3350: Rede LIGO-Virgo detecta outra colisão de estrelas de neutrões

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Impressão de artista da colisão de duas estrelas de neutrões.
Crédito: NSF/LIGO/Universidade Estatal de Sonoma/A. Simonnet

No dia 25 de Abril de 2019, o Observatório LIGO em Livingston captou o que pareciam ser ondulações gravitacionais de uma colisão de duas estrelas de neutrões. O LIGO em Livingston faz parte de uma rede que inclui o LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory), financiado pela NSF (National Science Foundation) e o detector europeu Virgo. Agora, um novo estudo confirma que este evento foi provavelmente o resultado de uma fusão de duas estrelas de neutrões. Esta seria apenas a segunda vez que este tipo de evento foi observado em ondas gravitacionais.

A primeira observação deste tipo, realizada em Agosto de 2017, fez história por ser a primeira vez que tanto ondas gravitacionais como luz foram detectadas a partir do mesmo evento cósmico. A fusão de 25 de Abril, por outro lado, não resultou na detecção de qualquer luz. No entanto, através de uma análise apenas dos dados das ondas gravitacionais, os investigadores descobriram que a colisão produziu um objecto com uma massa invulgarmente alta.

“A partir de observações convencionais com luz, já conhecíamos 17 sistemas binários de estrelas de neutrões na nossa própria Galáxia e estimámos as massas destas estrelas,” diz Ben Farr, membro da equipa do LIGO na Universidade de Oregon. “O que é surpreendente é que a massa combinada deste binário é muito maior do que o esperado.”

“Detectámos um segundo evento consistente com um sistema binário de estrelas de neutrões e esta é uma importante confirmação do evento de Agosto de 2017 que assinalou há dois anos um emocionante novo começo para a astronomia multi-mensageira,” comenta Jo van den Brand, porta-voz do Virgo e professor na Universidade de Maastricht, em Nikhef e na Vrije Universiteit em Amesterdão, Países Baixos. A astronomia multi-mensageira ocorre quando diferentes tipos de sinais são testemunhados simultaneamente, como aqueles baseados em ondas gravitacionais e luz.

O estudo, submetido à revista The Astrophysical Journal Letters, é da autoria de uma equipa internacional composta pela Colaboração Científica LIGO e pela Colaboração Virgo, esta última associada ao detector de ondas gravitacionais Virgo na Itália. Os resultados foram apresentados no passado dia 6 de Janeiro na 235.ª reunião da Sociedade Astronómica Americana em Honolulu, Hawaii.

As estrelas de neutrões são os remanescentes de estrelas moribundas que sofrem explosões catastróficas à medida que entram em colapso no final das suas vidas. Quando duas estrelas de neutrões espiralam uma em direcção à outra, sofrem uma fusão violenta que expele ondulações gravitacionais através do tecido do espaço e do tempo.

O LIGO tornou-se o primeiro observatório a detectar directamente ondas gravitacionais em 2015; nesse caso, as ondas foram geradas pela feroz colisão de dois buracos negros. Desde então, o LIGO e o Virgo detectaram dúzias de candidatos a fusões de buracos negros.

A fusão de estrelas de neutrões de Agosto de 2017 foi captada pelos dois detectores LIGO, um em Livingston, no estado norte-americano do Louisiana, e o outro em Hanford, Washington, juntamente com uma série de telescópios espalhados por todo o mundo (as colisões de estrelas de neutrões produzem luz e pensa-se que as colisões de buracos negros não). Esta fusão não foi visível claramente nos dados do Virgo, mas esse facto forneceu informações importantes que finalmente identificaram a localização do evento no céu.

O evento de Abril de 2019 foi identificado pela primeira vez em dados apenas do detector LIGO Livingston. O detector LIGO Hanford estava na altura temporariamente offline e, a uma distância de mais de 500 milhões de anos-luz, o evento era fraco demais para ser detectável nos dados do Virgo. Usando os dados de Livingston, combinados com informações derivadas dos dados do Virgo, a equipa reduziu a localização do evento para uma região do céu com mais de 8200 graus quadrados em tamanho, ou cerca de 20% do céu. Em comparação, o evento de Agosto de 2017 foi reduzido a uma região de apenas 16 graus quadrados, ou 0,04% do céu.

“Este é o nosso primeiro evento publicado para a detecção num único observatório,” diz Anamaria Effler do Caltech, cientista que trabalha no LIGO Livingston. “Mas o Virgo deu uma contribuição valiosa. Usámos informações sobre a sua não-detecção para nos dizer aproximadamente de onde o sinal deve ter tido origem.”

Os dados do LIGO revelam que a massa combinada dos corpos fundidos é de aproximadamente 3,4 vezes a massa do nosso Sol. Na nossa Galáxia, os sistemas binários de estrelas de neutrões conhecidos combinam massas até 2,9 vezes a do Sol. Uma possibilidade para a massa extraordinariamente alta é que a colisão ocorreu não entre duas estrelas de neutrões, mas entre uma estrela de neutrões e um buraco negro, já que os buracos negros são mais massivos que as estrelas de neutrões. Mas se fosse esse o caso, o buraco negro teria que ser excepcionalmente pequeno para a sua classe. Ao invés, os cientistas pensam que é muito mais provável que o LIGO tenha testemunhado a destruição de duas estrelas de neutrões.

“O que sabemos a partir dos dados é as massas, e as massas individuais provavelmente correspondem a estrelas de neutrões. No entanto, como um sistema binário de estrelas de neutrões, a massa total é muito mais elevada do que em qualquer outro binário conhecido na Via Láctea,” diz Surabhi Sachdev, membro da equipa LIGO com sede na Universidade Estatal da Pensilvânia. “E isso pode ter implicações interessantes sobre como o par se formou originalmente.”

Pensa-se que os pares de estrelas de neutrões se formem de duas maneiras possíveis. Podem formar-se a partir de sistemas binários de estrelas massivas que terminam as suas vidas como estrelas de neutrões, ou podem surgir quando duas estrelas de neutrões formadas separadamente se agrupam num ambiente estelar denso. Os dados do LIGO para o evento de 25 Abril não indicam qual dos cenários é o mais provável, mas sugerem que são necessários mais dados e novos modelos para explicar a massa inesperadamente alta da fusão.

Astronomia On-line
10 de Janeiro de 2020

spacenews

 

3275: Halo em redor de uma estrela de neutrões pode ajudar a resolver o mistério da antimatéria

CIÊNCIA

A antimatéria, o oposto da matéria na escala subatómica, já intriga os cientistas há quase um século. A sua natureza e a maneira como interage com outros tipos de matéria permanecem amplamente desconhecidas, apesar de décadas de pesquisa.

Há cerca de uma década, os astrónomos descobriram que os pósitrões, a versão antimatéria dos electrões, eram inexplicavelmente abundantes perto da Terra – e uma estrutura cósmica recém-descoberta poderá finalmente ajudar a explicar porquê.

Na semana passada, investigadores da NASA publicaram um novo estudo na revista científica Physical Review D que detalha a descoberta de um brilho fraco, mas gigantesco, de luz de alta energia em torno de um pulsar – um tipo de estrelas de neutrões – perto da Terra.

O brilho em forma de halo da estrela de neutrões é tão grande e está tão próximo de nós que pareceria 40 vezes maior do que uma Lua cheia no céu nocturno.

O brilho de raios gama – radiação electromagnética resultante da deterioração dos núcleos atómicos – emanados da estrela de neutrões chamada “Geminga” foi detectado pela primeira vez em 1972 e foi encontrado a cerca de 800 anos-luz de distância na constelação de Gémeos.

Porém, só agora é que os cientistas conseguiram isolar os sinais emanados da própria estrela, separando os seus raios gama dos abundantes raios de luz difusa causados por partículas que refletem a luz das estrelas que a cerca. Isso permitiu ver a auréola e determinar que Geminga poderia ser responsável por mais de 20% dos pósitrões detectados perto da Terra.

“O nosso trabalho demonstra a importância de estudar fontes individuais para prever como contribuem para os raios cósmicos”, disse Mattia Di Mauro, investigadora da NASA, em comunicado. “Esse é um aspeto do novo e empolgante campo chamado astronomia multi-messenger, onde estudamos o universo usando vários sinais, como raios cósmicos, além da luz”.

ZAP //

Por ZAP
27 Dezembro, 2019

 

spacenews

 

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

CIÊNCIA

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

ZAP //

Por ZAP
29 Novembro, 2019

[post-news]

spacenews

 

2899: Primeira identificação de um elemento pesado formado durante a colisão de duas estrelas de neutrões

CIÊNCIA

Com o auxílio de dados recolhidos pelo instrumento X-shooter montado no VLT do ESO, uma equipa de investigadores europeus descobriu assinaturas de estrôncio formado numa fusão de duas estrelas de neutrões. Esta imagem artística mostra duas estrelas de neutrões minúsculas mas muito densas na altura em que se fundem e explodem sob a forma de uma quilonova. Em primeiro plano, vemos uma representação de estrôncio recém formado.
Crédito: ESO/L. Calçada/M. Kornmesser

Foi detectado pela primeira vez no espaço um elemento pesado recém-formado, o estrôncio, no seguimento de uma fusão de duas estrelas de neutrões. Esta descoberta, feita com observações efectuadas pelo espectrógrafo X-shooter, montado no VLT (Very Large Telescope) do ESO, foi publicada anteontem na revista Nature. A detecção confirma que os elementos mais pesados do Universo se podem formar em fusões de estrelas de neutrões, dando-nos assim a peça que faltava no puzzle da formação de elementos químicos.

Em 2017, no seguimento da detecção das ondas gravitacionais que passaram pela Terra, o ESO apontou os seus telescópios, incluindo o VLT, à fonte destas ondas: uma fusão de estrelas de neutrões chamada GW170817. Os astrónomos suspeitavam que, se os elementos pesados se formassem efectivamente em colisões de estrelas de neutrões, as assinaturas destes elementos poderiam ser detectadas em quilonovas, os resultados explosivos destas fusões. Foi exactamente isso que uma equipa de investigadores europeus fez, usando dados recolhidos pelo instrumento X-shooter, montado no VLT do ESO.

No seguimento da fusão GW170817, o complemento de telescópios do ESO começou a monitorizar a explosão de quilonova emergente num vasto domínio de comprimentos de onda. Em particular, o X-shooter obteve uma série de espectros desde o ultravioleta ao infravermelho próximo. A análise preliminar destes espectros sugeria a presença de elementos pesados na quilonova, mas os astrónomos não conseguiram identificar na altura elementos individuais.

“Ao reanalisar os dados da fusão obtidos em 2017, identificámos a assinatura de um elemento pesado nesta bola de fogo, o estrôncio, provando assim que a colisão de estrelas de neutrões dá origem a este elemento no Universo,” diz o autor principal do estudo, Darach Watson da Universidade de Copenhaga, na Dinamarca. Na Terra, o estrôncio encontra-se no solo de forma natural, estando concentrado em certos minerais. Os seus sais são utilizados para dar ao fogo de artifício uma cor vermelha brilhante.

Os astrónomos conhecem os processos físicos que dão origem aos elementos desde a década de 1950. Nas décadas seguintes, foram sendo descobertas as regiões cósmicas de cada uma destas forjas nucleares principais, excepto uma. “Esta é a fase final de uma busca de longas décadas para descobrir a origem dos elementos,” disse Watson. “Sabemos que os processos que formaram os elementos ocorreram essencialmente em estrelas normais, em explosões de super-novas e nas camadas mais exteriores de estrelas velhas. Mas, até agora, não conhecíamos a localização do processo final, conhecido por captura rápida de neutrões e que deu origem aos elementos mais pesados da tabela periódica.”

A captura rápida de neutrões é um processo no qual um núcleo atómico captura neutrões de modo suficientemente rápido para permitir a formação de elementos muito pesados. Apesar de muitos elementos serem produzidos nos núcleos das estrelas, para criar elementos mais pesados que o ferro, tais como o estrôncio, são necessários meios ainda mais quentes com muitos neutrões livres. A captura rápida de neutrões ocorre naturalmente apenas em ambientes extremos, onde os átomos são bombardeados por um enorme número de neutrões.

“Esta é a primeira vez que conseguimos associar directamente material recém-formado por captura de neutrões com uma fusão de estrelas de neutrões, confirmando assim que as estrelas de neutrões são efectivamente compostas de neutrões e associando a tais fusões o processo de captura rápida de neutrões tão debatido,” diz Camilla Juul Hansen do Instituto Max Planck para Astronomia em Heidelberg, na Alemanha, que desempenhou um papel principal neste estudo.

Os cientistas começam agora finalmente a compreender melhor as fusões de estrelas de neutrões e as quilonovas. Devido ao conhecimento limitado que temos destes fenómenos e a várias complexidades nos espectros que o X-shooter obteve da explosão, os astrónomos não tinham conseguido identificar anteriormente elementos individuais.

“Na realidade, a ideia de que poderíamos estar a ver estrôncio ocorreu-nos pouco depois do evento. No entanto, mostrar que este era de facto o caso revelou-se muito difícil. Esta dificuldade deveu-se ao nosso conhecimento muito incompleto da aparência espectral dos elementos mais pesados da tabela periódica,” disse Jonatan Selsing, da Universidade de Copenhaga, Dinamarca, e outro dos autores principais do artigo científico que descreve estes resultados.

A fusão GW170817 tratou-se da quinta detecção de ondas gravitacionais, tornada possível graças ao LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) da NSF nos EUA e ao interferómetro Virgo na Itália. Situada na galáxia NGC 4993, esta fusão foi a primeira, e até à data a única, fonte de ondas gravitacionais onde a contraparte visível foi detectada por telescópios na Terra.

Com os esforços combinados do LIGO, Virgo e VLT, podemos agora compreender melhor os mecanismos interiores das estrelas de neutrões e as suas fusões explosivas.

Astronomia On-line
25 de Outubro de 2019

 

2698: Pulsos raios gama de estrela de neutrões que gira 707 vezes por segundo

Um pulsar e a sua pequena companheira estelar, vistas no seu plano orbital. A poderosa radiação e o “vento” pulsar – um fluxo de partículas altamente energéticas – aquecem fortemente o lado da estrela orientado na direcção do pulsar até temperaturas duas vezes mais altas do que a superfície do Sol. O pulsar está a evaporar gradualmente a sua parceira, que enche o sistema com gás ionizado e impede os astrónomos de detectarem, na maior parte do tempo, o feixe rádio do pulsar.
Crédito: Centro de Voo Espacial Goddard da NASA/Cruz deWilde

Uma equipa internacional de investigação liderada pelo Instituto Max Planck para Física Gravitacional (Instituto Albert Einstein em Hannover) descobriu que o pulsar de rádio J0952-0607 também emite radiação gama pulsada. J0952-0607 gira 707 vezes por segundo e é o segundo na lista de estrelas de neutrões de rápida rotação. Através da análise de 8,5 anos de dados do Telescópio Espacial de Raios Gama Fermi da NASA, observações de rádio do LOFAR dos últimos dois anos, observações de dois grandes telescópios ópticos, e dados de ondas gravitacionais dos detectores LIGO, a equipa usou uma abordagem variada para estudar em detalhe o sistema binário do pulsar e da sua companheira leve. O estudo publicado na revista The Astrophysical Journal mostra que os sistemas pulsares extremos estão escondidos nos catálogos Fermi e motiva investigações adicionais. Apesar de muito extensa, a análise também levanta novas questões não respondidas sobre este sistema.

Os pulsares são os restos compactos de explosões estelares que possuem fortes campos magnéticos e que giram muito depressa. Emitem radiação como um farol cósmico e podem ser observados como pulsares de rádio e/ou pulsares de raios gama, dependendo da sua orientação para a Terra.

O pulsar mais rápido fora dos enxames globulares

PSR J0952-0607 (o nome indica a posição no céu) foi descoberto pela primeira vez em 2017 por observações de rádio de uma fonte identificada pelo Telescópio Espacial de Raios Gama Fermi como possivelmente um pulsar. Não foram detectadas pulsações de raios gama nos dados do LAT (Large Area Telescope) a bordo do Fermi. Observações com os radiotelescópios LOFAR identificaram uma fonte de rádio pulsante e – juntamente com as observações por telescópios ópticos – permitiram medir algumas propriedades do pulsar. Está a orbitar o centro de massa comum em 6,2 horas com uma estrela companheira que tem apenas 1/50 da massa do nosso Sol. O pulsar gira 707 vezes por segundo e é, portanto, a mais rápida rotação na nossa Galáxia para lá dos densos ambientes dos enxames globulares.

Procurando sinais extremamente fracos

Usando estas informações anteriores do sistema binário, Lars Nieder, estudante de doutoramento no Instituto Albert Einstein em Hannover, decidiu verificar se o pulsar também emitia raios gama pulsados. “Esta investigação é extremamente desafiadora porque o Telescópio de Raios Gama Fermi apenas registou o equivalente a cerca de 200 raios gama oriundos do pulsar fraco nos seus 8,5 anos de observações. Durante este período, o próprio pulsar girou 220 mil milhões de vezes. Por outras palavras, apenas foi observado um raio gama a cada mil milhões de rotações!”, explicou Nieder. “Para cada um destes raios gama, a pesquisa deve identificar exactamente quando e qual das rotações de 1,4 milissegundos o emitiu.”

Isto requer vasculhar os dados com uma resolução muito fina para não perder nenhum sinal possível. O poder de computação necessário é enorme. A busca muito sensível por pulsações leves de raios gama levaria 24 anos a ser concluída num único núcleo de computador. Ao usarem o complexo computacional do Instituto Albert Einstein em Hannover, terminaram em apenas 2 dias.

Uma estranha primeira detecção

“A nossa pesquisa encontrou um sinal, mas algo estava errado! O sinal era muito fraco e não estava exactamente onde deveria estar. A razão: a nossa detecção de raios gama de J0952-0607 havia revelado um erro de posição nas observações iniciais do telescópio óptico que usámos para direccionar a nossa análise. A nossa descoberta das pulsações de raios gama revelou este erro,” explica Nieder. “Este erro foi corrigido na publicação que relatou a descoberta do pulsar de rádio. Uma nova e extensa pesquisa de raios gama fez uma descoberta bastante fraca – mas estatisticamente significativa – de pulsar de raios gama na posição corrigida.”

Tendo descoberto e confirmado a existência da radiação gama pulsada do pulsar, a equipa voltou aos dados do Fermi e usou os 8,5 anos completos de Agosto de 2008 a Janeiro de 2017 para determinar os parâmetros físicos do pulsar e do seu sistema binário. Dado que a radiação gama de J0952-0607 era muito fraca, tiveram que aprimorar o seu método de análise desenvolvido anteriormente para incluir correctamente todas as incógnitas.

Outra surpresa: sem pulsos gama até Julho de 2011

A solução derivada continha outra surpresa, porque era impossível detectar pulsos de raios gama da estrela de neutrões nos dados anteriores a Julho de 2011. A razão pela qual o pulsar parece apenas mostrar pulsos após essa data é desconhecida. As variações na quantidade de raios gama emitidos podem ser uma razão, mas o pulsar é tão ténue que não foi possível testar esta hipótese com precisão suficiente. Alterações na órbita do pulsar, vistas em sistemas similares, também podem fornecer uma explicação, mas não havia sequer uma pista nos dados de que isso estava a acontecer.

Observações ópticas levantam outras questões

A equipa também usou observações com o NTT (New Technology Telescope) do ESO em La Silla e com o GTC (Gran Telescopio Canarias) em La Palma para examinar a estrela companheira do pulsar. Muito provavelmente tem bloqueio de marés em relação ao pulsar, como a Lua em relação à Terra, de modo que um lado está sempre virado para o pulsar e é aquecido pela sua radiação. Embora a estrela companheira orbite o sistema de massa do binário, o seu lado “diurno” mais quente e o seu lado “nocturno” mais frio são visíveis da Terra e o brilho e a cor observada variam.

Estas observações criam outro enigma. Embora as observações rádio apontem para uma distância de aproximadamente 4400 anos-luz, as observações ópticas implicam uma distância cerca de três vezes maior. Se o sistema estivesse relativamente próximo da Terra, apresentaria uma companheira extremamente compacta e densa, nunca antes vista, enquanto as distâncias maiores são compatíveis com as densidades de companheiras pulsares semelhantes conhecidas. Uma explicação para esta discrepância pode ser a existência de ondas de choque no vento de partículas do pulsar, que podem levar a um aquecimento diferente da companheira. Mais observações de raios gama com o LAT do Fermi devem ajudar a responder a esta pergunta.

À procura de ondas gravitacionais contínuas

Outro grupo de investigadores do Instituto Albert Einstein em Hannover procurou a emissão contínua de ondas gravitacionais do pulsar usando dados da primeira (O1) e da segunda (O2) campanhas de observação do LIGO. Os pulsares podem emitir ondas gravitacionais quando possuem pequenas “colinas” ou “inchaços” à sua superfície. A investigação não detectou ondas gravitacionais, o que significa que a forma do pulsar deve estar muito próxima de uma esfera perfeita, com as maiores deformações não excedendo fracções de um milímetro.

Estrelas de neutrões em rápida rotação

A compreensão dos pulsares em rápida rotação é importante porque são sondas da física extrema. A rapidez com que as estrelas de neutrões podem girar antes de se separarem devido às forças centrífugas é desconhecida e depende de física nuclear desconhecida. Os pulsares de milissegundo como J0952-0607 giram tão depressa porque foram acelerados pela acreção de matéria da sua companheira. Pensa-se que este processo enterre o campo magnético do pulsar. Com observações de raios gama a longo prazo, a equipa de investigação mostrou que J0952-0607 possui um dos dez campos magnéticos mais baixos já medidos para um pulsar, consistente com as expectativas teóricas.

Einstein@Home procura casos de estudo de física extrema

“Vamos continuar a estudar este sistema com observatórios de raios gama, rádio e ópticos, pois ainda há perguntas sem resposta. Esta descoberta também mostra mais uma vez que os sistemas pulsares extremos estão escondidos no catálogo LAT do Fermi,” diz o professor Bruce Allen, supervisor do doutoramento de Nieder e Director do Instituto Albert Einstein em Hannover. “Também estamos a utilizar o nosso projecto de computação distribuída de ciência cidadã, Einstein@Home, para procurar sistemas binários com pulsares de raios gama noutras fontes do LAT do Fermi e estamos confiantes que vamos fazer mais descobertas empolgantes no futuro.”

Astronomia On-line
24 de Setembro de 2019

 

2657: Astrónomos detectaram a estrela de neutrões mais densa de sempre

CIÊNCIA

Apesar de ter apenas 30 quilómetros de diâmetro, tem uma massa duas vezes maior que a do sol, muito perto do limite que, em teoria, provoca o colapso da estrela, transformando-a num buraco negro.

Estrelas de neutrões são as mais densas que se conhecem. Um cubo de açúcar feito do material destas estrelas pesaria 100 milhões de toneladas na Terra
© Foto ESO/L. Calçada/M. Kornmesser

Uma equipa de astrónomos norte-americanos detectou a estrela de neutrões mais densa identificada até hoje no Universo. Com cerca de 30 quilómetros, a estrela J0740 + 6620 está a 4600 anos-luz de distância e tem 2,17 vezes a massa do sol e 333 mil vezes a massa da Terra. A descoberta foi divulgada esta segunda-feira no jornal Nature Astronomy.

As estrelas de neutrões formam-se após a explosão de grandes estrelas – são, na verdade, uma fase final da vida da estrela. Nas estrelas de neutrões já não existem as reacções nucleares que fornecem energia a estes corpos celestes. Sem esta condicionante, a força da gravidade comprime a matéria dentro de um raio muito pequeno, de apenas algumas dezenas de quilómetros, pelo que as estrelas de neutrões são as mais pequenas e densas que se conhecem.

Um exemplo, dado pelo próprio Observatório que fez a descoberta, através do telescópio Green Bank, na Virgínia: um cubo de açúcar feito do material de uma estrela de neutrões pesaria, na Terra, 100 milhões de toneladas.

Astronomers using the Green Bank Telescope have discovered the most massive neutron star to date.

Learn more https://bit.ly/2kfU7D7 #neutronstar #star #astronomy #radioastronomy #GBT #GreenBankTelescope #NRAO #NSF

Image credit: BSaxton, NRAO/AUI/NSF

A estrela de neutrões que agora foi detectada quase desafia os limites da Física, dado que tem uma densidade já muito próxima do limite em que deverá colapsar e transformar-se num buraco negro, o que é suposto acontecer, em termos teóricos, se tiver uma massa maior do que 2,2 massas solares. A J0740+6620 não está longe: tem 2.17 vezes a massa do Sol.

A estrela agora detectada é um pulsar, um tipo específico de estrela de neutrões que emite ondas de rádio a partir dos pólos magnéticos. “Esses feixes varrem o espaço de maneira semelhante a um farol”, explica o Observatório – “Alguns giram centenas de vezes a cada segundo. Como os pulsares giram com velocidade e regularidade, os astrónomos podem usá-los como o equivalente cósmico dos relógios atómicos”.

A acrescer a isto, o trabalho da equipa de investigadores beneficiou da proximidade de uma estrela anã relativamente à estrela de neutrões. Os dois objectos celestes orbitam entre si e a gravidade que exercem é tal que deforma o espaço, distorcendo assim a radiação emitida pela estrela de neutrões, que por força deste efeito demora mais tempo a “viajar” no espaço – um fenómeno conhecido como atraso de Shapiro ou atraso de tempo gravitacional -, o que permitiu aos investigadores calcular a massa do J0740+6620.

Diário de Notícias
DN
17 Setembro 2019 — 14:18

 

2547: Astrónomos encontram brilho dourado de colisão estelar distante

CIÊNCIA

Nesta série de imagens capturadas pelo Telescópio Espacial Hubble da NASA, uma recém-confirmada quilonova (seta vermelha) – uma explosão cósmica que cria enormes quantidades de ouro e platina – desvanece rapidamente de vista à medida que o brilho da explosão diminui ao longo de 10 dias. A quilonova foi originalmente identificada como uma explosão de raios-gama, mas uma equipa de astrónomos reexaminou recentemente os dados e descobriu evidências de uma quilonova.
Crédito: NASA/ESA/E. Troja

No dia 17 de Agosto de 2017, os cientistas fizeram história com a primeira observação directa de uma fusão entre duas estrelas de neutrões. Foi o primeiro evento cósmico detectado com ondas gravitacionais e no espectro electromagnético, desde raios-gama ao rádio.

O impacto também criou uma quilonova – uma explosão “turbinada” que forjou instantaneamente o equivalente a centenas de planetas em ouro e platina. As observações forneceram a primeira evidência convincente de que as quilonovas produzem grandes quantidades de metais pesados, uma descoberta há muito prevista pela teoria. Os astrónomos suspeitam que todo o ouro e toda a platina da Terra se formaram como resultado de antigas quilonovas criadas durante colisões entre estrelas de neutrões.

Com base nos dados do evento de 2017, descoberto pela primeira vez pelo LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory), os astrónomos começaram a ajustar as suas suposições de como uma quilonova deveria aparecer para os observadores terrestres. Uma equipa liderada por Eleonora Troja, investigadora associada do Departamento de Astronomia da Universidade de Maryland, EUA, reexaminou dados de uma explosão de raios-gama detectada em Agosto de 2016 e encontrou novas evidências de uma quilonova que passou despercebida durante as observações iniciais.

O Observatório Neil Gehrels Swift da NASA começou a rastrear o evento de 2016, com o nome GRB160821B, minutos depois de ter sido detectado. A captura antecipada permitiu à equipa de investigação reunir novas informações que faltavam às observações da quilonova detectada pelo LIGO, que só começaram 12 horas após a colisão inicial. Troja e colegas relataram estas novas descobertas na edição de 27 de Agosto da revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

“O evento de 2016 foi, ao início, muito emocionante. Estava próximo e foi visível a todos os principais telescópios, incluindo o Telescópio Espacial Hubble da NASA. Mas não correspondia às nossas previsões – esperávamos ver a emissão infravermelha tornar-se cada vez mais brilhante ao longo de várias semanas,” explicou Troja, também do Centro de Voo Espacial Goddard da NASA. “Dez dias após o evento, quase nenhum sinal permanecia. Ficámos todos muito desapontados. Então, um ano mais tarde, aconteceu o evento LIGO. Analisámos os nossos dados antigos com novos olhos e percebemos que, de facto, havíamos capturado uma quilonova em 2016. Os dados infravermelhos dos dois eventos têm luminosidades semelhantes e exactamente a mesma escala de tempo.”

As semelhanças entre os dois eventos sugerem que a quilonova de 2016 também resultou da fusão de duas estrelas de neutrões. As quilonovas podem também resultar da fusão de um buraco negro e de uma estrela de neutrões, mas não se sabe se tal evento produziria uma assinatura diferente em observações de raios-X, infravermelho, rádio e no visível.

Segundo Troja, as informações recolhidas durante o evento de 2016 não contêm tantos detalhes quanto as observações do evento LIGO. Mas a cobertura dessas primeiras horas – ausentes do registo do evento LIGO – revelou novas informações importantes sobre os estágios iniciais de uma quilonova. Por exemplo, a equipa observou pela primeira vez o novo objecto que permaneceu após a colisão, que não foi visível nos dados do evento LIGO.

“O remanescente pode ser uma estrela de neutrões hiper-massiva e altamente magnetizada, conhecida como magnetar, que sobreviveu à colisão e depois colapsou para um buraco negro,” disse Geoffrey Ryan, do Departamento de Astronomia da Universidade de Maryland e co-autor do artigo científico. “Isto é interessante, porque a teoria sugere que um magnetar devia retardar ou até interromper a produção de metais pesados, que é a principal fonte da assinatura de radiação infravermelha de uma quilonova. A nossa análise sugere que os metais pesados são, de alguma forma, capazes de escapar à influência da mitigação do objecto remanescente.”

Troja e colegas planeiam aplicar as lições aprendidas para reavaliar eventos passados, além de melhorar a sua abordagem para observações futuras. Vários eventos candidatos foram identificados com observações no visível, mas Troja está mais interessada em eventos com uma forte assinatura infravermelha – o indicador revelador da produção de metais pesados.

“O sinal infravermelho, muito brilhante, deste evento, provavelmente torna-o na quilonova mais evidente já observada no Universo distante,” acrescentou Troja. “Estou muito interessada em saber como as propriedades da quilonova mudam com progenitores e remanescentes finais diferentes. À medida que observamos mais destes eventos, podemos aprender que existem muitos tipos diferentes de quilonovas na mesma família, como é o caso dos muitos tipos diferentes de super-novas. É muito empolgante moldar o nosso conhecimento em tempo real.”

Astronomia On-line
30 de Agosto de 2019

 

2501: Cientistas detectaram um buraco negro a engolir uma estrela de neutrões

Impressão de artista de um buraco negro prestes a engolir uma estrela de neutrões.
Crédito: Karl Knox, OzGrav

Cientistas dizem ter detectado, pela primeira vez, um buraco negro a engolir uma estrela de neutrões.

As estrelas de neutrões e os buracos negros são remanescentes super-densos de estrelas mortas.

Na quarta-feira, 14 de Agosto de 2019, instrumentos de ondas gravitacionais nos EUA e na Itália detectaram ondulações no espaço-tempo de um evento cataclísmico que ocorreu a 900 milhões de anos-luz da Terra.

A professora Susan Scott, membro da equipa e da Escola de Física da Universidade Nacional Australiana (ANU, “Australian National University”), disse que esta conquista completou o trio de observações da equipa presente na sua lista original, que inclui a fusão de dois buracos negros e a colisão de duas estrelas de neutrões.

“Há cerca de 900 milhões de anos, este buraco negro comeu uma estrela muito densa, conhecida como estrela de neutrões – possivelmente extinguindo a estrela instantaneamente,” disse Scott, líder do Grupo de Teoria Geral da Relatividade e Análise de Dados, da mesma instituição de ensino, e do Centro ARC de Excelência para Descoberta de Ondas Gravitacionais (OzGrav).

“O telescópio SkyMapper da ANU respondeu ao alerta de detecção e estudou toda a provável região do espaço onde o evento ocorreu, mas não encontrámos nenhuma confirmação visual.”

Os cientistas ainda estão a analisar os dados para confirmar o tamanho exacto dos dois objectos, mas as descobertas iniciais indicam uma grande probabilidade de um buraco negro ter engolido uma estrela de neutrões. Espera-se que os resultados finais sejam publicados em revistas científicas.

“Os cientistas nunca detectaram um buraco negro menor que cinco massas solares ou uma estrela de neutrões maior que 2,5 vezes a massa do nosso Sol,” acrescentou a professora Scott.

“Com base nesta experiência, estamos muito confiantes de que acabámos de detectar um buraco negro a engolir uma estrela de neutrões.

“No entanto, existe a pequena mas intrigante possibilidade de que o objecto engolido foi, ao invés, um buraco negro muito leve – muito mais leve do que qualquer outro buraco negro que conhecemos no Universo. Isso seria um prémio de consolação verdadeiramente incrível.”

A ANU é a parceira australiana do LIGO (Advanced Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory), o instrumento científico mais sensível já construído e que consiste de detectores duplos nos EUA.

O Observatório Gravitacional Europeu tem um detetor de ondas gravitacionais na Itália, de nome Virgo.

Astronomia On-line
23 de Agosto de 2019

 

2484: Buraco negro apanhado a engolir uma estrela de neutrões

CIÊNCIA

M. Kornmesser / ESO

Um buraco negro que engole uma estrela de neutrões terá sido detectado pela primeira vez devido a ondas gravitacionais, anunciaram esta segunda-feira cientistas.

Segundo a investigadora Susan Scott, da Universidade Nacional da Austrália, que participou no trabalho, o buraco negro “comeu” há 900 milhões de anos uma “estrela muito densa”, conhecida como estrela de neutrões, “possivelmente apagando a estrela de forma imediata”.

O evento, que ocorreu à distância astronómica de 8.550 milhões de biliões de quilómetros da Terra, gerou ondas gravitacionais (ondulações na curvatura espaço-tempo) captadas na quarta-feira.

Da Austrália, o telescópio SkyMapper examinou toda a região do espaço onde o fenómeno poderia ter-se produzido, mas a equipa de astrónomos não obteve nenhuma “confirmação visual”. Apesar das reticências, os primeiros resultados sugerem “a grande possibilidade” de se tratar de um buraco negro a envolver uma estrela de neutrões, o tipo de estrelas mais pequeno e denso do Universo que se conhece.

De acordo com Susan Scott, os cientistas nunca detectaram um buraco negro mais pequeno do que cinco massas solares nem uma estrela de neutrões com mais de 2,5 vezes a massa do Sol. “Com base nesta experiência, estamos muito seguros de que o que acabámos de detectar é um buraco negro a engolir uma estrela de neutrões”, afirmou, citada pela agência noticiosa espanhola Efe.

A investigadora e docente da Universidade Nacional da Austrália ressalvou que “existe a pequena mas intrigante possibilidade” de o corpo celeste engolido ser um buraco negro mais pequeno do que qualquer outro que se conhece, o que, ainda assim, seria “um prémio de consolação incrível”.

Os buracos negros, localizados no centro das galáxias, são regiões do Universo com uma força gravitacional tão grande que nada deixa escapar, nem mesmo a luz. Tanto as estrelas de neutrões como os buracos negros são resquícios muito densos de estrelas mortas, assinala a Universidade Nacional da Austrália em comunicado.

As ondas gravitacionais, detectadas pela primeira vez em 2016, cem anos depois do físico Albert Einstein as ter previsto, acontecem devido a fenómenos de grande violência que geram grandes quantidades de energia, como a explosão de uma estrela ou a colisão de dois buracos negros.

ZAP // Lusa

Por Lusa
20 Agosto, 2019

 

2087: 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

2060: 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


[vasaioqrcode]

1950: 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

[vasaioqrcode]

 

1936: 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

[vasaioqrcode]

 

1933: 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

[vasaioqrcode]

 

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

[vasaioqrcode]

 

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

[vasaioqrcode]

 

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

[vasaioqrcode]

 

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

[vasaioqrcode]

See also Blogs Eclypse and Lab Fotográfico

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

[vasaioqrcode]

See also Blogs Eclypse and Lab Fotográfico

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

[vasaioqrcode]

See also Blogs Eclypse and Lab Fotográfico

1031: Revelado segredo do “esparguete nuclear”, o material mais resistente do Universo

Casey Reed / Penn State University
O exótico “esparguete nuclear” encontrado no interior das estrelas de neutrões pode ser mais forte do que qualquer outra substância

Uma forma muito estranha de matéria encontrada em objectos ultra-densos, como estrelas de neutrões, parece ser um bom candidato a material mais forte do Universo. Segundo cálculos recentes, esta exótica “massa nuclear” é 10 mil milhões de vezes mais forte do que o aço.

Os cientistas já conheciam esta massa nuclear, uma substância rara que se acredita existir em estrelas mortas ultra-densas, as chamadas estrelas de neutrões. Mas segundo revela um estudo publicado o mês passado na Physical Review Letters, este exótico “esparguete nuclear” pode mesmo ser o material mais rígido do Universo.

Para ter uma ideia de quão densa é esta substância, os cientistas referem que para quebrar a massa nuclear é necessária uma força de 10 mil milhões de vezes maior do que a usada para romper o aço.

“Este é um número absurdamente alto, mas o material também é muito, muito denso, o que ajuda a torná-lo mais forte”, esclarece o co-autor do estudo, Charles Horowitz, da Universidade de Indiana, nos Estados Unidos, citado pela Science News.

Os cientistas acreditam que o “esparguete nuclear” é formada apenas dentro da crosta da estrela. Como algumas estruturas são achatadas e muito parecidas com folhas de lasanha e outras semelhantes a esparguete, esta estrutura ganhou o nome de “massa” nuclear.

A massa nuclear é, então, incrivelmente densa, cerca de 100 biliões de vezes a mais do que a água. Os investigadores envolvidos no estudo usaram simulações de computador para esticar as lâminas da massa nuclear e estudar a reacção do material.

Foram necessárias pressões extremamente altas para deformar esta substância. Além disso, a pressão necessária para a quebrar foi muito superior à usada para quebrar qualquer outro material conhecido.

Simulações anteriores revelaram a força da crosta externa de uma estrela de neutrões, mas a crosta interna, que abriga a tal massa nuclear, era um território completamente inexplorado até agora. “Agora podemos ver que a crosta interna é muito mais forte do que pensávamos”, concluíram os investigadores.

As estrelas de neutrões são formadas quando uma estrela moribunda explode, deixando um remanescente rico em neutrões comprimido a pressões extremas por forças gravitacionais poderosas, resultando em materiais com propriedades estranhas.

No futuro, os cientistas esperam contar com a ajuda do observatório de ondas gravitacionais com interferometria a laser LIGO para confirmar que as estrelas de neutrões têm materiais extremamente fortes nas suas crostas.

Menos de um mês passou desde que uma equipa de matemáticos do MIT conseguiu finalmente descobrir como partir um palito de esparguete em apenas dois pedaços, e já os astrofísicos descobriram uma forma de massa literalmente impossível de partir: o exótico esparguete cósmico das estrelas de neutrões.

ZAP // RT

Por ZAP
18 Setembro, 2018

[vasaioqrcode]

See also Blogs Eclypse and Lab Fotográfico

978: OBSERVAÇÕES RÁDIO CONFIRMAM JACTO VELOZ DE MATERIAL DE FUSÃO DE ESTRELAS DE NEUTRÕES

Rescaldo da fusão de duas estrelas de neutrões. Material ejectado da explosão original formou uma concha em redor do buraco negro formado a partir da colisão. Um jacto de material expelido de um disco em redor do buraco negro interagiu em primeiro lugar com o material ejectado para formar um “casulo” amplo. Mais tarde, o jacto conseguiu atravessar o casulo para emergir para o espaço interestelar, onde o seu movimento extremamente rápido se tornou aparente.
Crédito: Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF

Medições precisas usando uma colecção continental de radiotelescópios da NSF (National Science Foundation) revelaram que um jacto estreito de partículas se movendo quase à velocidade da luz irrompeu no espaço interestelar depois que um par de estrelas de neutrões se fundiram numa galáxia a 130 milhões de anos-luz da Terra. A fusão, cujo sinal foi captado em Agosto de 2017, expulsou ondas gravitacionais pelo espaço. Foi o primeiro evento a ser detectado tanto por ondas gravitacionais como por ondas electromagnéticas, incluindo raios-gama, raios-X, luz visível e ondas de rádio.

O rescaldo da fusão, de nome GW170817, foi observado por telescópios espaciais e terrestres espalhados pelo globo. Os cientistas observaram as características das ondas recebidas a mudar com o tempo e usaram essas alterações como pistas para revelar a natureza dos fenómenos que se seguiram à fusão.

Uma questão que se destacou, mesmo meses após a fusão, era se o evento havia produzido ou não um jacto estreito e veloz de material que chegou ao espaço interestelar. É uma questão importante, porque esses jactos são necessários para produzir o tipo de explosões de raios-gama que os teóricos dizem ser provocadas pela fusão de pares de estrelas de neutrões.

A resposta surgiu quando os astrónomos usaram uma combinação do VLBA (Very Long Baseline Array) da NSF, do VLA (Karl G. Jansky Very Large Array) e do GBT (Robert C. Byrd Green Bank Telescope) e descobriram que uma região de emissão de rádio da fusão tinha-se movido e o movimento era tão rápido que apenas um jacto podia explicar a sua velocidade.

“Nós medimos um movimento aparente que é quatro vezes mais rápido do que a luz. Essa ilusão, chamada de movimento superluminal, resulta quando o jacto é apontado quase na direcção da Terra e o material no jacto aproxima-se da velocidade da luz,” comenta Kunal Mooly, do NRAO (National Radio Astronomy Observatory) e do Caltech.

Os astrónomos observaram o objecto 75 dias após a fusão e novamente 230 dias depois.

“Com base na nossa análise, este jacto é provavelmente muito estreito, no máximo com 5 graus de largura, e foi apontado a apenas 20 graus da direcção da Terra,” salienta Adam Deller, da Universidade de Tecnologia de Swinburne e anteriormente do NRAO. “Mas, para coincidir com as nossas observações, o material no jacto tem que ter sido expelido a mais de 97% da velocidade da luz,” acrescentou.

O cenário que surgiu é que a fusão inicial das duas estrelas de neutrões super-densas provocou uma explosão que impulsionou uma “concha” esférica de detritos para fora. As estrelas de neutrões colapsaram num buraco negro cuja poderosa gravidade começou a puxar o material na sua direcção. Esse material formou um disco com rotação rápida, que por sua vez gerou um par de jactos que se movem para fora dos seus pólos.

À medida que o evento se desenrolava, a questão alterou-se para determinar se os jactos irromperiam da “concha” de detritos da explosão original. Os dados das observações indicaram que um jacto tinha interagido com os detritos, formando um “casulo” amplo de material que se expandia para fora. Esse casulo expande-se mais lentamente do que um jacto.

“A nossa interpretação é que o casulo dominou a emissão rádio até cerca de 60 dias após a fusão, e que depois o jacto é que dominou a emissão,” comenta Ore Gottlieb, da Universidade de Tel Aviv, um dos principais teóricos do estudo.

“Tivemos a sorte de poder observar este evento, porque se o jacto tivesse sido apontado para muito mais longe da [perspectiva da] Terra, a emissão rádio teria sido demasiado fraca para a detectarmos,” observa Gregg Hallinan do Caltech.

Os cientistas afirmaram que a detecção de um jacto veloz em GW170817 fortalece bastante a ligação entre as fusões de estrelas de neutrões e as explosões de raios-gama de curta duração. Acrescentaram também que é necessário que os jactos apontem para relativamente perto da Terra para que a explosão de raios-gama seja detectada.

“O nosso estudo demonstra que a combinação de observações do VLBA, do VLA e do GBT é um método poderoso de estudar os jactos e a física associada com os eventos de ondas gravitacionais,” realça Mooley.

“O evento de fusão foi importante por várias razões, e continua a surpreender os astrónomos com mais informações,” observa Joe Pesce, director do programa da NSF para o NRAO. “Os jactos são fenómenos enigmáticos vistos em vários ambientes, e agora estas observações extraordinárias na faixa de rádio do espectro electromagnético estão a proporcionar uma visão fascinante sobre elas, ajudando-nos a entender como funcionam.”

Mooley e colegas relataram as suas descobertas na versão online da revista Nature de dia 5 de Setembro.

Astronomia On-line
7 de Setembro de 2018

(Foram corrigidos 42 erros ortográficos ao texto original)

[vasaioqrcode]

See also Blogs Eclypse and Lab Fotográfico