2059: Estrela zombie nasce após rara colisão entre anãs brancas

(dr) Gvaramadze et al / Nature 2019

Cientistas da Universidade de Bonn, na Alemanha, e da Academia de Ciências da Rússia encontraram uma rara estrela entre as nuvens de gás a 10.000 anos-luz da Terra.

A estrela incomum, conhecida como J005311, surgiu muito provavelmente a partir do seu cataclismo cósmico depois da colisão de duas estrelas mortas na constelação de Cassiopeia. A descoberta, publicada recentemente na revista Nature, revela a natureza da exótica estrela zombie e as suas propriedades incomuns.

Para fazer a observação, a equipa utilizou o telescópio espacial Wide-field Survey Explorer, da NASA, e um telescópio terrestre do Observatório Astrofísico Especial da Rússia.

Quando uma estrela pequena esgota o seu combustível, transforma-se numa “anã branca”, ou seja, uma pequena e densa estrela morta. No entanto, os cientistas analisaram a radiação emitida pela estranha estrela e descobriram que não possuía hidrogénio nem hélio, elementos geralmente presentes numa anã branca.

Graças a um sinal emitido pela J005311, os astrónomos suspeitam ter detectado o resultado daquilo que pensam ter sido uma fusão cósmica entre duas anãs brancas que circulavam entre si há milhares de milhões de anos.

“Este é um evento extremamente raro”, explicou Gotz Grafener, co-autor do artigo científico, num relatório divulgado recentemente, no qual adianta ainda que há menos de meia dúzia de objectos como este na Via Láctea.

Habitualmente, colisões entre anãs brancas terminam em grandes explosões estelares, chamadas de super-novas. O curioso é que a J005311 não explodiu – pelo contrário, foi reanimada e começou a queimar novamente.

Este evento, que deixou os cientistas muito surpreendidos, atrasou apenas a morte da estrela alguns milhares de anos, já que o seu destino não pode ser outro: ela irá, eventualmente, morrer. Assim como da primeira vez, a sua vida chegará ao fim no exacto momento em que esgotar todo o seu combustível.

ZAP //

Por ZAP
27 Maio, 2019


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945: Buracos negros podem reanimar estrelas mortas

A. Hobart/NASA/CXC
Imagem ilustrativa de uma anã branca a interagir com um buraco negro

Um encontro inesperado com um buraco negro pode reanimar, ainda que momentaneamente, uma estrela morta. De acordo com um novo estudo, por breves e cintilantes instantes, uma estrela pode renascer.

Uma equipa de astrónomos conduziu simulações computorizadas para determinar o que acontece a um corpo celeste morto – conhecido como anã branca – quando este passa perto de um buraco negro de massa intermédia – cerca de mil a 10 mil vezes a massa do sol da Terra.

Os investigadores concluíram que a poderosa gravidade do buraco negro pode esticar e distorcer tão drasticamente as entranhas da anã branca que os processos de fusão nuclear podem reacender-se, mesmo que por breves instantes, convertendo hélio, carbono e oxigénio em elementos mais pesados, como o ferro.

Este violento cataclismo – apelidado de TDE (tidal disruption event, em português evento de perturbação por forças de maré) – também pode gerar ondas gravitacionais, as ondulações no espaço-tempo previstas por Albert Einstein há cerca de um século e detectadas directamente pela primeira vez em 2015 pelo LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory).

Provavelmente, o LIGO não será capaz de detectar estas ondas gravitacionais em particular, de acordo com os investigadores do estudo. Contudo, instrumentos do futuro – como a Antena Espacial do Interferómetro Laser da Agência Espacial Europeia, que pode ser lançada em 2034 – podem já ser capazes de fazer a identificação.

Enormes quantidades de material estelar – que é como quem diz estrelas anãs “desmembradas2 – podem ser sugadas por buracos negros “assassinos”, provocando fortes rajadas de radiação que os telescópios actuais são capazes de detectar.

O novo estudo, disponibilizado para pré-visualização há duas semanas no Arxiv.org, sugere uma nova forma de lidar com os buracos negro de tamanho médio, que se têm mostrado surpreendentemente difíceis de estudar.

Os astrónomos já encontraram imensos buracos negros pequenos (de massa estelar) e buracos negros supermassivos, que contêm milhões de massas solares e são conhecidos por se esconderem no coração da maioria das galáxias – se não de todas.  No entanto, os seus “primos”, os buracos negros de massa intermédia, continuam indescritíveis.

“É importante saber quantos buracos negros intermédios existem, pois este número ajudará a responder à questão de onde vêm os buracos negros supermassivos”, sustentou Chris Fragile, co-autor do estudo e professor de Física e Astronomia no College of Charleston, na Carolina do Sul, nos Estados Unidos.

“Encontrar buracos negros intermédios em vez de eventos de perturbação por forças de maré seria um enorme avanço”, sustentou.

No estudo, os investigadores notaram ainda que os buracos negro supermassivos não são bons disruptores e, provavelmente, devorariam a anã branca antes mesmo de conseguir perturbá-la consideravelmente.

Este trabalho vai além do interesse académico, uma vez que descreve um cenário no qual o nosso próprio Sol pode acabar num futuro distante.

Cada estrela que começa a sua vida com cerca de 8 massas solares ou menos vai acabar como uma anã branca super-densa. Este mesmo aguarda o nosso sol daqui a 5 mil milhões de anos ou mais. Depois do Sol esgotar o seu combustível de hidrogénio, o astro vai aumentar de tamanho e forma, tornando-se num gigante vermelho que acabará por colapsar com uma anã branca.

Por ZAP
31 Agosto, 2018

(Foram corrigidos 6 erros ortográficos ao texto original)

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729: Astrónomos captam a primeira imagem do nascimento de um planeta

ESO / A. Müller et al.
Primeira imagem nítida de um planeta a formar-se em torno da estrela anã PDS 70

Astrónomos capturaram, pela primeira vez, uma imagem de um planeta a formar-se no disco de poeira que envolve a sua estrela, uma anã-laranja a 370 anos-luz da Terra.

Astrónomos liderados por um grupo do Instituto Max Planck de Astronomia em Heidelberg, na Alemanha, capturaram a primeira imagem confirmada de um planeta a formar-se no disco poeirento que rodeia uma estrela jovem – a anã PDS 70.

Com a ajuda do SPHERE montado no VLT (Very Large Telescope) do ESO – um dos instrumentos caçadores de planetas mais poderosos que existem – a equipa fez a primeira detecção de um jovem planeta, chamado PDS 70b, que se encontra a abrir caminho através do material que rodeia a jovem estrela.

Através do SPHERE, a equipa conseguiu medir também o brilho do planeta em diversos comprimentos de onda, o que permitiu que fossem deduzidas propriedades da sua atmosfera.

O planeta localiza-se a aproximadamente a três mil milhões de km de distância da estrela central, o que equivale mais ou menos à distância entre Úrano e o Sol.

A análise mostra que PDS 70b é um planeta gigante gasoso com várias vezes a massa de Júpiter. A superfície do planeta tem uma temperatura de cerca de 1000º C, o que o torna muito mais quente do que qualquer planeta do nosso Sistema Solar.

O círculo escuro que aparece no centro da imagem deve-se à utilização de um coronógrafo, uma máscara que bloqueia a luz ofuscante da estrela central e permite aos astrónomos detectar os seus muito mais ténues disco e companheiro planetário. Sem esta máscara, a fraca luz emitida pelo planeta desapareceria completamente no intenso brilho de PDS 70.

“Estes discos situados em torno de estrelas jovens são os locais de nascimento dos planetas, mas até agora apenas algumas observações tinham conseguido detectar pistas que apontavam para a existência de planetas bebés no seu seio,” explica Miriam Keppler, que liderou a equipa.

“O problema é que, até agora, a maioria destes candidatos a planetas poderia ser apenas estruturas no disco”, refere ainda.

Esta descoberta já motivou uma investigação subsequente. Uma segunda equipa fez, nos últimos meses, observações de seguimento com o intuito de investigar a jovem companheira planetária de PDS 70 com mais detalhe.

Esta equipa não só obteve a imagem muito nítida do planeta que aqui se mostra, como também conseguiu obter um espectro deste objecto. A análise do espectro aponta para a existência de nuvens na atmosfera do planeta.

A companheira planetária de PDS 70 esculpiu um disco de transição – um disco protoplanetário com um “buraco” gigante no centro. Conhecem-se estes buracos interiores há várias décadas e foi sugerido que seriam produzidos pela interacção entre o disco e o planeta. Agora estamos a ver o planeta pela primeira vez.

“Os resultados de Keppler abrem-nos uma nova janela para as primeiras fases da complexa evolução planetária, ainda tão mal compreendida,” comenta André Müller, líder da segunda equipa que investigou o jovem planeta.

“Precisávamos de observar um planeta no disco de uma estrela jovem para compreendermos realmente os processos por detrás da formação planetária.” Ao determinar as propriedades físicas e atmosféricas do planeta, os astrónomos podem testar modelos teóricos de formação planetária.

Thomas Henning, director do Instituto Max Planck de Astronomia e líder das equipas, sumariza esta aventura científica: “Após mais de uma década de enormes esforços para construir esta máquina de alta tecnologia, o SPHERE permite-nos agora colher os frutos deste trabalho, presentando-nos com a descoberta de planetas bebés!”

ZAP // HypeScience / CCVAlg

Por ZAP
4 Julho, 2018

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403: Planetas de TRAPPIST-1 fornecem indícios da natureza dos mundos habitáveis

NASA / JPL-Caltech / R. Hurt

TRAPPIST-1 é uma estrela anã vermelha ultra-fria ligeiramente maior, mais muito mais massiva, do que o planeta Júpiter, localizada a cerca de 40 anos-luz do Sol na direcção da constelação de Aquário.

Entre os sistemas planetários conhecidos, TRAPPIST-1 é de particular interesse porque foram detectados em torno da estrela sete planetas, o maior número de planetas detectados em qualquer sistema exoplanetário.

Além disso, todos os planetas TRAPPIST-1 são rochosos e de tamanho terrestre, tornando-os um foco ideal para o estudo da formação planetária e da sua potencial habitabilidade.

Os cientistas da Universidade Estatal do Arizona, Cayman Unterborn, Steven Desch e Alejandro Lorenzo (Escola de Exploração Espacial e da Terra), com Natalie Hinkel da Universidade Vanderbilt, têm vindo a estudar estes planetas no que toca à sua habitabilidade, especificamente em relação à água na sua composição. Os seus achados foram recentemente publicados na revista Nature Astronomy.

Os cálculos equivalem a água

Os planetas de TRAPPIST-1 são curiosamente leves. Com base na sua massa e volume medidos, todos os planetas deste sistema são menos densos do que a rocha. Em muitos outros mundos de semelhante baixa densidade, pensa-se que este componente menos denso constitua gases atmosféricos.

“Mas os planetas de TRAPPIST-1 são demasiado pequenos em massa para agarrar gás suficiente para compensar o déficit de densidade”, explicou o geo-cientista Unterborn. “Mesmo que pudessem segurar o gás, a quantidade necessária para compensar o déficit de densidade tornaria o planeta muito mais inchado do que é”.

Os cientistas que estudam este sistema planetário determinaram que o componente de baixa densidade deve ser outra substância abundante: água. Isto já tinha sido previsto antes, e possivelmente até observado em planetas maiores como GJ1214b, de modo que a equipa interdisciplinar, composta por geocientistas e astrofísicos, resolveu determinar a quantidade de água que poderá estar presente nestes planetas de tamanho idêntico ao da Terra e determinar onde podem ter sido formados.

Mas qual a quantidade de água aí presente?

Para determinar a composição dos planetas de TRAPPIST-1, a equipa usou um pacote exclusivo de software, desenvolvido por Unterborn e Lorenzo, que usa calculadoras de física mineral de última geração.

O software, chamado ExoPlex, permitiu que a equipa combinasse todas as informações disponíveis sobre o sistema TRAPPIST-1, incluindo a composição química da estrela, em vez de se limitar apenas à massa e ao raio dos planetas individuais.

Grande parte dos dados usados pela equipa para determinar a composição foi recolhida a partir de um conjunto de dados chamado Catálogo Hypatia, desenvolvido pela co-autora Hinkel. Este catálogo combina dados sobre a abundância estelar de estrelas próximas do Sol, de mais de 150 fontes de literatura, num enorme repositório.

O que encontraram através das suas análises foi que os planetas internos relativamente “secos” (“b” e “c”) eram consistentes com menos de 15% de água em massa (em comparação, 0,02% da massa da Terra é água).

Os planetas externos (“f” e “g”) eram consistentes com mais de 50% de água em massa. Isto equivale à água de centenas de oceanos terrestres. As massas dos planetas TRAPPIST-1 continuam a ser refinadas, de modo que estas proporções devem ser, por enquanto, consideradas estimativas, mas as tendências gerais parecem claras.

“O que estamos a ver pela primeira vez são planetas de tamanho terrestre que têm muita água ou muito gelo“, afirma Steven Desch, astrofísico da Universidade Estatal do Arizona e autor contribuidor.

Mas os cientistas também descobriram que os planetas de TRAPPIST-1 ricos em gelo estão muito mais próximos da sua estrela do que a linha de gelo.

A “linha de gelo” em qualquer sistema solar, incluindo o de TRAPPIST-1, é a distância à estrela para lá da qual a água existe sob a forma de gelo e pode ser acretada num planeta; no interior da linha de gelo a água existe como vapor e não é acretada. Através das suas análises, a equipa determinou que os planetas de TRAPPIST-1 devem ter-se formado muito mais longe da sua estrela, para lá da linha de gelo, e migrado para as suas órbitas actuais perto da estrela hospedeira.

Existem muitas pistas de que os planetas neste sistema e noutros sofreram uma migração interna substancial, mas este estudo é o primeiro a usar a composição para reforçar o caso da migração. Além disso, saber quais os planetas que se formaram dentro e fora da linha de gelo permitiu que a equipa quantificasse, pela primeira vez, esta migração ocorrida.

Dado que estrelas como TRAPPIST-1 são mais brilhantes logo após se formarem e gradualmente ficam mais fracas, a linha de gelo tende a mover-se para dentro ao longo do tempo, como a fronteira entre solo e chão coberto de neve em redor de uma fogueira moribunda numa noite fria. As distâncias exactas que os planetas migraram depende de quando se formaram.

“Quanto mais cedo os planetas se formaram”, comenta Desch, “mais longe da estrela teriam nascido para ter tanto gelo”. Mas, para as suposições sobre quanto tempo os planetas demoraram para se formar serem razoáveis, os planetas de TRAPPIST-1 devem ter migrado para o interior o equivalente a pelo menos o dobro da distância onde estão agora.

Uma coisa demasiado boa

Curiosamente, embora se pense que a água seja crucial para a vida, os planetas de TRAPPIST-1 podem ter demasiada água para a suportar.

“Geralmente pensamos que a água líquida é uma forma de dar início à vida, já que assim foi na Terra, pois é composta principalmente de água à superfície e é um requisito fundamental”, explicou Hinkel. “No entanto, um planeta oceânico, um que não tem qualquer superfície acima da água, não tem os ciclos geoquímicos elementares e importantes absolutamente necessários para a vida”.

Em última análise, isto significa que enquanto as estrelas anãs M, como TRAPPIST-1, são as estrelas mais comuns no Universo (e embora seja provável a existência de planetas em órbita destas estrelas), a enorme quantidade de água provavelmente tornou-os desfavoráveis à vida, especialmente vida suficiente para criar um sinal detectável na atmosfera que possa ser observado. “É um cenário clássico de ‘uma coisa demasiado boa’”, comentou Hinkel.

Assim sendo, embora possamos não encontrar evidências de vida nos planetas TRAPPIST-1, através desta investigação podemos ganhar mais conhecimentos sobre a formação dos planetas gelados e sobre os tipos de estrelas e planetas que devemos procurar na nossa busca pela vida.

ZAP // CCVAlg

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