3457: A descoberta de Tombaugh revolucionou o conhecimento do nosso Sistema Solar

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

A sonda New Horizons da NASA capturou esta imagem melhorada e de alta resolução de Plutão no dia 14 de Julho de 2015. A imagem combina imagens azuis, vermelhas e infravermelhas obtidas com o instrumento Ralph/MVIC (Multispectral Visual Imaging Camera). A superfície de Plutão mostra uma diversidade incrível de cores subtis, melhoradas nesta imagem para um arco-íris de azuis pálidos, amarelos, laranjas e vermelhos profundos. Muitas formações têm as suas cores distintas, contando uma complexa história geológica e climatológica que os cientistas apenas começaram a descodificar. A imagem resolve detalhes e cores a escalas tão pequenas quanto 1,3 km.
Crédito: NASA/Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins/SwRI

Na passada terça-feira, 18 de Fevereiro, comemorou-se os 90 anos da descoberta de Plutão, por Clyde Tombaugh, um jovem astrónomo que trabalhava no Observatório Lowell em Flagstaff, no estado norte-americano do Arizona. Ao fazê-lo, abriu, sem saber, a porta para a vasta “terceira zona” do Sistema Solar que agora conhecemos como Cintura de Kuiper, que contém inúmeros planetesimais e planetas anões – a terceira classe de planetas no nosso Sistema Solar.

O homónimo do Observatório Lowell, Percival Lowell, propôs pela primeira vez a existência de um “Planeta X” algures para lá da órbita de Neptuno. Incapaz de o encontrar antes da sua morte em 1916, a procura pelo Planeta X parou por quase uma década, até renovada quando Tombaugh foi contratado em 1929. Tombaugh encontrou o objecto no dia 18 de Fevereiro de 1930, aos 24 anos de idade, usando um comparador Zeiss, um dispositivo que lhe permitia identificar objectos em movimento contra os campos estelares de fundo que havia fotografado.

“O que Tombaugh não sabia na altura era que o Planeta X lançaria a era da exploração da terceira zona do Sistema Solar,” disse Thomas Zurbuchen, administrador associado do Directorado de Missões Científicas da NASA. “A ciência baseia-se na ciência, e esta descoberta ajudou a pavimentar o caminho para a exploração desta região desconhecida pela New Horizons.”

Embora tenha morrido em 1997, parte das cinzas de Tombaugh estavam a bordo da sonda New Horizons da NASA quando foi lançada a partir da Estação da Força Aérea de Cabo Canaveral, Florida, em Janeiro de 2006. Estas cinzas, transportadas num pequeno receptáculo metálico, viajaram com a New Horizons numa viagem de nove anos e 5,25 mil milhões de quilómetros até Plutão para fazer a primeira exploração do planeta de Tombaugh.

A nave espacial passou por Plutão e pelas suas cinco luas no dia 15 de Julho de 2015, chegando a 12.500 km da superfície e fornecendo as agora icónicas imagens de Plutão e do seu coração, bem como de todas as cinco luas: Caronte, Nix, Hidra, Estige e Cérebro. A passagem revolucionou a compreensão da humanidade sobre o sistema de Plutão e sobre os planetas anões. Da variedade nas suas formações geológicas, à sua atmosfera complexa, às suas intrigantes luas, Plutão mostrou um nível de diversidade física e complexidade que poucos esperavam encontrar.

Uma vez imaginado por alguns como apenas uma rocha gelada, a New Horizons descobriu que Plutão é na verdade geologicamente activo. De estranhas e “afiadas” montanhas de metano a glaciares de azoto, de vulcões de gelo e à presença agora suspeita de um oceano de água líquida no interior do planeta, Plutão fez literalmente com que os cientistas planetários repensassem o quão complexos e activos até os planetas pequenos podem ser. Plutão também possui uma brilhante atmosfera azul de azoto, repleta de neblinas que se estendem meio milhão de metros no seu céu e possíveis neblinas e nevoeiros.

Após o sucesso do “flyby” por Plutão, a NASA estendeu a missão da New Horizons para passar por um pequeno objecto da Cintura de Kuiper mais de 1,6 mil milhões de quilómetros para lá de Plutão. No dia 1 de Janeiro de 2019, a New Horizons trouxe foco a esse corpo antigo, Arrokoth e, ao fazê-lo, revelou como os planetesimais – os blocos de construção de planetas como Plutão – foram formados.

“Olhando para trás, a descoberta de Tombaugh foi muito mais do que apenas a descoberta do nono planeta,” disse Alan Stern, investigador principal da New Horizons, do SwRI (Southwest Research Institute). “Foi o prenúncio de uma região totalmente nova do Sistema Solar e de dois tipos diferentes e completamente novos de corpos – planetas anões e objectos da Cintura de Kuiper. Eu só queria que Clyde tivesse vivido para ver tudo o que a New Horizons descobriu e quão incrivelmente bonito Plutão é.”

Astronomia On-line
21 de Fevereiro de 2020

 

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3448: Telescópio do ESO observa superfície de Betelgeuse a diminuir de brilho

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Este mosaico de comparação mostra a estrela Betelgeuse antes e depois da diminuição de brilho. As observações obtidas em Janeiro e Dezembro de 2019 com o instrumento SPHERE, montado no Very Large Telescope do ESO, mostram o quanto a estrela desvaneceu e como é que a sua forma aparente variou.
Crédito: ESO/M. Montargès et al.

Com o auxílio do VLT (Very Large Telescope) do ESO, os astrónomos capturaram a diminuição de brilho de Betelgeuse, uma estrela super-gigante vermelha localizada na constelação de Orionte. As novas imagens da superfície da estrela mostram não apenas a super-gigante vermelha a desvanecer em brilho, mas também a variação da sua forma aparente.

Betelgeuse tem sido um farol no céu nocturno para os observadores estelares, no entanto durante o último ano temos assistido a uma diminuição do seu brilho. Nesta altura Betelgeuse apresenta cerca de 36% do seu brilho normal, uma variação considerável, visível até a olho nu. Tanto os entusiastas da astronomia como os cientistas pretendiam descobrir o porquê desta diminuição de brilho sem precedentes.

Uma equipa liderada por Miguel Montargès, astrónomo na KU Leuven, Bélgica, tem estado desde Dezembro a observar a estrela com o VLT do ESO, com o objectivo de compreender porque é que esta se está a tornar mais ténue. Entre as primeiras observações da campanha encontra-se uma imagem da superfície de Betelgeuse, obtida no final do ano passado com o instrumento SPHERE.

A equipa tinha também observado a estrela com o SPHERE em Janeiro de 2019, antes da diminuição do seu brilho, dando-nos assim uma imagem do antes e do depois de Betelgeuse. Obtidas no óptico, as imagens destacam as mudanças que ocorreram na estrela, tanto em brilho como em forma aparente.

Muitos entusiastas da astronomia perguntam-se se esta diminuição de brilho da Betelgeuse significará que a estrela está prestes a explodir. Tal como todas as super-gigantes, um dia Betelgeuse transformar-se-á numa super-nova, no entanto os astrónomos não pensam que seja isso que está a acontecer actualmente, tendo formulado outras hipóteses para explicar o que está exactamente a causar as variações em forma e brilho observadas nas imagens SPHERE. “Os dois cenários em que estamos a trabalhar são um arrefecimento da superfície devido a actividade estelar excepcional ou ejecção de poeiras na nossa direcção,” explica Montargès. “Claro que o nosso conhecimento de super-gigantes vermelhas é ainda incompleto e este é um trabalho em curso, por isso podemos ainda ter alguma surpresa.”

Montargès e a sua equipa usaram o VLT instalado no Cerro Paranal, no Chile, para estudar a estrela, a qual se encontra a mais de 700 anos-luz de distância da Terra, e tentar encontrar pistas que apontem para o porquê da diminuição do seu brilho. “O Observatório do Paranal do ESO é uma das poucas infra-estruturas capazes de obter imagens da superfície de Betelgeuse,” diz Montargès. Os instrumentos montados no VLT permitem efectuar observações desde o visível ao infravermelho médio, o que significa que os astrónomos podem observar tanto a superfície da estrela como o material que a circunda. “Esta é a única maneira de compreendermos o que está a acontecer a esta estrela.”

Outra imagem nova, obtida com o instrumento VISIR montado no VLT, mostra a radiação infravermelha emitida pela poeira que circundava Betelgeuse em Dezembro de 2019. Estas observações foram realizadas por uma equipa liderada por Pierre Kervella do Observatório de Paris, França, que explicou que o comprimento de onda capturado nesta imagem é semelhante ao detectado por câmaras que detectam calor. As nuvens de poeira, que se assemelham a chamas na imagem VISIR, formam-se quando a estrela lança a sua matéria para o espaço.

“A frase ‘somos todos feitos de poeira estelar’ é algo que ouvimos muito na astronomia popular, mas donde é que vem exactamente esta poeira?” pergunta Emily Cannon, estudante de doutoramento na KU Leuven, que trabalha com imagens SPHERE de super-gigantes vermelhas. “Ao longo das suas vidas, as super-gigantes vermelhas como Betelgeuse criam e ejectam enormes quantidades de material ainda antes de explodirem sob a forma de super-novas. A tecnologia moderna permite-nos estudar estes objectos, situados a centenas de anos-luz de distância de nós, com um detalhe sem precedentes, dando-nos a oportunidade de desvendar o mistério que dá origem a esta perda de massa.”

Astronomia On-line
18 de Fevereiro de 2020

 

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3445: Quantos planetas existem no universo?

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Vivemos numa era onde a tecnologia tem revelado imensos novos mundos, estrelas, buracos negros e até possíveis planetas capazes, teoricamente, de albergar vida. No entanto, com tanta tecnologia, será possível termos uma ideia de quantos planetas poderão existir no universo?

Os astrónomos estimam que existem milhares de milhões de mundos além do nosso sistema solar. Mas quantos?

A nossa estrela tem 8 planetas. Será uma média?

Os astrónomos estimam que exista aproximadamente um exoplaneta por estrela na nossa galáxia. É claro que algumas estrelas têm muitos planetas – o nosso próprio Sol tem oito. E algumas estrelas não têm nenhum. Contudo, se uma estrela viver o suficiente, a regra é formar planetas.

Isso não significa que os astrónomos possam mapear todos estes milhões de estrelas. Quando se trata de exoplanetas que foram medidos ou contados de alguma forma, os números são muito menores.

Contador de planetas continua a contar

O contador de exoplanetas conhecidos – até este momento – está em 4126 mundos confirmados. No entanto, os astrónomos são surpreendentemente bons a descobrir o que não podem ver através deste vasto Universo.

Na verdade, actualmente a tecnologia dos telescópios ainda é pouco poderosa e precisa para detectar e contar os planetas mais furtivos, aqueles que são muito pequenos, os que estão muito distantes das suas estrelas ou aqueles que orbitam estrelas muito distantes da Terra.

Além disso, há regiões do espaço em que os astrónomos estão bastante confiantes de que encontraram todos os exoplanetas dentro de um determinado intervalo.

Ao combinar o conhecimento do que eles podem ver – os exoplanetas conhecidos – com o conhecimento do que eles não podem ver – as partes do espaço actualmente além da nossa capacidade de investigar – os astrónomos determinaram que deve haver cerca de um planeta por estrela na nossa galáxia. Ou seja, milhares de milhões de planetas!

Astrónomos descobrem planeta bebé gigante que está a apenas 330 anos-luz da Terra

Sem dúvida que o tamanho de Júpiter e Saturno impressionam pela sua imponência, estes gigantes gasosos “perto” da Terra estabeleceram uma escala para o nosso sistema solar. Conforme os conhecemos, estes dois planetas são … Continue a ler Astrónomos descobrem planeta bebé gigante que está a apenas 330 anos-luz da Terra

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16 Fev 2020

 

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3443: O Ponto Azul-Claro a que chamamos casa

CIÊNCIA/OPINIÃO

A ideia da icónica fotografia partiu de Carl Sagan. A sonda Voyager 1 estava a 14 de Fevereiro de 1990 já para lá de Plutão, a cerca de 6400 milhões de quilómetros de distância da Terra, o Ponto Azul-Claro.

Hoje, 14 de Fevereiro, celebramos o 30º aniversário do Ponto Azul-Claro, uma fotografia do nosso planeta tirada pela sonda espacial Voyager 1. Nesta imagem vemos a Terra como um pequeno ponto na imensidão do espaço, mudando a forma de como vemos a Terra e forçando-nos a vê-la como simples ponto celeste perdido na vastidão do nosso Universo.

Do espaço, a Terra não é delimitada pelas fronteiras artificialmente definidas pelo homem: vemos mares e oceanos, uma massa de terra com diferentes cores, dependendo da sua cobertura (ou não) de vegetação e uma atmosfera dinâmica e em constante mutação. Um planeta único, frágil, complexo e maravilhoso ao qual nos é impossível ficar indiferentes e cuja fotografia nos revela que a nossa identidade como cidadãos deste planeta transcende fronteiras geográficas ou políticas; somos uma única comunidade: humanidade.

A Terra vista pela Voyager 1 para lá de Plutão NASA/JPL/Caltech

Presentemente, enfrentamos alguns dos maiores desafios da nossa sociedade que são globais: pandemias, migrações forçadas de populações e o maior desafio de todos: as alterações climáticas. O filósofo croata, Srećko Horvat, no seu último livro — Poesia do Futuro — avisa que “sem este sentimento de todo, não há escapatória” para os problemas globais que enfrentamos. Trinta anos depois desta imagem histórica, é essencial que, em conjunto, tomemos medidas urgentes e eficazes para salvaguardar o nosso planeta.

Nas salas de aula do ensino básico de todo o mundo continuamos a ensinar com um globo terrestre geopolítico, no qual os alunos desde muito cedo aprendem que o mundo está dividido em fronteiras imaginárias entre eles e nós, os de lá e dos de cá. O projecto que coordeno, “Universe Awareness”, tem vindo a equipar salas de aula com globos terrestres que representam realisticamente o nosso planeta. Em mais de 10 mil salas de aula espalhadas por 60 países, as crianças começam a conhecer a Terra como um planeta tal como o vemos do espaço, a perceber a sua composição física e a também fomentar noções de cidadania global. Movimentos como a “Greve Climática Estudantil/Sextas para o Futuro” também têm reunido milhares de jovens por todo o mundo a exigir (com algum sucesso) acção política global para combater as alterações climáticas.

Relembrarmos o Ponto Azul-Claro é relembrarmos a nossa responsabilidade como humanidade para protegermos o nosso planeta. A ideia da fotografia do Ponto Azul-Claro partiu de Carl Sagan — astrónomo e um dos maiores comunicadores de ciência do século XX — que resumiu a importância social desta fotografia: “Não há melhor demonstração da injustificável presunção humana do que esta imagem distante do nosso minúsculo mundo. Destaca a nossa responsabilidade de sermos mais amáveis uns com os outros, para preservarmos e protegermos o Ponto Azul-Claro, o único lar que conhecemos até hoje.”

Público
Pedro Russo
Professor de Astronomia e Sociedade, Universidade de Leiden (Holanda)
14 de Fevereiro de 2020, 20:40

 

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Cientistas descobrem o “planeta gigante bebé” mais próximo

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Impressão de artista de um planeta massivo em órbita de uma estrela jovem e fria. No caso do sistema descoberto pelos astrónomos, o planeta tem 10 vezes a massa de Júpiter e a órbita do planeta em torno da sua estrela hospedeira é quase 600 vezes a distância Terra-Sol.
Crédito: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (SSC-Caltech)

Cientistas do Instituto de Tecnologia de Rochester descobriram um planeta massivo recém-nascido mais próximo da Terra do que qualquer outro com a mesma tenra idade encontrado até hoje. Este planeta gigante bebé, chamado 2MASS 1155-7919 b, está localizado na Associação Epsilon Chamaeleontis e fica a apenas 330 anos-luz de distância do nosso Sistema Solar.

A descoberta, publicada na revista Research Notes of the American Astronomical Society, fornece aos investigadores uma nova e interessante maneira de estudar como os gigantes gasosos se formam.

“O objecto escuro e frio que encontrámos é muito jovem e tem apenas 10 vezes a massa de Júpiter, o que significa que provavelmente estamos a olhar para um planeta jovem, talvez ainda no meio da formação,” disse Annie Dickson-Vandervelde, autora principal e estudante de doutoramento em ciências astrofísicas de West Columbia, S.C. “Embora já tenham sido descobertos muitos outros planetas graças à missão Kepler e a outras como ela, quase todos são planetas ‘antigos’. Este é também apenas o quarto ou quinto exemplo de um planeta gigante tão longe da sua estrela ‘mãe’, e os teóricos estão a lutar para explicar como se formaram ou como acabaram nessa posição.”

Os cientistas usaram dados do Observatório Espacial Gaia para fazer a descoberta. O planeta gigante bebé orbita uma estrela com apenas 5 milhões de anos, mil vezes mais jovem do que o nosso Sol. O planeta orbita a sua estrela a 600 vezes a distância Terra-Sol. Como este planeta jovem e gigante pode ter ficado tão longe da sua jovem estrela “mãe” é um mistério. Os autores esperam que observações de acompanhamento ajudem os astrónomos a entender como planetas massivos podem acabar em órbitas tão largas.

Astronomia On-line
14 de Fevereiro de 2020

 

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Estudo revela detalhes do “asteróide da bola de golfe”

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Duas imagens do asteróide Pallas, que os investigadores determinaram ser o objecto mais craterado na cintura de asteróides.
Crédito: Marsset, et al.

Os asteróides têm inúmeras formas e tamanhos, e agora astrónomos do MIT (Massachusetts Institute of Technology) observaram um asteróide com tantas crateras que o apelidaram de “asteróide da bola de golfe”.

O asteróide é chamado Pallas, em homenagem à deusa grega da sabedoria, e foi originalmente descoberto em 1802. Pallas é o terceiro maior objecto na cintura de asteróides e tem cerca de um-sétimo do tamanho da Lua. Durante séculos, os astrónomos notaram que o asteróide orbita ao longo de um percurso significativamente inclinado em comparação com a maioria dos objectos na cintura de asteróides, embora o motivo da sua inclinação permaneça um mistério.

Num artigo publicado na revista Nature Astronomy, investigadores revelam pela primeira vez imagens detalhadas de Pallas, incluindo da sua superfície altamente craterada.

Os cientistas suspeitam que a superfície craterada de Pallas é resultado da órbita inclinada do asteróide: enquanto a maioria dos objectos na cintura de asteróides viaja mais ou menos ao longo do mesmo percurso em torno do Sol, tal como carros numa pista de corrida, a órbita inclinada de Pallas é tal que o asteróide precisa de abrir caminho através da cintura de asteróides num ângulo. Quaisquer colisões que Pallas sofra ao longo deste percurso seriam cerca de quatro vezes mais prejudiciais do que colisões entre dois asteróides na mesma órbita.

“A órbita de Pallas implica impactos a uma velocidade muito alta,” diz Michaël Marsset, autor principal do artigo e pós-doc no Departamento de Ciências da Terra, Atmosféricas e Planetárias do MIT. “A partir destas imagens, podemos dizer agora que Pallas é o objecto mais craterado que conhecemos na cintura de asteróides. É como descobrir um novo mundo.”

Os co-autores de Marsset incluem colaboradores de 21 instituições de pesquisa em todo o mundo.

“Uma história violenta”

A equipa, liderada pelo investigador principal Pierre Vernazza do Laboratório de Astrofísica de Marselha, na França, obteve imagens de Pallas usando o instrumento SPHERE no VLT (Very Large Telescope) do ESO, um conjunto de quatro telescópios, cada um com um espelho de 8 metros, situados nas montanhas do Chile. Em 2017, e novamente em 2019, Marsset e colegas reservaram um dos quatro telescópios vários dias de cada vez para ver se podiam capturar imagens de Pallas no ponto orbital mais próximo da Terra.

A equipa obteve 11 séries de imagens ao longo de duas campanhas de observação, capturando Pallas a partir de diferentes ângulos enquanto girava. Depois de compilarem as imagens, os investigadores criaram uma reconstrução 3D da forma do asteróide, juntamente com um mapa de crateras dos seus pólos, juntamente com partes da sua região equatorial.

Ao todo, identificaram 36 crateras maiores do que 30 km em diâmetro – cerca de um-quinto do diâmetro da cratera Chicxulub da Terra, cujo impacto original provavelmente matou os dinossauros há 65 milhões de anos. As crateras de Pallas parecem cobrir pelo menos 10% da superfície do asteróide, o que é “sugestivo de uma violenta história colisional,” como afirmam os cientistas no seu artigo científico.

Para ver quão violenta a história provavelmente foi, a equipa executou uma série de simulações de Pallas e das suas interacções com a restante cintura de asteróides ao longo dos últimos 4 mil milhões de anos – quase a idade do Sistema Solar. Fizeram o mesmo para Ceres e Vesta, tendo em consideração o tamanho, massa e propriedades orbitais de cada asteróide, bem como as distribuições de velocidade e tamanho de objectos dentro da cintura de asteróides. Registaram cada vez que uma colisão simulada produzia uma cratera, em Pallas, Ceres ou Vesta, com pelo menos 40 km de largura (o tamanho da maioria das crateras que observaram em Pallas).

Descobriram que uma cratera com 40 quilómetros em Pallas podia ser criada a partir de uma colisão com um objecto muito mais pequeno em comparação com uma cratera do mesmo tamanho em Ceres ou Vesta. Dado que os asteróides pequenos são muito mais numerosos, na cintura de asteróides, do que os maiores, isso implica que Pallas tem uma maior probabilidade de sofrer impactos de alta velocidade do que os outros dois asteróides.

“Pallas teve duas a três vezes mais colisões do que Ceres ou Vesta, e a sua órbita inclinada é uma explicação directa para a superfície muito estranha que não vemos nos outros dois asteróides,” acrescentou Marsset.

Uma família fragmentada

Os investigadores fizeram duas descobertas adicionais graças às suas imagens: uma mancha curiosamente brilhante no hemisfério sul do asteróide e uma bacia de impacto extremamente grande ao longo do equador do asteróide.

Para esta última descoberta, a equipa procurou explicações para o que pode ter provocado um impacto tão grande, estimado em cerca de 400 km de diâmetro.

Simularam vários impactos ao longo do equador e também rastrearam os fragmentos que provavelmente foram lançados para o espaço, a partir da superfície de Pallas, como resultado de cada impacto.

A partir das suas simulações, a equipa conclui que a grande bacia de impacto foi provavelmente o resultado de uma colisão há cerca de 1,7 mil milhões de anos, por um objecto com 20 a 40 km, que posteriormente ejectou pedaços do asteróide para o espaço, num padrão que efectivamente combina com uma família de fragmentos que se sabe seguirem Pallas.

“Esta característica no equador pode muito bem estar relacionada com a actual família de fragmentos de Pallas,” diz o co-autor Miroslav Brož, do Instituto Astronómico da Universidade Charles em Praga.

Quanto à mancha brilhante descoberta no hemisfério sul de Pallas, os investigadores ainda não sabem o que poderá ser. A sua teoria principal é que a região pode ser um depósito muito grande de sal. A partir da sua reconstrução tridimensional do asteróide, os investigadores estimaram o volume de Pallas e, em combinação com a sua massa conhecida, calculam que a sua densidade é diferente da de Ceres ou Vesta e que provavelmente se formou originalmente a partir de uma mistura de água gelada e silicatos. Com o tempo, à medida que o gelo no interior do asteróide derretia, provavelmente hidratou os silicatos, formando depósitos de sal que podem ter ficado expostos após um impacto.

Uma evidência que suporta esta hipótese pode vir de mais perto da Terra. Durante cada mês de Dezembro, os observadores podem ver uma exibição deslumbrante conhecida como Gemínidas – uma chuva de meteoros que são fragmentos do asteróide Phaethon, ele próprio considerado um fragmento de Pallas que escapou e eventualmente chegou à órbita da Terra. Os astrónomos há muito tempo que observam uma variedade de conteúdo de sódio nos meteoros das Gemínidas, que Marsset e colegas agora pensam que podem ter tido origem nos depósitos de sal de Pallas.

“Já foram propostas missões a Pallas com satélites muito pequenos e baratos,” realça Marsset. “Não sei se podem vir a acontecer, mas poderiam dizer-nos mais sobre a superfície de Pallas e sobre a origem da mancha brilhante.”

Astronomia On-line
14 de Fevereiro de 2020

 

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3437: Descobertos sinais de rádio emitidos a partir do espaço que se repetem a cada 16 dias

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Os sinais em questão são resultado de uma explosão rápida de rádio, cuja origem remonta a uma galáxia a cerca de 500 milhões de anos-luz da Terra.

Uma outra galáxia a 21 milhões de anos-luz da Terra NASA

Uma equipa de astrónomos canadianos descobriu, pela primeira vez, um padrão de repetição em sinais de rádio emitidos a partir do espaço. As frequências proveem de uma única fonte, localizada a 500 milhões de anos-luz da Terra, e repetem-se de 16 em 16 dias.

Os cientistas acreditam tratar-se de uma explosão rápida de rádio (Fast Radio Bursts, ou FRBs, na expressão em inglês) que, como o nome indica, são explosões de ondas de rádio produzidas por fontes de energia no espaço, com uma duração de milésimos de segundo e que têm uma origem astronómica distante. Estas explosões podem ser pontuais (o que significa que só acontecem uma vez) ou repetir-se múltiplas vezes.

Até agora, os cientistas acreditavam que os sinais destas explosões seriam aleatórios. Porém, uma equipa de astrónomos canadianos do Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment Fast Radio Burst Project (CHIME/FRB), um projecto que estuda este fenómeno, detectou, entre 16 de Setembro de 2018 e 30 de Outubro de 2019, com a ajuda do radiotelescópio CHIME (que está localizado na Colúmbia Britânica), uma periodicidade nos sinais de uma explosão rápida de rádio — conhecida como FRB 180916.J0158+65 —, que se repetem a cada 16,35 dias. Além disso, os investigadores localizaram a origem desta explosão rápida de rádio numa galáxia a cerca de 500 milhões de anos-luz da Terra.

As descobertas foram divulgadas, numa primeira fase, num estudo disponibilizado pela plataforma online arXiv, sendo que o artigo científico ainda não foi totalmente revisto pelos pares.

“A descoberta de uma periodicidade de 16,35 dias numa fonte de FRB repetidas é uma pista importante sobre a natureza deste objecto”, sublinham os autores do estudo, citados pela CNN. No artigo, os investigadores dissertam ainda sobre as várias causas possíveis para este fenómeno — algumas delas apontam para que esta FRB esteja em órbita de uma estrela, de um buraco negro ou de um objecto nos arredores da galáxia. Os ventos podem também ser uma explicação para o facto de tal fenómeno se repetir periodicamente, impulsionando ou bloqueando os sinais de rádio.

O estudo destas explosões rápidas de rádio (e da sua origem) pode ajudar os astrónomos a aprender mais sobre o próprio Universo e a compreender de que forma a matéria se distribui no espaço.

Público
filipa.mendes@publico.pt
11 de Fevereiro de 2020, 22:58

 

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3431: JWST vai procurar atmosferas em exoplanetas potencialmente habitáveis

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Esta impressão de artista mostra o sete exoplanetas rochosos do sistema TRAPPIST-1, localizado a 40 anos-luz da Terra. Os astrónomos vão observar estes mundos com o Webb num esforço de detectar a primeira atmosfera num planeta do tamanho da Terra para lá do nosso Sistema Solar.
Crédito: NASA e JPL/Caltech

Este mês marca o terceiro aniversário da descoberta de um sistema notável com sete planetas conhecido como TRAPPIST-1. Estes sete mundos rochosos do tamanho da Terra orbitam uma estrela fria a 39 anos-luz do Sistema Solar. Três desses planetas estão na zona habitável, o que significa que estão à distância orbital ideal para serem quentes o suficiente para que a água líquida exista à superfície. Após o seu lançamento em 2021, o Telescópio Espacial James Webb da NASA irá observar esses mundos com o objectivo de fazer o primeiro estudo detalhado no infravermelho próximo da atmosfera de um planeta na zona habitável.

Para encontrar sinais de uma atmosfera, os astrónomos vão usar uma técnica chamada espectroscopia de transmissão. Observam a estrela hospedeira enquanto o planeta cruza a sua face, um evento conhecido como trânsito. A luz da estrela é filtrada pela atmosfera do planeta, que absorve parte desta luz e deixa impressões digitais reveladores no espectro da estrela.

Encontrar uma atmosfera em torno de um exoplaneta rochoso – a palavra que os cientistas usam para planetas para lá do nosso Sistema Solar – não será fácil. As suas atmosferas são mais compactas do que as dos gigantes gasosos, enquanto o seu tamanho menor significa que interceptam menos luz estelar. TRAPPIST-1 é um dos melhores alvos disponíveis para o Webb, já que a própria estrela também é bastante pequena, o que significa que o tamanho dos planetas, em relação à estrela, é maior.

“As atmosferas são mais difíceis de detectar, mas a recompensa é maior. Seria muito emocionante fazer a primeira detecção de uma atmosfera num planeta do tamanho da Terra,” disse David Lafrenière da Universidade de Montreal, investigador principal de uma das equipas que examinam TRAPPIST-1.

Estrelas anãs vermelhas como TRAPPIST-1 tendem a ter surtos violentos que podem tornar os seus planetas inóspitos. Mas determinar se têm atmosferas e, em caso afirmativo, do que são feitos, é o próximo passo para descobrir se a vida como a conhecemos poderia sobreviver nestes mundos distantes.

Um esforço coordenado

Mais de uma equipa de astrónomos vai estudar o sistema TRAPPIST-1 com o Webb. Planeiam usar uma variedade de instrumentos e modos de observação para obter o máximo de detalhes possíveis para cada planeta no sistema.

“É um esforço coordenado porque nenhuma equipa pode fazer tudo o que queremos com o sistema TRAPPIST-1. O nível de cooperação tem sido realmente espectacular,” explicou Nikole Lewis da Universidade de Cornell, a investigadora principal de uma das equipas.

“Com sete planetas para escolher, cada um de nós pode ‘comer um pedaço do bolo’,” acrescentou Lafrenière.

O programa de Lafrenière terá como alvo TRAPPIST-1d e -1f, num esforço de não apenas detectar uma atmosfera, mas determinar a sua composição básica. Eles esperam ser capazes de distinguir entre uma atmosfera dominada por vapor de água, ou uma composta principalmente de azoto (como a Terra) ou dióxido de carbono (como Marte e Vénus).

O programa de Lewis vai observar TRAPPIST-1e com objectivos semelhantes. TRAPPIST-1e é um dos exoplanetas que mais tem em comum com a Terra em termos de densidade e quantidade de radiação que recebe da sua estrela. Isto torna-o um óptimo candidato à habitabilidade – mas os cientistas precisam de saber mais para ter a certeza.

Uma ampla variedade de planetas

Embora os planetas de TRAPPIST-1 tenham apelo particular do ponto de vista de potencial habitabilidade, o programa de Lafrenière terá como alvo uma variedade de planetas – desde rochosos a mini-Neptunos a gigantes de gás do tamanho de Júpiter – a uma variedade de distâncias das suas estrelas. O objectivo é aprender mais sobre como e onde estes planetas se formam.

Em particular, os astrónomos continuam a debater como os planetas gasosos podem ser encontrados tão perto das suas estrelas. Muitos acreditam que este planeta deve ter-se formado mais longe no disco protoplanetário – o disco em torno de uma estrela onde nascem os planetas -, pois o material está disponível longe da estrela e depois migrou para dentro. No entanto, outros cientistas teorizam que até mesmo os grandes gigantes gasosos podem formar-se relativamente perto da sua estrela.

“Além disso, talvez se tenham formado mais longe, mas quanto mais longe?”, perguntou Lewis.

Para ajudar a informar o debate, os astrónomos vão analisar a proporção de carbono e oxigénio numa variedade de exoplanetas. Esta proporção pode servir como um marcador de onde o planeta se formou, porque varia com a distância da estrela.

Mapas meteorológicos

Além de examinar planetas usando espectroscopia de transmissão, as equipas vão também empregar uma técnica conhecida como curva de fase. Isto envolve a observação de um planeta ao longo de uma órbita inteira, o que só é prático para os mundos mais quentes com os períodos orbitais mais curtos.

Um planeta que orbita a sua estrela muito perto sofre bloqueio de maré, o que significa que mostra sempre a mesma face para a estrela, como a Lua faz com a Terra. Como resultado, observadores distantes que observam o planeta vão vê-lo passar por várias fases, uma vez que lados diferentes do planeta são visíveis a diferentes pontos da sua órbita.

Medindo o planeta em vários momentos, os astrónomos podem construir um mapa da temperatura atmosférica em função da longitude. Esta técnica foi pioneira no Telescópio Espacial Spitzer, que fez o primeiro “mapa meteorológico” de um exoplaneta em 2007.

Além disso, observando a emissão de calor do próprio planeta, os astrónomos podem modelar a estrutura vertical da atmosfera.

“Com uma curva de fase, podemos construir um modelo 3D completo da atmosfera de um planeta,” explicou Lafrenière.

Este trabalho está a ser realizado como parte do programa GTO (Guaranteed Time Observations) do Webb. Este programa foi desenvolvido para recompensar cientistas que ajudaram a desenvolver os principais componentes de hardware e software ou o conhecimento técnico e interdisciplinar do observatório.

O Telescópio Espacial James Webb será o principal observatório científico espacial do mundo quando for lançado em 2021. Vai resolver mistérios do nosso Sistema Solar, olhar para mundos distantes em torno 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
11 de Fevereiro de 2020

 

spacenews

 

3428: A 500 milhões de anos luz há algo que emite sinais de rádio regulares

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

A descoberta foi feita por uma equipa canadiana de astrónomos. Vão-se dando passos significativos no estudo dos “Fast Radio Bursts”.

© M. KORNMESSER/European Southern Observatory/AFP

Uma fonte de rádio misteriosa localizada numa galáxia a 500 milhões de anos-luz da Terra está a pulsar com um ciclo de 16 dias, como um relógio, de acordo com um novo estudo revelado pela Vice. Isto marca a primeira vez que os cientistas detectam periodicidade nesses sinais, conhecidos como FRBs (Fast Radio Bursts, algo que pode ser traduzido livremente por Explosões Rápidas de Rádio), e é um passo importante para perceber as suas origens.

Os FRBs são um dos quebra-cabeças mais tentadores que o universo lançou aos cientistas nos últimos anos. Detectados pela primeira vez em 2007, essas poderosas explosões de rádio são produzidas por fontes energéticas – embora ninguém saiba ao certo quais podem ser. Os FRBs também são intrigantes porque tanto podem ser pontuais como repetitivos, o que significa que algumas explosões aparecem apenas uma vez numa determinada parte do céu enquanto outras emitem vários flashes para a Terra.

Até agora, os sinais dessas repetidas explosões pareciam um tanto aleatórios e discordantes no tempo. Mas isso mudou no ano passado, quando um grupo canadiano que se tem dedicado a observar e estudar FRB descobriu que um repetidor chamado FRB 180916.J0158 + 65 tinha uma cadência regular.

A equipa CHIME/FRB (sigla de Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment Fast Radio Burst Project) acompanhou a repetição entre Setembro de 2018 e Outubro de 2019 usando o radiotelescópio CHIME, localizado na Colúmbia Britânica. Durante esse período, as explosões foram agrupadas num período de quatro dias e pareciam desligar-se pelos doze dias seguintes, por um ciclo total de cerca de 16 dias.

Alguns ciclos não produziram explosões visíveis, mas todos os que foram sincronizados foram-no nos mesmos intervalos de 16 dias. “Concluímos que esta é a primeira periodicidade detectada de qualquer tipo numa fonte FRB”, disse a equipa, num artigo publicado no final de janeiro. “A descoberta de uma periodicidade de 16,35 dias numa FRB repetida é uma pista importante para a natureza desse objecto.”

Recentemente, os cientistas rastrearam esse FRB especifico numa galáxia chamada SDSS J015800.28 + 654253.0, que fica a 500 milhões de anos-luz da Terra. Pode parecer uma grande distância mas o FRB 180916.J0158 + 65 é realmente o FRB mais próximo já detectado. Só que, sabendo-se onde este FRB está, não se sabe exactamente o que é e como é gerado.

A equipa da CHIME/FRB espera encontrar padrões semelhantes no punhado de explosões repetidas já conhecidas para ver se esses ciclos são comuns. Os pesquisadores também planeiam manter um olhar atento ao FRB 180916.J0158 + 6 enquanto estiver activo, a fim de detectar outros detalhes que possam apontar para a sua identidade.

Os FRBs confundem os cientistas há mais de uma década. Contudo, novos projectos como o CHIME/FRB vão revelando todos os anos novos detalhes sobre o fenómeno. Embora ainda não se saiba o que emite esses sinais bizarros, a descoberta de um FRB com um ritmo claro fornece uma vantagem significativa para os cientistas seguirem.

Diário de Notícias

DN
08 Fevereiro 2020 — 22:36

spacenews

 

3424: Galáxia gigante que deixou cedo de formar estrelas surpreende astrónomos

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Imagem da galáxia Messier 81 Foto: EPA

Astrónomos identificaram uma galáxia primitiva gigantesca que deixou de formar estrelas muito cedo, quando o Universo tinha 1,8 mil milhões de anos, um fenómeno invulgar descrito num estudo publicado na revista científica Astrophysical Journal.

A galáxia XMM-2599 produziu a maioria das suas estrelas quando o Universo tinha menos de mil milhões de anos, tornando-se inactiva ao fim de pouco mais de 800 milhões de anos. Ou seja, a galáxia viveu rápido e morreu jovem.

“Nesta época, muito poucas galáxias pararam de formar estrelas e nenhuma era tão ‘massiva’ como a XMM-2599”, sustentou um dos autores do estudo, Gillian Wilson, professor de Física e Astronomia na Universidade da Califórnia, nos Estados Unidos.

A razão por que a galáxia deixou repentinamente de formar estrelas continua por esclarecer. Uma das hipóteses admitidas pelos astrónomos é que terá deixado de ter combustível (gás) para queimar.

Segundo o estudo, citado em comunicado pela Universidade da Califórnia, a ‘XMM-2599’ já tinha uma massa superior à de 300 mil milhões de estrelas como o Sol quando o Universo tinha menos de dois mil milhões de anos (a teoria do Big Bang estima a idade do Universo em cerca de 14 mil milhões de anos).

No seu pico de actividade, a galáxia gerou estrelas que totalizaram num só ano uma massa superior à de mil estrelas como o Sol, “uma taxa de formação de estrelas extremamente alta”, salientam os autores da investigação.

O padrão de evolução da galáxia é uma incógnita para os astrónomos, que a detectaram do Observatório W. M. Keck, no Havai, nos Estados Unidos, na sua fase inactiva.

Uma questão que os especialistas colocam é se a XMM-2599 poderá ter atraído gravitacionalmente galáxias vizinhas que estão a formar estrelas, gerando um aglomerado de galáxias.

Jornal de Notícias
06/02/2020 às 16:15

spacenews

 

3419: 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

 

3416: Ver estrelas em 3D: o novo programa de paralaxe da New Horizons

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Imagens coloridas dos campos estelares de Wolf 359 (topo) e de Proxima Centauri, obtidas no final de 2019. Os grandes movimentos próprios de ambas as estrelas (no centro de cada imagem) vão fazê-las “desviar” mais de um segundo de arco em Abril de 2020, quando a sonda New Horizons da NASA, a 8 mil milhões de quilómetros da Terra, as fotografar. O círculo verde é uma estimativa da posição de ambas as estrelas nas imagens da New Horizons.
Crédito: William Keel/Universidade do Alabama/Observatório SARA)

Tem um telescópio de bom tamanho, com uma câmara digital? Então pode juntar-se, esta primavera, à missão New Horizons da NASA numa experiência do espaço profundo muito interessante e que vai quebrar recordes.

Em Abril, a New Horizons, que na altura estará mais de 46 vezes mais distante do Sol do que a Terra, a 8 mil milhões de quilómetros, vai ser usada para detectar “desvios” nas posições relativas de estrelas próximas em comparação com a posição para observadores cá na Terra.

A técnica é conhecida como paralaxe e é usada pelos astrónomos há já quase dois séculos para medir distâncias de estrelas distantes.

Nos dias 22 e 23 de Abril, a New Horizons capturará imagens de duas das estrelas mais próximas, Proxima Centauri e Wolf 359. Quando combinadas com imagens, obtidas da Terra e nas mesmas datas, o resultado será uma medição recorde da paralaxe, produzindo imagens 3D destas estrelas que “saltam” à vista no seu campo estelar que o projecto New Horizons partilhará com o público.

A equipa da missão está a coordenar a utilização de observatórios astronómicos e uma campanha pública de observação para fotografar as mesmas estrelas, no mesmo dia, para demonstrar o efeito de paralaxe.

“Estas emocionantes imagens em 3D, que vamos divulgar em maio, serão como se tivéssemos olhos tão amplos quanto o Sistema Solar e pudéssemos detectar por nós próprios a distância destas estrelas,” disse Alan Stern, investigador principal da New Horizons do SwRI (Southwest Research Institute) em Boulder, no estado norte-americano do Colorado. “Será uma demonstração realmente vívida da imensa distância que a New Horizons já percorreu e uma maneira engraçada de tirar proveito do ponto de vista exclusivo da sonda, na fronteira do nosso Sistema Solar!”

As duas estrelas-alvo da New Horizons podem ser observadas por qualquer pessoa com um telescópio de 6 polegadas (ou maior) equipado com uma câmara digital. Depois da New Horizons transmitir as suas imagens para a Terra, a equipa da missão fornecerá uma comparação com as imagens obtidas com telescópios amadores. Wolf 359 e Proxima Centauri parecerão mudar de posição entre as imagens terrestres e espaciais.

Em adição, trabalhando com o guitarrista dos Queen, Brian May – ele próprio um astrofísico e cientista participante da New Horizons -, a equipa científica vai criar e divulgar imagens 3D que mostram estas duas estrelas.

“Durante toda a história, as estrelas fixas no céu nocturno serviram como marcadores de navegação,” disse Tod Lauer, membro da equipa científica da New Horizons do OIR Lab (Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory) da NSF (National Science Foundation). “À medida que viajamos para fora do Sistema Solar e para o espaço interestelar, o modo como as estrelas mais próximas mudam de posição pode servir como uma nova maneira de navegar. Veremos isto pela primeira vez com a New Horizons.”

Astronomia On-line
4 de Fevereiro de 2020

spacenews

 

3408: Chandra Spots a Mega-Cluster of Galaxies in the Making

SCIENCE/NASA

Astronomers using data from NASA’s Chandra X-ray Observatory and other telescopes have put together a detailed map of a rare collision between four galaxy clusters. Eventually all four clusters — each with a mass of at least several hundred trillion times that of the Sun — will merge to form one of the most massive objects in the universe.

Galaxy clusters are the largest structures in the cosmos that are held together by gravity. Clusters consist of hundreds or even thousands of galaxies embedded in hot gas, and contain an even larger amount of invisible dark matter. Sometimes two galaxy clusters collide, as in the case of the Bullet Cluster, and occasionally more than two will collide at the same time.

The new observations show a mega-structure being assembled in a system called Abell 1758, located about 3 billion light-years from Earth. It contains two pairs of colliding galaxy clusters that are heading toward one another. Scientists first recognized Abell 1758 as a quadruple galaxy cluster system in 2004 using data from Chandra and XMM-Newton, a satellite operated by the European Space Agency (ESA).

Each pair in the system contains two galaxy clusters that are well on their way to merging. In the northern (top) pair seen in the composite image, the centers of each cluster have already passed by each other once, about 300 to 400 million years ago, and will eventually swing back around. The southern pair at the bottom of the image has two clusters that are close to approaching each other for the first time.

Image Credit: X-ray: NASA/CXC/SAO/G.Schellenberger et al.; Optical:SDSS

Last Updated: Jan. 28, 2020
Editor: Yvette Smith
spacenews

 

3402: Estudo mostra que o planeta mais quente dilacera moléculas na sua atmosfera

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Impressão de artista de um “Júpiter quente” chamado KELT-9b, o exoplaneta mais quente conhecido – tão quente que, segundo um novo artigo científico, até as moléculas na sua atmosfera são dilaceradas.
Crédito: NASA/JPL-Caltech

Os gigantes gasosos chamados “Júpiteres quentes” – planetas que orbitam muito perto das suas estrelas para sustentar vida – são dos mundos mais estranhos encontrados para lá do nosso Sistema Solar. Novas observações mostram que o mais quente de todos é ainda mais estranho, propenso a fusões globais tão severas que separam as moléculas que compõem a sua atmosfera.

Chamado KELT-9b, o planeta é um Júpiter ultra-quente, um de várias categorias de exoplanetas – planetas em torno de outras estrelas – encontrados na nossa Galáxia. Tem quase três vezes a massa de Júpiter e orbita uma estrela a cerca de 670 anos-luz de distância. Com uma temperatura à superfície de 4300º Celsius – mais quente que algumas estrelas – este planeta é o mais quente encontrado até ao momento.

Agora, uma equipa de astrónomos usando o telescópio espacial Spitzer da NASA encontrou evidências de que o calor até é demasiado alto para que as moléculas permaneçam intactas. As moléculas de hidrogénio gasoso provavelmente são destruídas no lado diurno de KELT-9b, incapazes de se reconstituírem até que os seus átomos desarticulados fluam para o lado nocturno do planeta.

Embora ainda extremamente quente, o leve arrefecimento no lado nocturno é suficiente para permitir que as moléculas de hidrogénio gasoso se reformem – ou seja, até que voltem para a face virada para a estrela, onde são quebradas novamente.

“Este tipo de planeta é tão extremo em temperatura, que está um pouco separado de muitos outros exoplanetas,” disse Megan Mansfieldd, estudante da Universidade de Chicago e autora principal de um novo artigo que revela esta descoberta. “Existem alguns outros Júpiteres quentes e ultra-quentes que não são tão quentes, mas ainda quentes o suficiente para que este efeito ocorra.”

Os achados, publicados na revista The Astrophysical Journal Letters, mostram a sofisticação crescente da tecnologia e das análises necessárias para estudar estes mundos muito distantes. A ciência está apenas a começar a espiar a atmosfera dos exoplanetas, estudando as desintegrações moleculares dos mais quentes e brilhantes.

KELT-9b permanecerá firmemente categorizado entre os mundos inabitáveis. Os astrónomos tomaram conhecimento do seu ambiente extremamente hostil em 2017, quando foi detectado pela primeira vez usando o sistema KELT (Kilodegree Extremely Little Telescope) – um esforço combinado que envolve observações de dois telescópios robóticos, um no sul do estado norte-americano do Arizona e outro na África do Sul.

No artigo publicado na The Astrophysical Journal Letters, a equipa científica usou o telescópio espacial Spitzer para analisar os perfis de temperatura deste gigante infernal. O Spitzer, que faz observações no infravermelho, pode medir variações subtis no calor. Repetidas durante muitas horas, estas observações permitem que o Spitzer capture mudanças na atmosfera, à medida que o planeta apresenta fases enquanto orbita a estrela. Surgem diferentes metades do planeta à medida que este orbita a sua estrela.

Isto permitiu à equipa vislumbrar a diferença entre o lado diurno e nocturno de KELT-9b. Neste caso, o planeta orbita tão perto a sua estrela que um “ano” – o tempo que demora a completar uma volta em torno da estrela – é de apenas dia e meio. Isto significa que sofre bloqueio de marés, apresentando sempre a mesma face à estrela (tal como a nossa Lua mostra sempre a mesma face à Terra). No lado oposto de KELT-9b, a noite dura para sempre.

Mas os gases e o calor fluem de um lado para o outro. Uma grande questão para os investigadores que tentam entender as atmosferas exoplanetárias é como é que a radiação e o fluxo se equilibram.

Os modelos de computador são as principais ferramentas nessas investigações, mostrando como é provável que estas atmosferas se comportem a diferentes temperaturas. O melhor ajuste para os dados de KELT-9b foi um modelo que incluía moléculas de hidrogénio sendo separadas e reconstruidas, um processo conhecido como dissociação e recombinação.

“Se não tivermos em conta a dissociação do hidrogénio, obtemos ventos muito rápidos de 60 km/s,” disse Mansfield. “É pouco provável.”

KELT-9b não apresenta grandes diferenças de temperatura entre o lado diurno e nocturno, sugerindo fluxo de calor de um para o outro. E a “mancha quente” no lado diurno, que deverá estar directamente sobre a estrela deste planeta, foi desviada da posição esperada. Os cientistas não sabem porquê – mais um mistério a ser resolvido neste planeta estranho e quente.

Astronomia On-line
28 de Janeiro de 2020

spacenews

 

3394: Campanha global do Gaia revela segredos de par estelar

Impressão de artista do sistema binário descoberto no evento de micro-lente Gaia16aye, a sua gravidade distorcendo o tecido do espaço-tempo e o percurso da luz de uma estrela ainda mais distante.
Crédito: M. Rębisz

Uma campanha de observação global de 500 dias, liderada há mais de três anos pelo Gaia da ESA, forneceu informações sem precedentes sobre o sistema binário que provocou um aumento invulgar de brilho de uma estrela ainda mais distante.

O aumento no brilho estelar, localizado na constelação de Cisne, foi detectado pela primeira vez em Agosto de 2016 pelo programa Alertas de Ciência Fotométrica do Gaia.

Este sistema, gerido pelo Instituto de Astronomia da Universidade de Cambridge, Reino Unido, varre diariamente a enorme quantidade de dados provenientes do Gaia e alerta os astrónomos para o aparecimento de novas fontes ou variações invulgares de brilho em fontes conhecidas, para que possam apontar rapidamente outros telescópios terrestres e espaciais e assim estudar os eventos em detalhe. Os fenómenos podem incluir explosões de super-nova e outros surtos estelares.

Neste caso em particular, as observações de acompanhamento realizadas com mais de 50 telescópios em todo o mundo revelaram que a fonte – desde então denominada Gaia16aye – estava a comportar-se de uma maneira bastante estranha.

“Vimos a estrela a ficar cada vez mais brilhante e então, no espaço de apenas um dia, o seu brilho caiu rapidamente,” diz Lukasz Wyrzykowski do Observatório Astronómico da Universidade de Varsóvia, Polónia, um dos cientistas do programa Alertas de Ciência Fotométrica do Gaia.

“Este foi um comportamento muito invulgar. Quase nenhum tipo de super-nova ou outra estrela faz isto.”

Lukasz e colaboradores perceberam em pouco tempo que este aumento de brilho foi provocado por uma micro-lente gravitacional – um efeito previsto pela teoria da relatividade geral de Einstein, que curva o espaço-tempo na vizinhança de objectos muito grandes, como estrelas ou buracos negros.

Quando um objecto tão grande, que pode ser demasiado fraco para ser observado da Terra, passa em frente de outra fonte de luz mais distante, a sua gravidade curva o tecido do espaço-tempo nas proximidades. Isto distorce o percurso da radiação oriunda da fonte de fundo – essencialmente comportando-se como uma lupa gigante.

Gaia16aye é o segundo evento de micro-lentes detectado pelo satélite da ESA. No entanto, os astrónomos notaram que se comportava estranhamente, mesmo para este tipo de evento.

“Se tivermos uma única lente, provocada por um único objecto, haverá apenas um pequeno e constante aumento de brilho e haverá um declínio suave à medida que a lente passa em frente da fonte distante e depois se afasta,” diz Lukasz.

“Neste caso, não só o aumento de brilho estelar caiu acentuadamente, em vez de a um ritmo constante, como após algumas semanas, subiu novamente de brilho, o que é muito invulgar. Ao longo de 500 dias de observações, vimos o aumento e declínio de brilho cinco vezes.”

Esta queda repentina e acentuada no brilho sugeriu que a lente gravitacional que provocava o aumento de brilho devia consistir de um sistema binário – um par de estrelas ou outros objectos celestes, ligados entre si pela gravidade mútua.

Os campos gravitacionais combinados dos dois objectos produzem uma lente com uma rede bastante complexa de regiões de alta ampliação. Quando uma fonte de fundo passa por estas regiões no céu, aumenta de brilho e depois cai imediatamente ao sair delas.

A partir do padrão de aumentos e quedas de brilho subsequentes, os astrónomos conseguiram deduzir que o sistema binário estava a orbitar a um ritmo bastante rápido.

“As órbitas eram rápidas o suficiente e o evento geral de micro-lente era lento o suficiente para a estrela de fundo entrar na região de alta ampliação, sair e entrar novamente,” explica Lukasz.

O longo período de observações, que durou até ao final de 2017, e a grande participação de telescópios terrestres espalhados por todo o mundo, permitiram aos astrónomos recolher uma grande quantidade de dados – quase 25.000 pontos de dados individuais.

Além disso, a equipa também utilizou dúzias de observações desta estrela obtidas pelo Gaia, enquanto continuava a vasculhar o céu ao longo dos meses. Estes dados foram submetidos a calibração preliminar e foram tornados públicos como parte do programa Alertas de Ciência Fotométrica do Gaia.

A partir deste conjunto de dados, Lukasz e colegas foram capazes de aprender muitos detalhes sobre o sistema binário de estrelas.

“Nós não vemos este sistema binário mas, observando apenas os efeitos que criou ao agir como lente sob uma estrela de fundo, fomos capazes de saber tudo sobre ele,” diz o co-autor Przemek Mróz, estudante de doutoramento na Universidade de Varsóvia durante o início da campanha e que é actualmente bolsista de pós-doutoramento no Instituto de Tecnologia da Califórnia.

“Pudemos determinar o período de translação do sistema, as massas dos componentes, a sua separação, a forma das suas órbitas – basicamente tudo – sem ver a luz dos componentes binários.”

O par consiste de duas estrelas bastante pequenas, com 0,57 e 0,36 vezes a massa do nosso Sol, respectivamente. Separadas por aproximadamente o dobro da distância Terra-Sol, as estrelas orbitam em torno do seu centro de massa comum em menos de três anos.

“Se não fosse o Gaia a estudar todo o céu e a enviar os alertas imediatamente, nunca teríamos sabido sobre este evento de micro-lentes,” diz o co-autor Simon Hodgkin da Universidade de Cambridge, que lidera o programa Alertas de Ciência Fotométrica do Gaia.

“Talvez o encontrássemos mais tarde, mas aí se calhar já seria tarde demais.”

A compreensão detalhada do sistema binário dependia da extensa campanha de observação e do amplo envolvimento internacional que o evento Gaia16aye atraiu.

“Reconhecemos os astrónomos profissionais, astrónomos amadores e voluntários de todo o mundo que observaram este evento: sem a dedicação de todas estas pessoas, não teríamos sido capazes de obter estes resultados,” diz Lukasz.

“Os eventos de micro-lente como este podem lançar luz sobre objectos celestes que, de outra forma, não poderíamos ver,” diz Timo Prusti, cientista do projecto Gaia na ESA.

“Estamos muito satisfeitos que a detecção do Gaia tenha desencadeado a campanha de observação que tornou este resultado possível.”

Astronomia On-line
24 de Janeiro de 2020

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3382: Astrónomos descobrem classe de objectos estranhos perto do enorme buraco negro da Via Láctea

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Órbitas dos objectos G no centro da nossa Galáxia, com o buraco negro super-massivo indicado com uma cruz branca. Estrelas, gás e poeira estão no plano de fundo.
Crédito: Anna Ciurlo, Tuan Do/Grupo do Centro Galáctico da UCLA

Astrónomos da Iniciativa Órbitas do Centro Galáctico da UCLA (Universidade da Califórnia em Los Angeles) descobriram uma nova classe de objectos bizarros no centro da Via Láctea, não muito longe do buraco negro super-massivo chamado Sagitário A*. Publicaram a sua investigação na edição de 16 de Janeiro da revista Nature.

“Estes objectos parecem-se com gás e comportam-se como estrelas,” disse a co-autora Andrea Ghez, professora de astrofísica e directora do Grupo do Centro Galáctico da UCLA.

Os novos objectos parecem compactos na maioria das vezes e estendem-se quando as suas órbitas os aproximam do buraco negro. As suas órbitas variam entre 100 a 1000 anos, disse a autora principal Anna Ciurlo, investigadora pós-doutorada da UCLA.

O grupo de investigação de Ghez identificou um objecto invulgar no centro da nossa Galáxia em 2005, mais tarde apelidado G1. Em 2012, astrónomos na Alemanha fizeram uma descoberta intrigante de um objecto bizarro chamado G2, no centro da Via Láctea, que fez uma passagem íntima pelo buraco negro super-massivo em 2014. Ghez e a sua equipa de pesquisa pensam que o objecto G2 é provavelmente duas estrelas que têm vindo a orbitar o buraco negro em conjunto e que se fundiram numa estrela extremamente grande, envolta em gás e poeira invulgarmente espessos.

“No momento da maior aproximação, G2 tinha uma assinatura realmente estranha,” disse Ghez. “Nós já tínhamos visto isto antes, mas não parecia muito peculiar até chegar perto do buraco negro e ficar alongado, e muito do seu gás foi destruído. Deixou de ser um objecto bastante inócuo quando estava longe do buraco negro, para um realmente esticado e distorcido na sua maior aproximação, que perdeu o seu invólucro exterior e que agora está novamente a ficar mais compacto.”

“Uma das coisas que deixou toda a gente empolgada sobre os objectos G é que a matéria arrancada pelas forças de maré, enquanto passam pelo buraco negro central, deve inevitavelmente cair no buraco negro,” disse o co-autor Mark Morris, professor de física e astronomia na UCLA. “Quando isso acontece, pode produzir um impressionante espectáculo de fogo-de-artifício, já que o material consumido pelo buraco negro é aquecido e emite radiação abundante antes de desaparecer no horizonte de eventos.”

Mas será que G2 e G1 são “outliers”, ou parte de uma classe maior de objectos? Em resposta a essa questão, o grupo de investigação de Ghez divulgou a existência de mais quatro objectos que estão a chamar de G3, G4, G5 e G6. Os investigadores determinaram cada uma das suas órbitas. Enquanto G1 e G2 têm órbitas semelhantes, os quatro novos objectos têm órbitas muito diferentes.

Ghez pensa que todos os seis objectos eram estrelas binárias – um sistema de duas estrelas que se orbitavam uma à outra – que se fundiram devido à forte força gravitacional do buraco negro super-massivo. A fusão de duas estrelas leva mais de um milhão de anos a ser concluída, disse Ghez.

“As fusões de estrelas podem ocorrer no Universo com mais frequência do que pensávamos, e provavelmente são muito comuns,” disse Ghez. “Os buracos negros podem levar à fusão de estrelas binárias. É possível que muitas das estrelas que temos vindo a observar e a não compreender possam ser o produto final de fusões que estão agora calmas. Estamos a aprender como as galáxias e os buracos negros evoluem. A maneira como as estrelas binárias interagem umas com as outras e com o buraco negro é muito diferente de como estrelas individuais interagem com outras estrelas individuais e com o buraco negro.”

Ciurlo observou que, embora o gás do invólucro exterior de G2 tenha sido esticado dramaticamente, a sua poeira dentro do gás não foi muito esticada. “Algo deve ter mantido o tamanho compacto e permitido a sua sobrevivência ao encontro com o buraco negro,” disse Ciurlo. “Isto é evidência de um objecto estelar dentro de G2.”

“O conjunto único de dados que o grupo da professora Ghez reuniu ao longo de mais de 20 anos é o que nos permitiu fazer esta descoberta,” disse Ciurlo. “Agora temos uma população de objectos ‘G’, de modo que não é uma questão de explicar um ‘evento único’ como G2.”

Os cientistas fizeram observações com o Observatório W. M. Keck, no Hawaii, e usaram uma tecnologia poderosa que Ghez ajudou a inovar, chamada ópticas adaptativas, que corrige os efeitos de distorção da atmosfera da Terra em tempo real. Eles realizaram uma nova análise de 13 anos de dados da Iniciativa Órbitas do Centro Galáctico da UCLA.

Em Setembro de 2019, a equipa de Ghez informou que o buraco negro estava a ficar mais faminto e que não sabia exactamente porquê. O alongamento de G2 em 2014 pareceu retirar gás que pode ter sido engolido recentemente pelo buraco negro, disse o co-autor Tuan Do, cientista da UCLA e vice-director do Grupo do Centro Galáctico. As fusões de estrelas podem alimentar o buraco negro.

A equipa já identificou alguns outros candidatos que podem fazer parte desta nova classe de objectos e vai continuar a analisá-los.

Ghez realçou que o centro da Via Láctea é um ambiente extremo, ao contrário do nosso canto menos agitado do Universo.

“A Terra está nos subúrbios em comparação com o Centro Galáctico, que fica a cerca de 26.000 anos-luz de distância,” disse Ghez. “O centro da nossa Galáxia tem uma densidade estelar mil milhões de vezes maior que a nossa parte da Galáxia. A atracção gravitacional é muito mais forte. Os campos magnéticos são mais extremos. O centro da Via Láctea é onde a astrofísica extrema ocorre – os ‘desportos radicais’ da astrofísica.”

Ghez disse que esta investigação ajudar-nos-á a ensinar o que está a acontecer na maioria das galáxias.

Astronomia On-line
17 de Janeiro de 2020

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3381: Estrelas K são os melhores lugares para procurar vida

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Este gráfico compara as características de três classes de estrelas na nossa Galáxia: as estrelas tipo-Sol são estrelas G; as estrelas menos massivas e mais frias do que o nosso Sol são as anãs K; estrelas ainda mais fracas e frias são as avermelhadas anãs M. O gráfico compara as estrelas em termos de algumas importantes variáveis. As zonas habitáveis, potencialmente capazes de hospedar planetas propícios à vida, são maiores para estrelas mais quentes. A longevidade das anãs vermelhas M podem exceder os 100 mil milhões de anos. As anãs K podem viver entre 15 e 45 mil milhões de anos. O nosso Sol só dura 10 mil milhões de anos. A quantidade relativa de radiação nociva (para a vida como a conhecemos) que as estrelas emitem podem ser 80 a 500 vezes mais intensa para as anãs M em comparação com o nosso Sol, mas apenas 5 a 25 vezes mais intensa para as anãs alaranjadas K. As anãs vermelhas representam a maior parte da população estelar da Via Láctea, cerca de 73%. Só 6% desta população são estrelas parecidas com o Sol, e as anãs K representam 13%. Quando estas quatro variáveis são comparadas, as estrelas mais adequadas para hospedar formas de vida avançada são as anãs K.
Crédito: NASA, ESA e Z. Levy (STScI)

Na busca por vida para lá da Terra, os astrónomos procuram planetas na “zona habitável” de uma estrela onde as temperaturas são ideais para que a água líquida exista à superfície de um planeta.

Uma ideia emergente, reforçada por levantamentos estelares ao longo de três décadas, é a de que existem estrelas nem muito quentes, nem muito frias e, acima de tudo, não muito violentas para hospedar planetas propícios à vida.

Dado que o nosso Sol alimenta a vida na Terra há já quase 4 mil milhões de anos, a sabedoria convencional sugere que estrelas do género são candidatas principais na busca por outros mundos potencialmente habitáveis. Na realidade, estrelas ligeiramente mais frias e menos luminosas do que o nosso Sol, classificadas como anãs K, são as verdadeiras estrelas “de ouro”, disse Edward Guinan, da Universidade de Villanova, no estado norte-americano da Pensilvânia. “As anãs K estão no ‘ponto ideal’, com propriedades intermédias entre as estrelas do tipo solar, mais raras e luminosas, de vida mais curta (estrelas G), e as mais numerosas anãs vermelhas (estrelas M). As estrelas K, especialmente as mais quentes, são as melhores. Se estivermos à procura de planetas habitáveis, a abundância de estrelas K melhora as chances de encontrar vida.”

Para começar, existem três vezes mais anãs K na nossa Via Láctea do que estrelas como o Sol. Aproximadamente 1000 estrelas K estão a menos de 100 anos-luz do nosso Sol, candidatas principais à exploração. Estas anãs alaranjadas vivem entre 15 e 45 mil milhões de anos. Em contraste, o nosso Sol, agora a meio da sua vida, dura apenas 10 mil milhões de anos. O seu ritmo comparativamente rápido de evolução estelar deixará a Terra praticamente inabitável daqui a apenas 1 ou 2 mil milhões de anos. “As estrelas do tipo solar limitam quanto tempo a atmosfera de um planeta pode permanecer estável,” disse Guinan. Isto porque daqui a aproximadamente mil milhões de anos, a Terra orbitará dentro da orla mais quente (interior) da zona habitável do Sol, que se move para fora à medida que o Sol se torna mais quente e mais brilhante. Como resultado, a Terra será dissecada, pois perderá a sua atmosfera e oceanos. Quando o Sol tiver 9 mil milhões de anos, terá crescido para se tornar numa gigante vermelha que pode engolir a Terra.

Apesar do seu pequeno tamanho, as estrelas anãs vermelhas ainda mais abundantes, também conhecidas como anãs M, têm vidas ainda mais longas e parecem hostis à vida como a conhecemos. Os planetas localizados na zona habitável relativamente estreita de uma anã vermelha, muito próxima da estrela, são expostos a níveis extremos de raios-X e raios UV (ultravioleta), que podem ser centenas de milhares de vezes mais intensos do que os níveis que a Terra recebe do Sol. Um incansável fogo-de-artifício de proeminências e ejecções de massa coronal bombardeiam os planetas com um sopro escaldante de plasma e chuvas de partículas penetrantes e altamente energéticas. Os planetas na zona habitável das anãs vermelhas podem ser torriscados e ter as suas atmosferas despojadas muito cedo nas suas vidas. Isto pode provavelmente proibir a evolução planetária para algo mais hospitaleiro, alguns milhares de milhões de anos após a diminuição da actividade estelar. “Já não estamos tão optimistas quanto às chances de encontrar vida avançada em torno de muitas estrelas M,” comentou Guinan.

Com base nas investigações de Guinan, as anãs K não possuem campos magnéticos intensamente activos que alimentam fortes emissões de raios-X ou UV e explosões energéticas e, portanto, expelem proeminências com muito menos frequência. Os planetas acompanhantes receberiam cerca de 1/100 da radiação de raios-X do que aqueles que orbitam as zonas habitáveis íntimas das estrelas M magneticamente activas.

Num programa chamado Projecto “GoldiloKs”, Guinan e o seu colega de Villanova, Scott Engle, estão a trabalhar com estudantes para medir a idade, rotação e radiação de raios-X e ultravioleta distante numa amostra de estrelas maioritariamente frias G e K. Estão o usar o Telescópio Espacial Hubble, o Observatório de raios-X Chandra e o satélite XMM-Newton da ESA para as suas observações. As observações do Hubble, sensíveis à radiação ultravioleta do hidrogénio, foram usadas para avaliar a radiação de uma amostra de aproximadamente 20 anãs alaranjadas. “O Hubble é o único telescópio que pode fazer este tipo de observação,” explicou Guinan.

Guinan e Engle descobriram que os níveis de radiação eram muito mais benignos para esses planetas do que os que orbitam anãs vermelhas. As estrelas K também têm uma vida útil mais longa e, portanto, uma migração mais lenta da zona habitável. Assim sendo, as anãs K parecem ser o lugar ideal para procurar vida e estas estrelas dariam tempo para que uma vida altamente evoluída se desenvolvesse nos planetas. Durante toda a vida útil do Sol – 10 mil milhões de anos – as estrelas K apenas aumentariam o seu brilho cerca de 10-15%, dando à evolução biológica um período de tempo muito maior para o desenvolvimento de formas de vida avançadas do que na Terra.

Guinan e Engle analisaram algumas das estrelas K mais interessantes que albergam planetas, incluindo Kepler-442, Tau Ceti e Epsilon Eridani (estas últimas duas foram alvos iniciais do Projecto Ozma na década de 1950 – a primeira tentativa de detectar transmissões rádio de civilizações extraterrestres).

“Kepler-442 é digna de nota porque esta estrela (classificação espectral, K5) hospeda o que é considerado um dos melhores planetas na zona habitável, Kepler-442b, um planeta rochoso com pouco mais que o dobro da massa da Terra,” disse Guinan.

Ao longo dos últimos 30 anos Guinan, Engle e os seus alunos estudaram uma variedade de tipos estelares. Com base nos seus estudos, os investigadores determinaram relações entre a idade estelar, a rotação, emissões de raios-X e UV e a actividade estelar. Estes dados foram utilizados para investigar os efeitos da radiação altamente energética nas atmosferas planetárias e na possível vida.

Os resultados foram apresentados na 235.ª reunião da Sociedade Astronómica Americana em Honolulu, Hawaii.

Astronomia On-line
17 de Janeiro de 2020

spacenews

 

“Lupas” cósmicas fornecem medição da expansão do Universo

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Cada uma destas imagens obtidas pelo Telescópio Espacial Hubble revela quatro imagens distorcidas de um quasar de fundo em redor do núcleo central de uma galáxia massiva no plano da frente.
As múltiplas imagens do quasar foram produzidas pela gravidade da galáxia no plano da frente, que actua como uma lupa cósmica distorcendo a luz do quasar num efeito chamado lente gravitacional. Os quasares são “holofotes” cósmicos distantes produzidos por buracos negros activos.
As imagens do Hubble foram obtidas entre 2003 e 2004 com o instrumento ACS (Advanced Camera for Surveys).
Crédito: NASA, ESA, S. H. Suyu (Instituto Max Planck para Astrofísica, Universidade Técnica de Munique e Instituto de Astronomia e Astrofísica da Academia Sinica) e K. C. Wong (Instituto Kavli para Física e Matemática do Universo da Universidade de Tóquio)

Uma equipa de astrónomos usou o Telescópio Espacial Hubble para medir o ritmo de expansão do Universo usando uma técnica que é completamente independente de qualquer método anterior.

A determinação do valor exacto da rapidez com que o Universo se expande é importante para a determinação da idade, tamanho e destino do cosmos. Resolver este mistério tem sido um dos maiores desafios da astrofísica dos últimos anos. O novo estudo acrescenta evidências à ideia de que novas teorias podem ser necessárias para explicar o que os cientistas estão a descobrir.

O resultado dos cientistas reforça ainda mais uma discrepância preocupante entre o ritmo de expansão, de nome Constante de Hubble, calculada a partir de medições do Universo local e o ritmo previsto pela radiação de fundo no Universo inicial, um tempo antes da existência das estrelas e galáxias.

Este valor mais recente representa a medição mais precisa, até ao momento, usando o método de lentes gravitacionais, em que a gravidade de uma galáxia em primeiro plano actua como uma lupa gigante, ampliando e distorcendo a luz de objectos de fundo. Este estudo mais recente não se baseou na técnica tradicional da “escada de distâncias cósmicas” para medir distâncias precisas de galáxias usando vários tipos de estrelas como “marcadores”. Em vez disso, os investigadores empregaram a física exótica das lentes gravitacionais para calcular o ritmo de expansão do Universo.

A equipa de astronomia que fez as novas medições da Constante de Hubble chama-se H0LiCOW (H0 Lenses in COSMOGRAIL’s Wellspring). COSMOSGRAIL é o acrónimo de “Cosmological Monitoring of Gravitational Lenses”, um grande projeto internacional cujo objectivo é monitorizar lentes gravitacionais. “Wellspring” refere-se ao suprimento abundante de sistemas de quasares sob o efeito de lentes gravitacionais.

A equipa de investigação derivou o valor H0LiCOW para a Constante de Hubble por meio de técnicas de observação e análise que têm sido bastante refinadas ao longo das últimas duas décadas.

H0LiCOW e outras medições recentes sugerem uma expansão mais rápida no Universo local do que o esperado, com base em observações do satélite Planck da ESA de como o cosmos se comportou há mais de 13 mil milhões de anos.

A diferença entre os dois valores tem importantes contribuições para a compreensão dos parâmetros físicos subjacentes do Universo e pode exigir nova física para explicar a incompatibilidade.

“Se estes resultados não estiverem de acordo, pode ser uma dica de que ainda não entendemos completamente como a matéria e a energia evoluíram ao longo do tempo, principalmente no início do Universo,” disse Sherry Suyu, líder da equipa H0LiCOW, do Instituto Max Planck para Astrofísica na Alemanha, da Universidade Técnica de Munique e do Instituto de Astronomia e Astrofísica da Academia Sinica em Taipei, Taiwan.

A equipa H0LiCOW usou o Hubble para observar a luz de seis quasares distantes, os brilhantes “holofotes” de gás que orbitam buracos negros super-massivos no centro de galáxias. Os quasares são objectos de fundo ideais por vários motivos: por exemplo, são brilhantes, extremamente distantes e estão espalhados por todo o céu. O telescópio observou como a luz de cada quasar era multiplicada em quatro imagens pela gravidade de uma galáxia massiva em primeiro plano. As galáxias estudadas estão entre 3 mil milhões e 6,5 mil milhões de anos-luz. A distância média dos quasares é de 5,5 mil milhões de anos-luz da Terra.

A luz de cada imagem quasar com efeito de lente gravitacional segue um caminho ligeiramente diferente através do espaço até alcançar a Terra. A dimensão deste percurso depende da quantidade de matéria que distorce o espaço ao longo da linha de visão até ao quasar. Para traçar cada caminho, os astrónomos monitorizam a oscilação da luz do quasar à medida que o seu buraco negro devora material. Quando a luz pisca, cada imagem na lente aumenta de brilho a diferentes momentos.

Esta sequência de oscilação na luz permite que os investigadores meçam os atrasos entre cada imagem à medida que viaja ao longo do seu caminho até à Terra. Para entender completamente estes atrasos, a equipa primeiro usou o Hubble para fazer mapas precisos da distribuição da matéria em cada galáxia. Os astrónomos depois puderam deduzir com confiança as distâncias de cada galáxia ao quasar, e da Terra à galáxia e ao quasar de fundo. Ao comparar estes valores de distância, os investigadores mediram o ritmo de expansão do Universo.

“A duração de cada atraso indica a rapidez com que o Universo se expande,” disse Kenneth Wong, membro da equipa e do Instituto Kavli para Física e Matemática do Universo da Universidade de Tóquio, autor principal do artigo mais recente da colaboração H0LiCOW. “Se os atrasos forem mais curtos, então o Universo está a expandir-se mais depressa. Se forem mais longos, então o ritmo de expansão é mais lento.”

O processo de atraso no tempo é análogo a quatro comboios que deixam a mesma estação exactamente ao mesmo tempo e que viajam à mesma velocidade para chegar ao mesmo destino. No entanto, cada um dos comboios chega ao destino em tempos diferentes. Isto porque cada comboio segue um caminho diferente e a distância de cada percurso não é a mesma. Alguns comboios viajam por colinas. Outros por vales, e outros contornam montanhas. A partir dos vários tempos de chegada, podemos inferir que cada comboio viajou uma distância diferente para chegar à mesma estação. Da mesma forma, o padrão de oscilação não aparece ao mesmo tempo porque parte da luz é “atrasada” ao viajar por curvas criadas pela gravidade da matéria densa na galáxia interveniente.

Os investigadores calcularam um valor da Constante de Hubble de 73 quilómetros por segundo por mega-parsec (com 2,4% de incerteza). Isto significa que a cada 3,3 milhões de anos-luz adicionais que uma galáxia está da Terra, esta parece estar a mover-se 73 km por segundo mais depressa, devido à expansão do Universo.

A medição da equipa também se aproxima do valor de 74 da Constante de Hubble calculado pela equipa SH0ES (Super-nova H0 for the Equation of State), que usou a técnica da escada de distâncias cósmicas. A medição da equipa SH0ES baseia-se na medição das distâncias de galáxias perto e longe da Terra usando variáveis Cefeidas e super-novas como marcadores para as galáxias.

Os valores das equipas SH0ES e H0LiCOW diferem significativamente do número 67 do Planck, fortalecendo a tensão nas medições da Constante de Hubble no Universo moderno e no valor previsto com base nas observações do Universo primitivo.

“Um dos desafios que superámos foi a criação de programas de monitorização dedicados, através do COSMOGRAIL, para obter os tempos de vários destes sistemas de lentes,” disse Frédéric Courbin, da Escola Politécnica Federal de Lausanne, líder do projecto COSMOGRAIL.

Suyu acrescentou: “Ao mesmo tempo, foram desenvolvidas novas técnicas de modelagem de massa a fim de medir a distribuição de matéria numa galáxia, incluindo modelos que desenhámos para fazer uso das imagens de alta resolução do Hubble. As imagens permitiram-nos reconstruir, por exemplo, as galáxias que hospedam os quasares. Estas imagens, juntamente com imagens adicionais de campo mais amplo obtidas com telescópios terrestres, também nos permitem caracterizar o ambiente do sistema de lentes, que afecta a curvatura da luz. As novas técnicas de modelagem de massa, em combinação com os atrasos no tempo, ajudam-nos a medir com precisão as distâncias das galáxias.”

Com início em 2012, a equipa H0LiCOW possui agora imagens do Hubble e informações de atraso de tempo para 10 quasares sobre o efeito de lentes gravitacionais e galáxias intervenientes. A equipa vai continuar a procurar e a seguir novos quasares em colaboração com investigadores de dois novos programas. Um deles, de nome STRIDES (STRong-lensing Insights into Dark Energy Survey), está a procurar novos sistemas de quasares sob o efeito de lentes gravitacionais. O segundo, chamado SHARP (Strong-lensing at High Angular Resolution Program), usa ópticas adaptativas com os telescópios Keck para obter imagens desses sistemas de lentes gravitacionais. O objectivo da equipa é observar mais 30 sistemas de quasares sob o efeito de lentes gravitacionais e assim reduzir a incerteza de 2,4% para 1%.

O Telescópio Espacial James Webb da NASA, com lançamento previsto para o próximo ano, poderá ajudá-los a atingir a meta de 1% de incerteza muito mais depressa graças à sua capacidade em mapear as velocidades das estrelas numa galáxia que actua como lente gravitacional, o que permitirá aos astrónomos desenvolver modelos mais precisos da distribuição de matéria escura numa galáxia.

O trabalho da equipa H0LiCOW também abre caminho para o estudo de centenas de quasares sob o efeito de lentes gravitacionais que os astrónomos estão a descobrir graças a levantamentos como o DES (Dark Energy Survey) ou PanSTARRS (Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System), e com o futuro LSST (Large Synoptic Survey Telescope) da NSF (National Science Foundation), que deverá descobrir milhares de fontes adicionais.

Além disso, o WFIRST (Wide Field Infrared Survey Telescope) da NASA vai ajudar os astrónomos a resolver o desacordo no valor da Constante de Hubble, rastreando a história da expansão do Universo. A missão também vai usar várias técnicas, como a amostragem de milhares de super-novas e outros objectos a várias distâncias, para ajudar a determinar se a discrepância é resultado de erros de medição, técnicas observacionais, ou se os astrónomos precisam de ajustar a teoria a partir da qual derivam as suas previsões.

A equipa apresentou os seus resultados na 235.ª reunião da Sociedade Astronómica Americana em Honolulu, Hawaii.

Astronomia On-line
17 de Janeiro de 2020

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3365: Colisão iminente da Via Láctea já está a produzir novas estrelas

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Um enxame recém-descoberto de estrelas jovens (estrela azul) está situado na periferia da Via Láctea. Estas estrelas foram provavelmente formadas de material originário de galáxias anãs vizinhas chamadas Nuvens de Magalhães.
Crédito: D. Nidever; NASA

Os arredores da Via Láctea abrigam as estrelas mais antigas da Galáxia. Mas os astrónomos descobriram algo inesperado neste “lar de idosos” celeste: um bando de estrelas jovens.

Ainda mais surpreendente, a análise espectral sugere que as estrelas jovens têm uma origem extra-galáctica. As estrelas aparentemente formaram-se não a partir de material da Via Láctea, mas de duas galáxias anãs próximas conhecidas como Nuvens de Magalhães. Essas galáxias estão numa rota de colisão com a nossa. A descoberta sugere que um fluxo de gás que se estende a partir das galáxias está a cerca de metade da distância que se pensava ser necessária para colidir com a Via Láctea.

“É um grupo insignificante de estrelas – no total, inferior a alguns milhares de estrelas – mas tem grandes implicações além da área local da Via Láctea,” diz o investigador principal Adrian Price-Whelan, cientista do Centro de Astrofísica Computacional do Instituto Flatiron em Nova Iorque (o enxame também tem o seu nome: Price-Whelan 1).

As estrelas recém-descobertas podem revelar novas informações sobre a história da Via Láctea; podem, por exemplo, dizer se as Nuvens de Magalhães colidiram com a nossa Galáxia no passado.

Price-Whelan e colegas apresentaram os seus achados no passado dia 8 de Janeiro na reunião da Sociedade Astronómica Americana em Honolulu, Hawaii. Já tinham relatado anteriormente a descoberta de Price-Whelan 1 no dia 5 de Dezembro na revista The Astrophysical Journal e a sua subsequente análise espectroscópica das estrelas no dia 16 de Dezembro, também na revista The Astrophysical Journal.

A identificação de enxames estelares é complicada porque a nossa Galáxia está repleta de objectos deste tipo. Algumas estrelas podem parecer próximas umas das outras no céu, mas na verdade ficam a distâncias drasticamente diferentes da Terra. Outras podem aproximar-se temporariamente, mas seguir em direcções opostas. A determinação de quais as estrelas realmente agrupadas requer muitas medições precisas ao longo do tempo.

Price-Whelan começou com os dados mais recentes recolhidos pelo observatório espacial Gaia, que mediu e catalogou as distâncias e movimentos de 1,7 mil milhões de estrelas. Ele analisou o conjunto de dados do Gaia em busca de estrelas muito azuis, raras no Universo, e identificou grupos estelares que se movem ao seu lado. Após a correspondência cruzada e a eliminação de enxames conhecidos, permaneceu apenas um.

O enxame recém-descoberto é relativamente jovem, com 117 milhões de anos, e fica nos arredores longínquos da Via Láctea. “Está mesmo, mesmo distante,” diz Price-Whelan. “Mais do que quaisquer outras estrelas jovens conhecidas na Via Láctea, que normalmente estão no disco. Então, imediatamente perguntei: ‘Caramba, o que é isto?'”

O enxame habita uma região próxima de um “rio” de gás, denominado Corrente de Magalhães, que forma a extremidade mais distante da Grande e da Pequena Nuvem de Magalhães e alcança a Via Láctea. O gás neste fluxo não contém muitos metais, ao contrário dos gases nos confins da Via Láctea. David Nidever, professor assistente de física na Universidade Estatal de Montana em Bozeman, EUA, liderou uma análise do conteúdo metálico das 27 estrelas mais brilhantes do enxame. Assim como a Corrente de Magalhães, as estrelas contêm níveis escassos de metais.

Os investigadores propõem que o enxame se formou à medida que o gás da Corrente de Magalhães passava pelos gases em redor da Via Láctea. Este cruzamento criou uma força de arrasto que comprimiu o gás da Corrente de Magalhães. Este arrasto, juntamente com as forças de maré do reboque gravitacional da Via Láctea, condensou o gás o suficiente para desencadear a formação estelar. Com o tempo, as estrelas aproximaram-se do gás circundante e juntaram-se à Via Láctea.

A presença das estrelas fornece uma oportunidade única. A medição da distância do gás à Terra é complexa e imprecisa, de modo que os astrónomos não tinham certeza de quão longe a Corrente de Magalhães estava de alcançar a Via Láctea. A distância das estrelas, por outro lado, é comparativamente trivial. Usando as posições e movimentos actuais das estrelas no enxame, os cientistas preveem que a orla da Corrente de Magalhães está a 90.000 anos-luz da Via Láctea. Este valor é aproximadamente metade da distância prevista anteriormente.

“Se a Corrente de Magalhães estiver mais próxima, especialmente o braço principal mais próximo da nossa Galáxia, então é provável que seja incorporada à Via Láctea antes do previsto pelo modelo actual,” explicou Nidever. “Eventualmente, esse gás transformar-se-á em novas estrelas no disco da Via Láctea. De momento, a nossa Galáxia está a consumir gás mais depressa do que está a ser reabastecido. Este gás extra que está a entrar ajudará a reabastecer esse reservatório e a garantir que a nossa Galáxia continua a prosperar e a formar novas estrelas.”

A distância actualizada da Corrente de Magalhães melhorará os modelos de onde as Nuvens de Magalhães estiveram e para onde estão a ir, diz Price-Whelan. Os números aprimorados podem até resolver um debate sobre se as Nuvens de Magalhães já atravessaram antes a Via Láctea. Encontrar uma resposta a essa pergunta ajudará os astrónomos a entender melhor a história e as propriedades da nossa Galáxia.

Astronomia On-line
14 de Janeiro de 2020

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3364: Hubble detecta os mais pequenos aglomerados conhecidos de matéria escura

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Cada um destes instantâneos do Hubble revela quatro imagens distorcidas de um quasar de fundo e da sua galáxia hospedeira em redor do núcleo central de uma galáxia massiva no plano da frente. A gravidade da galáxia massiva no plano da frente actua como uma lupa distorcendo a luz do quasar num efeito chamado lente gravitacional. Os quasares são “candeeiros” cósmicos extremamente distantes produzidos por buracos negros activos. Estas imagens quádruplas dos quasares são raras devido ao alinhamento quase exacto necessário entre a galáxia no plano da frente e o quasar de fundo. Os astrónomos usaram o efeito de lente gravitacional para detectar os aglomerados mais pequenos de matéria escura já encontrados. Os aglomerados estão localizados ao longo da linha de visão do telescópio até os quasares, bem como nas galáxias no plano da frente e em seu redor. A presença das concentrações de matéria escura altera o brilho aparente e a posição de cada imagem distorcida do quasar. Os astrónomos compararam estas medições com previsões de como as imagens dos quasares seriam sem a influência dos aglomerados de matéria escura. Os investigadores usaram estas medições para calcular as massas das pequenas concentrações de matéria escura. O instrumento WFC3 do Hubble capturou a luz no infravermelho próximo para cada quasar e dispersou-a nas suas cores componentes para estudo com espectroscopia. As imagens foram obtidas entre 2015 e 2018.
Crédito: NASA, ESA, A. Nierenberg (JPL) e T. Treu (UCLA)

Usando o Telescópio Espacial Hubble da NASA e uma nova técnica de observação, os astrónomos descobriram que a matéria escura forma aglomerados muito mais pequenos do que se pensava anteriormente. Este resultado confirma uma das previsões fundamentais da teoria amplamente aceite da “matéria escura fria”.

Todas as galáxias, de acordo com esta teoria, se formam e estão embebidas dentro de nuvens de matéria escura. A matéria escura propriamente dita consiste de partículas lentas, ou “frias”, que se juntam para formar estruturas que variam de centenas de milhares de vezes a massa da Via Láctea até aglomerados não mais massivos do que um avião comercial (neste contexto, “fria” refere-se à velocidade das partículas).

A observação do Hubble fornece novas ideias sobre a natureza da matéria escura e de como se comporta. “Fizemos um teste de observação muito convincente do modelo de matéria escura fria e este passa com notas excelentes’,” disse Tommaso Treu da Universidade da Califórnia, EUA, membro da equipa de observação.

A matéria escura é uma forma invisível de matéria que compõe a maior parte da massa do Universo e cria os andaimes sobre os quais as galáxias são construídas. Embora os astrónomos não possam ver a matéria escura, podem detectar a sua presença indirectamente medindo como a sua gravidade afecta as estrelas e as galáxias. A detecção das formações mais pequenas de matéria escura, procurando estrelas incorporadas, pode ser difícil ou impossível, porque contêm muito poucas estrelas.

Embora já tenham sido detectadas concentrações de matéria escura em torno de galáxias grandes e médias, até agora ainda não tinham sido encontrados aglomerados muito mais pequenos de matéria escura. Na ausência de evidências observacionais de tais aglomerados de pequena escala, alguns investigadores desenvolveram teorias alternativas, incluindo “matéria escura quente”. Esta ideia sugere que as partículas de matéria escura se movem rapidamente, passando depressa demais para se fundirem e formarem concentrações mais pequenas. As novas observações não suportam este cenário, descobrindo que a matéria escura é “mais fria” do que teria que ser na teoria alternativa da matéria escura quente.

“A matéria escura é mais fria do que pensávamos a escalas mais pequenas,” disse Anna Nierenberg do JPL da NASA em Pasadena, no estado norte-americano da Califórnia, líder do levantamento do Hubble. “Os astrónomos já realizaram outros testes observacionais das teorias da matéria escura, mas o nosso fornece a evidência mais forte, até ao momento, da presença de pequenos aglomerados de matéria escura fria. Ao combinar as previsões teóricas mais recentes, ferramentas estatísticas e novas observações do Hubble, temos agora um resultado muito mais robusto do que era possível anteriormente.”

A procura de concentrações de matéria escura sem estrelas provou ser um desafio. A equipa de investigação do Hubble, no entanto, usou uma técnica na qual não precisavam de procurar a influência gravitacional de estrelas como rastreadores de matéria escura. A equipa teve como alvos oito “candeeiros” cósmicos poderosos e distantes, chamados quasares (regiões em torno de buracos negros activos que emitem enormes quantidades de luz). Os astrónomos mediram como a luz emitida pelo oxigénio e néon, em órbita de cada um dos buracos negros dos quasares, é distorcida pela gravidade de uma galáxia massiva no plano da frente, que actua como uma lupa.

Usando este método, a equipa descobriu grupos de matéria escura ao longo da linha de visão do telescópio até aos quasares, bem como dentro e ao redor das galáxias intervenientes. As concentrações de matéria escura detectadas pelo Hubble têm 1/10.000 a 1/100.000 vezes a massa do halo de matéria escura da Via Láctea. Muitos destes pequenos grupos provavelmente não contêm sequer galáxias pequenas e, portanto, seriam impossíveis de detectar pelo método tradicional de procurar estrelas embebidas.

Os oito quasares e galáxias estavam alinhados tão precisamente que o efeito de distorção, chamado lente gravitacional, produziu quatro imagens distorcidas de cada quasar. O efeito é como olhar para um espelho de uma casa de diversões numa feira. As imagens quádruplas de quasares são raras devido ao alinhamento quase exacto necessário entre a galáxia em primeiro plano e o quasar no plano de trás. No entanto, os investigadores precisaram de várias imagens para realizar uma análise mais detalhada.

A presença de aglomerados de matéria escura altera o brilho e a posição aparentes de cada imagem distorcida do quasar. Os astrónomos compararam estas medições com previsões de como as imagens dos quasares seriam sem a influência da matéria escura. Os investigadores usaram as medições para calcular as massas das pequenas concentrações de matéria escura. Para analisar os dados, os cientistas também desenvolveram elaborados programas de computação e técnicas intensivas de reconstrução.

“Imagine que cada uma destas oito galáxias é uma lupa gigante,” explicou Daniel Gilman, membro da equipa na UCLA. “Os pequenos aglomerados de matéria escura agem como pequenas rachas na lupa, alterando o brilho e posição das quatro imagens do quasar em comparação com o que esperaríamos ver se o vidro não estivesse rachado.”

Os investigadores usaram o instrumento WFC3 (Wide Field Camera 3) do Hubble para capturar a luz infravermelha próxima de cada quasar e para dispersá-la nas suas cores componentes para estudo com espectroscopia. As emissões únicas dos quasares de fundo são melhor observadas no infravermelho. “As observações do Hubble, a partir do espaço, permitem-nos fazer estas medições em sistemas de galáxias que não seriam acessíveis com telescópios terrestres de menor resolução – e a atmosfera da Terra é opaca à luz infravermelha que precisamos de observar,” explicou Simon Birrer, membro da equipa na UCLA.

Treu acrescentou: “É incrível que, após quase 30 anos de operação, o Hubble permita visões de ponta da física fundamental e da natureza do Universo com que nem sonhávamos quando o telescópio foi lançado.”

As lentes gravitacionais foram descobertas através de levantamentos cá na Terra, como o SDSS (Sloan Digital Sky Survey) e o DES (Dark Energy Survey), que fornecem os mapas tridimensionais mais detalhados do Universo já feitos. Os quasares estão localizados a aproximadamente 10 mil milhões de anos-luz da Terra; as galáxias no plano da frente, a cerca de 2 mil milhões de anos-luz.

O número de pequenas estruturas detectadas no estudo fornece mais pistas sobre a natureza da matéria escura. “As propriedades das partículas da matéria escura afectam o número de aglomerados formados,” explicou Nierenberg. “Isto significa que podemos aprender mais sobre a física das partículas de matéria escura contando o número de pequenos aglomerados.”

No entanto, o tipo de partícula que compõe a matéria escura é ainda um mistério. “De momento, não existem evidências directas, no laboratório, da existência de partículas de matéria escura,” disse Birrer. “Os físicos de partículas nem sequer falariam sobre a matéria escura se os cosmólogos não dissessem que ela existe, com base nas observações dos seus efeitos. Quando nós, cosmólogos, falamos sobre matéria escura, estamos a perguntar ‘como é que governa a aparência do Universo, e em que escalas?'”

Os astrónomos poderão realizar estudos de acompanhamento da matéria escura usando telescópios espaciais de próxima geração como o JWST (James Webb Space Telescope) e o WFIRST (Wide Field Infrared Survey Telescope), ambos observatórios infravermelhos. O Webb será capaz de obter eficazmente estas medições para todos os quasares quadruplamente ampliados por lentes gravitacionais. A nitidez e o amplo campo de visão do WFIRST vão ajudar os astrónomos os astrónomos a fazer observações de toda a região do espaço afectada pelo imenso campo gravitacional de galáxias massivas e enxames de galáxias. Isto vai ajudar os investigadores a descobrir muito mais destes sistemas raros.

A equipa apresentou os seus resultados na 235.ª reunião da Sociedade Astronómica Americana em Honolulu, Hawaii.

Astronomia On-line
14 de Janeiro de 2020

spacenews

 

3362: O gigante nas nossas estrelas

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Nesta ilustração, os dados da “Onda Radcliffe” estão sobrepostos numa imagem da Via Láctea.
Crédito: Worldwide Telescope, cortesia de Alyssa Goodman

Astrónomos da Universidade de Harvard descobriram uma estrutura gasosa monolítica em forma de onda – a maior já vista na nossa Galáxia – composta de berçários estelares interligados. Denominada “Onda Radcliffe” em homenagem à sede da colaboração científica, o Instituto Radcliffe para Estudos Avançados, a descoberta transforma uma visão de 150 anos de berçários estelares próximos como um anel em expansão que apresenta um filamento ondulado que forma estrelas e que se estica biliões de quilómetros acima e abaixo do disco galáctico.

O trabalho, publicado na revista Nature, teve por base uma nova análise de dados da sonda Gaia da ESA, lançada em 2013 com a missão de medir com precisão a posição, a distância e o movimento das estrelas. A abordagem inovadora da equipa de investigação combinou os dados super-precisos do Gaia com outras medições para construir um mapa 3D detalhado da matéria interestelar na Via Láctea e notaram um padrão inesperado no braço espiral mais próximo da Via Láctea.

Os investigadores descobriram uma estrutura longa e fina, com cerca de 9000 anos-luz de comprimento e 400 anos-luz de largura, em forma de onda, alcançando 500 anos-luz acima e abaixo do plano médio do disco da nossa Galáxia. A Onda inclui muitos dos berçários estelares que se pensava fazerem parte da “Cintura de Gould”, uma faixa de regiões de formação estelar que se pensava estar orientada num anel em torno do Sol.

“Nenhum astrónomo esperava que morássemos ao lado de uma gigantesca colecção de gás semelhante a uma onda – ou que ela forma o braço local da Via Láctea,” disse Alyssa Goodman, professora de astronomia, investigadora associada da Instituição Smithsonian e co-directora do Programa de Ciências do Instituto Radcliffe para Estudos Avançados. “Ficámos completamente chocados quando percebemos quão longa e direita a Onda Radcliffe é, observando-a de cima e em 3D – mas também quão sinusoidal é quando vista da Terra. A própria existência da Onda está a forçar-nos a repensar a nossa compreensão da estrutura 3D da Via Láctea.”

“Gould e Herschel observaram a formação de estrelas brilhantes num arco projectado no céu, de modo que há muito tempo as pessoas têm vindo a tentar descobrir se estas nuvens moleculares realmente formam um anel em 3D, disse João Alves, professor de física e astronomia na Universidade de Viena. “Ao invés, o que observámos é a maior estrutura de gás coerente que conhecemos na Galáxia, organizada não em anel, mas num filamento massivo e ondulado. O Sol fica a apenas 500 anos-luz da Onda no seu ponto mais próximo. Tem estado mesmo em frente dos nossos olhos este tempo todo, mas não a conseguíamos ver. Até agora.”

O novo mapa 3D mostra a nossa vizinhança galáctica sob uma nova luz, dando aos cientistas uma visão corrigida da Via Láctea e abrindo a porta a outras grandes descobertas.

“Nós não sabemos o que provoca esta forma, mas pode ser como uma ondulação num lago, como se algo extraordinariamente massivo tivesse ‘aterrado’ na nossa Galáxia,” disse Alves. “O que sabemos é que o nosso Sol interage com esta estrutura. Passou por um festival de super-novas quando cruzou Orionte há 13 milhões de anos, e daqui a outros 13 milhões de anos cruzará novamente a estrutura, como se estivéssemos a ‘surfar a onda’.”

A determinação das estruturas na vizinhança galáctica “poeirenta” onde nos situamos é um desafio de longa data na astronomia. Em estudos anteriores, o grupo de investigação de Douglas Finkbeiner, professor de astronomia e física em Harvard, foi pioneiro em técnicas estatísticas avançadas para mapear a estrutura tridimensional da poeira usando levantamentos sobre as cores das estrelas. Armado com novos dados do Gaia, os estudantes de Harvard Catherine Zucker e Joshua Speagle expandiram estas técnicas, melhorando drasticamente a capacidade dos astrónomos em medir distâncias a regiões de formação estelar. Este trabalho, liderado por Zucker, foi publicado na revista The Astrophysical Journal.

“Nós suspeitávamos que pudessem haver estruturas maiores que simplesmente não conseguíamos colocar em contexto. Assim, para criar um mapa preciso da nossa vizinhança solar, combinámos observações de telescópios espaciais como o Gaia com astro-estatística, visualização de dados e simulações numéricas,” explicou Zucker, estudante da NSF (National Science Foundation) e candidata a doutoramento no Departamento de Astronomia da Escola de Artes e Ciências de Harvard.

Zucker desempenhou um papel fundamental na compilação do maior catálogo de distâncias precisas de todos os tempos para berçários estelares locais – a base para o mapa 3D usado no estudo. Ela estabeleceu o objectivo de pintar uma nova imagem da Via Láctea, perto e longe.

“Reunimos esta equipa para que pudéssemos ir além do processamento e tabulação dos dados para os visualizar activamente – não apenas nós próprios, mas para todos. Agora, podemos literalmente ver a Via Láctea com novos olhos,” comentou.

“O estudo dos nascimentos estelares é complicado por dados imperfeitos. Corremos o risco de errar nos detalhes, porque se estamos confusos com as distâncias, estamos confusos com os tamanhos,” observou Finkbeiner.

Goodman concordou: “Todas as estrelas do Universo, incluindo o nosso Sol, são formadas em nuvens dinâmicas, em colapso, de gás e poeira. Mas a determinação da massa das nuvens, quão grandes são, tem sido difícil, porque estas propriedades dependem de quão longe a nuvem está.”

Segundo Goodman, os cientistas há mais de 100 anos que estudam nuvens densas de gás e poeira entre as estrelas, observando estas regiões com cada vez maior resolução. Antes do Gaia, não havia um conjunto de dados grande o suficiente para revelar a estrutura da Galáxia em larga escala. Desde o seu lançamento em 2013, o observatório espacial permitiu medições das distâncias de mil milhões de estrelas na Via Láctea.

Esta “enxurrada” de dados do Gaia serviu como a plataforma de testes perfeita para novos e inovadores métodos estatísticos que revelam a forma dos berçários estelares locais e a sua ligação com a estrutura galáctica da Via Láctea. Alves foi para Radcliffe para trabalhar com Zucker e Goodman, pois previam que o fluxo de dados do Gaia melhorasse a tecnologia de mapeamento 3D da poeira do grupo de Finkbeiner o suficiente para revelar as distâncias destes berçários estelares locais. Mas não faziam ideia de que iam encontrar a Onda Radcliffe.

Os grupos de Finkbeiner, Alves e Goodman colaboraram intimamente neste esforço de dados científicos. O grupo de Finkbeiner desenvolveu a estrutura estatística necessária para inferir a distribuição 3D das nuvens de poeira; o grupo de Alves contribuiu com profunda experiência no que toca às estrelas, formação estelar e ao Gaia; e o grupo de Goodman desenvolveu as visualizações 3D e a estrutura analítica, chamada “cola”, que permitiu que a Onda Radcliffe fosse observada, explorada e descrita quantitativamente.

Os artigos, os dados analisados, o código estatístico, as figuras interactivas, vídeos e o “tour” pelo Worldwide Telescope estão disponíveis gratuitamente ao público e comunidade científica num web site dedicado.

Astronomia On-line
14 de Janeiro de 2020

spacenews

 

3359: Júpiter está a atirar asteróides em direcção à Terra

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

NASA

Alguns astrónomos acreditam que Júpiter, em vez de proteger a Terra de cometas e asteróides, está activamente a atirá-los para dentro do Sistema Solar.

Uma teoria popular sugere que Júpiter, que tem uma massa enorme, age como um escudo gigante no Espaço, sugando ou desviando detritos perigosos que sobraram da formação do sistema solar. Porém, a teoria do “Escudo de Júpiter”, como é conhecida, caiu em desuso nas últimas duas décadas.

Um crítico importante dessa teoria, Kevin Grazier, já tenta desmascarar essa ideia há anos. O investigador publicou vários estudos sobre o assunto, incluindo um artigo de 2008 intitulado “Júpiter como um atirador de elite em vez de um escudo”. Grazier tem demonstrado cada vez mais formas pelas quais Júpiter, em vez de ser o nosso protector, é na verdade – embora indirectamente – uma ameaça.

Em 2018, Grazier publicou um artigo na revista científica Astronomical Journal, no qual analisa as formas complexas pelas quais os objectos do sistema solar externo são afectado pelos planetas como Júpiter, Saturno, Neptuno e Úrano.

Em 2019, num artigo publicado na revista científica Monthly Notices do Royal Astronomical Journal, analisa uma família específica de corpos gelados e a forma como são transformados por Júpiter em cometas potencialmente mortais.

“As nossas simulações mostram que Júpiter tem a mesma probabilidade de enviar cometas na Terra como de os desviar e vimos isso no sistema solar real”, disse Grazier, em declarações ao Gizmodo.

O portal relembra, porém, que isso era algo muito bom quando a Terra era jovem, porque cometas e asteróides forneciam os ingredientes essenciais necessários para a vida. Hoje, no entanto, os impactos não são bons, pois podem desencadear extinções em massa semelhantes à que extinguiu dinossauros não aviários há cerca de 66 milhões de anos.

Trabalhando com colaboradores do Laboratório de Propulsão a Jacto da NASA e da Universidade do Sul de Queensland, Grazier mostrou como objectos no disco disperso, um anel dentro do Cinturão de Kuiper que contém muitos planetesimais que se aproximam de Neptuno, são influenciados pelos planetas. Também mostram como Centauros, um grupo de corpos gelados em órbita além de Júpiter e Neptuno, são transformados por Júpiter em cometas potencialmente ameaçadores para a Terra.

Usando simulações, os investigadores descobriram que “os objectos Centauro, os Cometas da Família Júpiter e os objectos no Disco Disperso não são populações dinamicamente distintas – as órbitas dos objectos nessas famílias evoluem sob a influência gravitacional dos planetas jovianos,e os objectos podem mover-se entre as três classificações dinâmicas muitas vezes ao longo da vida”, disse Grazier.

Quanto a Júpiter ainda agindo como escudo, Grazier disse que isso permanece verdadeiro, mas os gigantes gasosos protegem a Terra principalmente de objectos presos entre eles. Quanto aos objectos encontrados no sistema solar externo, essa é uma história diferente.

Jonti Horner, co-autor dos dois estudos, disse que Júpiter desempenha um papel duplo. “Júpiter pega em coisas que ameaçam a Terra e arremessa-as, libertando espaço perto do nosso planeta. Portanto, nesse sentido, é uma espécie de escudo”, disse. “Por outro lado, pega em coisas que não estão perto da Terra e arremessa-as no nosso caminho, o que significa que também é uma ameaça”.

“Já sabemos que a Terra está na mira cósmica”, concluiu Grazier. “Existem centenas de objectos próximos à Terra que são potencialmente perigosos. Acho que agora precisamos de prestar mais atenção ao que está a acontecer um pouco mais longe, na vizinhança de Júpiter”.

ZAP //

Por ZAP
13 Janeiro, 2020

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