2484: 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.

2472: Astrónomos encontram 39 galáxias tão rápidas que nem o Hubble as consegue ver

CIÊNCIA

NASA /NRAO/AUI/NSF S. Dagnello

Galáxias antigas e massivas têm-se escondido no nosso Universo – e esconderam-se tão bem que são “invisíveis” ao olhos do famoso Telescópio Hubble.

Mas agora, os astrónomos que examinaram dados infravermelhos descobriram 39 destas galáxias, a espreitar em lugares estranhos do universo primitivo onde o céu nocturno seria muito diferente do nosso.

A luz que atingiu a Terra em 2019 a partir destas galáxias enormes e distantes teve que viajar tão longe que tem mais de milhares de milhões de anos, mostrando-nos como era essa parte do universo nos seus primeiros dois mil milhões de anos de existência. A luz está tão alterada que o Hubble – construído para ver em luz ultravioleta, visível e infravermelha próxima – não conseguiu vê-lo.

Isto aconteceu porque estas galáxias distantes – como a maioria das coisas distantes no nosso universo – estão a acelerar-se para longe de nós – uma consequência da energia escura que dirige a expansão do espaço. A luz vinda de objectos que se afastam de nós é aumentada em comprimentos de onda maiores e mais vermelhos.

Estas galáxias super-distantes estão a afastar-se tão rápido, de acordo com os investigadores que as descobriram, que a luz ultravioleta e a luz visível que emitiram mudaram completamente para a longa faixa de comprimento de onda “sub-milimétrica” que nem o Hubble consegue detectar.

Como resultado, de acordo com um artigo publicado em Agosto na revista especializada Nature, a maioria dos astrónomos que estão focados nos primeiros dois mil milhões de anos do universo acabam por estudar galáxias muito distantes que, no entanto, estão suficientemente imóveis para que o Hubble as possa ver.

Mas estas galáxias não são a norma. “Isso levanta questões da verdadeira abundância de galáxias massivas e da densidade da taxa de formação de estrelas no início do Universo”, escreveram os investigadores. Noutras palavras: quantas galáxias havia na época e com que velocidade formaram estrelas?

Astrónomos já tinham visto galáxias massivas individuais do passado profundo, bem como galáxias menores que tendem a estar envoltas em poeira. Mas para este trabalho, a equipa usou uma série de telescópios sub-milimétricos para detectar estas 39 galáxias antigas nunca antes vistas.

“Foi difícil convencer nossos pares de que estas galáxias eram tão antigas como suspeitávamos que fossem. As nossas suspeitas iniciais sobre a sua existência vieram dos dados infravermelhos do Telescópio Espacial Spitzer“, disse Tao Wang, principal autor do estudo e astrónomo da Universidade de Tóquio, disse em comunicado. “Mas ele tem olhos aguçados e revelou detalhes em comprimentos de onda sub-milimétricos, o melhor comprimento de onda para espreitar através da poeira presente no universo primitivo”.

Mesmo assim, foram necessários mais dados do Very Large Telescope, no Chile, para realmente provar que os cientistas estavam a ver antigas galáxias maciças.

Estas descobertas são significativas para os primeiros modelos do universo e para explicar como o nosso universo moderno passou a existir. Diversos modelos existentes predizem uma densidade muito menor deste tipos de galáxias, embora os cientistas suspeitem que as coisas possam ser diferentes. Com a nova descoberta, os cientistas precisam de refinar os seus modelos para dar conta deste novo conjunto de dados.

ZAP //

Por ZAP
19 Agosto, 2019

 

ALMA identificou antepassados “escuros” de galáxias elípticas gigantes

O ALMA identificou 39 galáxias ténues não identificadas na visão mais profunda do Universo do Telescópio Espacial Hubble, a 10 mil milhões de anos-luz de distância. Este exemplo mostra uma comparação das observações do Hubble e do ALMA. As imagens numeradas de 1 a 4 são as posições das galáxias ténues não observadas na imagem do Hubble.
Crédito: Universidade de Tóquio/CEA/NAOJ

Os astrónomos usaram o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) para identificar 39 galáxias ténues que não foram observadas na visão mais profunda do Universo do Telescópio Espacial Hubble, a 10 mil milhões de anos-luz de distância. São dez vezes mais numerosas do que galáxias igualmente massivas, mas visualmente brilhantes, detectadas com o Hubble. A equipa de investigação assume que estas galáxias fracas antecedem as galáxias elípticas massivas no Universo actual. No entanto, nenhuma teoria significativa para a evolução do Universo previu uma população tão abundante de galáxias massivas escuras e formadoras de estrelas. Os novos resultados do ALMA colocam em questão a nossa compreensão do Universo primitivo. Os resultados foram publicados na última edição da revista Nature.

“Estudos anteriores descobriram galáxias com formação estelar extrema no Universo primitivo, mas a população é bastante limitada,” disse Tao Wang, autor principal da investigação da Universidade de Tóquio, da Comissão Francesa de Energias Alternativas e Energia Atómica (CEA) e do NAOJ (National Astronomical Observatory of Japan) do Japão. “A formação estelar nas galáxias ténues que identificámos é menos intensa do que em galáxias extremamente activas, mas estas são 100 vezes mais abundantes. É importante estudar um componente tão importante da história do Universo para compreender a formação das galáxias.”

Wang e a sua equipa observaram três “janelas” ALMA do Universo profundo, abertas pelo Telescópio Espacial Hubble: os campos CANDELS. A equipa descobriu 63 objectos extremamente vermelhos nas imagens infravermelhas obtidas pelo Telescópio Espacial Spitzer da NASA: são demasiado vermelhas para serem detectadas com o Hubble. No entanto, a resolução espacial limitada do Spitzer impediu que os astrónomos identificassem a sua natureza.

O ALMA detectou emissão de ondas sub-milimétricas de 39 dos 63 objectos extremamente vermelhos. Graças à sua alta resolução e sensibilidade, o ALMA confirmou que são galáxias massivas com formação estelar e que estão a produzir estrelas 100 vezes de modo mais eficiente do que a Via Láctea. Estas galáxias são representativas da maioria das galáxias massivas do Universo de há 10 mil milhões de anos, a maioria das quais até agora não tinham sido discernidas por estudos anteriores.

“Ao manter este ritmo de formação estelar, as galáxias detectadas pelo ALMA provavelmente transformar-se-iam na primeira população de galáxias elípticas massivas formadas no início do Universo,” disse David Elbaz, astrónomo da CEA e co-autor do artigo. “Mas há um problema. São inesperadamente abundantes.” Os cientistas estimaram a sua densidade numérica como equivalente a 530 objectos por cada grau quadrado do céu. Esta densidade numérica excede em muito as previsões dos modelos teóricos actuais e das simulações de computador. Além disso, de acordo com o modelo amplamente aceite do Universo com um tipo particular de matéria escura, é um desafio construir um grande número de objectos massivos numa fase tão inicial do Universo. Como um todo, os resultados actuais do ALMA desafiam a nossa actual compreensão da evolução do Universo.

“Tal como a galáxia M87, da qual os astrónomos recentemente obtiveram a primeira imagem de um buraco negro, as galáxias elípticas massivas estão localizadas no coração de aglomerados de galáxias. Os cientistas pensam que estas galáxias formaram a maioria das suas estrelas no início do Universo,” explica Kotaro Kohno, professor da Universidade de Tóquio e membro da equipa de investigação. “No entanto, pesquisas anteriores pelas progenitoras destas galáxias massivas não tiveram sucesso porque foram baseadas apenas em galáxias que são facilmente detectáveis com o Hubble. A descoberta deste grande número de galáxias ténues e massivas, invisíveis ao Hubble, fornece evidências directas da montagem precoce de galáxias massivas durante os primeiros mil milhões de anos do Universo.” Observações de acompanhamento mais detalhadas, com o ALMA e com o futuro Telescópio Espacial James Webb da NASA, serão essenciais para fornecer informações adicionais sobre a natureza destas galáxias. Os novos estudos poderão construir um quadro completo da formação galáctica no Universo inicial.”

Astronomia On-line
13 de Agosto de 2019

 

ALMA mergulha na “esfera de influência” de buraco negro

O ALMA fez as medições mais precisas de gás frio girando em torno de um buraco negro super-massivo – o gigante cósmico no centro da gigantesca galáxia elíptica NGC 3258. A elipse multicolorida reflecte o movimento do gás que orbita o buraco negro, o azul indicando movimento na nossa direcção e o vermelho indicando movimento para longe de nós. A caixa inserida representa como a velocidade orbital muda com a distância ao buraco negro. Descobriu-se que o material gira mais depressa quanto mais perto os astrónomos observavam do buraco negro, permitindo-lhes calcular com precisão a sua massa: uns impressionantes 2,25 mil milhões de vezes a massa do nosso Sol.
Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), B. Boizelle; NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello; Telescópio Espacial Hubble (NASA/ESA); Carnegie-Irvine Galaxy Survey

O que acontece dentro de um buraco negro fica dentro de um buraco negro, mas o que acontece dentro da “esfera de influência” de um buraco negro – a região mais interna de uma galáxia onde a gravidade de um buraco negro é a força dominante – é de grande interesse para os astrónomos e pode ajudar a determinar a massa de um buraco negro bem como o seu impacto na sua vizinhança galáctica.

Novas observações com o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) fornecem uma visão sem precedentes de um disco rodopiante de gás interestelar frio em torno de um buraco negro super-massivo. Este disco está no centro de NGC 3258, uma enorme galáxia elíptica a cerca de 100 milhões de anos-luz da Terra. Com base nestas observações, uma equipa liderada por astrónomos da Universidades A&M do Texas e da Universidade da Califórnia, em Irvine, determinou que este buraco negro tem uma massa equivalente a 2,25 mil milhões de sóis, o buraco negro mais massivo medido, até agora, com o ALMA.

Embora os buracos negros super-massivos possam ter massas de milhões a milhares de milhões de vezes a massa do Sol, representam apenas uma pequena fracção da massa de uma galáxia inteira. Isolar a influência da gravidade de um buraco negro das estrelas, do gás interestelar e da matéria escura é um grande desafio e requer observações altamente sensíveis em escala fenomenalmente pequenas.

“A observação do movimento orbital o mais próximo possível de um buraco negro é de vital importância quando se determina com precisão a massa do buraco negro,” disse Benjamin Boizelle, investigador pós-doutorado da Universidade A&M do Texas e autor principal do estudo publicado na revista The Astrophysical Journal. “Estas novas observações de NGC 3258 demonstram o incrível poder do ALMA em mapear, com detalhes impressionantes, a rotação de discos gasosos em torno de buracos negros super-massivos.”

Os astrónomos usam uma variedade de métodos para medir as massas dos buracos negros. Em galáxias elípticas gigantes, a maioria das medições vem de observações do movimento orbital de estrelas em redor do buraco negro, captadas no visível ou no infravermelho. Outra técnica, usando masers naturais de água (lasers no rádio) em nuvens de gás que orbitam em torno de buracos negros, fornece uma maior precisão, mas estes masers são muito raros e estão associados quase exclusivamente a galáxias espirais com buracos negros mais pequenos.

Ao longo dos últimos anos, o ALMA desbravou caminho ao utilizar um novo método para estudar buracos negros em galáxias elípticas gigantes. Cerca de 10% das galáxias elípticas contêm discos giratórios de gás frio e denso nos seus centros. Estes discos contêm monóxido de carbono (CO) gasoso, que pode ser observado com radiotelescópios no comprimento de onda milimétrico.

Usando o efeito Doppler da emissão das moléculas de CO, os astrónomos podem medir as velocidades das nuvens de gás em órbita, e o ALMA possibilita a resolução dos próprios centros de galáxias onde as velocidades orbitais são mais altas.

“A nossa equipa investiga galáxias elípticas próximas com o ALMA há já vários anos com o objectivo de encontrar e estudar discos de gás molecular girando em torno de buracos negros gigantes,” acrescentou Aaron Barth da Universidade da Califórnia em Irvine, co-autor do estudo. “NGC 3258 é o melhor alvo que já encontrámos, porque podemos rastrear a rotação do disco para mais perto do buraco negro do que em qualquer outra galáxia.”

Tal como a Terra orbita o Sol mais depressa do que Plutão, pois é-lhe exercida uma maior força gravitacional, as regiões mais internas do disco de NGC 3258 orbitam mais depressa do que as partes mais externas devido à gravidade do buraco negro. Os dados do ALMA mostram que a velocidade de rotação do disco sobe de 1 milhão de quilómetros por hora na sua orla externa, a cerca de 500 anos-luz do buraco negro, para mais de 3 milhões de quilómetros por hora perto do centro do disco, a uma distância de apenas 65 anos-luz do buraco negro.

Os investigadores determinaram a massa do buraco negro modelando a rotação do disco, tendo em conta a massa adicional das estrelas na região central da galáxia e outros detalhes como a forma ligeiramente distorcida do disco gasoso. A detecção clara da rápida rotação permitiu que os cientistas determinassem a massa do buraco negro com uma precisão inferior a 1%, embora tenham estimado uma incerteza sistemática adicional de 12% na medição porque a distância até NGC 3258 não é conhecida com muita precisão. Mesmo considerando a incerteza na distância, esta é uma das medições mais precisas da massa de qualquer buraco negro para lá da nossa Galáxia.

“O próximo desafio é encontrar mais exemplos de discos giratórios quase perfeitos como este, para que possamos aplicar este método de medir massas de buracos negros numa amostra maior de galáxias,” concluiu Boizelle. “Observações adicionais do ALMA, que atingirem este nível de precisão, ajudar-nos-ão a entender melhor o crescimento das galáxias e dos buracos negros por todo o Universo.”

Astronomia On-line
9 de Agosto de 2019

 

2417: Descobertas galáxias que podem dar pistas sobre matéria escura do Universo

ESO
A matéria escura em torno de uma das galáxias do enxame de galáxias Abell 3827 não se move com esta, possivelmente implicando que estão a ocorrer interações de natureza desconhecida entre a matéria escura

Astrónomos identificaram 39 galáxias antigas e ‘super-massivas’, uma descoberta que pode dar novas pistas sobre a evolução dos buracos negros de grande massa e a distribuição da matéria escura no Universo, divulgou hoje a Universidade de Tóquio, no Japão.

Os astrónomos da Universidade de Tóquio, que usaram nas observações o radiotelescópio ALMA e o telescópio VLT, ambos no Chile, defendem que a abundância de tais galáxias desafia os modelos actuais do Universo.

As galáxias ter-se-ão formado nos primeiros dois mil milhões de anos do Universo (que terá 13,7 mil milhões de anos de acordo com a teoria do Big Bang). Os resultados foram publicados esta quarta-feira na revista Nature.

“Esta descoberta contraria os modelos actuais para aquele período da evolução cósmica e vai ajudar a acrescentar alguns detalhes que faltavam até agora“, afirmou o investigador Tao Wang, citado em comunicado pela Universidade de Tóquio.

De acordo com a investigação, a existência e a forma como evoluíram as galáxias ‘super-massivas’ antigas permite saber mais sobre a evolução dos buracos negros ‘super-massivos’ (regiões do Universo de grande massa de onde nem a luz escapa), uma vez que quanto mais massa tem uma galáxia mais massa tem o buraco negro no centro dessa galáxia.

Por outro lado, segundo os autores do estudo, as galáxias com maior massa estão ligadas à distribuição da matéria escura, a que não é visível e que constitui a maior parte do Universo.

“Tal [facto] desempenha um papel na modulação da estrutura e distribuição das galáxias. Os investigadores vão precisar de actualizar as suas teorias”, sustentou o astrónomo Kotaro Kohno.

Dada a distância a que se encontra este tipo de galáxias, a luz por elas emitida chega muito ténue à Terra, não sendo visível com telescópios ópticos.

A equipa de astrónomos japoneses espera aprofundar os seus estudos sobre as 39 galáxias, nomeadamente sobre a sua população de estrelas e a sua composição química, com o potente telescópio espacial James Webb, com lançamento previsto para 2021, após sucessivos adiamentos.

ZAP // Lusa

Por Lusa
7 Agosto, 2019

 

2407: Estrela super-veloz conseguiu escapar ao buraco negro super-massivo da Via Láctea

CIÊNCIA

(dr) Mark A. Garlick

Muitas estrelas orbitam perto de Sagitário A*, o buraco negro super-massivo no centro da Via Láctea. Mas nem todas têm o mesmo destino.

Em algumas galáxias, algumas dessas estrelas são separadas quando se aproximam do buraco negro super-massivo. Outras mudam de cor devido aos efeitos gravitacionais. E em alguns casos, as estrelas são atiradas para o espaço intergaláctico. S5-HVS1 é uma delas.

Como relatado num artigo disponível no arXiv, ainda a ser revisto por pares, um grupo internacional de cientistas identificou uma estrela hiper-veloz enquanto estudavam objectos para o Southern Stellar Stream Spectroscopic Survey (S5).

A estrela estava a mover-se a 1.017 quilómetros por segundo – o que abrange a distância entre Nova Iorque, nos Estados Unidos, e Sidney, na Austrália, em apenas 15,7 segundos.

Para se mover a essa velocidade, muito mais rápido que uma estrela comum, algo deve tê-la acelerado. A equipa de investigadores tentou estimar de onde a estrela poderia possivelmente ter vindo, e com base em sua análise, a explicação mais provável é o núcleo da Via Láctea.

É muito fácil apontar o dedo ao Sagitário A*. Se o buraco negro super-massivo for, de facto, o culpado, a estrela provavelmente foi expulsa a uma velocidade de cerca de 1.800 quilómetros por segundo e tem vindo a desacelerar lentamente nas suas viagens durante cerca de 4,8 milhões de anos. A estrela, que é um objecto padrão de fusão de hidrogénio, está localizada a aproximadamente 30 mil anos-luz da Terra.

Embora esta seja a estrela mais rápida já descoberta, não é um objecto único. Astrónomos descobriram dúzias destas estrelas, embora a maioria delas tenha sido acelerada para fora da galáxia por outros eventos além das interacções com Sagitário A *.

Os cientistas sugerem que, se uma das duas estrelas num sistema binário for super-nova, poderá dar empurrar a sua companheira além do disco da Via Láctea.

Mas as estrelas não estão apenas a ser expulsas. Os investigadores também já descobriram estrelas que chegam à nossa galáxia, vindas de pequenas companheiras da Via Láctea. Também poderiam ter sido acelerados por uma super-nova ou talvez até por um buraco negro super-massivo que ainda não conhecemos.

ZAP //

Por ZAP
5 Agosto, 2019

 

2381: Astrónomos criam mapa 3D do Vazio Local

CIÊNCIA

Uma equipa de astrónomos mapeou o tamanho e a forma do Vazio Local, uma grande região de baixa densidade do Universo, na periferia da qual se localiza a Via Láctea.

As galáxias não se movem apenas graças à expansão do Universo. Elas também respondem ao “puxão” gravitacional dos seus vizinhos e de regiões com muita massa. Como consequência, e em relação à expansão geral, as galáxias estão a mover-se em direcção às áreas mais densas e longe de regiões com pouca massa – os vazios.

Em 1987, o astrónomo Brent Tully, da Universidade do Havai, e Richard Fisher, do NRAO, observaram que a nossa Via Láctea se localiza no limite de uma extensa região vazia a que chamaram de Vazio Local.

A existência do Vazio Local tem sido amplamente aceite, mas permaneceu pouco estudada durante muito tempo, uma vez que fica atrás do centro da nossa galáxia e, portanto, está obscurecida da nossa visão, explica o Sci-News.

Agora, Tully e a sua equipa mediram os movimentos de 18.000 galáxias e construíram um mapa 3D que destaca a fronteira entre a matéria e a ausência de matéria que define a borda do Vazio Local. O artigo científico foi publicado no Astrophysical Journal.

Os astrónomos usaram a mesma técnica em 2014 para identificar a extensão total do nosso super-aglomerado doméstico de mais de cem mil galáxias, dando-lhe o nome de Laniakea.

(dr) University of Hawaii
A cor cinza descreve a extensão do Vazio Local e os pontos azuis mostram grandes galáxias, grupos de galáxias e aglomerados.

“Há cerca de três décadas que os astrónomos têm tentado identificar o motivo pelo qual os movimentos da Via Láctea, de Andrómeda e seus vizinhos tendem a desviar-se da expansão total do Universo em mais de 1.3 milhões de mph, o que equivale a 600 quilómetros por segundo”, escreveram os investigadores.

“O nosso estudo mostra que cerca de metade desse movimento é gerado localmente a partir da combinação de uma atracção do enorme Aglomerado de Virgem e da nossa participação na expansão do vácuo local, uma vez que se torna cada vez mais vazio”, esclareceram.

ZAP //

Por ZAP
28 Julho, 2019

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2374: Como os buracos negros moldam galáxias

Impressão de artista que mostra como os ventos ultra-rápidos soprados por um buraco negro super-massivo interage com a matéria interestelar na galáxia hospedeira, limpando gás das suas regiões centrais.
Crédito: ESA/ATG medialab

Dados do observatório de raios-X XMM-Newton da ESA revelaram como os buracos negros super-massivos moldam as suas galáxias hospedeiras com ventos fortes que varrem a matéria interestelar.

Num novo estudo, os cientistas analisaram oito anos de observações do XMM-Newton do buraco negro no centro de uma galáxia activa conhecida como PG 1114+445, mostrando como os ventos ultra-rápidos – fluxos de gás emitidos do disco de acreção muito próximo do buraco negro – interagem com a matéria interestelar nas partes centrais da galáxia. Estes fluxos já tinham sido vistos antes, mas o novo estudo identifica claramente, e pela primeira vez, três fases da sua interacção com a galáxia hospedeira.

“Estes ventos podem explicar algumas correlações surpreendentes que os cientistas conhecem há anos, mas que não conseguiam explicar,” disse o autor principal Roberto Serafinelli do Instituto Nacional de Astrofísica de Milão, Itália, que realizou a maior parte do trabalho como parte do seu doutoramento na Universidade de Roma Tor Vergata.

“Por exemplo, vemos uma correlação entre as massas de buracos negros super-massivos e a dispersão de velocidade das estrelas nas partes internas das suas galáxias hospedeiras. Mas não há como tal se deva ao efeito gravitacional do buraco negro. O nosso estudo mostra, pela primeira vez, como estes ventos de buracos negros impactam a galáxia em maior escala, possivelmente fornecendo o elo que faltava.”

Os astrónomos já haviam detectado dois tipos de fluxos nos espectros de raios-X emitidos pelos núcleos activos das galáxias, as densas regiões centrais das galáxias conhecidas por conter buracos negros super-massivos. Os chamados fluxos ultra-rápidos (em inglês “ultra-fast outflows”, ou UFOs), feitos de gás altamente ionizado, viaja a velocidades de até 40% da velocidade da luz e são observáveis nas proximidades do buraco negro central.

Os fluxos mais lentos, conhecidos como absorvedores quentes, viajam a velocidades muito mais baixas, de centenas de quilómetros por segundo, e possuem características físicas semelhantes – como densidade de partículas e ionização – à matéria interestelar circundante. É mais provável que esses fluxos mais lentos sejam detectados a distâncias maiores dos centros das galáxias.

No novo estudo, os cientistas descrevem um terceiro tipo de fluxo que combina características dos dois anteriores: a velocidade de um UFO e as propriedades físicas de um absorvedor quente.

“Nós pensamos que este é o ponto em que o UFO toca a matéria interestelar e varre-a como um limpa-neves,” disse Serafinelli. “Nós chamamos a isto ‘escoamento ultra-rápido de arrasto’ porque o UFO neste estágio está a penetrar na matéria interestelar. É similar ao vento que empurra os barcos no mar.”

Este arrasto acontece a uma distância de dezenas a centenas de anos-luz do buraco negro. O UFO gradualmente empurra a matéria interestelar para longe das partes centrais da galáxia, limpando-a do gás e diminuindo a acreção da matéria em redor do buraco negro super-massivo.

Embora os modelos já tenham previsto antes este tipo de interacção, o estudo actual é o primeiro a apresentar observações reais das três fases.

“Nos dados do XMM-Newton, podemos ver material a distâncias maiores do centro da galáxia que ainda não foi perturbado pelo UFO interno,” disse o co-autor Francesco Tombesi da Universidade de Roma Tor Vergata e do Centro de Voo Espacial Goddard da NASA. “Também podemos ver nuvens mais próximas do buraco negro, perto do núcleo da galáxia, onde o UFO começou a interagir com a matéria interestelar.”

Esta primeira interacção acontece muitos anos depois do UFO ter deixado o buraco negro. Mas a energia do UFO permite que o buraco negro relativamente pequeno tenha impacto sobre o material muito além do alcance da sua força gravitacional.

De acordo com os cientistas, os buracos negros super-massivos transferem a sua energia para o ambiente circundante através desses fluxos e gradualmente limpam as regiões centrais da galáxia de gás, o que pode então interromper a formação estelar. De facto, as galáxias de hoje produzem estrelas com muito menos frequência do que costumavam nos estágios iniciais da sua formação.

“Esta é a sexta vez que estes fluxos são detectados,” acrescentou Serafinelli. “É tudo ciência muito recente. Estas fases do fluxo já tinham sido observadas separadamente, mas a ligação entre elas não era clara até agora.”

A resolução de energia sem precedentes do XMM-Newton foi fundamental para diferenciar os três tipos de características correspondentes aos três tipos de fluxos. No futuro, com observatórios novos e mais poderosos, como o ATHENA (Advanced Telescope for High ENergy Astrophysics) da ESA, os astrónomos poderão observar centenas de milhares de buracos negros super-massivos, detectando estes fluxos mais facilmente. ATHENA, que será mais de 100 vezes mais sensível do que o XMM-Newton, deverá ser lançado no início da década de 2030.

“A descoberta de uma fonte é excelente, mas o saber que este fenómeno é comum no Universo seria um grande avanço,” comentou Norbert Schartel, cientista do projecto XMM-Newton da ESA. “Mesmo com o XMM-Newton, podemos encontrar mais destas fontes na próxima década.”

Mais dados, no futuro, vão ajudar a desvendar as complexas interacções entre os buracos negros super-massivos e as suas galáxias hospedeiras em detalhe e a explicar a diminuição na formação estelar que os astrónomos observam ter ocorrido ao longo de milhares de milhões de anos.

Astronomia On-line
26 de Julho de 2019

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2373: Revelados os primeiros dias da Via Láctea

Impressão de artista dos primeiros dias da Via Láctea.
Crédito: Gabriel Pérez Diaz, SMM (IAC)

O Universo, há 13 mil milhões de anos atrás, era muito diferente do Universo que conhecemos hoje. Sabemos que as estrelas se formavam a um ritmo muito elevado, dando origem às primeiras galáxias anãs, cujas fusões fizeram surgir as galáxias actuais mais massivas, incluindo a nossa. No entanto, não era conhecida a exacta cadeia de eventos que produziram a Via Láctea. Até agora.

Medições exactas da posição, brilho e distância de aproximadamente um milhão de estrelas da nossa Galáxia, até 6500 anos-luz do Sol, obtidas com o telescópio espacial Gaia, permitiram que uma equipa do Instituto de Astrofísica das Canárias (IAC) revelasse alguns dos seus estágios iniciais. “Nós analisámos e comparámos com modelos teóricos a distribuição de cores e magnitudes (brilhos) das estrelas na Via Láctea, dividindo-as em vários componentes; o chamado halo estelar (uma estrutura esférica que envolve galáxias espirais) e o disco espesso (estrelas que se formam no disco da nossa Galáxia, mas que ocupam uma certa gama de alturas)” explica Carme Gallart, investigadora do IAC e a autora principal do artigo científico, publicado na revista Nature Astronomy.

Estudos anteriores haviam descoberto que o halo Galáctico mostrava sinais claros de ser formado por dois componentes estelares distintos, um dominado por estrelas mais azuis do que o outro. O movimento das estrelas no componente azul rapidamente permitiu identificá-lo como os restos de uma galáxia anã (Gaia-Encélado) que colidiu com a Via Láctea primitiva. No entanto, a natureza da população vermelha, e a época da fusão entre Gaia-Encélado e a nossa Galáxia, eram desconhecidas até agora.

“A análise dos dados do Gaia permitiu-nos obter a distribuição de idades das estrelas em ambos os componentes e mostrou que os dois são formados por estrelas igualmente antigas, que são mais antigas do que as do disco espesso,” disse Chris Brook, investigador do IAC e co-autor do artigo. Mas se ambos os componentes foram formados ao mesmo tempo, o que diferencia um do outro? “A peça final do quebra-cabeças foi dada pela quantidade de ‘metais’ (elementos que não são hidrogénio ou hélio) nas estrelas de um componente ou outro,” explicou Tomás Ruiz Lara, investigador do IAC e co-autor do artigo. “As estrelas no componente azul têm uma quantidade mais baixa de metais do que as do componente vermelho”. Estes achados, com a adição de previsões de simulações que também foram analisadas no artigo, permitiram que os cientistas completassem a história da formação da Via Láctea.

Há 13 mil milhões de anos começaram a formar-se estrelas em dois sistemas estelares diferentes dos que então se fundiram: um era uma galáxia anã que chamamos Gaia-Encélado e o outro era o principal progenitor da nossa Galáxia, quatro vezes mais massivo e com uma maior proporção de metais. Há cerca de 10 mil milhões de anos, houve uma violenta colisão entre o sistema mais massivo e Gaia-Encélado. Como resultado, algumas das suas estrelas e de Gaia-Encélado foram colocadas num movimento caótico e, eventualmente, formaram o halo da Via Láctea actual. Depois, tiveram lugar surtos violentos de formação estelar até há 6 mil milhões de anos, quando o gás assentou no disco da Via Láctea e produziu o que conhecemos como o “disco fino”.

“Até agora, todas as previsões e observações cosmológicas de galáxias espirais distantes, semelhantes à Via Láctea, indicam que esta fase violenta de fusão entre estruturas mais pequenas era muito frequente,” explicou Matteo Monelli, investigador do IAC e co-autor do artigo. Agora fomos capazes de identificar a especificidade do processo na nossa própria Galáxia, revelando os primeiros estágios da nossa história cósmica com detalhes sem precedentes.

Astronomia On-line
26 de Julho de 2019

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2358: 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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2338: Gaia começa a mapear a barra da nossa Galáxia

Esta imagem mostra a distribuição de 150 milhões de estrelas na Via Láctea, usando a segunda versão de dados da missão Gaia em combinação com levantamentos ópticos e infravermelhos, com os tons laranja/amarelo indicando uma maior densidade de estrelas. A maioria destas estrelas são gigantes vermelhas. A distribuição é sobreposta a uma visão artística da nossa Via Láctea.
Enquanto a maioria das estrelas estão localizadas mais perto do Sol (a maior mancha laranja/amarela na parte inferior da imagem), uma característica grande e alongada povoada por muitas estrelas também é visível na região central da Galáxia: esta é a primeira indicação geométrica da barra galáctica.
As distâncias das estrelas mostradas neste gráfico, juntamente com a temperatura da sua superfície e extinção – uma medida da quantidade de poeira que existe entre nós e as estrelas – foram estimadas usando o código de computador StarHorse.
Crédito: dados – ESA/Gaia/DPAC, A. Khalatyan (AIP) & equipa StarHorse; mapa galáctico – NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (SSC/Caltech)

A primeira medição directa da colecção de estrelas em forma de barra no centro da Via Láctea foi feita combinando dados da missão Gaia da ESA com observações complementares de telescópios terrestres e espaciais.

A segunda versão de dados do satélite de mapeamento estelar, publicada em 2018, tem vindo a revolucionar muitos campos da astronomia. O catálogo sem precedentes contém os brilhos, posições, indicadores de distância e movimentos no céu para mais de mil milhões de estrelas da nossa Via Láctea, juntamente com informações sobre outros corpos celestes.

Por mais impressionante que este conjunto de dados seja, isto é apenas o começo. Embora esta segunda divulgação tenha por base os primeiros 22 meses de investigações do Gaia, o satélite já varre o céu há cinco anos e tem ainda muitos pela frente. Os novos lançamentos de dados planeados para os próximos anos vão melhorar as medições, além de fornecer informações adicionais que nos permitirão mapear a nossa Galáxia e aprofundar a sua história como nunca antes.

Entretanto, uma equipa de astrónomos combinou os dados mais recentes do Gaia com observações infra-vermelhas e ópticas realizadas a partir do solo e do espaço para fornecer uma ante-visão do que os futuros lançamentos do topógrafo estelar da ESA vai revelar.

“Observámos, em particular, dois parâmetros estelares contidos nos dados do Gaia: a temperatura da superfície das estrelas e a ‘extinção’, que é basicamente uma medida da quantidade de poeira que existe entre nós e as estrelas, obscurecendo a sua luz e fazendo com que pareça mais vermelha,” disse Friedrich Anders da Universidade de Barcelona, Espanha, autor principal do novo estudo.

“Estes dois parâmetros estão interligados, mas podemos estimá-los de forma independente, adicionando informações extras obtidas atravessando a poeira com observações infra-vermelhas.”

A equipa combinou o segundo lançamento de dados do Gaia com várias investigações no infravermelho usando um código informático chamado StarHorse, desenvolvido pela co-autora Anna Queiroz e colaboradores. O código compara as observações com modelos estelares para determinar a temperatura da superfície das estrelas, a extinção e uma estimativa melhorada da distância até às estrelas.

Como resultado, os astrónomos obtiveram uma determinação muito mais precisa das distâncias para cerca de 150 milhões de estrelas – em alguns casos, a melhoria é de até 20% ou mais. Isto permitiu que rastreassem a distribuição de estrelas através da Via Láctea para distâncias muito maiores do que o possível só apenas com os dados do Gaia.

“Com o segundo lançamento de dados do Gaia, pudemos testar um raio em torno do Sol de cerca de 6500 anos-luz, mas com o nosso novo catálogo, pudemos estender essa ‘esfera do Gaia’ três ou quatro vezes, alcançando o centro da Via Láctea,” explicou a co-autora Cristina Chiappini do Instituto Leibniz para Astrofísica em Potsdam, Alemanha, onde o projecto foi coordenado.

Lá, no centro da nossa Galáxia, os dados revelam claramente uma característica grande e alongada na distribuição tridimensional das estrelas: a barra galáctica.

“Nós sabemos que a Via Láctea tem uma barra, como outras galáxias espirais barradas, mas até agora só tínhamos indicações indirectas dos movimentos das estrelas e do gás, ou de contagens estelares em levantamentos no infravermelho. Esta é a primeira vez que vemos a barra galáctica no espaço em 3D, com base em medições geométricas de distâncias estelares,” explicou Friedrich.

“Em última análise, estamos interessados na arqueologia galáctica: queremos reconstruir como a Via Láctea se formou e evoluiu e, para isso, precisamos de entender a história de cada um dos seus componentes,” acrescentou Cristina.

“Ainda não está claro como a barra – uma grande quantidade de estrelas e gás que gira em torno do centro da Galáxia – se formou, mas com o Gaia e outros levantamentos futuros nos próximos anos estamos certamente no caminho certo para descobrir isso.”

A equipa está ansiosa pela próxima divulgação de dados do APOGEE-2 (Apache Point Observatory Galaxy Evolution Experiment), bem como por instalações como o 4MOST (4-metre Multi-Object Survey Telescope) no ESO no Chile e o levantamento WEAVE (WHT Enhanced Area Velocity Explorer) do Telescópio William Herschel (WHT) em La Palma, Ilhas Canárias.

A terceira divulgação de dados do Gaia, actualmente planeada para 2021, vai incluir determinações de distância bastante melhoradas para um número muito maior de estrelas, e espera-se que permita o progresso na nossa compreensão da região complexa no centro da Via Láctea.

“Com este estudo, podemos desfrutar de uma amostra das melhorias no nosso conhecimento da Via Láctea que podem ser esperadas a partir de medições do Gaia com a terceira divulgação de dados,” explica o co-autor Anthony Brown da Universidade de Leiden, Holanda, e presidente do Consórcio de Análise e Processamento de Dados do Gaia.

“Estamos a revelar características na Via Láctea que, de outra forma, não podíamos ver: é este o poder do Gaia, que é aprimorado ainda mais em combinação com investigações complementares,” conclui Timo Prusti, cientista do projecto Gaia da ESA.

Astronomia On-line
19 de Julho de 2019

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2331: Afinal, a descoberta de galáxias sem matéria escura não terá passado de um erro humano

P. van Dokkum / ESA / NASA

O mistério aumentou no início do ano com a descoberta do que parecia provar a existência de galáxias antigas “impossíveis”, uma vez que, aparentemente, não tinham nenhuma matéria escura.

No modelo actual da formação de galáxias, é impossível encontrar estes aglomerados estelares sem matéria escura, já que esta estranha forma de matéria é fundamental para produzir o colapso do gás que forma as estrelas.

Em 2018, um estudo anunciava a descoberta de uma galáxia sem matéria escura. Tratava-se da NGC1052-DF2, que tem mais ou menos o tamanho da Via Láctea. Já em Abril deste ano, os astrónomos encontraram uma segunda galáxia sem matéria escura chamada NGC 1052-DF4.

Em algumas galáxias, parece haver mais matéria escura que matéria normal. Até a descoberta do DF2, pensava-se que a matéria escura não é apenas um componente, mas um requisito para as galáxias se formarem.

Mas, agora, os astrónomos têm outras ideias. De acordo com novos cálculos de distância, a galáxia DF4 é muito mais próxima do que as medidas iniciais sugeridas, o que altera tanto a massa da galáxia como um todo como a proporção da massa que poderia ser matéria normal. Com base na nova medida, ela parece uma galáxia comum.

No mês passado, uma equipa diferente de astrónomos lançou uma “bomba”: recalcularam a distância até o DF2 e descobriram que não estavam a 64 milhões de anos-luz de distância, como encontrado anteriormente. Em vez disso, eram apenas 42 milhões de anos-luz da Terra.

Agora os astrofísicos Ignacio Trujillo e Matteo Monelli, do Instituto de Astrofísica das Canárias, aplicaram as suas técnicas à DF4 e tiveram um resultado semelhante. As conclusões foram aceites pela revista The Astrophysical Journal Letters e estão disponíveis no arXiv.

Ao Science Alert, Trujillo disse que a descoberta inicial do DF2 despertou o seu interesse. Não foi apenas a suposta falta de matéria escura que o intrigou, mas os aglomerados globulares. Estes são grandes aglomerados de estrelas que orbitam centros galácticos e são vistos em todos os tipos de galáxias.

“Todas as galáxias que conhecemos, portanto a nossa galáxia, a galáxia de Andrómeda, galáxias anãs e assim por diante, têm uma população de aglomerados globulares que são mais ou menos os mesmos“, disse Trujillo.

Mas os aglomerados globulares do DF2 eram incrivelmente grandes e incrivelmente brilhantes. Então, elaborou um cálculo rápido: a que distância os aglomerados globulares do DF2 precisariam ter luminosidade normal? E que distância para o tamanho normal?

Em dois cálculos separados e independentes, essa distância era de 42 milhões de anos-luz. O próximo passo foi medir a distância. Usando cinco métodos de medição diferentes, a distância foi sempre a mesma: 42 milhões de anos-luz.

“Então eles relataram outro ainda mais extremo”, disse Trujillo. “Me chamou a atenção que estava exactamente no mesmo campo de visão. Então eu digo, oh, talvez eles estejam cometendo exactamente o mesmo erro.”

O problema, diz Trujillo, é que ambas as galáxias são pequenas, mas a calibração de medição de distância que a equipa de Yale usou baseou-se em galáxias muito massivas e pouco adequada para DF2 e DF4.

Além disso, a equipe de Trujillo descobriu que, neste campo de visão específico, existem dois grupos de galáxias. Um deles está a uma distância de cerca de 65 milhões de anos-luz. Este é o grupo ao qual DF2 e DF4 originalmente pertenceram. O outro, no entanto, está mais próximo: 44 milhões de anos-luz. É possível que as duas galáxias estejam associadas ao grupo errado.

Esta distância mais próxima significaria que as duas galáxias teriam menos massa e a proporção de matéria normal é menor. Com a maioria das galáxias, objectos como aglomerados globulares orbitam mais rápido do que deveriam com base na massa que podemos detectar directamente. Alguma massa indetectável está a gerar mais gravidade do que podemos considerar com matéria normal. Essa massa indetectável é o que se chama de matéria escura.

A uma distância maior, a luminosidade das galáxias implicava que havia massa de matéria normal suficiente para produzir essas órbitas.

Trujillo notou que, com a DF4, era ainda mais estranho. “A galáxia é tão exótica que, mesmo com as estrelas sozinhas, são incapazes de explicar a dinâmica”, disse. “É tão artificialmente baixo, a dinâmica é tão baixa, as velocidades, que tem que ser ainda maior com as estrelas que afirmam ter. De alguma forma, para explicar o que têm, precisariam de algum tipo de anti-gravidade, algo extremamente, extremamente estranho”.

Mas o facto de a galáxia estar simplesmente mais próxima de nós acaba por resolver a estranheza. Os cosmologistas acham que as galáxias começam as suas vidas como uma gota de matéria escura, de modo que as galáxias de vida longa sem matéria escura exigiriam um novo modelo de formação de galáxias.

Em poucos meses, dados muito mais profundos do Telescópio Espacial Hubble estarão disponíveis, permitindo que ambas as equipas revejam as suas descobertas mais uma vez. E embora Trujillo acredite que as medições de distância feitas pela equipe de Yale estejam incorrectas porque a calibração estava errada, o cientista também acredita que há a possibilidade de alguma estranheza.

ZAP //

Por ZAP
18 Julho, 2019

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2318: O Hubble encontrou um buraco negro que não devia existir

A. Feild and L. Hustak / ESA / NASA

Algo estranho está a acontecer a 130 milhões de anos-luz da Via Láctea na galáxia espiral NGC 3174. Há um disco fino de material a rodear o seu pequeno e esfomeado buraco negro.

Discos como os encontrados na NGC 3147 – feitos de gás, poeira e e outros detritos puxados para dentro da órbita do buraco negro – são normalmente encontrados em galáxias mais activas, com buracos negros maiores, que parecem muito mais brilhantes para os nossos telescópios.

Normalmente, quanto mais gás está a ser aprisionado por um buraco negro, mais brilhante aparece o disco de acreção, e mais energia é libertada numa explosão de radiação electromagnética conhecida como quasar. Mas o disco de acreção proveniente da NGC 3147 parece desafiar essa tendência.

O buraco negro é relativamente fraco. Os astrónomos esperavam ver algo mais parecido com um “donut inflamado” do que com um disco parecido com uma panqueca. “O tipo de disco que vemos é um quasar em escala reduzida que não esperávamos existir“, disse o astrónomo e primeiro autor do estudo, Stefano Bianchi, da Universidade Roma Tre, em Itália, em comunicado.

“É o mesmo tipo de disco que vemos em objectos que são mil ou até cem mil vezes mais luminosos. As previsões de modelos actuais para galáxias activas muito fracas falharam claramente”, explicou o autor do estudo publicado a 11 de Julho na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Uma observação deste tipo no espaço profundo só é possível graças à super-poderosa óptica do telescópio Hubble que, como diz Bianchi, poderia ajudar na compreensão de como as galáxias menos activas operam.

O Telescópio Espacial Hubble conseguiu bloquear a luz da galáxia circundante para observar a velocidade, temperatura e outras características da matéria dentro do disco em espiral. Além de ser uma anomalia em primeiro lugar, o disco também está tão próximo do campo gravitacional do seu buraco negro que a sua luz está a ser entortada e intensificada, tornando-se um achado ainda mais fascinante.

“Esta é uma visão intrigante num disco muito próximo de um buraco negro, tão perto que as velocidades e a intensidade da atracção gravitacional estão a afetar a forma como vemos os fotões de luz”, diz Bianchi.

Isto significa que o sistema dá aos astrónomos uma rara oportunidade de testar as teorias da relatividade propostas por Albert Einstein. A luz visível do disco do buraco negro na NGC 3147 pode ajudar na análise da relatividade geral e da relatividade especial – como espaço, tempo, luz e gravidade se encaixam. É também outro exemplo do cosmos que continua a despertar o inesperado.

Ironicamente, os astrónomos originalmente seleccionaram a NGC 3147 como candidata para a produção de discos que não podiam formar-se ao redor de buracos negros menores. “Achamos que este foi o melhor candidato para confirmar que, abaixo de certas luminosidades, o disco de acreção já não existe”, afirmou, no site do Hubble, o astrónomo Ari Laor, do Technion-Israel Institute of Technology.

“O que vimos foi algo completamente inesperado. Encontramos gás em movimento a produzir características que só podemos explicar como sendo produzidas por material girando num disco fino bem próximo do buraco negro.”

ZAP //

Por ZAP
16 Julho, 2019

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2212: ALMA descobre exemplo mais antigo de fusão de galáxias

Composição de B14-65666 que mostra as distribuições da poeira (vermelho), do oxigénio (verde) e do carbono (azul), observadas pelo ALMA e estrelas (branco) observadas pelo Telescópio Espacial Hubble.
Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA, Hashimoto et al.

Usando o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), investigadores observaram os primeiros sinais combinados de oxigénio, carbono e poeira de uma galáxia no Universo, há 13 mil milhões de anos. Ao comparar os diferentes sinais, a equipa determinou que a galáxia é, de facto, duas galáxias em fusão, tornando-se o exemplo mais antigo, já descoberto, de uma fusão galáctica.

Takuya Hashimoto, da Universidade Waseda, no Japão, e a sua equipa usaram o ALMA para observar B14-656666, um objecto localizado a 13 mil milhões de anos-luz na direcção da constelação de Sextante. Por causa da velocidade finita da luz, os sinais que recebemos hoje de B14-65666 tiveram que viajar durante 13 mil milhões de anos para chegar até nós. Por outras palavras, mostram-nos o aspecto da galáxia há 13 mil milhões de anos atrás, menos de mil milhões de anos após o Big Bang.

O ALMA alcançou a observação mais antiga de emissões de rádio do oxigénio, carbono e poeira em B14-65666. A detecção de múltiplos sinais permite que os astrónomos recuperem informações complementares.

A análise dos dados mostrou que as emissões estão divididas em duas “manchas”. Observações anteriores com o Telescópio Espacial Hubble revelaram dois agrupamentos em B14-65666. Agora, com três sinais de emissão detectados pelo ALMA, a equipa foi capaz de mostrar que as duas manchas perfazem, na verdade, um único sistema, mas com velocidades diferentes; o que indica que as manchas são duas galáxias em fusão. O exemplo mais antigo e conhecido de fusão galáctica. A equipa de investigação estimou que a massa estelar total de B14-65666 é inferior a 10% da massa da Via Láctea, o que significa que está nas suas fases iniciais de formação. Apesar de ser muito jovem, B14-65666 está a produzir 100 vezes mais estrelas do que a Via Láctea. Esta formação estelar activa é outra assinatura de fusões galácticas porque a compressão do gás em galáxias que colidem leva naturalmente à formação estelar explosiva.

“Com os ricos dados do ALMA e do Hubble, combinados com uma avançada análise de dados, pudemos juntar as peças para mostrar que B14-65666 é um par de galáxias em fusão na era mais antiga do Universo,” explica Hashimoto. “A detecção de ondas de rádio de três componentes, num objecto tão distante, demonstra a alta capacidade do ALMA em investigar o Universo longínquo.”

As galáxias actuais como a nossa Via Láctea já passaram por inúmeras fusões, algumas bastante violentas. Por vezes, uma galáxia mais massiva engole uma mais pequena. Em casos raros, galáxias com tamanhos semelhantes fundem-se para formar uma nova e maior galáxia. As fusões são essenciais para a evolução galáctica, atraindo muitos astrónomos ansiosos por rastreá-las.

“O nosso próximo passo é procurar azoto, outro elemento químico importante, e até mesmo a molécula de monóxido de carbono,” comentou Akio Inoue, professor da Universidade de Waseda. “Em última análise, esperamos entender observacionalmente a circulação e a acumulação de elementos e materiais no contexto da formação e evolução das galáxias.”

Astronomia On-line
21 de Junho de 2019

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2202: A Via Láctea pode já ter colidido com outra galáxia

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

Astrónomos predizem que a Via Láctea está em rota de colisão com a Andrómeda e teremos apenas uns milhares de milhões de anos para nos prepararmos para esse impacto.

Por outro lado, a nossa galáxia pode já ter colidido com outras galáxias. Uma nova análise sugere que a Via Láctea pode ter colidido com uma galáxia fantasma recentemente descoberta chamada Antlia 2.

Os cientistas descobriram a Antlia 2 nos finais de 2018 na órbita da Via Láctea. É um objecto incomum devido à sua densidade extremamente baixa. Apesar de ser do tamanho da Grande Nuvem de Magalhães, é cerca de 10 mil vezes mais difusa.

De acordo com a equipa do Instituto de Tecnologia de Rochester, o estado actual de Antlia 2 e as ondulações desconcertantes no disco de gás hidrogénio da Via Láctea – descoberto há cerca de dez anos – poderiam ser explicadas por uma colisão entre as duas galáxias.

Usando os dados recolhidos pelo satélite Gaia da Agência Espacial Europeia, Sukanya Chakrabarti e a sua equipa calcularam a trajectória passada de Antlia 2. Com base nos modelos gerados pela equipa, Antlia 2 pode ter colidido com a Via Láctea há várias centenas de milhões de anos. Estas conclusões foram submetidas na revista The Astrophysical Journal Letters e estão disponíveis no arXiv.

Muitas vezes, pensa-se em galáxias como objectos densos e unificados com estrelas por todo o lado. No entanto, as galáxias são principalmente espaços vazios. Quando “colidem”, é improvável que duas estrelas colidam. Em vez disso, a interacção gravitacional pode lançar as estrelas para o espaço profundo ou fazê-las migrar de uma galáxia para outra. Nuvens de poeira e gás também se podem fundir, causando um aumento na formação de estrelas.

Por isso, apesar dessa colisão, a Via Láctea ainda é basicamente a mesma. No entanto, a galáxia menor foi destruída pela gravidade do seu vizinho maior. Isso explica o estado muito difuso actual.

A equipa também usou os seus modelos para descartar outro alegado candidato para a causa das ondulações da Via Láctea: a galáxia anã de Sagitário. O modelo não projecta colisões prováveis entre aquela galáxia e a Via Láctea no passado.

Os cientistas esperam que o estudo do Antlia 2 e a sua órbita revelem algumas pistas sobre a natureza da matéria escura, um mistério que os cientistas ainda estão longe de desvendar. “Não entendemos qual é a natureza da partícula de matéria escura”, disse Sukanya Chakrabarti em comunicado. “Mas se acredita que sabe a quantidade de matéria escura, o que fica indeterminado é a variação da densidade com o raio”.

“Se Antlia 2 é a galáxia anã que previmos, sabe-se qual teria sido a sua órbita”, continuou. “Sabe-se que tinha que se aproximar do disco galáctico. Isto estabelece restrições rigorosas, não apenas sobre a massa, mas também sobre o perfil de densidade. Isto significa que, em última análise, poderíamos usar o Antlia 2 como um laboratório exclusivo para aprender sobre a natureza da matéria escura.”3

Agora, os astrónomos preveem uma colisão com a Andrómeda daqui a 4,5 mil milhões de anos. Os autores prevêem que não será uma colisão frontal, mas um “golpe lateral”, que não será demasiado devastador. Como a distância entre as estrelas e as galáxias ainda é astronomicamente grande, o nosso Sistema Solar tem bastante probabilidade de sair intacto do evento.

MC, ZAP //

Por MC
19 Junho, 2019

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2190: Astrónomos descobrem uma misteriosa “ponte intergaláctica” gigante

INAF

Uma equipa internacional de astrónomos descobriu uma “ponte intergaláctica”, uma misteriosa corrente de ondas de rádio que abrange dez milhões de anos-luz e conecta dois aglomerados de galáxias que estão em processo de colisão lenta.

No Universo, a matéria é distribuída na forma de uma “teia cósmica”, que consiste de estruturas filamentosas cujas intersecções formam concentrações colossais de milhares de galáxias chamadas aglomerados.

Os investigadores, liderados por Federica Govoni, do Instituto Nacional de Astrofísica de Cagliari, em Itália, estudaram dois grupos denominados Abell 0399 e Abell 0401, usando a rede de radiotelescópios LoFar.

Os aglomerados de galáxias são os maiores objectos ligados gravitacionalmente no universo. Estes aumentam lentamente em massa, capturando gás nas proximidades e fundindo-se com outros aglomerados. Estão em pontos cruciais da distribuição de matéria no universo.

Observações anteriores descobriram um filamento que ligava as enormes concentrações de galáxias. O novo estudo, publicado na revista Science, determinou pela primeira vez que este filamento tem um campo magnético.

Os dois aglomerados localizam-se a cerca de 330 milhões de anos-luz da Terra. Um filamento de gás que conecta os dois aglomerados contém partículas carregadas electricamente aceleradas, emitindo radiação sincrotrão e produzindo um sinal de rádio caracteristicamente difuso (muitas vezes chamado de halo). Os próprios aglomerados de galáxias possuem esses halos.

“Normalmente observamos esse mecanismo de emissão em acção em galáxias individuais e até mesmo em aglomerados de galáxias, mas nunca antes foi observada uma emissão de rádio a conectar dois desses sistemas”, explicou Matteo Murgia, do Instituto Nacional de Astrofísica, em comunicado.

“A presença desse filamento despertou a nossa curiosidade e levou-nos a investigar se o campo magnético poderia estender-se além do centro dos aglomerados, permeando o filamento da matéria que os conecta. Com grande satisfação, a imagem obtida com o radiotelescópio LOFAR confirmou a nossa intuição, mostrando o que pode ser definido como uma espécie de “aurora” em escalas cósmicas”, continuou Govoni.

Agora, o objectivo é entender “se esse filamento magnetizador é um fenómeno comum na rede cósmica”.

ZAP //

Por ZAP
18 Junho, 2019

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Astrofísica anuncia a sua descoberta de “quasares frios” que podem reescrever como as galáxias morrem

Impressão de artista que ilustra um quasar energético que limpou o centro da sua galáxia de gás e poeira, e os ventos estão agora a propagar-se para os arredores. Em pouco tempo não haverá mais gás e poeira, permanecerá apenas um quasar luminoso azul.
Crédito: Michelle Vigeant

Durante a 234.ª reunião da Sociedade Astronómica Americana em St. Louis, Allison Kirkpatrick, professora assistente de física e astronomia da Universidade do Kansas, anunciou a sua descoberta de “quasares frios” – galáxias com abundância de gás frio que ainda podem produzir novas estrelas apesar de terem um quasar no centro. A descoberta revolucionária subverte suposições sobre a maturação de galáxias e pode representar uma fase do ciclo de vida de todas as galáxias, desconhecida até agora.

Um quasar, ou “fonte de rádio quase estelar”, é essencialmente um buraco negro super-massivo em esteróides. O gás que cai em direcção a um quasar no centro de uma galáxia forma um “disco de acreção”, que pode lançar uma quantidade incompreensível de energia electromagnética, muitas vezes com uma luminosidade centenas de vezes maior do que uma galáxia típica. Normalmente, a formação de um quasar é semelhante à aposentação galáctica e há muito que se pensa assinalar o fim da capacidade de uma galáxia em produzir novas estrelas.

“Todo o gás que está a ser acretado pelo buraco negro é aquecido e emite raios-X,” disse Kirkpatrick. “O comprimento de onda da luz que é libertada corresponde ao quão quente algo é. Por exemplo, nós humanos emitimos radiação infravermelha. Mas algo que emite raios-X é das coisas mais quentes do Universo. Este gás começa a acumular-se no buraco negro e começa a mover-se a velocidades relativistas; também temos um campo magnético em torno deste gás, que pode ficar torcido. Da mesma forma que temos proeminências solares, também temos jactos de material que passam por estas linhas do campo magnético e são atirados para longe do buraco negro. Estes jactos essencialmente sufocam o reservatório de gás da galáxia, de modo que mais nenhum gás pode cair sobre a galáxia e formar novas estrelas. Quando uma galáxia deixa de produzir estrelas, dizemos que é uma galáxia morta e passiva.”

Mas, no levantamento de Kirkpatrick, cerca de 10% das galáxias que hospedam buracos negros super-massivos em acreção tinham um reservatório de gás frio remanescente depois de entrar nesta fase e ainda criavam novas estrelas.

“Isto, por si só, é surpreendente,” comentou. “Toda esta população é um monte de objectos diferentes. Algumas das galáxias têm assinaturas óbvias de fusões; algumas parecem-se muito com a Via Láctea e têm braços espirais bastante discerníveis. Algumas são muito compactas. Desta população diversa, temos mais 10% realmente únicas e inesperadas. São fontes muito luminosas, compactas e azuis. Parecem-se com buracos negros super-massivos nos estágios finais, depois de terem “desligado” toda a formação estelar de uma galáxia. Estão a evoluir para uma galáxia elíptica passiva, no entanto também encontrámos nelas muito gás frio. Esta é a população que estou a chamar de “quasares frios”.

A astrofísica da Universidade do Kansas suspeitou que os “quasares frios” da sua investigação representavam um breve período ainda por reconhecer das fases finais da vida de uma galáxia – em termos da vida humana, a fugaz fase do “quasar frio” pode ser algo parecido a uma festa de aposentação de uma galáxia.

“Estas galáxias são raras porque estão em fase de transição – observámo-las logo antes da formação estelar ficar extinta e este período de transição deve ser muito curto,” disse.

Kirkpatrick identificou pela primeira vez os objectos de interesse numa área do SDSS (Sloan Digital Sky Survey), o mapa digital mais detalhado do Universo actualmente disponível. Numa área denominada “Stripe 82,” Kirkpatrick e colegas conseguiram identificar visualmente os quasares.

“Então estudámos esta área em raios-X com o telescópio XMM-Newton,” acrescentou. “Os raios-X são a principal assinatura dos buracos negros em crescimento. Seguidamente, recorremos ao Telescópio Espacial Herschel, um telescópio infravermelho que pode detectar gás e poeira na galáxia hospedeira. Nós seleccionámos as galáxias que conseguimos encontrar tanto em raios-X quanto no infravermelho.”

A investigadora disse que as suas descobertas dão aos cientistas uma nova compreensão e detalhes de como a extinção de formação estelar nas galáxias ocorre e que anulam vários pressupostos sobre os quasares.

“Já sabíamos que os quasares passam por uma fase de poeira obscurante,” disse Kirkpatrick. “Nós sabíamos que passam por uma fase muito encoberta onde a poeira cerca o buraco negro super-massivo. Nós chamamos a isto de fase de quasar vermelho. Mas agora encontrámos este regime único de transição que não conhecíamos. Antes, se disséssemos a alguém que tínhamos encontrado um quasar luminoso com um tom óptico azulado – mas que ainda tinha muita poeira, muito gás e muita formação estelar – esse alguém diria: ‘Não, não é esse o aspecto destas coisas.'”

Kirkpatrick espera, no futuro, determinar se a fase de “quasar frio” ocorre com uma classe específica de galáxia ou com todas as galáxias.

“Nós pensámos que estas coisas acontecem quando temos um buraco negro em crescimento, coberto por poeira e gás, e começa a soprar este material,” disse. “Torna-se então um objecto azul luminoso. Assumimos que, quando expele o seu próprio gás, expele também o gás hospedeiro. Mas parece que com estes objectos, não é este o caso. Estes expelem a sua própria poeira – de modo que os vemos como um objecto azul – mas ainda não dissiparam toda a poeira e gás das galáxias hospedeiras. Esta é uma fase de transição, digamos de 10 milhões de anos. Em escalas de tempo universais, isto é realmente curto – e é difícil observar. Estamos a fazer o que chamamos de pesquisa cega para encontrar objectos que não estávamos à procura. E, ao encontrarmos estes objectos, sim, isso poderá implicar que acontece com todas as galáxias.”

Kirkpatrick recolheu dados até 2015 com o Telescópio XMM-Newton, um telescópio de raios-X altamente produtivo operado pela ESA. O seu trabalho faz parte de uma colaboração chamada História de Acreção dos AGN (Active Galactic Nuclei) liderada pela astrofísica Meg Urry da Universidade de Yale, que reúne dados de arquivo e realiza uma análise em vários comprimentos de onda.

Astronomia On-line
14 de Junho de 2019

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2129: O mistério da galáxia sem matéria escura foi finalmente resolvido

CIÊNCIA

NRAO/AUI/NSF; Dana Berry / SkyWorks; ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)

Uma equipa de cientistas Instituto de Astrofísica das Ilhas Canárias (IAC) esclareceu um dos mistérios da Astrofísica extra-galáctica de 2018: a alegada existência de uma galáxia sem matéria escura.

No modelo actual da formação de galáxias, é impossível encontrar estes aglomerados estelares sem matéria escura, já que esta estranha forma de matéria é fundamental para produzir o colapso do gás que forma as estrelas.

Em 2018, um estudo publicado na revista Nature anunciava a descoberta de uma galáxia sem matéria escura. A publicação teve um grande impacto entre a comunidade científica, fazendo mesmo a capa de várias revistas científicas.

Agora, e de acordo com uma nova investigação publicada na revista Monthly Notices da Royal Astronomical Society (MNRAS), uma equipa de investigadores do IAC diz ter resolvido o mistério da galáxia [KKS2000] 04 (NGC1052 -DF2) – também conhecida como “galáxia sem matéria escura” – através da sua observação minuciosa.

Neste trabalho, a equipa, que estava a estranhar o facto de todas as propriedades dependentes da distância da galáxia serem anómalas, voltaram a analisar os indicadores de distância disponíveis. Recorrendo a cinco métodos independentes para estimar a distância do objecto estelar, os especialistas descobriram que métodos coincidem num aspecto: a galáxia é muito mais próxima do que foi apontado na investigação original.

O artigo publicado na Nature afirmava que a galáxia estava a uma distância de cerca de 64 milhões de anos-luz da Terra. No entanto, a nova pesquisa revelou que a distância real é muito menor: cerca de 42 milhões de anos-luz.

Graças a estes novos dados, todas as propriedades da galáxia derivadas da sua distância voltaram a ser normais e encaixam-se dentro das tendências observadas e traçadas por galáxias com características semelhantes.

Em comunicado, a equipa explica que o facto mais importante que a nova investigação traz à luz é que o número de estrelas nesta galáxia é cerca de um quarto do que foi originalmente estimando. Quanto à sua massa, é cerca de metade do que foi inicialmente estimado. Esta diferença é interpretada pela presença de matéria escura, alterando assim as conclusões anteriores.

Os resultados da investigação mostram a importância de definir distâncias precisas para objectos extra galácticos. Por muito tempo, esta tem sido – e ainda é – uma das tarefas mais difíceis da Astrofísica: medir a distância de objectos que não conseguimos alcançar.

ZAP //

Por ZAP
7 Junho, 2019



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2099: Encontradas 30 estrelas sem-abrigo à deriva. Foram expulsas da sua galáxia

NASA

Recentemente, 30 sistemas estelares binários foram detectados perto de um aglomerado de galáxias a 62 milhões de anos-luz da Terra.

Quando duas estrelas se apaixonam (e são suficientemente massivas e suficientemente próximas), podem começar a estabilizar-se. Os astrónomos chamam-lhes sistemas estelares binários, porque fazem tudo juntas: orbitam um em redor do outro, juntam os seus gases e, às vezes, até ressuscitam juntos.

É bonito, mas nem sempre é bom. Por vezes, um membro do par pode ser castigado pelo comportamento tóxico do parceiro. De acordo com um estudo recentemente publicado no The Astrophysical Journal, os pares encontrados foram expulsos das suas galáxias quando uma das estrelas colapsou contra uma estrela de neutrões e criou uma explosão tão poderosa que enviou os parceiros binários para o espaço interestelar.

“É como um convidado que é expulso de uma festa com um amigo barulhento”, disse o principal autor do estudo, Xiangyu Jin, da Universidade McGill, em Montreal, no Canadá, em comunicado. “A estrela companheira nesta situação é arrastada para fora da galáxia simplesmente porque está em órbita com a estrela que se tornou numa super-nova.”

Jin e os seus colegas descobriram os exilados estelares enquanto estudavam 15 anos de dados de emissão de raios X colectados pelo Chandra X-ray Observatory da NASA. A equipa ampliou o aglomerado de Fornax, um grupo de mais de 50 galáxias conhecidas localizadas na constelação Fornax.

Certos padrões de emissão contam a história de sistemas estelares binários em que um dos parceiros entrou em colapso numa estrela de neutrões, sugou cargas de gás e poeira da sua estrela parceira para um disco em órbita e super-aqueceu o disco a dezenas de milhões de graus.

Os discos quentes eram visíveis apenas na luz dos raios X, de acordo com os investigadores, e cerca de 30 das assinaturas de raios X detectadas vieram de fora dos limites de qualquer galáxia conhecida.

A equipa concluiu que os sistemas brilhantes eram provavelmente um par de uma estrela de neutrões e uma de não-neutrões que tinham sido catapultadas para fora da galáxia de origem quando a estrela de neutrões entrou em colapso.

Trinta pares de estrelas sem-abrigo podem parecer muito, mas provavelmente há inúmeros outro. Os investigadores detectaram cerca de 200 fontes peculiares de emissões de raios-X em Fornax, mas muitas delas estavam demasiado longe para serem resolvidas.

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3 Junho, 2019



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2076: Há uma galáxia estranha que se está a mover em direcção a nós

ESA

A NASA publicou, na sexta-feira, uma fotografia da galáxia espiral Messier 90, que se move em direcção à Via Láctea, apesar da expansão do Universo que faz com que todas as galáxias se afastem umas das outras.

A galáxia localiza-se na constelação de Virgem, a cerca de 60 milhões de anos-luz da Terra, de acordo com o comunicado. A aproximação foi detectada graças ao efeito conhecido como “mudança azul”, que consiste em aumentar a frequência aparente das ondas de luz emitidas por um objecto que se aproxima do observador. Desta maneira, a sua cor muda para tons azuis.

Ao analisar as imagens obtidas através do Telescópio Espacial Hubble de 1994 a 2010, os investigadores concluíram que a Messier 90 move-se em direcção à Via Láctea enquanto as outras 1.200 galáxias do aglomerado gigante ao qual pertence estão muito longe das nossas.

Provavelmente, isto estará a acontecer porque a massa colossal do conglomerado acelera algumas galáxias a velocidades maiores que a da expansão do Universo, fazendo-os os girar em caminhos estranhos, supõem os astrónomos.

Enquanto o aglomerado em si está a afasta-se de nós, algumas das suas galáxias constituintes, como a Messier 90, estão a mover-se mais rápido do que o aglomerado como um todo, fazendo com que, da Terra, vejamos a galáxia em direcção a nós. No entanto, alguns também estão se a mover na direcção oposta dentro do aglomerado e, portanto, parecem estar a afastar-se de nós em alta velocidade.

A imagem da Messier 90 foi criada a partir de uma ampla gama de comprimentos de onda de luz, incluindo luz infravermelha, ultravioleta e visível. Os dados foram recolhidos pelo Wide Field and Planetary Camera 2 (WFPC2) do Hubble, que capturou imagens entre 1994 e 2010. A galáxia Messier 90 foi descoberta em 1781 e contém cerca de mil milhões de estrelas.

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30 Maio, 2019


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2071: Cientistas descobriram a galáxia mais solitária de todo o Universo

CIÊNCIA

ESA

O nosso canto do Universo tem uma panóplia de galáxias vizinhas brilhantes que iluminam o caminho pelo cosmos. Há um século, espirais e elipses mostraram que a Via Láctea não estava sozinha.

Mesmo os astrónomos anteriores tinham galáxias brilhantes que podiam observar com os seus telescópios. Medindo as velocidades e distâncias dessas galáxias, descobrimos um universo em expansão. Sem elas, poderíamos nunca ter entendido as nossas origens cósmicas: o Big Bang.

Mas nem todas as galáxias são sortudas. A maioria das galáxias agrupa-se em grupos, aglomerados ou ao longo de filamentos, mas algumas residem em regiões sub-densas. A estrutura em larga escala do Universo contém grandes vazios cósmicos, bem como aglomerados excessivamente densos.

Nessas regiões extremamente subdesenvolvidas, entretanto, as galáxias ainda se formam ocasionalmente. Os cientistas encontraram a galáxia MCG+01-02-015, que será provavelmente a galáxia mais solitária de todo o Universo.

As estrelas brilhantes, destacadas pelos picos de difracção em redor delas, estão, na verdade, dentro da nossa própria galáxia. Esta galáxia ultra distante é maior e mais brilhante do que a nossa Via Láctea e contém mais de um trilião de estrelas, talvez cerca de 5 a 10 vezes mais do que a nossa própria galáxia.

Além disso, assim como em muitos locais do Universo, pode ver-se o grande cenário cósmico de galáxias que aparecem em todas as direcções e locais mais amplos que já vimos. Contudo, em todas as residires, não encontramos outras galáxias dentro de cem milhões de anos-luz.

Se tivéssemos crescido nesta galáxia, de acordo com a Forbes, os nossos telescópios não teriam observado outras galáxias até à década de 1960. Talvez sejamos verdadeiramente afortunados.

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29 Maio, 2019


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1982: Há novas pistas sobre como as galáxias antigas iluminavam o Universo

James Josephides (Swinburne Astronomy Productions)

O Telescópio Espacial Spitzer da NASA revelou que algumas das primeiras galáxias do Universo eram mais brilhantes do que o esperado.

O excesso de luz é um subproduto das galáxias que libertam quantidades incrivelmente altas de radiação ionizante. A descoberta fornece pistas para a causa da Época da Reionização, um grande evento cósmico que transformou o Universo de opaco à brilhante paisagem estelar que vemos hoje.

Num novo estudo, investigadores relatam observações de algumas das primeiras galáxias formadas no Universo, menos de mil milhões de anos após o Big Bang (ou há pouco mais de 13 mil milhões de anos). Os dados mostram que, em alguns comprimentos de onda específicos no infravermelho, as galáxias são consideravelmente mais brilhantes do que os cientistas antecipavam.

O estudo é o primeiro a confirmar este fenómeno para uma grande amostra de galáxias deste período, mostrando que não eram casos especiais de brilho excessivo, mas que até as galáxias médias presentes naquela época eram muito mais brilhantes nestes comprimentos de onda do que as galáxias que vemos hoje.

Ninguém sabe ao certo quando é que surgiram as primeiras estrelas do nosso Universo. Mas as evidências sugerem que entre 100 milhões e 200 milhões de anos após o Big Bang, o Universo estava preenchido principalmente com hidrogénio gasoso neutro que talvez tivesse apenas começado a coalescer em estrelas, que então começaram a formar as primeiras galáxias. Cerca de mil milhões de anos após o Big Bang, o Universo tinha-se tornado num firmamento cintilante.

Outra coisa também tinha mudado: os electrões do hidrogénio gasoso neutro omnipresente haviam sido removidos num processo chamado ionização. A Época da Reionização – a mudança de um Universo cheio de hidrogénio neutro para um preenchido com hidrogénio ionizado – está bem documentada.

Antes desta transformação universal, a luz em comprimentos de onda longos, como ondas de rádio e luz visível, atravessavam o Universo mais ou menos livremente. Mas os comprimentos de onda mais curtos – incluindo luz ultravioleta, raios-X e raios-gama – eram interrompidos pelos átomos de hidrogénio neutro. Estas colisões retirariam os electrões dos átomos de hidrogénio neutro, ionizando-os.

Mas o que pode ter produzido radiação ionizante suficiente para afectar todo o hidrogénio no Universo? Será que foram as estrelas individuais? Galáxias gigantes? O culpado, a ser um destes dois primeiros colonizadores cósmicos, teria sido diferente da maioria das estrelas e galáxias modernas, que normalmente não libertam grandes quantidades de radiação ionizante. Mesmo assim, talvez outra coisa tenha provocado o evento, como por exemplo quasares – galáxias com centros incrivelmente brilhantes, alimentados por quantidades enormes de material em órbita de buracos negros super-massivos.

“É uma das maiores questões em aberto na cosmologia observacional,” disse Stephane De Barros, autor principal do estudo e investigador pós-doutorado da Universidade de Genebra, Suíça. “Sabemos que aconteceu, mas o que a desencadeou? Estas novas descobertas podem ser uma grande pista.”

À procura de luz

Para retroceder no tempo, até à era mesmo antes do fim da Época da Reionização, o Spitzer observou duas regiões do céu durante mais de 200 horas cada, permitindo que o telescópio espacial recolhesse luz que havia viajado durante mais de 13 mil milhões de anos para chegar até nós.

Sendo algumas das mais longas observações científicas já realizadas pelo Spitzer, fizeram parte de uma campanha de observação chamada GREATS (GOODS Re-ionization Era wide-Area Treasury from Spitzer; GOODS é ainda outra sigla: Great Observatories Origins Deep Survey, uma campanha que realizou as primeiras observações de alguns alvos do GREATS).

O estudo, publicado esta semana na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, também usou dados de arquivo do Telescópio Espacial Hubble da NASA.

Usando estas observações ultra-profundas do Spitzer, a equipa de astrónomos observou 135 galáxias distantes e descobriu que eram particularmente brilhantes em dois comprimentos de onda específicos no infravermelho, produzidos por radiação ionizante que interage com os gases hidrogénio e oxigénio dentro das galáxias.

Isto implica que estas galáxias foram dominadas por estrelas jovens e massivas compostas principalmente por hidrogénio e hélio. Contêm quantidades muito pequenas de elementos “pesados” (como azoto, carbono e oxigénio) em comparação com as estrelas encontradas nas galáxias modernas comuns.

Estas estrelas não foram as primeiras estrelas formadas no Universo (essas seriam apenas compostas por hidrogénio e hélio), mas ainda assim fazem parte de uma geração muito antiga de estrelas. A Época da Reionização não foi um evento instantâneo, de modo que embora os novos resultados não sejam suficientes para fechar o capítulo sobre este evento cósmico, ainda assim fornecem novos detalhes sobre como o Universo evoluiu neste momento e como a transição decorreu.

“Não esperávamos que o Spitzer, com um espelho não muito maior do que um Hula-Hoop, fosse capaz de ver galáxias tão próximas da aurora do tempo,” disse Michael Werner, cientista do projecto Spitzer no JPL da NASA em Pasadena, no estado norte-americano da Califórnia. “Mas a Natureza está cheia de surpresas e o brilho inesperado destas primeiras galáxias, juntamente com o excelente desempenho do Spitzer, coloca-as ao alcance do nosso pequeno, mas poderoso observatório.”

O Telescópio Espacial James Webb da NASA, com lançamento previsto para 2021, vai estudar o Universo em muitos dos mesmos comprimentos de onda observados pelo Spitzer. Mas o espelho primário do Spitzer mede apenas 85 cm de diâmetro e o do Webb é de 6,5 metros – cerca de 7,5 vezes maior – permitindo que o Webb estude estas galáxias em muito maior detalhe.

De facto, o Webb vai tentar detectar a luz das primeiras estrelas e galáxias do Universo. O novo estudo mostra que, devido ao seu brilho nesses comprimentos de onda infravermelhos, as galáxias observadas com o Spitzer serão mais fáceis de estudar com o Webb do que se pensava anteriormente.

“Estes resultados do Spitzer são certamente mais um passo para resolver o mistério da reionização cósmica,” disse Pascal Oesch, professor assistente da Universidade de Genebra e co-autor do estudo. “Sabemos agora que as condições físicas nestas galáxias iniciais eram muito diferentes das das galáxias típicas de hoje. O trabalho do Telescópio Espacial James Webb será o de descobrir o porquê.”

ZAP // CCVAlg

Por CCVAlg
14 Maio, 2019


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