objecto no universo completamente escuro do qual nada pode escapar, nem mesmo a luz.

Um dos radiotelescópios usados foi o ALMA, do OES, composto por 66 antenas e que está localizado no planalto de Chajnantor, nos Andes Chilenos, a 5.000 metros de altitude, no norte do Chile.

Da equipa de mais de 200 investigadores que participaram na observação do buraco negro super-maciço e da sua sombra, que se situa no centro da galáxia M87, faz parte o astrofísico português Hugo Messias, do observatório ALMA. O Observatório Europeu do Sul é uma organização astronómica da qual Portugal faz parte.

As observações do EHT foram feitas a partir de uma técnica conhecida como “interferometria de linha de base muito longa”, que sincroniza os diversos telescópios colocados em diferentes pontos do mundo e “explora a rotação” da Terra para formar “um enorme telescópio do tamanho da Terra”.

A técnica permitiu à rede de oito radiotelescópios ter “a maior resolução angular alguma vez atingida”, ou seja, “o suficiente para se ler um jornal colocado em Nova Iorque”, nos Estados Unidos, “a partir de um café em Paris”, em França.

A resolução angular, que determina o desempenho de instrumentos de observação como os telescópios, é a capacidade de se distinguir dois objectos cujas imagens estão muito próximas.

Ao contrário de um telescópio óptico, que produz imagens a partir da luz visível, um radiotelescópio, como os oito utilizados para registar o buraco negro da M87, capta as ondas de rádio emitidas por corpos celestes através de uma ou várias antenas de grandes dimensões.

As observações feitas a alta altitude pelos oito radiotelescópios – um deles localizado na Serra Nevada, em Espanha, e outro na Antárctida – decorreram numa campanha em 2017.

A foto histórica
© Event Horizon Telescope (EHT)/National Science Foundation/via REUTERS

Apesar de os instrumentos não estarem fisicamente ligados, os seus dados foram sincronizados através de relógios atómicos, que deram o tempo exacto das observações.

Cada telescópio gerou “enormes quantidades de dados”, cerca de 350 ‘terabytes’ por dia, que foram guardados em discos rígidos com hélio, que pesam menos e têm maior capacidade de armazenamento.

Os dados foram migrados para supercomputadores do Instituto Max Planck, na Alemanha, e do Instituto de Tecnologia de Massachusetts, nos Estados Unidos, e convertidos numa imagem através de “ferramentas computacionais inovadoras”.

“Calibrações múltiplas e métodos de obtenção de imagens” revelaram, no final, “uma estrutura semelhante a um disco com uma região central escura – a sombra do buraco negro – que se manteve em várias observações independentes do EHT”. A sombra de um buraco negro “é o mais próximo” da imagem do buraco negro propriamente dito, uma vez que este é totalmente escuro.

Dada a sua enorme massa (6,5 mil milhões de vezes superior à do Sol) e a relativa proximidade (55 milhões de anos-luz da Terra), os cientistas vaticinaram que o buraco negro da galáxia M87 fosse um dos maiores que pudesse ser visto da Terra, “o que o tornou um excelente alvo” para o Event Horizon Telescope.

A presença de buracos negros, os objectos cósmicos mais extremos que foram previstos em 1915 pelo físico Albert Einstein na Teoria da Relatividade Geral, deforma o espaço-tempo e sobreaquece o material em seu redor.

Até à ‘fotografia’ hoje divulgada, as imagens de um buraco negro eram meramente concepções artísticas.

Os resultados do trabalho do Event Horizon Telescope são descritos em seis artigos publicados hoje num número especial da revista da especialidade The Astrophysical Journal Letters.

A mesma rede de radiotelescópios também se propõe obter a primeira imagem do buraco negro super-maciço Sagitário A, localizado no centro da Via Láctea.

Diário de Notícias
DN/Lusa
10 Abril 2019 — 18:19

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O português que ajudou a “fotografar” o buraco negro: “Este resultado é espectacular”

Hugo Messias é investigador do telescópio ALMA, um dos oito do projecto Event Horizon Telescope, que obteve a primeira imagem de um buraco negro. Ao DN, o astrofísico português fala da nova descoberta e do que aí vem.

O astrofísico Hugo Messias.
© DR

Em 2014, um ano depois de o telescópio ALMA ter começado a funcionar no deserto de Atacama, no norte do Chile, Hugo Messias já estava a usar as suas observações, e assim fez uma descoberta. Não só conseguiu, nessa altura, obter a melhor imagem de sempre de uma colisão entre duas galáxias, como isso permitiu à equipa que então liderava caracterizar a “fábrica” de estrelas que a observação revelou. Agora, aos 34 anos, enquanto investigador do ALMA – “termino o contrato de três anos em Agosto, depois ainda não sei”, diz -, volta a estar no centro de uma grande descoberta: a da primeira imagem de um buraco negro, lá longe, a 55 milhões de anos-luz da Terra.

Um marco do qual já se disse que haverá um antes e um depois desta imagem. Para Hugo Messias, este é um resultado “espectacular”, que além disso levanta muitas perguntas a que vai ser preciso responder no futuro. Por exemplo: será que aquele buraco negro está a rodar? Neste momento, ninguém sabe.

(continua na versão paga PREMIUM do DN)

Diário de Notícias
Filomena Naves
11 Abril 2019 — 06:29

Pode continuar a ler esta notícia se pagar ao DN para o fazer. É um de muitos artigos deste online classificados de PREMIUM… Apenas inseri aqui o que esta “à mostra” por ser um português envolvido nesta matéria.

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1763: Formação estelar e poeira de estrelas antigas

Imagem do ALMA e do Telescópio Espacial Hubble da galáxia distante MACS0416_Y1. A distribuição da poeira e do oxigénio gasoso traçada pelo ALMA tem tons avermelhados e esverdeados, respectivamente, enquanto a distribuição das estrelas captada pelo Hubble está a azul.
Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA, Tamura et al.

Investigadores detectaram um sinal de rádio de poeira interestelar abundante em MACS0416_Y1, uma galáxia a 13,2 mil milhões de anos-luz de distância na direcção da constelação de Erídano. Os modelos-padrão não conseguem explicar tanta poeira numa galáxia tão jovem, forçando-nos a reconsiderar a história da formação estelar. Os cientistas agora pensam que MACS0416_Y1 sofreu uma formação estelar escalonada, com dois períodos intensos 300 milhões e 600 milhões de anos após o Big Bang, e com uma fase calma entre eles.

As estrelas são os principais intervenientes no Universo, mas são apoiadas pelas mãos invisíveis dos bastidores: a poeira estelar e o gás. As nuvens cósmicas de poeira e gás são os locais de formação estelar e magistrais contadores da história cósmica.

“A poeira e os elementos relativamente pesados, como oxigénio, são disseminados pela morte das estrelas,” disse Yoichi Tamura, professor associado da Universidade de Nagoya e autor principal do artigo científico. “Portanto, uma detecção de poeira em determinado momento indica que um número de estrelas já se formou e morreu bem antes desse ponto.”

Usando o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), Tamura e a sua equipa observaram a galáxia distante MACS0416_Y1. Dada a velocidade finita da luz, as ondas de rádio que observamos hoje nesta galáxia tiveram que viajar durante 13,2 mil milhões de anos para chegar até nós. Por outras palavras, fornecem uma imagem do aspecto da galáxia há 13,2 mil milhões de anos, apenas 600 milhões de anos após o Big Bang.

Os astrónomos detectaram um sinal fraco, mas revelador, de emissões de rádio de partículas de poeira em MACS0416_Y1. O Telescópio Espacial Hubble, o Telescópio Espacial Spitzer e o VLT (Very Large Telescope) do ESO observaram a luz das estrelas da galáxia; e da sua cor estimam que a idade estelar seja de 4 milhões de anos.

“Não é fácil,” realça Tamura. “A poeira é demasiado abundante para ter sido formada em 4 milhões de anos. É surpreendente, mas precisamos de ter os pés assentes na terra. As estrelas mais antigas podem estar escondidas na galáxia, ou podem já ter morrido e desaparecido.”

“Já foram propostas várias ideias para superar esta crise orçamentária de poeira,” disse Ken Mawatari, investigador da Universidade de Tóquio. “No entanto, nenhuma é conclusiva. Fizemos um novo modelo que não precisa de suposições extremas divergentes do conhecimento da vida das estrelas no Universo de hoje. O modelo explica bem tanto a cor da galáxia como a quantidade de poeira.” Neste modelo, o primeiro surto de formação estelar começou aos 300 milhões de anos e durou 100 milhões de anos. Depois, a formação estelar acalmou durante algum tempo e recomeçou aos 600 milhões de anos. Os investigadores pensam que o ALMA observou esta galáxia no início da sua segunda geração de formação estelar.

“A poeira é um material crucial para planetas como a Terra,” explica Tamura. “O nosso resultado é um passo importante para entender o início da história do Universo e a origem da poeira.”

Astronomia On-line
26 de Março de 2019

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1749: Testemunhando o nascimento de um sistema binário massivo

Imagem ALMA da região de formação estelar IRAS07299 e do sistema binário massivo no seu centro. A imagem de fundo mostra correntes densas de gás e poeira (verde) que parecem fluir para o centro. Os movimentos do gás, traçados pela molécula metanol, na nossa direcção, estão a azul; os movimentos na direcção oposta estão a vermelho. A inserção mostra uma ampliação do massivo binário em formação, com a protoestrela primária e mais brilhante movendo-se na nossa direcção mostrada a azul e a protoestrela secundária, mais ténue, movendo-se para longe de nós, mostrada a vermelho. As linhas pontilhadas mostram um exemplo das órbitas da primária e secundária espiralando em torno do seu centro de massa (assinalado pela cruz).
Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO); RIKEN, Zhang et al.

Cientistas do Grupo RIKEN para Investigação Pioneira no Japão, da Universidade Chalmers de Tecnologia na Suécia, da Universidade da Virgínia nos EUA e colaboradores usaram o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) para observar uma nuvem molecular que está em colapso para formar duas protoestrelas massivas que acabarão por se tornar num sistema estelar binário.

Embora se saiba que a maioria das estrelas massivas possuem companheiras estelares em órbita, não se tem a certeza de como isso acontece – por exemplo, se as estrelas nascem juntas num disco espiral comum no centro de uma nuvem em colapso, ou se se agrupam mais tarde graças a encontros aleatórios num enxame estelar lotado.

Tem sido difícil compreender a dinâmica da formação de binários porque as protoestrelas nestes sistemas ainda estão envolvidas numa nuvem espessa de gás e poeira que impede a maior parte da luz de escapar. Felizmente, é possível vê-las usando ondas de rádio, desde que possam ser visualizadas com resolução espacial suficientemente alta.

Na investigação actual, publicada na revista Nature Astronomy, os cientistas liderados por Yichen Zhang do Grupo RIKEN para Investigação Pioneira e Jonathan C. Tan da Universidade Chalmers e da Universidade da Virgínia, usaram o ALMA para observar, em alta resolução espacial, uma região de formação estelar conhecida como IRAS07299-1651, localizada a 1,68 kiloparsecs, cerca de 5500 anos-luz.

As observações mostraram que já neste estágio inicial, a nuvem contém dois objectos, uma estrela central massiva e “primária” e outra estrela “secundária” em formação, também com massa elevada. Pela primeira vez, a equipa de investigação foi capaz de usar estas observações para deduzir a dinâmica do sistema. As observações mostraram que as duas estrelas em formação estão separadas por uma distância de aproximadamente 180 UA (1 UA, ou unidade astronómica, é a distância entre a Terra e o Sol). Portanto, estão bem distantes. Actualmente orbitam-se uma à outra com um período de no máximo de 600 anos e têm uma massa total de pelo menos 18 vezes a do Sol.

De acordo com Zhang, “esta é uma descoberta empolgante porque há muito que estamos perplexos com a questão de se as estrelas se transformam em binários durante o colapso inicial da nuvem de formação estelar ou se são criados durante os estágios posteriores. As nossas observações mostram claramente que a divisão em estrelas duplas ocorre no início, enquanto ainda estão na sua infância.”

Outra descoberta do estudo foi que as estrelas binárias estão sendo estimuladas a partir de um disco comum alimentado pela nuvem em colapso e isto favorece um cenário no qual a estrela secundária do binário se formou como resultado da fragmentação do disco originalmente em redor da primária. Isto permite que a protoestrela secundária, inicialmente mais pequena, “roube” matéria da sua irmã e eventualmente emergem como “gémeas” bastante semelhantes.

Tan acrescenta: “Este é um resultado importante para entender o nascimento das estrelas massivas. Estas são importantes em todo o Universo pois produzem, no final das suas vidas, os elementos pesados que compõem a nossa Terra e que estão nos nossos corpos.”

Zhang conclui: “O que é importante agora é observar outros exemplos para ver se esta é uma situação única ou algo que é comum no nascimento de todas as estrelas massivas.”

Astronomia On-line
22 de Março de 2019

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1664: Há milhões de buracos negros mortais em torno do Universo

(dr) The SXS (Simulating eXtreme Spacetimes) Project

O Universo possui mais de 100 milhões de buracos negros “silenciosos”. Recentemente, uma equipa de astrónomos alertou para a descoberta de um gigante negro “escondido” atrás de uma nuvem de gás.

Buracos negros são objectos muito densos com atracção gravitacional tão forte que nem mesmo a luz consegue escapar. Como não emitem luz, os astrónomos inferem a existência de buracos negros a partir dos efeitos que a sua gravidade produz em outros objectos.

Os astrónomos suspeitam que pequenos buracos negros se fundem e vão crescendo gradualmente, mas nunca nenhum cientista encontrou um buraco negro de massa intermediária. Recentemente, uma equipa de japoneses encontrou um desses “monstros” escondido tranquilamente próximo de um buraco negro super-massivo no centro da nossa galáxia.

Esse buraco negro, encontrado pela equipa do Observatório Astronómico Nacional do Japão, possui uma “massa intermediária“, apesar de furtivo, e foi descoberto ao analisar o comportamento de uma nuvem de gás que está, actualmente, a ser “comida”. Segundo os cientistas, o “monstro” terá um fim parecido, uma vez que será engolido por um buraco negro super-massivo no centro da Via Láctea.

Os cientistas utilizaram o ALMA (Atacama Large Millimeter / submillimeter Array) para realizar observações de alta resolução da nuvem de gás, e descobriram que a nuvem HCN-0.009-0.044 gira em torno de um objeto massivo e invisível.

“Detalhes das análises revelaram que uma grande massa, 30 mil vezes maior do que a do Sol, se concentrou numa região menor do que a do Sistema Solar”, afirmou Shunya Takekawa, do Observatório Nacional Astronómico do Japão.

Isto e o facto de nenhum objeto ter sido observado naquele local sugere a existência de um buraco negro de massa intermediária. Analisando outras nuvens anómalas, os cientistas esperam expor outros buracos negros “calmos” ou silenciosos.

Já o professor da Universidade de Keio, Tomoharu Oka, acrescentou que é “significante que este buraco negro de massa intermediária tenha sido encontrado a apenas 20 anos-luz do buraco negro super-massivo no centro da galáxia”.

No futuro, este buraco irá cair dentro do buraco negro super-massivo, assim como o gás que está a cair agora, suportando o modelo de fusão do crescimento dos buracos negros, concluiu o professor.

ZAP // SputnikNews

Por ZAP
5 Março, 2019

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ALMA diferencia dois “gritos” de nascimento de uma única protoestrela

Imagem ALMA da protoestrela MMS5/OMC-3. A protoestrela está localizada no centro e as correntes de gás são expelidas para este e oeste (esquerda e direita). O fluxo lento é visto em tons laranja e o jato veloz em tons de azul. É óbvio que os eixos do fluxo e do jato estão desalinhados.
Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Matsushita et al.

Os astrónomos revelaram as origens enigmáticas de duas correntes diferentes de gás numa estrela bebé. Usando o ALMA, descobriram que o fluxo lento e o jacto veloz de uma protoestrela apresentam eixos desalinhados e que o primeiro começou a ser expelido antes do segundo. As origens destes dois fluxos têm sido um mistério, mas estas observações fornecem sinais reveladores de que estas duas correntes foram lançadas de diferentes partes do disco em redor da protoestrela.

As estrelas do Universo têm uma ampla gama de massas, variando de centenas de vezes a massa do Sol a menos de um-décimo da massa do Sol. Para entender a origem desta variedade, os astrónomos estudam o processo de formação estelar, isto é, a agregação de gases e poeira cósmica.

As estrelas bebés recolhem o gás com a sua atracção gravitacional, mas, no entanto, parte do material é ejectado pelas protoestrelas. Este material expelido forma um “grito” de nascimento estelar que fornece pistas para entender o processo de acumulação de massa.

Yuko Matsushita, aluna de pós-graduação da Universidade de Kyushu e a sua equipa usaram o ALMA para observar a estrutura detalhada do grito de nascimento da estrela bebé MMS5/OMC-3 e descobriram dois fluxos gasosos diferentes: um fluxo lento e um jacto rápido. Existem alguns exemplos com dois fluxos vistos no rádio, mas MMS5/OMC-3 é excepcional.

“Medindo o desvio Doppler das ondas de rádio, podemos estimar a velocidade e a idade dos fluxos gasosos,” disse Matsushita, autora principal do artigo científico publicado na revista The Astrophysical Journal. “Descobrimos que o jacto e o fluxo foram lançados há 500 e há 1300 anos, respectivamente. Estes fluxos de gás são bem jovens.”

Mais interessante, a equipa descobriu que os eixos dos dois fluxos estão desalinhados em 17 graus. O eixo dos fluxos pode ser alterado ao longo de grandes períodos de tempo devido à precessão da estrela central. Mas neste caso, tendo em conta a juventude extrema das correntes gasosas, os investigadores concluíram que o desalinhamento não é devido à precessão, mas está relacionado com o processo de lançamento.

Existem dois modelos concorrentes para o mecanismo de formação de fluxos e jactos proto-estelares. Alguns investigadores assumem que as duas correntes são formadas independentemente em partes diferentes do disco de gás que rodeia a estrela bebé central, enquanto outros propõem que o jacto é formado primeiro e que depois arrasta o material circundante para formar os fluxos mais lentos. Apesar de uma extensa pesquisa, os astrónomos ainda não chegaram a uma resposta conclusiva.

Um desalinhamento nos dois fluxos pode ocorrer no “modelo independente,” mas é difícil no “modelo de arrasto”. Além disso, a equipa descobriu que o fluxo foi ejectado consideravelmente mais cedo do que o jacto. Isto apoia claramente o “modelo independente.”

“A observação combina bem com o resultado da minha simulação,” disse Masahiro Machida, professor na Universidade de Kyushu. Há uma década atrás, realizou estudos pioneiros de simulação usando um supercomputador operado pelo NAOJ (National Astronomical Observatory of Japan). Na simulação, o fluxo de grande angular é expelido da área externa do disco gasoso em torno de uma protoestrela, enquanto o jacto colimado é lançado independentemente a partir da área interna do disco. Machida continua: “Um desalinhamento observado entre os dois fluxos de gás pode indicar que o disco em torno da protoestrela é deformado.”

“A alta sensibilidade e resolução angular do ALMA vai permitir encontrar mais sistemas jovens e com fluxos e jactos como o de MMS5/OMC-3,” acrescentou Satoko Takahashi, astrónoma do NAOJ e do Observatório ALMA, co-autora do artigo. “Estes vão fornecer pistas para entender os mecanismos de condução de fluxos e jactos. Além disso, o estudo destes objectos também nos vai dizer como os processos de acreção e ejecção de massa trabalham no estágio inicial de formação estelar.”

Astronomia On-line
1 de Março de 2019

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