3837: Hubble olhou para o passado, mas não encontrou as primeiras estrelas

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

NASA / ESA

Os astrónomos não sabem exactamente quando é que as primeiras estrelas se formaram. Agora, novas observações do Telescópio Espacial Hubble sugerem que as primeiras estrelas e galáxias podem ter-se formado ainda mais cedo do que se pensava.

A formação das primeiras estrelas e galáxias pode ter ocorrido mais cedo do que se pensava, sugere uma nova investigação realizada com base nos dados do Telescópio Espacial Hubble.

A equipa de cientistas envolvida na investigação não encontrou evidências da primeira geração de estrelas – a População III. Esta é uma população estelar hipotética que os astrónomos pensam que já está extinta.

No entanto, se estas estrelas ainda existirem, são extremamente massivas e quentes, com praticamente nenhum metal superficial (à excepção de uma pequena quantidade de metais formados durante o Big Bang).

Estas estrelas ter-se-ão formado no início do Universo, quando o Universo tinha apenas 500 milhões de anos, daí a importância de encontrar provas de que estes objectos celestes existiram. Segundo o Science Alert, encontrar vestígios da População III será um grande passo para confirmar as hipóteses actualmente aceites sobre o início do Cosmos.

Uma equipa de astrónomos europeus, liderada por Rachana Bhatawdekar, da Agência Espacial Europeia (ESA), decidiu procurar esta primeira geração de estrelas através da análise de dados obtidos pelo Telescópio Hubble.

Segundo os cientistas, estas estrelas devem ser compostas por, exclusivamente, hidrogénio, hélio e lítio, os únicos elementos que existiam naquela época.

A equipa de Bhatawdekar observou o aglomerado de galáxias MACSJ0416 e o seu campo paralelo com o Hubble e com dados do Telescópio Espacial Spitzer, da NASA, e do Very Large Telescope. “Não encontramos evidências de estrelas da População III nesse intervalo de tempo cósmico”, disse a astrónomo.

Graças a uma nova técnica de uso das lentes gravitacionais, a equipa descobriu novas galáxias com massas mais pequenas do que as observadas anteriormente com o Hubble. A falta de evidências da População III sustenta a ideia de que estas galáxias são as candidatas mais prováveis a responsáveis pela ​​reionização do Universo – quando o meio inter-galáctico neutro foi ionizado pelas primeiras estrelas e galáxias.

Estes resultados “têm profundas consequências astrofísicas, já que provam que as galáxias devem ter sido formadas muito antes do que pensávamos”.

Os cientistas esperam que o Telescópio James Webb, o sucessor do Hubble, seja capaz de observar os mais distantes eventos e objectos do Universo, e os ajude na busca pelas estrelas da População III.

ZAP //

Por ZAP
13 Junho, 2020

 

spacenews

 

3790: Hubble faz descoberta surpreendente no Universo primitivo

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Novos resultados do Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA sugerem que a formação das primeiras estrelas e galáxias no início do Universo ocorreu mais cedo do que se pensava anteriormente. Uma equipa europeia de astrónomos não encontrou evidências da primeira geração de estrelas, conhecida como População III, até uma altura no passado em que o Universo tinha menos de mil milhões de anos.
Crédito: ESA/Hubble, M. Kornmesser

Novos resultados do Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA sugerem que a formação das primeiras estrelas e galáxias no início do Universo ocorreu mais cedo do que se pensava anteriormente. Uma equipa europeia de astrónomos não encontrou evidências da primeira geração de estrelas, conhecida como População III, até uma altura no passado em que o Universo tinha apenas 500 milhões de anos.

A exploração das primeiras galáxias continua a ser um desafio significativo na astronomia moderna. Não sabemos quando ou como as primeiras estrelas e galáxias do Universo se formaram. Estas perguntas podem ser abordadas com o Telescópio Espacial Hubble através de observações profundas. O Hubble permite que os astrónomos vejam o Universo até 500 milhões de anos após o Big Bang.

Uma equipa de investigadores europeus, liderada por Rachana Bhatawdekar da ESA, decidiu estudar a primeira geração de estrelas no início do Universo. Conhecidas como estrelas de População III (cujo nome surgiu porque os astrónomos já tinham classificado estrelas da Via Láctea como População I, estrelas como o Sol, ricas em elementos mais pesados, e População II, estrelas mais velhas com um conteúdo baixo de elementos pesados, encontradas no bojo e no halo da Via Láctea e em enxames globulares), estas estrelas foram forjadas a partir do material primordial que emergiu do Big Bang. As estrelas de População III devem ter sido formadas exclusivamente com hidrogénio, hélio e lítio, os únicos elementos que existiam antes dos processos nos núcleos dessas estrelas produzirem elementos mais pesados, como oxigénio, azoto, carbono e ferro.

Bhatawdekar e a sua equipa investigaram o Universo primitivo cerca de 500 milhões a mil milhões de anos após o Big Bang estudando o enxame MACSJ0416 e o seu campo paralelo com o Telescópio Espacial Hubble (com dados de suporte do Telescópio Espacial Spitzer da NASA e do VLT do ESO). “Não encontrámos evidências destas estrelas de primeira geração, ou População III, neste intervalo de tempo cósmico,” disse Bhatawdekar acerca dos novos resultados.

Isto foi alcançado usando o instrumento WFC3 (Wide Field Camera 3) e o instrumento ACS (Advanced Camera for Surveys) do Telescópio Espacial Hubble, como parte do programa Frontier Fields do Hubble. Este programa (que observou seis distantes enxames galácticos de 2012 a 2017) produziu as observações mais profundas alguma vez feitas de enxames de galáxias e das galáxias localizadas atrás deles que foram ampliadas pelo efeito das lentes gravitacionais, revelando galáxias 10 a 100 vezes mais ténues do que as observadas anteriormente. As massas dos enxames galácticos em primeiro plano são grandes o suficiente para curvar e ampliar a luz dos objectos mais distantes atrás deles. Isto permite que o Hubble use estas lupas cósmicas para estudar objectos que estão para lá das suas capacidades operacionais nominais.

Bhatawdekar e a sua equipa desenvolveram uma nova técnica que remove a luz das galáxias brilhantes em primeiro plano que constituem estas lentes gravitacionais. Isto permitiu-lhes descobrir galáxias com massas mais baixas do que as observadas anteriormente com o Hubble, a uma distância correspondente a quando o Universo tinha menos de mil milhões de anos. Neste ponto do tempo cósmico, a falta de evidências para populações estelares exóticas e a identificação de muitas galáxias de baixa massa suporta a sugestão de que estas galáxias são os candidatos mais prováveis à reionização do Universo. Este período de reionização no início do Universo é quando o meio intergaláctico neutro foi ionizado pelas primeiras estrelas e galáxias.

“Estes resultados têm profundas consequências astrofísicas, pois mostram que as galáxias devem ter-se formado muito antes do que pensávamos,” disse Bhatawdekar. “Isto também apoia fortemente a ideia de que galáxias de baixa massa/ténues no início do Universo são responsáveis pela ionização.”

Estes resultados, baseados num artigo científico anterior de 2019 e noutro artigo que será publicado na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, também sugerem que a formação mais precoce de estrelas e galáxias ocorreu muito antes do que pode ser investigado com o Telescópio Espacial Hubble. Isto deixa uma área empolgante de investigação adicional para o Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA – para estudar as primeiras galáxias do Universo.

Astronomia On-line
5 de Junho de 2020

 

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3789: Flash intenso do buraco negro da Via Láctea iluminou gás bem para lá da nossa Galáxia

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Ilustração de um enorme surto da vizinhança do buraco negro central da Via Láctea que enviou cones de intensa radiação ultravioleta acima e abaixo do plano da Galáxia e para o espaço. O cone de radiação expelido do pólo sul da Via Láctea iluminou uma estrutura massiva de gás em forma de fita chamada Corrente de Magalhães. Este vasto comboio de gás acompanha as duas mais famosas galáxias satélites da Via Láctea: a Grande Nuvem de Magalhães e a sua companheira, a Pequena Nuvem de Magalhães. Os astrónomos estudaram linhas de visão a quasares bem para lá da Corrente de Magalhães e por trás de outra característica conhecida como Braço Principal, um “braço” gasoso e esfarrapado que precede a GNM e a PNM na sua órbita em torno da Via Láctea. Ao contrário da Corrente de Magalhães, o Braço Principal não mostrou evidências de ter sido iluminado pelo surto. O mesmo evento que provocou o surto de radiação também “arrotou” o plasma quente que agora está a elevar-se a cerca de 30.000 anos-luz acima e abaixo do plano da nossa Galáxia. Estas bolhas, visíveis apenas em raios-gama e com uma massa equivalente a milhões de sóis, são chamadas Bolhas de Fermi. Pensava-se que as Bolhas de Fermi e a Corrente de Magalhães eram separadas e que não tinham relação uma com a outra, mas agora parece que o mesmo flash poderoso do buraco negro central da nossa Galáxia desempenhou um papel em ambas.
Crédito: NASA, ESA e L. Hustak (STScI)

Há cerca de 3,5 milhões de anos, o buraco negro super-massivo no centro da nossa Via Láctea libertou uma enorme explosão de energia. Os nossos antepassados primitivos, que já percorriam as planícies africanas, provavelmente teriam testemunhado este surto como um brilho fantasmagórico bem alto na direcção da constelação de Sagitário. Pode ter persistido durante um milhão de anos.

Agora, eras depois, os astrónomos estão a usar as capacidades únicas do Telescópio Espacial Hubble da NASA para descobrir ainda mais pistas sobre esta explosão cataclísmica. Olhando para os arredores da nossa Galáxia, descobriram que o “holofote” do buraco negro chegou tão longe no espaço que iluminou um vasto comboio de gás que segue as duas proeminentes galáxias satélites da Via Láctea: a Grande Nuvem de Magalhães (GNM) e a sua companheira, a Pequena Nuvem de Magalhães (PNM).

O surto do buraco negro foi provavelmente provocado por uma grande nuvem de hidrogénio com até 100.000 vezes a massa do Sol caindo sobre o disco de material que rodopia perto do buraco negro central. A explosão resultante enviou cones de intensa radiação ultravioleta acima e abaixo do plano da Galáxia e para as profundezas do espaço.

O cone de radiação que explodiu do pólo sul da Via Láctea iluminou uma enorme estrutura gasosa em forma de fita chamada Corrente de Magalhães. O flash iluminou uma parte do fluxo, ionizando o seu hidrogénio (o suficiente para produzir 100 milhões de sóis) ao remover os átomos dos seus electrões.

“O flash foi tão poderoso que iluminou o fluxo como uma árvore de Natal – foi um evento cataclísmico!” disse o investigador principal Andrew Fox do STScI (Space Telescope Science Institute) em Baltimore. “Isto mostra-nos que diferentes regiões da Galáxia estão ligadas – o que acontece no Centro Galáctico faz diferença no que acontece na Corrente de Magalhães. Estamos a aprender mais sobre como o buraco negro afeta a Galáxia e o seu ambiente.”

A equipa de Fox usou as capacidades ultravioletas do Hubble para examinar o fluxo usando quasares de fundo – os núcleos brilhantes de galáxias ativas e distantes – como fontes de luz. O instrumento COS (Cosmic Origins Spectrograph) do Hubble pode ver as impressões digitais dos átomos ionizados na luz ultravioleta dos quasares. Os astrónomos estudaram as linhas de visão de 21 quasares bem para lá da Corrente de Magalhães e 10 por trás de outro elemento chamado Braço Principal, um “braço” gasoso e esfarrapado que precede a GNM e a PNM na sua órbita em torno da Via Láctea.

“Quando a luz do quasar passa pelo gás em que estamos interessados, parte da luz em comprimentos de onda específicos é absorvida pelos átomos na nuvem,” disse Elain Frazer, do STScI, que analisou as linhas de visão e descobriu novas tendências nos dados. “Quando observamos o espectro de luz quasar em comprimentos de onda específicos, vemos evidências de absorção de luz que não veríamos se a luz não tivesse passado pela nuvem. A partir disto, podemos tirar conclusões sobre o próprio gás.”

A equipa encontrou evidências de que os iões haviam sido criados na Corrente de Magalhães por um flash energético. A explosão foi tão poderosa que iluminou a corrente, embora esta estrutura esteja a cerca de 200.000 anos-luz do Centro Galáctico.

Ao contrário da Corrente de Magalhães, o Braço Principal não mostrou evidências de ter sido iluminado pelo surto. Isto faz sentido, porque o Braço Principal não está situado logo abaixo do pólo galáctico sul, de modo que não foi banhado pela radiação da explosão.

O mesmo evento que provocou o surto de radiação também “arrotou” o plasma quente que agora está a elevar-se a cerca de 30.000 anos-luz acima e abaixo do plano da nossa Galáxia. Estas bolhas invisíveis, com uma massa equivalente a milhões de sóis, são chamadas Bolhas de Fermi. O seu brilho energético de raios-gama foi descoberto em 2010 pelo Telescópio de Raios-gama Fermi da NASA. Em 2015, Fox usou a espectroscopia ultravioleta do Hubble para medir a velocidade de expansão e a composição dos lóbulos em crescimento.

Agora, a sua equipa conseguiu estender o alcance do Hubble para lá das bolhas. “Sempre pensámos que as Bolhas de Fermi e a Corrente de Magalhães eram separadas, que não tinham relação e que faziam as suas próprias coisas em diferentes partes do halo da Galáxia” disse Fox. “Vemos agora que o mesmo flash poderoso do buraco negro central da nossa Galáxia desempenhou um papel importante em ambas.”

Esta investigação só foi possível devido à capacidade ultravioleta única do Hubble. Devido aos efeitos de filtragem da atmosfera da Terra, a luz ultravioleta não pode ser estudada a partir do solo. “É uma região muito rica do espectro electromagnético – existem muitas características que podem ser medidas no ultravioleta,” explicou Fox. “Se trabalhamos com o visível e com o infravermelho, não as podemos ver. É por isso que precisamos de ir para o espaço para o fazer. Para este tipo de trabalho, o Hubble é único.”

Os achados, que serão publicados na revista The Astrophysical Journal, foram apresentados durante uma conferência de imprensa dia 2 de Junho na 236.ª reunião da Sociedade Astronómica Americana, que este ano se realizou online.

Astronomia On-line
5 de Junho de 2020

 

spacenews

 

Hubble descobre que “distância” das estrelas mais brilhantes é crucial para preservar discos primordiais

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Esta imagem mostra a brilhante peça central da homenagem ao 25.º aniversário do Hubble. Westerlund 2 é um enxame gigante com cerca de 3000 estrelas, localizado a 20.000 anos-luz de distância na direcção da constelação da Quilha (ou Carina).
A câmara infravermelha do Hubble atravessa o véu empoeirado que envolve o berçário estelar, dando aos astrónomos uma visão clara da densa concentração de estrelas no enxame central.
Crédito: NASA, ESA, Equipa do Arquivo Hubble (STScI/AURA), A. Nota (ESA/STScI) e Equipa Científica de Westerlund 2

O Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA foi usado para realizar um estudo de três anos do denso, massivo e jovem enxame estelar Westerlund 2. A investigação descobriu que o material que envolve as estrelas perto do centro do enxame está misteriosamente desprovido de nuvens densas e grandes de poeira que seria de esperar formassem planetas em alguns milhões de anos. A sua ausência é causada pelas estrelas mais massivas e brilhantes do aglomerado, que corroem e dispersam os discos de gás e poeira das estrelas vizinhas. É a primeira vez que os astrónomos analisam um exame de estrelas extremamente denso para estudar quais os ambientes favoráveis à formação planetária.

Este estudo, entre 2016 e 2019, procurou investigar as propriedades de estrelas durante as suas fases evolutivas iniciais e rastrear a evolução dos seus ambientes circum-estelares. Estes estudos haviam sido anteriormente confinados às regiões de formação estelar mais próximas e de baixa densidade. Os astrónomos usaram agora o Telescópio Espacial Hubble para estender esta pesquisa, pela primeira vez, ao centro de um dos poucos enxames estelares e jovens na Via Láctea, Westerlund 2.

Os astrónomos descobriram que os planetas têm dificuldade em se formar nesta região central do enxame. As observações também revelam que as estrelas na periferia do enxame possuem imensas nuvens de poeira formadoras de planetas incorporadas nos seus discos. Para explicar porque algumas estrelas em Westerlund 2 têm dificuldade em formar planetas, enquanto outras não, os investigadores sugerem que isso se deve principalmente à localização. As estrelas mais massivas e brilhantes do enxame reúnem-se no núcleo. Westerlund 2 contém pelo menos 37 estrelas extremamente massivas, algumas com até 100 massas solares. A sua radiação ultravioleta intensa e ventos estelares semelhantes a furacões agem como “maçaricos” e desgastam os discos em torno das estrelas vizinhas, dispersando as gigantescas nuvens de poeira.

“Basicamente, se tivermos estrelas monstruosas, a sua energia altera as propriedades dos discos,” explicou a investigadora principal Elena Sabbi, do STScI (Space Telescope Science Institute) em Baltimore, EUA. “Podemos ainda ter um disco, mas as estrelas mudam a composição da poeira nos discos, de modo que é mais difícil criar estruturas estáveis que eventualmente levem aos planetas. Pensamos que a poeira ou evapora em 1 milhão de anos, ou muda de composição e tamanho de forma tão dramática que os planetas não têm os blocos de construção para se formarem.”

Westerlund 2 é um laboratório único para estudar processos evolutivos estelares, porque está relativamente próximo, é bastante jovem e contém uma população estelar rica. O enxame reside num berçário estelar chamado Gum 29, localizado a aproximadamente 14.000 anos-luz de distância na direcção da constelação Carina (ou Quilha). O berçário estelar é difícil de observar porque está cercado por poeira, mas o instrumento WFC3 (Wide Field Camera 3) do Hubble pode espiar através do véu empoeirado no infravermelho, dando aos astrónomos uma visão clara do enxame. A visão nítida do enxame foi usada para resolver e estudar a densa concentração de estrelas no enxame central.

“Com uma idade inferior a dois milhões de anos, Westerlund 2 abriga algumas das estrelas mais massivas e quentes da Via Láctea,” disse o membro da equipa Danny Lennon do Instituto de Astrofísica das Canárias e da Universidade de La Laguna. “O ambiente deste enxame é, portanto, constantemente bombardeado por fortes ventos estelares e radiação ultravioleta destas gigantes que têm massas até 100 vezes a do Sol.”

Sabbi e a sua equipa descobriram que das quase 5000 estrelas em Westerlund 2 que têm massas entre 0,1 e 5 vezes a massa do Sol, 1500 delas mostram flutuações dramáticas de luminosidade, o que é comumente aceite como devido à presença de grandes estruturas empoeiradas e planetesimais. O material em órbita bloquearia temporariamente parte da luz estelar, provocando flutuações no brilho. No entanto, o Hubble detectou a assinatura de partículas de poeira apenas em torno de estrelas fora da região central. Não detectaram estas quedas de brilho em estrelas que residem dentro de 4 anos-luz do centro.

“Nós pensamos que são planetesimais ou estruturas em formação,” explicou Sabbi. “Estas podem ser as sementes que eventualmente estabelecem planetas em sistemas mais evoluídos. Estes são os sistemas que não vemos perto de estrelas muito massivas. Só os vemos em sistemas fora do centro.”

Graças ao Hubble, os astrónomos podem agora ver como as estrelas acretam em ambientes parecidos aos do Universo primitivo, onde os enxames eram dominados por estrelas monstruosas. Até agora, o ambiente estelar próximo e mais bem conhecido, que contém estrelas massivas, é a região de formação estelar na Nebulosa de Orionte. No entanto, Westerlund 2 é um alvo mais rico devido à sua maior população estelar.

“Westerlund 2 fornece-nos estatísticas muito melhores sobre como a massa afecta a evolução das estrelas, quão rapidamente evoluem e vemos a evolução dos discos estelares e a importância do feedback estelar na modificação das propriedades destes sistemas,” disse Sabbi. “Podemos usar todas estas informações para informar modelos de formação planetária e de evolução estelar.”

Este enxame será um alvo excelente para observações de acompanhamento com o Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA, um observatório infravermelho. O Hubble ajudou os astrónomos a identificar as estrelas que possuem possíveis estruturas planetárias. Com o Telescópio Webb, os cientistas serão capazes de estudar quais os discos em torno de estrelas que não estão a acretar material e quais os discos que ainda têm material que pode dar azo a planetas. O Webb também vai estudar a química dos discos em diferentes fases evolutivas e observar como mudam, para ajudar os astrónomos a determinar qual o papel do ambiente na sua evolução.

“Uma conclusão importante deste trabalho é que a poderosa radiação ultravioleta de estrelas massivas altera os discos em torno das estrelas vizinhas,” disse Lennon. “Se isto for confirmado com medições do Telescópio Espacial James Webb, este resultado também poderá explicar porque é que os sistemas planetários são raros em enxames globulares massivos e antigos.”

Astronomia On-line
2 de Junho de 2020

 

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3674: Telescópios e sonda unem forças para investigar as profundezas da atmosfera de Júpiter

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Estas imagens da Grande Mancha Vermelha de Júpiter foram feitas usando dados recolhidos pelo Telescópio Espacial Hubble e pelo Observatório Gemini no dia 1 de Abril de 2018. Combinando observações capturadas quase ao mesmo tempo com dois observatórios diferentes, os astrónomos foram capazes de determinar que as características escuras da Grande Mancha Vermelha são buracos nas nuvens, em vez de massas de material escuro.
Canto superior esquerdo e canto inferior esquerdo (ampliação): Imagem pelo Hubble (visível) de luz solar reflectida das nuvens na atmosfera de Júpiter mostram características escuras dentro da Grande Mancha Vermelha;
Canto superior direito: Imagem infravermelha da mesma área obtida pelo Gemini que mostra calor emitido como energia infravermelha. As nuvens frias aparecem como regiões escuras, mas “clareiras” nas nuvens permitem que a emissão infravermelha brilhante escape das camadas mais quentes por baixo;
Meio inferior: Imagem ultravioleta, pelo Hubble, que mostra luz solar dispersada pelas neblinas acima da Grande Mancha Vermelha. A Grande Mancha Vermelha aparece vermelha no visível porque estas neblinas absorvem comprimentos de onda azuis. Os dados do Hubble mostram que as neblinas continuam a absorver até comprimentos de onda ultravioletas mais curtos;
Canto inferior direito: composição em vários comprimentos de onda recorrendo a dados do Hubble e do Gemini que mostra luz visível a azul e radiação infravermelha a vermelho. As observações combinadas mostram que as áreas que são brilhantes no infravermelho são “clareiras” ou locais onde há menos cobertura de nuvens a bloquear o calor do interior.
As observações do Hubble e do Gemini foram feitas para fornecer um contexto mais amplo da 12.ª passagem da Juno (Perijove 12).
Crédito: NASA, ESA e M. H. Wong (UC Berkeley) e equipa

O Telescópio Espacial Hubble da NASA e o Observatório Gemini, no Hawaii, uniram esforços com a sonda Juno para examinar as tempestades mais poderosas do Sistema Solar, ocorrendo a mais de 800 milhões de quilómetros de distância no gigantesco planeta Júpiter.

Uma equipa de investigadores liderados por Michael Wong da Universidade da Califórnia, Berkeley, e incluindo Amy Simon do Centro de Voo Espacial Goddard da NASA em Greenbelt, no estado norte-americano de Maryland, e Imke de Pater também da UC em Berkeley, estão a combinar observações em vários comprimentos de onda do Hubble e do Gemini com ampliações adquiridas pela Juno em órbita do planeta gigante, obtendo novas ideias sobre o clima turbulento neste mundo distante.

“Queremos saber como a atmosfera de Júpiter funciona,” disse Wong. É aqui que o trabalho da equipa da Juno, do Hubble e do Gemini entra em cena.

“Show de luzes” no rádio

As tempestades constantes de Júpiter são gigantescas em comparação com as da Terra, atingindo quase 65 km da sua base até ao topo – cinco vezes mais altas do que as tempestades típicas da Terra – e os poderosos relâmpagos são até três vezes mais energéticos do que os maiores “super-relâmpagos” da Terra.

Tal como os relâmpagos na Terra, os de Júpiter agem como transmissores de rádio, emitindo ondas de rádio bem como luz visível quando “piscam” pelo céu.

A cada 53 dias, a Juno passa perto dos sistemas de tempestades, detectando sinais de rádio conhecidos como “sferics” e “assobios”, que podem ser usados para mapear relâmpagos até mesmo no lado diurno do planeta ou em nuvens profundas onde os flashes não são de outra maneira visíveis.

Coincidindo com cada passagem, o Hubble e Gemini observam de longe, capturando imagens globais de alta resolução, essenciais para a interpretação das observações íntimas da Juno. “O radiómetro de micro-ondas da Juno investiga profundamente a atmosfera do planeta, detectando ondas de rádio de alta frequência que podem penetrar através das espessas camadas de nuvens. Os dados do Hubble e do Gemini podem dizer-nos quão espessas são as nuvens e a profundidade a que estamos a observar as nuvens,” explicou Simon.

Ao mapear os relâmpagos detectados pela Juno em imagens ópticas do planeta capturadas pelo Hubble e imagens infravermelhas capturadas ao mesmo tempo pelo Gemini, a equipa de investigação conseguiu mostrar que os eventos de relâmpagos estão associados a uma combinação de estruturas de nuvens: nuvens profundas feitas de água, grandes torres convectivas provocadas pela ressurgência de ar húmido – essencialmente nuvens jovianas do tipo cúmulo-nimbo – e regiões limpas presumivelmente causadas pela inundação do ar mais seco fora das torres convectivas.

Os dados do Hubble mostram a altura das nuvens espessas nas torres convectivas, bem como a profundidade das nuvens em águas profundas. Os dados do Gemini revelam claramente as “clareiras” nas nuvens a altas altitudes, onde é possível vislumbrar as nuvens profundas de água.

Wong pensa que os relâmpagos são comuns num tipo de área turbulenta conhecida como regiões filamentosas dobradas, o que sugere que ocorre aí uma convecção húmida. “Estes vórtices ciclónicos podem ser chaminés internas de energia, ajudando a libertar energia interna por convecção,” disse. “Não acontece em todos os lugares, mas algo nestes ciclones parece facilitar a convecção.”

A capacidade de correlacionar relâmpagos com nuvens profundas de água também fornece aos investigadores outra ferramenta para estimar a quantidade de água na atmosfera de Júpiter, parâmetro importante para entender como Júpiter e os outros gigantes de gás e gelo se formaram e, portanto, como o Sistema Solar como um todo se formou.

Embora as missões espaciais anteriores tenham descoberto muito sobre Júpiter, grande parte dos detalhes – incluindo a quantidade de água na atmosfera profunda, exactamente como o calor flui do interior e o que provoca certas cores e padrões nas nuvens – permanecem um mistério. O resultado combinado fornece informações sobre a dinâmica e sobre a estrutura tridimensional da atmosfera.

Vendo a Mancha Vermelha de modo semelhante a uma “abóbora iluminada”

Com o Hubble e o Gemini a observar Júpiter com mais frequência durante a missão da Juno, os cientistas também são capazes de estudar mudanças a curto prazo e características de curta duração, como as da Grande Mancha Vermelha.

As imagens da Juno, bem como de missões anteriores a Júpiter, revelaram características escuras dentro da Grande Mancha Vermelha que aparecem, desaparecem e mudam de forma com o tempo. Não ficou claro, a partir de imagens individuais, se estas características são provocadas por algum material misterioso de cor escura dentro da camada de nuvens altas ou se são ao invés buracos nas nuvens altas – janelas para uma camada mais profunda e escura.

Agora, com a capacidade de comparar imagens no visível obtidas pelo Hubble com imagens infravermelhas do Gemini, separadas por apenas horas umas das outras, é possível responder à pergunta. As regiões escuras no visível são muito brilhantes no infravermelho, indicando que são, de facto, buracos na camada de nuvens. Em regiões sem nuvens, o calor do interior de Júpiter, emitido sob a forma de luz infravermelha – de outro modo bloqueado por nuvens a alta altitude – é livre para escapar para o espaço e, portanto, aparece brilhante nas imagens do Gemini.

“É como uma espécie de ‘abóbora iluminada’,” disse Wong. “Vemos a luz infravermelha brilhante proveniente de áreas livres de nuvens, mas onde há nuvens, são bastante escuras no infravermelho.”

Hubble e Gemini como rastreadores do clima joviano

A observação regular de Júpiter pelo Hubble e com o Gemini, em apoio à missão Juno, também se mostra valiosa em estudos de muitos outros fenómenos climáticos, incluindo mudanças nos padrões de vento, características das ondas atmosféricas e da circulação de vários gases na atmosfera.

O Hubble e o Gemini podem monitorizar o planeta como um todo, fornecendo mapas básicos em tempo real em vários comprimentos de onda para referência nas medições da Juno, da mesma maneira que os satélites meteorológicos de observação da Terra fornecem contexto para os caçadores de furacões da agência norte-americana NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration).

“Como agora temos rotineiramente estas visualizações de alta resolução de dois observatórios e em comprimentos de onda diferentes, estamos a aprender muito mais sobre o clima de Júpiter,” explicou Simon. “Este é o nosso equivalente a um satélite meteorológico. Podemos finalmente começar a analisar os ciclos climáticos.”

Dado que as observações do Hubble e do Gemini são tão importantes para a interpretação dos dados da Juno, Wong e os colegas Simon e de Pater estão a tornar todos os dados processados facilmente acessíveis a outros investigadores através do Arquivo MAST (Mikulski Archives for Space Telescopes) do STScI (Space Telescope Science Institute) em Baltimore, Maryland.

“O importante é que conseguimos recolher este enorme conjunto de dados que suporta a missão Juno. Existem tantas aplicações do conjunto de dados que nem as podemos antecipar. De modo que permitimos que outros cientistas façam ciência sem aquela barreira de ter que descobrir por conta própria como processar os dados,” disse Wong.

Os resultados foram publicados o mês passado na revista The Astrophysical Journal Supplement Series.

Astronomia On-line
12 de Maio de 2020

 

spacenews

 

3663: Há um tórrido e gigante exoplaneta de céu amarelo. É o primeiro já observado

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

NASA

O gigante gasoso WASP-79b, um dos maiores planetas já observados fora do sistema solar, tem os seus céus em tons de amarelo, sugere uma nova investigação que teve por base dados do Telescópio Espacial Hubble.

Este mundo, que para além de gigante é também tórrido, foi descoberto em 2012 e localiza-se a 780 anos-luz da Terra, na constelação de Eridanus. Tal como frisa o jornal espanhol ABC, este exoplaneta é diferente de tudo o que gira em torno do Sol.

Uma análise dos dados do Telescópio Espacial Hubble, que conseguiu analisar a atmosfera de WASP-79b, encontrou vapor de água neste mundo e, surpreendentemente, não conseguiu encontrar evidências da chamada dispersão de Rayleigh – o fenómeno atmosférico através do qual os céus assumem tons azulados.

Em vez disso, sugerem os cientistas no novo estudo recentemente publicado na revista científica The Astronomical Journal, o WASP-79b tem um céu amarelado durante o dia.

“Mostrei o espectro do WASP-79b a vários colegas e a resposta que recebi foi consensual: ‘isto é raro’”, começou por explicar Kristin Showalter Sotzen, cientista do Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins em Maryland, nos Estados Unidos, e autora principal do estudo, citada numa nota de imprensa.

“Esta é uma forte indicação de um processo atmosférico desconhecido que, simplesmente, não estamos a contabilizar nos nossos modelos físicos (…) Como é a primeira vez que observamos este fenómeno, não sabemos ao certo o que o causa. Precisamos de ficar atentos a outros planetas como este”, continuou.

O WASP-79b é um “Júpiter quente”, tendo cerca de 1,7 vezes o raio de Júpiter. Orbita uma grande estrela a curta distância e trata-se de um dois maiores exoplanetas já observados, tal como observa o portal Inverse. De acordo com a NASA, a estrela hospedeira deste mundo com céu amarelo é maior e mais brilhante do que o Sol.

O ano deste estranho mundo dura dois dias terrestres. Júpiter, em termos de comparação, demora doze anos a completar uma órbita.

Porque é que o céu é azul? Tyndall descobriu a resposta com um reservatório de vidro e uma luz branca

Ao longo da História, foram muitos os cientistas que se debruçaram sobre as razões por trás de questões elementares. Um…

ZAP //

Por ZAP
9 Maio, 2020

 

3636: Este planeta super-quente não tem céus azuis

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Impressão de artista do exoplaneta super-quente WASP-79b, localizado a 780 anos-luz de distância. O planeta orbita extremamente perto de uma estrela muito mais quente que o nosso Sol. O planeta é maior que Júpiter e a sua atmosfera nublada muito profunda “borbulha” a quase 1650º C – a temperatura do vidro derretido. O Telescópio Espacial Hubble e outros observatórios mediram como a luz estelar é filtrada através da atmosfera do planeta, permitindo a análise da sua composição química. O Hubble detectou a presença de vapor de água.
Crédito: NASA, ESA e L. Hustak (STScI)

A previsão meteorológica para o planeta gigante, super-quente, do tamanho de Júpiter, WASP-79b, é humidade, nuvens dispersas, chuva de ferro e céus amarelos.

O Telescópio Espacial Hubble da NASA reuniu forças com o Telescópio Magellan II do Consórcio Magellan no Chile para analisar a atmosfera deste planeta, que orbita uma estrela que é mais quente e brilhante do que o nosso Sol e está localizada a uma distância de 780 anos-luz da Terra na direcção da constelação de Erídano. Entre os exoplanetas, planetas que orbitam outras estrelas que não o Sol, WASP-79b está entre os maiores já observados.

A surpresa nos resultados publicados recentemente é que o céu do planeta não tem evidências de um fenómeno atmosférico chamado dispersão de Rayleigh, onde certas cores da luz são dispersadas por partículas muito finas de poeira na atmosfera superior. A dispersão de Rayleigh é o que torna o céu da Terra azul ao espalhar os comprimentos de onda mais curtos (mais azuis) da luz solar.

Os investigadores dizem que, dado que WASP-79b não parece ter este fenómeno, o céu diurno provavelmente será amarelado.

“Este é um forte indício de um processo atmosférico desconhecido que não estamos a contabilizar nos nossos modelos físicos. Eu mostrei o espectro de WASP-79b a vários colegas, e o seu consenso é que ‘isso é estranho,'” disse Kristin Showalter Sotzen do Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins em Laurel, no estado norte-americano de Maryland.

A equipa gostaria de encontrar outros planetas com uma condição semelhante a fim de aprender mais.

“Como é a primeira vez que vemos isto, não temos muita certeza de qual é a causa,” disse Sotzen. “Precisamos de ficar atentos a outros planetas como este porque podem ser indicativos de processos atmosféricos desconhecidos que actualmente não compreendemos. Como temos apenas um planeta como exemplo, não sabemos se é um fenómeno atmosférico ligado à evolução do planeta.”

Os Júpiteres quentes orbitam tão perto das suas estrelas que a sabedoria convencional diz que migraram para dentro em direcção a uma íntima órbita, depois de “engolirem” gás frio nas frias regiões exteriores de um sistema planetário. WASP-79b completa uma órbita em apenas três dias e meio. Mas este planeta está numa órbita polar invulgar em torno da estrela, o que contraria as teorias dos cientistas sobre como os planetas se formam – especialmente os Júpiteres quentes.

Os novos resultados podem potencialmente fornecer pistas adicionais para a história de planetas semelhantes. Alguns Júpiteres quentes parecem ter atmosferas nubladas enquanto outros parecem ter atmosferas limpas. Se for como outros Júpiteres quentes, WASP-79b pode ter nuvens dispersas e o ferro elevado a grandes altitudes pode precipitar como chuva.

WASP-79b tem o dobro da massa de Júpiter e é tão quente que possui uma extensa atmosfera, ideal para estudar a luz estelar que é filtrada e “raspa” a atmosfera a caminho da Terra.

Para estudar o planeta, a equipa usou um espectrógrafo – um instrumento que analisa os comprimentos de onda da luz para observar composições químicas – acoplado ao Telescópio Magellan II no Observatório Las Campanas, no Chile. Eles esperavam ver uma diminuição na quantidade de luz estelar azul devido à dispersão de Rayleigh. Em vez disso, viram a tendência oposta. Os comprimentos de onda mais curtos e azuis da luz parecem ser mais transparentes, indicando menos absorção e dispersão pela atmosfera. Este resultado foi consistente entre as observações independentes de WASP-79b levadas a cabo com o satélite TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) da NASA.

WASP-79b também foi observado como parte do programa PanCET (Panchromatic Comparative Exoplanet Treasury) do Telescópio Espacial Hubble, e essas observações mostraram que há vapor de água na atmosfera de WASP-79b. Com base nesta descoberta, o planeta gigante foi seleccionado como um alvo de Ciência Antecipada do futuro Telescópio Espacial James Webb da NASA. Espera-se que o Webb forneça bastantes dados espectrais em comprimentos de onda infravermelhos mais longos. Estas observações podem revelar mais evidências de vapor de água na atmosfera do planeta e vão fornecer uma visão mais detalhada da composição química do planeta, o que poderá ajudar a revelar a fonte subjacente do espectro peculiar.

Astronomia On-line
5 de Maio de 2020

 

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3630: Hubble celebrates 30 years in space with a gorgeous landscape of stars

SCIENCE/ASTRONOMY

The new image focuses on two nebulas

Happy Birthday Hubble! To celebrate the telescope’s three decades in space, the team of researchers behind the Hubble have released an amazing new image of two nebulas in the Large Magellenic Cloud, a smaller galaxy about 163,000 light-years from our Milky Way.

The larger, red nebula is NGC 2014, and the bright, newly formed stars at its heart are 10-20 times the size of the Sun, according to NASA. The blue nebula, NGC 2020, was formed when a star 200,000 times larger than our Sun ejected a huge amount of gas.

Researchers thought the image looked a lot like a coral reef, titling the resulting picture ‘Cosmic Reef.’

“It’s Hubble’s exquisite vision from its orbit above Earth’s atmosphere that gives us the ability to get a clear glimpse of this kind of incredible beauty and activity.” Jennifer Wiseman, Hubble Senior Project Scientist said in a video made to accompany the image’s release.

But 30 years ago, when it launched, the telescope wasn’t in great shape. “A tiny imperfection in the mirror meant that all of the images it took were fuzzy and out of focus, and it took five separate repair missions to get it to the excellent shape it’s in today.” Sean O’Kane wrote for the Hubble’s 25th anniversary.

“It was revolutionary to launch such a large telescope 30 years ago, and this astronomy powerhouse is still delivering revolutionary science today.” Thomas Zurbuchen, associate administrator for science at NASA said in a statement. “Its spectacular images have captured the imagination for decades, and will continue to inspire humanity for years to come.”

The Verge

 

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3622: Hubble captura fragmentação do Cometa ATLAS

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Imagens do Cometa ATLAS, pelo Hubble, obtidas nos dias 20 e 23 de abril.
Crédito: NASA, ESA, D. Jewitt (UCLA), Q. Ye (Universidade de Maryland)

O Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA forneceu aos astrónomos a visão mais nítida até ao momento do colapso do Cometa C/2019 Y4 (ATLAS). O telescópio resolveu aproximadamente 30 fragmentos do frágil cometa no dia 20 de Abril e 25 pedaços no dia 23 de Abril.

O cometa foi descoberto pela primeira vez em Dezembro de 2019 pelo sistema robótico de levantamento ATLAS (Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System) no Hawaii, EUA. Aumentou rapidamente de brilho até meados de Março, e alguns astrónomos previram inicialmente que talvez ficasse visível a olho nu em maio para se tornar um dos cometas mais espectaculares vistos nas últimas duas décadas. No entanto, o cometa começou abruptamente a ficar mais fraco, levando os astrónomos a especular que o núcleo de gelo podia estar a fragmentar-se, ou até a desintegrar-se. A fragmentação do ATLAS foi confirmada pelo astrónomo amador José de Queiroz, que fotografou cerca de três fragmentos do cometa no dia 11 de Abril.

As novas observações da fragmentação do cometa, pelo Telescópio Espacial Hubble, obtidas nos dias 20 e 23 de Abril, revelam que os pedaços estão todos envoltos numa cada de poeira cometária, varrida pela luz do Sol. Estas imagens fornecem mais evidências de que a fragmentação dos cometas é provavelmente comum e pode até ser o mecanismo dominante pelo qual os núcleos sólidos e gelados dos cometas morrem.

“A sua aparência muda substancialmente entre os dois dias, tanto que é bastante difícil ligar os pontos,” disse David Jewitt da UCLA (Universidade da Califórnia em Los Angeles), líder de uma das equipas que fotografou o cometa condenado com o Hubble. “Não sei se isto é porque as peças individuais piscam quando refletem a luz do Sol, agindo como luzes cintilantes numa árvore de Natal, ou porque fragmentos diferentes aparecem em dias diferentes.”

“Isto é realmente emocionante – tanto porque estes eventos são incríveis de observar e porque não acontecem com muita frequência. A maioria dos cometas que se fragmentam são demasiado fracos para ver. Eventos a esta escala só acontecem duas vezes por década,” disse o líder da segunda equipa de observação do Hubble, Quanzhi Ye, da Universidade de Maryland.

Tendo em conta que a fragmentação cometária ocorre de forma rápida e imprevisível, as observações fiáveis são raras. Portanto, os astrónomos permanecem bastante incertos sobre a causa da fragmentação. Uma sugestão é que o núcleo original se quebre em pedaços por causa da acção dos jactos que expelem gelos via sublimação. Dado que este fluxo provavelmente não está disperso uniformemente pelo cometa, agudiza a fragmentação. “Uma análise mais aprofundada dos dados do Hubble pode mostrar se este mecanismo é ou não responsável,” disse Jewitt. “Independentemente disso, é maravilhoso o Hubble observar este cometa moribundo.”

As imagens nítidas do Hubble podem fornecer novas pistas sobre a separação. O telescópio distinguiu peças distintas tão pequenas quanto uma casa. Antes da fragmentação, todo o núcleo não podia ter mais do que o comprimento de dois campos de futebol.

O cometa ATLAS, em desintegração, está actualmente localizado dentro da órbita de Marte, a uma distância de mais ou menos 145 milhões de quilómetros da Terra quando as últimas observações do Hubble foram feitas. O cometa fará a sua maior aproximação à Terra no dia 23 de maio a uma distância de aproximadamente 115 milhões de quilómetros e, oito dias depois, passará pelo Sol a 37 milhões de quilómetros de distância.

Astronomia On-line
1 de Maio de 2020

 

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3608: Hubble capta galáxia espiral (cercada por um segundo par de braços espirais)

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

NASA / ESA / Hubble / J. Greene
Galáxia NGC 2273

O Telescópio Hubble capturou a imagem incomum de uma galáxia espiral, na qual os braços espirais contêm um segundo par.

O Telescópio Espacial Hubble continua a revelar-nos segredos impressionantes do Universo. O mais recente é uma imagem peculiar da galáxia NGC 2273, uma galáxia espiral semelhante à Via Láctea que contém um segundo par de braços espirais.

À semelhança de um quasar, o núcleo muito activo da NGC 2273 é alimentado por um buraco negro super-massivo. Isso faz com que a região central da galáxia brilhe em vários comprimentos de onda, ao ponto de ofuscar todas as outras estrelas.

Aliás, foi o seu brilho fora do comum que permitiu a sua detecção, no final do século XIX, apesar de estar a 95 milhões de anos-luz de distância, revela o Universe Today.

À primeira vista, a NGC 2273 parece uma galáxia espiral comum, com dois braços giratórios que se estendem a partir de uma barra central composta por estrelas densamente compactadas, gás e poeira.

No entanto, estes braços escondem um segundo par de braços em espiral, o que faz desta galáxia uma estrutura com múltiplas conexões, composta por anéis internos e um conjunto de “pseudoanéis” externos.

Esta característica é muito peculiar. De acordo com a teoria predominante da formação e evolução das galáxias, os anéis são criados quando os braços espirais de uma galáxia dão voltas ao redor do centro galáctico e parecem ficar “aninhados”, perto um do outro.

Os astrónomos acreditam que os “pseudoanéis” de NGC 2273 se formaram graças a dois conjuntos de braços em espiral que se uniram e o anel interno por duas estruturas em arco mais próximas ao centro galáctico.

A NASA estima que o Hubble continuará a orbitar a Terra até 2030 ou 2040. Até lá, podem surgir mais surpresas impressionantes como esta.

ZAP //

Por ZAP
28 Abril, 2020

 

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3593: Exoplaneta aparentemente desaparece nas últimas observações do Hubble

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Impressão de artista que mostra a colisão de dois objetos em órbita da estrela Fomalhaut, localizada a 25 anos-luz de distância.
Crédito: ESA, NASA e M. Kornmesser

Agora vemo-lo, agora não.

O que os astrónomos pensavam ser um planeta para lá do nosso Sistema Solar, aparentemente desapareceu de vista. Embora isto aconteça na ficção científica, como o planeta natal do Super-Homem, Krypton, os astrónomos estão à procura de uma explicação plausível.

Uma interpretação é que, em vez de ser um objecto planetário, fotografado pela primeira vez em 2004, Fomalhaut b pode na realidade ser uma vasta nuvem de poeira em expansão, produzida numa colisão entre dois grandes corpos que orbitam a próxima e brilhante estrela Fomalhaut. Potenciais observações de acompanhamento poderão confirmar esta conclusão extraordinária.

“Estas colisões são extremamente raras e, portanto, é importante conseguirmos ver uma,” disse András Gáspár da Universidade do Arizona em Tucson, EUA. “Nós pensamos que estávamos no lugar certo e à hora certa para testemunhar um evento tão improvável com o Telescópio Espacial Hubble da NASA.”

“O sistema Fomalhaut é o laboratório de testes definitivo para todas as nossas ideias sobre como os exoplanetas e os sistemas estelares evoluem,” acrescentou George Rieke do Observatório Steward da Universidade do Arizona. “Temos evidências de tais colisões noutros sistemas, mas nada desta magnitude já foi observado no nosso Sistema Solar. É um diagrama de como os planetas se destroem.”

O objecto, chamado Fomalhaut b, foi anunciado pela primeira vez em 2008, com base em dados obtidos em 2004 e 2006. Era claramente visível em vários anos de observações do Hubble que revelaram que era um ponto em movimento. Até então, as evidências de exoplanetas tinham sido inferidas principalmente por métodos de detecção indirecta, como as subtis oscilações estelares e sombras de planetas passando à sua frente.

No entanto, ao contrário de outros exoplanetas fotografados directamente, com Fomalhaut b os quebra-cabeças persistentes surgiram bem cedo. O objecto era excepcionalmente brilhante no visível, mas não tinha nenhuma assinatura infravermelha detectável. Os astrónomos conjecturaram que o brilho adicional veio de uma enorme concha ou anel de poeira em torno do planeta que podia estar relacionado com uma colisão. A órbita de Fomalhaut b também parecia invulgar, possivelmente muito excêntrica.

“O nosso estudo, que analisou todos os dados de arquivo do Hubble sobre Fomalhaut, revelou várias características que, juntas, pintam uma imagem de que o objecto com o tamanho de um planeta pode nunca ter sequer existido,” disse Gáspár.

A equipa enfatiza que o prego final no caixão surgiu quando a análise dos dados das imagens do Hubble captadas em 2014 mostrou que o objecto, para sua incredulidade, havia desaparecido. A somar ao mistério, imagens anteriores mostraram que o objecto diminuía continuamente de brilho ao longo do tempo, disseram. “Claramente, Fomalhaut b estava a fazer coisas que um planeta genuíno não deveria estar a fazer,” disse Gáspár.

A interpretação é que Fomalhaut b está a expandir-se lentamente de uma colisão que lançou uma nuvem de poeira para o espaço. Levando em consideração todos os dados disponíveis, Gáspár e Rieke pensam que a colisão ocorreu não muito antes das primeiras observações feitas em 2004. Actualmente, a nuvem de detritos, composta por partículas de poeira com aproximadamente 1 micrómetro (1/50 do diâmetro de um cabelo humano), está abaixo do limite de detecção do Hubble. Estima-se que a nuvem de poeira tenha agora crescido para um tamanho superior ao da órbita da Terra em torno do nosso Sol.

Igualmente confuso, é que a equipa relata que o objecto está provavelmente numa rota de escape, em vez de numa órbita elíptica, como esperado para planetas. Isto baseia-se nas observações acrescentadas posteriormente pelos investigadores aos gráficos de trajectória de dados mais antigos. “Uma nuvem massiva de poeira, formada recentemente, que sofre forças radioactivas consideráveis da estrela central Fomalhaut, seria colocada nessa trajectória,” disse Gáspár. “O nosso modelo é capaz de explicar naturalmente todos os parâmetros observáveis independentes do sistema: o seu ritmo de crescimento, o seu desvanecimento e a sua trajectória.”

Dado que Fomalhaut b está actualmente dentro de um vasto anel de detritos gelados que rodeia a estrela, os corpos em colisão provavelmente seriam uma mistura de gelo e poeira, como os cometas que existem na Cintura de Kuiper na orla externa do nosso Sistema Solar. Gáspár e Rieke estimam que cada um destes corpos semelhantes a cometas mede cerca de 200 km (cerca de metade do tamanho do asteroide Vesta).

Segundo os autores, o seu modelo explica todas as características observadas de Fomalhaut b. A modelagem sofisticada da dinâmica da poeira, feita numa rede de computadores da Universidade do Arizona, mostra que esse modelo é capaz de ajustar quantitativamente todas as observações. Segundo os cálculos do autor, no sistema Fomalhaut, localizado a cerca de 25 anos-luz da Terra, pode ocorrer um evento deste género a cada 200.000 anos.

Gáspár e Rieke – juntamente com outros membros de uma extensa equipa – vão também observar o sistema de Fomalhaut com o Telescópio Espacial James Webb da NASA no seu primeiro ano de operações. A equipa fotografará directamente as regiões interiores e mais quentes do sistema, resolvendo espacialmente e pela primeira vez o elusivo componente tipo-cintura de asteróides de um sistema exoplanetário. A equipa vai também procurar outros planetas genuínos em órbita de Fomalhaut que possam estar a esculpir gravitacionalmente o disco externo. E também vão analisar a composição química do disco.

O seu artigo foi publicado dia 20 de Abril na revista Proceedings of the National Academy of Sciences.

Astronomia On-line
24 de Abril de 2020

 

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3590: Não se deixe enganar pelo seu aspecto sereno. Esta galáxia é canibal

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

ESA / Hubble & Nasa, D. Leonard
NGC 4651

Não se deixe enganar pelo seu aspecto tranquilo e sereno. Na verdade, esta galáxia, conhecida como NGC 4651, esconde um violento segredo.

O Telescópio Espacial Hubble, da NASA, capturou a imagem de uma galáxia notável, conhecida como NGC 4651. Segundo o Tech Explorist, graças à sua estrutura em forma de guarda-chuva, a galáxia é também conhecida como “galáxia Umbrella”.

Apesar de parecer pacífica e serena enquanto gira no vasto e silencioso vazio do Espaço, esta galáxia esconde um segredo violento: a NGC 4651 engoliu uma outra galáxia mais pequena, e foi assim que se tornou a espiral grande e bonita que conseguimos observar actualmente, explicou a NASA em comunicado.

A NGC 4651, descoberta a 30 de Dezembro de 1783 por William Herschel, fica a, aproximadamente, 93 milhões de anos-luz de distância na constelação de Coma Berenices, no Aglomerado de Virgem, um sistema massivo com vários milhares de galáxias que domina o super-aglomerado de Virgem.

A estrutura em forma de guarda-chuva, que deu origem à sua alcunha, é composta por correntes estelares, remanescentes da galáxia mais pequena que foi dilacerada pelas forças de maré da NGC 4651.

Só um telescópio como o Hubble consegue proporcionar-nos uma imagem tão nítida desta galáxia canibal. No entanto, a NGC 4651 também pode ser observada com um telescópio amador. Se tiver um telescópio em casa e for amante de astronomia, não perca a oportunidade de procurar esta espiral canibal brilhante.

ZAP //

Por ZAP
23 Abril, 2020

 

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3539: Sobre a origem das estrelas massivas

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Esta imagem mostra uma região do espaço chamada LHA 120-N 150. É uma subestrutura da gigantesca Nebulosa da Tarântula. Esta última é o maior berçário estelar conhecido do Universo Local. A nebulosa está situada a mais de 160.000 anos-luz de distância na Grande Nuvem de Magalhães, uma galáxia anã irregular vizinha que orbita a Via Láctea.
Crédito: ESA/Hubble, NASA, I. Stephens

Esta cena de criação estelar, capturada pelo Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA, fica perto dos arredores da famosa Nebulosa da Tarântula. Esta nuvem de gás e poeira, assim como as muitas estrelas jovens e massivas que a rodeiam, é o laboratório perfeito para estudar a origem das estrelas massivas.

A nuvem rosa brilhante e as jovens estrelas que a circundam nesta imagem captada com o Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA têm o nome pouco inspirador LHA 120-N 150. Esta região do espaço está localizada nos arredores da Nebulosa da Tarântula, que é o maior berçário estelar conhecido do Universo local. A nebulosa está situada a mais de 160.000 anos-luz de distância na Grande Nuvem de Magalhães, uma galáxia anã irregular vizinha que orbita a Via Láctea.

A Grande Nuvem de Magalhães teve um ou mais encontros próximos no passado, possivelmente com a Pequena Nuvem de Magalhães. Estas interações desencadearam um episódio de energética formação estelar na nossa pequena vizinha – parte do qual é visível como a Nebulosa da Tarântula.

Também conhecida como 30 Dourado ou NGC 2070, a Nebulosa da Tarântula deve o seu nome ao arranjo de manchas brilhantes que se assemelham às pernas de uma tarântula. Mede quase 1000 anos-luz de diâmetro. A sua proximidade, a inclinação favorável da Grande Nuvem de Magalhães e a ausência de poeira interveniente tornam a Nebulosa da Tarântula um dos melhores laboratórios para estudar a formação estelar, em particular estrelas massivas. Esta nebulosa tem uma concentração excepcionalmente alta de estrelas massivas, geralmente chamados de super-enxames de estrelas.

Os astrónomos estudaram LHA 120-N 150 para aprender mais sobre o ambiente no qual as estrelas massivas se formam. Os modelos teóricos da formação das estrelas massivas sugerem que se formam em aglomerados de estrelas; mas as observações indicam que até dez por cento delas também se formam isoladamente. A gigantesca Nebulosa da Tarântula, com as suas numerosas subestruturas, é o laboratório perfeito para resolver este puzzle, pois podem ser aí encontradas estrelas massivas tanto como membros de enxames como isoladamente.

Com a ajuda do Hubble, os astrónomos tentam descobrir se as estrelas isoladas visíveis na nebulosa realmente se formaram sozinhas ou simplesmente se afastaram das suas irmãs estelares. No entanto, este estudo não é uma tarefa fácil; estrelas jovens, antes de serem totalmente formadas – especialmente as massivas – parecem muito semelhantes a densos nós de poeira.

LHA 120-N 150 contém várias dúzias destes objectos. São uma mistura de fontes não classificadas – provavelmente alguns objectos estelares jovens e provavelmente outros amontoados de poeira. Somente as análises e observações detalhadas vão revelar a sua verdadeira natureza e isso ajudará a finalmente resolver a questão ainda sem resposta da origem das estrelas massivas.

O Hubble já observou a Nebulosa da Tarântula e as suas subestruturas no passado – sempre se interessando pela formação e evolução das estrelas.

Astronomia On-line
7 de Abril de 2020

 

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3535: Hubble encontra as melhores evidências de um elusivo buraco negro de massa intermédia

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Esta impressão de artista ilustra uma estrela sendo dilacerada por um buraco negro de massa intermédia, rodeado por um disco de acreção. Este fino disco giratório de material consiste dos remanescentes de uma estrela que foi despedaçada pela forças de maré do buraco negro.
Crédito: ESA/Hubble, M. Kornmesser

Novos dados do Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA forneceram as evidências mais fortes até agora para buracos negros de tamanho intermédio no Universo. O Hubble confirma que este buraco negro de massa intermédia mora dentro de um denso enxame de estrelas.

Os buracos negros de massa intermédia (BNMIs) são um “elo perdido” há muito procurado na evolução dos buracos negros. Até à data já foram encontrados alguns candidatos a BNMI. São mais pequenos do que os buracos negros super-massivos que se encontram nos núcleos de galáxias grandes, mas maiores do que os buracos negros de massa estelar formados pelo colapso de estrelas massivas. Este novo buraco negro tem mais de 50.000 vezes a massa do Sol.

Os BNMIs são difíceis de encontrar. “Os buracos negros de massa intermédia são objectos muito esquivos e, portanto, é fundamental considerar e descartar cuidadosamente explicações alternativas para cada candidato. Foi isso que o Hubble nos permitiu fazer ao nosso candidato,” disse Dacheng Lin, da Universidade de New Hampshire, autor principal do estudo.

Lin e a sua equipa usaram o Hubble para seguir pistas do Observatório de raios-X Chandra da NASA e do XMM-Newton da ESA, que transporta três telescópios de raios-X e um monitor óptico para fazer exposições longas e ininterruptas, fornecendo observações altamente sensíveis.

“A adição de mais observações de raios-X permitiu-nos compreender a produção total de energia,” disse Natalie Webb, membro da equipa, da Universidade de Toulouse na França. “Isto ajuda-nos a entender o tipo estelar que foi interrompido pelo buraco negro.”

Em 2006, estes satélites de alta energia detectaram uma poderosa explosão de raios-X, mas não ficou claro se tinha origem de dentro ou de fora da nossa Galáxia. Os investigadores atribuíram-na a uma estrela sendo despedaçada depois de chegar muito perto de um objecto compacto e gravitacionalmente poderoso, como um buraco negro.

Surpreendentemente, a fonte de raios-X, de nome 3XMM J215022.4−055108, não estava localizada no centro de uma galáxia, onde os buracos negros massivos geralmente residem. Isto levantou esperanças de que o culpado era um BNMI, mas primeiro outra possível fonte do surto de raios-X tinha que ser descartada: uma estrela de neutrões na nossa própria Via Láctea, arrefecendo depois de ser aquecida a uma temperatura muito alta. As estrelas de neutrões são os remanescentes extremamente densos de uma estrela que explodiu.

O Hubble foi apontado para a fonte de raios-X a fim de resolver a sua localização precisa. Imagens profundas e de alta resolução confirmaram que os raios-X emanavam não de uma fonte isolada na nossa Galáxia, mas sim de um enxame estelar distante e denso nos arredores de outra galáxia – exactamente o tipo de lugar onde os astrónomos esperavam encontrar evidências de BNMIs. Pesquisas anteriores do Hubble mostraram que quanto mais massiva a galáxia, mais massivo é o seu buraco negro. Portanto, este novo resultado sugere que o enxame de estrelas que abriga 3XMM J215022.4−055108 pode ser o núcleo despojado de uma galáxia anã de massa mais baixa que foi gravitacionalmente destruída pelas suas interacções íntimas com a sua galáxia hospedeira maior.

Os BNMIs têm sido particularmente difíceis de encontrar porque são mais pequenos e menos activos do que os buracos negros super-massivos; não têm fontes de combustível prontamente disponíveis, nem uma atracção gravitacional forte o suficiente para atrair constantemente estrelas e outro material cósmico e produzir brilho em raios-X. Os astrónomos, portanto, precisam de avistar um BNMI em flagrante, no ato relativamente raro de devorar uma estrela. Lin e colegas vasculharam o arquivo de dados do XMM-Newton, procurando entre centenas de milhares de fontes, a fim de encontrar evidências fortes deste candidato a BNMI. Uma vez encontrado, o brilho dos raios-X da estrela devorada permitiu aos astrónomos estimar a massa do buraco negro.

A confirmação de um BNMI abre a porta à possibilidade de que muito mais se escondam no escuro, à espera de serem denunciados por uma estrela que passe demasiado perto. Lin planeia continuar este meticuloso trabalho de detective, usando os métodos que a sua equipa provou serem bem-sucedidos.

“O estudo da origem e da evolução dos buracos negros de massa intermédia dará finalmente uma resposta sobre como os buracos negros super-massivos que encontramos nos centros das galáxias massivas surgiram,” acrescentou Webb.

Os buracos negros são dos ambientes mais extremos que os humanos conhecem e, portanto, são um campo de teste para as leis da física e para a nossa compreensão de como o Universo funciona. Será que os buracos negros super-massivos crescem a partir de BNMIs? Como é que os BNMIs, propriamente ditos, se formam? Os enxames de estrelas são a sua casa favorita? Com uma conclusão confiante de um mistério, Lin e outros astrónomos apercebem-se que têm muitas outras questões interessantes a perseguir.

Astronomia On-line
3 de Abril de 2020

 

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Tsunamis de quasares “rasgam” galáxias

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Esta é uma ilustração de uma galáxia distante com um quasar activo no seu centro. Um quasar emite quantidades excepcionalmente grandes de energia geradas por um buraco negro super-massivo alimentado por material em queda. Usando as capacidades únicas do Telescópio Espacial Hubble, os astrónomos descobriram que a escaldante pressão de radiação da vizinhança do buraco negro empurra material para longe do centro da galáxia a uma fracção da velocidade da luz. Os “ventos quasar” expelem centenas de massas solares de material por ano. Isto afecta toda a galáxia, pois o material atravessa o gás e poeira circundante.
Crédito: NASA, ESA e J. Olmsted (STScI)

Usando as capacidades únicas do Telescópio Espacial Hubble da NASA, uma equipa de astrónomos descobriu os fluxos mais energéticos alguma vez vistos no Universo. São emanados por quasares e atravessam o espaço interestelar como tsunamis, causando estragos nas galáxias onde vivem.

Os quasares são objectos celestes extremamente remotos, emitindo quantidades excepcionalmente grandes de energia. Os quasares contêm buracos negros super-massivos alimentados por matéria em queda que pode brilhar 1000 vezes mais do que as galáxias hospedeiras com centenas de milhares de milhões de estrelas.

À medida que o buraco negro devora matéria, o gás quente envolve e emite radiação intensa, criando o quasar. Os ventos, impulsionados pela pressão da radiação nas proximidades do buraco negro, empurram o material para longe do centro da galáxia. Estes fluxos aceleram para velocidades de tirar o fôlego, a uma fracção da velocidade da luz.

“Nenhum outro fenómeno transporta mais energia mecânica. Ao longo da vida útil de 10 milhões de anos, estes fluxos produzem um milhão de vezes mais energia do que uma explosão de raios-gama,” explicou o investigador principal Nahum Arav, da Virginia Tech em Blacksburg, EUA. “Os ventos estão a empurrar centenas de massas solares cada ano. A quantidade de energia mecânica que estes fluxos transportam é várias centenas de vezes maior do que a luminosidade de toda a Via Láctea.”

Os ventos do quasar atravessam o disco da galáxia. O material que de outra forma teria formado novas estrelas é violentamente varrido da galáxia, provocando a interrupção do nascimento estelar. A radiação empurra o gás e a poeira para distâncias muito maiores do que os cientistas pensavam anteriormente, criando um evento a nível galáctico.

À medida que este tsunami cósmico atinge o material interestelar, a temperatura na frente de choque atinge milhares de milhões de graus, onde o material brilha em grande parte como raios-X, mas também amplamente no espectro visível. Qualquer pessoa que assista a este evento verá um brilhante espectáculo celeste. “Receberíamos muita radiação, primeiro em raios-X e raios-gama, depois estendida para o visível e para o infravermelho,” disse Arav. “Teríamos um ‘show’ enorme de luz – como árvores de Natal espalhadas por toda a galáxia.”

As simulações numéricas da evolução da galáxia sugerem que estes fluxos podem explicar alguns enigmas cosmológicos importantes, como porque é que os astrónomos observam tão poucas galáxias grandes no Universo e porque é que há uma relação entre a massa da galáxia e a massa do seu buraco negro central. Este estudo mostra que estes poderosos fluxos de quasar devem prevalecer no Universo primitivo.

“Tanto teóricos quanto observadores sabem há décadas que existe algum processo físico que interrompe a formação estelar em galáxias massivas, mas a natureza desse processo tem permanecido um mistério. A colocação dos fluxos observados nas nossas simulações resolve estes problemas pendentes na evolução galáctica,” explicou o eminente cosmólogo Jeremiah P. Ostriker da Universidade Columbia em Nova Iorque e da Universidade de Princeton em Nova Jersey.

Os astrónomos estudaram 13 fluxos de quasar e foram capazes de medir a velocidade vertiginosa do gás acelerado pelo vento quasar observando as “impressões digitais” espectrais da luz do gás brilhante. Os dados ultravioleta do Hubble mostram que estas características de absorção de luz, criadas a partir de material ao longo do percurso da luz, foram desviadas espectralmente devido ao rápido movimento do gás pelo espaço. Isto deve-se ao efeito Doppler, onde o movimento de um objecto comprime ou estica os comprimentos de onda, dependendo se se está a aproximar ou a afastar-se de nós. Somente o Hubble possui a gama específica de sensibilidade ultravioleta que permite aos astrónomos obter as observações necessárias que levam a esta descoberta.

Além de medir os quasares mais energéticos alguma vez observados, a equipa também descobriu um fluxo acelerando mais depressa do que qualquer outro. Aumentou de quase 69 milhões de quilómetros por hora para aproximadamente 74 milhões de quilómetros por hora ao longo de um período de três anos. Os cientistas pensam que a sua aceleração vai continuar a aumentar com o tempo.

“As observações ultravioletas do Hubble permitem-nos acompanhar toda a gama de produção energética dos quasares, do gás mais frio ao extremamente quente e altamente ionizado nos ventos mais fortes,” acrescentou Gerard Kriss, membro da equipa e do STScI (Space Telescope Science Institute) em Baltimore, no estado norte-americano de Maryland. “Isto só era antes visível com observações de raios-X muito mais difíceis. Estes poderosos fluxos podem fornecer novas ideias sobre a ligação entre o crescimento de um buraco negro super-massivo central e o desenvolvimento de toda a sua galáxia hospedeira.”

A equipa também inclui o estudante Xinfeng Xu e o investigador de pós-doutoramento Timothy Miller, ambos de Virginia Tech, bem como Rachel Plesha, do STScI. As descobertas foram publicadas numa série de seis artigos científicos na edição de Março de 2020 da revista The Astrophysical Journal Supplements.

Astronomia On-line
3 de Abril de 2020

 

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3495: Astrónomos usam bolor para mapear as maiores estruturas do Universo

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Os astrónomos desenvolveram um algoritmo de computador, inspirado pelo comportamento do mofo limoso, e testaram-no contra uma simulação de computador do crescimento de filamentos de matéria escura no Universo. Os cientistas então aplicaram o algoritmo de bolor limoso aos dados contendo as localizações de mais de 37.000 galáxias mapeadas pelo SDSS (Sloan Digital Sky Survey). O algoritmo produziu um mapa tridimensional da estrutura da teia cósmica subjacente.
Seguidamente, analisaram a luz de 350 quasares distantes catalogados no Arquivo Espectroscópico do Legado Hubble. Estas distantes lanternas cósmicas são os brilhantes núcleos alimentados a buracos negros de galáxias activas, cuja luz brilha através do espaço e através da teia cósmica em primeiro plano.
Crédito: NASA, ESA e J. Burchett e O. Elek (UC Santa Cruz)

O comportamento de uma das criaturas mais humildes da natureza e dados de arquivo do Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA estão a ajudar os astrónomos a estudar as maiores estruturas do Universo.

O organismo unicelular conhecido como mofo limoso (Physarum polycephalum) constrói redes filamentosas complexas semelhantes a teias em busca de alimentos, sempre encontrando percursos quase óptimos para ligar locais diferentes.

Ao moldar o Universo, a gravidade constrói uma vasta estrutura filamentar em forma de teia de aranha, ligando galáxias e enxames de galáxias ao longo de pontes invisíveis de gás e matéria escura com centenas de milhões de anos-luz de comprimento. Há uma estranha semelhança entre as duas redes, uma produzida pela evolução biológica e a outra pela força primordial da gravidade.

A teia cósmica é a espinha dorsal em larga escala do cosmos, consistindo principalmente de matéria escura entrelaçada com gás, sobre a qual as galáxias são construídas. Embora não possamos ver a matéria escura, constitui a maior parte do material do Universo. Os astrónomos tiveram dificuldade em encontrar estas teias elusivas porque o gás no seu interior é demasiado ténue para ser detectado.

A existência de uma estrutura semelhante a uma teia de aranha, para o Universo, foi sugerida pela primeira vez em levantamentos galácticos na década de 1980. Desde esses estudos, a grande escala desta estrutura filamentar foi revelada por levantamentos subsequentes do céu. Os filamentos formam as fronteiras entre grandes vazios no Universo. Agora, uma equipa de investigadores recorreu ao bolor limoso para os ajudar a construir um mapa dos filamentos do Universo local (até 100 milhões de anos-luz da Terra) e a encontrar o gás no seu interior.

Desenvolveram um algoritmo de computador, inspirado pelo comportamento do mofo limoso, e testaram-no contra uma simulação de computador do crescimento de filamentos de matéria escura do Universo. Um algoritmo de computador é essencialmente uma receita que informa o computador exactamente quais as etapas a serem seguidas para resolver um problema.

Os cientistas então aplicaram o algoritmo de bolor limoso aos dados contendo as localizações de mais de 37.000 galáxias mapeadas pelo SDSS (Sloan Digital Sky Survey). O algoritmo produziu um mapa tridimensional da estrutura da teia cósmica subjacente.

Seguidamente, analisaram a luz de 350 quasares distantes catalogados no Arquivo Espectroscópico do Legado Hubble. Estas distantes lanternas cósmicas são os brilhantes núcleos alimentados a buracos negros de galáxias activas, cuja luz brilha através do espaço e através da teia cósmica em primeiro plano. Impressa nessa luz estava a assinatura reveladora do hidrogénio gasoso invisível que a equipa analisou em pontos específicos ao longo dos filamentos. Estes locais-alvo estão longe das galáxias, o que permitiu à equipa de investigação vincular o gás à estrutura de larga escala do Universo.

“É realmente fascinante que uma das formas mais simples de vida realmente permita desvendar mais sobre as estruturas de maior escala do Universo,” disse o investigador Joseph Burchett, da Universidade da Califórnia, EUA. “Usando a simulação de mofo limoso para encontrar a localização dos filamentos da teia cósmica, incluindo aqueles longe das galáxias, pudemos usar dados de arquivo do Telescópio Espacial Hubble para detectar e determinar a densidade do gás frio nos arredores desses filamentos invisíveis. Os cientistas detectam assinaturas deste gás há mais de meio século e agora provámos a expectativa teórica de que este gás compreende a teia cósmica.”

O levantamento ainda valida investigações que indicam que o gás intergaláctico está organizado em filamentos e também revela a que distância das galáxias o gás é detectado. Os membros da equipa ficaram surpresos ao encontrar gás associado aos filamentos da teia cósmica a mais de 10 milhões de anos-luz das galáxias.

Mas essa não foi a única surpresa. Também descobriram que a assinatura ultravioleta do gás fica mais forte nas regiões mais densas dos filamentos, mas que depois desaparece. “Achamos que esta descoberta nos diz mais sobre as interacções violentas que as galáxias têm nas regiões densas do meio intergaláctico, onde o gás se torna demasiado quente para detectar,” explicou Burchett.

Os cientistas voltaram-se para as simulações de bolor limoso quando procuravam uma maneira de visualizar a ligação teorizada entre a estrutura da teia cósmica e o gás frio, detectado em estudos espectroscópicos anteriores do Hubble.

Oskar Elek, na altura membro da equipa e cientista da computação na Universidade da Califórnia em Santa Cruz, descobriu online o trabalho de Sage Jenson, artista de Berlim. Entre os trabalhos de Jenson, visualizações artísticas fascinantes que mostram o crescimento de uma rede de bolor, parecida com tentáculos, movendo-se de uma fonte de alimento para outra. A arte de Jenson baseou-se no trabalho científico de 2010 de Jeff Jones, da Universidade do Oeste da Inglaterra, em Bristol, que detalhou um algoritmo para simular o crescimento destes organismos unicelulares.

A equipa de investigação foi inspirada pelo modo como o mofo limoso constrói filamentos complexos para capturar novos alimentos e como este mapeamento podia ser aplicado à forma como a gravidade molda o Universo, à medida que a teia cósmica constrói os filamentos entre galáxias e enxames de galáxias. Com base na simulação descrita no artigo de Jones, Elek desenvolveu um modelo tridimensional do crescimento do bolor para estimar a localização da estrutura filamentar da teia cósmica.

Esta análise da teia cósmica no Universo local também encaixa com observações publicadas no outono passado na revista Science da estrutura filamentar do Universo muito mais distante, a cerca de 12 mil milhões de anos-luz da Terra, perto do início do Universo. Nesse estudo, os astrónomos analisaram a luz energética de um jovem enxame de galáxias iluminando os filamentos de hidrogénio gasoso que as ligam.

Astronomia On-line
13 de Março de 2020

 

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“Lupas” cósmicas fornecem medição da expansão do Universo

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Cada uma destas imagens obtidas pelo Telescópio Espacial Hubble revela quatro imagens distorcidas de um quasar de fundo em redor do núcleo central de uma galáxia massiva no plano da frente.
As múltiplas imagens do quasar foram produzidas pela gravidade da galáxia no plano da frente, que actua como uma lupa cósmica distorcendo a luz do quasar num efeito chamado lente gravitacional. Os quasares são “holofotes” cósmicos distantes produzidos por buracos negros activos.
As imagens do Hubble foram obtidas entre 2003 e 2004 com o instrumento ACS (Advanced Camera for Surveys).
Crédito: NASA, ESA, S. H. Suyu (Instituto Max Planck para Astrofísica, Universidade Técnica de Munique e Instituto de Astronomia e Astrofísica da Academia Sinica) e K. C. Wong (Instituto Kavli para Física e Matemática do Universo da Universidade de Tóquio)

Uma equipa de astrónomos usou o Telescópio Espacial Hubble para medir o ritmo de expansão do Universo usando uma técnica que é completamente independente de qualquer método anterior.

A determinação do valor exacto da rapidez com que o Universo se expande é importante para a determinação da idade, tamanho e destino do cosmos. Resolver este mistério tem sido um dos maiores desafios da astrofísica dos últimos anos. O novo estudo acrescenta evidências à ideia de que novas teorias podem ser necessárias para explicar o que os cientistas estão a descobrir.

O resultado dos cientistas reforça ainda mais uma discrepância preocupante entre o ritmo de expansão, de nome Constante de Hubble, calculada a partir de medições do Universo local e o ritmo previsto pela radiação de fundo no Universo inicial, um tempo antes da existência das estrelas e galáxias.

Este valor mais recente representa a medição mais precisa, até ao momento, usando o método de lentes gravitacionais, em que a gravidade de uma galáxia em primeiro plano actua como uma lupa gigante, ampliando e distorcendo a luz de objectos de fundo. Este estudo mais recente não se baseou na técnica tradicional da “escada de distâncias cósmicas” para medir distâncias precisas de galáxias usando vários tipos de estrelas como “marcadores”. Em vez disso, os investigadores empregaram a física exótica das lentes gravitacionais para calcular o ritmo de expansão do Universo.

A equipa de astronomia que fez as novas medições da Constante de Hubble chama-se H0LiCOW (H0 Lenses in COSMOGRAIL’s Wellspring). COSMOSGRAIL é o acrónimo de “Cosmological Monitoring of Gravitational Lenses”, um grande projeto internacional cujo objectivo é monitorizar lentes gravitacionais. “Wellspring” refere-se ao suprimento abundante de sistemas de quasares sob o efeito de lentes gravitacionais.

A equipa de investigação derivou o valor H0LiCOW para a Constante de Hubble por meio de técnicas de observação e análise que têm sido bastante refinadas ao longo das últimas duas décadas.

H0LiCOW e outras medições recentes sugerem uma expansão mais rápida no Universo local do que o esperado, com base em observações do satélite Planck da ESA de como o cosmos se comportou há mais de 13 mil milhões de anos.

A diferença entre os dois valores tem importantes contribuições para a compreensão dos parâmetros físicos subjacentes do Universo e pode exigir nova física para explicar a incompatibilidade.

“Se estes resultados não estiverem de acordo, pode ser uma dica de que ainda não entendemos completamente como a matéria e a energia evoluíram ao longo do tempo, principalmente no início do Universo,” disse Sherry Suyu, líder da equipa H0LiCOW, do Instituto Max Planck para Astrofísica na Alemanha, da Universidade Técnica de Munique e do Instituto de Astronomia e Astrofísica da Academia Sinica em Taipei, Taiwan.

A equipa H0LiCOW usou o Hubble para observar a luz de seis quasares distantes, os brilhantes “holofotes” de gás que orbitam buracos negros super-massivos no centro de galáxias. Os quasares são objectos de fundo ideais por vários motivos: por exemplo, são brilhantes, extremamente distantes e estão espalhados por todo o céu. O telescópio observou como a luz de cada quasar era multiplicada em quatro imagens pela gravidade de uma galáxia massiva em primeiro plano. As galáxias estudadas estão entre 3 mil milhões e 6,5 mil milhões de anos-luz. A distância média dos quasares é de 5,5 mil milhões de anos-luz da Terra.

A luz de cada imagem quasar com efeito de lente gravitacional segue um caminho ligeiramente diferente através do espaço até alcançar a Terra. A dimensão deste percurso depende da quantidade de matéria que distorce o espaço ao longo da linha de visão até ao quasar. Para traçar cada caminho, os astrónomos monitorizam a oscilação da luz do quasar à medida que o seu buraco negro devora material. Quando a luz pisca, cada imagem na lente aumenta de brilho a diferentes momentos.

Esta sequência de oscilação na luz permite que os investigadores meçam os atrasos entre cada imagem à medida que viaja ao longo do seu caminho até à Terra. Para entender completamente estes atrasos, a equipa primeiro usou o Hubble para fazer mapas precisos da distribuição da matéria em cada galáxia. Os astrónomos depois puderam deduzir com confiança as distâncias de cada galáxia ao quasar, e da Terra à galáxia e ao quasar de fundo. Ao comparar estes valores de distância, os investigadores mediram o ritmo de expansão do Universo.

“A duração de cada atraso indica a rapidez com que o Universo se expande,” disse Kenneth Wong, membro da equipa e do Instituto Kavli para Física e Matemática do Universo da Universidade de Tóquio, autor principal do artigo mais recente da colaboração H0LiCOW. “Se os atrasos forem mais curtos, então o Universo está a expandir-se mais depressa. Se forem mais longos, então o ritmo de expansão é mais lento.”

O processo de atraso no tempo é análogo a quatro comboios que deixam a mesma estação exactamente ao mesmo tempo e que viajam à mesma velocidade para chegar ao mesmo destino. No entanto, cada um dos comboios chega ao destino em tempos diferentes. Isto porque cada comboio segue um caminho diferente e a distância de cada percurso não é a mesma. Alguns comboios viajam por colinas. Outros por vales, e outros contornam montanhas. A partir dos vários tempos de chegada, podemos inferir que cada comboio viajou uma distância diferente para chegar à mesma estação. Da mesma forma, o padrão de oscilação não aparece ao mesmo tempo porque parte da luz é “atrasada” ao viajar por curvas criadas pela gravidade da matéria densa na galáxia interveniente.

Os investigadores calcularam um valor da Constante de Hubble de 73 quilómetros por segundo por mega-parsec (com 2,4% de incerteza). Isto significa que a cada 3,3 milhões de anos-luz adicionais que uma galáxia está da Terra, esta parece estar a mover-se 73 km por segundo mais depressa, devido à expansão do Universo.

A medição da equipa também se aproxima do valor de 74 da Constante de Hubble calculado pela equipa SH0ES (Super-nova H0 for the Equation of State), que usou a técnica da escada de distâncias cósmicas. A medição da equipa SH0ES baseia-se na medição das distâncias de galáxias perto e longe da Terra usando variáveis Cefeidas e super-novas como marcadores para as galáxias.

Os valores das equipas SH0ES e H0LiCOW diferem significativamente do número 67 do Planck, fortalecendo a tensão nas medições da Constante de Hubble no Universo moderno e no valor previsto com base nas observações do Universo primitivo.

“Um dos desafios que superámos foi a criação de programas de monitorização dedicados, através do COSMOGRAIL, para obter os tempos de vários destes sistemas de lentes,” disse Frédéric Courbin, da Escola Politécnica Federal de Lausanne, líder do projecto COSMOGRAIL.

Suyu acrescentou: “Ao mesmo tempo, foram desenvolvidas novas técnicas de modelagem de massa a fim de medir a distribuição de matéria numa galáxia, incluindo modelos que desenhámos para fazer uso das imagens de alta resolução do Hubble. As imagens permitiram-nos reconstruir, por exemplo, as galáxias que hospedam os quasares. Estas imagens, juntamente com imagens adicionais de campo mais amplo obtidas com telescópios terrestres, também nos permitem caracterizar o ambiente do sistema de lentes, que afecta a curvatura da luz. As novas técnicas de modelagem de massa, em combinação com os atrasos no tempo, ajudam-nos a medir com precisão as distâncias das galáxias.”

Com início em 2012, a equipa H0LiCOW possui agora imagens do Hubble e informações de atraso de tempo para 10 quasares sobre o efeito de lentes gravitacionais e galáxias intervenientes. A equipa vai continuar a procurar e a seguir novos quasares em colaboração com investigadores de dois novos programas. Um deles, de nome STRIDES (STRong-lensing Insights into Dark Energy Survey), está a procurar novos sistemas de quasares sob o efeito de lentes gravitacionais. O segundo, chamado SHARP (Strong-lensing at High Angular Resolution Program), usa ópticas adaptativas com os telescópios Keck para obter imagens desses sistemas de lentes gravitacionais. O objectivo da equipa é observar mais 30 sistemas de quasares sob o efeito de lentes gravitacionais e assim reduzir a incerteza de 2,4% para 1%.

O Telescópio Espacial James Webb da NASA, com lançamento previsto para o próximo ano, poderá ajudá-los a atingir a meta de 1% de incerteza muito mais depressa graças à sua capacidade em mapear as velocidades das estrelas numa galáxia que actua como lente gravitacional, o que permitirá aos astrónomos desenvolver modelos mais precisos da distribuição de matéria escura numa galáxia.

O trabalho da equipa H0LiCOW também abre caminho para o estudo de centenas de quasares sob o efeito de lentes gravitacionais que os astrónomos estão a descobrir graças a levantamentos como o DES (Dark Energy Survey) ou PanSTARRS (Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System), e com o futuro LSST (Large Synoptic Survey Telescope) da NSF (National Science Foundation), que deverá descobrir milhares de fontes adicionais.

Além disso, o WFIRST (Wide Field Infrared Survey Telescope) da NASA vai ajudar os astrónomos a resolver o desacordo no valor da Constante de Hubble, rastreando a história da expansão do Universo. A missão também vai usar várias técnicas, como a amostragem de milhares de super-novas e outros objectos a várias distâncias, para ajudar a determinar se a discrepância é resultado de erros de medição, técnicas observacionais, ou se os astrónomos precisam de ajustar a teoria a partir da qual derivam as suas previsões.

A equipa apresentou os seus resultados na 235.ª reunião da Sociedade Astronómica Americana em Honolulu, Hawaii.

Astronomia On-line
17 de Janeiro de 2020

spacenews

 

3363: Hubble detecta os mais pequenos aglomerados conhecidos de matéria escura

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Cada um destes instantâneos do Hubble revela quatro imagens distorcidas de um quasar de fundo e da sua galáxia hospedeira em redor do núcleo central de uma galáxia massiva no plano da frente. A gravidade da galáxia massiva no plano da frente actua como uma lupa distorcendo a luz do quasar num efeito chamado lente gravitacional. Os quasares são “candeeiros” cósmicos extremamente distantes produzidos por buracos negros activos. Estas imagens quádruplas dos quasares são raras devido ao alinhamento quase exacto necessário entre a galáxia no plano da frente e o quasar de fundo. Os astrónomos usaram o efeito de lente gravitacional para detectar os aglomerados mais pequenos de matéria escura já encontrados. Os aglomerados estão localizados ao longo da linha de visão do telescópio até os quasares, bem como nas galáxias no plano da frente e em seu redor. A presença das concentrações de matéria escura altera o brilho aparente e a posição de cada imagem distorcida do quasar. Os astrónomos compararam estas medições com previsões de como as imagens dos quasares seriam sem a influência dos aglomerados de matéria escura. Os investigadores usaram estas medições para calcular as massas das pequenas concentrações de matéria escura. O instrumento WFC3 do Hubble capturou a luz no infravermelho próximo para cada quasar e dispersou-a nas suas cores componentes para estudo com espectroscopia. As imagens foram obtidas entre 2015 e 2018.
Crédito: NASA, ESA, A. Nierenberg (JPL) e T. Treu (UCLA)

Usando o Telescópio Espacial Hubble da NASA e uma nova técnica de observação, os astrónomos descobriram que a matéria escura forma aglomerados muito mais pequenos do que se pensava anteriormente. Este resultado confirma uma das previsões fundamentais da teoria amplamente aceite da “matéria escura fria”.

Todas as galáxias, de acordo com esta teoria, se formam e estão embebidas dentro de nuvens de matéria escura. A matéria escura propriamente dita consiste de partículas lentas, ou “frias”, que se juntam para formar estruturas que variam de centenas de milhares de vezes a massa da Via Láctea até aglomerados não mais massivos do que um avião comercial (neste contexto, “fria” refere-se à velocidade das partículas).

A observação do Hubble fornece novas ideias sobre a natureza da matéria escura e de como se comporta. “Fizemos um teste de observação muito convincente do modelo de matéria escura fria e este passa com notas excelentes’,” disse Tommaso Treu da Universidade da Califórnia, EUA, membro da equipa de observação.

A matéria escura é uma forma invisível de matéria que compõe a maior parte da massa do Universo e cria os andaimes sobre os quais as galáxias são construídas. Embora os astrónomos não possam ver a matéria escura, podem detectar a sua presença indirectamente medindo como a sua gravidade afecta as estrelas e as galáxias. A detecção das formações mais pequenas de matéria escura, procurando estrelas incorporadas, pode ser difícil ou impossível, porque contêm muito poucas estrelas.

Embora já tenham sido detectadas concentrações de matéria escura em torno de galáxias grandes e médias, até agora ainda não tinham sido encontrados aglomerados muito mais pequenos de matéria escura. Na ausência de evidências observacionais de tais aglomerados de pequena escala, alguns investigadores desenvolveram teorias alternativas, incluindo “matéria escura quente”. Esta ideia sugere que as partículas de matéria escura se movem rapidamente, passando depressa demais para se fundirem e formarem concentrações mais pequenas. As novas observações não suportam este cenário, descobrindo que a matéria escura é “mais fria” do que teria que ser na teoria alternativa da matéria escura quente.

“A matéria escura é mais fria do que pensávamos a escalas mais pequenas,” disse Anna Nierenberg do JPL da NASA em Pasadena, no estado norte-americano da Califórnia, líder do levantamento do Hubble. “Os astrónomos já realizaram outros testes observacionais das teorias da matéria escura, mas o nosso fornece a evidência mais forte, até ao momento, da presença de pequenos aglomerados de matéria escura fria. Ao combinar as previsões teóricas mais recentes, ferramentas estatísticas e novas observações do Hubble, temos agora um resultado muito mais robusto do que era possível anteriormente.”

A procura de concentrações de matéria escura sem estrelas provou ser um desafio. A equipa de investigação do Hubble, no entanto, usou uma técnica na qual não precisavam de procurar a influência gravitacional de estrelas como rastreadores de matéria escura. A equipa teve como alvos oito “candeeiros” cósmicos poderosos e distantes, chamados quasares (regiões em torno de buracos negros activos que emitem enormes quantidades de luz). Os astrónomos mediram como a luz emitida pelo oxigénio e néon, em órbita de cada um dos buracos negros dos quasares, é distorcida pela gravidade de uma galáxia massiva no plano da frente, que actua como uma lupa.

Usando este método, a equipa descobriu grupos de matéria escura ao longo da linha de visão do telescópio até aos quasares, bem como dentro e ao redor das galáxias intervenientes. As concentrações de matéria escura detectadas pelo Hubble têm 1/10.000 a 1/100.000 vezes a massa do halo de matéria escura da Via Láctea. Muitos destes pequenos grupos provavelmente não contêm sequer galáxias pequenas e, portanto, seriam impossíveis de detectar pelo método tradicional de procurar estrelas embebidas.

Os oito quasares e galáxias estavam alinhados tão precisamente que o efeito de distorção, chamado lente gravitacional, produziu quatro imagens distorcidas de cada quasar. O efeito é como olhar para um espelho de uma casa de diversões numa feira. As imagens quádruplas de quasares são raras devido ao alinhamento quase exacto necessário entre a galáxia em primeiro plano e o quasar no plano de trás. No entanto, os investigadores precisaram de várias imagens para realizar uma análise mais detalhada.

A presença de aglomerados de matéria escura altera o brilho e a posição aparentes de cada imagem distorcida do quasar. Os astrónomos compararam estas medições com previsões de como as imagens dos quasares seriam sem a influência da matéria escura. Os investigadores usaram as medições para calcular as massas das pequenas concentrações de matéria escura. Para analisar os dados, os cientistas também desenvolveram elaborados programas de computação e técnicas intensivas de reconstrução.

“Imagine que cada uma destas oito galáxias é uma lupa gigante,” explicou Daniel Gilman, membro da equipa na UCLA. “Os pequenos aglomerados de matéria escura agem como pequenas rachas na lupa, alterando o brilho e posição das quatro imagens do quasar em comparação com o que esperaríamos ver se o vidro não estivesse rachado.”

Os investigadores usaram o instrumento WFC3 (Wide Field Camera 3) do Hubble para capturar a luz infravermelha próxima de cada quasar e para dispersá-la nas suas cores componentes para estudo com espectroscopia. As emissões únicas dos quasares de fundo são melhor observadas no infravermelho. “As observações do Hubble, a partir do espaço, permitem-nos fazer estas medições em sistemas de galáxias que não seriam acessíveis com telescópios terrestres de menor resolução – e a atmosfera da Terra é opaca à luz infravermelha que precisamos de observar,” explicou Simon Birrer, membro da equipa na UCLA.

Treu acrescentou: “É incrível que, após quase 30 anos de operação, o Hubble permita visões de ponta da física fundamental e da natureza do Universo com que nem sonhávamos quando o telescópio foi lançado.”

As lentes gravitacionais foram descobertas através de levantamentos cá na Terra, como o SDSS (Sloan Digital Sky Survey) e o DES (Dark Energy Survey), que fornecem os mapas tridimensionais mais detalhados do Universo já feitos. Os quasares estão localizados a aproximadamente 10 mil milhões de anos-luz da Terra; as galáxias no plano da frente, a cerca de 2 mil milhões de anos-luz.

O número de pequenas estruturas detectadas no estudo fornece mais pistas sobre a natureza da matéria escura. “As propriedades das partículas da matéria escura afectam o número de aglomerados formados,” explicou Nierenberg. “Isto significa que podemos aprender mais sobre a física das partículas de matéria escura contando o número de pequenos aglomerados.”

No entanto, o tipo de partícula que compõe a matéria escura é ainda um mistério. “De momento, não existem evidências directas, no laboratório, da existência de partículas de matéria escura,” disse Birrer. “Os físicos de partículas nem sequer falariam sobre a matéria escura se os cosmólogos não dissessem que ela existe, com base nas observações dos seus efeitos. Quando nós, cosmólogos, falamos sobre matéria escura, estamos a perguntar ‘como é que governa a aparência do Universo, e em que escalas?'”

Os astrónomos poderão realizar estudos de acompanhamento da matéria escura usando telescópios espaciais de próxima geração como o JWST (James Webb Space Telescope) e o WFIRST (Wide Field Infrared Survey Telescope), ambos observatórios infravermelhos. O Webb será capaz de obter eficazmente estas medições para todos os quasares quadruplamente ampliados por lentes gravitacionais. A nitidez e o amplo campo de visão do WFIRST vão ajudar os astrónomos os astrónomos a fazer observações de toda a região do espaço afectada pelo imenso campo gravitacional de galáxias massivas e enxames de galáxias. Isto vai ajudar os investigadores a descobrir muito mais destes sistemas raros.

A equipa apresentou os seus resultados na 235.ª reunião da Sociedade Astronómica Americana em Honolulu, Hawaii.

Astronomia On-line
14 de Janeiro de 2020

spacenews

 

3271: NASA desvenda mistério dos planetas de “algodão doce”

CIÊNCIA

NASA, ESA, and L. Hustak, J. Olmsted, D. Player and F. Summers (STScI)

Usando dados do Telescópio Espacial Hubble, da NASA, uma equipa de astrónomos confirmou uma nova classe de planetas com a densidade de algodão doce.

Há três exoplanetas jovens no sistema Kepler 51 que são 100 vezes mais leves do que o maior planeta do Sistema Solar. Novos dados do Telescópio Espacial Hubble, da NASA, acabam de fornecer as primeiras pistas sobre a química de dois destes planetas “super-inchados”, descobertos em 2012.

Os exoplanetas orbitam em torno de uma estrela jovem semelhante ao Sol, localizada a aproximadamente 2.600 anos-luz de distância do nosso Sistema Solar. As suas atmosferas de hidrogénio e hélio são tão inchadas que os exoplanetas são quase do tamanho de Júpiter.

De acordo com o comunicado da agência espacial, estes exoplanetas têm uma densidade inferior a 0,1 gramas por centímetro cúbico – e é por esse motivo que estes corpos espaciais são comparados a algodão doce.

Com a ajuda dos dados recolhidos pelo Hubble, a equipa de astrónomos procurou pela presença de alguns elementos, especialmente água, na atmosfera dos planetas Kepler-51 b e Kepler 51 d. O telescópio da NASA observou estes planetas enquanto passavam à frente da sua estrela, com o objectivo de observar a cor infravermelha do seu “pôr do sol”.

NASA / ESA / L. Hustak and J. Olmsted (STScI)

Segundo a Sputnik News, os astrónomos deduziram a quantidade de luz absorvida pela atmosfera sob luz infravermelha, o que permitiu encontrar indicadores dos constituintes químicos dos planetas. Desta forma, a equipa descobriu que os espectros de ambos os planetas não possuíam nenhuma assinatura química reveladora, possivelmente devido às altas nuvens de partículas nas suas atmosferas.

No entanto, ao contrário das nuvens de água da Terra, as nuvens destes planetas podem ser compostas por cristais de sal ou névoas fotoquímicas, como as que podemos encontrar em Titã, a maior lua de Saturno.

A equipa concluiu que as baixas densidades destes planetas seriam, em parte, consequência da juventude do sistema, isto porque é suposto que os planetas se tenham formado fora da “linha de congelamento” da estrela, a região de possíveis órbitas onde os materiais gelados podem sobreviver, movendo-se depois para o seu interior.

Em comparação com o Sol, que tem cerca de 4,6 mil milhões de anos, este sistema tem apenas 500 milhões de anos. “Este sistema oferece um laboratório único para testar as teorias da evolução inicial dos planetas”, afirmou Zach Berta-Thomson, da Universidade do Colorado, nos Estados Unidos.

Segundo os cientistas, uma vez que os planetas estão muito mais próximos da estrela, é provável que as suas atmosferas de baixa densidade evaporem no Espaço nos próximos milhares de milhões de anos.

Nem tudo está perdido nesta luta para determinar a composição atmosférica destes dois planetas: o próximo Telescópio Espacial James Webb, também da NASA,deverá ser capaz de “espiar” através das nuvens, graças à sua sensibilidade e comprimentos de onda infravermelhos mais longos.

Observações futuras com este telescópio podem fornecer ainda mais pistas sobre de que são feitos estes planetas de algodão doce.

ZAP //

Por ZAP
26 Dezembro, 2019

 

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3070: Hubble estuda explosão de raios-gama com a mais alta energia já observada

CIÊNCIA

Novas observações do Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA investigaram a natureza da poderosa explosão de raios-gama GRB 190114C através do estudo do seu ambiente.
As explosões de raios-gama são as explosões mais poderosas do Universo. Emitem a maior parte da sua energia sob a forma de raios-gama, luz muito mais energética do que a luz visível que podemos ver com os nossos olhos.
As observações do Hubble sugerem que esta explosão em particular emitiu uma emissão tão poderosa porque a estrela em colapso estava situada num ambiente muito denso, mesmo no meio de uma galáxia brilhante a 5 mil milhões de anos-luz de distância.
Crédito: ESA/Hubble, M. Kornmesser

Novas observações do Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA investigaram a natureza da explosão de raios-gama GRB 190114C.

As explosões de raios-gama são as explosões mais poderosas do Universo. Emitem a maior parte da sua energia sob a forma de raios-gama, radiação que é muito mais energética do que a luz visível que podemos ver com os nossos olhos.

Em Janeiro de 2019, um GRB extremamente brilhante e longo foi detectado por um conjunto de telescópios, incluindo os telescópios Swift e Fermi da NASA, bem como pelos telescópios MAGIC (Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov). Conhecido como GRB 190114C, parte da luz detectada do objecto tinha a maior energia já observada: 1 TeV (um Tera electrões-volt) – cerca de um bilião de vezes mais energia por fotão do que a luz visível. Os cientistas têm tentado observar uma emissão energética tão alta a partir de GRBs há muito tempo, de modo que esta detecção é considerada um marco na astrofísica de alta energia.

As observações anteriores revelaram que, para atingir esta energia, o material deve ser emitido de uma estrela em colapso a 99,999% da velocidade da luz. Este material é então forçado através do gás que rodeia a estrela, provocando um choque que cria a própria explosão de raios-gama. Pela primeira vez, os cientistas observaram raios-gama extremamente energéticos desta explosão em particular.

Vários observatórios terrestres e espaciais começaram a estudar GRB 190114C. Os astrónomos europeus receberam tempo de observação com o Telescópio Espacial Hubble para observar a explosão de raios-gama, estudar o seu ambiente e descobrir como esta emissão extrema é produzida.

“As observações do Hubble sugerem que esta explosão em particular estava num ambiente muito denso, bem no meio de uma galáxia brilhante a 5 mil milhões de anos-luz de distância,” explicou um dos autores principais, Andrew Levan do Instituto para Matemática, Departamento de Astrofísica e Física de Partículas da Universidade Radboud na Holanda. “Isto é realmente invulgar e sugere que talvez seja por isso que produziu esta radiação excepcionalmente poderosa.”

Os astrónomos usaram o Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA, juntamente com o VLT (Very Large Telescope) do ESO e o ALMA (Atacama Large Milimeter/submilimeter Array) para estudar a galáxia hospedeira deste GRB. O instrumento WFC3 (Wide Field Camera 3) foi fundamental para estudar se as propriedades ambientais do sistema hospedeiro, composto por um par próximo de galáxias em interacção, podem ter contribuído para a produção destes fotões altamente energéticos. O GRB ocorreu dentro da região nuclear de uma galáxia massiva, um local bastante único. Isto é indicativo de um ambiente mais denso do que aquele onde os GRBs são normalmente observados e poderá ter sido crucial para a produção dos fotões altamente energéticos observados.

“Os cientistas têm tentado observar emissão de energia muito alta a partir de explosões de raios-gama há muito tempo,” explicou o autor principal Antonio Ugarte Postigo do Instituto de Astrofísica da Universidade da Andaluzia na Espanha. “Esta nova observação é um passo vital para o entendimento das explosões de raios-gama, dos seus arredores imediatos e de como a matéria se comporta quando se move a 99,999% da velocidade da luz.”

Astronomia On-line
22 de Novembro de 2019

 

3015: Hubble capta uma galáxia que tem 12 clones no céu

CIÊNCIA

NASA

O telescópio espacial Hubble captou uma galáxia que parece ter sido duplicada várias vezes, aparecendo em regiões distantes do Universo.

A galáxia, apelidada de Sunburst Arc, fica a a quase 11 mil milhões de anos-luz da Terra. Na foto do Hubble, há 12 imagens da mesma galáxia, devido a um enorme aglomerado de galáxias a 4,6 mil milhões de anos-luz de distância que causou o efeito conhecido como lentes gravitacionais.

Esse aglomerado massivo de galáxias é suficientemente grande para duplicar e ampliar a luz da galáxia mais distante que está atrás de si. Essa perspectiva dos objectos na lente do telescópio resulta não apenas numa deformação da luz, mas também na multiplicação da imagem da galáxia, que sofre este efeito de lente gravitacional e, por isso, apareceu “clonada” na foto.

No caso da Sunburst Arc, o efeito de lente gravitacional resultou em pelo menos 12 imagens da galáxia, distribuídas em quatro arcos principais. Três desses arcos são visíveis no canto superior direito da imagem, enquanto um contraponto é visível no canto inferior esquerdo, parcialmente obscurecido por uma estrela brilhante em primeiro plano localizada dentro da Via Láctea.

Esse efeito ilusório é útil para os investigadores, porque telescópios como o Hubble usam as lentes gravitacionais para “ver” objectos distantes que, de outra forma, seriam muito fracos e pequenos para que pudessem ser observados. O efeito torna as várias imagens da Sunburst Arc cerca de dez a 30 vezes mais brilhantes, permitindo ao Hubble visualizar melhor o alvo de estudo.

De acordo com o estudo publicado na semana passada na revista especializada Sciente, as observações de Hubble mostraram que a Sunburst Arc é, na verdade, um análogo de galáxias que existiam durante um período muito antigo conhecido como a época da reionização — período que começou 150 milhões de anos após o Big Bang.

Cerca de 300 mil anos após o Big Bang, o Universo era completamente opaco, cheio de hidrogénio neutro. Então, de acordo com o ScienceAlert, algo surgiu e ionizou o hidrogénio, tornando o Universo transparente. Não se sabe que mecanismos exactos que ocorreram na época.

Os astrónomos pensam que foi a radiação das primeiras estrelas e galáxias, mas há um problema: a radiação de alta energia necessária para ionizar o hidrogénio teria de ter conseguido escapar das galáxias sem ser absorvida pelo meio interestelar – e apenas um pequeno número de galáxias foi encontrado a fazer isso.

A Sunburst Arc contém uma pista: mostra que alguns fotões podem “escapar” através de canais estreitos num meio neutro que possui muito gás.

ZAP // CanalTech

Por ZAP
12 Novembro, 2019

 

2851: Hubble captou as primeiras imagens do cometa interestelar

O próximo ano servirá para aprender mais sobre o 2I/Borisov.

O Telescópio Espacial Hubble captou no dia 12 de Outubro as primeiras imagens do cometa interestelar 2I/Borisov, as quais revelam que este corpo celeste tem um aspecto semelhante aos que ‘habitam’ o nosso Sistema Solar.

“Os ovos cometas são sempre imprevisíveis. A forma como por vezes brilham de repente ou mesmo começar a fragmentar à medida que são expostos ao intenso calor do Sol pela primeira vez. O Hubble está posicionado para vigiar tudo o que acontecer a seguir com a sua resolução e sensibilidade superiores”, pode ler-se no comunicado de um dos observadores, Max Mutchler.

O 2I/Borisov ficará visível para observação durante o próximo ano e é possível que venham a surgir mais detalhes sobre este corpo celeste.

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Notícias ao Minuto
17/10/2019