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

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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

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