2088: Chandra descobre pares estelares banidos das suas galáxias

Estrelas binárias expelidas do enxame da Fornalha.
Crédito: NASA/CXC/Universidade de Nanjing/X. Jin et al.

Cientistas descobriram evidências de que pares de estrelas foram expulsas das suas galáxias hospedeiras. Esta descoberta, que recorreu a dados do Observatório de raios-X Chandra da NASA, é um dos exemplos mais claros de pares estelares expelidos da sua base galáctica.

Os astrónomos usam o termo sistema “binário” quando se referem a pares de estrelas que se orbitam umas às outras. Esses pares estelares podem consistir de combinações de estrelas como o nosso Sol, ou variedades mais exóticas e mais densas, como estrelas de neutrões ou até mesmo buracos negros.

As estrelas de neutrões formam-se quando uma estrela massiva explode como uma super-nova e o núcleo da estrela colapsa sobre si próprio. Sob certas condições, estas explosões gigantescas que criam a estrela de neutrões não são simétricas. O efeito de recuo pode “chutar” a estrela com tanta força que é expelida da galáxia onde reside. Estes novos resultados do Chandra mostram que, às vezes, uma estrela companheira é também forçada a sair da galáxia.

“É como um convidado que pede para sair de uma festa com um amigo barulhento,” disse Xiangyu Jin, da Universidade McGill em Montreal, Canadá, que liderou o estudo. “A estrela companheira nesta situação é arrastada para fora da galáxia simplesmente porque está em órbita com a estrela que entrou em super-nova.”

Como é que os astrónomos procuram estes pares banidos? Se a estrela companheira estiver suficientemente perto, então a sua matéria espirala em direcção à estrela de neutrões mais densa e forma um disco em seu redor. As fortes forças gravitacionais da estrela de neutrões fazem com que o material neste disco se mova mais depressa à medida que se aproxima da estrela de neutrões e as forças de atrito no disco aquecem-no até dezenas de milhões de graus. A estas temperaturas, o disco brilho em raios-X.

Jin e colaboradores encontraram assinaturas dos chamados binários de raios-X fora das galáxias num estudo abrangente do enxame de galáxias da Fornalha feito com dados do Chandra, obtidos entre 1999 e 2015. Este enxame está relativamente próximo, a cerca de 60 milhões de anos-luz da Terra, na direcção da constelação que partilha o seu nome.

Combinando o grande conjunto de dados do Chandra com observações ópticas, os investigadores fizeram um censo de fontes de raios-X até 600.000 anos-luz da galáxia central do enxame da Fornalha. Os astrónomos concluíram que cerca de 30 fontes no enxame da Fornalha provavelmente seriam pares de estrelas expulsas do centro das suas galáxias hospedeiras.

“Em vez de ficarem amarradas a uma galáxia em particular, estes pares de estrelas existem agora no espaço entre as galáxias, ou estão a sair da sua galáxia,” disse a co-autora Meicun Hou, da Universidade de Nanjing, na China.

A equipa também descobriu outras 150 fontes que parecem estar fora dos limites estelares das galáxias do enxame. No entanto, as suas origens parecem ser outras além da expulsão. Uma possibilidade é que residem nos halos, ou nos limites externos, da galáxia central do enxame da Fornalha, onde se formaram. Uma segunda possibilidade é que são binários de raios-X que foram afastados de uma galáxia pela força gravitacional de uma galáxia próxima durante uma passagem rasante, ou binários de raios-X deixados para trás como parte dos remanescentes de uma galáxia desprovida da maioria das suas estrelas por uma colisão galáctica. Espera-se que tais interacções sejam relativamente comuns numa região tão povoada como a do enxame galáctico da Fornalha.

“Isto é como o fim de uma festa em que os participantes partem em direcções diferentes e só os anfitriões é que ficam para trás,” disse Zhenlin Zhu, também da Universidade de Nanjing. “No caso da Fornalha, o caso extremo é que as galáxias originais realmente não existem mais.”

As observações do Chandra envolveram um tempo total de exposição de 15 dias, permitindo à equipa descobrir 1177 fontes de raios-X na sua região de pesquisa, que cobre 29 galáxias do enxame da Fornalha. A equipa estimou quantas dessas fontes provavelmente pertencem a galáxias do enxame e quantas são fontes muito mais distantes que não pertencem ao aglomerado. Isto deixou-os com cerca de 180 fontes localizadas bem para lá das principais regiões estelares das galáxias do enxame.

“Embora estejamos muito animados com o que descobrimos, os nossos dados sugerem que podem haver muitos mais destes binários expulsos demasiado fracos para serem vistos nos dados do Chandra,” explicou o co-autor Zhiyuan Li, também da Universidade de Nanjing. “Vamos precisar de mais observações do Chandra para detectar essa população de fontes mais fracas.”

O artigo que descreve estes resultados foi publicado na edição de 1 de maio de 2019 da revista The Astrophysical Journal e pode ser consultado online.

Astronomia On-line
31 de Maio de 2019

2061: Civilizações avançadas podem estar a comunicar através de feixes de neutrinos

CIÊNCIA

Uma nova investigação, liderada pelo cientista Albert Jackson, sugere que civilizações avançadas no Universo podem ser capazes de se comunicar através de feixes de neutrinos que seriam transmitidos por constelações de satélites localizadas em torno de estrelas de neutrões ou buracos negros. 

A ideia da existência de “mega-estruturas” extraterrestres do tipo esfera de Dyson (estruturas hipotéticas que orbitariam uma estrela, capturando toda ou a maior parte da energia por ela emitida), colocadas como “faróis cósmicos“, depende de onde a civilização extraterrestre avançada em causa se encaixa na Escala de Kardashev.

Esta escala mede o grau de desenvolvimento tecnológico de uma civilização, isto é, se se trata de uma civilização planetária (tipo I), estelar (tipo II) ou galáctica (tipo III).

Numa nova investigação, cujos resultados foram esta semana disponibilizados no arXiv, Albert Jackson, investigador da Triton Systems, sugere que uma civilização Tipo II seria capaz de englobar uma estrela de neutrões ou um buraco negro através da criação de uma constelação de satélites de transmissão neutrinos.

Jackson cita no início da publicação um ensaio de Freeman Dyson, o “pai” destas “mega-estruturas”. Datado de 1966, o documento sob o título A procura pela tecnologia extraterrestre resume as suas metas na investigação: “A primeira regra do meu jogo é: pensar sobre as maiores actividades artificiais possíveis [no Universo] com limites apenas estabelecidos pelas leis das Física e procurá-las”.

Num estudo anterior, o cientista sugeriu que as civilizações avançadas poderia usar pequenos buracos negros como lentes gravitacionais para enviar sinais de ondas pela galáxia, visando assim transmitir informações.

Um outro estudo de Jackson defende que uma civilização suficientemente avançada poderia usar o mesmo tipo de lente gravitacional para criar um farol laser.

Em ambos os casos, observa a agência Europa Press, os requisitos tecnológicos seriam surpreendentes e exigiriam infra-estruturas de escala estelar. Ultrapassando estas condições, Jackson explora no novo estudo a possibilidade de neutrinos serem usados para transmitir informação, uma vez que estes – à semelhança das ondas gravitacionais – viajam bastante bem pelo meio interestelar.

Comparativamente com os feixes focalizados de fotões (também conhecidos como lasers), os neutrinos apresentam várias vantagens no que respeita aos faróis cósmicos, tal como explicou o especialista ao Universe Today.

“Os neutrinos chegam quase sem atenuação desde qualquer direcção de origem, o que seria [uma] vantagem no plano galáctico. Os fotões em comprimentos de onda – tal como os infravermelhos – também são bons, mas com o gás e o pó ainda há alguma absorção. Os neutrinos podem viajar pelo Universo quase sem absorção”, sustentou.

Mil milhões: o número de estrelas da Via Láctea

Simplificando: o novo conceito parte do fenómeno da lente gravitacional, onde os cientistas confiam a existência de objecto interveniente maciço para focalizar e ampliar a luz oriunda de um objecto mais distante. Neste estudo em particular, a fonte da luz seriam os neutrinos e o efeito de focá-los daria ao “farol cósmico” um sinal mais forte.

Ou seja, um buraco negro ou uma estrela de neutrões são as lentes gravitacionais, lente esta que foca os neutrinos num feixe intenso que, por sua vez, quando é visto à distância é tão “ajustado” que é necessário colocar uma constelações de transmissores de neutrinos na lente gravitacional para obter um transmissor isotrópico aproximado.

“Neste caso, o número de” transmissores” é cerca de 10 elevado para 18, ou seja, cerca de mil milhões de vezes o número das estrelas na Via Láctea”, estimou Jackson.

Tal como a construção de uma Esfera de Dyson, este tipo de estrutura só seria possível de ser alcançado por uma civilização de Tipo II. Noutras palavras, seria necessária uma civilização capaz de aproveitar e canalizar a energia irradiada pela sua própria estrela, que equivale a aproximadamente 4×1026 watts de energia – mil milhões de vezes maior do que a energia consumida anualmente por toda a Humanidade.

ZAP //

Por ZAP
27 Maio, 2019


1951: Astrónomos podem ter detectado uma colisão espacial nunca antes vista

Goddard NASA

O Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferómetro Laser (LIGO), da Fundação Nacional para a Ciência dos Estados Unidos, e o interferómetro de Virgo, em Itália, gravaram ondas gravitacionais que podem ser resultado de uma colisão entre duas titãs do Espaço: uma estrela neutrões a ser engolida por um buraco negro, algo nunca antes visto. 

A detecção, a 26 de Abril, foi inicialmente encarada como uma colisão entre duas estrelas de neutrões. Contudo, e segundo explica o LIGO em nota de imprensa, o cenário de colisão entre uma estrela de neutrões e um buraco negro está também em cima da mesa.

A confirmar-se o segundo cenário, a detecção pode esclarecer o que acontece exactamente quando estrelas colidem como buracos negros. Uma das perguntas mais importantes para os cientistas passa por compreender se a estrela foi destruída antes de ser destruída pelo buraco negro ou se simplesmente deslizou no seu sentido.

Os detectores funcionam reconhecendo as minúsculas ondas na estrutura do espaço e no tempo em que viajam pelo Universo quando dois gigantes cósmicos colidem.

Patrick Brady, porta-voz do LIGO e professor de Física na Universidade de Wisconsin-Milwaukee (Estados Unidos), explicou que o sinal da possível colisão é “bastante fraco” e, por isso, os astrónomos precisam ainda de examinar minuciosamente todos os dados antes de dar o evento como confirmado

“É como ouvir alguém a sussurrar uma palavra num café movimentada: pode ser difícil distinguir a palavra ou até mesmo ter a certeza que a pessoa sussurrou realmente alguma coisa”, exemplificou. “Levará algum tempo até chegarmos a uma conclusão definitiva”.

Os cientistas calcularam as possíveis distâncias para ambos os cenários de colisão. De acordo com o comunicado da LIGO, acredita-se que o choque estrela-estrela — baptizado de S190425z — ocorreu cerca de 500 milhões de anos-luz da Terra. A outra hipótese de colisão (estrela-buraco negro) – apelidado de S190426c — ocorreu mais longe do nosso planeta, a cerca de 1.2 mil milhões de anos-luz.

Os cientistas já sabem o que acontece quando dois buracos negros se enfrentam, bem como o que acontece quando duas estrelas de neutrões colidem. Fica ainda por responder o que acontece quando uma estrela de neutrões é engolida por um buraco negro.

“O Universo mantém-nos alerta“, referiu Patrick Brady.

ZAP //

Por ZAP
10 Maio, 2019

 

1937: LIGO e Virgo detectam novas colisões

Impressão de artista da colisão de duas estrelas de neutrões.
Crédito: NASA/Swift/Dana Berry

No dia 25 de Abril de 2019, o LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) da NSF (National Science Foundation) e o detector europeu Virgo registaram ondas gravitacionais do que parece ser um choque entre duas estrelas de neutrões – os remanescentes densos de estrelas massivas que tinham explodido anteriormente. Um dia mais tarde, 26 de Abril, a rede LIGO-Virgo identificou outra fonte candidata com uma reviravolta potencialmente interessante: pode, de facto, ter resultado da colisão entre uma estrela de neutrões e um buraco negro, um evento nunca antes visto.

“O Universo está a dizer-nos para ficarmos atentos,” diz Patrick Brady, porta-voz da Colaboração Científica LIGO e professor de física na Universidade de Wisconsin-Milwaukee. “Estamos especialmente curiosos sobre o candidato de dia 26 de Abril. Infelizmente, o sinal é bastante fraco. É como ouvir alguém a sussurrar uma palavra num café movimentado; pode ser difícil distinguir a palavra ou até mesmo ter certeza se, de facto, sussurrou. Vai levar algum tempo para chegar a uma conclusão sobre este candidato.”

“O LIGO da NSF, em colaboração com o Virgo, abriu o Universo para futuras gerações de cientistas,” diz France Córdova, directora da NSF. “Uma vez mais, testemunhámos o notável fenómeno de uma fusão de estrelas de neutrões, seguida de perto por outra possível fusão de estrelas colapsadas. Com estas novos achados, vemos as colaborações LIGO-Virgo a atingir o seu potencial de produzir regularmente descobertas que antes eram impossíveis. Os dados dessas descobertas, e de outras que certamente se seguirão, vão ajudar a comunidade científica a revolucionar a nossa compreensão do Universo invisível.”

As descobertas vêm apenas algumas semanas depois do LIGO e do Virgo terem voltado às operações. Os detectores gémeos do LIGO – um em Washington e outro no estado norte-americano do Louisiana -, juntamente com o Virgo, localizado no EGO (European Gravitational Observatory) na Itália, retomaram as operações no 1 de Abril, depois de passarem por uma série de actualizações a fim de aumentar as suas sensibilidades às ondas gravitacionais – ondulações no espaço e no tempo. Cada detector agora examina volumes maiores do Universo do que antes, procurando eventos extremos como colisões gigantescas entre buracos negros e estrelas de neutrões.

“A união de forças humanas e instrumentos com as colaborações LIGO e Virgo foi, mais uma vez, a receita para um mês científico incomparável, e a actual campanha de observação incluirá mais 11 meses,” diz Giovanni Prodi, coordenador de análise de dados do Virgo, da Universidade de Trento e do INFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) na Itália. “O detector Virgo trabalha com a maior estabilidade, cobrindo o céu 90% do tempo com dados úteis. Isso ajuda-nos a apontar para as fontes, quando a rede está em pleno funcionamento e às vezes quando apenas um dos detectores LIGO está a operar. Temos muito trabalho de investigação inovadora pela frente.”

Além dos dois novos candidatos que envolvem estrelas de neutrões, a rede LIGO-Virgo, nesta última rodada, detectou três prováveis fusões de buracos negros. No total, a rede detectou, desde que fez história com a primeira detecção directa de ondas gravitacionais em 2015, evidências de duas fusões de estrelas de neutrões, 13 fusões de buracos negros e uma possível fusão entre uma estrela de neutrões e um buraco negro.

Quando dois buracos negro colidem, distorcem o tecido do espaço e do tempo, produzindo ondas gravitacionais. Quando duas estrelas de neutrões colidem, não só libertam ondas gravitacionais, mas também luz. Isto significa que os telescópios sensíveis às ondas de luz, em todo o espectro electromagnético, podem testemunhar estes poderosos impactos juntamente com o LIGO e com o Virgo. Um desses eventos ocorreu em Agosto de 2017: O LIGO e o Virgo inicialmente identificaram uma fusão de estrelas de neutrões em ondas gravitacionais e, nos dias e meses que se seguiram, cerca de 70 telescópios no solo e no espaço testemunharam o rescaldo explosivo em ondas de luz, desde raios-gama, a luz visível, a ondas de rádio.

No caso das duas candidatas recentes a estrelas de neutrões, os telescópios de todo o mundo correram mais uma vez para rastrear as fontes e captar a luz que se espera que surja dessas fusões. Centenas de astrónomos avidamente apontaram telescópios para zonas do céu suspeitas de abrigar as fontes do sinal. No entanto, desta vez, nenhuma das fontes foi identificada.

“A busca por contrapartes explosivas do sinal de ondas gravitacionais é complexa devido à quantidade de céu que tem que ser estudado e devido às rápidas mudanças esperadas no brilho,” diz Brady. “O número de fusões de estrelas de neutrões, encontradas com o LIGO e com o Virgo, trará mais oportunidades para procurar as explosões ao longo do próximo ano.”

Estima-se que a fusão de estrelas de neutrões de dia 25 de Abril, denominada S190425z, tenha ocorrido a cerca de 500 milhões de anos-luz da Terra. Apenas uma das instalações gémeas do LIGO detectou o seu sinal juntamente com o Virgo (o LIGO em Livingston testemunhou o evento, mas o LIGO de Hanford estava offline). Como apenas dois dos três detectores registaram o sinal, as estimativas da localização no céu a partir do qual teve origem não são precisas, fazendo com que os astrónomos tivessem que rastrear quase um-quarto do céu em busca da fonte.

Estima-se que a possível colisão entre uma estrela de neutrões e um buraco negro, de dia 26 de Abril (referida como S190426c), tenha tido lugar a cerca de 1,2 mil milhões de anos-luz de distância. Foi visto pelas três instalações do LIGO-Virgo, que ajudaram a restringir melhor a sua posição para regiões que cobrem mais ou menos 1100 quadrados, ou cerca de 3% do total do céu.

“A mais recente campanha de observação do LIGO-Virgo está a provar ser a mais excitante até agora,” diz David H. Reitze, do Caltech, director executivo do LIGO. “Já estamos a ver indícios da primeira observação de um buraco negro a engolir uma estrela de neutrões. Se se confirmar, será uma aposta ganha para o LIGO e Virgo – em três anos, teremos observado todos os tipos de colisões para buracos negros e estrelas de neutrões. Mas nós aprendemos que afirmações de detecções requerem uma quantidade enorme de trabalho meticuloso – verificação e reverificação -, de modo que vamos ver onde os dados nos levam.”

Astronomia On-line
7 de Maio de 2019

 

1934: Cataclismo cósmico na vizinhança do Sistema Solar pode ter brindado a Terra com metais preciosos

NASA Goddard

Uma nova investigação, levada a a cabo por cientistas norte-americanos, sugere que uma violenta colisão entre duas estrelas de neutrões há 4,6 milhões de anos brindou a Terra com metais preciosos. O novo estudo pode abrir portas para melhor compreender a formação e composição do Sistema Solar.

De acordo com a publicação, cujos resultados foram na passada semana publicados na revista científica especializada Nature, este evento cósmico único, que ocorreu na vizinhança do Sistema Solar, deu origem a 0,3% dos elementos mais pesados da Terra, que incluem outro, platina e urânio.

“Os resultados significam que cada um de nós encontrou o valor de uma pestana destes elementos, principalmente na forma de iodo, que é essencial para a vida”, explicou o astrofísico Imre Bartos, da Universidade da Florida, nos Estados Unidos, que liderou o estudo em parceria com o especialista Szabolcs Marka, da Universidade de Columbia.

“Um anel de casamento, que expressa uma conexão humana profunda, é também uma conexão com o nosso passado cósmico ainda antes da Humanidade e da formação da Terra, com cerca de 10 miligramas daqueles que, provavelmente, se formaram há 4,6 mil milhões de anos”, acrescentou o cientista, citado em comunicado.

Bartos frisou que os “meteoritos formados no início do Sistema Solar carregam traços de isótopos radioactivos” e, por isso, completou Marka, são importantes para rastrear o momento em que foram criados, uma vez que “à medida que estes isótopos se vão partindo, agem como relógios” que podem apontar para o momento da sua génese.

Para chegar a esta conclusão, Bartos e Marka compararam a composição dos meteoritos com as simulações numéricas da Via Láctea. Os astrofísicos descobriram que uma única colisão de estrelas de neutrões poderia ter ocorrido 100 milhões de anos antes da formação da Terra, na vizinhança do Sistema Solar, a cerca de 1.000 anos-luz da nuvem de gás que eventualmente formou o Sistema Solar.

A Via Láctea tem um diâmetro de 100.000 anos luz – 100 vezes a distância deste evento cósmico que ocorreu no berço da Terra. “Se um evento semelhante ocorresse hoje em dia a uma distância semelhante do Sistema Solar, a radiação resultante poderia eclipsar todo o céu nocturno”, referiu Marka, ilustrando a dimensão do evento cósmico.

Os astrofísicos acreditam que a sua investigação traz novas e importantes formações sobre um fenómeno singular e importante para a história da Humanidade. “[A investigação] lança luz sobre os processos envolvidos na origem e composição do nosso Sistema Solar e irá um novo tipo de investigação em várias disciplinas, como Química, Biologia e Geologia, para resolver o quebra-cabeça cósmico”, rematou Bartos.

Apesar de a investigação fornecer novas evidências sobre o berço da Terra, ficam ainda por responder várias questões antigas. “Os nosso resultados abordam a procura fundamental da Humanidade: de onde viemos e para onde vamos? É muito difícil descrever as tremendas emoções que sentimos quando percebemos o que tínhamos encontrado e o que significa para o futuro enquanto continuámos a procurar uma explicação para o nosso lugar no Universo”, completou Marka.

Pensar num evento cósmico catastrófico como a origem de uma aliança de casamento pode parecer estranho, mas estes elementos pesados – onde se incluem, para além do ouro, o plutónio e outros elementos mais pesados do que o ferro – só podem ser fruto de um evento extremo do Cosmos.

Tal como explica o portal Live Sicence, estes elementos pesados são resultado de um processo de captura rápida de neutrões – também conhecido como processo r -, no qual um núcleo atómico aglomera-se rapidamente num grupo de neutrões livres antes que o seu núcleo tenha tempo decair radio-activamente.

O fenómeno pode ocorrer durante dois tipos de eventos: explosões de super-novas ou colisão entre estrelas de neutrões. Apesar de os “pais” dos metais preciosos estarem há anos identificados, os cientistas continuam a dividir-se sobre qual dos dois processos é o responsável pela produção de elementos pesados no Universo.

Para já, a culpa ficará solteira.

SA, ZAP //

Por SA
7 Maio, 2019

artigo relacionado: Livescience

 

Fermi da NASA cronometra pulsar “bala de canhão” que acelera através do espaço

O remanescente de super-nova CTB 1 assemelha-se a uma bolha fantasmagórico nesta imagem, que combina novas observações a 1,5 gigahertz do VLA (Very Large Array) (laranja, perto do centro) com observações mais antigas do Levantamento Canadiano do Plano Galáctico com o DRAO (Dominion Radio Astrophysical Observatory) (1,42 gigahertz, magenta e amarelo; 408 megahertz, verde) e dados infravermelhos (azul). Os dados do VLA revelam claramente a cauda brilhante e reta do pulsar J0002+6216 e o borda curva da concha do remanescente. CTB 1 tem cerca de meio-grau, o tamanho aparente de uma Lua Cheia.
Crédito: composição por Jayanne English, Universidade de Manitoba, usando dados de NRAO/F. Schinzel et al., DRAO/Levantamento Canadiano do Plano Galáctico e NASA/IRAS

Os astrónomos encontraram um pulsar que viaja pelo espaço a quase 4 milhões de quilómetros por hora – tão rápido que poderia percorrer a distância entre a Terra e a Lua em apenas seis minutos. A descoberta foi feita usando o Telescópio Espacial de Raios-Gama Fermi da NASA e o VLA (Karl G. Jansky Very Large Array) da NSF (National Science Foundation).

Os pulsares são estrelas de neutrões super-densas e de rápida rotação deixadas para trás quando uma estrela massiva explode. Esta, de nome PSR J0002+6216 (J0002, abreviado), ostenta uma cauda de emissão de rádio que aponta directamente para os destroços em expansão de uma recente explosão de super-nova.

“Graças à sua cauda estreita, parecida com um dardo, e a um ângulo de visão fortuito, podemos traçar esse pulsar de volta ao seu local de nascimento,” disse Frank Schinzel, cientista do NRAO (National Radio Astronomy Observatory) em Socorro, no estado norte-americano do Novo México. “Um estudo mais aprofundado deste objeto vai ajudar-nos a entender melhor como essas explosões são capazes de ‘pontapear’ as estrelas de neutrões a uma velocidade tão alta.”

Schinzel, juntamente com os seus colegas Matthew Kerr no Laboratório de Pesquisa Naval dos EUA em Washington, e Dale Frail, Urvashi Rau e Sanjay Bhatnagar do NRAO, apresentaram os seus achados na reunião da Divisão de Astrofísica de Alta Energia da Sociedade Astronómica Americana em Monterey, Califórnia. O artigo que descreve os resultados da equipa foi submetido para publicação numa edição futura da revista The Astrophysical Journal Letters.

O pulsar J0002 foi descoberto em 2017 por um projecto de cientistas cidadãos chamado Einstein@Home, que usa o tempo nos computadores de voluntários para processar dados de raios-Gama do Fermi. Graças ao tempo de processamento, colectivamente superior a 10.000 anos, o projecto identificou até à data 23 pulsares de raios-gama.

Localizado a mais ou menos 6500 anos-luz de distância na direcção da constelação de Cassiopeia, J0002 gira 8,7 vezes por segundo, produzindo um pulso de raios-gama a cada rotação.

O pulsar fica a cerca de 53 anos-luz do centro de um remanescente de super-nova chamado CTB 1. O seu movimento rápido através do gás interestelar resulta em ondas de choque que produzem a cauda de energia magnética e partículas aceleradas detectadas no rádio com o VLA. A cauda estende-se por 13 anos-luz e aponta claramente para o centro de CTB 1.

Usando dados do Fermi e uma técnica chamada tempo do pulsar, a equipa foi capaz de medir com que rapidez e em que direcção o pulsar se move ao longo da nossa linha de visão.

“Quanto maior o nosso conjunto de dados, mais poderosa é a técnica de tempo do pulsar,” explicou Kerr. “O lindo conjunto de dados de dez anos do Fermi é essencialmente o que tornou possível esta medição.”

O resultado apoia a ideia de que o pulsar foi expulso a alta velocidade pela super-nova responsável por CTB 1, que ocorreu há aproximadamente 10.000 anos.

J0002 está a acelerar pelo espaço cinco vezes mais depressa do que o pulsar médio e mais depressa do que 99% daqueles com velocidades medidas. Eventualmente acabará por escapar da nossa Galáxia.

Inicialmente, os destroços em expansão da super-nova teriam sido movidos para fora mais depressa do que J0002, mas ao longo de milhares de anos a interacção da concha com o gás interestelar produziu um arrasto que gradualmente diminui este movimento. Entretanto, o pulsar, comportando-se mais como uma bala de canhão, atravessou o remanescente, escapando cerca de 5000 anos após a explosão.

Exactamente como o pulsar foi acelerado a uma velocidade tão alta durante a explosão de super-nova, ainda não está claro, e um estudo mais aprofundado de J0002 ajudará a esclarecer o processo. Um mecanismo possível envolve instabilidades na estrela em colapso, formando uma região de matéria lenta e densa que sobrevive o tempo suficiente para servir como “rebocador gravitacional”, acelerando a estrela de neutrões nascente na sua direcção.

A equipa planeia observações adicionais usando o VLA, o VLBA (Very Long Baseline Array) da NSF e o Observatório de raios-X Chandra da NASA.

Astronomia On-line
22 de Março de 2019

 

1470: Cientistas podem ter visto o nascimento de um buraco negro pela primeira vez

Investigadores da Universidade de Northwestern dizem ter assistido pela primeira vez, em Junho do ano passado, a um fenómeno que pode ajudar a explicar como surgem os buracos negros.

© NASA/JPL-Caltech/Handout via REUTERS

Pela primeira vez os cientistas podem ter assistido ao nascimento de um buraco negro. De acordo com o The Independent, que cita os investigadores da Universidade Northwestern (EUA), um misterioso objecto brilhante que iluminou o céu poderá ter sido o nascimento de um buraco negro ou de uma estrela de neutrões (partícula que constitui o núcleo do átomo).

Este brilho – a 200 milhões de anos-luz de distância da Terra – pode ter sido uma estrela a girar em redor de um buraco negro. Os cientistas ficaram surpreendidos com esta descoberta que aconteceu em Junho do ano passado e apelidaram o que viram como “The Cow”.

Este tipo de evento nunca tinha sido identificado e os responsáveis por este trabalho apoiado pela NASA esperam poder agora analisar o que sucedeu para entender a forma como os buracos negros são formados.

“Achamos que ‘The Cow’ é a formação de um buraco negro ou estrela de neutrões”, adiantou ao diário inglês Raffaella Margutti, da Universidade Northwestern, que liderou a pesquisa. “Sabemos, por teoria, que buracos negros e estrelas de neutrões se formam quando uma estrela morre, mas nunca os vimos logo depois de nascerem. Nunca”, frisou.

“Inicialmente pensámos que seria uma super-nova”, acrescentou Margutti. “Mas o que observámos desafiou as nossas noções actuais de morte estelar”, acrescentou. De acordo com a equipa, o que viram foi uma situação anormal em relação ao comportamento dos outros tipos de estrelas. A explosão terá sido 100 vezes mais brilhante que uma super-nova normal e desapareceu rapidamente – ao fim de 16 dias.

“Soubemos imediatamente que essa fonte passou de inactiva para a luminosidade máxima em apenas alguns dias”, frisou a líder da investigação. “Isso foi o suficiente para nos deixar animados porque era muito pouco comum e, pelos padrões astronómicos, estava muito perto”, recordou.

Durante o período em que conseguiram analisar o que se passava os cientistas usaram raios-X, ondas de rádio e outros instrumentos, que lhes permitiu estudar o que estava a acontecer muito depois de escurecer.

Por norma, os buracos negros recém-formados estão cobertos de material, que escondem o centro. Mas “The Cow” estava relativamente nu, permitindo que se olhasse directamente para o “motor central” e se visse o buraco negro em si.

Diário de Notícias
Carlos Ferro
11 Janeiro 2019 — 10:25

 

1188: KES 75: O MAIS JOVEM PULSAR DA VIA LÁCTEA EXPÕE SEGREDOS DE MORTE ESTELAR

Esta composição de Kes 75, o mais jovem pulsar conhecido da Via Láctea, inclui dados do Chandra e do SDSS. A região azul representa raios-X altamente energéticos em redor do pulsar, mostrando uma área chamada nebulosa de vento pulsar, e a região roxa mostra raios-X menos energéticos, emitidos pelos detritos deixados para trás pela explosão de super-nova original.
Crédito: NASA/CXC/NCSU/S. Reynolds; óptico: PanSTARRS

Cientistas confirmaram a identidade do mais jovem pulsar na Via Láctea usando dados do Observatório de raios-X Chandra da NASA. Este resultado pode fornecer aos astrónomos novas informações sobre como algumas estrelas terminam as suas vidas.

Após algumas estrelas massivas ficarem sem combustível, entram em colapso e explodem como super-novas, deixando para trás “pepitas” estelares densas chamadas estrelas de neutrões. As estrelas de neutrões com uma rápida rotação e altamente magnetizadas produzem um feixe de radiação semelhante ao de um farol que os astrónomos detectaram como pulsos à medida que a rotação do pulsar “varre” o feixe através do céu.

Desde que Jocelyn Bell Burnell, Anthony Hewish e colegas descobriram os pulsares através da sua emissão de rádio na década de 1960, foram identificados mais de 2000 destes objectos exóticos. No entanto, permanecem muitos mistérios sobre os pulsares, incluindo a sua diversidade de comportamentos e a natureza das estrelas que os formam.

Novos dados do Chandra estão a ajudar a resolver algumas dessas questões. Uma equipa de astrónomos confirmou que o remanescente de super-nova Kes 75, localizado a cerca de 19.000 anos-luz da Terra, contém o mais jovem pulsar conhecido da Via Láctea.

A rápida rotação e o forte campo magnético do pulsar geraram um vento de matéria energética e partículas de antimatéria que fluem para longe do pulsar quase à velocidade da luz. Este vento pulsar criou uma grande bolha magnetizada de partículas altamente energéticas chamada nebulosa de vento pulsar, vista como a região azul que rodeia o pulsar.

Nesta composição de Kes 75, os raios-X de alta energia observados pelo Chandra são de cor azul e destacam a nebulosa de vento pulsar em redor do pulsar, enquanto os raios-X menos energéticos aparecem com tom roxo e mostram os detritos da explosão. Uma imagem óptica do SDSS (Sloan Digitized Sky Survey) revela estrelas no campo.

Os dados do Chandra obtidos em 2000, 2006, 2009 e 2016 mostram mudanças na nebulosa de vento pulsar com o passar do tempo. Entre 2000 e 2016, as observações do Chandra revelam que a orla externa da nebulosa de vento pulsar expande-se incrivelmente a 1 milhão de metros por segundo.

Esta alta velocidade pode ser devida à nebulosa de vento pulsar que se expande para um ambiente de densidade relativamente baixa. Especificamente, os astrónomos sugerem que está a expandir-se para uma bolha gasosa soprada por níquel radioactivo formado na explosão e expelido à medida que esta explodiu. Este níquel também alimentou a luz da super-nova, à medida que se decompôs em gás ferroso difuso que encheu a bolha. Se assim for, isto dá aos astrónomos uma visão do coração da explosão estelar e dos elementos que criou.

A taxa de expansão também diz aos astrónomos que Kes 75 explodiu há cerca de cinco séculos, a partir da perspectiva da Terra (o objecto está a cerca de 19.000 anos-luz de distância, mas os astrónomos referem-se a quando a sua luz terá chegado à Terra). Ao contrário de outros remanescentes de super-nova desta época, como Tycho e Kepler, não existem evidências conhecidas de registos históricos de qualquer observação da explosão que deu origem a Kes 75.

Porque é que Kes 75 não foi vista da Terra? As observações do Chandra, juntamente com observações anteriores por outros telescópios, indicam que a poeira e o gás interestelar que preenchem a nossa Galáxia são muito densas na direcção da estrela condenada. Este factor teria tornado a super-nova demasiado fraca para observar da Terra há vários séculos atrás.

O brilho da nebulosa de vento pulsar diminuiu 10% entre 2000 e 2016, concentrado principalmente na região norte, com uma diminuição de 30% num nó brilhante. As rápidas mudanças observadas na nebulosa de vento pulsar Kes 75, bem como a sua estrutura invulgar, apontam para a necessidade de modelos mais sofisticados da evolução das nebulosas de vento pulsar.

O artigo que descreve estes resultados foi publicado na The Astrophysical Journal e está disponível online.

Astronomia On-line
23 de Outubro de 2018

 

1086: Astrónomos descobrem estrela morta que não deveria existir

Na constelação Cassiopeia há uma estrela morta que não deveria existir. A estrela de neutrões, que acumula material de um companheiro binário muito maior, está a expelir jactos relativísticos.

A cerca de 24 mil anos-luz, na constelação de Cassiopeia, mora uma estrela de neutrões que não deveria existir, pelo menos tendo em conta o modelo actual. Esta estrela morta, que acumula material de um companheiro binário muito maior, está a expelir jactos relativísticos.

Esta estrela tem um campo magnético muito forte – característica muito incomum, dado que, até hoje, os jactos relativísticos só foram observados em estrelas de neutrões com campos magnéticos mil vezes mais fracos.

Uma estrela de neutrões é o ponto final de uma estrela massiva que, um dia, foi uma super-nova. A maior parte do material da estrela explode no espaço, enquanto o núcleo colapsa em si mesmo, tornando-se num objecto super-denso com tamanha gravidade. Se a massa for abaixo de três vezes a massa do Sol, torna-se uma estrela de neutrões com cerca de 10 a 20 quilómetros de diâmetro; caso contrário, torna-se um buraco negro.

Este colapso do núcleo tem um efeito no campo magnético da estrela de neutrões, isto é, faz com que o campo magnético da estrela aumente muito a sua força, tornando-se biliões de vezes maior do que o Sol; mas depois, gradualmente, enfraquece novamente durante centenas de milhares de anos, explicou o astrónomo James Miller-Jones, da Curtin University e do Centro Internacional de Investigação em Radioastronomia (ICRAR).

A estrela em causa é parte de um sistema binário chamado Swift J0243.6 + 6124, descoberto em Outubro de 2017 pelo Swift Observatory. Os jactos não são novidade, até porque são fluxos de radiação e partículas muito conhecidos no Universo. No entanto, realça o cientista, “o forte campo magnético da estrela de neutrões é uma excepção”.

“O espectro de rádio do Swift J0243 é o mesmo de jactos de outras fontes e evolui da mesma maneira”, disse Van den Eijnden. “Pela primeira vez, observamos um jacto de uma estrela de neutrões com um forte campo magnético.” As conclusões foram publicadas recentemente na revista Nature.

Aliás, não é um campo magnético forte qualquer: o campo magnético ao redor Swift J0243.6 + 6124 da estrela de neutrões é de 10 biliões de vezes mais forte do que o do Sol. Esta característica desmente a teoria do campo magnético sobre a supressão de jactos e apela a uma nova investigação em torno de como são produzidos e lançados os jactos.

Até agora, pensava-se que os jactos das estrelas de neutrões eram canalizados a partir do campo magnético na parte interna do disco de acreção. Mas se o campo magnético for muito forte, poderia impedir o disco de ficar perto o suficiente para serem desencadeados. Excepto se esta nova descoberta colocar tudo o que sabíamos até hoje no lixo.

“Não sabemos qual a explicação. Mas, independentemente disso, a nossa descoberta é um grande exemplo de como a ciência funciona, com teorias a serem desenvolvidas e constantemente revistas à luz de novos resultados experimentais”, conclui Van den Eijnden.

Por ZAP
29 Setembro, 2018

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1063: Astrónomos detectam pulsar até agora considerado impossível

NASA
A imagem de um pulsar captada por raio-x

Astrónomos detectaram um pulsar de rádio cujo período de rotação é de 23,5 segundos – um período tão longo que era considerado impossível até agora.

Detectado por um grupo de especialistas liderado por Chia Min Tan, do Centro de Astrofísica Jodrell Bank da Universidade de Manchester, o objecto PSR J0250+5854 encontra-se a 5200 anos-luz da Terra.

Segundo a investigação, publicada a 4 de Setembro na biblioteca online arXiv.org, este pulsar considerado impossível foi descoberto no âmbito do programa LOFAR Tied-Array All-Sky Survey – um programa que estuda pulsares de rádio no hemisfério norte.

Estes pulsares podem ser designados por fontes extraterrestres de radiação com uma periodicidade regular e são detectados na forma de pequenas explosões de emissão de ondas rádio.

Os pulsares de rádio são geralmente descritos como estrelas de neutrões altamente magnetizadas que giram rapidamente com um feixe de radiação que produz a emissão.

O pulsar encontrado tem a rotação mais lenta conhecida até hoje e a sua detecção foi feita em Julho de 2017, usando a rede de radiotelescópios LOwAR (ART), principalmente localizada na Holanda.

Para os astrónomos, encontrar pulsares com rotação superior a 5 segundos era uma missão considerada impossível. Contudo, esta descoberta demonstra que a realidade é muito diferente.

Com uma rotação de 23,5 segundos, a descoberta do PSR J0250+5854 expande significativamente a gama conhecida dos períodos da rotação de pulsares.

A equipa internacional de astrónomos também descobriu que este pulsar tem um campo magnético superficial de 26 triliões de gauss (densidade do fluxo magnético) e 13,7 milhões de anos.

Com os dados recolhidos, os investigadores também conseguiram indicar que o pulsar incomum tem uma configuração bipolar do campo magnético.

Por ZAP
23 Setembro, 2018

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1056: HUBBLE ENCONTRA CARACTERÍSTICAS NUNCA ANTES VISTAS EM REDOR DE ESTRELA DE NEUTRÕES

Uma invulgar emissão de radiação infravermelha, de uma estrela de neutrões próxima, detectada pelo Telescópio Espacial Hubble da NASA, pode indicar novas características nunca antes vistas. Uma possibilidade é que existe um disco poeirento em redor da estrela de neutrões; outra, que existe um vento energético expelido do objecto que choca com gás no espaço interestelar através do qual a estrela de neutrões atravessa.

Embora as estrelas de neutrões sejam geralmente estudadas em emissões de rádio e de alta energia, como raios-X, este estudo demonstra que informações novas e interessantes sobre as estrelas de neutrões também podem ser obtidas através do seu estudo infravermelho.

A observação, por uma equipa de investigadores da Universidade Estatal da Pensilvânia, da Universidade Sabanci, Istambul, Turquia, e da Universidade do Arizona, pode ajudar os astrónomos a entender melhor a evolução das estrelas de neutrões – os remanescentes incrivelmente densos formados depois da explosão de uma estrela massiva como super-nova. As estrelas de neutrões também são chamadas pulsares porque a sua rotação muito rápida (normalmente fracções de segundo, neste caso 11 segundos) provoca emissão variável no tempo a partir das regiões emissores de luz.

O artigo que descreve a investigação e as duas possíveis explicações para o achado invulgar foi publicado na edição de 17 de Setembro de 2018 da revista The Astrophysical Journal.

“Esta estrela de neutrões em particular pertence a um grupo de sete pulsares de raios-X próximos – apelidados ‘Os Sete Magníficos’ – que são mais quentes do que deviam ser tendo em conta as suas idades e o reservatório de energia disponível fornecido pela perda de energia rotacional,” comenta Bettina Posselt, professora associada de astronomia e astrofísica na Universidade Estatal da Pensilvânia, autora principal do artigo. “Nós observámos uma extensa área de emissões infravermelhas em torno desta estrela de neutrões – de nome RX J0806.4-4123 – cujo tamanho total se traduz em aproximadamente 200 unidades astronómicas (1 unidade astronómica, ou UA, corresponde à distância média Terra-Sol, aproximadamente 150 milhões de quilómetros) à distância presumida do pulsar.”

Esta é a primeira estrela de neutrões em que um sinal estendido foi observado apenas no infravermelho. Os cientistas sugeriram duas possibilidades que podem explicar o sinal infravermelho prolongado visto pelo Hubble. A primeira é que existe um disco de material – possivelmente na sua maioria poeira – envolvendo o pulsar.

“Uma teoria é que poderá existir o que é conhecido como ‘disco de retorno’ de material que coalesceu em torno da estrela de neutrões após a super-nova,” explica Posselt. “Tal disco seria composto de matéria da estrela massiva progenitora. A sua interacção subsequente com a estrela de neutrões poderá ter aquecido o pulsar e diminuído a sua rotação. Se confirmado como um disco de retorno de super-nova, este resultado pode mudar a nossa compreensão geral da evolução das estrelas de neutrões.”

A segunda possível explicação para a emissão infravermelha estendida desta estrela de neutrões é uma “nebulosa de vento pulsar”.

“Uma nebulosa de vento pulsar exigiria que a estrela de neutrões exibisse um vento pulsar,” realça Posselt. “Um vento pulsar pode ser produzido quando as partículas são aceleradas no campo eléctrico produzido pela rápida rotação de uma estrela de neutrões com um forte campo magnético. À medida que a estrela de neutrões viaja pelo meio interestelar a velocidades maiores que a do som, forma-se um choque onde o meio interestelar e o vento pulsar interagem. As partículas chocadas emitiriam radiação de sincrotrão, provocando o sinal infravermelho estendido que vemos. Normalmente, as nebulosas de vento pulsar são observadas em raios-X e uma nebulosa de vento pulsar, somente infravermelha, seria muito invulgar e emocionante.”

Com o Telescópio Espacial James Webb da NASA, os astrónomos poderão explorar ainda mais esse espaço recém-aberto de descoberta no infravermelho, a fim de melhor compreender a evolução das estrelas de neutrões.

Astronomia On-line
21 de Setembro de 2018

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