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406: Estudo do Webb revela que os planetas rochosos podem formar-se em ambientes extremos

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CIÊNCIA // ASTRONOMIA // WEBB

Uma equipa internacional de astrónomos utilizou o Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA para obter a primeira observação de água e outras moléculas nas regiões interiores de formação de planetas rochosos de um disco num dos ambientes mais extremos da nossa Galáxia.

Impressão de artista de uma estrela jovem rodeada por um disco protoplanetário no qual se estão a formar planetas.
Crédito: ESO/L. Calçada

Uma equipa internacional de astrónomos utilizou o Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA para obter a primeira observação de água e outras moléculas nas regiões interiores de formação de planetas rochosos de um disco num dos ambientes mais extremos da nossa Galáxia.

Estes resultados sugerem que as condições para a formação de planetas rochosos, tipicamente encontradas em discos de regiões onde se formam estrelas de baixa massa, podem também ocorrer em regiões onde se formam estrelas massivas e possivelmente numa gama mais alargada de ambientes.

Estes são os primeiros resultados do programa XUE (eXtreme UV Environments) do Telescópio Espacial James Webb, que se centra na caracterização de discos de formação planetária em regiões onde se formam estrelas massivas.

Estas regiões são provavelmente representativas do ambiente em que se formou a maioria dos sistemas planetários.

Compreender o impacto do ambiente na formação dos planetas é importante para que os cientistas possam compreender a diversidade das populações observadas de exoplanetas.

O programa XUE tem como alvo um total de 15 discos em três áreas da Nebulosa da Lagosta (também conhecida como NGC 6357), uma grande nebulosa de emissão a cerca de 5500 anos-luz de distância da Terra, na direcção da constelação de Escorpião.

A Nebulosa da Lagosta é uma das regiões de formação estelar mais jovens e mais próximas, albergando algumas das estrelas mais massivas da nossa Galáxia.

As estrelas massivas são mais quentes e, por isso, emitem mais radiação ultravioleta (UV). Este facto pode dispersar o gás no disco, fazendo com que o seu tempo de vida esperado seja de apenas um milhão de anos.

Graças ao Webb, os astrónomos podem agora estudar o efeito da radiação UV nas regiões interiores de formação de planetas rochosos dos discos protoplanetários em torno de estrelas como o nosso Sol.

Este gráfico apresenta alguns dos primeiros resultados do programa XUE (eXtreme UV Environments) do Telescópio Espacial James Webb. Estes resultados sugerem que as condições para a formação de planetas rochosos, tipicamente encontradas em discos de regiões onde se formam estrelas de baixa massa, podem também ocorrer em regiões onde se formam estrelas massivas e possivelmente numa gama mais vasta de ambientes.
Este primeiro resultado centra-se no disco protoplanetário denominado XUE 1, que está localizado no enxame estelar Pismis 24.
O disco interior em torno de XUE 1 revelou assinaturas de água (aqui destacada a azul e centrada em cerca de 14,2 micrómetros), bem como acetileno (C2H2, destacado a verde; centrado em cerca de 13,7 micrómetros), cianeto de hidrogénio (HCN, destacado a castanho; centrado em cerca de 14,0 micrómetros) e dióxido de carbono (CO2, destacado a vermelho; centrado em cerca de 14,95 micrómetros). Como indicado, algumas das emissões detectadas eram mais fracas do que alguns dos modelos previstos, o que pode implicar um pequeno raio do disco exterior.
Crédito: NASA, ESA, CSA, STScI, J. Olmsted (STScI), M. C Ramírez-Tannus (Instituto Max Planck de Astronomia)

“O Webb é o único telescópio com a resolução espacial e a sensibilidade necessárias para estudar discos de formação planetária em regiões onde se formam estrelas massivas”, disse a chefe da equipa, María Claudia Ramírez-Tannus, do Instituto Max Planck de Astronomia, na Alemanha.

Os astrónomos pretendem caracterizar as propriedades físicas e a composição química das regiões formadoras de planetas rochosos nos discos protoplanetários da Nebulosa da Lagosta, utilizando o MRS (Medium Resolution Spectrometer) do MIRI (Mid-InfraRed Instrument) do Webb. Este primeiro resultado centra-se no disco protoplanetário denominado XUE 1, que se situa no enxame estelar Pismis 24.

“Só a gama de comprimentos de onda e a resolução espectral do MIRI nos permitem sondar o inventário molecular e as condições físicas do gás quente e da poeira onde se formam os planetas rochosos”, disse o membro da equipa Arjan Bik, da Universidade de Estocolmo, na Suécia.

Devido à sua localização perto de várias estrelas massivas em NGC 6357, os cientistas esperam que XUE 1 tenha estado constantemente exposta a um campo de radiação ultravioleta elevada durante toda a sua vida. No entanto, neste ambiente extremo, a equipa ainda detectou uma série de moléculas que são os blocos de construção de planetas rochosos.

“Descobrimos que o disco interior em torno de XUE 1 é notavelmente semelhante ao das regiões de formação estelar próximas”, disse Rens Waters, membro da equipa, da Universidade de Radboud, nos Países Baixos.

“Detectámos água e outras moléculas como monóxido de carbono, dióxido de carbono, cianeto de hidrogénio e acetileno. No entanto, a emissão encontrada foi mais fraca do que alguns modelos previam. Isto pode implicar um pequeno raio exterior do disco”.

Este gráfico apresenta alguns dos primeiros resultados do programa XUE (eXtreme UV Environments) do Telescópio Espacial James Webb. Estes resultados sugerem que as condições para a formação de planetas rochosos, tipicamente encontradas em discos em regiões onde se formam estrelas de baixa massa, podem também ocorrer em regiões onde se formam estrelas massivas e possivelmente numa gama mais vasta de ambientes.
Os astrónomos concentraram-se em regiões de discos com formação de planetas rochosos na Nebulosa da Lagosta, utilizando o MRS (Medium Resolution Spectrometer) do MIRI (Mid-InfraRed Instrument) do Webb. Este primeiro resultado centra-se no disco protoplanetário denominado XUE 1, que está localizado no enxame estelar Pismis 24.
Este gráfico apresenta as assinaturas observadas de monóxido de carbono entre 4,95 e 5,15 micrómetros.
Crédito: NASA, ESA, CSA, STScI, J. Olmsted (STScI), M. C Ramírez-Tannus (Instituto Max Planck de Astronomia)

“Ficámos surpreendidos e entusiasmados porque esta é a primeira vez que estas moléculas foram detectadas em condições tão extremas”, acrescentou Lars Cuijpers da Universidade de Radboud.

A equipa também encontrou evidências de pequenos grãos de poeira de silicato, parcialmente cristalinos, na superfície do disco. Estes são considerados os blocos de construção dos planetas rochosos.

Estes resultados são uma boa notícia para a formação de planetas rochosos, uma vez que a equipa científica descobriu que as condições no disco interior se assemelham às encontradas nos discos bem estudados localizados em regiões de formação estelar próximas, onde apenas se formam estrelas de baixa massa. Isto sugere que os planetas rochosos podem formar-se numa gama muito mais ampla de ambientes do que se pensava anteriormente.

A equipa nota que as restantes observações do programa XUE são cruciais para estabelecer a semelhança destas condições.

“XUE1 mostra-nos que as condições para a formação de planetas rochosos existem, por isso o próximo passo é verificar até que ponto são comuns”, diz Ramírez-Tannus. “Vamos observar outros discos na mesma região para determinar a frequência com que estas condições são observadas.”

// ESA (comunicado de imprensa)
// ESA/Webb (comunicado de imprensa)
// NASA (comunicado de imprensa)
// STScI (comunicado de imprensa)
// Instituto Max Planck de Astronomia (comunicado de imprensa)
// Universidade de Estocolmo (comunicado de imprensa)
// Universidade de Radboud (comunicado de imprensa)
// Universidade Estatal da Pensilvânia (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (The Astrophysical Journal Letters)
// Artigo científico (arXiv.org)

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5 de Dezembro de 2023



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Os astrónomos encontram planetas “inclinados” mesmo em sistemas solares pristinos

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CIÊNCIA // ASTRONOMIA // PLANETAS

Há muito que os cientistas se interrogam sobre a razão pela qual todos os planetas do nosso Sistema Solar têm órbitas ligeiramente inclinadas em torno do Sol. Mas um novo estudo, liderado pela Universidade de Yale, sugere que este fenómeno pode não ser assim tão invulgar. Mesmo em sistemas solares “pristinos”, os planetas exibem uma certa inclinação.

Neste diagrama, dois planetas em órbita exibem uma ligeira inclinação em comparação com o eixo de rotação da sua estrela hospedeira.
Crédito: Malena Rice

Os astrónomos há muito que supunham que os planetas com órbitas inclinadas – órbitas que não se alinham com o eixo de rotação da estrela que os acolhe – eram o resultado de alguma “confusão” cósmica de alto nível, como estrelas e planetas próximos que empurram os seus vizinhos.

Mas um novo estudo publicado na revista The Astronomical Journal indica o contrário.

Para o estudo, uma equipa internacional de investigadores liderada pela astrónoma de Yale, Malena Rice, efectuou uma análise exaustiva de sistemas multi-planetários, onde as órbitas dos planetas permaneceram relativamente inalteradas desde a sua formação.

“Este tipo de configuração, em que a órbita de um planeta está precisamente ordenada com a de outro numa relação exacta de períodos orbitais, é provavelmente comum num sistema solar no início do seu desenvolvimento”, disse Rice, professora assistente de astronomia na Faculdade de Artes e Ciências de Yale e autora principal do estudo.

“É uma configuração maravilhosa – mas apenas uma pequena percentagem de sistemas a mantém”, disse ela.

E mesmo nestes sistemas solares, descobriram Rice e os seus co-autores, os planetas podem ter uma inclinação orbital de até 20 graus.

Os investigadores começaram o seu trabalho medindo a órbita inclinada de TOI-2202 b, um “Júpiter ameno” num sistema solar pristino. Um Júpiter ameno é um planeta muito maior do que a Terra com um período orbital significativamente mais curto do que os 365 dias da Terra.

Os investigadores compararam a órbita de TOI-2202 b com os dados orbitais do censo completo de planetas semelhantes que se encontram no Arquivo de Exoplanetas da NASA.

Neste contexto mais alargado, havia uma inclinação típica de até 20 graus para tais planetas, sendo o sistema TOI-2202 b um dos mais fortemente inclinados.

Rice disse que a descoberta fornece informações valiosas sobre o desenvolvimento do sistema exoplanetário primitivo – e diz algo importante sobre o nosso Sistema Solar: que um pouco de inclinação é cosmicamente natural.

“É tranquilizador”, disse Rice. “Diz-nos que não somos um Sistema Solar super-esquisito. É como olhar para nós próprios num espelho e ver como nos encaixamos no quadro geral do Universo”.

O novo estudo também ajuda Rice na sua pesquisa para compreender os sistemas solares com “Júpiteres quentes”, que são sistemas que contêm planetas gigantes gasosos que podem ser semelhantes a Júpiter, mas com períodos orbitais muito curtos.

“Estou a tentar perceber porque é que os sistemas com Júpiteres quentes têm órbitas extremamente inclinadas”, disse Rice. “Quando é que se tornaram inclinados? Será que nasceram assim? Para descobrir isso, primeiro preciso de descobrir que tipos de sistemas não têm uma inclinação tão acentuada”.

O novo estudo é o oitavo resultado do levantamento SOLES (Stellar Obliquities in Long-period Exoplanet Systems), que foi fundado por Rice e co-liderado por Songhu Wang, antigo pós-doutorando de Yale, que está agora na Universidade de Indiana e é co-autor do novo estudo.

Outros co-autores incluem investigadores da Bélgica, Espanha, Chile, Austrália e Estados Unidos.

// Universidade de Yale (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (The Astronomical Journal)
// Artigo científico (arXiv.org)

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5 de Dezembro de 2023



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392: Astrónomos encontram planeta gigante num sítio em que não podia estar

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CIÊNCIA // ASTRONOMIA // PLANETAS

Astrónomos depararam-se com um fenómeno celeste inesperado, que desafia as teorias existentes sobre a formação de planetas.

Penn State University
Ilustração da órbita de LHS-3154b, com a sua estrela à beira.

Os especialistas descobriram que uma pequena estrela chamada LHS-3154, uma anã vermelha localizada a cerca de 51 anos-luz de distância, alberga um planeta gigante quase tão maciço como Neptuno.

Esta descoberta deixou os cientistas boquiabertos, uma vez que as simulações de sistemas estelares, particularmente as que envolvem estrelas pequenas como a LHS-3154, sugerem que não deveriam ter material suficiente para formar planetas gigantes.

O astrónomo Guðmundur Stefánsson, da Universidade de Princeton, e a sua equipa observaram a estrela peculiar e a sua companheira maciça, denominada LHS-3154b, utilizando a ligeira oscilação da estrela causada pela atracção gravitacional do planeta em órbita.

Os resultados, publicados recentemente na conceituada revista Science, revelam que LHS-3154b é cerca de 13 vezes mais maciço do que a Terra, quase rivalizando com o tamanho de Neptuno.

O quebra-cabeças resulta do facto de LHS-3154 ser uma estrela diminuta, apenas um décimo da massa do nosso Sol, e os modelos de formação planetária existentes implicam que tais estrelas devem ter sistemas planetários relativamente pequenos.

Tipicamente, a gravidade de uma estrela jovem atrai material circundante como gás, poeira e gelo, formando um disco protoplanetário. Este disco acaba por dar origem a planetas.

Os astrónomos estimam a quantidade de poeira nestes discos protoplanetários com base em observações de sistemas semelhantes. No entanto, a poeira visível nestes discos é muitas vezes insuficiente para suportar a formação de planetas do tamanho do LHS-3154b.

De acordo com a Inverse, Stefánsson e a sua equipa fizeram simulações de sistemas estelares construídos em torno de estrelas como a LHS-3154, tendo em conta a quantidade de poeira observada. Surpreendentemente, em todas as simulações, a estrela não conseguiu formar um planeta com mais de dez vezes a massa da Terra no seu Sistema Solar interior.

A discrepância coloca um desafio aos modelos actuais de formação de planetas, sugerindo que ou a LHS-3154 é extraordinária ou a nossa compreensão da quantidade de poeira que rodeia as jovens estrelas anãs vermelhas está incompleta.

Algumas explicações propostas incluem a possibilidade de os planetas se começarem a formar mais cedo do que o previsto, com a poeira a aglomerar-se em seixos, tornando mais difícil a sua detecção pelos telescópios.

Outra ideia é que o disco protoplanetário pode ser mais abundante em poeira do que o actualmente observado, possivelmente escondendo da vista os planetas em formação inicial.

ZAP //
3 Dezembro, 2023


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353: Astrónomos descobrem pela primeira vez um disco em torno de uma estrela noutra galáxia

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CIÊNCIA // ASTRONOMIA // UNIVERSO // GALÁXIAS

Numa descoberta notável, os astrónomos encontraram um disco em torno de uma estrela jovem na Grande Nuvem de Magalhães, uma galáxia vizinha da nossa. Trata-se da primeira vez que um disco deste tipo, idêntico aos que formam planetas na nossa Via Láctea, é encontrado fora da nossa Galáxia.

As novas observações revelam uma estrela jovem de grande massa a crescer e a acretar matéria do meio que a envolve, dando assim origem a um disco em rotação. Esta detecção foi feita com o auxílio do ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) no Chile, do qual o ESO é um parceiro.

Esta imagem artística mostra o sistema HH 1177, situado na Grande Nuvem de Magalhães, uma galáxia vizinha da nossa. O objecto estelar jovem e de grande massa que brilha intensamente no centro da imagem, acreta matéria de um disco de poeira ao mesmo tempo que lança para o espaço matéria sob a forma de poderosos jactos. Com o auxílio do ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), do qual o ESO é um parceiro, uma equipa de astrónomos conseguiu descobrir evidências da presença deste disco ao observar a sua rotação. Trata-se da primeira vez que um disco em torno de uma estrela jovem — o tipo de disco idêntico aos que formam planetas na nossa própria Galáxia — foi descoberto noutra galáxia.
Crédito: ESO/M. Kornmesser

“Quando vi pela primeira vez evidências de uma estrutura giratória nos dados do ALMA, nem queria acreditar que tínhamos detectado o primeiro disco de acreção extra-galáctico, foi mesmo um momento especial”, disse Anna McLeod, professora associada da Universidade de Durham, no Reino Unido, e autora principal do estudo publicado na revista Nature.

“Sabemos que os discos são vitais para a formação de estrelas e planetas na nossa Galáxia e, pela primeira vez, temos agora evidências directas da ocorrência do mesmo fenómeno noutra galáxia.”

Este estudo surge no seguimento de observações com o instrumento MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) do VLT (Very Large Telescope) do ESO, que detectou um jato lançado por uma estrela em formação — o sistema foi designado HH 1177 — no interior de uma nuvem de gás na Grande Nuvem de Magalhães.

“Descobrimos um jacto a ser lançado por esta estrela jovem de grande massa, o que é um sinal da existência de um disco de acreção em formação”, explicou McLeod.

No entanto, para ter a prova irrefutável de que este disco estava de facto presente, a equipa teve que medir o movimento do gás denso em torno da estrela.

Quando a matéria é atraída por uma estrela em crescimento, não cai directamente sobre ela; em vez disso, achata-se num disco que gira em torno da estrela.

Mais perto do centro, o disco roda mais depressa, e esta diferença de velocidade é a pista que assinala aos astrónomos a existência de um disco de acreção.

Com as capacidades combinadas do VLT (Very Large Telescope) do ESO e do ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), do qual o ESO é um parceiro, observou-se um disco em torno de uma estrela jovem de grande massa noutra galáxia. À esquerda temos observações levadas a cabo com o instrumento MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer), acoplado ao VLT, e que mostram a nuvem progenitora, LHA 120-N 180B, na qual o sistema, denominado HH 1177, foi inicialmente observado. A imagem do centro mostra os jactos que o acompanham. A parte superior do jacto desloca-se ligeiramente na nossa direcção e por isso apresenta-se com um desvio para o azul; a parte inferior do jacto está a afastar-se de nós e por isso vemo-la com um desvio para o vermelho. À direita, as observações executadas com o ALMA revelam o disco em rotação em torno da estrela, do mesmo modo com partes a aproximarem-se e a afastarem-se de nós.
Crédito: ESO/ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/A. McLeod et al.

“A frequência da radiação varia consoante a velocidade a que o gás que emite essa radiação se move em direcção a nós ou na direcção oposta”, explica Jonathan Henshaw, investigador da Universidade John Moores de Liverpool, no Reino Unido, e co-autor deste estudo.

“Trata-se exactamente do mesmo fenómeno que ocorre quando o tom da sirene de uma ambulância muda ao passar por nós e a frequência do som muda de mais alta para mais baixa.”

As medições de frequência detalhadas de que o ALMA é capaz permitiram aos autores distinguir a rotação característica de um disco, confirmando a primeira detecção de um disco em torno de uma estrela extra-galáctica jovem.

As estrelas de grande massa, como a que foi aqui observada, formam-se muito mais rapidamente e têm vidas muito mais curtas do que as estrelas de pequena massa, como é o caso do nosso Sol.

Na nossa Galáxia, estas estrelas massivas são notoriamente difíceis de observar, estando frequentemente obscurecidas pelo material poeirento a partir do qual se formaram na altura em que um disco se está a formar à sua volta.

No entanto, na Grande Nuvem de Magalhães, uma galáxia situada a 160.000 anos-luz de distância da Terra, o material a partir do qual se estão a formar novas estrelas é fundamentalmente diferente do da Via Láctea.

Graças à menor quantidade de poeira aí presente, HH 1177 já não está envolvida no seu casulo natal, oferecendo, por isso, aos astrónomos uma visão desobstruída, ainda que distante, da formação de estrelas e planetas.

“Estamos numa era de rápidos avanços tecnológicos no que toca às instalações astronómicas”, conclui McLeod. “Ser capaz de estudar como é que as estrelas se formam a distâncias tão incríveis e numa galáxia diferente é realmente muito entusiasmante.”

// ESO (comunicado de imprensa)
// Observatório ALMA (comunicado de imprensa)
// Universidade de Durham (comunicado de imprensa)
// Universidade Rice (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Nature)
// Artigo científico (arXiv.org)
// Fazendo zoom até à jovem estrela HH 1177 (ESO via YouTube)

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1 de Dezembro de 2023


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Neblina alienígena, “cozinhada” num laboratório, esclarece a visão de mundos aquáticos distantes

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CIÊNCIA // ASTRONOMIA // UNIVERSO

Os cientistas simularam as condições que permitem a formação de céus nublados em exoplanetas ricos em água, um passo crucial para determinar de que forma a nebulosidade dificulta as observações dos telescópios terrestres e espaciais.

Dois exoplanetas ricos em água, com enormes camadas de neblina, orbitam a sua estrela hospedeira.
Crédito: Roberto Molar Candanosa/Universidade Johns Hopkins

A investigação fornece novas ferramentas para estudar a química atmosférica dos exoplanetas e ajudará os cientistas a modelar a forma como os exoplanetas com água se formam e evoluem, descobertas que poderão ajudar na procura de vida para além do nosso Sistema Solar.

“O grande objectivo é saber se existe vida fora do Sistema Solar, mas tentar responder a esse tipo de pergunta requer uma modelação muito detalhada de todos os tipos diferentes, especificamente em planetas com muita água”, disse a co-autora Sarah Hörst, professora associada de Ciências da Terra e Planetárias da Universidade Johns Hopkins.

“Isto tem sido um enorme desafio porque não temos o trabalho de laboratório para o fazer, por isso estamos a tentar usar estas novas técnicas de laboratório para obter mais dos dados que estamos a receber com todos estes grandes e sofisticados telescópios”.

A equipa publicou as suas conclusões na revista Nature Astronomy.

Segundo os investigadores, o facto de a atmosfera de um planeta conter neblinas ou outras partículas tem uma influência marcante nas temperaturas globais, nos níveis de entrada da luz estelar e noutros factores que podem dificultar ou promover a actividade biológica.

A equipa realizou as experiências numa câmara concebida à medida no laboratório de Hörst. São os primeiros a determinar a quantidade de neblina que se pode formar em planetas aquáticos fora do Sistema Solar, disse Hörst.

A neblina é constituída por partículas sólidas suspensas em gás e altera a forma como a luz interage com esse gás. Diferentes níveis e tipos de neblina podem afectar a forma como as partículas se espalham através de uma atmosfera, alterando o que os cientistas conseguem detectar sobre planetas distantes com telescópios.

“A água é a primeira coisa que procuramos quando estamos a tentar ver se um planeta é habitável, e já há observações interessantes de água nas atmosferas de exoplanetas.

Mas as nossas experiências e modelos sugerem que estes planetas muito provavelmente também contêm neblina”, disse Chao He, um cientista planetário que liderou a investigação na Johns Hopkins.

“Esta névoa complica realmente as nossas observações, pois turva a nossa visão da química atmosférica e das características moleculares de um exoplaneta.”

Os cientistas estudam os exoplanetas com telescópios que observam a forma como a luz atravessa a sua atmosfera, detectando a forma como os gases atmosféricos absorvem diferentes tonalidades ou comprimentos de onda dessa luz.

Observações distorcidas podem levar a erros de cálculo das quantidades de substâncias importantes no ar, como a água e o metano, e do tipo e níveis de partículas na atmosfera.

Tais interpretações erróneas podem prejudicar as conclusões dos cientistas sobre as temperaturas globais, a espessura de uma atmosfera e outras condições planetárias, disse Hörst.

A equipa criou duas misturas de gás contendo vapor de água e outros compostos que se supõe serem comuns em exoplanetas. A equipa emitiu um feixe de luz ultravioleta sobre essas misturas para simular a forma como a luz de uma estrela iniciaria as reacções químicas que produzem as partículas de neblina.

Depois mediram a quantidade de luz que as partículas absorviam e reflectiam para compreender como interagiam com a luz na atmosfera.

Os novos dados coincidiram com as assinaturas químicas de um exoplaneta bem estudado chamado GJ 1214 b com mais exactidão do que a investigação anterior, demonstrando que neblinas com diferentes propriedades ópticas podem levar a interpretações erradas da atmosfera de um planeta.

As atmosferas exoplanetárias podem ser muito diferentes das do nosso Sistema Solar, disse Hörst, acrescentando que há mais de 5000 exoplanetas confirmados com diferentes químicas atmosféricas.

A equipa está agora a trabalhar para criar mais “análogos” de neblina feitos em laboratório com misturas de gases que representem com maior precisão o que se vê com os telescópios.

“As pessoas poderão usar esses dados quando modelarem essas atmosferas para tentar compreender coisas como a temperatura da atmosfera e da superfície do planeta, se existem nuvens, qual a sua altura e de que são feitas, ou a velocidade dos ventos”, disse Hörst.

“Todo este tipo de coisas pode ajudar-nos a concentrar a nossa atenção em planetas específicos e a tornar as nossas experiências únicas, em vez de fazermos apenas testes generalizados quando tentamos compreender o panorama geral.”

// Universidade Johns Hopkins (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Nature Astronomy)
// Artigo científico (arXiv.org)

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329: Astrónomos descobrem pela primeira vez um disco em torno de uma estrela doutra galáxia

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CIÊNCIA // ASTRONOMIA // ESTRELAS

Numa descoberta notável, os astrónomos encontraram um disco em torno de uma estrela jovem na Grande Nuvem de Magalhães, uma galáxia vizinha da nossa.

Trata-se da primeira vez que um disco deste tipo, idêntico aos que formam planetas na nossa Via Láctea, é encontrado fora da nossa Galáxia. As novas observações revelam uma estrela jovem de grande massa a crescer e a acumular matéria do meio que a envolve, dando assim origem a um disco em rotação. Esta detecção foi feita com o auxílio do Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) no Chile, do qual o Observatório Europeu do Sul (ESO) é um parceiro.

“Quando vi pela primeira vez evidências de uma estrutura rotativa nos dados do ALMA, nem queria acreditar que tínhamos detectado o primeiro disco de acreção extra-galáctico, foi mesmo um momento especial“, disse Anna McLeod, professora associada da Universidade de Durham, no Reino Unido, e autora principal do estudo publicado hoje na revista Nature.

“Sabemos que os discos são vitais para a formação de estrelas e planetas na nossa Galáxia e, pela primeira vez, temos agora provas directas da ocorrência do mesmo fenómeno noutra galáxia.”

Este estudo surge na seguimento de observações com o instrumento MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) do Very Large Telescope (VLT) do ESO, que detectou um jato lançado por uma estrela em formação — o sistema foi designado HH 1177 — no interior de uma nuvem de gás na Grande Nuvem de Magalhães.

“Descobrimos um jacto a ser lançado por esta estrela jovem de grande massa, o que é um sinal da existência de um disco de acreção em formação“, explicou McLeod. No entanto, para ter a prova irrefutável de que este disco estava de facto presente, a equipa teve que medir o movimento do gás denso em torno da estrela.

Quando a matéria é atraída por uma estrela em crescimento, não cai directamente sobre ela; em vez disso, achata-se num disco que gira em torno da estrela. Mais perto do centro, o disco roda mais depressa, e esta diferença de velocidade é a pista que assinala aos astrónomos a existência de um disco de acreção.

“A frequência da radiação varia consoante a velocidade a que o gás que emite essa radiação se move em direcção a nós ou na direcção oposta“, explica Jonathan Henshaw, investigador da Universidade John Moores de Liverpool, no Reino Unido, e co-autor deste estudo.

“Trata-se exactamente do mesmo fenómeno que ocorre quando o tom da sirene de uma ambulância muda ao passar por nós e a frequência do som muda de mais alta para mais baixa.”

As medições de frequência detalhadas de que o ALMA é capaz permitiram aos autores distinguir a rotação característica de um disco, confirmando a primeira detecção de um disco em torno de uma estrela extra-galáctica jovem.

As estrelas de grande massa, como a que foi aqui observada, formam-se muito mais rapidamente e têm vidas muito mais curtas do que as estrelas de pequena massa, como é o caso do nosso Sol.

Na nossa Galáxia, estas estrelas massivas são notoriamente difíceis de observar, estando frequentemente obscurecidas pelo material poeirento a partir do qual se formaram na altura em que um disco se está a formar à sua volta.

No entanto, na Grande Nuvem de Magalhães, uma galáxia situada a 160 000 anos-luz de distância da Terra, o material a partir do qual se estão a formar novas estrelas é fundamentalmente diferente do da Via Láctea.

Graças à  menor quantidade de poeira aí presente, a HH 1177 já não está envolvida no seu casulo natal, oferecendo, por isso, aos astrónomos uma visão desobstruída, ainda que distante, da formação de estrelas e planetas.

“Estamos numa era de rápidos avanços tecnológicos no que concerne as instalações astronómicas“, conclui McLeod. “Ser capaz de estudar como é que as estrelas se formam a distâncias tão incríveis e numa galáxia diferente é realmente muito entusiasmante.”

Informações adicionais

Este trabalho de investigação foi descrito num artigo científico intitulado “A likely Keplerian disk feeding an optically revealed massive young star” publicado na revista Nature (doi: 10.1038/s41586-023-06790-2). O disco foi descoberto numa região da Grande Nuvem de Magalhães denominada LHA 120-N 180B, a qual foi alvo de uma nota de imprensa anterior do ESO intitulada “Bolhas de estrelas recém nascidas”.

A equipa é composta por: A. F. McLeod (Centre for Extragalactic Astronomy, Department of Physics, Durham University, Reino Unido; Institute for Computational Cosmology, Department of Physics, University of Durham, Reino Unido), P. D. Klaassen (UK Astronomy Technology Centre, Royal Observatory Edinburgh, Reino Unido), M. Reiter (Department of Physics and Astronomy, Rice University, EUA), J. Henshaw (Astrophysics Research Institute, Liverpool John Moores University, Reino Unido; Instituto Max Planck de Astronomia, Alemanha), R. Kuiper (Faculdade de Física, Universidade de Duisburg-Essen, Alemanha) e A. Ginsburg (Department of Astronomy, University of Florida, EUA).

O Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), uma infraestrutura astronómica internacional, surge no âmbito de uma parceria entre o ESO, a Fundação Nacional de Ciências dos Estados Unidos (NSF) e os Institutos Nacionais de Ciências da Natureza (NINS) do Japão, em cooperação com a República do Chile. O ALMA é financiado pelo ESO em prol dos seus Estados Membros, pela NSF em cooperação com o Conselho de Investigação Nacional do Canadá (NRC) e o Conselho Nacional de Cragiência e Tecnologia da Taiwan e pelo NINS em cooperação com a Academia Sinica (AS) da Taiwan e o Instituto de Astronomia e Ciências do Espaço da Coreia (KASI). A construção e operação do ALMA é coordenada pelo ESO, em prol dos seus Estados Membros; pelo Observatório Nacional de Rádio Astronomia dos Estados Unidos (NRAO), que é gerido pela Associação de Universidades, Inc. (AUI), em prol da América do Norte; e pelo Observatório Astronómico Nacional do Japão (NAOJ), em prol do Leste Asiático. O Observatório Conjunto ALMA (JAO) fornece uma liderança e gestão unificadas na construção, comissionamento e operação do ALMA.

O Observatório Europeu do Sul (ESO) ajuda cientistas de todo o mundo a descobrir os segredos do Universo, o que, consequentemente, beneficia toda a sociedade. No ESO concebemos, construimos e operamos observatórios terrestres de vanguarda — os quais são usados pelos astrónomos para investigar as maiores questões astronómicas da nossa época e levar ao público o fascínio da astronomia — e promovemos colaborações internacionais em astronomia. Estabelecido como uma organização intergovernamental em 1962, o ESO é hoje apoiado por 16 Estados Membros (Alemanha, Áustria, Bélgica, Dinamarca, Espanha, Finlândia, França, Irlanda, Itália, Países Baixos, Polónia, Portugal, Reino Unido, República Checa, Suécia e Suíça), para além do Chile, o país de acolhimento, e da Austrália como Parceiro Estratégico. A Sede do ESO e o seu centro de visitantes e planetário, o Supernova do ESO, situam-se perto de Munique, na Alemanha, enquanto o deserto chileno do Atacama, um lugar extraordinário com condições únicas para a observação dos céus, acolhe os nossos telescópios. O ESO mantém em funcionamento três observatórios: La Silla, Paranal e Chajnantor. No Paranal, o ESO opera o Very Large Telescope e o Interferómetro do Very Large Telescope, assim como telescópios de rastreio, tal como o VISTA. Ainda no Paranal, o ESO acolherá e operará o Cherenkov Telescope Array South, o maior e mais sensível observatório de raios gama do mundo. Juntamente com parceiros internacionais, o ESO opera o APEX e o ALMA no Chajnantor, duas infraestruturas que observam o céu no domínio do milímetro e do submilímetro. No Cerro Armazones, próximo do Paranal, estamos a construir “o maior olho do mundo voltado para o céu” — o Extremely Large Telescope do ESO. Dos nossos gabinetes em Santiago do Chile, apoiamos as nossas operações no país e trabalhamos com parceiros chilenos e com a sociedade chilena.

 ESO – European South Observatory
Nota de Imprensa
29 de Novembro de 2023


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242: Webb identifica metano na atmosfera de um exoplaneta

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CIÊNCIA // ASTRONOMIA // WEBB

O Telescópio Espacial James Webb da NASA observou o exoplaneta WASP-80 b à medida que este passava em frente e por detrás da sua estrela hospedeira, revelando espectros indicativos de uma atmosfera contendo o gás metano e vapor de água.

Embora o vapor de água tenha sido detectado em mais de uma dúzia de planetas até à data, até há pouco tempo o metano – uma molécula encontrada em abundância nas atmosferas de Júpiter, Saturno, Úrano e Neptuno no nosso Sistema Solar – permaneceu esquivo nas atmosferas de exoplanetas em trânsito quando estudado com espectroscopia espacial.

Representação artística do exoplaneta ameno WASP-80 b, cuja cor pode parecer azulada aos olhos humanos devido à ausência de nuvens de grande altitude e à presença de metano atmosférico identificado pelo Telescópio Espacial James Webb da NASA, semelhante aos planetas Úrano e Neptuno no nosso próprio Sistema Solar.
Crédito: NASA

Taylor Bell, do BAERI (Bay Area Environmental Research Institute), que trabalha no Centro de Investigação Ames da NASA, em Silicon Valley, no estado norte-americano da Califórnia, e Luis Welbanks, da Universidade do Estado do Arizona, explicam a importância da descoberta do metano nas atmosferas de exoplanetas e discutem como as observações do Webb facilitaram a identificação desta molécula há muito procurada. Estas descobertas foram recentemente publicadas na revista científica Nature.

“Com uma temperatura de cerca de 825 K (aproximadamente 552º C), WASP-80 b é o que os cientistas chamam um ‘Júpiter ameno’, que são planetas semelhantes em tamanho e massa ao planeta Júpiter no nosso Sistema Solar, mas que têm uma temperatura que se situa entre a dos Júpiteres quentes, como HD 209458 b (o primeiro exoplaneta em trânsito descoberto), com 1450 K (1177º C), e a dos Júpiteres frios, como o nosso, que tem cerca de 125 K (-148º C) “.

WASP-80 b dá uma volta à sua estrela anã vermelha de três em três dias e está situado a 163 anos-luz de distância, na direcção da constelação de Águia. Como o planeta está tão perto da sua estrela e ambos estão tão longe de nós, não podemos ver o planeta directamente, nem mesmo com os telescópios mais avançados como o Webb.

Em vez disso, os investigadores estudam a luz combinada da estrela e do planeta usando o método de trânsito (que tem sido usado para descobrir a maioria dos exoplanetas conhecidos) e o método do eclipse.

Usando o método de trânsito, observaram o sistema quando o exoplaneta se moveu em frente da sua estrela, a partir da nossa perspectiva, fazendo com que a luz da estrela que vemos diminuísse um pouco. É como quando alguém passa à frente de um candeeiro e a luz diminui.

Durante este tempo, um fino anel da atmosfera do planeta à volta da fronteira dia/noite é iluminado pela estrela e, em certas cores de luz em que as moléculas da atmosfera do planeta absorvem a luz, a atmosfera parece mais espessa e bloqueia mais a luz estelar, causando um escurecimento mais profundo do que noutros comprimentos de onda em que a atmosfera parece transparente.

Este método ajuda os cientistas a compreender de que é feita a atmosfera do planeta, vendo que cores de luz estão a ser bloqueadas.

Entretanto, utilizando o método do eclipse, observaram o sistema quando o planeta passou por detrás da sua estrela, a partir da nossa perspectiva, causando outro pequeno decréscimo na luz total que recebemos.

Todos os objectos emitem alguma luz, chamada radiação térmica, com a intensidade e a cor da luz emitida a depender do grau de aquecimento do objecto.

Pouco antes e pouco depois do eclipse, o lado quente do planeta está virado para nós e, medindo a queda de luz durante o eclipse, conseguimos medir a luz infravermelha emitida pelo planeta.

Nos espectros de eclipses, a absorção por moléculas na atmosfera do planeta aparece tipicamente como uma redução na luz emitida pelo planeta em comprimentos de onda específicos.

Além disso, dado que o planeta é muito mais pequeno e frio do que a sua estrela hospedeira, a profundidade de um eclipse é muito menor do que a profundidade de um trânsito.

O espectro de trânsito (em cima) e o espectro do eclipse (em baixo) de WASP-80 b medidos pelo modo de espectroscopia do NIRCam do Telescópio Espacial James Webb da NASA. Em ambos os espectros, há evidências claras de absorção de água e metano, cujas contribuições são indicadas com contornos coloridos. Durante um trânsito, o planeta passa em frente da estrela, e num espectro de trânsito, a presença de moléculas faz com que a atmosfera do planeta bloqueie mais luz em certas cores, causando um escurecimento mais profundo nesses comprimentos de onda. Durante um eclipse, o planeta passa por detrás da estrela e, neste espectro do eclipse, as moléculas absorvem alguma da luz emitida pelo planeta em cores específicas, o que leva a uma menor diminuição do brilho durante o eclipse em comparação com um trânsito.
Crédito: BAERI/NASA/Taylor Bell

O primeiro tipo de modelo é totalmente flexível, tentando milhões de combinações de abundâncias e temperaturas de metano e água para encontrar a combinação que melhor corresponde aos dados.

O segundo tipo, designado por “modelos auto-consistentes”, também explora milhões de combinações, mas utiliza os nossos conhecimentos actuais de física e química para determinar os níveis de metano e de água que podem ser esperados.

Ambos os tipos de modelos chegaram à mesma conclusão: uma detecção definitiva de metano.

Para validar os resultados, utilizaram métodos estatísticos robustos para avaliar a probabilidade de a detecção ser um ruído aleatório. “No nosso campo, consideramos que o ‘padrão de ouro’ é algo chamado de ‘detecção de 5-sigma’, o que significa que as probabilidades de uma detecção ser causada por ruído aleatório são de 1 em 1,7 milhões.

Entretanto, detectámos metano com 6,1-sigma em ambos os espectros do trânsito e do eclipse, o que coloca as probabilidades de uma falsa detecção em cada observação em 1 em 942 milhões, ultrapassando o ‘padrão de ouro’ de 5-sigma e reforçando a nossa confiança em ambas as detecções”.

Com uma detecção tão segura, não só encontraram uma molécula muito esquiva, como podem agora começar a explorar o que esta composição química nos diz sobre o nascimento, crescimento e evolução do planeta.

Por exemplo, ao medir a quantidade de metano e de água no planeta, podem inferir a relação entre átomos de carbono e átomos de oxigénio. Espera-se que este rácio mude dependendo de onde e quando os planetas se formam no seu sistema.

Assim, a análise deste rácio carbono/oxigénio pode fornecer pistas sobre se o planeta se formou perto da sua estrela ou mais longe, antes de se mover gradualmente para o interior.

Outra coisa que os entusiasma com esta descoberta é a oportunidade de, finalmente, comparar planetas fora do nosso Sistema Solar com os que se encontram nele.

A NASA tem um historial de enviar naves espaciais aos gigantes gasosos do nosso Sistema Solar para medir a quantidade de metano e outras moléculas nas suas atmosferas.

Agora, ao disporem de uma medição do mesmo gás num exoplaneta, podem começar a fazer uma comparação “de maçãs para maçãs” e ver se as expectativas do Sistema Solar correspondem ao que vemos fora dele.

“Finalmente, ao olharmos para as futuras descobertas com o Webb, este resultado mostra-nos que estamos à beira de mais descobertas excitantes. Observações adicionais de WASP-80 b com o MIRI e com o NIRCam do Webb permitir-nos-ão sondar as propriedades da atmosfera em diferentes comprimentos de onda da luz.

As nossas descobertas levam-nos a pensar que seremos capazes de observar outras moléculas ricas em carbono, como o monóxido de carbono e o dióxido de carbono, permitindo-nos traçar um quadro mais completo das condições da atmosfera deste planeta.

Além disso, à medida que formos encontrando metano e outros gases em exoplanetas, continuaremos a expandir o nosso conhecimento sobre como a química e a física funcionam em condições diferentes das que temos na Terra e, talvez em breve, noutros planetas que nos fazem lembrar o que temos aqui em casa.

Uma coisa é certa – a viagem de descoberta com o Telescópio Espacial James Webb está repleta de potenciais surpresas”.

// NASA (blog)
// Universidade do Estado do Arizona (comunicado de imprensa)
// Universidade da Califórnia, Santa Cruz (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Nature)
// Artigo científico (arXiv.org)

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24 de Novembro de 2023


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241: Astrónomos encontram a chave para detectar as maiores estruturas do Universo primitivo

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CIÊNCIA // ASTRONOMIA // UNIVERSO PRIMITIVO

Uma equipa internacional de investigação, liderada pelo IAC (Instituto de Astrofísica de Canarias) e pela ULL (Universidad de La Laguna), juntamente com um grupo de universidades italianas, confirmou um novo método para encontrar proto-enxames de galáxias, as maiores estruturas do Universo primitivo.

Estes progenitores dos actuais enxames galácticos desempenharam um papel essencial na evolução do Universo, mas não são fáceis de encontrar. Este estudo mostra que um tipo específico de galáxias, as que emitem radiação em comprimentos de onda submilimétricos, são bons indicadores da presença de proto-enxames distantes. Os resultados foram publicados na revista Astronomy & Astrophysics.

Impressão de artista de um proto-enxame de galáxias no Universo primitivo, mostrando galáxias a formar novas estrelas e a interagir umas com as outras.
Crédito: ESO/M. Kornmesser

Os proto-enxames galácticos eram as maiores estruturas no início do Universo, apenas 1000 milhões de anos após o Big Bang. A comunidade científica está muito interessada nestes sistemas, progenitores dos actuais enxames de galáxias; por serem tão antigos, podem ajudar-nos a compreender os processos de formação e evolução das estruturas de grande escala no Universo.

No entanto, a identificação de proto-enxames não é nada fácil e são muito poucos os que se conhecem.

Para resolver este problema, uma equipa científica internacional propôs um novo método, centrado num tipo particular de objectos, as galáxias submilimétricas.

Foram descobertas no final da década de 1990 e o seu nome deve-se à sua intensa radiação na banda de ondas submilimétricas, que é a região do espectro electromagnético entre o infravermelho e as micro-ondas.

Estão entre as galáxias mais massivas e poeirentas do Universo e têm altas taxas de formação estelar, que podem ser cem vezes maiores do que a da Via Láctea.

“Vários estudos anteriores mostraram evidências de que as galáxias submilimétricas estão no centro de proto-enxames de galáxias, mas havia uma grande controvérsia”, explica a primeira autora do artigo, Rosa Calvi, investigadora da Universidade de Ferrara, anteriormente investigadora no IAC.

“O nosso artigo apresenta o primeiro estudo sistemático em grande escala de uma amostra de galáxias submilimétricas confirmadas espetroscopicamente”.

Como resultado do estudo, a equipa mostrou, sem qualquer dúvida, que as galáxias submilimétricas são excelentes rastreadoras de proto-enxames distantes.

Para chegar a este resultado, procuraram proto-enxames em torno de doze galáxias submilimétricas, e descobriram que onze delas estão alojadas, no total, em oito proto-enxames. Destes oito proto-enxames, o novo estudo confirmou independentemente três que já eram conhecidos, e a equipa encontrou ainda indícios de cinco novos proto-enxames.

Um deles, em torno da galáxia GN10, está entre os proto-enxames mais distantes observados até agora. A sua luz demorou mais de 12.500 milhões de anos a chegar à Terra.

O estudo também avança a nossa compreensão da ligação física entre as galáxias submilimétricas e os seus ambientes, mostrando uma correlação, até agora não observada, entre a quantidade de gás molecular (o material a partir do qual se formam as estrelas) nas galáxias submilimétricas e as sobre-densidades das galáxias e dos proto-enxames.

“Para explicar esta correlação, propusemos a hipótese de que as interacções entre as galáxias e os seus ambientes mais densos facilitam o colapso do gás e a consequente elevada taxa de formação estelar que caracteriza as galáxias submilimétricas mais brilhantes”, afirma Helmut Dannerbauer, investigador do IAC e da ULL, co-autor do artigo.

Espera-se que, nos próximos anos, o número de proto-enxames confirmados aumente consideravelmente, devido à utilização da nova geração de instrumentos, como o satélite Euclid, uma das principais missões actuais da ESA.

“Com o satélite Euclid, um instrumento revolucionário para o estudo de estruturas de grande escala, esperamos descobrir e caracterizar milhares de proto-enxames distantes, dando assim um impulso sem precedentes ao estudo da evolução das galáxias”, conclui Gianluca Castignani, investigador da Universidade de Bolonha, outro participante neste estudo.

// IAC (comunicado de imprensa)
// ULL (comunicado de imprensa)
// Universidade de Bolonha (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Astronomy & Astrophysics)
// Artigo científico (arXiv.org)

CCVALG
24 de Novembro de 2023


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Com erupções sem precedentes, um “cadáver” estelar dá sinais de vida

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CIÊNCIA // ASTRONOMIA // UNIVERSO

Uma equipa liderada pela Universidade de Cornell relata, numa nova investigação publicada a 15 de Novembro na Nature, que após a morte explosiva de uma estrela distante, um “cadáver” estelar activo foi a fonte provável de repetidos surtos energéticos observados ao longo de vários meses – um fenómeno que os astrónomos nunca tinham visto antes.

Representação artística de AT2022tsd, uma explosão numa galáxia distante. A imagem mostra uma explicação possível: um buraco negro a acretar matéria de um disco e a alimentar um jacto. A variação na direcção do jacto pode produzir os flashes rápidos observados.
Crédito: Robert L. Hurt/Caltech/IPAC

Os flashes brilhantes e breves – tão curtos quanto alguns minutos de duração e tão poderosos quanto a explosão original 100 dias depois – apareceram no rescaldo de um tipo raro de cataclismo estelar que os investigadores se propuseram a encontrar, conhecido como LFBOT (sigla inglesa para “luminous fast blue optical transient”).

Desde a sua descoberta em 2018, os astrónomos têm especulado sobre o que poderá estar na origem de tais explosões extremas, que são muito mais brilhantes do que os fins violentos pelo qual as estrelas massivas normalmente passam, mas que se desvanecem em dias em vez de semanas.

A equipa de investigadores pensa que a actividade anteriormente desconhecida, que foi estudada por 15 telescópios em todo o mundo, confirma que o “motor” deve ser um “cadáver” estelar: um buraco negro ou uma estrela de neutrões.

“Não pensamos que mais nada possa produzir este tipo de erupções”, disse Anna Y.Q. Ho, professora assistente de astronomia na Faculdade de Artes e Ciências da Universidade de Cornell.

“Isto resolve anos de debate sobre o que está na origem deste tipo de explosão e revela um método invulgarmente directo de estudar a actividade dos cadáveres estelares.”

Ho é a primeira autora do artigo científico, com mais de 70 co-autores que ajudaram a caracterizar o LFBOT oficialmente rotulado AT2022tsd e apelidado de “diabo da Tasmânia”, e os subsequentes pulsos de luz vistos a cerca de mil milhões de anos-luz da Terra.

Ho escreveu o software que assinalou o evento em Setembro de 2022, enquanto filtrava meio milhão de mudanças, ou transientes, detectadas diariamente num levantamento de todo o céu realizado pela ZTF (Zwicky Transient Facility), com sede no estado norte-americano da Califórnia.

Depois, em Dezembro de 2022, enquanto monitorizava rotineiramente a explosão que se desvanecia, Ho e os colaboradores Daniel Perley, da Universidade John Moores em Liverpool, Inglaterra, e Ping Chen, do Instituto Weizmann de Ciência, em Israel, reuniram-se para rever novas observações realizadas e analisadas por Ping – um conjunto de cinco imagens, cada uma com a duração de vários minutos.

A primeira não mostrava nada, como se esperava, mas a segunda captava luz, seguida de um pico intensamente brilhante na imagem do meio que rapidamente desvaneceu.

“Ninguém sabia o que dizer”, recorda Ho. “Nunca tínhamos visto nada assim antes – algo tão rápido e com um brilho tão forte como o da explosão original meses depois – em nenhuma super-nova ou FBOT. Nunca tínhamos visto isso, ponto final, em astronomia”.

Para aprofundar a investigação sobre o abrupto aumento de brilho, os investigadores envolveram parceiros que contribuíram com observações de mais de uma dúzia de outros telescópios, incluindo um equipado com uma câmara de alta velocidade.

A equipa passou a pente fino os dados anteriores e trabalhou para excluir outras possíveis fontes de luz. A sua análise acabou por confirmar pelo menos 14 impulsos de luz irregulares durante um período de 120 dias, provavelmente apenas uma fracção do número total, disse Ho.

“Surpreendentemente, em vez de desvanecer de forma constante, como seria de esperar, a fonte voltou a brilhar por breves instantes – e de novo, e de novo”, disse. “Os LFBOTs já são uma espécie de evento estranho e exótico, por isso este foi ainda mais estranho”.

Os processos exactos que estiveram em acção – talvez um buraco negro a canalizar jactos de material estelar para o exterior a uma velocidade próxima da da luz – continuam a ser estudados.

Ho espera que a investigação avance com objectivos de longa data para mapear como as propriedades das estrelas, em vida, podem prever a forma como vão morrer e o tipo de cadáver que produzem.

No caso dos LFBOTs, a rotação rápida ou um forte campo magnético são provavelmente componentes chave dos seus mecanismos de lançamento, disse Ho. É também possível que não sejam super-novas convencionais, mas sim desencadeadas pela fusão de uma estrela com um buraco negro.

“Poderemos estar a assistir a um canal completamente diferente para os cataclismos cósmicos”, disse.

As explosões invulgares prometem dar uma nova visão dos ciclos de vida estelares, normalmente só vistos em instantâneos de diferentes fases – estrela, explosão, remanescentes – e não como parte de um único sistema, disse Ho. Os LFBOTs podem representar uma oportunidade para observar uma estrela no ato de transição da vida para a morte.

“Porque o cadáver não fica ali sem fazer nada, está activo e a fazer coisas que podemos detectar”, disse Ho. “Pensamos que estas erupções podem estar a vir de um destes cadáveres recém-formados, o que nos dá uma forma de estudar as suas propriedades depois da sua formação.”

// Universidade de Cornell (comunicado de imprensa)
// ICE-CSIC (comunicado de imprensa)
// Universidade de Tecnologia de Swinburne (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Nature)
// Artigo científico (arXiv.org)

CCVALG
21 de Novembro de 2023


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208: Cientistas descobrem a origem do misterioso asteróide Kamo’oalewa

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CIÊNCIA // ASTRONOMIA // ASTERÓIDES

Seria de esperar que os astrónomos já tivessem descoberto todos os asteróides e cometas próximos da Terra. Mas não é o caso.

Juan A. Sanchez/PSI

Segundo o Wired, alguns escondem-se em órbitas difíceis de detectar, porque a sua descoberta requer olhar directamente para o Sol.

Um desses objectos — chamado Kamo’oalewa — escapou à detecção até há cerca de sete anos, mas a sua origem sempre foi misteriosa… até agora.

Os astrónomos detectaram, pela primeira vez, o Kamo’oalewa com um telescópio no cimo do vulcão Haleakalā, em Maui, no Havai, e deram-lhe um nome havaiano que significa “objecto celestial oscilante“.

É considerado um “quase-satélite” da Terra, uma vez que daqui parece ser um companheiro constante — embora fraco — como uma lua distante. Mas, na verdade, está a pairar além da esfera de influência gravitacional do nosso planeta e orbita o Sol e não a Terra.

Desde do início que Renu Malhotra, astrónoma da Universidade do Arizona, suspeitou que não provinha de um cinturão de asteróides — a origem da maioria dos objectos próximos da Terra.

“A partir das propriedades da órbita, percebemos que era diferente de outros asteróides próximos à Terra e poderia potencialmente ter uma origem diferente”, diz Malhotra.

A sua equipa mediu o espectro de luz, que se assemelhava suspeitosamente ao dos silicatos encontrados na Lua e não nos asteróides.

Os resultados publicados em 2021 demonstram que, em teoria, um rochedo espacial de 50 metros, que se move de forma descontrolada, foi expelido da Lua, devido ao impacto de um asteroide há milhões de anos.

Agora, a equipa descobriu que a órbita oscilante de Kamo’oalewa é, de facto, consistente com essa teoria e publicaram a sua descoberta no mês passado.

Malhotra e o estudante de doutoramento Jose Daniel Castro-Cisneros utilizaram modelos numéricos para simular as formas como um pedaço de rocha lunar poderia ter sido projectado para uma trajectória espacial.

Modelaram possíveis colisões de asteróides com a superfície da Lua que poderiam ter lançado pedaços de rególito com velocidade suficiente para atingir a velocidade de escape, o que significa que não cairiam de volta à superfície.

Depois, modelaram as órbitas subsequentes dessas rochas e avaliaram se alguma acabou numa trajectória semelhante à de Kamo’oalewa. Algumas acabaram.

Esta investigação envolve modelar uma ampla gama de trajectórias possíveis que os fragmentos lunares poderiam seguir após serem ejectados por um impacto.

Malhotra e Castro-Cisneros concluíram que uma órbita como a de Kamo’oalewa é rara, mas não é impossível, surgindo em 0,8% dos cenários que exploraram.

A sua análise parece convincente, diz Andrew Rivkin, cientista planetário no Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins, que estuda a composição dos asteróides e que não esteve envolvido no artigo.

Rivkin enfatiza que Kamo’oalewa é um objecto invulgar. Dos cerca de 80.000 meteoritos recolhidos na Terra, apenas uma pequena percentagem provêm da Lua, e dos 1.382 meteoritos que caíram e foram observados e documentados por pessoas, nenhum era lunar.

Os investigadores concluíram que Kamo’oalewa, provavelmente, tem estado por aí durante milhões de anos, mas a sua órbita não é estável, graças ao clássico problema dos três corpos, no qual a influência gravitacional caótica de três corpos — a Terra, o Sol e Kamo’oalewa —, eventualmente, o empurrará para fora e voará para longe.

A investigação astronómica continua. Os investigadores agora estão a tentar localizar a cratera precisa de onde Kamo’oalewa foi lançado.

A proveniência lunar de Kamo’oalewa também tem implicações para os asteróides potencialmente perigosos para a Terra que a NASA e outras organizações procuram nos céus.

Significa que as pessoas também devem considerar órbitas provenientes da Lua, não apenas rochas lançadas do cinturão de asteróides.

A NASA está à procura de asteróides com 140 metros de diâmetro e maiores, semelhantes em tamanho ao que a sonda DART colidiu para testar técnicas de deflexão.

Objectos próximos da Terra provenientes de impactos lunares antigos provavelmente teriam 100 metros ou menos, diz Malhotra, mas ainda assim são conhecidos como “assassinos de cidades“, suficientemente perigosos para causar destruição generalizada se atingissem a Terra.

Esse provavelmente não será o destino de Kamo’oalewa, mas a investigação de Malhotra e Castro-Cisneros mostra que, provavelmente, existem outros objectos semelhantes em algum lugar.

 Teresa Oliveira Campos, ZAP //
20 Novembro, 2023


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