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

 

2483: Hubble captou a imagem impressionante do “beijo” de duas galáxias

O Telescópio Espacial Hubble conseguiu fotografar duas galáxias que se “tocaram” pela primeira vez. É um duo conhecido como UGC 2369, e ambos os sistemas serão apenas um… mas daqui a milhões de anos.

Os dois sistemas fotografados pelo telescópio Hubble podem dar pistas do que acontecerá com a nossa Via Láctea.

Hubble captou o beijo entre galáxias

Na impressionante imagem podemos ver a rotação de um ao redor do outro. Isto porque as suas gravidades são atraídas para o fim inevitável: a fusão. Conforme explica a Agência Espacial Europeia (ESA), tudo o que actualmente liga as duas galáxias é uma “ponte fina de gás, poeira e estrelas”.

A maioria das galáxias pertence a um grupo de vários sistemas, nos quais as interacções entre eles são frequentes. E nem sempre acontece de forma violenta ou abrupta. Na verdade, tudo pode ser muito mais subtil, como no caso do UGC 2369. Em muitas ocasiões, o fio invisível da atracção faz com que as galáxias se deformem, com “caudas” e “braços” estendendo-se do centro e transformando-as em formas impressionantes, como é o caso aqui.

This is UGC 2369, seen by NASA/ESA @HUBBLE_space. It’s actually two galaxies interacting, being pulled closer together by their gravitational attraction, in a similar process that will see our galaxy, the Milky Way, collide with the Andromeda galaxy. See http://socsi.in/1myr9 

Via Láctea: Um dia também iremos ser esmagados

As fusões, por outro lado, são muito mais destrutivas, e isso é mais provável de ocorrer especialmente quando as galáxias são semelhantes em tamanho. Esses eventos maiores são menos comuns do que fusões menores, mas acredita-se que a nossa própria galáxia tenha uma colisão “próxima” no futuro.

Neste momento, a Via-Láctea em que vivemos está ocupada esmagando e absorvendo duas galáxias anãs próximas, conhecidas como Sagitário e Cão Maior. Mas um dia, a nossa galáxia pode tornar-se o menu de uma galáxia maior. De facto, os astrónomos estão certos de que a Via Láctea e as galáxias de Andrómeda irão colidir nalgum momento daqui a mil milhões de anos. Exactamente quando poderá ser e como se irá desenvolver ainda está a ser debatido pela comunidade científica.

Embora a fusão UGC 2369 pareça nova, este duo galáctico é considerado num estágio relativamente avançado. Portanto, treinar o olho de Hubble em interacções como esta pode dar-nos uma ideia do destino da nossa própria galáxia.

2357: A Via Láctea é canibal (e já comeu uma galáxia vizinha)

CIÊNCIA

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

A nossa Via Láctea comeu uma galáxia gigante há dez mil milhões de anos. Galáxias menores – como a Via Láctea na sua vida anterior – fundem-se e criam as maiores. Ao fazer isso, formam-se e evoluem com o tempo.

Agora, os investigadores afirmam ter percebido quando é que a Via Láctea comeu uma das outras galáxias que criariam a vasta massa de estrelas em turbilhão e matéria que nos cercam.

Os cientistas há muito sabem que a nossa galáxia teve uma fusão significativa no seu passado, estudando a composição química dessas estrelas. Mas tem sido difícil entender quando pode ter acontecido.

A evidência de uma fusão massiva entre a Via Láctea e a galáxia de Gaia Enceladus ocorreu em 2018, quando cientistas usaram dados do satélite Gaia da Agência Espacial Europeia para mostrar que um grande número de estrelas parecia estar fora de lugar. Num artigo publicado pela revista Nature, a equipa disse que o halo interno da Via Láctea é “dominado por detritos” de outra galáxia.

De acordo com um estudo publicado a 22 de Julho na revista Nature Astronomy, Carme Gallart, do Instituto de Astrofísica de Canárias, em Espanha, e os seus colegas construíram o que dizem ser uma imagem precisa da distribuição etária das estrelas no disco actual e no halo interno da Via Láctea. Os cientistas acham que a maioria das estrelas no halo da Via Láctea, mais próximas do Sol, tem idades que vão até dez mil milhões de anos.

Usando simulações, os autores identificaram essa idade como o ponto em que o precursor da Via Láctea se fundiu com uma das suas então companheiras, Gaia-Enceladus. A investigação sugere que a galáxia Gaia-Enceladus tinha cerca de 30% da massa de estrelas da Via Láctea, mas os cientistas enfatizam que essa proporção ainda é bastante incerta. Isto indicaria uma razão de massa total de cerca de 4:1 entre as duas galáxias.

Os autores identificaram estrelas que estavam presentes antes da fusão e aquelas que se originaram depois dela, usando o conhecimento das suas idades exactas. Estrelas que são mais vermelhas na sua aparência devido ao seu maior conteúdo de metal, localizam as estrelas originais formadas na pré-fusão.

Os investigadores dizem que a fusão aqueceu algumas das estrelas formadas no disco galáctico para fazer parte do seu halo. Também forneceu à Via Láctea material para criar novas estrelas e dar-lhe a aparência actual. Os autores dizem que distâncias precisas de estrelas individuais da Via Láctea agora fornecidas pela missão espacial Gaia permitiram que derivassem as idades.

“Como faltavam idades estelares precisas, o tempo da fusão e o seu papel na evolução inicial da nossa Galáxia continuavam obscuros. Aqui mostramos que as estrelas em ambas as sequências de halo partilham distribuições de idade idênticas e são mais antigas que a maioria das estrelas de disco espesso”, disseram os cientistas.

“Juntamente com as simulações cosmológicas de última geração da formação de galáxias, essas idades permitem ordenar a primeira sequência de eventos que moldaram a nossa galáxia”, concluíram.

Este não é o único momento em que a Via Láctea se fundiu com outras galáxias, de acordo com a Newsweek. Acredita-se que ao longo da sua história tenha “comido” muitas outras galáxias menores. Os efeitos das fusões não são visíveis em pequena escala. “A distância entre as estrelas numa galáxia é tão grande que as duas galáxias se misturam, mudam a sua forma global, pode acontecer mais formação estelar pode acontecer numa e, talvez, a outra – a pequena – pare de formar novas estrelas.

ZAP //

Por ZAP
23 Julho, 2019

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1789: Resolvido o mistério escondido na fusão de gotas de água

CIÊNCIA

GLady / pixabay

Uma equipa de físicos e matemáticos britânicos usou um supercomputador para descobrir a verdade oculta na forma como as gotas de água se fundem e se unem.

Se já viu gotículas de água tocarem-se e fundirem, pode ter imaginado duas pequenas bolas de água a aproximar-se cada vez mais, até que as suas superfícies se sobrepusessem e a tensão superficial juntasse as bolas distintas num único e áspero todo. É o que é visível a olho nu.

Mas uma nova simulação com recurso a um supercomputador, publicado em 13 de Março na revista Physical Review Letters, mostra uma imagem muito mais complicada.

A simulação modelou duas gotículas de tamanho igual de água pura no espaço, até ao nível de moléculas de água individuais. Quando as gotículas se aproximaram, os cientistas encontraram pequenas ondas ultra-rápidas formadas nas superfícies das gotículas.

Os movimentos aleatórios das moléculas de água – chamados “flutuações térmicas” – fizeram as moléculas individuais saltarem e dançarem uma na direcção da outra à medida que se aproximavam.

Os investigadores chamam a este efeito ondulatório de superfície, que resulta das flutuações térmicas das moléculas, “ondas capilares térmicas”. As ondulações são muito pequenas e rápidas, neste caso, para ver numa experiência natural.

Mas a simulação mostrou que as ondas se estendem entre si, formando a ponta das gotas de água próximas. A tensão superficial das gotículas suprime as ondas, mas ainda estão presentes e ainda formam a borda de ataque das gotículas quando se aproximam umas das outras.

Os investigadores descobriram que as ondas se tocam, formando pontes entre as gotículas. Quando uma ponte se forma, a tensão superficial começa a trabalhar, selando mais ondulações “como o fecho de um casaco”.

Os investigadores simularam cerca de cinco milhões de moléculas de água, formando duas gotas de cerca de quatro milímetros de largura. A fusão completa acabou em alguns nano-segundos – demasiado rápido para qualquer câmara humana capturar.

Embora tenham simulado duas gotículas flutuando no espaço, um efeito semelhante provavelmente está a acontecer quando duas gotas se fundem numa superfície plana. Entender esse comportamento é importante porque poderia ajudar a explicar o comportamento da água dentro das nuvens e dentro das máquinas projectadas para condensar a água do ar.

ZAP // Live Science

Por ZAP
1 Abril, 2019

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655: DADOS DO GAIA REVELAM FUSÕES NA VIA LÁCTEA

Painel da esquerda: diferentes correntes estelares (pontos coloridos), o disco da Via Láctea (azul) e em preto o resto das estrelas do halo, onde a bolha horizontal em forma de charuto é visível. Painel da direita: mesmos dados, agora vistos a partir de um ângulo de 90º.
Crédito: Koppelman et al.

Astrónomos da Universidade de Groninga (Países Baixos) descobriram relíquias de eventos de fusão no halo da Via Láctea. Cinco pequenos grupos de estrelas parecem representar fusões com galáxias mais pequenas, enquanto uma grande “bolha” composta por centenas de estrelas parece ser o remanescente de um grande evento de fusão. Estes resultados foram publicados na edição de 12 de Junho da revista científica The Astrophysical Journal Letters.

O estudo é baseado na recente segunda divulgação do catálogo Gaia. A segunda versão forneceu à comunidade científica informações precisas sobre a posição e sobre o movimento de milhões de estrelas, principalmente na Via Láctea. O estudante de doutoramento Helmer Koppelman faz parte do grupo de investigação de Amina Helmi, professora de Dinâmica, Estrutura e Formação da Via Láctea, que esteve envolvida na missão Gaia quase desde o seu início. Ele começou por analisar os dados logo após a divulgação e publicou uma pré-impressão do artigo apenas oito dias depois. Foi agora oficialmente publicado.

Halo

“O nosso objectivo é estudar a evolução da Via Láctea,” afirma Koppelman. A ideia é que galáxias mais pequenas se fundem para formar galáxias maiores. “Uma das questões é saber se muitas galáxias pequenas se fundiram ou se foram apenas algumas maiores.” Tendo em conta que se pensa que a maioria das estrelas no halo da Via Láctea – a nuvem esférica de estrelas que rodeia o disco principal e o bojo da nossa Galáxia – sejam remanescentes de eventos de fusão, Koppelman e colegas focaram-se nas estrelas do halo nos dados do Gaia.

“Recolhemos informações sobre estrelas até 3000 anos-luz do Sol, pois a precisão da posição e do movimento é maior para as estrelas que estão perto de nós,” explica Koppelman. O primeiro passo foi filtrar as estrelas do disco da Via Láctea. “Estas estrelas movem-se em redor do centro do disco, por isso são facilmente identificadas.” Restaram aproximadamente 6000 estrelas no halo.

Bolha

Ao calcular a sua trajectória, Koppelman foi capaz de identificar estrelas com uma origem partilhada. “Nós descobrimos cinco pequenos enxames que pensamos serem remanescentes de cinco eventos de fusão”. No entanto, muitas das estrelas restantes também pareciam ter uma história partilhada. “Estas estrelas formam uma grande ‘bolha’ com um movimento retrógrado em comparação ao do disco. Isto sugere que são o resultado de uma fusão com uma galáxia grande. Na verdade, pensamos que este evento de fusão deve ter remodelado o disco da nossa Via Láctea”. Está em andamento um estudo mais detalhado da natureza desta fusão. “Neste momento, podemos dizer que a nossa Via Láctea foi moldada por um grande evento de fusão e algumas fusões mais pequenas.”

Koppelman também procurou estrelas pertencentes à “corrente Helmi”, que tem o nome do seu supervisor de doutoramento, que a identificou em 1999 como remanescente de um evento de fusão. “Até agora, foram identificadas menos de vinte estrelas pertencentes à corrente Helmi. Os dados do Gaia acrescentaram mais de 100 novas estrelas. “Uma análise mais detalhada deve esclarecer a natureza da galáxia que produziu esta corrente. “Também vamos olhar para estrelas a mais de 3000 anos-luz a fim de descobrir membros adicionais das diferentes correntes que identificámos. Juntamente com as simulações da evolução galáctica, deve dar-nos novas informações interessantes sobre a evolução da Via Láctea”.

Astronomia On-line
15 de Junho de 2018

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