3883: 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

 

spacenews

 

3833: 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

 

spacenews

 

3774: 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

 

spacenews

 

3749: 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

 

spacenews

 

3748: 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

 

spacenews

 

3736: 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

 

spacenews

 

3591: 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

 

spacenews

 

3527: 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

 

spacenews

 

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

 

spacenews

 

3489: 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

 

spacenews

 

3462: 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

 

spacenews

 

3417: 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

spacenews

 

3368: 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

spacenews

 

3327: 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

spacenews

 

3261: 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

 

spacenews

 

3187: 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

spacenews

 

3113: Estrela de neutrões escondida há 32 anos foi finalmente descoberta

CIÊNCIA

Uma equipa de cientistas da Universidade de Cardiff conseguiu encontrar uma estrela de neutrões que os cientistas procuravam há mais de três décadas.

A busca que durou 32 anos conheceu o fim: a estrela de neutrões “desaparecida” foi finalmente avistada a espreitar dos destroços estelares, dando aos cientistas uma oportunidade única de estudar os primeiros momentos, e os últimos, do cataclismo de uma estrela.

Todos os detalhes foram captados pelo telescópio ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), localizado no Chile, que proporcionou detalhes de tirar o fôlego, revela o Scientific American.

A 23 de Fevereiro de 1987, os astrónomos assistiram entusiasmados à explosão de uma estrela numa galáxia próxima, o exemplo mais próximo conhecido de uma super-nova nos últimos 400 anos. A explosão lançou uma nuvem de poeira e detritos tão densa que a estrela de neutrões resultante não havia sido localizada até hoje.

A Super-nova 1987A foi registada a 23 de Fevereiro daquele ano por Ian Shelton, da Universidade de Toronto, usando o observatório Las Campanas, no Chile.

Este foi o primeiro evento deste género observado por um equipamento moderno. O brilho teve a intensidade de 100 milhões de sóis, adianta o Canal Tech, explicando, contudo, que o núcleo restante da explosão da super-gigante azul conhecida como Sanduleak -69º 202, a cerca de 160 mil anos-luz da Terra, permanecia escondido… até hoje.

Os astrónomos utilizaram o telescópio ALMA para localizar a estrela de neutrões que se escondia numa nuvem de poeira que continua dispersa na galáxia conhecida como Grande Nuvem de Magalhães, que fica muito perto da nossa Via Láctea. O artigo científico foi publicado no dia 19 de Novembro no The Astrophysical Journal.

“Podemos afirmar, pela primeira vez, que há uma estrela de neutrões dentro desta nuvem remanescente da super-nova”, declarou Phil Cigan, um dos autores do estudo. “A sua luz foi encoberta por uma densa nuvem de poeira, que bloqueou a luz directa da estrela de neutrões em vários comprimentos de onda, como se fosse neblina a cobrir um holofote.”

Mikako Matsuura, outro autor do estudo, explicou que o telescópio localizado no deserto do Atacama foi essencial para colocar um ponto final nesta busca que dura há mais de duas décadas.

“Apesar de a luz da estrela de neutrões ser absorvida pela nuvem de poeira que a rodeia, isso faz com que a nuvem brilhe sob luz sub-milimétrica, que agora podemos observar e identificar com o extremamente sensível telescópio ALMA”, explicou.

A Super-nova 1987A é uma das explosões mais próximas da Terra alguma vez registadas. A dificuldade em encontrar a estrela de neutrões resultante deste evento chegou a criar algumas dúvidas no seio científico, com muitos astrónomos a questionar se a ciência havia entendido o progresso da vida de uma estrela deste tipo.

O mais recente registo dos investigadores da Universidade de Cardiff é essencial para avanços futuros no estudo do Universo.

ZAP //

Por ZAP
29 Novembro, 2019

[post-news]

spacenews

 

Dois “pavões” cósmicos mostram história violenta das Nuvens de Magalhães

CIÊNCIA

Imagens ALMA das duas nuvens moleculares N159E-Nebulosa Papillon (esquerda) e N149W Sul (direita). O vermelho e verde mostram a distribuição do gás molecular com diferentes velocidades visto na emissão de 13CO. A região azul em N159E-Nebulosa Papillon mostra o hidrogénio gasoso ionizado observado com o Telescópio Espacial hubble. A parte azul em N159W Sul mostra a emissão das partículas de poeira obtida com o ALMA.
Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Fukui et al./Tokuda et al./Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA

Duas nuvens de gás em forma de pavão foram reveladas na Grande Nuvem de Magalhães (GNM) por observações com o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array). Uma equipa de astrónomos descobriu várias estrelas bebés massivas nas complexas nuvens filamentares, o que está bem de acordo com simulações de computador de colisões gigantescas de nuvens de gás. Os investigadores interpretam isto como significando que os filamentos e as estrelas jovens são evidências reveladoras de interacções violentas entre a GNM e a Pequena Nuvem de Magalhães (PNM) há 200 milhões de anos atrás.

Os astrónomos sabem que as estrelas são formadas no colapso de nuvens no espaço. No entanto, os processos de formação das estrelas gigantes, 10 vezes ou mais massivas que o Sol, não são bem compreendidos porque é difícil empacotar uma quantidade tão grande de material numa pequena região. Alguns cientistas sugerem que as interacções entre galáxias fornecem um ambiente perfeito para a formação estelar massiva. Devido à gravidade colossal, as nuvens nas galáxias são agitadas, esticadas e colidem frequentemente umas com as outras. Uma enorme quantidade de gás é comprimida numa área invulgarmente pequena, o que pode formar as sementes de estrelas massivas.

Uma equipa de investigação usou o ALMA para estudar a estrutura do gás denso em N159, uma movimentada região de formação estelar na GNM. Graças à alta resolução do ALMA, a equipa obteve um mapa muito detalhado das nuvens em duas sub-regiões, N159E – Nebulosa Papillon e N159W Sul.

Curiosamente, as estruturas das nuvens nas duas regiões parecem muito semelhantes: filamentos de gás em forma de leque que se estendem para norte com pivôs nos pontos mais a sul. As observações do ALMA também encontraram várias estrelas bebés massivas nas duas regiões.

“Não é natural que em duas regiões separadas por 150 anos-luz, sejam formadas nuvens com formas semelhantes e que as idades das estrelas bebés sejam semelhantes,” diz Kazuki Tokuda, investigador da Universidade da Prefeitura de Osaka e do Observatório Astronómico Nacional do Japão. “Deve haver uma causa comum para estas características. A interacção entre a GNM e a PNM é um bom candidato.”

Em 2017, Yasuo Fukui, professor da Universidade de Nagoya e a sua equipa revelaram o movimento do hidrogénio gasoso na GNM e descobriram que um componente gasoso logo ao lado de N159 tinha uma velocidade diferente do resto das nuvens. Eles sugeriram a hipótese de que o surto de formação estelar foi provocado por um fluxo massivo de gás da PNM para a GNM, e que este fluxo teve origem num encontro próximo entre as duas galáxias há 200 milhões de anos atrás.

O par de nuvens em forma de pavão nas duas regiões reveladas pelo ALMA encaixa muito bem nesta hipótese. As simulações de computador mostram que muitas estruturas filamentares são formadas num curto espaço de tempo após uma colisão de duas nuvens, o que também apoia esta ideia.

“Pela primeira vez, descobrimos em grande detalhe a ligação entre a formação estelar massiva e as interacções galácticas,” diz Fukui, autor principal de um dos artigos científicos. “Este é um passo importante para entender o processo de formação de grandes enxames estelares nos quais as interacções entre galáxias têm um grande impacto.”

Astronomia On-line
26 de Novembro de 2019

 

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