2639: Podem chover pedras no “lado nocturno” dos exoplanetas de Júpiter

CIÊNCIA

(dr) McGill University
Nuvens de rocha condensadas

De acordo com um “relatório meteorológico astronómico”, os lados escuros dos exoplanetas de Júpiter podem ter um clima bastante rochoso. As nuvens espessas de minerais vaporizados podem estar a chover pedras.

Uma equipa de astrónomos da Universidade McGill usou os telescópios espaciais Spitzer e Hubble para estudar o clima em 12 “Júpiteres quentes” – exoplanetas gigantes de gás que orbitam muito perto das suas estrelas hospedeiras.

Estes planetas estão trancados. Isto significa que um lado fica sempre de frente para a estrela, enquanto que o lado oposto está envolto numa escuridão eterna. Como seria de esperar, o lado diurno destes planetas é extremamente quente. O lado nocturno, apesar de ser um pouco mais frio, ainda consegue ser suficientemente quente para derreter chumbo.

Segundo o New Atlas, o que surpreendeu esta equipa de investigadores foi a consistência das temperaturas nocturnas nos 12 exoplanetas analisados. A equipa descobriu que as temperaturas nestes planetas se situavam em torno dos 800 graus Celsius.

“Os modelos de circulação atmosférica previam que as temperaturas do lado nocturno deveriam variar muito mais do que variam na realidade”, disse Dylan Keating, autor principal do artigo científico, recentemente publicado na Nature Astronomy.

“Esta descoberta é verdadeiramente surpreendente, uma vez que todos os planetas que estudamos recebem quantidades diferentes de radiação das suas estrelas hospedeiras, e as temperaturas diurnas variam, entre elas, quase 1.700 graus Celsius.”

O mistério que faz com que estas temperaturas sejam tão consistentes ainda não foi resolvido, mas a equipa de cientistas sugere uma explicação: a cobertura das nuvens pode ser a culpada, ao formar uma espécie de cobertor grosso que impede o calor de irradiar para o Espaço.

De acordo com a equipa, as nuvens são feitas de rocha, vaporizadas pelas intensas temperaturas do lado diurno antes de o vento as soprar para o lado mais negro. Aí, as temperaturas mais baixas fazem-nas condensar e causam, possivelmente, as tais chuvas rochosas.

“A uniformidade das temperaturas nocturnas sugere que as nuvens são, provavelmente, muito semelhantes em termos de composição”, explica Keating. “Os nosso dados sugerem que estas nuvens são compostas por minerais como sulfeto de manganês, silicatos ou rochas.”

No futuro, as observações destes “Júpiteres quentes” em diferentes comprimentos de onda ajudarão os astrónomos a determinar de que são feitas estas nuvens.

ZAP //

Por ZAP
15 Setembro, 2019

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2502: Exoplaneta rochoso e do tamanho da Terra não tem atmosfera

Esta impressão de artista mostra o exoplaneta LHS 3844b, com 1,3 vezes a massa da Terra e em órbita de uma estrela anã M. De acordo com observações pelo Telescópio Espacial Spitzer da NASA, a superfície do planeta pode estar coberta sobretudo por rocha vulcânica escura, sem nenhuma atmosfera aparente.
Crédito: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (IPAC)

Um novo estudo usando dados do Telescópio Espacial Spitzer da NASA fornece um raro vislumbre das condições à superfície de um planeta rochoso que orbita uma outra estrela que não o Sol. O estudo, publicado esta semana na revista Nature, mostra que a superfície do planeta poderá ser semelhante à da Lua ou à de Mercúrio: o planeta provavelmente tem pouca ou nenhuma atmosfera e pode estar coberto pelo mesmo material vulcânico refrigerado encontrado nas áreas escuras da superfície da Lua, chamadas mares.

Descoberto em 2018 pela missão TESS (Transiting Exoplanet Satellite Survey) da NASA, o planeta LHS 3844b está localizado a 48,6 anos-luz da Terra e tem 1,3 vezes o raio da Terra. Orbita uma estrela pequena e fria, chamada anã M – especialmente interessante porque, dado que é o tipo estelar mais comum e duradouro da Via Láctea, as anãs M podem albergar uma alta percentagem do número total de planetas da nossa Galáxia.

O TESS encontrou o planeta através do método de trânsito, que envolve a detecção de quando a luz observada de uma estrela-mãe escurece por causa de um planeta que orbita entre a estrela e a Terra. A detecção da luz vinda directamente da superfície do planeta – outro método – é difícil porque a estrela é muito mais brilhante e abafa a luz do planeta.

Mas durante observações de acompanhamento, o Spitzer foi capaz de detectar a luz da superfície de LHS 3844b. O planeta completa uma órbita em torno da sua estrela hospedeira em apenas 11 horas. Com uma órbita tão íntima, LHS 3844b tem muito provavelmente “bloqueio de marés”, ou seja, um lado do planeta está permanentemente virado para a estrela. O lado diurno tem uma temperatura de aproximadamente 170º C. Sendo extremamente quente, o planeta irradia muita luz infravermelha e o Spitzer é um telescópio infravermelho. A estrela-mãe do planeta é relativamente fria (embora ainda seja muito mais quente do que o planeta), o que faz com que a observação directa do lado diurno de LHS 3844b seja possível.

Esta observação assinala a primeira vez que os dados do Spitzer foram capazes de fornecer informações sobre a atmosfera de um mundo terrestre em torno de uma anã M.

A busca pela vida

Ao medir as diferenças de temperatura entre o lado quente e o lado frio do planeta, a equipa descobriu que existe uma quantidade insignificante de calor sendo transferido entre os dois. Se existisse uma atmosfera, o ar quente do lado diurno expandir-se-ia naturalmente, produzindo ventos que transferiam calor em redor do planeta. Num mundo rochoso com pouca ou nenhuma atmosfera, como a Lua, não existe ar para transferir calor.

“O contraste de temperatura neste planeta é quase tão grande quanto possível,” disse Laura Kreidberg, investigadora do Centro Harvard-Smithsonian para Astrofísica em Cambridge, no estado norte-americano de Massachusetts, autora principal do novo estudo. “Isto combina maravilhosamente com o nosso modelo de um planeta rochoso sem atmosfera.”

A compreensão dos factores que podem preservar ou destruir atmosferas planetárias é parte de como os cientistas planeiam procurar ambientes habitáveis para lá do nosso Sistema Solar. A atmosfera da Terra é a razão pela qual a água líquida pode existir à superfície, permitindo que a vida prospere. Por outro lado, a pressão atmosférica de Marte é agora inferior a 1% da da Terra e os oceanos e rios que outrora polvilharam a superfície do Planeta Vermelho desapareceram.

“Nós temos muitas teorias sobre o comportamento das atmosferas planetárias em torno de anãs M, mas não temos conseguido estudá-las empiricamente,” disse Kreidberg. “Agora, com LHS 3844b, temos um planeta terrestre fora do nosso Sistema Solar onde, pela primeira vez, podemos determinar observacionalmente que uma atmosfera não está presente.”

Em comparação com estrelas parecidas com o Sol, as anãs M emitem altos níveis de radiação ultravioleta (embora menos luz no geral), o que é prejudicial à vida e pode erodir a atmosfera de um planeta. São particularmente violentas na sua juventude, expelindo um grande número de proeminências, ou surtos de radiação e partículas que podem arrancar as atmosferas planetárias em desenvolvimento.

As observações do Spitzer descartam uma atmosfera com mais de 10 vezes a pressão da da Terra (medida em bares, a pressão atmosférica da Terra, ao nível do mar, ronda 1 bar). Uma atmosfera entre 1 e 10 bares, em LHS 3844b, foi também quase totalmente descartada, embora os autores notem que poderá haver uma pequena chance de existir caso algumas propriedades estelares e planetárias satisfaçam determinados critérios muito específicos e improváveis. Eles também argumentam que, com o planeta tão perto da estrela, uma atmosfera fina seria arrancada pela intensa radiação e pelo fluxo da estrela (frequentemente chamado “vento estelar”).

“Ainda estou esperançosa que outros planetas em torno de anãs M consigam segurar as suas atmosferas,” disse Kreidberg. “Os planetas terrestres no nosso Sistema Solar são extremamente diversos e espero que o mesmo seja verdadeiro para os sistemas exoplanetários.”

Uma rocha despida

O Spitzer e o Telescópio Espacial Hubble já reuniram informações sobre as atmosferas de vários planetas gasosos, mas LHS 3844b parece ser o mais pequeno para o qual os cientistas usaram a luz vinda da sua superfície para aprender mais sobre a sua atmosfera (ou falta dela). O Spitzer usou anteriormente o método de trânsito para estudar os sete mundos rochosos em torno da estrela TRAPPIST-1 (também uma anã M) e para aprender mais sobre a sua possível composição geral; por exemplo, alguns provavelmente contêm água gelada.

Os autores do novo estudo deram um passo em frente, usando o albedo da superfície de LHS 3844b (a sua reflectividade) para tentar inferir a sua composição.

O estudo publicado na Nature mostra que LHS 3844b é “bastante escuro”, de acordo com o co-autor Renyu Hu, cientista do JPL da NASA em Pasadena, no estado norte-americano da Califórnia, que administra o Telescópio Espacial Spitzer. Ele e os seus co-autores pensam que o planeta está coberto por basalto, um tipo de rocha vulcânica. “Sabemos que os mares da Lua são formados por vulcanismo antigo,” explicou Hu, “e postulamos que isso pode ter sido o que aconteceu neste planeta.”

Astronomia On-line
23 de Agosto de 2019

 

2279: Hubble e Spitzer revelam atmosfera de planeta de tamanho médio

Esta impressão de artista mostra a estrutura interna teórica do exoplaneta GJ 3470 b. É totalmente diferente de qualquer planeta do Sistema Solar. Com 12,6 massas terrestres, o planeta é mais massivo do que a Terra mas menos massivo do que Neptuno. E, ao contrário de Neptuno, que está a 4,5 mil milhões de quilómetros do Sol, GJ 3470 b pode ter sido formado muito perto da sua estrela anã vermelha, como um objecto seco e rochoso. Atraíu, depois, gravitacionalmente, hidrogénio e hélio de um disco protoplanetário para formar uma espessa atmosfera. O disco dissipou-se há milhares de milhões de anos e o planeta parou de crescer. A ilustração de baixo mostra o aspecto do disco. Através das observações com os telescópios espaciais Hubble e Spitzer da NASA, os cientistas conseguiram analisar quimicamente a composição da atmosfera muito limpa e profunda de GJ 3470 b, fornecendo pistas sobre as origens do planeta. Existem, na Via Láctea, muitos planetas com esta massa.
Crédito: NASA, ESA e L. Hustak (STScI)

Dois telescópios espaciais da NASA uniram forças para identificar, pela primeira vez, a “impressão digital” química detalhada de um planeta com tamanho intermédio entre o da Terra e o de Neptuno. Não existe nenhum planeta como este no nosso Sistema Solar, mas são comuns em torno de outras estrelas.

O planeta, Gliese 3470 b (também conhecido como GJ 3470 b), pode ser um cruzamento entre a Terra e Neptuno, com um grande núcleo rochoso enterrado sob uma profunda atmosfera de hidrogénio e hélio. Com 12,6 massas terrestres, o planeta é mais massivo do que a Terra, mas menos massivo que Neptuno (que tem mais de 17 massas terrestres).

Muitos mundos semelhantes já foram descobertos pelo observatório espacial Kepler da NASA, cuja missão terminou em 2018. De facto, 80% dos planetas na nossa Galáxia podem cair nesta gama de massas. No entanto, os astrónomos nunca foram capazes de compreender a natureza química de tal planeta. Até agora.

Ao fazerem um inventário do conteúdo da atmosfera de GJ 3470 b, os astrónomos conseguiram descobrir pistas sobre a natureza e origem do planeta.

“Esta é uma grande descoberta, da perspectiva da formação planetária. O planeta orbita muito perto da estrela e é bem menos massivo do que Júpiter – que tem 318 vezes a massa da Terra – mas conseguiu acumular a atmosfera primordial de hidrogénio/hélio que em grande não está ‘poluída’ por elementos mais pesados,” comentou Björn Benneke da Universidade de Montreal, no Canadá. “Não temos nada assim no Sistema Solar e é isso que o torna tão impressionante.”

Os astrónomos recrutaram as capacidades combinadas de vários comprimentos de onda dos telescópios espaciais Hubble e Spitzer da NASA para fazer um estudo inédito da atmosfera de GJ 3470 b.

Tal foi conseguido medindo a absorção da luz estelar à medida que o planeta passava em frente (ou “transitava”) da sua estrela e a perda da luz reflectida do planeta quando passava por trás (eclipse) da estrela. Os telescópios espaciais observaram 12 trânsitos e 20 eclipses. A ciência de analisar as impressões digitais químicas com base na luz é chamada “espectroscopia”.

“Pela primeira vez, temos uma assinatura espectroscópica de tal mundo,” disse Benneke. Mas tem muitas dúvidas quanto à sua classificação: deverá ser chamado de “super-Terra” ou “sub-Neptuno?” Ou talvez outro nome?

Por sorte, a atmosfera de GJ 3470 b mostrou-se na maior parte limpa, com apenas neblinas finas, permitindo que os cientistas examinassem profundamente a atmosfera.

“Esperávamos uma atmosfera fortemente enriquecida com elementos mais pesados, como oxigénio e carbono, que formam vapor de água e metano abundantes, de modo idêntico ao que vemos em Neptuno,” explicou Benneke. “Em vez disso, encontramos uma atmosfera tão pobre em elementos pesados que a sua composição se assemelha à composição rica em hidrogénio e hélio do Sol.”

Pensa-se que outros exoplanetas, chamados “Júpiteres quentes”, se formem longe das suas estrelas e, com o tempo, migrem para muito mais perto. Mas este planeta parece ter sido formado exactamente onde está hoje, acrescentou Benneke.

A explicação mais plausível, segundo Benneke, é que GJ 3470 b nasceu precariamente perto da sua estrela anã vermelha, que tem mais ou menos metade da massa do nosso Sol. Ele teoriza que, essencialmente, começou como uma rocha seca e rapidamente acretou hidrogénio de um disco primordial de gás quando a sua estrela era ainda muito jovem. Ao disco chamamos “disco protoplanetário”.

“Estamos a ver um objeto que foi capaz de acumular hidrogénio a partir do disco protoplanetário, mas não fugiu para se tornar um Júpiter quente,” salientou Benneke. “Este é um regime intrigante.”

Uma explicação é que o disco se dissipou antes que o planeta pudesse aumentar ainda mais. “O planeta ficou preso sendo um sub-Neptuno,” disse Benneke.

O Telescópio Espacial James Webb da NASA será capaz de investigar ainda mais profundamente a atmosfera de GJ 3470 b, graças à sua sensibilidade sem precedentes no infravermelho. Os novos resultados já suscitaram grande interesse por parte de equipas norte-americanas e canadianas que estão a desenvolver os instrumentos do Webb. As equipas vão observar os trânsitos e os eclipses de GJ 3470 b no visível, onde as neblinas atmosféricas se tornam cada vez mais transparentes.

Astronomia On-line
5 de Julho de 2019

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1981: Há novas pistas sobre como as galáxias antigas iluminavam o Universo

James Josephides (Swinburne Astronomy Productions)

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

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

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

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

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

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

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

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

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

À procura de luz

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

ZAP // CCVAlg

Por CCVAlg
14 Maio, 2019


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1953: Novas pistas sobre como as primeiras galáxias iluminaram o Universo

Esta imagem ultra-profunda do céu obtida pelos telescópios Hubble e Spitzer é dominada por galáxias, incluindo algumas muito ténues e distantes com um círculo vermelho. A inserção em baixo e à direita mostra a luz recolhida de uma dessas galáxias durante uma observação com um tempo de exposição longo.
Crédito: NASA/JPL-Caltech/ESA/Spitzer/P. Oesch/S. De Barros/I. Labbe

O Telescópio Espacial Spitzer da NASA revelou que algumas das primeiras galáxias do Universo eram mais brilhantes do que o esperado. O excesso de luz é um subproduto das galáxias que libertam quantidades incrivelmente altas de radiação ionizante. A descoberta fornece pistas para a causa da Época da Reionização, um grande evento cósmico que transformou o Universo de opaco à brilhante paisagem estelar que vemos hoje.

Num novo estudo, investigadores relatam observações de algumas das primeiras galáxias formadas no Universo, menos de mil milhões de anos após o Big Bang (ou há pouco mais de 13 mil milhões de anos). Os dados mostram que, em alguns comprimentos de onda específicos no infravermelho, as galáxias são consideravelmente mais brilhantes do que os cientistas antecipavam. O estudo é o primeiro a confirmar este fenómeno para uma grande amostra de galáxias deste período, mostrando que não eram casos especiais de brilho excessivo, mas que até as galáxias médias presentes naquela época eram muito mais brilhantes nestes comprimentos de onda do que as galáxias que vemos hoje.

Ninguém sabe ao certo quando é que surgiram as primeiras estrelas do nosso Universo. Mas as evidências sugerem que entre 100 milhões e 200 milhões de anos após o Big Bang, o Universo estava preenchido principalmente com hidrogénio gasoso neutro que talvez tivesse apenas começado a coalescer em estrelas, que então começaram a formar as primeiras galáxias. Cerca de mil milhões de anos após o Big Bang, o Universo tinha-se tornado num firmamento cintilante. Outra coisa também tinha mudado: os electrões do hidrogénio gasoso neutro omnipresente haviam sido removidos num processo chamado ionização. A Época da Reionização – a mudança de um Universo cheio de hidrogénio neutro para um preenchido com hidrogénio ionizado – está bem documentada.

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

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

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

À procura de luz

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

Sendo algumas das mais longas observações científicas já realizadas pelo Spitzer, fizeram parte de uma campanha de observação chamada GREATS (GOODS Re-ionization Era wide-Area Treasury from Spitzer; GOODS é ainda outra sigla: Great Observatories Origins Deep Survey, uma campanha que realizou as primeiras observações de alguns alvos do GREATS). O estudo, publicado na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, também usou dados de arquivo do Telescópio Espacial Hubble da NASA.

Usando estas observações ultra-profundas do Spitzer, a equipa de astrónomos observou 135 galáxias distantes e descobriu que eram particularmente brilhantes em dois comprimentos de onda específicos no infravermelho, produzidos por radiação ionizante que interage com os gases hidrogénio e oxigénio dentro das galáxias. Isto implica que estas galáxias foram dominadas por estrelas jovens e massivas compostas principalmente por hidrogénio e hélio. Contêm quantidades muito pequenas de elementos “pesados” (como azoto, carbono e oxigénio) em comparação com as estrelas encontradas nas galáxias modernas comuns.

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

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

O Telescópio Espacial James Webb da NASA, com lançamento previsto para 2021, vai estudar o Universo em muitos dos mesmos comprimentos de onda observados pelo Spitzer. Mas o espelho primário do Spitzer mede apenas 85 cm de diâmetro e o do Webb é de 6,5 metros – cerca de 7,5 vezes maior – permitindo que o Webb estude estas galáxias em muito maior detalhe. De facto, o Webb vai tentar detectar a luz das primeiras estrelas e galáxias do Universo. O novo estudo mostra que, devido ao seu brilho nesses comprimentos de onda infravermelhos, as galáxias observadas com o Spitzer serão mais fáceis de estudar com o Webb do que se pensava anteriormente.

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

Astronomia On-line
10 de Maio de 2019

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