Astro News: Maio 2019
Este globo luminoso é a galáxia NGC 4621, mais conhecida como Messier 59 (M59).
© Hubble (M59)
A galáxia foi listada no famoso catálogo de objetos do céu profundo compilado pelo caçador de cometas francês Charles Messier em 1779. No entanto, o astrônomo alemão Johann Gottfried Koehler é creditado com a descoberta da galáxia apenas alguns dias antes de Messier adicioná-lo à sua coleção.
Observações modernas mostram que M59 é uma galáxia elíptica, um dos três principais tipos de galáxias, juntamente com espirais e irregulares. As elípticas tendem a ser as mais evoluídas do trio, cheias de velhas estrelas vermelhas e exibindo pouca ou nenhuma nova formação estelar. No entanto, a M59 é contrária a esta tendência; a galáxia mostra sinais de formação de estrelas, com algumas estrelas recém-nascidas residindo dentro de um disco próximo ao núcleo.
Localizada no Aglomerado de Virgem de 2.000 galáxias dentro da constelação de Virgem, a M59 fica a aproximadamente 50 milhões de anos-luz de distância da Terra.
O KELT-9b é conhecido como o exoplaneta mais quente já detectado até agora pela humanidade.
© NASA/JPL-CALTECH (exoplaneta orbitando uma estrela azul supergigante)
Devido ao calor extremo, elementos como ferro e titânio estão dispersos em forma de gás em sua atmosfera, conforme descoberto no ano passado.
O KELT-9b é um exoplaneta, pois está bem distante de nós, fora do nosso Sistema Solar. Para ter ideia, o Sol está a oito minutos-luz da Terra (um trajeto de 149.600.000 km), enquanto que esse exoplaneta fica a 620 anos-luz de distância do nosso planeta.
O exoplaneta está orbitando a estrela azul supergigante HD 195689, com temperaturas que um pouco mais abaixo do que a temperatura do Sol (5.500 ºC).
A estrela está bem próxima do exoplaneta, pois o que separa os dois é um trajeto que tem apenas 3% da distância entre a Terra e o Sol. Isso garante que o KELT-9b tenha uma temperatura de 4.327 ºC.
Devido às altas temperaturas, a atmosfera do KELT-9b- apresenta apenas gases. Com isso, os átomos vaporizados do exoplaneta são capazes de absorverem comprimentos de onda de luz: os astrônomos usaram espectrômetros para detectar tais comprimentos de onda e identificar os elementos químicos presentes durante esse fenômeno.
O telescópio espacial Hubble deu uma nova olhada na espetacular galáxia irregular NGC 4485, que foi deformada por sua vizinha galáctica maior.
A gravidade da segunda galáxia interrompeu a coleta ordenada de estrelas, gás e poeira, dando origem a uma região irregular de estrelas recém-nascidas, quentes e azuis, aglomerados caóticos e fluxos de poeira e gás.
A galáxia irregular NGC 4485 esteve envolvida em uma interação gravitacional dramática com a galáxia maior NGC 4490, que está localizada no canto inferior direito fora desta imagem. Encontrado a cerca de 30 milhões de anos-luz de distância da Terra na constelação de Canes Venatici (Cães de Caça), o estranho resultado dessas galáxias em interação resultou em uma entrada no Atlas de Galáxias Peculiares: Arp 269.
Tendo já feito a sua abordagem mais próxima, a NGC 4485 e a NGC 4490 estão agora se afastastando entre si, muito alteradas em relação aos seus estados originais. Ainda engajadas em uma dança destrutiva, mas criativa, a força gravitacional entre elas continua deformando cada uma delas, enquanto ao mesmo tempo cria as condições para enormes regiões de formação estelar intensa.
Este cabo-de-guerra galáctico criou um fluxo de material de cerca de 25.000 anos-luz que liga as duas galáxias. Essa conexão é composta de nós brilhantes e enormes bolsões de regiões gasosas, bem como enormes regiões de formação de estrelas nas quais nascem jovens estrelas azuis. De curta duração, no entanto, essas estrelas rapidamente ficam sem combustível e terminam suas vidas em explosões dramáticas. Embora tal evento pareça ser puramente destrutivo, ele também enriquece o ambiente cósmico com elementos mais pesados ​​e fornece material novo para formar uma nova geração de estrelas.
Duas regiões muito diferentes são agora aparentes na NGC 4485; à esquerda, há indícios da estrutura espiral anterior da galáxia, que estava passando por uma evolução galáctica "normal". A direita da imagem revela uma porção da galáxia rasgada em direção ao sua vizinha maior, explodindo com estrelas azuis quentes e fluxos de poeira e gás.
Esta imagem, captada pela Wide Field Camera 3 (WFC3) no telescópio espacial Hubble, adiciona luz através de dois novos filtros que fornecem mais informações sobre o campo complexo e misterioso da evolução da galáxia.
Postado por Angelo Rober Pulici às 08:58 Nenhum comentário:
Supernovas primordiais lançaram jatos de material em galáxias próximas
As primeiras estrelas do Universo eram extremamente quentes e incrivelmente grandes, muitas vezes atingindo centenas de vezes a massa do Sol.
© Melanie Gonick (simulação do aparecimento das primeiras supernovas do Universo)
Esta simulação mostra como as primeiras supernovas do Universo podem ter surgido. O instantâneo acima, que mostra a forma da supernova 50 segundos após sua explosão inicial, destaca dois poderosos jatos que expelem elementos pesados como zinco (pontos verdes) para o espaço.
Estas estrelas se formaram apenas algumas centenas de milhões de anos após o Big Bang, estas gigantes ferventes não continham virtualmente nenhum elemento mais pesado que hidrogênio e hélio, que eram os únicos materiais prontamente disponíveis na época. Mas devido à sua estatura considerável, as primeiras estrelas também viveram rápido e morreram duramente, durando apenas alguns milhões de anos antes de explodirem como supernovas poderosas.
Quando estas primeiras estrelas rapidamente queimaram seu combustível, forjaram elementos mais leves em elementos mais pesados, como carbono, ferro e zinco. Então, durante a dramática agonia da morte, elas lançaram seus constituintes ao espaço, semeando a próxima geração de estrelas com elementos pesados. E embora os astrônomos ainda não tenham detectado diretamente nenhuma destas primeiras gigantes, eles encontraram evidências de sua existência.
Agora, uma nova pesquisa sugere que estas estrelas em chamas eram especiais por outro motivo: quando explodiram, elas não saíram como supernovas esféricas normais. Em vez disso, as explosões ostentaram jatos violentos que expeliram material a mais de 145 milhões de quilômetros por hora, ou cerca de 13% da velocidade da luz. Estes jatos permitiram que alguns dos elementos pesados ​​(chamados metais) presos dentro das estrelas pudessem chegar às galáxias vizinhas, incluindo a incipiente Via Láctea.
"Esta é a primeira evidência observacional de que uma supernova assimétrica ocorreu no início do Universo," disse Rana Ezzeddine, do Massachusetts Institute of Technology (MIT).
Para realizar o estudo, os pesquisadores usaram o Cosmic Origins Spectrograph no telescópio espacial Hubble para investigar uma estrela peculiar conhecida como HE 1327-2326, localizada a cerca de 5.000 anos-luz de distância da Terra, no halo da Via Láctea. Enquanto as primeiras estrelas são chamadas de estrelas da População III, a HE 1327-2326 é um membro da próxima geração, chamada de estrelas da População II. Como as estrelas da População III, as estrelas da População II contêm uma relativa escassez de elementos pesados; no entanto, elas contêm alguns.
"As estrelas menores que se formaram como a segunda geração ainda estão disponíveis hoje, e preservam o material primitivo deixado por estas primeiras estrelas," disse a física Anna Frebel, do MIT, que descobriu a HE 1327-2326 em 2005. "A HE 1327-2326 tem apenas uma pitada de elementos mais pesados ​​que o hidrogênio e o hélio, por isso sabemos que ela deve ter se formado como parte da segunda geração de estrelas."
Neste caso, "uma pitada" pode ser um exagero. Até 2014, a HE 1327-2326 detinha o título de estrela com a mais baixa abundância conhecida de ferro, um indicador comum da quantidade total de metal em uma estrela. De fato, a HE 1327-2326 contém várias centenas de milhares de vezes menos ferro relativo que o Sol.
Mas, apesar de sua deficiência de ferro, os pesquisadores descobriram que a HE 1327-2326 tem uma quantidade surpreendente de zinco. Os pesquisadores realizaram dezenas de milhares de simulações de estrelas da População III explodindo e semeando a próxima geração de estrelas. Embora houvesse uma série de simulações de supernovas esféricas que reproduzissem com precisão o teor de ferro extremamente baixo visto na HE 1327-2326, nenhuma delas foi capaz de replicar o sinal de zinco observado. Isso efetivamente eliminou a possibilidade de que uma supernova esférica alimentasse de zinco extra a HE 1327-2326.
Em vez disso, eles concluíram que a única maneira provável pela qual a HE 1327-2326 só poderia ter adquirido tanto zinco, embora tendo ao mesmo tempo tão pouco ferro, é se a estrela da População III original explodisse assimetricamente, lançando seu zinco com jatos tremendamente poderosos.
Mas estas supernovas da População III não são apenas especiais porque geraram jatos, elas também deram um impacto maior do que a maioria das supernovas que vemos hoje. "Descobrimos que esta primeira supernova foi muito mais enérgica do que se pensava antes, cerca de cinco a dez vezes mais," disse Ezzeddine. "Na verdade, a idéia anterior da existência de uma supernova mais fraca para explicar as estrelas de segunda geração pode em breve precisar ser retirada."
"A hipótese de trabalho é: talvez estrelas de segunda geração deste tipo se formem nestes sistemas virgens poluídos, e não no mesmo sistema que a própria explosão de supernova, que é sempre o que assumimos, sem pensar de outra maneira," disse Frebel. "Então, isto está abrindo um novo canal para a formação inicial de estrelas."
A nova pesquisa foi publicada no periódico The Astrophysical Journal.
Marcadores: Estrelas, Galáxias, Supernovas, Universo
Uma equipe liderada por pesquisadores do Instituto de Ciências do Cosmos da Universidade de Barcelona (ICCUB) e do Observatório Astronômico de Besançon (França) descobriu, através da análise de dados do satélite Gaia, que ocorreu, há 2 a 3 bilhões de anos, um surto extremo de formação estelar na Via Láctea.
© Gaia/R. Mor (distribuição de estrelas num esquema dos braços espirais da Via Láctea)
Distribuição das 3 milhões de estrelas usadas neste estudo para detectar o surto de formação estelar. O Gaia forneceu a distância de cada um destes objetos no disco galáctico. A distribuição está sobreposta a um esquema dos braços espirais da Via Láctea.
Neste processo podem ter nascido mais de 50% das estrelas que criaram o disco galáctico. Os resultados são derivados da combinação das distâncias, cores e magnitudes das estrelas medidas pelo Gaia com modelos que preveem a sua distribuição na nossa Galáxia.
Assim como uma chama se apaga quando não há gás no isqueiro, o ritmo da formação estelar na Via Láctea, alimentado pelo gás aí depositado, deveria ter diminuído lentamente e de forma contínua até esgotar o gás existente. Os resultados do estudo mostram que, embora este processo tenha ocorrido ao longo dos primeiros 4 bilhões de anos da formação do disco, uma explosão de formação estelar inverteu esta tendência. A fusão com uma galáxia satélite da Via Láctea, rica em gás, pode ter fornecido novo combustível e reativado o processo de formação estelar, de forma semelhante a abastecer o isqueiro. Este mecanismo explicaria a distribuição das distâncias, idades e massas estimadas a partir dos dados obtidos pelo satélite Gaia da ESA.
"A escala de tempo deste forte surto de formação estelar, juntamente com a grande quantidade de massa estelar envolvida no processo, bilhões de massas solares, sugere que o disco da nossa Galáxia não teve uma evolução estável e pausada, mas que pode ter sofrido um grande distúrbio externo que começou há cerca de 5 bilhões de anos," disse Roger Mor, pesquisador do Instituto.
Os modelos cosmológicos preveem que a nossa Galáxia teria crescido devido à fusão com outras galáxias, fato demonstrado por outros estudos que usam dados do Gaia. Uma destas fusões pode ser a causa do surto severo de formação estelar detectado neste estudo. "Na verdade, o pico de formação estelar é tão evidente, ao contrário do que previmos antes de termos dados do Gaia, que achamos necessário abordar a sua interpretação juntamente com especialistas em evolução cosmológica de galáxias externas," explica Francesca Figuerars, professora do Departamento de Física Quântica e Astrofísica da Universidade de Barcelona, membro do ICUUB.
"Os resultados obtidos correspondem aos que os modelos cosmológicos atuais preveem e, além disso, a nossa Galáxia, aos olhos do Gaia, é um laboratório cosmológico excelente onde podemos testar e comparar modelos do Universo a uma muito maior escala," disse o especialista em simulações de galáxias parecidas à Via Láctea, Santi Roca-Fàbrega, da Universidade Complutense de Madrid.
Este estudo foi realizado com a segunda divulgação de dados da missão Gaia, publicada há um ano, no dia 25 de abril de 2018.
Em apenas um ano, mais de 1.200 artigos revistos por pares publicados em revistas científicas, mostram o antes e o depois do Gaia em praticamente todos os campos da astrofísica, desde a recente detecção de novos aglomerados estelares, novos asteroides, até à confirmação das origens extragalácticas para estrelas na Via Láctea, passando pelo cálculo da massa da Via Láctea e pelas descobertas que mostram que remanescentes estelares, chamados anãs brancas, acabam por solidificar-se lentamente.
O satélite Gaia continua operarando normalmente e próximo mês de julho os cinco meses nominais de operação científica chegarão ao fim, mas a ESA aprovou o prolongamento da missão até ao final de 2020 e estima-se que exista combustível suficiente no satélite para continuar operando até 2024.
Fonte: Universitat de Barcelona
A constelação de Órion é uma das coleções de estrelas mais conhecida do céu noturno. As estrelas mais proeminentes desta constelação são reconhecidas há dezenas de milhares de anos ou mais tempo ainda.
© ESO/VLT (NGC 2023)
Os astrônomos chineses chamavam-na 参宿 or Shēn, o que significa, literalmente, "três estrelas", devido aos três pontos brilhantes que formam o cinturão do caçador. Os antigos egípcios viam-na como os deuses Sah e Sopdet, manifestações de Osiris e Isis, respectivamente, enquanto os astrônomos gregos viam um corajoso caçador, o epônimo Órion, com a sua espada por cima da cabeça, pronto a atacar.
Mitologia à parte, Órion é uma região do céu fascinante. Esta imagem, obtida pelo Very Large Telescope (VLT) do ESO, mostra uma nebulosa de reflexão situada no coração da constelação, a NGC 2023. Localizada próximo das bem conhecidas nebulosas da Cabeça do Cavalo e da Chama, a NGC 2023 encontra-se a cerca de 1.500 anos-luz de distância da Terra e é uma das maiores nebulosas de reflexão do céu.
As nebulosas de reflexão são nuvens de poeira interestelar que refletem a luz de fontes próximas ou internas, tal como nevoeiro em torno dos faróis de um carro. A NGC 2023 está sendo iluminada por uma estrela jovem massiva chamada HD 37903. Esta estrela é extremamente quente, sendo várias vezes mais quente que o Sol, e a sua luz azul-esbranquiçada está na origem do brilho leitoso da NGC 2023. Tais nebulosas são frequentemente locais de nascimento de estrelas, contendo uma distribuição nodosa do gás que é significativamente mais densa que o meio circundante. Sob a influência da gravidade, estes nodos atraem-se uns aos outros e se juntam, criando, eventualmente, uma nova estrela. Daqui a alguns milhões de anos, o Cinturão de Órion pode bem ter uma nova estrela!
A NGC 3384, visível nesta imagem, tem muitas das características das chamadas galáxias elípticas.
© Hubble (NGC 3384)
Tais galáxias brilham difusamente, são arredondadas, exibem poucas características visíveis e raramente mostram sinais de formação estelar recente. Em vez disso, elas são dominadas por estrelas antigas, envelhecidas e vermelhas. Isso contrasta com a vivacidade das galáxias espirais, como a nossa galáxia, a Via Láctea, que possui populações significativas de jovens estrelas azuis nos braços espirais em torno de um núcleo brilhante.
No entanto, a NGC 3384 também exibe uma estrutura semelhante a um disco em direção ao seu centro, na forma de uma "barra" central de estrelas cortando seu centro. Muitas espirais também possuem tal barra, inclusive a Via Láctea incluída. Acredita-se que as barras galácticas canalizam o material ao redor do núcleo de uma galáxia, ajudando a manter e alimentar as atividades que ocorrem lá.
A NGC 3384 está localizada a aproximadamente 35 milhões de anos-luz de distância, na constelação de Leão. Esta imagem foi tirada usando a Advanced Camera for Surveys do telescópio espacial Hubble.
Enquanto escaneia o céu para delinear bilhões de estrelas em nossa galáxia Via Láctea, o satélite Gaia da ESA também é sensível a corpos celestes mais próximos da Terra, como asteroides em nosso Sistema Solar.
© ESA/Gaia/DPAC (primeiros asteorides descobertos pelo satélite Gaia)
Esta imagem mostra as órbitas de mais de 14.000 asteroides conhecidos (com o Sol no centro da imagem) com base em informações do segundo lançamento do Gaia, que foi tornado público em 2018.
A maioria dos asteroides retratados nesta imagem, mostrados em tons vermelho vivo e laranja, são asteroides do cinturão principal, localizados entre as órbitas de Marte e Júpiter; Asteroides de Troia, encontrados ao redor da órbita de Júpiter, são mostrados em vermelho escuro.
A Terra circunda o Sol a uma distância de 1 UA (cerca de 150 milhões de km) e os asteroides próximos da Terra têm potencial para entrar em proximidade com o nosso planeta.
A maioria dos asteroides que o Gaia detectou já são conhecidos, mas de vez em quando os asteroides vistos pelo Gaia não correspondem a nenhuma observação existente. Este é o caso das três órbitas mostradas em cinza na imagem acima: estas são as primeiras descobertas de asteroides pelo Gaia.
Os três novos asteroides foram descobertos pelo Gaia em dezembro de 2018, e posteriormente confirmados pelas observações de acompanhamento realizadas com o Observatório de Haute-Provence, na França, que permitiram aos cientistas determinar suas órbitas. A comparação destas informações com as observações existentes indicava que os objetos não haviam sido detectados anteriormente.
Enquanto eles fazem parte do cinturão principal de asteroides, todos os três se movem ao redor do Sol em órbitas que têm uma inclinação maior (15 graus ou mais) em relação ao plano orbital dos planetas do que a maioria dos asteroides do cinturão principal.
A população de tais asteroides de alta inclinação não é tão bem estudada quanto aqueles com órbitas menos inclinadas, já que a maioria das pesquisas tende a se concentrar no plano onde reside a maioria dos asteroides. Mas o Gaia pode observá-los prontamente enquanto examina o céu inteiro de seu ponto de vista no espaço, então é possível que o satélite encontre mais objetos no futuro e contribua com novas informações para estudar suas propriedades.
Juntamente com o extenso processamento e análise dos dados do Gaia em preparação para posteriores lançamentos de dados, informações preliminares sobre as detecções de asteroides realizadas pelo Gaia são regularmente compartilhadas através de um sistema de alerta online, para que os astrônomos do mundo possam realizar observações complementares. Para observar estes asteroides, é necessário um telescópio de 1 m ou maior.
Uma vez que um asteroide detectado pelo Gaia foi identificado também em observações terrestres, os cientistas encarregados do sistema de alerta analisam a data para determinar a órbita do objeto. Caso as observações terrestres coincidam com a órbita com base nos dados do Gaia, as informações são fornecidas para o Minor Planet Center, que é a organização oficial mundial que coleta dados observacionais para corpos pequenos do Sistema Solar, como asteroides e cometas.
Este processo pode levar à novas descobertas, como os três asteroides com órbitas retratadas nesta imagem, ou melhorias na determinação das órbitas de asteroides conhecidos, que às vezes são muito pouco conhecidas. Até agora, várias dezenas de asteroides detectados foram observados do solo em resposta ao sistema de alerta, todos eles pertencentes ao cinturão principal, mas é possível que também os asteroides próximos da Terra sejam vistos no futuro.
Fusão de estrelas de nêutrons gerou elementos pesados do Sistema Solar
Antes que os planetas do nosso Sistema Solar se formassem ou o Sol após ignição começasse a brilhar, duas outras estrelas poderiam ter sucumbido.
© NSF/LIGO/A. Simonnet (ilustração de estrelas de nêutrons em colisão)
Suas mortes e colisões posteriores semeariam a região onde possui muitos dos materiais pesados ​​necessários para a vida na Terra. Agora, 4,6 bilhões de anos depois, os astrônomos estão reunindo a história dessas estrelas.
Para fazer isso, os pesquisadores estudaram diferentes maneiras de produzir os elementos pesados ​​em questão - estrelas explodindo ou colisões violentas entre as estrelas - juntamente com a frequência com que esses fenômenos ocorreram e quando os elementos do nosso Sistema Solar foram produzidos pela primeira vez.
Em algum momento você provavelmente teve que estudar a tabela periódica, uma longa lista de todas as possíveis configurações de materiais que compõem o mundo ao nosso redor. Mas enquanto falamos muito sobre carbono, nitrogênio, prata e ouro, ou mesmo chumbo e urânio, a verdade é que a vasta massa do Universo é composta de apenas dois elementos: hidrogênio e hélio.
As estrelas têm que fazer todos os outros elementos do Universo em seus núcleos movidos a fusão nuclear. E até elas param quando atingem o elemento ferro. Depois disso, tudo o que temos vem de processos mais exóticos ou extremos, como a explosão de uma estrela no final de sua vida ou a dramática colisão de uma estrela com outra. O primeiro é muito mais comum que o segundo, quando referimos às estrelas de nêutrons, os densos núcleos de estrelas mortas e massivas. Elas proporcionam as colisões mais dramáticas, apenas um pouco menos enérgicas do que dois buracos negros colidindo.
As fusões de estrelas de nêutrons ocorrem apenas algumas vezes por milhão de anos em nossa galáxia, embora às vezes sejam rastreadas através de ondas gravitacionais. Em contraste, uma nova supernova explode algumas vezes por século em algum lugar da Via Láctea. Os pesquisadores observaram essas taxas e compararam-nas com as idades dos materiais que mediram a partir do nosso Sistema Solar.
Especificamente, eles analisaram os meteoritos, que são considerados os blocos de construção do Sistema Solar. Essas rochas espaciais passaram os últimos bilhões de anos flutuando pelo espaço. Entretanto, materiais na Terra foram fortemente processados, derretidos e reformados, confundindo o relógio cósmico de onde seus elementos se formaram originalmente. Portanto, os meteoritos carregam uma história de quão longe os elementos que compõem o nosso Sistema Solar se formaram, sendo 80 milhões de anos antes do nosso planeta se formar.
Os pesquisadores então fizeram simulações da evolução da Via Láctea, testando diferentes histórias de fusões de estrelas de nêutrons e como elas afetariam a composição do nosso Sistema Solar hoje. Eles descobriram que uma única fusão de estrelas de nêutrons poderia ter depositado uma quantidade substancial dos elementos pesados ​​que temos hoje, explodindo a menos de 1.000 anos-luz de distância da nuvem de poeira que um dia se tornaria nosso Sistema Solar.
Teria despejado algo no valor de um décimo da massa de material pesado da Lua no Sistema Solar. Se um evento comparável acontecesse hoje a uma distância similar do Sistema Solar, a radiação resultante poderia ofuscar o céu noturno.
© Spitzer/Hubble (galáxias tênues e distantes)
O excesso de luz é um subproduto das galáxias que liberam 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, pesquisadores relatam observações de algumas das primeiras galáxias formadas no Universo, menos de um bilhão de anos após o Big Bang (ou há pouco mais de 13 bilhões 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 fenômeno 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 hidrogênio gasoso neutro que talvez tivesse apenas começado a coalescer em estrelas, que então começaram a formar as primeiras galáxias. Cerca de um bilhão de anos após o Big Bang, o Universo tinha-se tornado num firmamento cintilante. Outra coisa também tinha mudado: os elétrons do hidrogênio gasoso neutro omnipresente haviam sido removidos num processo chamado ionização.
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 hidrogênio neutro. Estas colisões retirariam os elétrons dos átomos de hidrogênio neutro, ionizando-os.
Mas o que pode ter produzido radiação ionizante suficiente para afetar todo o hidrogênio no Universo? Será que foram as estrelas individuais? Galáxias gigantes? Se qualquer um destes fosse o culpado, eles teriam sido diferentes da maioria das estrelas e galáxias modernas, que normalmente não liberam grandes quantidades de radiação ionizante. Mesmo assim, talvez outra coisa tenha provocado o evento, como por exemplo quasares, que são galáxias com centros incrivelmente brilhantes, alimentados por quantidades enormes de material em órbita de buracos negros supermassivos.
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 bilhões 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 também usou dados de arquivo do telescópio espacial Hubble da NASA.
Usando estas observações ultraprofundas do Spitzer, a equipe de astrônomos 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 hidrogênio e oxigênio dentro das galáxias. Isto implica que estas galáxias foram dominadas por estrelas jovens e massivas compostas principalmente por hidrogênio e hélio. Contêm quantidades muito pequenas de elementos "pesados" (como nitrogênio, carbono e oxigênio) em comparação com as estrelas encontradas nas galáxias modernas comuns.
Estas estrelas não foram as primeiras estrelas formadas no Universo, 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.
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. O telescópio espacial James Webb vai tentar detectar a luz das primeiras estrelas e galáxias do Universo. O novo estudo mostra que, devido ao seu brilho nestes comprimentos de onda infravermelhos, as galáxias observadas com o Spitzer serão mais fáceis de estudar com o Webb do que se pensava anteriormente.
Observado pela primeira vez em 2004, Haumea é um planeta anão localizado além da órbita de Plutão, numa região do Sistema Solar chamada Cinturão de Kuiper.
© NASA (Haumea e suas luas)
Foi por causa da descoberta deste e de outros planetas anões que, em 2006, Plutão foi oficialmente desclassificado como planeta. Haumea foi reconhecido oficialmente como planeta anão em 2008. Tem um formato alongado que lembra uma bola de futebol americano, além de duas luas e um anel.
"A descoberta foi feita por ocultação. O brilho da estrela foi observado da Terra e diminuiu quando Haumea passou na frente. Isso permitiu obter informações sobre o formato do planeta anão," disse Othon Cabo Winter, professor titular na Faculdade de Engenharia da Universidade Estadual Paulista (Unesp), campus de Guaratinguetá.
Mas o brilho da estrela também diminuiu quando o anel passou em sua frente, permitindo que os pesquisadores obtivessem informações sobre o anel.
Os pesquisadores que descobriram o anel em 2017 chegaram a sugerir que ele ocuparia em torno de Haumea uma órbita muito próxima à chamada região de ressonância 1 para 3 (1:3), ou seja, a cada três rotações completas que o planeta anão dá em torno do próprio eixo, as partículas que formam o anel completam uma órbita em seu redor.
Segundo Winter, o fato de o anel ser estreito e praticamente circular inviabiliza a atuação desta ressonância. Em contrapartida, o grupo identificou um tipo peculiar de órbitas periódicas estáveis e quase circulares, na mesma região onde se localiza o anel de Haumea.
"Nosso estudo não é observacional. Não observamos diretamente os anéis. Ninguém jamais o fez," disse Winter. Isso porque os anéis são muito tênues e estão por demais distantes para poderem ser vistos pelos observatórios astronômicos da Terra. A distância média de Haumea em relação ao Sol é 43 vezes maior do que a distância da Terra ao Sol.
"Nosso estudo é inteiramente computacional. Foi a partir de simulações com os dados obtidos que chegamos à conclusão de que o anel não se encontra naquela região do espaço devido à ressonância 1:3, mas sim devido a uma família de órbitas periódicas estáveis," disse Winter.
"O objetivo principal do trabalho foi identificar a estrutura da região do anel de Haumea em termos de localização e tamanho das regiões estáveis e também a razão de sua existência. De particular interesse foi tentar entender a estrutura dinâmica associada à ressonância 1:3," disse Winter.
Os pesquisadores usaram o método de Superfície de Secção de Poincaré para explorar a dinâmica na região em que se localiza o anel. Com a simulação da evolução das trajetórias das partículas na região, foram gerados em computador gráficos que mostram visualmente as regiões de estabilidade representadas por ilhas (curvas fechadas), enquanto as regiões instáveis aparecem como uma distribuição de pontos dispostos irregularmente.
"Por outro lado, identificamos ilhas de estabilidade na mesma região, mas com trajetórias de baixa excentricidade, compatíveis com o anel. Estas ilhas foram identificadas por causa de uma família de órbitas periódicas," disse Winter.
Por ter sido detectado pelas lentes dos observatórios gigantes instalados no cume do vulcão extinto Mauna Kea, no Havaí, os seus descobridores batizaram-no com o nome da deusa da fertilidade da mitologia havaiana. O planeta anão possui duas luas: Namaka e Hi'aka, as filhas da deusa Haumea. Acredita-se que estas luas se formaram como resultado de uma colisão entre Haumea e algum outro corpo.
Detectado um sistema de aglomerados globulares no disco de uma galáxia
Um estudo descobriu numa galáxia espiral um sistema de aglomerados globulares cuja distribuição e movimento incomuns, que estão alinhados com o disco da galáxia e que giram à mesma velocidade, mostram que pode ser uma relíquia da época de máxima formação estelar no Universo, o "meio-dia cósmico".
© INAOE/Divakara Mayya (M106)
Imagens em cores falsas na galáxia espiral Messier 106 (M106 ou NGC 4258). A figura combina dados de hidrogênio neutro, obtidos com o WSRT (Westerbrook Synthesis Radio Telescope), em azul, com imagens ópticas obtidas com o CFHT em verde e vermelho. Os círculos amarelos realçam os aglomerados globulares observados, dispostos num disco que gira em fase e à mesma velocidade que o gás neutro.
Os aglomerados globulares têm entre cem mil e um milhão de estrelas, cujos componentes são aproximadamente da mesma idade e têm uma composição química semelhante. São objetos muito antigos, formados há cerca de 11,5 bilhões de anos, 2,3 bilhões de anos após o Big Bang. Estes aglomerados podem normalmente ser encontrados em galáxias grandes, nos seus halos, distribuídos esfericamente em torno dos seus centros.
Uma pesquisa internacional, liderada por um grupo da Universidade Nacional Autônoma do México e realizada com o instrumento OSIRIS do Gran Telescopio Canarias (GTC), descobriu na galáxia espiral M106 aglomerados globulares que, em vez de estarem distribuídos numa esfera, parecem estar dispostos num disco alinhado com o disco de gás da galáxia e girando aproximadamente à mesma velocidade neste disco.
Os dados obtidos com o instrumento OSIRIS, acoplado ao GTC no observatório Roque de los Muchachos, foram de importância extrema, sobretudo para confirmar os candidatos a aglomerados globulares e para distingui-los de outras fontes pontuais aparentes como estrelas e galáxias distantes. Para fazer isso, é necessário obter espectros para mostrar que cada aglomerado tem uma população coeva de estrelas antigas e que realmente pertence à galáxia em estudo.
O instrumento OSIRIS (Optical System for Imaging and low-Intermediate-Resolution Integrated Spectroscopy) é um espectrógrafo multiobjeto construído no IAC (Instituto de Astrofísicas das Canárias) em colaboração com o México, que é capaz de observar vários objetos de cada vez. Ter esta capacidade de multiplexação, a de obter vários espectros simultaneamente, é fundamental para este tipo de estudo, e está disponível em três dos atuais instrumentos do GTC, abrangendo o óptico e o infravermelho. Para este trabalho, foram observados, em dois campos, 23 aglomerados globulares candidatos.
Este estudo é um resultado de um projeto mais amplo que estudará os sistemas de aglomerados globulares em nove galáxias espirais num raio de 52 milhões de anos-luz, a fim de examinar a relação entre o número de aglomerados globulares e a massa do buraco negro central nas galáxias espirais. Esta relação é muito forte para galáxias elípticas, mas não é tão clara para galáxias espirais, como a Via Láctea. As nove galáxias que os pesquisadores planejam estudar têm boas estimativas de massas para os seus buracos negros centrais e ficam a distâncias onde é possível fazer bons estudos dos seus aglomerados globulares.
Este estudo recente confirma que existe uma correlação entre o número de aglomerados globulares e a massa do buraco negro central de M106 e confirma a precisão do método fotométrico usado no GTC. Os estudos deste tipo, em mais galáxias espirais, podem esclarecer o papel das diferentes hipóteses propostas para a construção das galáxias, dos aglomerados globulares e dos buracos negros centrais.
Novos conhecimentos sobre buraco negro que lança jatos de plasma
Dados do observatório de alta energia, Integral, da ESA, ajudaram a esclarecer o funcionamento de um misterioso buraco negro que se encontra lançando jatos de plasma enquanto gira no espaço.
© ICRAR (ilustração dos jatos em precessão e do fluxo de acreção em V404 Cygni)
O buraco negro faz parte de um sistema binário conhecido como V404 Cygni e está sugando material de uma estrela companheira. Encontra-se na nossa Via Láctea, a cerca de 8.000 anos-luz da Terra, e foi identificado pela primeira vez em 1989, quando provocou um enorme surto de radiação altamente energética e de material.
Após 26 anos de dormência, acordou novamente em 2015, tornando-se por um curto período de tempo o objeto mais brilhante no céu observável em raios X altamente energéticos.
Astrônomos de todo o mundo apontaram os seus telescópios terrestres e espaciais na direção do objeto celeste e descobriram que o buraco negro estava se comportando de maneira estranha.
Um novo estudo, com base em dados recolhidos durante a explosão de 2015, revelou agora o funcionamento interno deste monstro cósmico.
"Durante a explosão observamos detalhes das emissões dos jatos quando o material é expelido a uma velocidade muito alta da vizinhança do buraco negro," diz Simone Migliari, astrofísica da ESA.
"Podemos ver os jatos disparados em várias direções numa escala de tempo de menos de uma hora, o que significa que as regiões internas do sistema estão girando muito depressa."
Normalmente, são observados jatos disparados diretamente dos polos dos buracos negros, perpendicularmente ao disco circundante de material que é acretado da estrela companheira.
Anteriormente, havia apenas um buraco negro observado com um jato giratório. No entanto, estava girando muito mais lentamente, completando um ciclo a cada seis meses.
Os astrônomos puderam observar os jatos de V404 Cygni no rádio recorrendo a telescópios como o VLBA (Very Long Baseline Array) nos EUA.
Entretanto, dados de raios X altamente energéticos obtidos pelo Integral e por outros observatórios espaciais ajudaram a decifrar o que estava acontecendo ao mesmo tempo dentro da região interna do disco de acreção com 10 milhões de quilômetros de diâmetro. Isto foi importante, já que é a mecânica do disco que provoca o comportamento estranho do jato.
"V404 Cygni é diferente pois achamos que o disco de material e o buraco negro estão desalinhados," diz o professor James Miller-Jones, do ICRAR (International Centre for Radio Astronomy Research) e da Universidade Curtin, na Austrália.
"Parece estar fazendo com que a parte interna do disco oscile como um pião que está desacelerando, e dispara jatos em direções diferentes conforme muda de orientação."
Durante a explosão, uma grande quantidade do material circundante estava caindo no buraco negro de uma só vez, aumentando temporariamente a taxa de acreção do material do disco em direção ao buraco negro e resultando num súbito surto energético. Isto foi visto pelo Integral como um aumento repentino na emissão de raios X.
Os dados de raios X suportam um modelo em que a parte interna do disco de acreção está inclinada em relação ao resto do sistema, provavelmente devido à rotação do buraco negro, inclinado em relação à órbita da estrela companheira.
Os cientistas estão estudando o que provocou este estranho desalinhamento. Uma possibilidade é que o eixo de rotação do buraco negro pode ter sido inclinado pelo empurrão recebido durante a explosão da supernova que o criou.
Os resultados encaixam num cenário, também estudado em simulações computacionais recentes, onde o fluxo de acreção na vizinhança do buraco negro e os jatos podem girar juntos.
Espera-se notar dinâmicas semelhantes em qualquer buraco negro com forte acreção cuja rotação está desalinhada com o influxo de gás, considerando os diferentes ângulos de inclinação do jato ao interpretar observações de buracos negros em todo o Universo.
Os resultados do novo estudo foram divulgados na revista Nature.
Dois cientistas da Arizona State University fizeram as primeiras medições de água presente em amostras obtidas da superfície do asteroide Itokawa e foram recolhidas pela sonda espacial japonesa Hayabusa.
© JAXA/Hayabusa (asteroide Itokawa)
A imagem do asteroide Itokawa, obtida em 2005 pela sonda Hayabusa da agência espacial japonesa JAXA a 8 km de distância.
As descobertas da equipe sugerem que os impactos iniciais na história da Terra, por asteroides semelhantes, podem ter fornecido até metade da água dos oceanos do planeta.
A ideia da equipe de procurar água nas amostras do Itokawa foi uma surpresa para o projeto Hayabusa.
Em duas das cinco partículas, a equipe identificou o mineral piroxênio. Em amostras terrestres, as piroxenas possuem água na sua estrutura cristalina. Os pesquisadores suspeitavam que as partículas do Itokawa também pudessem ter traços de água, mas queriam saber exatamente quanto. Itokawa teve uma história difícil envolvendo aquecimento, múltiplos impactos, choques e fragmentação. Estes eventos teriam aumentado a temperatura dos minerais e expulsado a água.
Para estudar as amostras, cada uma com cerca de metade da espessura de um fio de cabelo humano, a equipe usou o espectrômetro NanoSIMS (Nanoscale Secondary Ion Mass Spectrometer) da Arizona State University, que pode medir grãos minúsculos com grande sensibilidade.
As medições do NanoSIMS revelaram que as amostras eram inesperadamente ricas em água. Também sugerem que até asteroides nominalmente secos, como o Itokawa, podem realmente abrigar mais água do que os cientistas supunham.
O Itokawa é um asteroide em forma de amendoim com cerca de 550 metros de comprimento e 210 a 300 de largura. Orbita a nossa estrela a cada 18 meses a uma distância média 1,3 vezes a distância entre a Terra o Sol. Parte do percurso do Itokawa leva-o para dentro da órbita da Terra e, na sua parte mais distante, alcança um pouco além da de Marte.
Com base no espectro do Itokawa, obtido a partir de telescópios terrestres, os cientistas planetários colocam-no na classe S. Isto liga-os aos meteoritos rochosos, que se pensa serem fragmentos de asteroides do tipo S quebrados em colisões. Os asteroides do tipo S são dos objetos mais comuns no cinturão de asteroides. Formaram-se originalmente a uma distância do Sol de aproximadamente um-terço a três vezes a distância da Terra.
Na estrutura, o Itokawa assemelha-se a um par aglomerado de destroços. Tem dois lóbulos principais, cada um repleto de pedregulhos, mas com densidades gerais diferentes, enquanto entre os lóbulos está uma secção mais estreita.
O Itokawa de hoje é o remanescente de um corpo maior com pelo menos 19 km de diâmetro que, em algum momento, foi aquecido entre 530 a 815 graus Celsius. O corpo principal sofreu vários choques grandes de impactos, com um último evento que finalmente o fragmenta. No rescaldo, dois dos fragmentos fundiram-se e formaram o Itokawa de hoje, que atingiu o seu tamanho e forma atuais há cerca de 8 milhões de anos.
Os pesquisadores obervaram que apesar da catastrófica fragmentação do corpo maior, da exposição dos grãos da amostra à radiação e aos impactos por micrometeoritos à superfície, os minerais ainda mostram evidências de água que não foi perdida para o espaço. Além disso, os minerais têm composições isotópicas de hidrogênio que são indistinguíveis da Terra.
Outra missão japonesa, Hayabusa2, está atualmente no asteroide Ryugu, onde vai recolher amostras e transportá-las para a Terra em dezembro de 2020.
Para os cientistas planetários que estão construindo uma imagem de como o Sistema Solar se formou, os asteroides são um grande recurso. Como restos dos materiais de construção do sistema planetário, variam muito entre si enquanto preservam materiais do início da história do Sistema Solar. Há possibilidade de serem encontrados mecanismos similares de produção de água para exoplanetas rochosos em torno de outras estrelas.