5337: Cientistas esboçam sistema estelar envelhecido usando mais de um século de observações

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

A estrela primária de U Mon, uma velha super-gigante amarela, tem cerca de duas vezes a massa do Sol, mas inchou para 100 vezes o tamanho do Sol. Os cientistas sabem menos sobre a estrela companheira, a estrela azul no plano de fundo da imagem, no entanto acham que tem massa semelhante mas é muito mais jovem do que a primária.
Crédito: Centro de Voo Espacial Goddard da NASA/Chris Smith (USRA/GESTAR)

Os astrónomos pintaram a sua melhor imagem de uma variável RV Tauri, um tipo raro de binário estelar onde duas estrelas – uma perto do final da sua vida – orbitam dentro de um extenso disco de poeira. O seu conjunto de dados de 130 anos abrange a mais ampla gama de luz já recolhida para um destes sistemas, de rádio a raios-X.

“Existem apenas cerca de 300 variáveis RV Tauri conhecidas na Via Láctea,” disse Laura Vega, recém-doutorada na Universidade Vanderbilt em Nashville, no estado norte-americano do Tennessee. “Concentrámos o nosso estudo na segunda mais brilhante, de nome U Monocerotis, que é agora o primeiro destes sistemas no qual foram detectados raios-X.”

O artigo que descreve os achados, liderado por Vega, foi publicado na revista The Astrophysical Journal.

O sistema, abreviado para U Mon, está situado a cerca de 3600 anos-luz de distância na direcção da constelação de Unicórnio. As suas duas estrelas orbitam-se uma à outra a cada seis anos e meio num percurso inclinado 75 graus a partir da nossa perspectiva.

A estrela primária, uma velha super-gigante amarela, tem cerca de duas vezes a massa do Sol, mas inchou para 100 vezes o tamanho do Sol. Um “jogo da corda” entre a pressão e a temperatura na sua atmosfera faz com que se expanda e contraia regularmente, e estas pulsações criam mudanças de luz previsíveis com alternância de profundas e superficiais diminuições de brilho – características dos sistemas RV Tauri. Os cientistas sabem menos sobre a estrela companheira, no entanto acham que tem massa semelhante mas é muito mais jovem do que a primária.

O disco frio em torno de ambas as estrelas é composto de gás e poeira ejectados pela estrela primária à medida que evolui. Usando observações rádio do SMA (Submillimeter Array) em Maunakea, Hawaii, a equipa de Vega estimou que o disco tem cerca de 82 mil milhões de quilómetros de diâmetro. O binário orbita dentro de uma lacuna central que os cientistas pensam ser comparável à distância entre as duas estrelas na sua separação máxima, quando estão a mais ou menos 870 milhões de quilómetros uma da outra.

Quando as estrelas estão mais distantes uma da outra, estão aproximadamente alinhadas com a nossa linha de visão. O disco obscurece parcialmente a primária e cria outra flutuação previsível na luz do sistema. Vega e os seus colegas acham que é quando uma ou ambas as estrelas interagem com a orla interna do disco, sugando fluxos de gás e poeira. Eles sugerem que a estrela companheira canaliza o gás para o seu próprio disco, que aquece e gera um fluxo de gás que emite raios-X. Este modelo poderia explicar os raios-X detectados em 2016 pelo satélite XMM-Newton da ESA.

“As observações do XMM tornam U Mon a primeira variável RV Tauri detectada em raios-X,” disse Kim Weaver, cientista do projecto XMM nos EUA e astrofísica do Centro de Voo Espacial Goddard da NASA em Greenbelt, no estado norte-americano de Maryland. “É empolgante ver medições em vários comprimentos de onda, tanto no solo como no espaço, a reunirem-se para nos fornecer novas informações sobre um sistema há muito estudado.”

Na sua análise de U Mon, a equipa de Vega também incorporou 130 anos de observações no visível.

A primeira medição disponível do sistema, recolhida no dia 25 de dezembro de 1888, veio dos arquivos da AAVSO (American Association of Variable Star Observers), uma rede internacional de astrónomos amadores e profissionais com sede em Cambridge, Massachusetts. A AAVSO forneceu medições históricas adicionais que vão desde meados da década de 1940 até ao presente.

Os cientistas também usaram imagens de arquivo catalogadas pelo DASCH (Digital Access to a Sky Century @ Harvard), um programa do Observatório de Harvard em Cambridge dedicado à digitalização de imagens astronómicas em placas fotográficas de vidro feitas por telescópios terrestres entre as décadas de 1880 e 1990.

A luz de U Mon varia porque a estrela primária pulsa e porque o disco obscurece parcialmente a cada aproximadamente 6,5 anos. Os dados combinados da AAVSO e do DASCH permitiram que Vega e colegas detectassem um ciclo ainda mais longo, em que o brilho do sistema aumenta e diminui a cada 60 anos. Eles pensam que uma dobra ou amontoado no disco, localizado à mesma distância do sistema que Neptuno do Sol, provoca esta variação extra durante a sua órbita.

“Para a sua tese de doutoramento, Laura usou este conjunto de dados históricos para detectar uma característica que, de outra forma, apareceria apenas uma vez na carreira de um astrónomo,” disse o co-autor Rodolfo Montez Jr., astrofísico do Centro para Astrofísica | Harvard & Smithsonian, também em Cambridge. “É uma prova de como o nosso conhecimento do Universo se desenvolve ao longo do tempo.”

O co-autor Keivan Stassun, especialista em formação estelar e orientador de doutoramento de Vega, salienta que este sistema evoluído tem muitas características e comportamentos em comum com binários recém-formados. Ambos estão embebidos em discos de gás e poeira, puxam material desses discos e produzem fluxos de gás. E em ambos os casos, os discos podem formar dobras ou amontoados. Nos binários jovens, podem assinalar o início da formação de um planeta.

“Ainda temos dúvidas sobre a característica no disco de U Mon, que podem ser respondidas por futuras observações no rádio,” disse Stassun. “Mas por outro lado, muitas das mesmas características estão lá. É fascinante como estes dois estágios da vida de binários se assemelham.”

Astronomia On-line
16 de Março de 2021


5045: Sistema sêxtuplo, sextuplamente eclipsante, descoberto em dados do TESS com a ajuda de inteligência artificial

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Este esquema mostra a configuração do sistema estelar sêxtuplo TYC 7037-89-1. O sistema quádruplo interior é composto por dois binários, A e C, que se orbitam um ao outro mais ou menos a cada 4 anos. O binário B, mais exterior, orbita o sistema quádruplo mais ou menos a cada 2000 anos. Todos os três pares são binários eclipsantes. As órbitas não estão à escala.
Crédito: Centro de Voo Espacial Goddard da NASA e Brian Powell

Uma equipa internacional de investigadores liderada por Brian P. Powell do Centro de Voo Espacial Goddard da NASA e Veselin P. Kostov do Instituto SETI identificou um sistema único que consiste de seis estrelas. As três estrelas binárias formam um sistema vinculado gravitacionalmente e cada par está a produzir eclipses. O sistema estelar, conhecido como TYC 7037-89-1, foi descoberto em dados do TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) com uma rede neuronal projectada para detectar estrelas binárias eclipsantes. Este recém-descoberto e complexo sistema estelar está na direcção da constelação de Erídano, a cerca de 1900 anos-luz da Terra.

“Os sistemas múltiplos, multiplamente eclipsantes, como TYC 7037-89-1, permitem medições simultâneas e precisas dos tamanhos estelares, temperaturas e, potencialmente, as massas dos pares de estrelas que partilham uma história comum,” disse Veselin Kostov, cientista do Instituto SETI. “Por sua vez, isto fornece uma melhor compreensão da formação e evolução estelar em ambientes dinamicamente ricos.”

“O sistema tem três binários (chamemo-los A, B e C) com períodos orbitais que variam entre 1 e 8 dias, e organizados de forma hierárquica,” disse Saul Rappaport, do Departamento de Física do MIT (Massachusetts Institute of Technology). “O binário A orbita em torno do binário C com um período de vários anos, enquanto o binário B orbita em redor do sistema quádruplo A-C com um período de vários milhares de anos. O surpreendente é que todos os três binários têm os seus planos orbitais suficientemente bem alinhados com a nossa linha de visão para que possamos ver eclipses de todos eles. Isto, apesar das suas enormes separações entre os três binários.”

A inteligência artificial e a aprendizagem de máquina continuam a demonstrar o seu potencial, gerando descobertas tentadoras a partir da vasta quantidade de dados recolhidos por missões como a do TESS e do seu antecessor, Kepler. Embora estas descobertas ainda precisem de ser confirmadas por meio de análises humanas e, às vezes, por observações de acompanhamento, a velocidade com que novas descobertas podem ser reveladas está a aumentar exponencialmente.

Embora a missão do TESS seja a de procurar exoplanetas usando o método de trânsito, a equipa aplicou este mesmo método para detetar estrelas eclipsantes. O método de trânsito é a forma mais comum de encontrar exoplanetas. Para esse fim, os cientistas medem o brilho de uma estrela ao longo do tempo. Quando um planeta passa entre a estrela e o instrumento de observação, a estrela escurece em intervalos fixos, indicando a presença de um exoplaneta. Para diferenciar o escurecimento provocado por um exoplaneta da queda de brilho provocada por uma estrela binária, os cientistas podem usar a profundidade medida do evento e o tamanho da estrela hospedeira para calcular o tamanho do objecto em trânsito. Se esse objecto for maior do que cerca de 2 raios de Júpiter, é mais provável que seja uma segunda estrela.

Já conhecíamos alguns outros sistemas de seis estrelas, notavelmente Castor na constelação de Gémeos. Mas esta é a primeira vez que cada um dos sistemas binários constituintes é um binário eclipsante. Estudos adicionais de sistemas como TYC 7037-89-1 podem fornecer pistas sobre a formação estelar. Não sabemos ainda como estes complexos sistemas estelares se formam, mas até agora o TESS e a inteligência artificial identificaram mais de 100 sistemas candidatos que, uma vez confirmados, terão mais para nos ensinar. Um potencial cenário de formação é que uma jovem estrela binária capturou uma terceira estrela, após o qual cada um dos três corpos se fragmentou em dois.

Astronomia On-line
2 de Fevereiro de 2021


4722: Um disco de formação planetária ainda alimentado pela nuvem-mãe

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Esta imagens a cores falsas mostra os filamentos de acreção em torno da proto-estrela [BHB2007] 1. As grandes estruturas são fluxos de gás molecular (CO) que alimentam o disco que rodeia a proto-estrela. A inserção mostra a emissão de poeira do disco, visto de lado. Os “buracos” no mapa de poeira representam uma enorme divisão anular vista (de lado) na estrutura do disco.
Crédito: Instituto Max Planck para Física Extraterrestre

Os sistemas estelares como o nosso formam-se dentro de nuvens interestelares de gás e poeira que colapsam produzindo estrelas jovens rodeadas por discos proto-planetários. Os planetas formam-se dentro destes discos proto-planetários, deixando divisões claras, que foram recentemente observadas em sistemas evoluídos, no momento em que a nuvem-mãe foi dissipada. O ALMA revelou agora um disco protoplanetário evoluído com uma grande divisão ainda sendo alimentado pela nuvem circundante por meio de grandes filamentos de acreção. Isto mostra que a acreção de material no disco protoplanetário continua por mais tempo do que se pensava anteriormente, afectando a evolução do futuro sistema planetário.

Uma equipa de astrónomos liderados pelo Dr. Felipe Alves do Centro para Estudos Astro-químicos do Instituto Max Planck para Física Extraterrestre usou o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) para estudar o processo de acreção no objecto estelar [BHB2007] 1, um sistema localizado na ponta da Nuvem Molecular do Cachimbo. Os dados do ALMA revelam um disco de poeira e gás em torno da proto-estrela e grandes filamentos de gás em torno deste disco. Os cientistas interpretam estes filamentos como “serpentinas” de acreção que alimentam o disco com material extraído da nuvem ambiente. O disco reprocessa o material acretado, entregando-o à proto-estrela. A estrutura observada é muito invulgar para objectos estelares neste estágio de evolução – com uma idade estimada em 1.000.000 anos – quando os discos circum-estelares já estão formados e amadurecidos para a formação planetária. “Ficámos surpreendidos ao observar filamentos de acreção tão proeminentes a cair no disco,” disse Alves. “A actividade dos filamentos de acreção demonstra que o disco ainda está a crescer enquanto simultaneamente nutre a proto-estrela.”

A equipa também relata a presença de uma enorme lacuna dentro do disco. A divisão tem uma largura de 70 unidades astronómicas e abrange uma zona compacta de gás molecular quente. Além disso, dados suplementares em frequências rádio pelo VLA (Very Large Array) apontam para a existência de emissão não-térmica no mesmo local onde foi detectado o gás quente. Estas duas linhas de evidência indicam que um objecto sub-estelar – um jovem planeta gigante ou uma anã castanha – está presente na divisão. À medida que este companheiro acreta material do disco, aquece o gás e possivelmente fornece energia a fortes ventos ionizados e/ou jactos. A equipa estima que um objecto com uma massa entre 4 e 70 massas de Júpiter seja necessário para produzir a lacuna observada no disco.

“Apresentamos um novo caso de formação estelar e planetária a ocorrer em conjunto,” afirma Paola Caselli, directora do Instituto Max Planck para Física Extraterrestre e líder do Centro para Estudos Astro-químicos. “As nossas observações indicam fortemente que os discos proto-planetários continuam a acumular material também após o início da formação planetária. Isto é importante porque o material fresco que cai no disco afectará tanto a composição química do futuro sistema planetário quanto a evolução dinâmica de todo o disco.” Estas observações também impõem novas restrições temporais para a formação dos planetas e da evolução do disco, esclarecendo como sistemas estelares como o nosso são esculpidos a partir da nuvem original.

Astronomia On-line
27 de Novembro de 2020


4296: 0,04% dos sistemas estelares podem hospedar civilizações avançadas

CIÊNCIA/ASTROBIOLOGIA/VIDA EXTRATERRESTRE

Indigo Skies Photography / Flickr
Via Láctea vista da Terra

Investigadores da Universidade de Manchester, no Reino Unido, descobriram um avanço analítico que pode melhorar significativamente a probabilidade de encontrar vida extraterrestre na Via Láctea.

Uma equipa de cientistas da Universidade de Manchester, no Reino Unido, demonstrou uma nova análise de dados existentes que representa um novo marco na Busca por Inteligência Extraterrestre (SETI), avança o Europa Press.

O artigo científico, publicado recentemente na Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, explica que a equipa expandiu dramaticamente a busca por vida extraterrestre de 1.400 para 280.000 estrelas, aumentando o número de estrelas analisadas.

O resultado sugere que menos de 0,04% dos sistemas estelares têm potencial para hospedar civilizações avançadas com tecnologia de rádio equivalente ou ligeiramente mais avançada do que os humanos no século XXI.

Esta descoberta melhora os limites para estrelas próximas e estabelece, pela primeira vez, limites para as próprias estrelas mais distantes, com a advertência de que qualquer forma de vida a habitar os limites externos da galáxia precisaria de transmissores ainda mais poderosos para ser detectada.

Os investigadores defendem que a análise só pode localizar civilizações inteligentes e tecnicamente avançadas que usam ondas de rádio como forma de comunicação.

Limites da prevalência

Neste estudo, a equipa estabeleceu os melhores limites sobre a prevalência de radio-transmissores artificiais, chamados tecno-assinaturas, na Via Láctea.

Os cientistas recalcularam os limites da prevalência de transmissores em torno de estrelas adicionais dentro dos campos de visão do radiotelescópio Gaia, da Agência Espacial Europeia (ESA), e seleccionou estrelas a distâncias muito maiores (até cerca de 33.000 anos-luz) do que a amostra original de estrelas próximas.

Desta forma, foram capazes de expandir o número de estrelas estudadas de 1.327 para 288.315. “Os nossos resultados ajudam a colocar limites significativos na prevalência de transmissores comparáveis ​​ao que poderemos vir a construir, usando a tecnologia do século XXI”, disse a cientista Bart Wlodarczyk-Sroka, que participou no estudo.

ZAP //

Por ZAP
8 Setembro, 2020

 

 

Um “Jekyll e Hyde” cósmico

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Nesta nova imagem de Terzan 5 (direita), os raios-X fracos, médios e altamente energéticos detectados pelo Chandra têm a cor vermelha, verde e azul, respectivamente. À esquerda, uma imagem do Telescópio Espacial Hubble mostra o mesmo campo no visível.
Credito: raios-X – NASA/CXC/Universidade de Amesterdão/N. Degenaar, et al.; óptico – NASA, ESA

De acordo com observações do Observatório de raios-X Chandra da NASA e do VLA (Karl F. Jansky Very Large Array) da NSF (National Science Foundation), um sistema estelar binário tem vindo a alternar entre dois alter-egos. Usando quase uma década e meia de dados do Chandra, os investigadores notaram que um par estelar se comporta como um tipo de objecto antes de mudar a sua identidade e depois regressa ao seu estado original ao fim de alguns anos. Este é um exemplo raro de um sistema estelar que altera o seu comportamento desta maneira.

Os astrónomos encontraram esta volátil estrela dupla, ou sistema binário, numa densa colecção de estrelas, o enxame globular Terzan 5, localizado a mais ou menos 20.000 anos-luz da Terra, na Via Láctea. Esta dupla estelar, conhecida como Terzan 5 CX1, tem uma estrela de neutrões (o remanescente extremamente denso deixado para trás por uma explosão de super-nova) em órbita íntima com uma estrela semelhante ao Sol, mas com menos massa.

Em sistemas binários como Terzan 5 CX1, a estrela de neutrões mais pesada puxa o material da companheira de massa inferior para um disco circundante. Os astrónomos podem detectar estes denominados discos de acreção graças à sua brilhante radiação em raios-X e referem-se a estes objectos como “binários de raios-X de baixa massa.”

O material giratório no disco cai sobre a superfície da estrela de neutrões, acelerando a sua rotação. A estrela de neutrões pode girar cada vez mais depressa até que a esfera com aproximadamente 16 km de diâmetro, com mais massa do que o Sol, gira centenas de vezes por segundo. Eventualmente, a transferência de matéria diminui e o material restante é varrido pelo campo magnético giratório da estrela de neutrões, que se torna num pulsar de milissegundo. Os astrónomos detectam pulsos de ondas de rádio destes pulsares de milissegundo enquanto o feixe de ondas de rádio da estrela de neutrões aponta para a Terra durante cada rotação.

Embora os cientistas esperem que a evolução completa de um binário de raios-X de baixa massa para um pulsar de milissegundo ocorra ao longo de vários milhares de milhões de anos, existe um período de tempo em que o sistema pode alternar rapidamente entre estes dois estados. As observações de Terzan 5 CX1 pelo Chandra mostram que estava a agir como um binário de raios-X de baixa massa em 2003, porque era mais brilhante em raios-X do que qualquer uma das dezenas de outras fontes no enxame globular. Isto era um sinal de que a estrela de neutrões provavelmente estava a acumular matéria.

Nos dados do Chandra obtidos de 2009 a 2014, Terzan 5 CX1 havia se tornado cerca de dez vezes mais fraco em raios-X. Os astrónomos também o detectaram como uma fonte de rádio com o VLA em 2012 e 2014. A quantidade de emissão de rádio e raios-X e os espectros correspondentes (a quantidade de emissão em diferentes comprimentos de onda) concordam com as expectativas de um pulsar de milissegundo. Embora os dados rádio usados não permitam uma busca por pulsos de milissegundo, estes resultados implicam que Terzan 5 CX1 passou por uma transformação, passando a comportar-se como um pulsar de milissegundo e que estava a ejectar material. Quando o Chandra observou Terzan 5 CX1 novamente em 2016, tornou-se mais brilhante em raios-X e voltou a agir novamente como um binário de raios-X de baixa massa.

Para confirmar este padrão de comportamento “Jekyll e Hyde”, os astrónomos precisam de detectar pulsos de rádio enquanto Terzan 5 CX1 é fraco em termos de raios-X. Estão planeadas mais observações no rádio e em raios-X para procurar este comportamento, além de pesquisas sensíveis de pulsos nos dados existentes. Apenas se conhecem três exemplos confirmados destes sistemas que mudam de identidade, o primeiro descoberto em 2013 usando o Chandra e vários outros telescópios de raios-X e rádio.

O estudo do binário “Jekyll e Hyde” foi liderado por Arash Bahramian do ICRAR (International Center for Radio Astronomy Research), Austrália, e publicado na edição de 1 de Setembro de 2018 da revista The Astrophysical Journal.

Dois outros estudos recentes usaram observações de Terzan 5 pelo Chandra para estudar como as estrelas de neutrões de dois diferentes binários de raios-X de baixa massa se recuperam depois de terem recebido grandes quantidades de material despejado na superfície por uma estrela companheira. Tais estudos são importantes para entender a estrutura da camada externa de uma estrela de neutrões, conhecida como crosta.

Num destes estudos, o do binário de raios-X de baixa massa Swift J174805.3–244637 (T5 X-3 para abreviar), o material despejado na estrela de neutrões durante uma explosão de raios-X detectada em 2012 pelo Chandra aqueceu a crosta da estrela. A crosta da estrela de neutrões então arrefeceu, levando cerca de cem dias para voltar à temperatura observada antes da explosão. O ritmo de arrefecimento está de acordo com um modelo de computador deste processo.

Num estudo separado de outro binário de raios-X de baixa massa em Terzan 5, IGR J17480–2446 (T5 X-2 para abreviar), a estrela de neutrões ainda estava a arrefecer quando a sua temperatura foi registada cinco anos e meio depois de se saber ter tido um surto. Estes resultados mostram que a capacidade da crosta desta estrela de neutrões em transferir ou conduzir calor pode ser menor do que a que os astrónomos encontraram noutras estrelas de neutrões a arrefecer ou em binários de raios-X de baixa massa. Esta diferença na capacidade de conduzir calor pode estar relacionada com o facto de T5 X-2 ter um campo magnético maior em comparação com outras estrelas de neutrões em arrefecimento, ou ser muito mais jovem do que T5 X-3.

O trabalho sobre a estrela de neutrões de arrefecimento rápido, liderado por Nathalie Degenaar da Universidade de Amesterdão, Países Baixos, foi publicado na edição de Junho de 2015 da revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. O estudo da estrela de neutrões de arrefecimento lento, liderado por Laura Ootes, na altura da Universidade de Amesterdão, foi publicado na edição de Julho de 2019 da revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Astronomia On-line
3 de Março de 2020

 

 

3140: Misterioso sinal de rádio pode ser um novo tipo de sistema estelar

CIÊNCIA

Centre de Données astronomiques de Strasbourg / SIMBAD / DECaPS
Estrela TYC 8332-2529-1

Uma equipa de astrónomos detectaram uma emissão de rádio cuja origem é totalmente desconhecida. Os investigadores suspeitam de que o sinal tenha sido emitido por um novo tipo de sistema estelar.

Uma equipa internacional de astrónomos detectou uma emissão de rádio de um objecto localizado a, aproximadamente, 1.800 anos-luz da Terra, nas proximidades da Constelação de Ara. Para esta observação, os cientistas contaram com a ajuda do radiotelescópio MeerKAT, no deserto de Karoo, na África do Sul.

A explosão incomum é proveniente de um sistema estelar binário, ou seja, duas estrelas que orbitam entre elas, dificultando a explicação da emissão de rádio.

Os astrónomos utilizaram dados de mais de 18 anos de observações da estrela fornecidas por outros telescópios, o que contribuiu para determinar uma estrela gigante de massa aproximadamente duas vezes e meia maior do que a do Sol – TYC 8332-2529-1. Além disso, o brilho da estrela muda num período de 21 dias, o que origina as grandes manchas, semelhantes às manchas solares.

A análise também revelou que a estrela possui um campo magnético, que orbita outra estrela a cada 21 dias. Tudo indica que esta segunda estrela pode ser mais fraca do que a grande estrela – com cerca de 1,5 vezes a massa do Sol.

A explosão de rádio também poderia ter sido causada pela actividade magnética da grande estrela, tal como acontece nas explosões solares, que são mais brilhantes e energéticas.

Ainda assim, não é descartada a hipótese de um sistema estelar formado a partir de uma estrela gigante e de uma estrela semelhante ao Sol, onde a actividade magnética cede lugar às explosões, explica a Sputnik News.

“Devido ao facto de as propriedades não se encaixarem facilmente no nosso conhecimento actual das estrelas binárias, este sistema pode representar uma classe completamente nova”, afirmou Ben Stappers, um dos autores do estudo, publicado na Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, sugerindo um novo tipo de sistemas binários.

Durante os próximos quatro anos, a equipa manter-se-á atenta à fonte das emissões e à estrela gigante, de modo a solucionar este mistério.

ZAP //

Por ZAP
5 Dezembro, 2019

 

1320: Um sistema estelar na Via Láctea ameaça morrer com uma colossal explosão

ESO/Callingham et al.

Pela primeira vez, astrónomos encontraram um sistema estelar na Via Láctea que pode produzir uma explosão de raios gama – um dos fenómenos conhecidos mais brilhantes e energéticos do Universo.

O sistema estelar é oficialmente chamado 2XMM J160050.7-514245, mas os investigadores apelidaram-no de “Apep“, em homenagem à divindade egípcia do caos.  O nome relaciona-se com o facto de o sistema estar cercado de longos “cata-ventos” de matéria lançados no espaço.

Estes cata-ventos têm origem num par de estrelas binárias “Wolf-Rayet” que orbitam no centro do sistema. Estão tão perto um do outro que parecem uma única luz brilhante, abaixo da terceira estrela do sistema, mais fraca e mais distante.

As estrelas de Wolf-Rayet são sóis ultra-massivos que atingiram o fim das suas vidas e queimaram todo o seu hidrogénio. Portanto, fundem elementos mais pesados, girando rapidamente e lançando material para o espaço.

Estas estrelas são brilhantes o suficiente para que os astrónomos possam detectar a sua presença – mesmo quando residem noutras galáxias. Quando os seus núcleos entram em colapso, provocando super-novas, os astrónomos acreditam que podem criar longas explosões de raios gama, às vezes detectadas vindas do espaço profundo.

Num artigo publicado a 19 de Novembro na revista Nature Astronomy, investigadores relatam que a Apep é uma boa candidata para este tipo de explosão, tornando-se o primeiro sistema estelar do género descoberto na Via Láctea.

Os longos cata-ventos resultam de ventos estelares que se afastam do sistema binário a cerca de 3.400 quilómetros por segundo. As estrelas Wolf-Rayet devem estar a girar extraordinariamente rápido para atirar toda a matéria – quase rápido o suficiente para se separar, segundo o estudo.

Explosões de raios gama podem explicar porque (ainda) não encontrámos extraterrestres

Há finalmente uma explicação científica para o facto de os humanos não terem encontrado até ao momento vida extraterrestre. Não, não…

740: ATÉ ESTRELAS DE NEUTRÕES FENOMENALMENTE DENSAS CAEM COMO UMA PENA

Impressão de artista do sistema triplo PSR J0337+1715, localizado a mais ou menos 4200 anos-luz da Terra. Este sistema fornece um laboratório natural para testar teorias fundamentais da gravidade.
Crédito: NRAO/AUI/NSF; S. Dagnello

Aproveitando a extraordinária sensibilidade do GBT (Green Bank Telescope) da NSF (National Science Foundation), os astrónomos fizeram o teste mais rigoroso, até agora, de uma das previsões de Einstein sobre a gravidade. Ao rastrear precisamente as trajectórias de três estrelas num único sistema – duas estrelas anãs brancas e uma estrela de neutrões ultra-densa – os investigadores determinaram que até as estrelas de neutrões fenomenalmente compactas “caem” da mesma maneira que as suas homólogas menos densas, um aspecto da natureza chamado de “Princípio da Equivalência Forte” de Einstein.

A compreensão da gravidade de Einstein, conforme descrita na sua teoria geral da relatividade, prevê que todos os objectos caem à mesma proporção, independentemente da sua massa ou composição. Esta teoria passou teste após teste aqui na Terra, mas será que ainda é verdadeira para alguns dos objectos mais massivos e densos do Universo conhecido, um aspecto da natureza conhecido como o Princípio da Equivalência? Uma equipa internacional de astrónomos deu a esta persistente questão o seu teste mais rigoroso de todos os tempos. Os seus achados, publicados na revista Nature, mostram que o conhecimento de Einstein sobre a gravidade ainda prevalece, mesmo num dos cenários mais extremos que o Universo pode oferecer.

Retire todo o ar e um martelo e uma pena cairão à mesma velocidade – um conceito explorado por Galileu no final do século XVI e famosamente ilustrado na Lua pelo astronauta David Scott da Apollo 15.

Embora tivesse como base a física newtoniana, foi preciso a teoria da gravidade de Einstein para expressar como e porque é que isso acontece. As equações de Einstein passaram em todos os testes, desde cuidadosos estudos laboratoriais até observações de planetas no nosso Sistema Solar. Mas as alternativas à teoria geral da relatividade de Einstein prevêem que objectos compactos com gravidade extremamente forte, como as estrelas de neutrões, caem um pouco diferente dos objectos de menor massa. Essa diferença, prevêem as teorias alternativas, seria devido à energia de ligação gravitacional do objecto compacto – a energia gravitacional que o mantém unido.

Em 2011, o GBT da NSF descobriu um laboratório natural para testar esta teoria em condições extremas: um sistema estelar triplo chamado PSR J0337+1715, localizado a cerca de 4200 anos-luz da Terra. Este sistema contém uma estrela de neutrões numa órbita de 1,6 dias com uma estrela anã branca, e o par orbita outra anã branca mais distante a cada 327 dias.

“Este é um sistema estelar único,” afirma Ryan Lynch do GBT, no estado norte-americano da Virgínia Ocidental, co-autor do artigo. “Não sabemos de nenhum outro como ele. Isso torna-o num laboratório único para pôr à prova as teorias de Einstein.”

Desde a sua descoberta que o sistema triplo tem sido observado regularmente pelo GBT, pelo WSRT (Westerbork Synthesis Radio Telescope) nos Países Baixos e pelo Observatório de Arecibo da NSF em Porto Rico. O GBT passou mais de 400 horas a observar este sistema, obtendo dados e calculando como cada objecto se move em relação aos outros.

Como é que estes telescópios conseguiram estudar este sistema? Esta estrela de neutrões em particular é na verdade um pulsar. Muitos pulsares giram com uma consistência que rivaliza alguns dos relógios atómicos mais precisos da Terra. “Como um dos radiotelescópios mais sensíveis do mundo, o GBT está preparado para captar esses leves pulsos de ondas de rádio com o objectivo de estudar a física extrema,” acrescenta Lynch. A estrela de neutrões neste sistema pulsa (gira) 366 vezes por segundo.

“Podemos explicar cada pulso da estrela de neutrões desde que começámos as nossas observações,” explica Anne Archibald da Universidade de Amesterdão, do Instituto Holandês de Radioastronomia e autora principal do artigo. “Podemos determinar a sua posição até algumas centenas de metros. É uma determinação realmente precisa de onde a estrela de neutrões esteve e para onde está a ir.”

Se as alternativas à gravidade de Einstein estivessem corretas, então a estrela de neutrões e a anã branca interior cairiam de forma diferente em relação à anã branca exterior. “A anã branca interior não é tão massiva nem tão compacta quanto a estrela de neutrões e, portanto, tem menos energia de ligação gravitacional,” comenta Scott Ransom, astrónomos do NRAO (National Radio Astronomy) em Charlottesville, no estado norte-americano da Virgínia, co-autor do artigo.

Através de meticulosas observações e de cálculos cuidadosos, a equipa foi capaz de testar a gravidade do sistema usando apenas os pulsos da estrela de neutrões. Eles descobriram que qualquer diferença de aceleração entre a estrela de neutrões e a anã branca interior é pequena demais para ser detectada.

“Se houver uma diferença, não será mais do que três partes por milhão,” afirma a co-autora Nina Gusinskaia da Universidade de Amesterdão. Isto coloca severas restrições a quaisquer teorias alternativas à relatividade geral.

Este resultado é dez vezes mais preciso do que o melhor teste anterior da gravidade, tornando as evidências do Princípio da Equivalência Forte de Einstein muito mais fortes. “Estamos sempre à procura de melhores medições em novos locais, de modo que a nossa busca para aprender mais sobre novas fronteiras no Universo vai continuar,” conclui Ransom.

Astronomia On-line
6 de Julho de 2018

[vasaioqrcode]

[SlideDeck2 id=1476]

[powr-hit-counter id=78542d31_1530890014916]

See also Blog

642: CHANDRA EXPLORA SISTEMA ESTELAR MAIS PRÓXIMO EM BUSCA DE POSSÍVEIS PERIGOS

 

Na busca da Humanidade por vida para lá do nosso Sistema Solar, um dos melhores lugares considerados pelos cientistas é Alpha Centauri, um sistema que contém as três estrelas mais próximas do Sol.

Um novo estudo que envolveu a monitorização de Alpha Centauri por mais de uma década pelo Observatório de raios-X Chandra da NASA fornece notícias encorajadoras sobre um aspecto chave da habitabilidade planetária. O estudo indica que quaisquer planetas em órbita das duas estrelas mais brilhantes no sistema Alpha Cen provavelmente não serão atingidos por grandes quantidades de raios-X das suas estrelas hospedeiras. Os raios-X e os efeitos do “clima espacial” são nocivos para a vida desprotegida, directamente através de doses elevadas de radiação e indirectamente através da remoção de atmosferas planetárias (um destino que se pensa ter acontecido em Marte).

Alpha Centauri é um sistema triplo localizado a pouco mais de 4,3 anos-luz, ou cerca de 4,1 biliões de quilómetros da Terra. Embora esta seja uma grande distância em termos terrestres, o sistema está muito mais perto do que a mais próxima estrela do tipo solar.

“Por estar relativamente perto, o sistema Alpha Centauri é visto por muitos como o melhor candidato a explorar em busca de sinais de vida,” realça Tom Ayres, da Universidade do Colorado em Boulder. “A questão é, vamos encontrar planetas num ambiente propício à vida como a conhecemos?”

As estrelas no sistema Alpha Centauri incluem um par chamado “A” e “B” (abreviação AB) que orbitam relativamente perto uma da outra. Alpha Cen A é um gémeo semelhante ao nosso Sol em quase todos os sentidos, incluindo a idade, enquanto Alpha Cen B é um pouco menor e mais fraca, mas ainda bastante parecida com o Sol. O terceiro membro, Alpha Cen C (também conhecida como Proxima), é uma estrela anã vermelha muito mais pequena que viaja em redor do par AB numa órbita muito maior que a leva mais de mil vezes mais longe do par AB do que a distância Terra-Sol. Proxima actualmente detém o título de estrela mais próxima da Terra, embora AB esteja em segundo lugar.

Um novo estudo que envolve a monitorização a longo prazo de Alpha Centauri pelo Observatório de raios-X Chandra da NASA indica que quaisquer planetas em órbita das duas estrelas mais brilhantes não são provavelmente atingidos por grandes quantidades de raios-X. Isto é importante para a viabilidade da vida no sistema estelar mais próximo do Sistema Solar. A imagem no canto superior esquerdo foi obtida pelo Chandra no dia 2 de maio de 2017, vista em contexto com uma imagem óptica de campo largo obtida no solo. Alpha Centauri é um sistema estelar triplo localizado a pouco mais de 4 anos-luz da Terra.
Crédito: ótico – Zdenek Bardon; raios-X – NASA/CXC/Universidade do Colorado/T. Ayres et al.

Os dados do Chandra revelam que as perspectivas de vida em termos de bombardeamento actual de raios-X são na verdade melhores em torno de Alpha Cen A do que em torno do Sol, e Alpha Cen B é apenas ligeiramente pior. Proxima, por outro lado, é um tipo de estrela anã vermelha activa conhecida por libertar perigosas explosões de raios-X e provavelmente hostil à vida.

“Esta é uma notícia muito boa para Alpha Cen AB em termos da capacidade da vida (em qualquer um dos seus planetas) em sobreviver aos ataques de radiação das estrelas,” comenta Ayres. “O Chandra mostra-nos que a vida deverá ter uma chance de luta nos planetas em torno de qualquer uma destas estrelas.”

Apesar de já ter sido descoberto um planeta do tamanho da Terra em torno de Proxima, os astrónomos continuam à procura, sem sucesso, de exoplanetas em torno de Alpha Cen A e B. A caça exoplanetária em redor destas estrelas provou recentemente ser mais difícil devido à órbita do par, que aproximou as duas estrelas brilhantes uma da outra no céu na última década.

Para ajudar a determinar se as estrelas de Alpha Cen são hospitaleiras à vida, os astrónomos realizaram uma campanha de longo prazo na qual o Chandra observa as duas principais estrelas do sistema a cada seis meses desde 2005. O Chandra é o único observatório de raios-X capaz de resolver AB durante a sua actual aproximação orbital, a fim de determinar o que cada estrela está a fazer.

Estas medições a longo prazo capturaram os altos e baixos da actividade de raios-X de AB, análoga ao ciclo de 11 anos das manchas solares do Sol. Mostram que quaisquer planetas na zona habitável da estrela A receberiam uma dose mais pequena de raios-X, em média, do que planetas semelhantes em torno do Sol. Para a companheira B, a dose de raios-X para planetas na zona habitável é maior do que a do Sol, mas só por um factor de aproximadamente 5.

Em comparação, os planetas na zona habitável em torno de Proxima recebem uma dose média de raios-X cerca de 500 vezes maior que a da Terra e 50.000 vezes maior durante uma grande erupção estelar.

Além de iluminar a possível habitabilidade dos planetas de Alpha Cen, a história de raios-X do par AB, pelo Chandra, ajuda às explorações teóricas da actividade cíclica de raios-X do nosso Sol. A sua compreensão é fundamental para os perigos cósmicos como o Clima Espacial, que podem impactar a tecnologia da nossa civilização cá na Terra.

Tom Ayres apresentou estes resultados na 232.ª reunião da Sociedade Astronómica Americana em Denver, no estado norte-americano do Colorado, e alguns dos resultados foram publicados na edição de Janeiro de 2018 da revista científica Research Notes of the American Astronomical Society.

Links:

Notícias relacionadas:
NASA (comunicado de imprensa)
Observatório de raios-X Chandra (comunicado de imprensa)
Artigo científico (Research Notes of the American Astronomical Society)
Astronomy
Universe Today
Astronomy Now
PHYSORG
astrobiology web
Newsweek

Alpha Centauri:
Wikipedia

Proxima Centauri:
Wikipedia

Observatório Chandra:
Página oficial (Harvard)
Página oficial (NASA)
Wikipedia

Astronomia On-line
12 de Junho de 2018

[vasaioqrcode]

[SlideDeck2 id=1476]

[powr-hit-counter id=c70270be_1528813691880]