5213: Estrela de neutrões reclusa pode ter sido encontrada em famosa super-nova

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Dados do Chandra e do NuSTAR fornecem evidências para a existência de uma estrutura conhecida como “nebulosa de vento de pulsar” no centro da Super-nova 1987A (SN 1987A). Uma nebulosa de vento de pulsar é uma nuvem de partículas carregadas e campos magnéticos criada por uma estrela de neutrões com rotação veloz. Se confirmada, será o culminar de uma investigação com décadas para encontrar o núcleo denso deixado para trás quando a estrela massiva colapsou e depois explodiu. Este evento de super-nova foi descoberto no dia 24 de Fevereiro de 1987, o primeiro capturado na época dos telescópios.
Crédito: raios-X do Chandra – NASA/CXC/Univ. di Palermo/E. Greco; ilustração: INAF-Osservatorio Astronomico di Palermo/Salvatore Orlando

Desde que os astrónomos capturaram a explosão brilhante de uma estrela no dia 24 de Fevereiro de 1987, que os investigadores têm procurado o núcleo estelar esmagado que deveria ter sido deixado para trás. Um grupo de astrónomos, usando dados de missões espaciais da NASA e telescópios terrestres, pode finalmente tê-lo encontrado.

Como a primeira super-nova visível a olho nu em aproximadamente 400 anos, a Super-nova 1987A (ou SN 1987 para abreviar) gerou grande entusiasmo entre os cientistas e rapidamente se tornou um dos objectos mais estudados do céu. A super-nova está localizada na Grande Nuvem de Magalhães, uma pequena galáxia companheira da nossa própria Via Láctea, a apenas 170.000 anos-luz da Terra.

Enquanto os astrónomos assistiam à explosão de detritos para fora do local de detonação, também procuravam o que deveria ter permanecido do núcleo da estrela: uma estrela de neutrões.

Dados do Observatório de raios-X Chandra da NASA e dados anteriormente não publicados do NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) da NASA, em combinação com dados do ALMA (Atacama Large Millimeter Array) relatados no ano passado, agora apresentam uma colecção intrigante de evidências para a presença da estrela de neutrões no centro de SN 1987A.

“Durante 34 anos, os astrónomos têm vasculhado os detritos estelares de SN 1987A para encontrar a estrela de neutrões que esperamos lá estar,” disse o líder do estudo, Emanuele Greco, da Universidade de Palermo, na Itália. “Tem havido muitas dicas que acabaram por ser becos sem saída, mas achamos que os nossos resultados mais recentes podem ser diferentes.”

Quando uma estrela explode, colapsa sobre si própria antes que as camadas externas sejam lançadas para o espaço. A compressão do núcleo torna-o um objecto extraordinariamente denso, com a massa do Sol comprimida num objecto com aproximadamente 16 km de diâmetro. Estes objectos foram apelidados de estrelas de neutrões, porque são compostos quase exclusivamente por neutrões densamente compactados. São laboratórios de física extrema que não podem ser replicados cá na Terra.

As estrelas de neutrões com rápida rotação e altamente magnetizadas, chamadas pulsares, produzem um feixe de radiação semelhante a um farol que os astrónomos detectam como pulsos quando a sua rotação varre o feixe pelo céu. Existe um subconjunto de pulsares que produzem ventos das suas superfícies – às vezes quase à velocidade da luz – e que criam estruturas intrincadas de partículas carregadas e campos magnéticos conhecidos como “nebulosas de vento pulsar”.

Com o Chandra e o NuSTAR, a equipa encontrou raios-X de energia relativamente baixa dos detritos de SN 1987A colidindo com o material circundante. A equipa também encontrou evidências de partículas altamente energéticas usando a capacidade do NuSTAR em detectar raios-X mais energéticos.

Existem duas explicações prováveis para esta emissão energética de raios-X: ou uma nebulosa de vento de pulsar ou partículas sendo aceleradas a altas energias pela onda de choque da explosão. O último efeito não requer a presença de um pulsar e ocorre a distâncias muito maiores do centro da explosão.

O estudo mais recente de raios-X apoia o caso da nebulosa de vento de pulsar – o que significa que a estrela de neutrões deve estar lá – argumentando em algumas frentes contra o cenário de aceleração da onda de choque. Primeiro, o brilho dos raios-X mais energéticos permaneceu quase o mesmo entre 2012 e 2014, enquanto a emissão de rádio detectada com o ATCA (Australia Telescope Compact Array) aumentou. Isto vai contra as expectativas para o cenário de onda de choque. Em seguida, os autores estimam que levaria quase 400 anos para acelerar os electrões até às energias mais altas vistas nos dados do NuSTAR, período de tempo mais de 10 vezes superior à idade do remanescente.

“Os astrónomos perguntam-se se ainda não passou tempo suficiente para a formação de um pulsar, ou mesmo se SN 1987A criou um buraco negro,” disse o co-autor Marco Miceli, também da Universidade de Palermo. “Este tem sido um mistério contínuo durante algumas décadas e estamos muito animados por trazer novas informações para a mesa com este resultado.”

Os dados do Chandra e do NuSTAR também apoiam um resultado de 2020 do ALMA que forneceu possíveis evidências para a estrutura de uma nebulosa de vento de pulsar na faixa de comprimentos de onda milimétricos. Embora esta “bolha” tenha outras potenciais explicações, a sua identificação como uma nebulosa de vento de pulsar poderia ser comprovada com os novos dados de raios-X. Esta é mais uma evidência que apoia a ideia de que existe uma estrela de neutrões deixada para trás.

Se isto for realmente um pulsar no centro de SN 1987A, será o mais jovem já encontrado.

“Ser capaz de assistir a um pulsar essencialmente desde o seu nascimento seria sem precedentes,” disse o co-autor Salvatore Orlando do Observatório Astronómico de Palermo, uma instalação do INAF (Istituto Nazionale di Astrofisica) na Itália. “Pode ser uma oportunidade única na nossa vida de estudar o desenvolvimento de um pulsar bebé.”

O centro de SN 1987A está rodeado por gás e poeira. Os autores usaram simulações de última geração para entender como este material absorveria os raios-X em diferentes energias, permitindo uma interpretação mais precisa do espectro de raios-X, ou seja, a quantidade de raios-X em diferentes energias. Isto permite-lhes estimar o aspecto do espectro das regiões centrais de SN 1987A sem o material obscurante.

Como geralmente acontece, são necessários mais dados para fortalecer o caso da nebulosa de vento de pulsar. Um aumento nas ondas de rádio, acompanhado por um aumento nos raios-X altamente energéticos em observações futuras seria um argumento contra esta ideia. Por outro lado, se os astrónomos observarem uma diminuição nos raios-X altamente energéticos, então a presença de uma nebulosa de vento de pulsar será corroborada.

Os fragmentos estelares em redor do pulsar desempenham um papel importante, absorvendo fortemente a sua emissão de raios-X de baixa energia, tornando-os actualmente indetectáveis. O modelo prevê que este material se disperse nos próximos anos, o que reduzirá o seu poder de absorção. Assim, a emissão do pulsar deverá surgir daqui a mais ou menos 10 anos, revelando a existência da estrela de neutrões.

O artigo que descreve estes resultados foi publicado na revista The Astrophysical Journal e uma pré-impressão está disponível online. Os outros autores do artigo são Barbara Olmi e Fabrizio Bocchino, também do INAF-Palermo; Shigehiro Nagataki e Masaomi Ono do Observatório Astrofísico Big Bang do RIKEN, no Japão; Akira Dohi da Universidade de Kyushu, também no Japão, e Giovanni Peres da Universidade de Palermo.

Astronomia On-line
26 de Fevereiro de 2021


5110: Remanescente de explosão rara descoberto no centro da Via Láctea

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Composição de dados em raios-X obtidos pelo Chandra e no rádio pelo VLA (Very Large Array) que contém a primeira evidência de um tipo raro de super-nova na Via Láctea. Ao analisar mais de 35 dias de observações do Chandra, os investigadores descobriram um padrão invulgar de elementos como ferro e níquel nos detritos estelares. A explicação mais provável é que é um remanescente de super-nova, de nome Sgr A Este, que foi criado por uma super-nova do Tipo Iax. Esta é uma classe especial de super-novas do Tipo Ia que são usadas para medir distâncias no espaço e para estudar a expansão do Universo.
Crédito: raios-X – NASA/CXC/Universidade de Nanjing/P. Zhou et al.; rádio – NSF/NRAO/VLA

Os astrónomos podem ter encontrado o primeiro exemplo, na nossa Via Láctea, de um tipo invulgar de explosão estelar. Esta descoberta, feita com o Observatório de raios-X Chandra da NASA, contribui para a compreensão de como algumas estrelas se fragmentam e “semeiam” o Universo com elementos essenciais para a vida na Terra.

Este objecto intrigante, localizado perto do centro da Via Láctea, é um remanescente de super-nova chamado Sagitário A Este, ou Sgr A Este para abreviar. Com base nos dados do Chandra, os astrónomos classificaram anteriormente o objecto como o remanescente de uma estrela massiva que explodiu como super-nova, um dos muitos tipos de estrelas “explodidas” que os cientistas catalogaram.

Usando observações mais longas do Chandra, uma equipa de astrónomos concluiu agora que o objecto é o remanescente de um tipo diferente de super-nova. É a explosão de uma anã branca, uma “brasa” estelar encolhida de uma estrela sem combustível como o nosso Sol. Quando uma anã branca puxa demasiado material de uma estrela companheira ou se funde com outra anã branca, a anã branca é destruída, acompanhada por um impressionante flash de luz.

Os astrónomos usam estas “super-novas do Tipo Ia” porque a maioria delas distribui quase a mesma quantidade de luz todas as vezes, não importa onde estejam localizadas. Isto permite que os cientistas as utilizem para medir com precisão as distâncias no espaço e para estudar a expansão do Universo.

Os dados do Chandra revelaram que Sgr A Este, no entanto, não veio de uma comum super-nova do Tipo Ia. Em vez disso, parece que pertence a um grupo especial de super-novas que produzem diferentes quantidades relativas elementos do que as do Tipo I tradicional, e explosões menos poderosas. Este subconjunto é conhecido como “Tipo Iax,” um membro potencialmente importante da família das super-novas.

“Embora tenhamos já encontrado super-novas do Tipo Iax noutras galáxias, não tínhamos identificado até agora evidências de uma na Via Láctea,” disse Ping Zhou da Universidade de Nanjing, na China, que liderou o novo estudo enquanto na Universidade de Amesterdão. “Esta descoberta é importante para entender as inúmeras maneiras pelas quais as anãs brancas explodem.”

As explosões das anãs brancas são uma das fontes mais importantes no Universo de elementos como o ferro, níquel e cromo. O único lugar onde os cientistas sabem que estes elementos podem ser formados é dentro da fornalha nuclear de estrelas ou quando explodem.

“Este resultado mostra-nos a diversidade de tipos e causas das explosões das anãs brancas, e as diferentes maneiras como elas produzem estes elementos essenciais”, disse o co-autor Shing-Chi Leung do Caltech em Pasadena, no estado norte-americano da Califórnia. “Se estivermos certos sobre a identidade deste remanescente de super-nova, seria o exemplo conhecido mais próximo da Terra.”

Os astrónomos ainda estão a debater a causa das explosões das super-novas do Tipo Iax, mas a teoria principal é que envolvem reacções termo-nucleares que viajam muito mais lentamente através da estrela do que nas super-novas do Tipo Ia. Esta caminhada relativamente lenta da explosão leva a explosões mais fracas e, portanto, a diferentes quantidades de elementos produzidos na explosão. Também é possível que parte da anã branca tenha ficado para trás.

Sgr A Este está localizada muito perto de Sagitário A*, o buraco negro super-massivo no centro da nossa Via Láctea, e provavelmente cruza-se com o disco de material que rodeia o buraco negro. A equipa foi capaz de usar observações do Chandra, tendo como alvo o buraco negro super-massivo e a região em seu redor, durante um total de 35 dias, para estudar Sgr A Este e encontrar o padrão invulgar de elementos nos dados de raios-X. Os resultados do Chandra concordam com os modelos de computador que preveem uma anã branca que sofreu reacções nucleares lentas, tornando-a uma forte candidata a remanescente de super-nova do Tipo Iax.

“Este remanescente de super-nova está no plano de fundo de muitas imagens do Chandra do buraco negro super-massivo da nossa Galáxia obtidas ao longo dos últimos 20 anos,” disse Zhiyuan Li, também da Universidade de Nanjing. “Podemos finalmente ter determinado o que este objecto é e como surgiu.”

Noutras galáxias, os cientistas observam que as super-novas do Tipo Iax ocorrem a uma proporção que corresponde a aproximadamente um-terço das super-novas do Tipo Ia. Na Via Láctea, existiram três remanescentes de super-nova do Tipo Ia confirmadas e dois candidatos com menos de 2000 anos, correspondendo a uma idade em que os remanescentes ainda são relativamente brilhantes antes de desaparecerem mais tarde. Se Sgr A Este tiver menos de 2000 anos e resultar de uma super-nova do Tipo Iax, este estudo sugere que a nossa Galáxia está em alinhamento no que respeita ao número relativo de super-novas do Tipo Iax vistas noutras galáxias.

Juntamente com a sugestão de que Sgr A Este é o remanescente do colapso de uma estrela massiva, estudos anteriores também apontaram que uma super-nova normal do Tipo Ia não foi descartada. O último estudo realizado com estes dados profundos do Chandra vai contra as interpretações da estrela massiva e contra o Tipo Ia normal.

Estes resultados foram publicados na edição de dia 10 de Fevereiro de 2021 da revista The Astrophysical Journal, e uma pré-impressão está disponível online. Os outros autores do artigo são Ken’ichi Nomoto da Universidade de Tóquio, no Japão, Jacco Vink da Universidade de Amesterdão, Países Baixos e Yang Chen, também da Universidade de Nanjing.

Astronomia On-line
12 de Fevereiro de 2021


4939: Investigadores obtêm o modelo mais completo de uma super-nova do Tipo Ia

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Impressão de artista de uma super-nova.
Crédito: Pixabay

As super-novas do Tipo Ia, como indicadores de distância cosmológica, levaram à descoberta da expansão acelerada do Universo. No entanto, a natureza das suas progenitoras e dos mecanismos de explosão permanecem mistérios não resolvidos.

Uma equipa internacional liderada pelo Dr. Lingzhi Wang do CAS-SACA (Chinese Academy of Sciences South America Center for Astronomy)/CCJCA (China-Chile Joint Center for Astronomy) investigou uma super-nova próxima do Tipo Ia, SN 2017cbv, e obteve o modelo mais completo da curva de luz e do espectro de uma única super-nova.

O seu estudo foi publicado dia 18 de Novembro na revista The Astrophysical Journal.

“O conjunto de dados é único. É uma das super-novas com a cobertura temporal mais completa das bandas no visível e no infravermelho próximo, o que torna o alvo um padrão ideal para investigações comparativas desta classe de objectos,” disse o Dr. Lingzhi Wang.

O professor Nicholas B. Suntzeff, co-autor do estudo e pioneiro no campo da investigação de super-novas, comentou: “Estas curvas de luz deste estudo serão mostradas continuamente em palestras por todo o mundo, como o melhor exemplo do comportamento fotométrico das super-novas do Tipo Ia.”

“As estimativas confiáveis da extinção e do ‘avermelhamento’ provocados pela poeira nas galáxias hospedeiras das super-novas do Tipo Ia é a questão mais importante na aplicação cosmológica das super-novas do Tipo Ia, que lançou as bases para estudos da energia escura do Universo,” disse o professor Lifan Wang, co-autor deste estudo.

“Com este conjunto exclusivo de dados, somos capazes de definir restrições na massa do níquel sintetizado durante a explosão, de construir o modelo da explosão que melhor se ajusta aos dados, bem como de derivar um limite superior de 0,1 massas solares para a massa do hidrogénio,” disse o Dr. Lingzhi Wang.

Astronomia On-line
12 de Janeiro de 2021


4801: Astrónomos descobrem vestígios de antigas super-novas na Grande Nuvem de Magalhães

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

MCELS / Cerro Tololo Inter-American Observatory / University of Michigan
A Grande Nuvem de Magalhães

Uma equipa de astrónomos confirmou três remanescentes de super-nova e descobriram 16 novos candidatos a remanescentes na Grande Nuvem de Magalhães, uma pequena galáxia satélite da Via Láctea.

Miranda Yew, investigadora na Universidade de Sidney, na Austrália, explicou que estes remanescentes de super-nova já foram estrelas jovens e brilhantes, mas os “seus contemporâneos da parte central e densa da galáxia desapareceram há muito tempo, quando se fundiram no vasto meio interestelar”.

Segundo a cientista, “estes objectos celestes teimosos conseguiram sobreviver – isto porque as condições nos arredores da galáxia são muito mais favoráveis para uma vida mais longa”.

16 novos candidatos remanescentes de supernova na Grande Nuvem de Magalhães

Yew e a sua equipa utilizaram dados do telescópio Curtis Schmidt e descobriram que os novos candidatos a remanescentes de super-nova tinham mais de 230 anos-luz de diâmetro.

“As nossas análises sugerem a descoberta de uma classe de remanescentes de super-nova, grandes e maioritariamente visíveis, anteriormente desconhecidos, […] Acreditamos que estes objectos estejam num ambiente muito rarefeito e tenham até 120.000 anos de idade”, explicou, citada pelo Sci-News.

O ambiente rarefeito permite que os remanescentes se expandam livremente. Esta descoberta sugere, assim, que a Grande Nuvem de Magalhães, localizada a aproximadamente 160.000 anos-luz, esteja a passar por um período recente de formação estelar.

O próximo passo da equipa é explorar os remanescentes através de raios-X com o eROSITA, um projecto conjunto com o Instituto Max Planck de Física Extraterrestre. O artigo científico com os resultados foi publicado na Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

ZAP //

Por ZAP
12 Dezembro, 2020


4645: Os anéis das árvores podem conter pistas do impacto de super-novas distantes na Terra

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

O remanescente de uma super-nova na Grande Nuvem de Magalhães, uma galáxia anã situada perto da Via Láctea.
Crédito: NASA/ESA/HEIC e Equipa do Legado Hubble

De acordo com uma nova investigação do geo-cientista Robert Brakenridge da Universidade do Colorado, em Boulder, EUA, explosões massivas de energia, a milhares de anos-luz da Terra, podem ter deixado vestígios na biologia e geologia do nosso planeta.

O estudo, publicado este mês na revista International Journal of Astrobiology, investiga os impactos das super-novas, alguns dos eventos mais violentos do Universo conhecido. Em apenas alguns meses, uma única destas erupções pode libertar tanta energia quanto o Sol durante toda a sua vida. São também brilhantes – muito brilhantes.

“Vemos muitas super-novas noutras galáxias,” disse Brakenridge, investigador associado sénior do INSTAAR (Institute of Arctic and Alpine Research) na Universidade do Colorado, em Boulder. “Através de um telescópio, uma galáxia é uma pequena mancha difusa. Então, de repente, aparece uma estrela e pode ser tão brilhante quanto o resto da galáxia.”

Uma super-nova muito próxima pode ser capaz de varrer a civilização humana da face da Terra. Mas mesmo de longe, estas explosões podem ainda provocar danos, disse Brakenridge, banhando o nosso planeta em radiação perigosa e danificando a camada protectora de ozono.

Para estudar estes possíveis impactos, Brakenridge estudou registos de anéis de árvores em busca das impressões digitais destas distantes explosões cósmicas. Os seus achados sugerem que as super-novas relativamente próximas podem, teoricamente, ter provocado pelo menos quatro perturbações no clima da Terra ao longo dos últimos 40.000 anos.

Os resultados estão longe de ser conclusivos, mas fornecem dicas tentadoras de que, quando se trata da estabilidade da vida na Terra, o que acontece no espaço nem sempre fica no espaço.

“Estes são eventos extremos, e os seus potenciais efeitos parecem corresponder aos registos dos anéis de árvores,” disse Brakenridge.

Picos de radio-carbono

A sua investigação gira em torno do caso de um átomo curioso. Brakenridge explicou que o carbono-14, também conhecido como radio-carbono, é um isótopo do carbono que ocorre apenas em pequenas quantidades na Terra. Também não é daqui. O radio-carbono é formado quando os raios cósmicos do espaço bombardeiam a atmosfera do nosso planeta num ritmo quase constante.

“Geralmente há uma quantidade constante ano após ano,” disse Brakenridge. “As árvores captam dióxido de carbono e parte desse carbono será radio-carbono.”

No entanto, às vezes a quantidade de radio-carbono que as árvores recolhem não é constante. Os cientistas descobriram um punhado de casos em que a concentração deste isótopo nos anéis das árvores aumentou – subitamente e sem razão terrestre aparente. Muitos cientistas levantaram a hipótese de que estes picos de vários anos podem ser provocados por explosões solares ou enormes libertações de energia da superfície do Sol.

Brakenridge e vários outros cientistas focaram-se em eventos muito mais distantes.

“Estamos a ver eventos terrestres que imploram por uma explicação,” disse Brakenridge. “Na verdade, existem apenas duas possibilidades: uma proeminência solar ou uma super-nova. Acho que a hipótese de super-nova foi descartada muito depressa.”

Cuidado com Betelgeuse

Ele observou que os cientistas registaram super-novas noutras galáxias que podem ter produzido uma quantidade estupenda de radiação gama – o mesmo tipo de radiação que pode desencadear a formação de átomos de radio-carbono na Terra. Embora estes isótopos não sejam propriamente perigosos, um pico nos seus níveis pode indicar que a energia de uma super-nova distante viajou centenas ou milhares de anos-luz até ao nosso planeta.

Para testar esta hipótese, Brakenridge voltou-se para o passado. Ele reuniu uma lista de super-novas que ocorreram relativamente perto da Terra ao longo dos últimos 40.000 anos. Os cientistas podem estudar estes eventos observando as nebulosas que deixam para trás. Ele então comparou as idades estimadas destes fogos-de-artifício galácticos com o registo de anéis de árvores no solo.

Descobriu que das oito super-novas mais próximas estudadas, todas pareciam estar associadas a picos inexplicáveis no registo de radio-carbono na Terra. Ele considera quatro delas candidatos especialmente promissores. Veja-se o caso de uma ex-estrela na constelação de Vela. Este corpo celeste, que no passado esteve a cerca de 815 anos-luz da Terra, tornou-se uma super-nova há cerca de 13.000 anos. Não muito depois, os níveis de radio-carbono aumentaram quase 3% na Terra – um aumento impressionante.

Estas evidências estão longe de serem irrefutáveis. Os cientistas ainda têm problemas em datar as super-novas do passado, tornando incerto o momento da explosão de Vela e com um erro de até 1500 anos. Também não está claro quais foram os impactos de tal perturbação nas plantas e animais da Terra nessa época. Mas Brakenridge pensa que a questão merece mais investigações.

“O que me faz continuar é quando olho para o registo terrestre e digo, ‘Meu Deus, os efeitos previstos e modelados parecem estar lá.'”

Ele espera que a humanidade não precise de ver esses efeitos por si mesma tão cedo. Alguns astrónomos pensam que avistaram sinais de que Betelgeuse, uma estrela gigante vermelha na constelação de Orionte, pode estar à beira de entrar em colapso e de se transformar em super-nova. E só está a 642,5 anos-luz da Terra, muito mais perto do que a super-nova de Vela.

“Há que ter esperanças em que isso não esteja prestes a acontecer, porque Betelgeuse está muito perto,” disse.

Astronomia On-line
13 de Novembro de 2020


4494: Super-nova explodiu muito perto da Terra há 2,5 milhões de anos

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

M. Kornmesser / ESO
Impressão de artista que mostra poeira a formar-se no ambiente em redor de uma explosão de super-nova.

Físicos da Universidade Técnica de Munique (TUM) encontraram provas inequívocas de que uma super-nova explodiu muito perto da Terra há cerca de 2,5 milhões de anos.

Uma equipa de cientistas da Universidade Técnica de Munique (TUM), na Alemanha, encontrou provas de que uma super-nova explodiu muito perto do nosso planeta há 2,5 milhões de anos. A “prova do crime” não foi encontrada no Espaço, mas sim em depósitos de sedimentos no fundo do mar, avança o Science Daily.

Quando uma estrela “fica sem combustível”, isto é, quando esgota todo o hidrogénio que sustenta a fusão nuclear, transforma-se numa super-nova que entra em colapso e explode, libertando em fracções de segundo mais energia do que o total já produzido pelo Sol.

Os cientistas costumam dizer que as super-novas representam “o princípio e o fim”, já que, ao mesmo tempo que marcam o fim da vida de uma estrela, os elementos químicos produzidos durante a explosão são espalhados pelo Universo, “semeando” outras estrelas e planetas.

Além destes elementos químicos, as super-novas também emitem uma grande quantidade de radiação – na forma de luz visível, raios-X e ultravioleta – que pode ter consequências graves para qualquer biosfera.

A equipa de físicos, liderada por Gunther Korschinek, analisou as crostas de ferro-manganês, um mineral produzido pela acumulação de sedimentos compostos por óxidos de ferro e manganês no fundo do mar.

Os cientistas encontraram um isótopo de ferro chamado Ferro-60 (60Fe), uma das substâncias produzidas por uma super-nova. Este elemento tem uma “meia vida” de 2,6 milhões de anos, tempo após o qual decai e se transforma em níquel.

No entanto, esta substância não é exclusiva das super-novas, pelo que os cientistas concentraram as suas atenções noutro elemento: Manganês-53 (53Mn). Este sim, só pode ser produzido por uma super-nova.

Uma pequena quantidade de Manganês-53 é depositada regularmente na Terra, mas encontrar mais do que a quantidade normal seria sinal da presença de uma super-nova – e foi exactamente o que a equipa encontrou durante a análise das crostas de ferro-manganês.

Os investigadores usaram um espectrómetro de massas com acelerador para contar a quantidade de átomos individuais na amostra, uma técnica que permitiu também saber que esta estrela teria uma massa entre 11 e 25 vezes a massa do Sol.

Segundo o artigo científico, publicado na Physical Review Letters, a estrela estava demasiado distante da Terra para gerar uma extinção em massa, mas terá “atingido” o nosso planeta com raios cósmicos.

Segundo Thomas Faestermann, co-autor do estudo, estes raios podem aumentar a formação de nuvens. Por esse motivo, pode haver uma relação com as “eras do gelo” do período Pleistoceno, que começou há 2,6 milhões de anos.

ZAP //

Por ZAP
15 Outubro, 2020

 

4480: Um ladrão cósmico arrancou a pele de uma estrela antes de morrer

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

NASA/CXC/SAO

Uma estrela gigante morreu, mas antes da detonação mortal, um ladrão estelar roubou a pele do gigante. Agora, os astrofísicos acreditam ter identificado o culpado.

A maioria das super-novas termina a sua vida com gigantescas explosões e, quando morrem, formam-se nuvens quentes de gás que se espalham pelo Espaço. Estas nuvens estão repletas de átomos pesados e hidrogénio. Estes átomos simples permanecem na camada externa da estrela, onde a pressão e o calor nunca são suficientemente altos para se fundir em elementos mais pesados.

Apesar de o “combustível” nunca ser gasto na totalidade, por vezes, esta “pele” desaparece. Normalmente, a gravidade de uma estrela próxima – como uma gémea binária – rouba a capa de hidrogénio, mas não está claro para onde vai esta pele. Durante muito tempo, este foi o caso do remanescente da super-nova Cassiopeia A (Cas A).

Segundo o Live Science, os cientistas colocam a hipótese de a estrela em questão ter tido uma companheira com uma massa muito semelhante, e, portanto, com tempos de vida semelhantes. “A explosão da primeira estrela ocorre quando a segunda estiver prestes a morrer”, explicou Ryosuke Hirai, principal autor do artigo científico.

No último milhão de anos das suas vidas, as estrelas massivas tornam-se super-gigantes vermelhas com camadas externas instáveis. Se a primeira super-nova do sistema binário atingir a gigante vermelha, poderia roubar facilmente as camadas externas e transformá-la numa “estrela de envelope externo”.

De acordo com esta teoria, a segunda estrela tornar-se-ia uma estrela solitária. Para chegar a este cenário, os cientistas realizaram simulações da colisão da super-nova com uma gigante vermelha e descobriram que a super-nova pode eliminar até 90% da camada externa da estrela que a acompanha se estiverem próximas uma da outra.

Se tal tiver mesmo acontecido, a camada deveria estar a flutuar de 30 a 300 anos-luz do local da segunda super-nova. Observações recentes suportam esta teoria no caso de Cassiopeia A, já que confirmam a existência de uma camada a uma distância de 30 a 50 anos-luz de Cas A.

“As nossas simulações provam que este novo cenário poderia ser uma das formas mais promissoras para explicar a origem de Cas A, um dos resquícios de super-nova mais famosos”. O artigo científico com as descobertas foi publicado na Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

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Por ZAP
12 Outubro, 2020

 

4220: Explosão de uma (ou mais) estrelas pode ter causado uma extinção em massa na Terra

CIÊNCIA/ASTROFÍSICA

Jesse Miller

A explosão de uma ou mais super-novas pode ter desencadeado uma extinção em massa na Terra, sugere uma nova investigação liderada por Brian Fields, professor de astronomia e física da Universidade de Illinois, nos Estados Unidos.

A investigação, cujos resultados foram recentemente publicados na revista científica Proceedings of the National Academy of Sciences, explora se fenómenos astronómicos podem ter sido responsáveis por uma extinção massiva há 359 milhões de anos, na fronteira entre os períodos Devoniano e Carbonífero.

A equipa liderada por Brian Fields sugere que os raios cósmicos libertados na sequência de explosões de super-novas próximas podem ter desencadeado esta extinção.

Os cientistas debruçaram-se sobre os períodos Devoniano e Carbonífero porque as rochas que remontam a esta época contêm centenas de milhares de gerações de esporos de plantas que parecem ter sido queimadas pela luz ultravioleta, que é evidência de um evento destruição de ozono de longa duração.

“Catástrofes terrestres, como vulcanismo em grande escala e o aquecimento global, também podem destruir a camada de ozono, mas a evidências destes fenómenos não são conclusivas para o intervalo de tempo em questão”, explicou Fields, citado em comunicado.

“Em vez disso, propomos que uma ou mais explosões de super-novas, a cerca de 65 anos-luz da Terra, podem ter sido responsáveis pela perda programa de ozono”.

A equipa explorou outras causas astrofísicas para justificar esta destruição da camada de ozono, como o impacto de meteoritos, erupções solares e até explosões de raios.

“No entanto, estes eventos terminam rapidamente e é improvável que causem a destruição duradoura da camada de ozono que ocorreu no final do período Devoniano”, disse Jesse Miller, co-autor do estudo e estudante na universidade norte-americana.

Por outro lado, justificaram, uma super-nova causaria um duplo golpe: a explosão banha imediatamente a Terra com perigosos raios ultra-violeta, raios-X e raios gama e, mais tarde, a explosão de detritos desta estrela atinge o Sistema Solar, submetendo o planeta a uma irradiação de longa duração de raios cósmicos acelerados pela super-nova.

Os danos que este fenómeno causa à Terra e à camada de ozono podem durar até 100.000 anos, frisaram ainda os cientistas, citados pelo portal Phys.org.

ZAP //

Por ZAP
25 Agosto, 2020

 

 

4196: Há uma nuvem cósmica com “batimento cardíaco” (e pulsa ao ritmo do buraco negro vizinho)

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Na constelação de Aquila, existe o remanescente da super-nova W50, também chamada Nebulosa do Peixe-Boi, um nuvem de gás cósmica cuja notável característica é um micro-quasar galáctico.

Nesta nuvem, um buraco negro e uma estrela orbitam-se um ao outro, libertando poderosos jactos de material. Agora, uma equipa de investigadores detectou que esses jactos estão a gerar uma “pulsação” de raios gama na nebulosa a cerca de 100 anos-luz do micro-quasar SS433.

Os micro-quasares são feitos por uma estrela que alimenta um objecto compacto. No caso do 433, o objecto compacto é um buraco negro. Os jactos são uma consequência desse processo de alimentação e, quando interagem com o meio interestelar circundante, podem formar-se raios gama.

O que é intrigante no caso do W50 é a imensidão da escala. Normalmente, o efeito é localizado, mas a 100 anos-luz de distância, este não é o caso.

A equipa de astrónomos relacionou os batimentos cardíacos de raios gama da nebulosa às mudanças no micro-quasar.

A estrela tem cerca de 30 vezes a massa do Sol e o buraco negro tem entre 10 e 20 massas solares. Os dois objectos orbitam-se um ao outro em 13 dias, com o buraco negro a sugar matéria da estrela. Este processo criou um disco de acreção de material ao redor do buraco negro de onde os jactos são libertados. Os investigadores descobriram que a geometria do disco é a chave.

“O disco de acreção não fica exactamente no plano da órbita dos dois objectos. Precessa, ou balança, como um pião que foi colocado inclinado sobre uma mesa”, disse Diego Torres, do Instituto de Ciência Espacial de Barcelona e co-autor do estudo, ​​em comunicado. “Como consequência, os dois jactos espiralam no espaço circundante, em vez de apenas formarem uma linha recta.”

Os jactos demoram 162 dias para voltar à posição original. A equipa viu a emissão gama de outra região da nebulosa com o mesmo período. Segundo os astrónomos, isto é mais do que uma coincidência notável e a equipa está certa de que os dois devem estar ligados.

“Encontrar uma conexão tão inequívoca por tempo, cerca de 100 anos-luz de distância do micro-quasar, nem mesmo ao longo da direcção dos jactos é tão inesperado quanto incrível”, disse Jian Li, do Deutsches Elektronen-Synchrotron e autor principal do estudo. “Mas a forma como o buraco negro consegue alimentar o batimento cardíaco da nuvem de gás não está claro para nós.”

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A equipa não acredita que haja interacção directa com os jactos. Em vez disso, propuseram uma hipótese para explicar a conexão: um fluxo de protões pode ser produzido ao redor do buraco negro ou na borda dos jactos e é isso que está a interagir com o resto da nebulosa.

Este estudo foi publicado este mês na revista científica Nature Astronomy.

ZAP //

Por ZAP
20 Agosto, 2020

 

 

4109: Astrónomos podem ter encontrado estrela de neutrões perdida há décadas

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Quando uma estrela morre e se dá uma super-nova, é natural que se forme uma estrela de neutrões. Em Fevereiro de 1987, os astrónomos assistiram a uma enorme super-nova, a cerca de 160 mil anos-luz, a mais próxima da Terra em muitos anos. Contudo, não registaram a formação de nenhuma estrela de neutrões que deveria ter sido deixada como rasto.

Agora, os astrónomos puderam finalmente ver a estrela morta há mais de 30 anos, presente naquilo que resta da super-nova de 1987.

Estrela de neutrões é o culminar de uma super-nova

Dependendo do tipo de estrela que morre, podemos contar com vários tipos de super-novas. Assim, existem as super-nova tipo II, que dão origem a uma estrela de neutrões e têm início com uma estrela de massa 8 a 30 vezes maior que a do Sol. À medida que o tempo passa, essa estrela fica cada vez mais instável, uma vez que deixa de possuir elementos que suportem a fusão nuclear.

O culminar da vida de uma estrela desse tipo é explodir, libertando o seu material para o Espaço, bem como neutrinos e luz. Enquanto isso o núcleo da estrela colapsa e os astrónomos assistem a uma transformação numa estrela de neutrões.

Ilustração da SN1987A, por B. Saxton.

Episódio de 1987 não deixou rasto esperado… até agora

Em 1987, tudo aconteceu como se esperava. Uma estrela super-gigante azul, já velha, com a massa 20 vezes superior à do Sol, explodiu e o espectáculo de luzes foi até visível a olho nu aqui na Terra. Da Sanduleak -69 202 só ficou um rasto de super-nova chamado SN 1987. Todavia, no centro dessa super-nova não foram encontrados vestígios da expectável estrela de neutrões.

Até que, em Novembro do ano passado, uma equipa de investigadores liderada por Phil Cigan da Universidade de Cardiff, no Reino Unido, anunciou ter encontrado uma mancha quente e brilhante no núcleo da SN 1987. Segundo eles, que visualizaram o fenómeno através do Atacama Large Millimeter Array, no Chile, essa mancha consiste numa estrela de neutrões envolvida por uma nuvem de poeira.

Suposta NS 1987 é a mais jovem já detectada

No entanto, o que a equipa considerou ser a estrela de neutrões era, conforme vieram a descobrir, demasiado brilhante. Por isso, uma outra equipa da National Autonomous University, no México, liderada pelo astrofísico Dany Page, provou teoricamente que a mancha brilhante podia ser, de facto, uma estrela de neutrões.

Isto, porque o brilho que emana é efectivamente consistente com a emissão térmica de uma estrela de neutrões muito jovem. Ou seja, ainda está muito quente devido à super-nova. A esta estrela, aparentemente descoberta, foi dado o nome de NS 1987.

De acordo com a equipa de Dany Page, a NS 1987 teria 25 quilómetros de largura e cerca de 1,38 vezes a massa do Sol. Além disso, é a estrela de neutrões mais jovem alguma vez detectada, estando a segunda mais jovem num vestígio da super-nova Cassiopeia A, que explodiu no século XVII e está a 11 mil anos-luz de distância.

Como a suposta NS 1987 ainda está envolvida em poeira, a sua observação directa, a fim de confirmar a teoria da equipa de Page, é impossível. Assim sendo, os astrónomos vão continuar a estudá-la, para perceber se podem confirmar a estrela de neutrões da super-nova de 1987.

Pplware
Autor: Ana Sofia
04 Ago 2020

 

 

4070: Espectacular flash ultravioleta pode finalmente explicar como as anãs brancas explodem

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Composição, pelo ZTF, de SN2019yvq (ponto azul perto no centro da imagem) na galáxia hospedeira NGC 4441 (galáxia amarelada no centro da imagem), quase a 140 milhões de anos-luz da Terra. SN2019yvq exibiu um flash ultravioleta raramente observado nos dias que se seguiram à explosão da anã branca.
Crédito: ZTF/A. A. Miller (Universidade Northwestern) e D. Goldstein (Caltech)

Apenas pela segunda vez, os astrofísicos avistaram um flash espectacular de luz ultravioleta acompanhando a explosão de uma anã branca.

Um tipo extremamente raro de super-nova, o evento deverá fornecer informações sobre vários mistérios de longa data, incluindo o que faz as anãs brancas explodirem, como a energia escura acelera o cosmos e como o Universo produz metais pesados, como o ferro.

“O flash UV diz-nos algo muito específico sobre como esta anã branca explodiu,” disse o astrofísico Adam Miller, da Universidade Northwestern, que liderou a investigação. “Com o passar do tempo, o material explodido afasta-se da fonte. À medida que este material fica mais fino, podemos ver cada vez mais profundamente. Após um ano, o material será tão fino que veremos até ao centro da explosão.”

Nesse ponto, disse Miller, a sua equipa saberá mais sobre como esta anã branca e todas as anãs brancas – que são remanescentes densos de estrelas mortas – explodem.

O artigo científico foi publicado dia 23 de Julho na revista The Astrophysical Journal.

Evento comum com um “twist” raro

Usando o ZTF (Zwicky Transient Facility) financiado pela NSF (National Science Foundation) e localizado no Observatório Palomar, perto de San Diego, EUA, investigadores descobriram pela primeira vez a super-nova peculiar em Dezembro de 2019 – apenas um dia depois de explodir. O evento, denominado SN2019yvq, ocorreu numa galáxia relativamente próxima, localizada 140 milhões de anos-luz da Terra, muito perto da cauda da constelação de Dragão.

“Descobrir super-novas assim que nascem foi um dos grandes motivadores do ZTF. É um objectivo desafiador, mas quando os astrónomos são capazes de o fazer, como com a recente descoberta de SN2019yvq, isso pode revelar novas informações sobre a física das super-novas e dos seus sistemas progenitores,” disse o professor Shri Kulkarni do Caltech, investigador principal do ZTF.

Em poucas horas, os astrofísicos usaram o Observatório Swift [Neil Gehrels] da NASA para estudar o fenómeno em comprimentos de onda ultravioleta e raios-X. Imediatamente classificaram SN2019yvq como uma super-nova do tipo Ia (pronuncia-se “um-A”), um evento razoavelmente frequente quando uma anã branca explode.

“Estas são algumas das explosões mais comuns do Universo,” disse Miller. “Mas este flash UV é especial. Os astrónomos há anos que procuram estes flashes e nunca os encontraram. Até onde sabemos, esta é apenas a segunda vez que um flash UV é visto com uma super-nova do tipo Ia.”

“O primeiro caso é iPTF14atg. Foi descoberto pelo iPTF (intermediate Palomar Transient Factory), o antecessor do ZTF,” disse Yuhan Yao, co-autor deste artigo. “SN2019yvq exibe uma velocidade muito maior do que iPTF14atg, demonstrando que este fenómeno é realmente mais comum do que se pensava originalmente.”

Mistério quente

O flash raro, que durou alguns dias, indica que algo dentro ou perto da anã branca estava incrivelmente quente. Dado que as anãs brancas se tornam cada vez mais frias à medida que envelhecem, o influxo de calor intrigou os astrónomos.

“A maneira mais simples de criar luz ultravioleta é ter algo muito, muito quente,” disse Miller. “Precisamos de algo muito mais quente do que o nosso Sol – um factor de três ou quatro vezes mais quente. A maioria das super-novas não são tão quentes, de modo que não recebemos radiação UV muito intensa. Algo invulgar deve ter acontecido com esta super-nova para criar um fenómeno tão quente.”

Miller e a sua equipa pensam que esta é uma pista importante para entender porque é que as anãs brancas explodem, que tem sido um mistério de longa data no campo. Actualmente, existem várias hipóteses concorrentes. Miller está particularmente interessado em explorar quatro hipóteses diferentes, que correspondem à análise de dados de SN2019yvq pela sua equipa.

Os cenários possíveis que podem fazer com que uma anã branca expluda com um flash UV são:

  1. Uma anã branca consome a sua estrela companheira e torna-se tão grande e instável que explode. Os materiais da anã branca e da estrela companheira colidem, provocando um flash de emissão ultravioleta;
  2. O material radioactivo extremamente quente no núcleo da anã branca mistura-se com as suas camadas mais externas, fazendo com que a concha exterior atinja temperaturas mais altas do que o normal;
  3. Uma camada externa de hélio inflama carbono dentro da anã branca, despoletando uma explosão dupla extremamente quente e um flash UV;
  4. Duas anãs brancas fundem-se, provocando uma explosão com material ejectado em colisão que emite radiação ultravioleta.

“Dentro de um ano,” disse Miller, “seremos capazes de descobrir qual destes quatro cenários é a explicação mais provável.”

Informações impressionantes

Quando os cientistas souberem o que provocou a explosão, aplicarão essas descobertas para aprender mais sobre a formação planetária e sobre a energia escura.

Como a maior parte do ferro no Universo é produzido por super-novas do tipo Ia, uma melhor compreensão deste fenómeno pode dizer-nos mais sobre o nosso próprio planeta. O ferro das estrelas que explodiram, por exemplo, formou o núcleo de todos os planetas rochosos, incluindo a Terra.

“Se quisermos entender como a Terra foi formada, precisamos de entender de onde veio o ferro e qual a quantidade necessária,” disse Miller. “Compreender as maneiras pelas quais uma anã branca explode dá-nos uma compreensão mais precisa de como o ferro é criado e distribuído por todo o Universo.”

Iluminando a energia escura

As anãs brancas também já desempenham um papel enorme no entendimento actual da energia escura pelos físicos. Os cientistas preveem que as anãs brancas têm todas o mesmo brilho quando explodem. De modo que as super-novas do tipo Ia são consideradas “velas padrão”, permitindo que os astrónomos calculem exactamente a que distância estão estas explosões da Terra. A utilização de super-novas para medir distâncias levou à descoberta da expansão acelerada do Universo e da energia escura, uma descoberta reconhecida com o Prémio Nobel da Física em 2011.

“A maioria das galáxias estão na verdade a afastar-se de nós. Se existirem explosões de super-novas do tipo Ia em galáxias muito distantes, as suas distâncias e velocidades podem ser inferidas a partir de quão brilhantes essas super-novas parecem ser, vistas a partir da Terra,” explicou Yao. “Os astrónomos descobriram que o Universo está a expandir-se a um ritmo cada vez mais rápido, e a explicação mais popular é que dois-terços do Universo são constituídos pela misteriosa energia escura.”

Ao melhor entender as explosões das anãs brancas, Miller pensa que podemos melhor entender a energia escura e a rapidez com que acelera o Universo.

“De momento, ao medir distâncias, tratamos todas estas explosões da mesma forma, mas temos boas razões para pensar que existem vários mecanismos de explosão,” explicou. “Se conseguirmos determinar o mecanismo exacto da explosão, pensamos que podemos separar melhor as super-novas e assim fazer medições mais precisas da distância.”

Astronomia On-line
28 de Julho de 2020

 

 

4061: Criada em laboratório matéria análoga à formada na fusão de estrelas

CIÊNCIA/ASTROFÍSICA/FÍSICA

ESO / L. Calçada / M. Kornmesser
Fusão de estrelas de neutrões GW170817

Foi criada em laboratório matéria análoga à formada em super-novas ou na fusão de estrelas de neutrões, por investigadores das universidades de Coimbra e de Caen (em França).

A equipa do Centro de Física da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra (FCTUC) e da Universidade de Caen, na Normandia (França), “determinou as propriedades da matéria criada em laboratório com características semelhantes às da matéria que se forma em super-novas ou na fusão de estrelas de neutrões”, revela a Universidade de Coimbra em comunicado.

Na experiência, realizada no laboratório GANIL (a sigla em francês de Grande Acelerador Nacional de Iões Pesados), no âmbito da colaboração com a multinacional Indra, foi criada “matéria análoga à que se forma neste tipo de eventos muito explosivos a partir da colisão de um núcleo de estanho contra um núcleo de xénon”, explica a Universidade de Coimbra.

Este tipo de experiências contribui para conhecer melhor as condições em que se geram e evoluem as super-novas e a fusão de estrelas de neutrões.

Os resultados do estudo, já publicado na revista Physical Review Letters, da Sociedade Americana de Física, permitem “saber como é formado o meio em eventos como super-novas ou a fusão de estrelas de neutrões, e determinar de que modo é transferida a energia entre os diferentes constituintes, nomeadamente a energia depositada na estrela pelos neutrinos antes destes escaparem para o universo”, afirmam Constança Providência e Helena Pais, do Centro de Física da FCTUC.

Na fusão de estrelas de neutrões, realçam, “este conhecimento pode indicar qual a quantidade de material que é expelido e observado na forma de uma quilonova”.

Helena Pais foi a responsável pela análise dos dados experimentais que determinou as interacções que ocorrem na matéria resultante deste tipo de eventos e em que condições ainda existem pequenos agregados antes da matéria se tornar homogénea, devido ao aumento da densidade. Em baixas densidades, esclarece a investigadora, citada no comunicado, “a matéria não é homogénea, e as suas propriedades determinam a evolução de uma super-nova ou da fusão de duas estrelas”.

Para uma correcta interpretação dos resultados, foi ainda essencial o modelo teórico previamente desenvolvido por Constança Providência e Helena Pais.

As estrelas de neutrões são um dos objectos mais compactos do Universo, juntamente com os buracos negros. Apesar de terem uma massa comparável à do Sol, entre uma a duas massas solares aproximadamente, o seu raio não vai para além de 15 quilómetros, muito inferior ao raio do Sol, com cerca de 700 mil quilómetros (estes astros sugerem um núcleo atómico gigante). As estrelas de neutrões formam-se em eventos muito explosivos – as super-novas.

“Este tipo de eventos liberta em poucos dias mais energia que o Sol em toda a sua vida. Actualmente, pensa-se também que a formação dos elementos mais pesados que conhecemos, entre os quais os metais nobres, como o ouro e a platina, poderá acontecer quando duas estrelas de neutrões colidem”, adiantam as investigadoras.

Para descrever qualquer destes eventos, acrescentam, “é necessário conhecer como se comporta a matéria estelar, desde densidades muitos baixas até densidades cerca de várias vezes a densidade de matéria no centro de um núcleo atómico”.

Estas estrelas, que são constituídas essencialmente por neutrões, contêm também outro tipo de partículas no seu interior. “Além de protões e electrões que, em conjunto com os neutrões, constituem os átomos, que nada mais são do que os blocos de construção da matéria terrestre, acredita-se também que vários outros tipos de partículas, e possivelmente novos estados de matéria, alguns que podem ser criados e estudados em aceleradores de partículas, podem existir no interior destes objectos compactos”, referem Helena Pais e Constança Providência.

“Hiperões (partículas semelhantes aos nucleões mas que contêm quarks estranhos), condensados de Bose-Einstein de piões ou kaões (um tipo especial de matéria bosónica) e matéria de quarks são alguns exemplos”, indicam as investigadoras, frisando que “matéria de quarks fria, que não é acessível no laboratório, pode igualmente existir no interior destas estrelas em diferentes fases, cada fase com propriedades únicas”.

É por esta razão que os físicos nucleares e de partículas, salientam Helena Pais e Constança Providência, “estão tão interessados em estudar as estrelas de neutrões”. Além disso, notam ainda, “como estes objectos são muito compactos, também são óptimos laboratórios para testar a teoria da relatividade geral”.

ZAP // Lusa

Por Lusa
27 Julho, 2020

 

 

3977: A abundância de metais raros aponta para uma estrela companheira desaparecida da super-nova Cassiopeia A

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

O remanescente de super-nova Cassiopeia A, fotografado pelo Observatório de raios-X Chandra da NASA. Cálculos por cientistas do instituto RIKEN, com base em dados do Chandra, indicam que a estrela progenitora tinha uma companheira, que ainda não foi observada.
Crédito: NASA/CXC/SAO

Uma análise espectroscópica por astrofísicos do instituto RIKEN (Japão) sugere que a estrela massiva que explodiu para formar a super-nova conhecida como Cassiopeia A provavelmente tinha uma estrela companheira que ainda não foi descoberta. Isto dará um novo impulso aos esforços para localizar a companheira.

As super-novas estão entre os eventos mais violentos do Universo. Ocorrem quando uma estrela massiva esgota o seu reservatório de combustível e o seu núcleo colapsa sob a enorme atracção gravitacional da estrela.

Embora tenham sido apresentadas teorias que expliquem os processos envolvidos, ainda precisam de ser corroboradas por observações. “Os mecanismos de explosão de estrelas massivas são um problema de longa data na astrofísica,” observa Toshiki Sato, do Laboratório de Astrofísica de Alta Energia do RIKEN. “Temos cenários teóricos, mas gostaríamos de confirmá-los com observações.”

Um importante parâmetro no estudo da evolução das estrelas é a proporção de elementos mais pesados para o elemento mais leve, hidrogénio – uma proporção conhecida como metalicidade. Pouco depois do Big Bang, havia apenas três elementos: hidrogénio, hélio e lítio. Mas a cada geração sucessiva de estrelas, os elementos mais pesados tornaram-se mais abundantes.

A metalicidade inicial de uma estrela é um factor importante na determinação do seu destino. “A metalicidade inicial afecta a maneira como uma estrela morre,” diz Sato. “Portanto, é muito importante investigar a metalicidade inicial para entender como uma estrela explodiu.”

Agora, Sato e seus colegas determinaram pela primeira vez a metalicidade inicial de Cassiopeia A. Fizeram-no combinando dados de 13 observações da super-nova pelo Observatório de raios-X Chandra da NASA ao longo dos últimos 18 anos para encontrar a proporção do elemento manganês em relação ao cromo no momento da explosão. A partir deste rácio, estimaram que a metalicidade inicial de Cassiopeia A era menor do que a do Sol.

Cassiopeia A é conhecida por ser uma super-nova de invólucro despojado porque a sua camada externa de hidrogénio foi arrancada. Mas a baixa metalicidade inicial implica que o vento estelar teria sido demasiado fraco para remover a camada de hidrogénio. A única explicação que resta é que foi removida por uma estrela companheira – uma descoberta surpreendente, já que até ao momento não foi encontrada nenhum indício de uma estrela companheira.

“A razão pela qual nunca foi observada pode ser porque é um objecto compacto e fraco, como um buraco negro, uma estrela de neutrões ou uma anã branca,” diz Sato. “Este achado, portanto, fornece uma nova direcção para a compreensão da origem de Cassiopeia A. Esperamos que isto leve a um avanço significativo na compreensão do mecanismo das explosões de super-nova.”

Astronomia On-line
10 de Julho de 2020

 

 

3954: Cientistas criam miniatura de ondas de choque de super-novas (e quase desvendam um mistério)

CIÊNCIA/ASTROFÍSICA

Frederico Fiuza / SLAC National Accelerator Laboratory
A estrutura turbulenta do campo magnético em duas ondas de choque a afastar-se uma da outra

Esta versão em miniatura das ondas de choque das super-novas pode ter ajudado os cientistas a chegar muito perto da resolução de um antigo mistério cósmico.

Uma equipa de investigadores do Departamento de Energia do Centro de Aceleração Linear de Stanford (SLAC) criou uma versão em miniatura das ondas de choque das super-novas, eventos que acontecem quando uma estrela morre.

As super-novas emitem ondas de choque e explodem em raios cósmicos. Estas ondas agem como se fossem uma espécie de acelerador de partículas, mas os cientistas não entendiam como e porque é que este processo acontece. “Estes sistemas são fascinantes, mas como estão muito longe é muito difícil estudá-los”, disse o investigador Frederico Fiuza, citado pelo Live Science.

Para entender melhor este fenómeno, os cientistas reproduziram a dispersão das ondas em laboratório, mas de forma reduzida. “Não estamos a tentar criar remanescentes de super-novas em laboratório, mas podemos aprender mais sobre a física dos choques astrofísicos e validar modelos”, explicou Fiuza.

A equipa disparou lasers potentes em placas de carbono, o que resultou em dois fluxos de plasma que, ao colidirem, criaram uma onda de choque “em condições semelhantes a um choque remanescente de uma super-nova”.

Ao ver de perto o que acontece nestes eventos, os cientistas verificaram que o choque é capaz de acelerar os electrões quase à velocidade da luz. Ainda assim, como se trata de um fenómeno análogo, não foi possível perceber como é que os electrões atingiram esta velocidade, o que levou a equipa a recorrer à modelagem por computador.

“Não conseguimos ver como é que as partículas obtêm a sua energia, nem nas experiências, nem nas observações astrofísicas. É neste momento que as simulações entram em cena”, disse Anna Grassi, co-autora do estudo, publicado no dia 8 de Junho na Nature Physics.

O mistério ainda continua. No entanto, a simulação sugere que os campos electromagnéticos turbulentos dentro da onda de choque podem ser os responsáveis por acelerar os electrões à velocidade da luz.

Os cientistas vão continuar a investigar para encontrar uma resposta definitiva para este mistério cósmico.

ZAP //

Por ZAP
5 Julho, 2020

 

 

3686: Northolt Branch Observatories

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

2020jfo is a type II supernova in the spiral galaxy Messier 61, located about 53 million light-years away in the direction of the constellation Virgo.

This supernova was discovered at the Zwicky Transient Facility, Palomar Mountain, on May 6th. We imaged it on May 11th. Its brightness was +14.7 mag at that time.

Northolt Branch Observatories
Qhyccd

 

 

3576: A Via Láctea pode estar a catapultar estrelas para os confins da galáxia

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

V. Belokurov based on the images by Marcus and Gail Davies and Robert Gendler

De acordo com simulações de computador de última geração, a Via Láctea pode estar a lançar estrelas para o espaço circum-galáctico em eventos desencadeados por explosões de super-novas.

De acordo com um estudo publicado esta segunda-feira na revista científica Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, cientistas da Universidade da Califórnia usaram simulações cosmológicas hiper-realistas para mostrar como aglomerados de super-novas – explosões de estrelas moribundas – podem criar uma dispersão de sóis quentes nos confins da Via Láctea.

As simulações ilustram as plumas de estrelas que foram lançadas do centro da Via Láctea e demonstram a forma como a galáxia pode estar a evoluir e a expandir-se.

“As simulações do FIRE-2 permitem gerar filmes que fazem parecer que se está a observar uma galáxia real”, disse Sijie Yu, principal autor do estudo, num comunicado citado pelo EurekAlert. “Mostram-nos que, à medida que o centro da galáxia está a girar, uma bolha impulsionada pela super-nova está a desenvolver-se com estrelas a formar-se na borda. Parece que as estrelas estão a ser expulsas do centro“.

A equipa sugere que as super-novas possam representar cerca de 40% das estrelas nos confins da Via Láctea, conhecida como auréola externa.

As descobertas das simulações do FIRE-2 apoiam as evidências observacionais existentes que sugerem que as estrelas não estão apenas a mover-se, mas sim a formar-se à medida que são expulsas do centro da galáxia.

Segundo James Bullock, autor sénior do estudo, “as simulações numéricas altamente precisas mostraram que é provável que a Via Láctea esteja a lançar estrelas para o espaço circum-galáctico em descargas provocadas por explosões de super-novas“.

Bullock acrescentou que estrelas maduras, pesadas e ricas em metal, como o nosso Sol, giram em torno do centro da galáxia a uma velocidade e trajectória previsíveis. Porém, as estrelas de baixa metalicidade, submetidas a menos gerações de fusão do que o nosso Sol, podem ser vistas a girar na direcção oposta.

Durante a vida útil de uma galáxia, o número de estrelas produzidas nas descargas de bolhas de super-nova é pequeno, cerca de 2%. No entanto, durante as partes das histórias das galáxias, quando os eventos de explosão estelar estão a crescer, até 20% das estrelas formam-se desta forma.

ZAP //

Por ZAP
21 Abril, 2020

 

 

3574: Cientistas descobrem super-nova que supera todas as outras

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Impressão de artista de uma super-nova.
Crédito: Aaron Geller (Universidade Northwestern)

Uma super-nova pelo menos duas vezes mais brilhante e energética, e provavelmente muito mais massiva do que qualquer outra já registada, foi identificada por uma equipa internacional de astrónomos liderada pela Universidade de Birmingham.

A equipa, que incluiu especialistas de Harvard, da Universidade Northwestern e da Universidade do Ohio, pensa que a super-nova, apelidada SN2016aps, pode ser o exemplo de uma super-nova extremamente rara por “instabilidade de pares pulsantes”, possivelmente formada por duas estrelas massivas que se fundiram antes da explosão. Os seus achados foram publicados na revista Nature Astronomy.

Até agora, um evento deste tipo só existia na teoria e nunca tinha sido confirmado através de observações astronómicas.

O Dr. Matt Nicholl, da Escola de Física e Astronomia e do Instituto de Astronomia de Ondas Gravitacional da Universidade de Birmingham, é o principal autor do estudo. Ele explica: “Podemos medir super-novas usando duas escalas – a energia total da explosão e a quantidade dessa energia que é emitida como luz observável ou radiação.

“Numa super-nova típica, a radiação é inferior a 1% da energia total. Mas em SN2016aps, descobrimos que a radiação era cinco vezes a energia da explosão de uma super-nova de tamanho normal. Esta é a maior quantidade de luz que já vimos emitida por uma super-nova.”

Para se tornar tão brilhante, a explosão deve ter sido muito mais energética do que o habitual. Ao examinar o espectro de luz, a equipa conseguiu mostrar que a explosão foi provocada por uma colisão entre a super-nova e uma concha massiva de gás, lançada pela estrela nos anos anteriores à explosão.

“Apesar de muitas super-novas serem descobertas todas as noites, a maioria encontra-se em galáxias massivas,” disse o Dr. Peter Blanchard, da Universidade Norhtwestern e co-autor do estudo. “Esta imediatamente destacou-se para mais observações porque parecia estar no meio do nada. Só conseguimos ver a galáxia onde esta estrela nasceu depois da super-nova ter desvanecido.”

A equipa observou a explosão durante dois anos, até que diminuiu para 1% do seu brilho máximo. Usando estas medições, calcularam que a massa da super-nova era entre 50 e 100 vezes a massa do Sol (massas solares). Normalmente, as super-novas têm massas entre 8 e 15 massas solares.

“Estrelas com massas extremamente grandes sofrem pulsações violentas antes de morrerem, libertando uma gigantesca concha de gás. Isto pode ser alimentado por um processo chamado instabilidade de par, que tem sido um tópico de especulação para os físicos ao longo dos últimos 50 anos,” diz o Dr. Nicholl. “Se a super-nova acertar no momento certo, pode alcançar esta concha e libertar uma enorme quantidade de energia na colisão. Achamos que este é um dos candidatos mais convincentes já observado para este processo e provavelmente o mais massivo.”

“SN2016aps também continha outro puzzle,” acrescentou o Dr. Nicholl. “O gás que detectámos era na maioria hidrogénio – mas uma estrela tão grande normalmente teria perdido todo o seu hidrogénio via ventos estelares muito antes de começar a pulsar. Uma explicação é que duas estrelas ligeiramente menos massivas, digamos 60 massas solares, se fundiram antes da explosão. As estrelas de baixa massa mantêm o seu hidrogénio por mais tempo, enquanto a sua massa combinada é alta o suficiente para desencadear a instabilidade de par.”

De acordo com o professor Edo Berger, co-autor da Universidade de Harvard, “a descoberta desta super-nova extraordinária não podia ter chegado num momento melhor. Agora que sabemos que tais explosões energéticas ocorrem na natureza, o Telescópio Espacial James Webb da NASA será capaz de ver eventos semelhantes tão distantes que podemos voltar no tempo até à morte das primeiras estrelas do Universo.”

A super-nova 2016aps foi detectada pela primeira vez em dados do Pan-STARRS (Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System), um programa astronómico em larga escala. A equipa também usou dados do Telescópio Espacial Hubble, dos observatórios Keck e Gemini, no Hawaii, e dos Observatórios MDM e MMT no estado norte-americano do Arizona. Outras instituições colaboradoras incluem a Universidade de Estocolmo, a Universidade de Copenhaga, o Instituto de Tecnologia da Califórnia e o STScI (Space Telescope Science Institute).

Astronomia On-line
21 de Abril de 2020

 

 

3569: Northolt Branch Observatories

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

2020 fqv é uma super-nova tipo Ib nas “Galáxias Borboletas”, um par de galáxias espiral a cerca de 60 milhões de anos-luz da Terra. A super-nova foi descoberta no dia 31 de Março no Zwicky Transient Facility. Esta é apenas a segunda super-nova encontrada nas Galáxias Borboletas, após 2004 cc.

Ontem à noite, observámo-lo em + 15.3 mag, indicando que parou de iluminar, e agora está perto do seu pico de brilho.

As Galáxias Borboletas, formalmente conhecidas como NGC 4567 e NGC 4568, estão em processo de fusão – um destino que também aguarda nossa própria Via Láctea. Daqui a cerca de 4.5 bilhões de anos, vai colidir com a galáxia Andrómeda.

Porque as fusões de galáxias levam bilhões de anos para se revelar, não podem ser observadas directamente. Em vez disso, usamos “fotos” como a das Galáxias Borboletas para estudar o processo.

Super-novas tipo II: https://en.wikipedia.org/wiki/Type_II_supernova
As Galáxias Borboletas: https://en.wikipedia.org/wiki/NGC_4567_and_NGC_4568
A colisão entre Andrómeda e a Via Láctea: https://en.wikipedia.org/wiki/Andromeda%E2%80%93Milky_Way_collision

Northolt Branch Observatories
Qhyccd

2020fqv is a type IIb supernova in the “Butterfly Galaxies”, a pair of spiral galaxies about 60 million light-years from Earth. The supernova was discovered on March 31st at the Zwicky Transient Facility. This is only the second supernova found in the Butterfly Galaxies, after 2004cc.

Last night we observed it at +15.3 mag, indicating that it has stopped brightening, and is now near its peak brightness.

The Butterfly Galaxies, formally known as NGC 4567 and NGC 4568, are in the process of merging – a fate that also awaits our own Milky Way. About 4.5 billion years from now, it will collide with the Andromeda galaxy.

Because galaxy mergers take billions of years to unfold, they can not be observed directly. Instead, we use “snapshots” like that of the Butterfly Galaxies to study the process.

Type II supernovae: https://en.wikipedia.org/wiki/Type_II_supernova
The Butterfly Galaxies: https://en.wikipedia.org/wiki/NGC_4567_and_NGC_4568
The collision between Andromeda and the Milky Way: https://en.wikipedia.org/…/Andromeda%E2%80%93Milky_Way_coll…

Northolt Branch Observatories
Qhyccd

20/04/2020

 

3475: Os últimos suspiros de uma estrela massiva

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

As super-novas são incrivelmente energéticas; muitas podem ofuscar brevemente uma galáxia inteira.
Crédito: ESO/M. Kornmesser

No que toca à astronomia, Betelgeuse tem sido ultimamente o centro das atenções por parte dos media. A super-gigante vermelha está a chegar ao final da sua vida e, quando uma estrela com mais de 10 vezes a massa do Sol morre, fá-lo de maneira espectacular. Quando o seu brilho caiu recentemente para o valor mais baixo dos últimos cem anos, muitos entusiastas do espaço ficaram excitados com o facto de Betelgeuse se tornar em breve uma super-nova, explodindo numa exibição deslumbrante que poderá ser visível até durante o dia.

Embora a famosa estrela no ombro de Orionte vá provavelmente chegar ao fim da sua vida daqui a algumas dezenas de milhares de anos – meros dias, de um ponto de vista do tempo cósmico – os cientistas continuam a afirmar que a queda de brilho foi devida à pulsação da estrela. O fenómeno é relativamente comum entre as gigantes vermelhas e há décadas que sabemos que Betelgeuse pertence a esse grupo.

Por coincidência, investigadores da Universidade da Califórnia em Santa Barbara já fizeram previsões sobre o brilho da super-nova que resultaria quando uma estrela pulsante como Betelgeuse explodisse.

O estudante de Física Jared Goldberg publicou um estudo juntamente com o professor Lars Bildsten, diretor do KITP (Kavli Institute for Theoretical Physics), e Bill Paxton, também do KITP, no qual detalham como a pulsação de uma estrela afectará a explosão resultante quando esta chegar ao seu fim da sua vida. O artigo foi publicado na revista The Astrophysical Journal.

“Nós queríamos saber como seria se uma estrela pulsante explodisse em diferentes fases da pulsação,” disse Goldberg, investigador da NSF (National Science Foundation). “Os modelos anteriores são mais simples porque não incluem os efeitos das pulsações que dependem do tempo.”

Quando uma estrela do tamanho de Betelgeuse finalmente fica sem material para fundir no seu centro, perde a pressão externa que a impedia de colapsar sob o seu imenso peso. O colapso resultante do núcleo ocorre em meio segundo, muito mais depressa do que a superfície da estrela e as camadas externas inchadas demoram para perceber.

À medida que o núcleo de ferro colapsa os átomos desassociam-se em electrões e protões. Combinam-se para formar neutrões e, no processo, libertam partículas altamente energéticas chamadas neutrinos. Normalmente, os neutrinos interagem muito pouco com a matéria – 100 biliões passam pelo nosso corpo a cada segundo sem uma única colisão. Dito isto, as super-novas estão entre os fenómenos mais poderosos do Universo. Os números e as energias dos neutrinos produzidos no colapso do núcleo são tão imensos que embora apenas uma pequena fracção colida com o material estelar, geralmente é mais do que suficiente para lançar uma onda de choque capaz de fazer explodir a estrela.

Essa explosão resultante atinge as camadas externas da estrela com uma energia estupenda, criando uma explosão que pode ofuscar brevemente uma galáxia inteira. A explosão permanece brilhante durante mais ou menos 100 dias, já que a radiação só pode escapar uma vez que o hidrogénio ionizado se recombina com os electrões perdidos para se tornar neutro novamente. Isto ocorre de fora para dentro, o que significa que os astrónomos conseguem ver cada vez mais profundamente a super-nova com o passar do tempo até que finalmente a luz do centro possa escapar. Nesse ponto, tudo o que resta é o brilho fraco das partículas radioactivas, que podem continuar a brilhar durante anos.

As características de uma super-nova variam com a massa da estrela, com a energia total da explosão e, principalmente, com o seu raio. Isto significa que a pulsação de Betelgeuse complica a previsão de como irá explodir.

Os investigadores descobriram que se a estrela inteira estiver a pulsar em uníssono – como que a “inspirar” e a “expirar” – então a super-nova comportar-se-á como se Betelgeuse fosse uma estrela estática com um determinado raio. No entanto, as diferentes camadas da estrela podem oscilar umas contra as outras: as camadas exteriores podem expandir-se enquanto as camadas intermédias contraem, e vice-versa.

Para o caso de pulsação simples, o modelo da equipa produziu resultados semelhantes aos modelos que não consideravam a pulsação. “Parece uma super-nova de uma estrela maior ou menor em diferentes pontos da pulsação,” explicou Goldberg. “Quando começamos a ter em conta as pulsações mais complicadas, quando há coisas que se movem para dentro ao mesmo tempo que coisas se movem para fora – é que o nosso modelo realmente produz diferenças visíveis,” explicou.

Nestes casos, os cientistas descobriram que à medida que a luz sai das camadas progressivamente mais profundas da explosão, as emissões parecem o resultado de super-novas de estrelas de diferentes tamanhos.

“A luz da parte da estrela que é comprimida é mais fraca,” realçou Goldberg, “exactamente como seria de esperar de uma estrela mais compacta e sem pulsação.” Ao mesmo tempo, a luz de partes da estrela que se expandiam seria mais brilhante, como se viesse de uma estrela maior e não pulsante.”

Astronomia On-line
3 de Março de 2020

 

 

3407: Novas informações sobre as explosões mais brilhantes do Universo

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

A super-nova SN 2006gy foi descoberta no dia 18 de Setembro de 2006. À altura, foi considerada a explosão estelar mais brilhante alguma vez registada (desde então foram descobertos eventos ainda mais brilhantes).
Crédito: Fox, Ori D. et al., Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

Investigadores suecos e japoneses encontraram, após dez anos, uma explicação para as linhas peculiares de emissão vistas numa das super-novas mais brilhantes já observadas – SN 2006gy. Ao mesmo tempo, encontraram uma explicação de como a super-nova surgiu.

As super-novas super-luminosas são as explosões mais luminosas do cosmos. SN 2006gy é um destes eventos, até dos mais estudados, mas os cientistas não tinham a certeza da sua origem. Astrofísicos da Universidade de Estocolmo, juntamente com colegas japoneses, descobriram agora grandes quantidades de ferro na super-nova através de linhas espectrais que nunca haviam sido vistas anteriormente nem em super-novas nem noutros objectos astrofísicos. Isto levou a uma nova explicação de como surgiu a super-nova.

“Ninguém tinha comparado espectros de ferro neutro, ou seja, ferro que todos os electrões retinham, com as linhas de emissão não identificadas de SN 2006gy, porque o ferro é normalmente ionizado (um ou mais electrões removidos). Tentámos e vimos com entusiasmo como linhas após linhas se alinhavam, exactamente como no espectro observado,” diz Anders Jerkstrand, Departamento de Astronomia, Universidade de Estocolmo.

“Tornou-se ainda mais empolgante quando descobrimos rapidamente que eram necessárias quantidades muito grandes de ferro para formar as linhas – pelo menos um-terço da massa do Sol – o que descartou directamente alguns cenários antigos e, ao invés, revelou um novo.”

A progenitora de SN 2006gy era, de acordo com um novo modelo, uma estrela dupla composta por uma anã branca do mesmo tamanho que a Terra e por uma estrela massiva rica em hidrogénio do tamanho do nosso Sistema Solar em órbita íntima. À medida que a estrela rica em hidrogénio expandia o seu invólucro, o que acontece quando novo combustível é incendiado nos estágios finais da sua evolução, a anã branca foi apanhada no seu invólucro e espiralou em direcção ao centro da companheira. Quando chegou ao centro, a anã branca instável explodiu e nasceu daí uma super-nova do Tipo Ia. Esta super-nova então colidiu com o invólucro expelido, que é lançado durante o movimento espiral, e esta colisão gigantesca deu origem à luz de SN 2006gy.

“A ideia de uma super-nova do Tipo Ia estar por trás de SN 2006gy vira de cabeça para baixo o que a maioria dos investigadores pensa,” diz Anders Jerkstrand.

“O facto de uma anã branca poder estar em órbita próxima de uma estrela massiva rica em hidrogénio, e explodir rapidamente ao cair no centro, fornece novas informações importantes para a teoria da evolução das estrelas duplas e para as condições necessárias para uma anã branca explodir.”

Astronomia On-line
31 de Janeiro de 2020

 

3232: VLT observa região central da Via Láctea e descobre formação estelar primordial muito intensa

CIÊNCIA

Obtida com o instrumento HAWK-I montado noVLT do ESO, no deserto chileno do Atacama, esta imagem mostra a região central da Via Láctea com uma resolução angular de 0,2 segundos de arco, o que significa que o nível de detalhe obtido pelo HAWK-I corresponde, aproximadamente, a estar em Lisboa e conseguir ver um campo de futebol no Porto. A imagem combina observações em três bandas diferentes de comprimentos de onda. A equipa utilizou os filtros de banda larga J (centrado a 1250 nanómetros, no azul), H (centrado a 1635 nanómetros, no verde) e K (centrado a 2150 nanómetros, no vermelho), para cobrir a região do infravermelho próximo do espectro electromagnético. Ao observar nesta região de comprimentos de onda, o instrumento HAWK-I vê para lá da poeira, conseguindo observar determinadas estrelas na região central da Galáxia que, de outro modo, seriam invisíveis.
Crédito: ESO/Nogueras-Lara et al.

O VLT (Very Large Telescope) do ESO observou a região central da Via Láctea com uma resolução extraordinária e revelou novos detalhes sobre a história da formação estelar na nossa Galáxia. Graças a estas novas observações, os astrónomos descobriram evidências de um evento dramático na vida da Via Láctea: um episódio de formação estelar tão intenso que resultou em mais de uma centena de milhar de explosões de super-novas.

“O rastreio que efectuámos a uma enorme região do Centro Galáctico deu-nos informações sobre o processo de formação estelar nessa região da Via Láctea,” disse Rainer Schödel do Instituto de Astrofísica de Andalusia, em Granada, Espanha, que liderou as observações. “Contrariamente ao que se pensava até agora, descobrimos que a formação de estrelas não ocorreu de forma contínua,” acrescenta Francisco Nogueras-Lara, que liderou dois novos estudos da região central da Via Láctea quando esteve a trabalhar no mesmo instituto em Granada.

No estudo, publicado na revista Nature Astronomy, a equipa descobriu que cerca de 80% das estrelas situadas na região central da Via Láctea se formaram nos anos mais primordiais da nossa Galáxia, há cerca de 8—13,5 mil milhões de anos atrás. A este período inicial de formação estelar seguiram-se cerca de 6 mil milhões de anos durante os quais nasceram muito poucas estrelas. Esta fase terminou com um episódio muito intenso de formação estelar que ocorreu há cerca de mil milhões de anos quando se formaram nesta região central, durante um período de menos de 100 milhões de anos, estrelas com a massa combinada de, provavelmente, algumas dezenas de milhões de sóis.

“As condições na região estudada durante a altura desta intensa actividade deve ter-se assemelhado àquelas que vemos em galáxias com ‘formação explosiva de estrelas’, as quais formam estrelas a taxas superiores a 100 massas solares por ano”, explica Nogueras-Lara, que se encontra agora a trabalhar no Instituto Max Planck de Astronomia, em Heidelberg, Alemanha. Actualmente, toda a Via Láctea forma estrelas a uma taxa de cerca de uma ou duas massas solares por ano.

“Esta intensa actividade, que deve ter resultado na explosão de mais de uma centena de milhar de super-novas, foi provavelmente um dos eventos mais energéticos em toda a história da Via Láctea,” acrescenta Nogueras-Lara. Durante esta intensa actividade de formação estelar, formaram-se muitas estrelas massivas; uma vez que o tempo de vida destas estrelas é menor que o das estrelas de pequena massa, as suas vidas chegaram ao fim muito mais depressa, terminando em violentas explosões de super-nova.

Este trabalho de investigação foi possível graças a observações da região central galáctica obtidas com o instrumento HAWK-I montado no VLT do ESO, no deserto chileno do Atacama. Esta câmara infravermelha observou para lá da poeira, dando-nos uma imagem extremamente detalhada da região central da Via Láctea, a qual foi publicada em Outubro na revista da especialidade Astronomy & Astrophysics por Noguera-Lara e uma equipa de astrónomos de Espanha, Estados Unidos, Japão e Alemanha. A imagem mostra a região mais densa da Galáxia, repleta de estrelas, gás e poeira, onde existe ainda um buraco negro super-massivo. Esta imagem tem uma resolução angular de 0,2 segundos de arco, o que significa que o nível de detalhe obtido pelo HAWK-I corresponde, aproximadamente, a estar em Lisboa e conseguir ver um campo de futebol no Porto.

Esta é a primeira imagem divulgada no âmbito do rastreio GALACTICNUCLEUS. O programa tirou partido do grande campo e elevada resolução angular do instrumento HAWK-I para produzir imagens extremamente nítidas da região central da nossa Galáxia. O rastreio estudou mais de 3 milhões de estrelas, cobrindo uma área correspondente a mais de 60.000 anos-luz quadrados à distância do Centro Galáctico (um ano-luz corresponde a cerca de 9,5 biliões de km).

Astronomia On-line
20 de Dezembro de 2019

 

 

3112: Estrela de neutrões escondida há 32 anos foi finalmente descoberta

CIÊNCIA

Uma equipa de cientistas da Universidade de Cardiff conseguiu encontrar uma estrela de neutrões que os cientistas procuravam há mais de três décadas.

A busca que durou 32 anos conheceu o fim: a estrela de neutrões “desaparecida” foi finalmente avistada a espreitar dos destroços estelares, dando aos cientistas uma oportunidade única de estudar os primeiros momentos, e os últimos, do cataclismo de uma estrela.

Todos os detalhes foram captados pelo telescópio ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), localizado no Chile, que proporcionou detalhes de tirar o fôlego, revela o Scientific American.

A 23 de Fevereiro de 1987, os astrónomos assistiram entusiasmados à explosão de uma estrela numa galáxia próxima, o exemplo mais próximo conhecido de uma super-nova nos últimos 400 anos. A explosão lançou uma nuvem de poeira e detritos tão densa que a estrela de neutrões resultante não havia sido localizada até hoje.

A Super-nova 1987A foi registada a 23 de Fevereiro daquele ano por Ian Shelton, da Universidade de Toronto, usando o observatório Las Campanas, no Chile.

Este foi o primeiro evento deste género observado por um equipamento moderno. O brilho teve a intensidade de 100 milhões de sóis, adianta o Canal Tech, explicando, contudo, que o núcleo restante da explosão da super-gigante azul conhecida como Sanduleak -69º 202, a cerca de 160 mil anos-luz da Terra, permanecia escondido… até hoje.

Os astrónomos utilizaram o telescópio ALMA para localizar a estrela de neutrões que se escondia numa nuvem de poeira que continua dispersa na galáxia conhecida como Grande Nuvem de Magalhães, que fica muito perto da nossa Via Láctea. O artigo científico foi publicado no dia 19 de Novembro no The Astrophysical Journal.

“Podemos afirmar, pela primeira vez, que há uma estrela de neutrões dentro desta nuvem remanescente da super-nova”, declarou Phil Cigan, um dos autores do estudo. “A sua luz foi encoberta por uma densa nuvem de poeira, que bloqueou a luz directa da estrela de neutrões em vários comprimentos de onda, como se fosse neblina a cobrir um holofote.”

Mikako Matsuura, outro autor do estudo, explicou que o telescópio localizado no deserto do Atacama foi essencial para colocar um ponto final nesta busca que dura há mais de duas décadas.

“Apesar de a luz da estrela de neutrões ser absorvida pela nuvem de poeira que a rodeia, isso faz com que a nuvem brilhe sob luz sub-milimétrica, que agora podemos observar e identificar com o extremamente sensível telescópio ALMA”, explicou.

A Super-nova 1987A é uma das explosões mais próximas da Terra alguma vez registadas. A dificuldade em encontrar a estrela de neutrões resultante deste evento chegou a criar algumas dúvidas no seio científico, com muitos astrónomos a questionar se a ciência havia entendido o progresso da vida de uma estrela deste tipo.

O mais recente registo dos investigadores da Universidade de Cardiff é essencial para avanços futuros no estudo do Universo.

ZAP //

Por ZAP
29 Novembro, 2019

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2481: Aniquilação total para estrelas super-massivas

Impressão de artista da super-nova por instabilidade de pares SN 2016iet.
Crédito: Observatório Gemini/NSF/AURA; ilustração por Joy Pollard

Uma estrela renegada, que explodiu numa galáxia distante, forçou os astrónomos a colocar de lado décadas de investigação e a concentraram-se num novo tipo de super-nova que pode aniquilar completamente a sua estrela-mãe – não deixando nenhum remanescente para trás. O evento de assinatura, algo que os astrónomos nunca haviam testemunhado antes, pode representar o modo pelo qual as estrelas mais massivas do Universo, incluindo as primeiras estrelas, morrem.

O satélite Gaia da ESA notou pela primeira vez a super-nova, conhecida como SN 2016iet, no dia 14 de Novembro de 2016. Três anos de observações intensivas de acompanhamento com uma variedade de telescópios, incluindo o Gemini Norte no Hawaii, o Observatório MMT de Harvard e do Smithsonian, localizado no Observatório Fred Lawrence Whipple em Amado, Arizona, EUA, e os Telescópios Magellan, no Observatório Las Campanas, no Chile, forneceram perspectivas cruciais sobre a distância e a composição do objecto.

“Os dados do Gemini forneceram uma visão mais profunda da super-nova do que qualquer outra das nossas observações,” disse Edo Berger do Centro Harvard-Smithsonian para Astrofísica e membro da equipa de investigação. “Isto permitiu-nos estudar SN 2016iet mais de 800 dias após a sua descoberta, quando diminuiu para um centésimo do seu brilho máximo.”

Chris Davis, director de programas na NSF (National Science Foundation), uma das agências patrocinadoras do Gemini, acrescentou: “Estas observações notáveis do Gemini demonstram a importância de estudar o Universo em constante mudança. A procura, nos céus, por eventos explosivos repentinos, a sua observação rápida e, igualmente importante, a sua monitorização ao longo de dias, semanas, meses, e às vezes até anos é fundamental para obter uma visão geral. Daqui a apenas alguns anos, o LSST (Large Synoptic Survey Telescope) da NSF irá descobrir milhares destes eventos e o Gemini está bem posicionado para fazer o trabalho crucial de acompanhamento.”

Neste caso, este olhar profundo revelou apenas uma fraca emissão de hidrogénio na posição da super-nova, evidenciando que a estrela progenitora de SN 2016iet viveu numa região isolada com muito pouca formação estelar. Este é um ambiente invulgar para uma estrela tão massiva. “Apesar de procurarmos, há décadas, milhares de super-novas,” retomou Berger, “esta parece diferente de tudo o que já vimos antes. Às vezes, vemos super-novas que são invulgares num único aspecto, mas que por outro lado são normais; esta é única de todas as maneiras possíveis.”

SN 2016iet tem uma infinidade de excentricidades, incluindo a sua duração incrivelmente longa, grande energia, impressões digitais químicas incomuns e ambiente pobre em elementos mais pesados – para os quais não existem análogos óbvios na literatura astronómica.

“Quando percebemos o quão invulgar era SN 2016iet, a minha reacção foi ‘Whoa – será que está algo horrivelmente errado com os nossos dados?'” disse Sebastian Gomez, também do Centro para Astrofísica e autor principal da investigação. A pesquisa foi publicada na edição de 15 de Agosto da revista The Astrophysical Journal.

A natureza invulgar de SN 2016iet, como revelado pelo Gemini e por outros dados, sugere que começou a sua vida como uma estrela com cerca de 200 vezes a massa do nosso Sol – tornando-se uma das explosões estelares mais massivas e poderosas já observadas. Evidências crescentes sugerem que as primeiras estrelas nascidas no Universo podem ter sido igualmente massivas. Os astrónomos previram que se tais gigantes mantiverem a sua massa durante a sua breve vida (alguns milhões de anos), morrerão como super-novas por instabilidade de pares, que recebe o nome dos pares de matéria-antimatéria formados na explosão.

A maioria das estrelas massivas terminam as suas vidas num evento explosivo que expele matéria rica em metais pesados para o espaço, enquanto o seu núcleo colapsa numa estrela de neutrões ou buraco negro. Mas as super-novas por instabilidade de pares pertencem a outra classe. O núcleo em colapso produz enormes quantidades de raios-gama, levando a uma produção descontrolada de pares de partículas e anti-partículas que, eventualmente, desencadeiam uma explosão termonuclear catastrófica que aniquila toda a estrela, incluindo o núcleo.

Os modelos de super-novas por instabilidade de pares prevêem que ocorrerão em ambientes pobres em metais (termo astronómico para elementos mais pesados do que o hidrogénio e hélio), como em galáxias anãs e no Universo inicial – e a investigação da equipa descobriu exactamente isso. O evento ocorreu a uma distância de mil milhões de anos-luz numa galáxia anã, anteriormente não catalogada, pobre em metais. “Esta é a primeira super-nova em que o conteúdo de massa e metal da estrela está no intervalo previsto pelos modelos teóricos,” disse Gomez.

Outra característica surpreendente é a localização de SN 2016iet. A maioria das estrelas massivas nasce em enxames densos de estrelas, mas SN 2016iet formou-se isolada a cerca de 54.000 anos-luz do centro da sua galáxia anã hospedeira.

“Como uma estrela tão massiva se pode formar em completo isolamento ainda é um mistério,” acrescentou Gomez. “Na nossa vizinhança cósmica local, só conhecemos algumas estrelas que se aproximam da massa da estrela que explodiu e deu origem a SN 2016iet, mas todas vivem em enxames gigantescos com milhares de outras estrelas.” A fim de explicar a longa duração do evento e a sua lenta evolução de brilho, a equipa avança a ideia de que a estrela progenitora expeliu matéria para o seu ambiente circundante a um ritmo de cerca de três vezes a massa do Sol por ano durante uma década antes da explosão estelar. Quando a estrela finalmente se tornou super-nova, os detritos colidiram com este material, alimentando a emissão de SN 2016iet.

“A maioria das super-novas desaparecem e tornam-se invisíveis contra o brilho das suas galáxias hospedeiras em poucos meses. Mas dado que SN 2016iet é tão brilhante e está tão isolada, podemos estudar a sua evolução durante anos,” acrescentou Gomez. “A ideia das super-novas por instabilidade de pares existe há décadas,” disse Berger. “Mas termos, finalmente, o primeiro exemplo observacional que coloca uma estrela moribunda no regime correto de massa, com o comportamento correto, e numa galáxia anã pobre em metais, é um incrível passo em frente.”

Há não muito tempo atrás, não se sabia se tais estrelas super-massivas podiam realmente existir. A descoberta e as observações de acompanhamento de SN 2016iet forneceram evidências claras da sua existência e do potencial para afectar o desenvolvimento do Universo inicial. “O papel do Gemini nesta descoberta surpreendente é significativo,” disse Gomez, “pois ajuda-nos a entender melhor como o Universo primordial se desenvolveu depois da sua ‘idade das trevas’ – quando não ocorreu formação estelar – para formar o esplêndido Universo que vemos hoje.”

Astronomia On-line
20 de Agosto de 2019

 

2359: Observação de super-nova, a primeira do seu tipo, usando um satélite da NASA

Impressão de artista do brilho resplandecente de uma estrela.
Crédito: Pixabay

Quando o TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) da NASA foi lançado para o espaço em Abril de 2018, o seu objectivo era específico: procurar novos planetas no Universo.

Mas numa investigação publicada recentemente, uma equipa de astrónomos da Universidade Estatal do Ohio mostrou que o levantamento, apelidado TESS, também pode ser usado para monitorizar um tipo específico de super-nova, dando aos cientistas mais pistas sobre o que faz com que as anãs brancas expludam – e sobre os elementos que essas explosões deixam para trás.

“Nós sabemos há anos que estas estrelas explodem, mas temos ideias terríveis do porquê,” disse Patrick Vallely, autor principal do estudo e estudante de astronomia da mesma universidade. “A coisa mais importante aqui é que somos capazes de mostrar que esta super-nova não é consistente com uma anã branca que retira massa directamente de uma companheira estelar – o tipo de ideia padrão que levou as pessoas a tentar encontrar assinaturas de hidrogénio em primeiro lugar. Isto porque a curva de luz do TESS não mostra nenhuma evidência de uma companheira, e tendo em conta que as assinaturas do hidrogénio nos espectros SALT não evoluem como os outros elementos, podemos descartar o modelo padrão.”

A sua pesquisa, publicada na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, representa as primeiras descobertas publicadas sobre uma super-nova observada com o TESS e acrescenta novas informações às teorias de longa data sobre os elementos deixados para trás depois que uma estrela anã branca explode como super-nova.

Esses elementos há muito que incomodam os astrónomos.

Os astrónomos pensam que uma anã branca explode num tipo específico de super-nova, Tipo Ia, depois de recolher massa de uma estrela companheira próxima e crescer demasiado para permanecer estável. Mas se isso for verdade, então os astrónomos teorizaram que a explosão deixaria para trás traços de hidrogénio, um bloco de construção crucial das estrelas e do Universo inteiro (as anãs brancas, pela sua natureza, já queimaram todo o seu hidrogénio e, portanto, não seriam uma fonte de hidrogénio numa super-nova).

Mas até esta observação de uma super-nova com o TESS, os astrónomos nunca tinham visto estes traços de hidrogénio no rescaldo da explosão: esta super-nova é a primeira do seu tipo em que os astrónomos mediram o hidrogénio. Aquele hidrogénio, relatado pela primeira vez por uma equipa dos Observatórios do Instituto Carnegie para Ciência, poderá mudar a natureza do que os astrónomos sabem sobre as super-novas das anãs brancas.

“A coisa mais interessante sobre esta super-nova em particular é o hidrogénio que vimos nos seus espectros (os elementos que a explosão deixa para trás),” disse Vallely. “Há anos que procuramos hidrogénio e hélio nos espectros deste tipo de super-nova – esses elementos ajudam-nos a compreender o que provocou a super-nova.”

O hidrogénio poderia significar que a anã branca consumiu uma estrela próxima. Nesse cenário, a segunda estrela seria uma estrela normal no meio da sua vida útil – não uma segunda anã branca. Mas quando os astrónomos mediram a curva de luz desta super-nova, a curva indicava que a segunda estrela era, de facto, uma segunda anã branca. Então, de onde veio o hidrogénio?

O professor de astronomia Kris Stanek – conselheiro de Vallely e co-autor do artigo, disse que é possível que o hidrogénio tenha vindo de uma estrela companheira – uma estrela normal – mas ele acha que é mais provável que o hidrogénio tenha vindo de uma terceira estrela que estava perto da explosão da anã branca e que foi consumida na super-nova por acaso.

“Seria de pensar que, dado que vemos este hidrogénio, isso significa que a anã branca consumiu uma segunda estrela e explodiu, mas, com base na curva de luz que vimos desta super-nova, isso pode não ser verdade,” disse Stanek.

“Com base na curva de luz, o evento mais provável, pensamos, é que o hidrogénio pode estar a vir de uma terceira estrela no sistema,” acrescentou Stanek. “Portanto, o cenário predominante, pelo menos aqui na Universidade, é que o modo de fabricar uma super-nova do Tipo Ia é ter duas estrelas anãs brancas em interacção – até mesmo colidindo. Mas também ter uma terceira estrela que fornece o hidrogénio.”

A equipa de investigação, Vallely, Stanek e uma equipa de astrónomos de todo o mundo, combinou dados do TESS com dados do ASAS-SN (All-Sky Automated Survey for Supernovae). O ASAS-SN é liderado pela mesma instituição de ensino e é composto por pequenos telescópios espalhados pelo planeta que vigiam o céu em busca de super-novas em galáxias distantes.

O TESS, em comparação, foi construído para procurar planetas próximos na nossa Galáxia – e para fornecer dados muito mais depressa do que os telescópios espaciais anteriores. Isso significa que a equipa da Universidade do Ohio foi capaz de usar os dados do TESS para ver o que estava a acontecer em torno da super-nova nos primeiros momentos depois de ter explodido – uma oportunidade sem precedentes.

A equipa combinou dados do TESS e do ASAS-SN com dados do SALT (South African Large Telescope) para avaliar os elementos deixados no rescaldo da explosão de super-nova. Eles encontraram tanto hidrogénio quanto hélio, dois indicadores que a estrela que explodiu consumiu, de alguma forma, uma estrela companheira próxima.

“O que é realmente interessante sobre estes resultados é que, quando combinamos os dados, podemos aprender coisas novas,” disse Stanek. “E esta super-nova é o primeiro caso interessante desta sinergia.”

A super-nova que esta equipa observou foi do Tipo Ia, um tipo de super-nova que pode ocorrer quando duas estrelas se orbitam uma à outra – o que os astrónomos chamam de sistema binário. Nalguns casos de uma super-nova do Tipo Ia, uma dessas estrelas é uma anã branca.

Uma anã branca queimou todo o seu combustível nuclear, deixando para trás apenas um núcleo muito quente (a temperatura de uma anã branca excede 100.000 K). A menos que a estrela cresça roubando energia e matéria de uma estrela próxima, a anã branca passa os próximos mil milhões de anos a arrefecer antes de se transformar num pedaço de carbono negro.

Ma se a anã branca e outra estrela estiverem num sistema binário, a anã branca lentamente recebe massa da outra estrela até que, eventualmente, a anã branca explode como super-nova.

As super-novas do Tipo Ia são importantes para a ciência espacial – ajudam os astrónomos a medir distâncias no espaço e ajudam a calcular a rapidez com que o Universo está a expandir-se (uma descoberta tão importante que ganhou o Prémio Nobel da Física em 2011).

“Este é o tipo mais famoso de super-nova – levou à descoberta da energia escura na década de 1990,” disse Vallely. “São responsáveis pela existência de tantos elementos no Universo. Mas nós não entendemos muito bem a física por trás delas. E é por isso que gosto tanto da combinação do TESS com o ASAS-SN; podemos construir estes dados e usá-los para descobrir um pouco mais sobre estas super-novas.”

Os cientistas, em geral, concordam que a estrela companheira leva à super-nova de uma anã branca, mas o mecanismo dessa explosão, e a composição da estrela companheira, são pouco conhecidos.

Esta descoberta, disse Stanek, fornece algumas evidências de que a estrela companheira neste tipo de super-nova é provavelmente outra anã branca.

“Estamos a ver algo novo nestes dados, e isso ajuda à nossa compreensão do fenómeno das super-novas do Tipo Ia,” acrescentou. “E podemos explicar isto em termos dos cenários que já temos – precisamos apenas que a terceira estrela, neste caso, seja a fonte do hidrogénio.”

Astronomia On-line
23 de Julho de 2019

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