2230: Telescópio Webb vai estudar Saturno e a sua lua Titã

Esta imagem mostra uma gigante tempestade saturniana observada em comprimentos de onda do infravermelho médio pelo VLT (Very Large Telescope) do ESO em 2011. Os gases quentes que alimentam a tempestade fazem-na brilhar em comparação com o resto do planeta.
Crédito: L. Fletcher (Universidade de Leicester) e ESO

Se perguntar a um estranho na rua qual o seu planeta favorito, provavelmente a resposta será Saturno. Os impressionantes anéis de Saturno são uma vista memorável em qualquer telescópio amador. Mas ainda há muito a aprender sobre Saturno, especialmente sobre o clima e a química do planeta, bem como sobre a origem do seu opulento sistema de anéis. Após o seu lançamento em 2021, o Telescópio Espacial James Webb da NASA observará Saturno, os seus anéis e a sua família de luas como parte de um abrangente programa do Sistema Solar.

Este estudo será levado a cabo através de um programa de Observações de Tempo Garantido liderado por Heidi Hammel, astrónoma planetária e vice-presidente executiva da AURA (Association of Universities for Research in Astronomy) em Washington, D.C., EUA. Hammel foi, em 2002, seleccionada pela NASA como cientista interdisciplinar do Webb.

“O objectivo deste programa é demonstrar as capacidades do Webb para observações do Sistema Solar, incluindo observações de objectos brilhantes, o rastreamento de objectos em movimento e a localização de alvos fracos ao lado de objectos brilhantes,” explicou Hammel. “Os dados serão disponibilizados para a comunidade do Sistema Solar o mais rápido possível para mostrar que o Webb pode fazer o que prometemos.”

O Webb vai prosseguir onde a sonda Cassini da NASA parou. A Cassini orbitou Saturno durante 13 anos, de 2004 até a missão terminar em 2017, quando mergulhou na atmosfera de Saturno. Desde então, programas como o OPAL (Outer Planet Atmospheres Legacy) do Telescópio Espacial Hubble e medições no solo têm sido a única maneira de monitorizar Saturno.

As estações de Saturno

Saturno está inclinado no seu eixo, tal como a Terra e, como resultado, também tem estações à medida que orbita o Sol. No entanto, como o ano de Saturno equivale a 30 anos terrestres, cada estação dura cerca de sete anos e meio. A Cassini chegou durante o verão no hemisfério sul (inverno no hemisfério norte). Mas agora é verão no hemisfério norte. Os astrónomos estão ansiosos por procurar mudanças sazonais na atmosfera de Saturno.

“Estas observações vão dar-nos um ensaio completo do sistema de Saturno para ver o que mudou, para ver como as estações evoluíram desde os últimos vislumbres da Cassini e para aproveitar capacidades do Webb que a Cassini nunca teve,” disse Leigh Fletcher, da Universidade de Leicester, Inglaterra, investigador principal do programa.

No final de 2010, uma tempestade monstruosa irrompeu no hemisfério norte de Saturno. Começou como uma mancha pequena, mas cresceu rapidamente, até que no final de Janeiro de 2011 cercava o planeta. Os astrónomos ficaram surpresos porque tais tempestades normalmente só se formam depois do solstício de verão, que ocorreu em 2017. Eles vão observar mais tempestades à medida que o hemisfério norte de Saturno passa de verão para outono ao longo da missão do Webb.

As tempestades não são os únicos fenómenos atmosféricos que Saturno e a Terra partilham. Saturno também tem auroras. Estas auroras desencadeiam mudanças químicas na atmosfera de Saturno, quebrando algumas moléculas e permitindo a formação de algumas novas. O Webb vai procurar assinaturas desta química invulgar em comprimentos de onda infravermelhos, particularmente na região polar norte.

Titã, a maior lua de Saturno

A maior lua de Saturno, Titã, também cairá sob o olhar poderoso do Webb. Titã não tem igual porque é a única lua do nosso Sistema Solar com uma atmosfera substancial. Na verdade, é maior que o planeta Mercúrio. A pressão atmosférica em Titã é cerca de 50% maior que a da Terra. Tal como na Terra, essa atmosfera é principalmente azoto, mas Titã também possui hidrocarbonetos vaporosos como o metano. Titã é também muito mais fria que a Terra, com uma temperatura de superfície que ronda os -180º C.

No interior da atmosfera de Titã, as reacções químicas estão constantemente a produzir a sua composição. As moléculas são quebradas nos seus constituintes como carbono, hidrogénio, oxigénio e azoto. Esses átomos formam novas moléculas, que se infiltram no ar e se acomodam em qualquer pólo onde seja inverno.

“A atmosfera de Titã é como um grande laboratório de química,” disse Conor Nixon, do Centro de Voo Espacial Goddard da NASA, em Greenbelt, no estado norte-americano de Maryland, investigador principal do programa. Nixon e colegas vão usar os instrumentos NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) e MIRI (Mid Infrared Imager) do Webb para estudar estas moléculas em muito mais detalhe do que os instrumentos da Cassini permitiam.

Titã é também o único objecto do nosso Sistema Solar, além da Terra, com mares e lagos líquidos à sua superfície. Enquanto a Terra tem um ciclo de água no qual a água evapora, cai como chuva e flui pelos rios até ao oceano, Titã tem um ciclo similar com o metano. Em Titã, a chuva de metano escava leitos de rios através de água gelada como rocha antes de correr para os mares. A Cassini e a sua pequena sonda Huygens, da ESA, que aterrou em Titã em 2004, fizeram descobertas notáveis sobre esta lua saturniana. O Webb vai estudar os ciclos climáticos sazonais de Titã para compará-los com os modelos dos astrónomos.

“Titã tem nuvens e clima que podemos ver mudando em tempo real. A sua química é muito diferente da da Terra, mas ainda é química orgânica baseado no carbono,” disse Stefanie Milam de Goddard, co-investigadora do programa.

O tempo de vida da missão do Webb, após o lançamento, foi projectado para ser pelo menos de cinco anos e meio, mas poderá durar dez ou mais. Como resultado, pode observar o verão no hemisfério norte passando pelo equinócio de outono e para a primavera a sul. Quase que “completaria o círculo” começado quando a Cassini chegou a Saturno durante o verão no hemisfério sul.

“Nós genuinamente teremos coberto todo um ano de Saturno. Seria uma experiência bastante reveladora,” disse Fletcher.

O Telescópio Espacial James Webb será o principal observatório científico espacial quando for lançado em 2021. Vai resolver mistérios do nosso Sistema Solar, olhar para mundos distantes ao redor de outras estrelas e investigar as misteriosas estruturas e origens do nosso Universo e o nosso lugar nele. O Webb é um projecto internacional liderado pela NASA e pelos seus parceiros, a ESA e a Agência Espacial Canadiana.

Astronomia On-line
25 de Junho de 2019

2229: Úrano tem 13 anéis (e são diferentes de tudo o resto no Sistema Solar)

NASA

Saturno pode ser o mais vistoso, mas não é o único planeta no Sistema Solar circulado por anéis. Os 13 anéis de Úrano revelaram detalhes antes desconhecidos quando apareceram numa fotografia térmica que os astrónomos tiraram do planeta gelado.

Pela primeira vez, investigadores determinaram a temperatura dos anéis e confirmaram que o anel principal – chamado anel épsilon – é como nenhum outro no Sistema Solar. Normalmente, Saturno é o único retratado com anéis, porque os que circulam Úrano, Júpiter e Neptuno só são vistos com telescópios poderosos.

Júpiter tem quatro anéis, Neptuno tem cinco e Saturno tem milhares. Quando se trata de Úrano, não sabemos muito sobre os seus anéis, uma vez que reflectem muito pouca luz nos comprimentos de onda do infravermelho óptico e próximo, normalmente usados para observações do Sistema Solar. São tão obscuros que só foram descobertos em 1977.

Por isso, foi um pouco inesperado quando os anéis apareceram em imagens térmicas que os astrónomos tiraram para explorar a estrutura de temperatura da atmosfera do planeta. “Ficamos surpreendidos ao ver claramente os anéis quando reduzimos os dados pela primeira vez”, disse o astrónomo Leigh Fletcher, da Universidade de Leicester em comunicado.

Por ser uma imagem térmica, pela primeira vez a equipa descobriu a temperatura dos anéis: 77 Kelvin, o ponto de ebulição do nitrogénio líquido na pressão atmosférica padrão, e o equivalente a -195ºC. Os resultados foram aceites na revista The Astrophysical Journal e estão disponíveis no arXiv.

Também confirmou que os anéis são estranhos, quando comparados com aqueles em redor de outros planetas. Nos anéis de Saturno, as partículas correm em toda a gama, desde pó até pedregulhos grossos. Júpiter e Neptuno têm anéis muito empoeirados, compostos principalmente de partículas finas. Já Úrano tem folhas de poeira entre os seus anéis, mas os anéis em si contêm apenas pedaços do tamanho de uma bola de golfe.

“Não vemos as coisas menores”, disse o astrónomo Edward Molter, da UC Berkeley. “Algo tem varrido as coisas menores para fora ou está tudo junto. Apenas não sabemos. Este é um passo para entender a composição deles e se todos os anéis vieram do mesmo material de origem ou são diferentes para cada anel”.

Possíveis fontes incluem ejecta de impacto das luas, como visto nos anéis de Júpiter; asteróides capturados pela gravidade do planeta, então de alguma forma pulverizados; detritos remanescentes da formação do planeta; ou detritos do impacto teorizado que literalmente derrubou o planeta de lado. A explicação mais provável é objectos que orbitam sólidos, destruídos por impactos ou forças de maré.

De acordo com dados anteriores, incluindo imagens em infravermelho próximo tiradas usando o Observatório Keck em 2004, a própria composição dos anéis ao redor de Úrano é diferente dos outros.

“O albedo é muito mais baixo: são muito escuros, como o carvão”, disse Molter. “Também são extremamente estreitos em comparação com os anéis de Saturno. O mais largo, o anel épsilon, varia de 20 a 100 quilómetros de largura, enquanto Saturno tem centenas ou dezenas de milhares de quilómetros de largura.”

Os anéis ainda são um grande mistério, mas pode ter mais pistas em breve, quando o Telescópio Espacial James Webb chegar ao céu em 2021.

ZAP //

Por ZAP
25 Junho, 2019

2209: Nuvens marcianas geladas podem formar-se a partir do fumo de meteoros mortos

CIÊNCIA

M. Kornmesser / ESO

Há muito que os astrónomos observam as nuvens na atmosfera intermediária de Marte, que começa a cerca de 30 quilómetros acima da superfície. Mas não têm conseguido explicar o fenómeno.

Agora, um novo estudo, publicado na revista Nature Geoscience, examina essas acumulações e sugere que devem a sua existência a um fenómeno chamado “fumo meteórico” . Essencialmente, a poeira gelada criada por detritos espaciais a bater na atmosfera do planeta.

“Estamos acostumados a pensar na Terra, Marte e outros corpos como planetas independentes que determinam os seus próprios climas”, disse Victoria Hartwick, estudante de pós-graduação do Departamento de Ciências Atmosféricas e Oceânicas (ATOC) e principal autora do estudo, em comunicado. “Mas o clima não é independente do sistema solar circundante”.

A investigação, que incluiu os co-autores Brian Toon na CU Boulder e Nicholas Heavens na Hampton University na Virginia, baseia-se em um facto básico sobre as nuvens: não surgem do nada. “As nuvens não se formam sozinhas“, disse Hartwick, também do Laboratório de Física Atmosférica e Espacial da CU Boulder. “Precisam de algo em que se possam condensar.”

Na Terra, por exemplo, nuvens baixas começam a vida como minúsculos grãos de sal marinho ou poeira lançados ao ar. Moléculas de água aglomeram-se em torno das partículas, tornando-se maiores. Mas, até onde os cientistas podem dizer, esse tipo de nuvem não existe na atmosfera intermediária de Marte.

Hartwick explicou que cerca de duas a três toneladas de detritos espaciais caem em Marte todos os dias, em média. Quando esses meteoros se dilaceram na atmosfera do planeta, injectam um enorme volume de poeira no ar. Para descobrir se tal fumaça seria suficiente para originar misteriosas nuvens de Marte, a equipa de Hartwick usou simulações maciças de computador que tentam imitar os fluxos e a turbulência da atmosfera do planeta.

“O nosso modelo não poderia formar nuvens nessas altitudes antes”, disse Hartwick. “Mas agora, estão todos lá e parecem estar nos lugares certos.”

Mas não se deve esperar ver nuvens gigantescas a formar-se acima da superfície de Marte tão cedo. As nuvens que a equipa estudou eram muito mais parecidas com pedaços de algodão doce do que as nuvens da Terra.

As simulações dos investigadores mostraram que as nuvens da atmosfera média podem ter um grande impacto no clima marciano. As nuvens poderiam fazer com que as temperaturas em altas altitudes oscilassem em até 10ºC.

Brian Toon, um professor da ATOC, disse que as descobertas da equipa podem ajudar a revelar a evolução passada do planeta. “Mais modelos climáticos estão a descobrir que o clima antigo de Marte, quando os rios fluíam através da superfície e a vida pode ter originado, foi aquecido por nuvens de alta altitude”, disse.

ZAP //

Por ZAP
21 Junho, 2019

2202: A Via Láctea pode já ter colidido com outra galáxia

Z. Levay and R. van der Marel, STScI; T. Hallas; and A. Mellinger / NASA, ESA

Astrónomos predizem que a Via Láctea está em rota de colisão com a Andrómeda e teremos apenas uns milhares de milhões de anos para nos prepararmos para esse impacto.

Por outro lado, a nossa galáxia pode já ter colidido com outras galáxias. Uma nova análise sugere que a Via Láctea pode ter colidido com uma galáxia fantasma recentemente descoberta chamada Antlia 2.

Os cientistas descobriram a Antlia 2 nos finais de 2018 na órbita da Via Láctea. É um objecto incomum devido à sua densidade extremamente baixa. Apesar de ser do tamanho da Grande Nuvem de Magalhães, é cerca de 10 mil vezes mais difusa.

De acordo com a equipa do Instituto de Tecnologia de Rochester, o estado actual de Antlia 2 e as ondulações desconcertantes no disco de gás hidrogénio da Via Láctea – descoberto há cerca de dez anos – poderiam ser explicadas por uma colisão entre as duas galáxias.

Usando os dados recolhidos pelo satélite Gaia da Agência Espacial Europeia, Sukanya Chakrabarti e a sua equipa calcularam a trajectória passada de Antlia 2. Com base nos modelos gerados pela equipa, Antlia 2 pode ter colidido com a Via Láctea há várias centenas de milhões de anos. Estas conclusões foram submetidas na revista The Astrophysical Journal Letters e estão disponíveis no arXiv.

Muitas vezes, pensa-se em galáxias como objectos densos e unificados com estrelas por todo o lado. No entanto, as galáxias são principalmente espaços vazios. Quando “colidem”, é improvável que duas estrelas colidam. Em vez disso, a interacção gravitacional pode lançar as estrelas para o espaço profundo ou fazê-las migrar de uma galáxia para outra. Nuvens de poeira e gás também se podem fundir, causando um aumento na formação de estrelas.

Por isso, apesar dessa colisão, a Via Láctea ainda é basicamente a mesma. No entanto, a galáxia menor foi destruída pela gravidade do seu vizinho maior. Isso explica o estado muito difuso actual.

A equipa também usou os seus modelos para descartar outro alegado candidato para a causa das ondulações da Via Láctea: a galáxia anã de Sagitário. O modelo não projecta colisões prováveis entre aquela galáxia e a Via Láctea no passado.

Os cientistas esperam que o estudo do Antlia 2 e a sua órbita revelem algumas pistas sobre a natureza da matéria escura, um mistério que os cientistas ainda estão longe de desvendar. “Não entendemos qual é a natureza da partícula de matéria escura”, disse Sukanya Chakrabarti em comunicado. “Mas se acredita que sabe a quantidade de matéria escura, o que fica indeterminado é a variação da densidade com o raio”.

“Se Antlia 2 é a galáxia anã que previmos, sabe-se qual teria sido a sua órbita”, continuou. “Sabe-se que tinha que se aproximar do disco galáctico. Isto estabelece restrições rigorosas, não apenas sobre a massa, mas também sobre o perfil de densidade. Isto significa que, em última análise, poderíamos usar o Antlia 2 como um laboratório exclusivo para aprender sobre a natureza da matéria escura.”3

Agora, os astrónomos preveem uma colisão com a Andrómeda daqui a 4,5 mil milhões de anos. Os autores prevêem que não será uma colisão frontal, mas um “golpe lateral”, que não será demasiado devastador. Como a distância entre as estrelas e as galáxias ainda é astronomicamente grande, o nosso Sistema Solar tem bastante probabilidade de sair intacto do evento.

MC, ZAP //

Por MC
19 Junho, 2019

2196: ESO Astronomy

On 21 June 1953, during a conference at Leiden Observatory, a group of astronomers discussed the idea of a joint European effort in astronomy, later to become ESO. The people in this picture, from left to right: V. Kourganoff of France, J.H. Oort of the Netherlands, and H. Spencer-Jones of Great Britain. Credit: ESO Astronomy /A.Blaauw http://socsi.in/6zaMI

Em 21 de Junho de 1953, durante uma conferência no Observatório de Leiden, um grupo de astrónomos discutiu a ideia de um esforço europeu conjunto em astronomia, mais tarde para se tornar ESO. As pessoas nesta foto, da esquerda para a direita: v. Kourganoff da França, j.h. oort dos países baixos, e h. Spencer-Jones da Grã-Bretanha. Crédito: Eso Astronomy / a. Blaauw http://socsi.in/6zaMI

18/06/2019

 

Exoplanetas tipo-Júpiter encontrados no “ponto ideal” da maioria dos sistemas planetários

O GPI procurou exoplanetas em centenas de estrelas próximas usando o Telescópio Gemini Sul localizado nos Andes Chilenos. O astrónomo Marshall Perrin está no plano da frente com as Nuvens de Magalhães – duas galáxias satélites da Via Láctea – descendo em direcção ao horizonte a oeste.
Crédito: Marshall Perrin, STScI

À medida que os planetas se formam no turbilhão de gás e poeira em torno de estrelas jovens, parece haver um ponto ideal onde a maioria dos grandes gigantes gasosos, como Júpiter, se reúnem, centrados na órbita onde Júpiter está hoje no nosso próprio Sistema Solar.

A localização deste ponto ideal está a 3-10 vezes a distância que a Terra fica do nosso Sol (3-10 UA, ou unidades astronómicas). Júpiter está a 5,2 UA do nosso Sol.

Esta é apenas uma das conclusões de uma análise sem precedentes de 300 estrelas estudadas pelo GPI (Gemini Planet Imager), um detector infravermelho sensível montado no Telescópio Gemini Sul de 8 metros no Chile.

O GPI Exoplanet Survey, ou GPIES, é um de dois grandes projectos que procuram exoplanetas directamente, bloqueando a luz estelar e fotografando os próprios planetas, em vez de procurar oscilações na estrela – o método de velocidade radial – ou planetas que passam em frente da estrela – a técnica de trânsito. A câmara GPI é sensível ao calor emitido por planetas recém-formados e anãs castanhas, que são mais massivas do que os planetas gigantes gasosos, mas ainda pequenas demais para despoletar a fusão e assim tornarem-se estrelas.

A análise das primeiras 300, entre mais de 500 estrelas investigadas pelo GPIES, publicada na edição de 12 de Junho da revista The Astronomical Journal, “é um marco,” disse Eugene Chiang, professor de astronomia da Universidade da Califórnia em Berkeley e membro do grupo teórico da colaboração. “Agora temos excelentes estatísticas da frequência com que os planetas ocorrem, a sua distribuição de massa e quão longe estão das suas estrelas. É a análise mais abrangente que já vi neste campo.”

O estudo complementa investigações exoplanetárias anteriores através da contagem de planetas entre 10 e 100 UA, uma gama na qual é improvável que as observações de trânsitos pelo Telescópio Espacial Kepler e observações de velocidade radial detectem planetas. Foi liderado por Eric Nielsen, investigador do Instituto Kavli para Astrofísica de Partículas e Cosmologia da Universidade de Stanford e envolveu mais de 100 investigadores de 40 instituições de todo o mundo.

Um novo planeta, uma nova anã castanha

Desde que o levantamento GPIES começou há cinco anos, que a equipa fotografou seis planetas e três anãs castanhas em órbita destas 300 estrelas. A equipa estima que cerca de 9% das estrelas massivas têm gigantes gasosos entre 5 e 13 massas de Júpiter para lá das 10 UA, e menos de 1% têm anãs castanhas entre 10 e 100 UA.

O novo conjunto de dados fornece informações importantes sobre como e onde os objectos massivos se formam nos sistemas planetários.

“À medida que nos afastamos da estrela central, os planetas gigantes tornam-se mais frequentes. Mais ou menos a 3-10 UA, a taxa de ocorrência aumenta,” disse Chiang. “Sabemos que este pico ocorre porque o Kepler e os levantamentos via velocidade radial observam um aumento nesta taxa, indo de Júpiteres quentes muito próximos da estrela a Júpiteres a algumas unidades astronómicas da estrela. O GPI preencheu a outra extremidade, indo de 10 a 100 UA, e descobrindo que a taxa de ocorrência cai; os planetas gigantes são encontrados mais frequentemente a 10 do que a 100. Se combinarmos tudo, há um ponto ideal para a ocorrência de planetas gigantes a 3-10 UA.”

“Com observatórios futuros, particularmente o TMT (Thirty-Meter Telescope) e missões espaciais ambiciosas, começaremos a fotografar os planetas que residem no local ideal para estrelas parecidas com o Sol,” disse o membro da equipa, Paul Kalas, professor adjunto de astronomia da Universidade da Califórnia em Berkeley.

O levantamento exoplanetário descobriu apenas um planeta anteriormente desconhecido – 51 Eridani b, com quase três vezes a massa de Júpiter – e uma anã castanha anteriormente desconhecida – HR 2562 B, com aproximadamente 26 vezes a massa de Júpiter. Nenhum dos planetas gigantes fotografados estão em redor de estrelas parecidas com o Sol. Ao invés, os planetas gigantes gasosos foram descobertos apenas em torno de estrelas mais massivas, pelo menos 50% maiores do que o nosso Sol, ou 1,5 massas solares.

“Tendo em conta o que nós e outros levantamentos vimos até agora, o nosso Sistema Solar não se parece com outros sistemas solares,” comentou Bruce Macintosh, investigador principal do GPI e professor de física em Stanford. “Não temos tantos planetas acondicionados tão próximos do Sol quanto outras estrelas e agora temos mais evidências de que somos raros devido à existência destes planetas tipo-Júpiter e ainda maiores.”

“O facto de os planetas gigantes serem mais comuns em estrelas mais massivas do que estrelas parecidas com o Sol é um enigma interessante,” disse Chiang.

Dado que muitas estrelas visíveis no céu nocturno são jovens e massivas, chamadas estrelas A, isto significa que “as estrelas que vemos no céu noturno à vista desarmada são mais propensas a ter planetas com massas tipo-Júpiter em seu redor do que as estrelas mais ténues para as quais precisamos de telescópios,” disse Kalas. “Isto é interessante.”

A análise também mostra que planetas gigantes gasosos e anãs castanhas, embora aparentemente num continuum de massa crescente, podem ser duas populações distintas formadas de diferentes maneiras. Os gigantes gasosos até cerca de 13 vezes a massa de Júpiter parecem ter sido formados por acreção de gás e poeira em objectos mais pequenos – de baixo para cima. As anãs castanhas, entre 13 e 80 vezes a massa de Júpiter, formaram-se como estrelas, por colapso gravitacional – de cima para baixo – dentro da mesma nuvem de gás e poeira que deu origem às estrelas.

“Penso que esta é a evidência mais clara de que estes dois grupos de objectos, planetas e anãs castanhas, formam-se de modo diferente,” explicou Chiang.

Fotografia directa é o futuro

O GPI pode fotografar planetas em torno de estrelas distantes graças à extrema óptica adaptativa, que detecta rapidamente a turbulência na atmosfera e reduz a desfocagem ajustando a forma de um espelho flexível. O instrumento detecta o calor de corpos ainda brilhando graças à sua própria energia interna, como exoplanetas grandes, entre 2 e 13 vezes a massa de Júpiter, e jovens, com menos de 100 milhões de anos, em comparação com a idade do nosso Sol de 4,6 mil milhões de anos. Apesar de bloquear a maior parte da luz da estrela central, o brilho ainda limita o GPI a observar apenas planetas e anãs castanhas longe das estrelas que orbitam, entre 10 e 100 UA.

A equipa planeia analisar os dados das estrelas restantes da investigação, na esperança de obter mais informações sobre os tipos e tamanhos mais comuns de planetas e anãs castanhas.

Chiang salientou que o sucesso do GPIES mostra que a observação directa tornar-se-á cada vez mais importante no estudo dos exoplanetas, especialmente para entender a sua formação.

“A observação directa é a melhor maneira de estudar planetas jovens,” acrescentou. “Quando os planetas jovens estão a ser formados, as suas estrelas jovens são demasiado activas, demasiado ‘nervosas’, para que os métodos de velocidade radial ou de trânsito funcionem facilmente. Mas com imagens directas, é ver para crer.”

Astronomia On-line
18 de Junho de 2019

2191: Sal de mesa descoberto numa Lua de Júpiter aumenta esperanças de vida alienígena

CIÊNCIA

JPL-Caltech / NASA
A superfície brilhante de Europa, a misteriosa lua de Júpiter

A descoberta dos compostos de sal de mesa na Europa, uma das luas de Júpiter, pode abrir a possibilidade de que haja lá vida alienígena ou que este seja um lugar habitável no futuro.

Acredita-se que Europa, uma lua congelada em torno de Júpiter, seja um dos mundos mais habitáveis do sistema solar. Foi primeiro avistado em detalhe pela sonda Voyager 1 em 1979, revelando uma superfície quase desprovida de grandes crateras.

Este satélite é principalmente feito de silicato e, segundo o Tech Explorist, tem uma crosta de gelo e provavelmente um núcleo de ferro e níquel. A sua atmosfera é composta maioritariamente por oxigénio e, por debaixo do gelo, água salgada. No entanto, as observações não permitiram saber ao certo como é a água salgada desta Lua.

Agora, um novo estudo, publicado esta quarta-feira na revista Science Advances, mostra que pode ser cloreto de sódio, conhecido como sal de mesa. Isto tem implicações importantes para a potencial existência de vida nas profundezas ocultas da Europa.

Os cientistas acreditam que a circulação hidrotermal no oceano, possivelmente impulsionada por fontes hidrotermais, pode naturalmente enriquecer o oceano em cloreto de sódio, através de reacções químicas entre o oceano e a rocha. Na Terra, acredita-se que as fontes hidrotermais sejam uma fonte de vida, como as bactérias.

De acordo com o The Conversation, descobriu-se que as plumas que emanam do pólo sul da lua de Saturno Enceladus, que tem um oceano semelhante, contêm cloreto de sódio, tornando tanto Europa quanto Enceladus alvos ainda mais atraentes para exploração.

Se olharmos para o espectro da luz reflectida da superfície, podemos inferir quais as substâncias que lá estão. Isto mostra evidências de gelo. A questão pertinente dos cientistas é se essas substâncias vêm do interior da Europa.

Para produzir ácido sulfúrico em água gelada, é necessário uma fonte de enxofre e energia para impulsionar a reacção química. Parte disso pode vir de dentro da lua na forma de sais de sulfato, alguns dos quais podem ser libertados por meteoritos, mas a explicação mais plausível é que vem da sua lua vulcânica, Io.

A equipa responsável por este novo estudo argumentou que o lado da Europa ao longo da sua órbita, o principal hemisfério, que é protegido do bombardeamento de enxofre, pode ser o melhor lugar para procurar evidências de quais sais realmente existem dentro da lua.

Os investigadores usaram o poderoso Telescópio Espacial Hubble e descobriram evidências de cloreto de sódio. Embora já houvessem suspeitas de sais na Europa, os dados mais recentes do Hubble permitiram que os cientistas o reduzissem a uma região chamada de terreno do caos. Isto significa que eles provavelmente virão do interior da Europa.

A vida como a conhecemos precisa de água líquida e energia. O facto da Europa ter um oceano líquido diz-nos que há água líquida e uma fonte de energia para impedir que ela congele. Mas a composição química do oceano também é crucial. Salmoura, “água salgada”, tem um ponto de congelamento menor do que a água pura, o que significa que torna a água mais habitável.

O sal, especificamente os iões de sódio no sal de mesa, é também crucial para toda uma gama de processos metabólicos na vida vegetal e animal. Em contraste, alguns outros sais, como os sulfatos, podem inibir a vida se presentes em grandes quantidades.

Os cientistas estavam ansiosos para puderem apontar que podem estar a ver apenas a ponto do icebergue de uma complicada cadeia de processos sub-superficiais. Mas, para aqueles que esperam que haja vida na Europa, a descoberta do cloreto de sódio é uma excelente notícia.

ZAP //

Por ZAP
18 Junho, 2019

 

2190: Astrónomos descobrem uma misteriosa “ponte intergaláctica” gigante

INAF

Uma equipa internacional de astrónomos descobriu uma “ponte intergaláctica”, uma misteriosa corrente de ondas de rádio que abrange dez milhões de anos-luz e conecta dois aglomerados de galáxias que estão em processo de colisão lenta.

No Universo, a matéria é distribuída na forma de uma “teia cósmica”, que consiste de estruturas filamentosas cujas intersecções formam concentrações colossais de milhares de galáxias chamadas aglomerados.

Os investigadores, liderados por Federica Govoni, do Instituto Nacional de Astrofísica de Cagliari, em Itália, estudaram dois grupos denominados Abell 0399 e Abell 0401, usando a rede de radiotelescópios LoFar.

Os aglomerados de galáxias são os maiores objectos ligados gravitacionalmente no universo. Estes aumentam lentamente em massa, capturando gás nas proximidades e fundindo-se com outros aglomerados. Estão em pontos cruciais da distribuição de matéria no universo.

Observações anteriores descobriram um filamento que ligava as enormes concentrações de galáxias. O novo estudo, publicado na revista Science, determinou pela primeira vez que este filamento tem um campo magnético.

Os dois aglomerados localizam-se a cerca de 330 milhões de anos-luz da Terra. Um filamento de gás que conecta os dois aglomerados contém partículas carregadas electricamente aceleradas, emitindo radiação sincrotrão e produzindo um sinal de rádio caracteristicamente difuso (muitas vezes chamado de halo). Os próprios aglomerados de galáxias possuem esses halos.

“Normalmente observamos esse mecanismo de emissão em acção em galáxias individuais e até mesmo em aglomerados de galáxias, mas nunca antes foi observada uma emissão de rádio a conectar dois desses sistemas”, explicou Matteo Murgia, do Instituto Nacional de Astrofísica, em comunicado.

“A presença desse filamento despertou a nossa curiosidade e levou-nos a investigar se o campo magnético poderia estender-se além do centro dos aglomerados, permeando o filamento da matéria que os conecta. Com grande satisfação, a imagem obtida com o radiotelescópio LOFAR confirmou a nossa intuição, mostrando o que pode ser definido como uma espécie de “aurora” em escalas cósmicas”, continuou Govoni.

Agora, o objectivo é entender “se esse filamento magnetizador é um fenómeno comum na rede cósmica”.

ZAP //

Por ZAP
18 Junho, 2019

2162: Planck não encontra evidências novas de anomalias cósmicas

As anisotropias do fundo cósmico de micro-ondas, observadas pela missão Planck da ESA.
É um instantâneo da luz mais antiga do nosso cosmos, impresso no céu quando o Universo tinha apenas 380.000 anos. Mostra pequenas flutuações de temperatura que correspondem a regiões com densidades ligeiramente diferentes, representando as “sementes” de todas as estruturas futuras: as estrelas e galáxias de hoje.
A primeira imagem da sequência mostra as anisotropias na temperatura da CMB à mais alta resolução obtida pelo Planck. Na segunda, as anisotropias de temperatura foram filtradas para mostrar principalmente o sinal detectado em escalas que rondam os 5º no céu. A terceira imagem da sequência mostra as anisotropias de temperatura filtradas com uma indicação da direcção da fracção polarizada da CMB.
Uma pequena fracção da CMB é polarizada – vibra numa direcção preferida. Este é o resultado do último encontro desta luz com electrões, antes de começar a sua viagem cósmica. Por esta razão, a polarização da CMB retém informação acerca da distribuição da matéria no Universo inicial, e o seu padrão no céu segue o padrão das pequenas flutuações observadas na temperatura da CMB.
Estas imagens são baseadas em dados da divulgação de Legado do Planck, a divulgação final de dados da missão, publicada em Julho de 2018.
Crédito: ESA/Colaboração Planck

O satélite Planck da ESA não encontrou novas evidências para as intrigantes anomalias cósmicas que apareceram no seu mapa de temperatura do Universo. O estudo mais recente não exclui a potencial relevância das anomalias, mas significa que os astrónomos precisam de trabalhar ainda mais duro para entender a origem destas intrigantes características.

Os últimos resultados do Planck vêm de uma análise da polarização da Radiação Cósmica de Fundo em Micro-ondas (CMB – Cosmic Microwave Background) – a luz mais antiga da história cósmica, libertada quando o Universo tinha apenas 380.000 anos.

A análise inicial do satélite, divulgada em 2013, concentrou-se na temperatura dessa radiação no céu. Isto permite que os astrónomos investiguem a origem e evolução do cosmos. Embora tenha confirmado em grande parte a imagem padrão de como o nosso Universo evolui, o primeiro mapa do Planck também revelou uma série de anomalias que são difíceis de explicar dentro do modelo padrão da cosmologia.

As anomalias são características ténues no céu que aparecem em grandes escalas angulares. Não são definitivamente artefactos produzidos pelo comportamento do satélite ou pelo processamento de dados, mas são fracas o suficiente para que possam ser variações estatísticas – flutuações que são extremamente raras, mas não totalmente descartadas pelo modelo padrão.

Alternativamente, as anomalias podem ser um sinal de “nova física”, o termo usado para processos naturais ainda não reconhecidos que estenderiam as leis conhecidas da física.

Para investigar ainda mais a natureza das anomalias, a equipa do Planck analisou a polarização da CMB, que foi revelada após uma análise cuidadosa de dados multi-frequência, desenhada para eliminar fontes de emissão de micro-ondas no plano da frente, incluindo gás e poeira da nossa própria Via Láctea.

Este sinal é a melhor medição, até à data, dos chamados modos-E de polarização da CMB e remonta ao tempo dos primeiros átomos formados no Universo e à libertação da CMB. Foi produzido pela forma como a luz se espalhou através das partículas de electrões pouco antes de os electrões se unirem em átomos de hidrogénio.

A polarização fornece uma visão quase independente da CMB, de modo que se as anomalias também aí aparecessem, isto aumentaria a confiança dos astrónomos de que podem ser provocadas por nova física, em vez de serem falhas estatísticas.

Embora o Planck não tenha sido originalmente construído para se concentrar na polarização, as suas observações foram usadas para criar os mapas mais precisos, até ao momento, da polarização da CMB. Estes foram publicados em 2018, melhorando consideravelmente a qualidade dos primeiros mapas de polarização do Planck, divulgados em 2015.

Quando a equipa do Planck analisou estes dados, não viram nenhum sinal óbvio das anomalias. Na melhor das hipóteses, a análise, publicada a semana passada na revista Astronomy & Astrophysics, revelou algumas pistas fracas de que algumas das anomalias podem estar presentes.

“As medições da polarização do Planck são fantásticas,” diz Jan Tauber, cientista do projecto Planck da ESA.

“No entanto, apesar dos excelentes dados que temos, não vemos nenhum traço significativo de anomalias.”

Assim sendo, isto parece fazer com que as anomalias sejam mais provavelmente acasos estatísticos, mas na verdade não descarta a nova física porque a natureza pode ser mais complicada do que imaginamos.

Até agora, não há hipótese convincente do novo tipo de física que pode estar a provocar as anomalias. Pode ser que o fenómeno responsável só afecte a temperatura da CMB, mas não a polarização.

Deste ponto de vista, apesar da nova análise não confirmar a ocorrência de nova física, coloca importantes restrições sobre ela.

A anomalia mais séria que apareceu no mapa de temperatura da CMB é um deficit no sinal observado em grandes escalas angulares no céu, mais ou menos 5 graus – em comparação, a Lua Cheia abrange cerca de meio grau. Nestas grandes escalas, as medições do Planck são cerca de 10% mais fracas do que o modelo padrão da cosmologia poderia prever.

O Planck também confirmou, com alta confiança estatística, outras características anómalas que haviam sido sugeridas em observações anteriores da temperatura da CMB, como uma discrepância significativa do sinal, como observado nos dois hemisférios opostos do céu, e uma chamada “mancha fria” – uma mancha grande e de baixa temperatura com um perfil de temperatura invulgarmente íngreme.

“Nós dissemos, à época, que a primeira divulgação do Planck testaria as anomalias usando os seus dados de polarização. O primeiro conjunto de mapas de polarização suficiente limpos para este propósito foi lançado em 2018, agora temos os resultados,” diz Krzysztof M. Górski, um dos autores do novo artigo, do JPL da NASA, Caltech, EUA.

Infelizmente, os novos dados não avançaram o debate, pois os resultados mais recentes não confirmam nem negam a natureza das anomalias.

“Temos alguns indícios de que, nos mapas da polarização, poderia haver uma assimetria de potência semelhante à que é observada nos mapas de temperatura, embora permaneça estatisticamente pouco convincente,” acrescenta Enrique Martínez González, também co-autor do artigo, do Instituto de Física da Cantábria em Santander, Espanha.

Embora vá haver uma análise mais profunda dos resultados do Planck, é improvável que produza resultados significativamente novos sobre este tema. O caminho óbvio é progredir para uma missão dedicada especialmente construída e optimizada para estudar a polarização da CMB, mas está pelo menos 10 a 15 anos de distância.

“O Planck deu-nos os melhores dados que teremos, pelo menos, durante uma década,” diz o co-autor Anthony Banday do Instituto de Pesquisa em Astrofísica e Planetologia em Toulouse, França.

Entretanto, o mistério das anomalias continua.

Astronomia On-line
11 de Junho de 2019

2135: Anel nublado e frio em torno do buraco negro super-massivo da Via Láctea

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

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

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

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

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

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

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

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

Astronomia On-line
7 de Junho de 2019



2134: Dois planetas observados directamente a crescer em torno de uma jovem estrela

Impressão de artista que mostra os dois exoplanetas gigantes em órbita da jovem estrela PDS 70. Estes planetas ainda estão a crescer através da acreção de material a partir de um disco circundante. No processo, esculpiram gravitacionalmente uma grande divisão no disco. A lacuna estende-se a distâncias equivalentes à distância das órbitas de Úrano e Neptuno no nosso Sistema Solar.
Crédito: J. Olmsted (STScI)

Os astrónomos fotografaram directamente dois exoplanetas que esculpem, gravitacionalmente, uma grande divisão dentro de um disco de formação planetária em redor de uma jovem estrela. Embora já tenham sido observados directamente mais de uma dúzia de exoplanetas, este é apenas o segundo sistema multi-planetário a ser fotografado (o primeiro foi um sistema com quatro planetas em órbita da estrela HR 8799). Ao contrário de HR 8799, os planetas neste sistema ainda estão a crescer a partir da acreção de material do disco.

“Esta é a primeira detecção inequívoca de um sistema com dois planetas que criam uma lacuna no disco,” comenta Julien Girard do STScI (Space Telescope Science Institute) em Baltimore, no estado norte-americano de Maryland.

A estrela hospedeira, conhecida como PDS 70, está localizada a cerca de 370 anos-luz da Terra. A jovem estrela com 6 milhões de anos é um pouco mais pequena e menos massiva que o nosso Sol e ainda está a acumular gás. É rodeada por um disco de gás e poeira que tem uma grande abertura que se estende de mais ou menos 3 a 6,1 mil milhões de quilómetros.

PDS 70 b, o planeta mais interior conhecido, está localizado dentro da divisão do disco a uma distância de aproximadamente 3,2 mil milhões de quilómetros da sua estrela, equivalente à órbita de Úrano no nosso Sistema Solar. A equipa estima que tenha uma massa 4 a 17 vezes superior à de Júpiter. Foi detectado pela primeira vez em 2018.

PDS 70 c, o planeta recém-descoberto, está localizado perto da orla externa da lacuna do disco, a cerca de 5,3 mil milhões de quilómetros da estrela, parecida à distância de Neptuno ao Sol. É menos massivo do que o planeta b, entre uma e dez vezes a massa de Júpiter. As duas órbitas planetárias estão perto de uma ressonância de 2 para 1, o que significa que o planeta interior orbita a estrela duas vezes no tempo que leva o planeta mais exterior a completar uma órbita.

A descoberta destes dois mundos é importante porque fornece evidências directas de que a formação de planetas pode varrer material suficiente de um disco proto-planetário para criar uma lacuna observável.

“Com instalações como o ALMA, Hubble ou grandes telescópios ópticos terrestres com ópticas adaptativas, vemos discos com anéis e lacunas por toda a parte. A questão ainda em aberto é: existem aí planetas? Neste caso, a resposta é sim,” explicou Girard.

A equipa detectou PDS 70 c a partir do solo, usando o espectrógrafo MUSE acoplado ao VLT (Very Large Telescope) do ESO. A sua nova técnica depende da combinação da alta resolução espacial fornecida pelo telescópio de metros, equipado com quatro lasers, e da resolução espectral média do instrumento que permite cingir-se à luz emitida pelo hidrogénio, que é um sinal de acreção de gás.

“Este novo modo de observação foi desenvolvido para estudar galáxias e enxames estelares a uma maior resolução espacial. Mas este novo modo também é adequado para fotografar exoplanetas, que não foi de todo o objectivo principal científico do instrumento MUSE,” explicou Sebastiaan Haffert do Observatório de Leiden, autor principal do estudo.

“Ficámos muito surpresos quando encontrámos o segundo planeta,” comentou Haffert.

No futuro, o Telescópio Espacial James Webb da NASA poderá ser capaz de estudar este sistema e outros berçários planetários usando uma técnica espectral similar para se restringir a vários comprimentos de onda do hidrogénio. Isto permitirá que os cientistas possam medir a temperatura e a densidade do gás no disco, o que ajudaria a nossa compreensão do crescimento dos planetas gigantes. O sistema também pode ser alvo da missão WFIRST, que transportará uma demonstração tecnológica de um coronógrafo de alto desempenho que pode bloquear a luz da estrela a fim de revelar a luz mais fraca do disco circundante e dos planetas que o acompanham.

Estes resultados foram publicados na edição de 3 de Junho da revista Nature.

Astronomia On-line
7 de Junho de 2019