quinta-feira, 31 de julho de 2014

ALMA descobre estrela dupla com estranhos discos protoplanetários

Esta impressão artística mostra um notável par de discos de gás muito desalinhados situados em torno de ambas as estrelas jovens do sistema binário HK Tauri. Observações deste sistema obtidas com o ALMA deram-nos a melhor imagem de sempre de discos protoplanetários numa estrela dupla. Os novos resultados demonstram uma possível maneira de explicar por que é que tantos exoplanetas - contrariamente aos planetas do Sistema Solar -  apresentam estranhas órbitas excêntricas ou inclinadas.Créditos: R. Hurt (NASA/JPL-Caltech/IPAC).

Os astrónomos descobriram, com o auxílio do Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), um par de discos de gás muito desalinhados a formar planetas em torno de ambas as estrelas jovens do sistema binário HK Tauri. Estas novas observações ALMA deram-nos a imagem mais nítida de sempre de discos protoplanetários numa estrela dupla. Este novo resultado ajuda também a explicar por que é que tantos exoplanetas - contrariamente aos planetas do Sistema Solar - têm estranhas órbitas excêntricas ou inclinadas. Os resultados saem na revista Nature a 31 de julho de 2014. Contrariamente ao nosso Sol solitário, a maioria das estrelas formam-se em pares - duas estrelas que orbitam em torno uma da outra. As estrelas binárias são muito comuns, mas colocam-nos uma série de questões, incluindo como e onde é que os planetas se formam nestes meios tão complexos.

“O ALMA forneceu-nos a melhor imagem obtida até agora de um sistema binário com discos protoplanetários - e descobrimos que os discos estão mutuamente desalinhados!” disse Eric Jensen, astrónomo no Swarthmore College, Pennsylvania, EUA. As duas estrelas do sistema HK Tauri, que se localizam a cerca de 4500 anos-luz de distância da Terra na constelação do Touro, têm menos de cinco milhões de anos de idade e estão separadas de cerca de 58 mil milhões de quilómetros - o que corresponde a 13 vezes a distância entre Neptuno e o Sol.

A estrela mais ténue, HK Tauri B, encontra-se rodeada por um disco protoplanetário visto de lado, que bloqueia a luz emitida pela estrela. Uma vez que a radiação estelar se encontra bloqueada, os astrónomos podem facilmente obter uma boa imagem do disco observando na luz visível ou nos comprimentos de onda do infravermelho próximo. A estrela companheira, HK Tauri A, também possui um disco, mas neste caso, o disco não bloqueia a radiação estelar. Consequentemente, o disco não pode ser observado na luz visível já que o seu brilho ténue desaparece no brilho intenso da estrela. No entanto, o disco brilha intensamente nos comprimentos de onda do milímetro, os quais são facilmente detectados pelo ALMA. Com o auxílio do ALMA, a equipe conseguiu não apenas observar o disco em torno da HK Tauri A, mas pôde também, e pela primeira vez, medir a sua rotação.

Esta imagem permitiu aos astrónomos calcular que os dois discos estão desalinhados de, pelo menos, 60 graus. Ao seja, ao invés de estarem no mesmo plano das órbitas das duas estrelas, pelo menos um dos discos encontra-se desalinhado de modo significativo. Este desalinhamento bastante claro deu-nos uma visão interessante deste sistema binário jovem,” disse Rachel Akeson do Exoplanet Science Institute da NASA, no California Institute of Technology, EUA.

“ Embora existam observações anteriores que indicam que este tipo de sistemas desalinhados existem, as novas observações ALMA do HK Tauri mostram de forma muito mais clara o que realmente se passa num destes sistemas”. As estrelas e planetas formam-se a partir de vastas nuvens de gás e poeira.  À medida que o material nestas nuvens se contrai sob o efeito da gravidade, a nuvem começa a rodar até que a maioria do gás e da poeira se encontra num disco protoplanetário aplanado que gira em torno da protoestrela central em formação. No entanto, no caso de sistemas binários como o HK Tauri, este processo é muito mais complexo. Quando as órbitas das estrelas e dos discos protoplanetários não se encontram aproximadamente no mesmo plano, qualquer planeta que se forme acabará em órbitas altamente excêntricas e inclinadas.

Os nossos resultados mostram que existem as condições necessárias para modificar as órbitas planetárias e que estas condições estão presentes no momento da formação do planeta, aparentemente devido ao processo de formação de um sistema binário de estrelas,” disse Jensen. “Não podemos pôr de parte outras teorias, mas podemos certamente dizer que uma segunda estrela resolve esta questão.” Uma vez que o ALMA pode observar os discos protoplanetários de gás e poeira, invisíveis de outro modo, o telescópio deu-nos a oportunidade de ver este sistema binário jovem como nunca tinha sido possível até agora.

“Uma vez que estamos a observar as fases iniciais de formação com os discos protoplanetários ainda existentes, podemos ver melhor como a matéria se orienta,” explica Akeson. Num futuro próximo, os investigadores pretendem determinar se este tipo de sistemas é ou não típico. A equipa está consciente que este é um caso individual notável, no entanto são necessários rastreios adicionais para determinar se este tipo de desalinhamento é comum na nossa galáxia, a Via Láctea. Jensen conclui: “Apesar deste mecanismo ser um enorme passo em frente, não consegue no entanto explicar todas as estranhas órbitas dos planetas extrasolares - pelo simples facto de não existirem companheiras binárias suficientes para que esta seja uma resposta única. Por isso, temos ainda mistérios interessantes por resolver!”
Fonte: ESO

quarta-feira, 30 de julho de 2014

E o maior mistério do universo é…





dark-energy_00448676São 15 anos a coçar a cabeça, desde que percebemos que algum agente misterioso está empurrando o universo para longe. Nós ainda não sabemos o que é. Ele está em toda parte e não podemos vê-lo. Reponde por mais de dois terços do universo, mas não temos ideia de onde vem ou de que é feito. “A natureza não está pronta para nos dar alguma pista ainda”, diz Sean Carroll, físico teórico do Instituto de Tecnologia da Califórnia, em Pasadena (EUA). Um nome já lhe foi dado: energia escura. Agora, a busca é sobre o que realmente é. Ainda este ano, os astrônomos irão começar um novo levantamento do céu para procurar sinais do material entre as explosões de estrelas e antigos aglomerados de galáxias. Um pacote de missões espaciais e gigantescos telescópios baseados na Terra em breve se juntarão à missão.  Até o momento, nosso conhecimento é bastante escasso. Ele é limitado a, talvez, três coisas. Primeiro, sabemos que a energia escura empurra. Em 1998, observaram-se inesperadas explosões de supernovas, que estavam mais longe do que imaginávamos. O espaço parece, em algum momento, ter começado a se expandir mais rápido, como se impulsionado por uma força repulsiva agindo contra a gravidade atrativa da matéria.

Em segundo lugar, há vários ingredientes nela. O movimento e aglomeração de galáxias nos diz o quanto a matéria é exterior ao universo, enquanto que as micro-ondas cósmica emitidas 380 mil anos após o Big Bang nos permitem estudar a densidade total da matéria mais a energia. Este segundo número é muito maior. De acordo com os dados mais recentes, incluindo observações de micro-ondas do satélite Planck, da Agência Espacial Europeia, cerca de 68% do universo é, de alguma forma, não material, ou energética. Em terceiro lugar, a energia escura é um excelente combustível para as mentes criativas dos físicos. Eles a veem em centenas de formas diferentes e fantásticas. A mais “simples” delas é a constante cosmológica. É uma densidade de energia inerente ao espaço, que dentro da teoria geral da relatividade de Einstein cria uma gravidade repulsiva.

Conforme o espaço se expande mais e mais, torna a sua repulsa mais forte em relação à gravidade. Partículas físicas até parecem fornecer uma origem para ela, em partículas virtuais que aparecem e desaparecem no vácuo quântico incerto. Mas muitas discrepâncias catastróficas deixam espaço para uma mistura variada de teorias alternativas. A energia escura poderia ser quintessência, um campo de energia hipotética que permeia o espaço. Ou pode ser uma forma modificada da gravidade que repele a longa distância, ou uma ilusão nascida da posição da Terra no cosmos. Talvez a energia escura poderia assumir a forma de ondas de rádio trilhões de vezes maiores do que o universo observável.

“Muitas pessoas inteligentes têm tentado inventar algo melhor do que a constante cosmológica, ou entender por que a constante cosmológica tem este valor. Grosso modo, elas falharam”, diz Carroll. Uma maneira de ir direto ao ponto pode ser descobrir se a energia escura está mudando ao longo do tempo. Se não for verdade, isto excluiria a constante cosmológica: como uma propriedade inerente do espaço, a sua densidade deve permanecer inalterada. Na maioria dos modelos de quintessência, por outro lado, a energia torna-se diluída lentamente, como trechos de espaço – embora em alguns realmente se intensifique, bombeada pela expansão do universo. Em teorias mais modificadas da gravidade, a densidade da energia escura também é variável. Ela pode até subir um pouco e, em seguida, descer, ou vice-versa.

O destino do universo paira neste equilíbrio. Se a energia escura permanecer estável, a maioria dos cosmos irá acelerar para longe, deixando-nos em uma pequena ilha do universo cortado do resto do cosmos. Se intensificar-de, pode eventualmente destruir toda a matéria em um “Big Rip” (“grande rasgo”), ou até mesmo tornar o tecido do espaço instável aqui e agora. Nossa melhor estimativa hoje, baseada principalmente em observações de supernovas, é que a densidade da energia escura é bastante estável. Há uma sugestão de que está aumentando ligeiramente, mas as incertezas são muito grandes para nos preocuparmos com esse aumento.

Diminuindo as incertezas


A Pesquisa de Energia Escura, um projeto internacional que começou a coletar dados em setembro, pretende melhorar nosso conhecimento. Ele utiliza o telescópio Víctor M. Blanco de 4 metros de largura do Observatório Interamericano Cerro, no Chile, ligado a uma câmera infravermelha sensível especialmente projetada para procurar vários sinais reveladores da energia escura sobre uma ampla faixa do céu. “Este não é o maior telescópio do mundo, mas tem um grande campo de visão”, diz Joshua Frieman da Universidade de Chicago (EUA), que é diretor do projeto. Para começar, o telescópio vai pegar muitos mais supernovas. O brilho aparente de cada explosão estelar nos diz há quanto tempo isso aconteceu. Durante o tempo que a luz nos atingiu, o seu comprimento de onda foi esticado pela expansão do espaço.

A pesquisa também vai desenhar um mapa do céu que marca as posições de algumas centenas de milhões de galáxias e suas distâncias de nós. As ondas sonoras que reverberam em torno dos cosmos deram enormes superaglomerados de galáxias uma escala característica. Ao medir o tamanho aparente de superaglomerados, podemos obter uma nova perspectiva sobre a história da expansão do universo. O mapa também revela influências das trevas em escalas menores. A equipe de pesquisa acompanhará o crescimento através de um efeito conhecido como lente gravitacional, que ocorre quando o feixe dobrar a luz que passa através deles a partir de objetos cósmicos ainda mais distantes. Estas várias medidas devem dar um insight sobre como a energia escura mudou ao longo do tempo. A pesquisa deve reduzir a incerteza sobre os resultados existentes por um fator de quatro, diz Frieman.

Após a primeira análise devida dos dados, em 2016, vamos começar a distinguir entre alguns dos diferentes modelos teóricos. Por fim, o Large Synoptic Survey Telescope, um projeto norte-americano, deve-se abrir o seu grande olho em 2021. Outros mega-âmbitos, como o Telescópio de 30 Metros, no Havaí, o European Extremely Large Telescope e o Telescópio Gigante Magalhães, no Chile, também devem entrar em ação em torno do mesmo tempo. Assim, o enorme receptor de rádio cósmico baseado na Austrália e África do Sul, o Square Kilometre Array, irá traçar a estrutura cósmica através do brilho de rádio de nuvens de hidrogênio. Em 2020, a Agência Espacial Europeia e a NASA planejam lançar uma missão espacial de caça a energia escura chamada Euclides. O telescópio Infrared Survey Largo-Campo dos EUA pode seguir logo depois.

Esta perseguição através do espaço vai ser emocionante, mas ainda pode nos iludir. Mesmo se descobrirmos que a densidade da energia escura é crescente ou decrescente, podemos não ser capazes de dizer se isso é devido a quintessência ou a algum tipo de variável gravidade. Se você introduzir um novo campo ou partícula para ser sua energia escura, então também vai atuar como o portador de uma nova força”, diz Clare Burrage da Universidade de Nottingham, no Reino Unido. Algo como quintessência produziria uma força fundamental em quinto lugar, separada da gravidade, eletromagnetismo e forças nucleares. O mesmo é válido para a maioria das formas de gravidade modificada. “Mas nós não vemos uma quinta força dentro do sistema solar”, diz Burrage.

Teóricos geralmente se livram deste ponto de atrito pela adição de um mecanismo de triagem, que enfraquece a quinta força em ambientes relativamente densos, como a vizinhança solar. Um projeto chamado experimento GammeV, do Fermilab, em Illinois (EUA), está já à procura de um determinado campo de energia escura blindado chamado de camaleão. Até agora GammeV nada observou, mas Burrage visa procurar uma gama muito maior de energias escuras, e com maior sensibilidade. 

Existem ainda muitas maneiras de se tentar a energia escura, como através de efeitos elétricos. Por exemplo, Michael Romalis, da Universidade de Princeton (EUA) e Robert Caldwell do Dartmouth College (EUA) propuseram no início deste ano que se fótons ou elétrons comuns podem gerar quintessência mesmo muito fraca, então um campo magnético da Terra deve gerar uma pequena carga eletrostática. Este efeito é potencialmente simples de detectar, embora qualquer aparelho projetado para fazê-lo teria que ser muito preciso. Poucos imaginam que esse mistério será solucionado logo. “A energia escura é um dos maiores mistérios, e eu não espero ainda estar por perto quando nós o descobrirmos”, diz Stephen Hsu, da Universidade de Oregon (EUA).
Fonte: HypeScience.com

10 mistérios estelares da nossa galáxia ainda não resolvidos

Considerando o quão infinitesimais nós somos em relação ao universo, não é de admirar que ainda saibamos tão pouco a respeito desta imensidão. Não há dúvida de que já descobrimos muito sobre o cosmos, especialmente no século passado. Mas de buracos negros a pulsares, tudo que encontramos parece trazer tantas perguntas quanto respostas, e os astrônomos ainda não sabem respondê-las. Confira:

10. A nebulosa de parentesco incerto

10 As nebulosas planetárias foram descobertos na década de 1780. O astrônomo William Herschel acreditava que elas estavam formando novos sistemas planetários. Ele estava errado, mas o nome ficou. As formações são, na verdade, nuvens brilhantes de gás ao redor de uma estrela que está morrendo, e são frequentemente muito bonitas. A nebulosa Sharpless 2-71 foi descoberta em 1946 e acreditava-sa que ela teria se formado em torno de uma estrela brilhante. Fotografias mais recentes, porém, mostram que as coisas não são tão simples assim. Muitas nebulosas planetárias são bipolares, o que significa que elas têm nuvens simétricas vindas de lados opostos de sua estrela – elas são muitas vezes comparadas a uma ampulheta ou uma borboleta. Sharpless 2-71 é composta de múltiplos lóbulos bipolares em diferentes orientações. Há três estrelas no meio da nebulosa. A estrela mais brilhante fica bem no centro, de modo que era a candidata original ao cargo de mãe da nebulosa. No entanto, ela não emite radiação ultravioleta suficiente para explicar o brilho da nebulosa, enquanto que uma estrela menor teria esta força. Aquela estrela também pode ser parte de um sistema binário, o que significa que até quatro estrelas podem ser responsáveis por toda a estrutura.

9. As estrelas de nêutrons que parecem ser velhas demais

9 Quando uma estrela muito grande vira uma supernova, muitas vezes deixa para trás uma enorme nuvem de detritos. O corpo RCW103 é uma delas, situado a cerca de 10 mil anos-luz da Terra. No seu centro está um objeto extremamente denso que pesa mais do que o sol, mas tem apenas 30 quilômetros de diâmetro – uma estrela de nêutrons. Elas são bastante comuns nos “escombros” de uma supernova, mas a de RCW103 é incomum. A estrela de nêutronsgira com um período de 6,7 horas por rotação – bem mais lentamente do que corpos semelhantes. Como a velocidade de rotação de uma estrela diminui ao longo do tempo, isso normalmente colocaria a idade dela em vários milhões de anos. No entanto, a estrela-mãe se transformou em uma supernova cerca de 2 mil anos atrás. A variação de raios-X também é extraordinariamente grande, então algo está acontecendo. Uma teoria é que uma outra estrela que é muito fraca para vermos está orbitando em torno RCW103. Seu campo magnético poderia estar diminuindo a estrela de nêutrons. Ao mesmo tempo, o gás pode fluir para a estrela, caqusando as alterações nos seus raios-X.


8. Vários mistérios de Messier 15

8 As estrelas do aglomerado globular Messier 15 são incomumente agrupadas em seu centro. O primeiro mistério deste aglomerado é o que está as puxando para lá. Pode ser um monte de estrelas de nêutrons, porém o responsável mais provável é um buraco negro de massa intermediária. No entanto, mesmo se isso for confirmado, só leva a mais mistérios. Há três maneiras de um buraco negro adequado ter se formado. Poderia ter sido que várias estrelas, com uma massa semelhante à do sol, tenham colidido para criar um objeto muito maior. Ou estrelas imensas poderiam ter colidido antes de se transformarem em um buraco negro. Aternativamente, um buraco negro de massa intermediária poderia ter sido criado durante o Big Bang. Se o Messier 15 realmente tem um deles, a sua origem é outra pergunta em aberto.


7. Explosões da Nebulosa do Caranguejo

A star's spectacular death in the constellation Taurus was observed on Earth as the supernova of 1054 A.D. Now, almost a thousand years later, a superdense neutron star left behind by the stellar death is spewing out a blizzard of extremely high-energy pa


 A Nebulosa do Caranguejo é uma remanescente de uma supernova localizada a 11 anos-luz de nós e que só parece um caranguejo para alguém em 1840 cujo telescópio não era potente o suficiente para ter uma visão clara. Porém, como no caso já relatado das nebulosas planetárias, o nome pegou. Até 2011, acreditava-se que ela seria uma das fontes mais estáveis ​​de luz, rádio e radiação gama no céu. Mas, entre 2007 e 2010, astrônomos de diferentes observatórios detectaram três poderosas explosões de raios gama, sem qualquer alteração em outros comprimentos de onda. Isto foi descrito por um astrônomo como um “grande quebra-cabeça”, enquanto outro chamou de “mistério real”. As labaredas inesperadas foram as primeiras vistas em uma nebulosa e eram cinco vezes mais intensas do que qualquer outra já observada. Os raios são causados ​​pela nebulosa acelerando partículas com mil vezes mais energia do que o Grande Colisor de Hádrons, na Suíça. O mecanismo por trás da aceleração é a chave para solucionar o mistério. Uma das teorias sobre o caso é que os eventos inexplicados têm a ver com a reorganização repentina de campos magnéticos ao redor da Pulsar do Caranguejo, a estrela de nêutrons no centro da nebulosa.


6. Nebulosas bipolares alinhadas

6 Não é apenas a confusão das nebulosas bipolares de Sharpless 2-71 que representa um mistério para os astrônomos. Os cientistas usaram o Hubble para examinar os 130 destes objetos no bojo central da Via Láctea e encontraram algo estranho. As nebulosas estavam em lugares diferentes, foram formadas em épocas diferentes e nunca interagiram. No entanto, apesar disto, a maior parte delas parece estar alinhada ao longo do mesmo eixo. Foi descoberto que as nebulosas têm o seu longo eixo alinhado com o plano da galáxia, o que somente poderia ocorrer se as estrelas-mãe estivessem girando perpendicularmente à rotação da galáxia. Tal comporamento foi descrito como “muito estranho” por um dos astrônomos por trás da descoberta. Quanto mais longe você vai, partindo do centro da galáxia, mais o padrão se quebra. Os lóbulos das nebulosas emergem dos pólos norte e sul das estrelas. Uma teoria é que as estrelas poderiam ter se organizado desta maneira devido ao campo magnético da formação destes arqueamentos. Isso sugeriria que o magnetismo tem desempenhado um papel mais importante na estrutura da galáxia do que se pensava anteriormente.


5. A Grande Erupção

5 Em 1838, o brilho da Eta Carinae, da constelação de Quilha, aumentou até que ela se tornou a segunda estrela mais brilhante no céu da Terra. Ela ficou assim por 10 anos antes de escurecer e cair fora do top 100. Este evento foi chamado de Grande Erupção e aconteceu quando a Eta Carinae perdeu 14% da sua massa, equivalente a 10 sóis. Durante muito tempo, a principal teoria para explicar o fenômeno é que este massa teria sido levada por ventos estelares. Uma análise da luz das estrelas poderia ajudar a confirmar a ideia, mas nenhuma foi feita, já que a espectroscopia ainda estava dando seus primeiros passos na década de 1840. Enquanto a luz que veio direto para a Terra foi perdida para a história, recentemente astrônomos foram capazes de encontrar os raios da erupção que tinham ricocheteado nuvens de poeira antes de chegarem aqui. Quando eles analisaram a luz, descobriram que a Grande Erupção tinha queimado a cerca de 4.725 graus Celsius, temperatura muito baixa para a explicação do vento estelar. Isto sugere que o pico e decadência da Eta Carinae foi um evento único. As possibilidades incluem uma colisão entre duas estrelas binárias ou uma explosão termonuclear no núcleo da estrela.


4. Magnetares misteriosos

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 Magnetares são um tipo de estrela de nêutrons com um campo magnético quatrilhões de vezes mais forte que o da Terra, o que faz deles os ímãs mais poderosos do universo. Estes corpos só foram teorizados na década de 1990 e muitas de suas propriedades ainda não foram descobertas. Uma característica comum aos magnetares é o “glitch”, um evento que causa um aumento repentino na sua rotação. Os cientistas já observaram centenas de glitches e têm uma explicação plausível para como eles ocorrem, baseado no superfluido de nêutrons sem atrito que acredita-se estar no centro dos magnetares. Em 28 de abril de 2012, os astrônomos testemunharam a primeira desaceleração repentina de um magnetar, o 1E 2259 +586. O evento, apelidado de “anti-glitch”, era totalmente inesperado e não se encaixa em nenhuma das teorias atuais. Há pistas que podem ajudar. Uma semana antes deste anti-glitch, o magnetar desencadeou uma intensa explosão de raios-X que provavelmente está ligada à desaceleração. Além disso, todas as estrelas de nêutrons diminuem a sua velocidade de rotação ao longo do tempo a uma taxa constante. Isto é conhecido como spin-down, e o 1E 2259 586 tem desacelerado mais rapidamente desde o anti-glitch. Um mistério que foi recentemente resolvido foi a existência do magnetar CXOU J164710.2-455216 (não dava para chamar, sei lá, de Jorge, gente?), a fonte mais brilhante de raios-X no aglomerado Westerlund 1. A supernova da qual ele veio tinha cerca de 40 vezes a massa do sol, por isso não deveria ter deixado para trás nada além de um buraco negro quando explodiu. A principal teoria era de que tinha havido um sistema binário que interferiu com os mecanismos normais. Os cientistas encontraram uma estrela “fugitiva” nas proximidades que era exatamente como previsto.


3. Os misteriosos primos do Sol

3 Cerca de um terço das estrelas semelhantes ao sol têm períodos de luminosidade variada ao longo do ano à medida que se aproxima o fim de suas vidas. Christine Nicholls, uma astrônoma do Observatório Mount Stromlo, na Austrália, conduziu um estudo sobre o porquê disso acontecer, questão que tem atormentado os cientistas há décadas. A conclusão era clara e nos disse exatamente o que nós já sabíamos: todas as explicações possíveis para este comportamento incomum não se sustentam. A equipe de Nicholls monitorou 58 estrelas por 2,5 anos. A principal teoria para a variação era de pulsações estelares, nas quais as estrelas crescem e encolhem. Esta opção foi descartada, juntamente com a possibilidade de que as estrelas estivessem em sistemas binários. No entanto, a equipe achou uma nova pista – as estrelas mutantes ejetam aglomerados de massa durante suas transições. Infelizmente, tais pistas são inúteis sem o detetive certo, e Nicholls disse que “um Sherlock Holmes é necessário para resolver este mistério muito frustrante”.


2. Disco de Epsilon Aurigae

2 Muitas perguntas foram respondidas recentemente sobre um dos mistérios mais antigos da astronomia, o eclipse da estrela Epsilon Aurigae. A cada 27 anos, ela escurece por cerca de 18 meses. Desde a década de 1820, os cientistas ofereceram todo tipo de sugestões, desde de buracos negros a estrelas gigantes. Contudo, observações do seu eclipse mais recente, que começou em 2009, sugerem que a solução do caso é um sistema binário feito de uma estrela que está morrendo e outra estrela que está rodeada por um disco gigante de material. No entanto, apesar de descobrir o que está lá, fica a questão do por quê. O disco em questão é feito de partículas normalmente encontradas em sistemas estelares muito mais jovens. As observações recentes foram feitas por meio de crowdsourcing, como parte de um projeto de ciência cidadã. Pode ser que elas tragam informações suficientes para desvendar o mistério – ou talvez tenhamos que esperar mais algumas décadas.


1. Polaris é estranha

1 A Estrela Polar pode ser a mais famosa do Hemisfério Norte, mas, apesar de sua grande importância cultural, não sabemos muito sobre ela. As mais recentes questões em torno da estrela foram reveladas em um artigo com o título maravilhosamente animador “Os Mistérios da Estrela do Norte: O notável aumento de brilho de Polaris a partir de observações históricas e modernas”. Os pesquisadores por trás do artigo descobriram que Polaris foi ficando mais brilhante ao longo do século passado. Hoje em dia, ela pode ser 4,6 vezes mais brilhantes do que quando observada nos tempos antigos. Mas talvez uma questão sem solução mais urgente é o quão longe de nós Polaris realmente está. Medidas da década de 1990 apresentaram um valor de cerca de 434 anos-luz. No entanto, este corpo celeste foi descrito como tendo “certas anomalias que até agora desafiaram uma interpretação simples”. Medidas mais recentes feitas utilizando métodos diferentes sugeriram que ela pode estar mais de 100 anos-luz mais perto do que acreditava-se inicialmente. No entanto, até o ano 3.000, Polaris não será mais a Estrela do Norte. Esse título vai para Gamma Cephei, que nós já sabemos onde fica. Se não descobrirem até a troca de cargo, os cientistas terão mais 25 mil anos para estudar a distância de Polaris antes que ela receba seu emprego de volta.
Fonte: HypeScience.com

M31 – A Galáxia de Andrômeda

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Andrômeda é a maior galáxia mais próxima da Via Láctea. Acredita-se que a nossa galáxia se pareça muito com Andrômeda. Juntas essas duas galáxias dominam o Grupo Local de Galáxias. A luz difusa de Andrômeda é causada pelas centenas de bilhões de estrelas que a constitui. As poucas estrelas distintas que circundam a imagem de Andrômeda são na verdade, estrelas da nossa própria galáxia, e que estão bem na frente do objeto de segundo plano. Andrômeda é frequentemente chamada de M31, já que é o trigésimo primeiro objeto listado no catálogo de Messier de objetos difusos no céu. A M31 está a uma distância, que a sua luz leva cerca de dois milhões de anos para nos atingir. Embora seja visível a olho nu, como uma pequena mancha no céu, a imagem acima da M31 foi feita com uma câmera padrão acoplada a um telescópio pequeno. Muito sobre a M31 permanece ainda desconhecido e sendo tema de estudos, incluindo como ela adquiriu seu centro que tem feições que lembram dois picos e que é algo incomum entre as galáxias.

Uma fatia de estrelas

A slice of stars

O fino raio brilhante, que cruza a imagem, corta uma figura solitária, com poucas estrelas em primeiro plano e galáxias num distante segundo plano para fazer companhia. Contudo, tudo isso é uma questão de perspectiva, já que localizada logo fora do frame está outra espiral próxima. Juntas, as duas galáxias formam um par, que se move através do espaço, unidas e uma fazendo companhia para a outra. O tema dessa imagem do Hubble é chamada de NGC 3501, com a NGC 3507 sendo sua companheira fora do frame. As duas galáxias parecem bem diferentes – outro exemplo da importância da perspectiva.

A NGC 3501 aparece de lado, dando a ela uma forma alongada e bem estreita. Sua parceira, contudo, aparece bem diferente, de frente nos dando a fantástica visão dos braços barrados em forma de redemoinho.

Enquanto os mesmos braços não possam ser visíveis nessa imagem da NGC 3501, é também uma galáxia espiral – embora um pouco diferente de sua companheira. Enquanto que a NGC 3507 tem barras cortando o seu centro, a NGC 3501 não possui essas feições. Ao invés disso, ela possui braços espirais soltos, todos originando do seu centro. As estrelas e o gás brilhante, podem ser vistos nessa imagem de forma intensa, cortados por escuras linhas de poeira que cruzam a galáxia. Uma versão dessa imagem entrou na competição de processamento de imagens Hubble’s Hidden Treasures pelo competidor Nick Rose.

Épsilon de Auriga: o misterioso piscar de uma estrela gigante

Estrela Epsilon de Auriga
Épsilon de Auriga: a estrela tem 6 bilhões de quilômetros de raio e é a mais forte candidata ao posto de maior estrela conhecida. Crédito: Alson Wong and Citizen Sky/Nasa


Desde o século 19, um misterioso fenômeno acontece na constelação de Auriga, sem que os cientistas saibam exatamente por que. Ali, a cada 27 anos, a gigantesca estrela Épsilon perde metade de seu brilho e permanece assim por dois anos, até que lentamente se fortalece novamente. Afinal, o que acontece em Épsilon de Auriga? Situada a cerca de 2 mil anos-luz da Terra e medindo quase 6 bilhões de quilômetros de raio, Épsilon de Auriga é a mais forte candidata ao posto de maior estrela conhecida.

É tão grande que se fosse colocada no centro do Sistema Solar chegaria até a órbita de Urano, o penúltimo planeta a partir do Sol. O último "apagão" de Épsilon de Auriga começou em agosto de 2009 e em dezembro do mesmo ano atingiu seu ponto de menor brilho, provavelmente eclipsada por um escuro objeto. A natureza desse objeto - provavelmente uma estrela - ainda é motivo de acalorados debates por parte dos pesquisadores, uma vez que suas características ainda não foram observadas diretamente.  Em 2011 a estrela voltou a brilhar até retornar ao seu brilho máximo, condição que se mantêm até agora.

Um modelo apresentado em 2008 e que ganhou bastante popularidade mostra que esse objeto companheiro seria um sistema estelar binário, rodeado por um disco de poeira maciço e opaco de poeira, mas recentes observações feitas pelo telescópio espacial Spitzer mostram que Épsilon de Auriga é eclipsada por uma única estrela envolta em um disco de poeira de 600 milhões de quilômetros de raio e 75 milhões de quilômetros de espessura. As teorias que afirmavam que o objeto seria uma estrela grande e semitransparente ou até mesmo um buraco negro já foram descartadas.
Fonte: Apolo 11.com - http://www.apolo11.com/

terça-feira, 29 de julho de 2014

Órbita de galáxias contradiz modelo cosmológico

Órbita de galáxias contradiz modelo cosmológico

Discos orbitais
Uma análise de cerca de 380 grandes galáxias mostrou que as pequenas galáxias satélites que as rodeiam organizam-se em discos girando ao redor das galáxias líderes. Isto contradiz o modelo cosmológico atual, que afirma que as galáxias satélites deveriam seguir órbitas aleatórias. O Universo possui um número incalculável de galáxias - "bilhões delas", por assim dizer. Algumas são imensas, como a nossa Via Láctea, contendo centenas de bilhões de estrelas.

Assim como as estrelas se organizam em discos galácticos, as pequenas galáxias orbitam em planos ao redor das galáxias maiores. [Imagem: NASA/ACS]

Mas a maioria das galáxias que podemos observar são "galáxias anãs", muito menores do que a Via Láctea, e contendo alguns poucos bilhões de estrelas. Seguindo a Modelo Cosmológico Padrão, as galáxias-anãs deveriam se mover em todas as direções. Mas não é isso que os dados mostram.

Seguindo o líder
Os astrônomos já haviam percebido que as pequenas galáxias que circundam a Via Láctea e nossa vizinha Andrômeda não seguem padrões aleatórios. Mas, como isso contradiz a teoria mais aceita, os cientistas assumiram que a Via Láctea e Andrômeda eram uma exceção à regra. Contudo, com a observação de 380 grandes galáxias, agora não está dando mais para fugir do problema. Este é um grande problema que contradiz nosso modelo cosmológico padrão. Ele desafia nossa compreensão de como o Universo funciona, incluindo a natureza da matéria escura," explicou o professor Geraint Lewis, da Universidade de Sidney, na Austrália. "Para todo lado que olhamos, vemos esse movimento estranhamente coordenado das galáxias anãs. Disto podemos extrapolar que esses planos circulares são universais, vistos em cerca de 50 por cento das galáxias," completou o pesquisador.

Errando no varejo
Pelo modelo padrão, a formação das galáxias anãs está conectada aos filamentos de matéria escura que se acredita permear todo o Universo. Mas então seria necessário explicar por que esses grandes enxames de galáxias anãs circulam ao redor das suas galáxias principais em discos que são muito mais finos do que os filamentos que lhes teriam dado origem. Segundo os pesquisadores, a descoberta pode significar que todas as simulações cósmicas - e as teorias que lhes dão embasamento - precisam ser completamente revistas. Para eles, tudo parece indicar que o modelo padrão fornece uma representação adequada das observações em escalas maiores, "mas não estamos enxergando algo fundamental em escalas menores".
Fonte: Inovação Tecnológica

10 tipos extremos de estrelas



Estrelas não são sempre amarelas e com cinco pontas. Na verdade, existem muitos tipos, com diferentes características e funções na astronomia – inclusive, uns bem estranhos e extremos, como esses:

10. As mais velhas

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 Quanto tempo pode viver uma estrela? Primeiro, vamos definir o tempo de vida de uma estrela como o tempo em que ela é capaz de fazer fusão nuclear, já que mesmo depois de “morta”, o “cadáver” de uma estrela (seu remanescente) pode ficar ativo por muito tempo. Levando em conta a fusão nuclear, quanto menos massiva uma estrela é, mais tempo tende a viver. As estrelas com massa menor são as anãs vermelhas. Elas têm cerca de 7,5 a 50% a massa do sol. Qualquer coisa menos massiva não seria capaz de fazer fusão nuclear, então não seria uma estrela. Os modelos atuais estimam que as menores anãs vermelhas poderiam fazer fusão por até 10 trilhões de anos. Uma estrela como o nosso sol faz fusão por cerca de 10 bilhões de anos, o que é 1.000 vezes menos. Depois de fundir a maioria de seu hidrogênio, uma anã vermelha deve tornar-se uma anã azul e, conforme usa o restinho de seu hidrogênio, deve parar com a fusão e se tornar uma anã branca.

9. As mais antigas

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 As estrelas mais antigas que existem são as formadas logo após o Big Bang (cerca de 13,8 bilhões de anos atrás). Os astrônomos estimam a idade de estrelas observando sua luz estelar. Ela mostra quanto de cada elemento (por exemplo, hidrogênio, hélio, lítio) a estrela tem. As mais antigas tendem a ter principalmente hidrogênio e hélio, com muito pouca massa dedicada a elementos mais pesados. A estrela mais antiga de que temos conhecimento é a SMSS J031300.36-670839,3. Sua descoberta foi publicada em fevereiro de 2014. Estima-se que ela tenha 13,6 bilhões de anos, mas não é uma das “estrelas originais”. Nenhuma dessas foi encontrada, mas podemos estar perto. As anãs vermelhas podem viver trilhões de anos, então são boas candidatas.

8. As mais fracas

estrelas 8 Quanto mais longe uma estrela está, mais fraca sua luz parece. Eliminando o fator distância e medindo somente sua luminosidade, ou a quantidade total de energia emitida como fótons (partículas de luz), e nos limitando apenas às estrelas que ainda estão fazendo fusão, então as anãs vermelhas são as que têm a menor luminosidade entre todas. A estrela com luz mais fraca conhecida atualmente é a anã vermelha 2MASS J0523-1403. Menos luminosa do que ela somente as anãs marrons, que não são estrelas. Ainda mais escuros são os remanescentes de estrelas: anãs brancas, estrelas de nêutrons e buracos negros. Estrelas anãs brancas são um pouco luminosas, mas esfriam ao longo do tempo. Com tempo suficiente, se tornam pedaços frios de carbono que emitem quase nenhuma luz e tornam-se “anãs negras”. É preciso muito tempo para anãs brancas esfriarem, de forma que não existem anãs negras ainda. Por outro lado, astrofísicos não sabem o que acontece com a matéria em estrelas de nêutrons conforme elas esfriam. Ao observar supernovas em outras galáxias, eles podem estimar que centenas de milhões de estrelas de nêutrons devem ter se formado na nossa galáxia, mas só veem uma fração disso. O resto deve ter esfriado tanto que agora são essencialmente invisíveis. A teoria também diz que podem existir buracos negros profundos do espaço intergaláctico com nada os orbitando, ou seja, solitários, que emitiriam um pouquinho de radiação de Hawking, mas seriam os remanescentes de estrela menos luminosos existentes.

7. As mais luminosas

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 As estrelas mais luminosas também tendem a ser as mais maciças, bem como a ser estrelas Wolf-Rayet, o que significa que são quentes e despejam um monte de massa em seus fortes ventos estelares. As estrelas mais luminosas também não duram muito tempo: vivem rápido e morrem jovem. A estrela que atualmente detém o título de mais luminosa (e maciça) é a R136a1. Sua descoberta foi anunciada em 2010. É uma Wolf-Rayet com uma luminosidade em torno de 8,7 milhões de vezes a do nosso sol e uma massa de cerca de 265 vezes a do sol. Como está derramando massa, já teve uma massa tão elevada quanto 320 sóis. R136a1 é na verdade parte de um conjunto denso de estrelas chamado R136. De acordo com Paul Crowther, um dos seus descobridores, “planetas levam mais tempo para se formar do que estas estrelas para viver e morrer”. Mesmo que se elas tivessem planetas, seu céu à noite seria quase tão brilhante quanto durante o dia.

6. As maiores

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 Apesar de sua enorme massa, R136a1 não é a maior estrela (em tamanho) que existe. Há muitas outras maiores, todas estrelas vermelhas supergigantes. Essas estrelas passam a maior parte de sua vida muito menores, até que ficam sem hidrogênio para fundir, começam a fundir hélio, ficam muito mais quentes e expandem. Nosso sol acabará ficando com pouco hidrogênio e deve expandir-se, mas se tornará apenas um gigante vermelho. Para tornar-se uma supergigante vermelha, uma estrela deve ser pelo menos 10 vezes mais massiva do que o nosso sol. A fase de supergigante vermelha é breve, durando apenas alguns milhares de um bilhão de anos (o que é breve para os padrões de estrelas). As maiores supergigantes vermelhas conhecidas são Antares A e Betelgeuse, mas elas são relativamente pequenas em comparação com o tamanho que essas estrelas podem alcançar. Nomear a maior supergigante vermelha é uma missão muito difícil, porque seus tamanhos exatos são complexos de estimar com exatidão. As maiores podem ser até 1.500 vezes maiores (ou ainda mais do que isso) do que o nosso sol.

5. As com explosões mais luminosas

/block/WORK/ROSETTAGRB/.IMAGESRC/OLIVEPIT/H_OLIVEPIT00236.tif Os fótons de maior energia são chamados de raios gama. Eles podem ser produzidos em explosões de bombas nucleares, por isso, no passado, os Estados Unidos lançaram satélites especiais, os satélites Vela, para procurar os raios gama produzidos por testes de bombas nucleares soviéticas. Em julho de 1967, esses satélites detectaram uma explosão de raios gama (ERG) que não parecia ter sido produzida por uma bomba. Muitas outras explosões foram detectadas depois disso. Elas tendem a ser curtas, com duração de apenas alguns milissegundos até vários minutos, e incrivelmente brilhantes – muito mais luminosas do que as estrelas mais luminosas, ainda que brevemente. A fonte dessas explosões não está na Terra. O que, então, produz as ERGs? Existem várias teorias. Hoje, a maioria crê que elas se originam em estrelas de grande massa (supernovas ou hipernovas) a caminho de se tornar estrelas de nêutrons ou buracos negros. Algumas ERGs podem vir de magnetares, uma espécie de estrela de nêutrons com um campo magnético extremamente forte. Outras podem ser resultado de duas estrelas de nêutrons se fundindo em uma só, ou de uma estrela de nêutrons sendo sugada por um buraco negro.

4. As mais loucas ex-estrelas

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Buracos negros não são estrelas: são restos de estrelas. Ainda assim, é divertido compará-los com estrelas, porque tais comparações destacam quão malucos eles são. Um buraco negro é o que se forma quando a gravidade de uma estrela é forte o suficiente para superar todas as outras forças, fazendo-a entrar em colapso sobre si mesma. Com uma massa diferente de zero, mas volume zero, buracos negros teoricamente têm densidade infinita, mas dizemos isso só porque não temos uma boa teoria para explicar o que está realmente acontecendo ali. Também, buracos negros podem ser extremamente maciços. Os encontrados nos centros de algumas galáxias podem ter dezenas de bilhões de massas solares. Além do mais, a matéria que orbita em torno de buracos negros supermassivos pode ser muito luminosa, às vezes mais luminosa do que todas as estrelas de uma galáxia. Podem até mesmo existir poderosos jatos de matéria emanando perto de um buraco negro, que se deslocam quase à velocidade da luz. Em resumo: louco!

3. As mais rápidas

estrelas 3 Em 2005, Warren Brown e outros astrônomos do Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica (EUA) anunciaram a descoberta de uma estrela se movendo tão rápido que deixaria a Via Láctea para nunca mais voltar. Seu nome oficial é SDSS J090745.0 024.507. Outras estrelas muito rápidas foram descobertas desde então. Elas são conhecidas como estrelas hipervelozes, ou estrelas de hipervelocidade. Em maio de 2014, 20 foram encontradas. A maioria parecia estar vindo do centro da galáxia. Uma hipótese é que os pares de estrelas (sistemas binários) passaram perto do buraco negro no centro da galáxia e, em seguida, uma delas foi capturada pelo buraco e a outra ejetada em alta velocidade. Também precisamos levar em conta distância para medir a velocidade de estrelas. Em geral, quanto mais longe uma estrela está de nossa galáxia, mais rápido parece estar se afastando de nós. Isso é devido à expansão do universo, não ao movimento da estrela através do espaço.

2. As mais variáveis

estrelas 2 Muitas estrelas oscilam bastante em brilho aparente. Elas são conhecidas como estrelas variáveis. A lista de estrelas variáveis conhecidas possui mais de 45.000 somente na nossa galáxia, a Via Láctea. Segundo o professor de astrofísica Coel Hellier, a mais variável dessas estrelas é a variável cataclísmica (VC), que são estrelas binárias. O seu brilho pode aumentar por um fator de 100 em menos de um dia e, em seguida, diminuir só para voltar a aumentar, e assim por diante. Hoje, temos uma melhor compreensão do que está acontecendo com as VCs: elas são pares de estrelas em que uma é “normal” e a outra uma anã branca. Matéria cai da estrela normal para um disco de acreção em órbita da anã branca. Uma vez que a massa do disco fica suficientemente elevada, a fusão começa, causando o aumento observado no brilho. Isso não dura muito: a fusão desaparece e todo o processo começa novamente. Existem algumas variações desta dinâmica. Por exemplo, às vezes, a anã branca é destruída.

1. As mais bizarras

estrelas 1 Alguns tipos de estrelas são muito incomuns. Elas não são as maiores ou as mais brilhantes, mas sim as mais estranhas. Objetos Thorne-Zytkow são um exemplo. Nomeados em homenagem aos físicos Kip Thorne e Anna Zytkow, os primeiros a sugerir que eles poderiam existir, Thorne-Zytkow é uma estrela de nêutrons que espirala no núcleo de uma gigante ou supergigante vermelha. Louco, né? Uma dessas estrelas foi recentemente encontrada. Em outro caso bizarro, às vezes, duas grandes estrelas amarelas podem orbitar tão próximas uma da outra que a matéria “cai” entre elas, fazendo com que o par se pareça um amendoim cósmico gigante. Apenas dois desses sistemas são conhecidos. Também existe a Estrela de Przybylski, que tem uma luz diferente de qualquer outra estrela. Os astrônomos podem medir a intensidade de cada comprimento de onda de luz como forma de descobrir do que a estrela é feita. Esse é um processo geralmente simples, mas os cientistas ainda estão tentando entender o espectro da estrela de Przybylski.
Fonte: HypeScience.com
[Listverse]

O que vai acontecer quando todas as estrelas morrerem?


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Você com certeza já ouviu falar que nós somos feitos de poeira estelar. Quando o famoso astrônomo Carl Sagan disse isso pela primeira vez, apesar de usar um tom poético, estava falando sobre algo que é literalmente verdadeiro: somos formados de pó de estrela. Esse não é um conceito novo, mas é muitas vezes difícil de entender exatamente como acabamos com partículas de estrelas velhas dentro de nós. A astrônoma da NASA, Dra. Michelle Thaller, resolveu explicar habilmente como cada átomo em nosso corpo (e na tabela periódica) foi processado dentro de uma estrela no momento anterior à sua morte violenta. O universo começou somente com o átomo mais simples que existe, o hidrogênio. A única coisa que pode aumentar um átomo é uma estrela.

Uma estrela é uma nuvem de poeira que está colapsando sob a força da gravidade. Quando gás é comprimido junto, aquece. A certa temperatura quente o suficiente, ocorre uma reação de fusão nuclear. Essa fusão é o que “suporta” a estrela e não a deixa colidir. No caso de uma estrela muito massiva, a reação usa mais e mais hidrogênio, e a força da gravidade continua atuando sobre ela, de maneira que ela esquenta e cria coisas como carbono, oxigênio, nitrogênio, até chegar ao elemento ferro. Nesse ponto, ao invés de liberar a energia, a estrela a absorve. Chega uma hora que o objeto não aguenta e colapsa, criando o incrível evento que representa a “morte” da estrela, conhecido como supernova.

Essa explosão cria todos os elementos (além do ferro), como ouro, prata, chumbo e urânio. Uma única estrela, no momento de sua morte, brilha tanto quanto uma galáxia inteira, com centenas de bilhões de estrelas. O nosso corpo é isso – esse instante de morte das estrelas. Tudo que o forma, incluindo o ferro que corre em nosso sangue, veio das estrelas, uma vez que se tornaram supernovas. Ou seja, cada átomo de seu corpo foi produzido no espaço há milhões de anos. O hidrogênio data do Big Bang, nos primórdios do universo, 13,7 bilhões de anos atrás, e todo o resto – como os já citados carbono, oxigênio, nitrogênio etc – nasceu da fundição de estrelas há mais de 4,5 bilhões de anos.

Essa história de “somos todos pó de estrela” é muita inspiradora, mas também um pouco preocupante. Por quê?

Porque estrelas não são eternas. Um dia, elas vão se queimar completamente. Lembra do hidrogênio e de como ele é essencial para criar aquela nuvem que forma as estrelas? Bem, esse “combustível” não é perpétuo, já está acabando e, eventualmente, todas as estrelas que conhecemos vão morrer. Tudo bem, isso ainda vai demorar alguns trilhões de anos, mas essa hora vai chegar. E o que vai acontecer? Bom, o universo vai ficar escuro pelo resto da eternidade (seja lá o que isso significa). Doideira, não? Quando paramos para pensar sobre isso, temos que reconhecer que estamos realmente vivendo no Éden agora. Esse paraíso regado ao calor do sol, água líquida e estrelas formando coisas é só um minúsculo capítulo do enorme livro que é o mundo, e somos muito, mas muito mesmo, sortudos de estar aqui agora.
Fonte: São Joaquin Online

Mapeando a matéria escura a 4,5 bilhões de anos-luz de distância

O enxame galáctico MCS J0416.1–2403, um dos seis alvos do programa Fontier Fields do Hubble. O azul nesta imagem é o mapa de massa criado usando novas observações do Hubble combinadas com o poder de ampliação de um processo conhecido como lente gravitacional. Em vermelho, está o gás quente detectado pelo Observatório de raios-X Chandra da NASA e mostra a localização do gás no enxame. A matéria vista em azul está separada das áreas vermelhas detectadas pelo Chandra e consiste do que é conhecido como matéria escura, que pode apenas ser detectada directamente pelo efeito de lente gravitacional.  Crédito: ESA/Hubble, NASA, Frontier Fields do Hubble; reconhecimento: Mathilde Jauzac (Universidade de Durham, Reino Unido) e Jean-Paul Kneib (École Polytechnique Fédérale de Lausanne, Suíça)

Com o Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA, uma equipe internacional de astrónomos mapeou, com uma precisão sem precedentes, a massa dentro de um enxame de galáxias. Criado usando observações do programa Frontier Fields do Hubble, o mapa mostra a quantidade e distribuição de massa dentro de MCS J0416.1-2403, um enorme aglomerado de galáxias com cerca de 160 biliões de vezes a massa do Sol. O detalhe neste "mapa da massa" foi possível graças à profundidade sem igual dos dados recolhidos pelo Hubble e a um fenómeno cósmico conhecido como lente gravitacional forte. A equipa, liderada pela Dra. Mathilde Jauzac da Universidade de Durham no Reino Unido e pela Unidade de Pesquisa em Astrofísica e Cosmologia da África do Sul, publicou os seus resultados na revista Monthly Notices da Sociedade Astronómica Real.

A medição da quantidade e distribuição da massa dentro de objectos distantes no Universo pode ser muito difícil. Um truque usado regularmente pelos astrónomos é explorar os conteúdos de grandes enxames de galáxias estudando os efeitos gravitacionais que têm sobre a luz de objectos ainda mais distantes. Este é um dos objectivos principais do Frontier Fields do Hubble, um ambicioso programa de observação que analisa seis enxames galácticos diferentes - incluindo MCS J0416.1-2403. Cerca de três-quartos de toda a matéria no Universo é a chamada "matéria escura", que não pode ser vista directamente, uma vez que não emite nem reflecte luz e pode passar por outra matéria sem fricção (sem colisões). Ela interage apenas pela força da gravidade e a sua presença tem que ser deduzida a partir dos seus efeitos gravitacionais.

Um destes efeitos foi previsto pela teoria geral da relatividade de Einstein e observa grandes aglomerados de massa no Universo que curvam e distorcem o espaço-tempo em seu redor. Agindo como lentes, parecem ampliar e dobrar a luz que viaja através deles a partir de objectos mais distantes. Esta é uma das poucas técnicas que os astrónomos podem usar para estudar a matéria escura. Apesar das suas grandes massas, o efeito dos enxames galácticos nos seus arredores é geralmente mínimo. Na maioria, provocam o que se chama de lente fraca, fazendo com que fontes mais distantes pareçam apenas ligeiramente mais elípticas ou manchadas no céu. No entanto, quando o enxame é suficientemente grande e denso e o alinhamento entre o enxame e o objecto distante é ideal, os efeitos podem ser mais dramáticos.

As imagens das galáxias normais podem ser transformadas em anéis e grandes arcos de luz, aparecendo até várias vezes na mesma imagem. Este efeito é conhecido como lente gravitacional forte e é este fenómeno, visto em torno dos seis enxames galácticos do programa Frontier Fields, que tem sido usado para mapear a distribuição de massa de MCS J0416.1-2403, utilizando os novos dados do Hubble. "A profundidade dos dados permite-nos ver objectos muito ténues e identificar, mais do que nunca, galáxias fortemente atingidas pelo fenómeno de lente gravitacional," explica a Dra. Jauzac, autora principal do novo artigo.
Esta imagem do Telescópio Espacial Hubble mostra o enxame galáctico MCS J0416.1-2403. É um de seis enxames estudados no programa Frontier Fields, um programa para analisar a distribuição de massa nestes enxames gigantescos, combinados com o fenómeno de lente gravitacional. Uma equipa de investigadores usou quase 200 imagens de galáxias distantes, cuja luz foi distorcida e ampliada por este grande enxame, para medir a sua massa total. Na imagem, estão a vermelho as galáxias atingidas pelo efeito de lente gravitacional usadas no estudo.  Crédito: ESA/Hubble, NASA, Frontier Fields do Hubble; reconhecimento: Mathilde Jauzac (Universidade de Durham, Reino Unido) e Jean-Paul Kneib (École Polytechnique Fédérale de Lausanne, Suíça)

"Apesar das lentes fortes ampliarem as galáxias de fundo, elas estão ainda muito distantes e são muito fracas. A profundidade destes dados significa que podemos identificar galáxias de fundo incrivelmente distantes. Conhecemos agora mais de quatro vezes mais exemplos de galáxias fortemente atingidas pelo fenómeno de lente gravitacional no enxame. Utilizando o instrumento ACS (Advanced Camera for Surveys) do Hubble, os astrónomos identificaram 51 novas galáxias multiplicadas em todo o enxame, quadruplicando o número determinado em estudos anteriores e elevando o número de galáxias atingidas pelo fenómeno de lente gravitacional até 68. Tendo em conta que estas galáxias são vistas várias vezes, isto equivale a quase 200 imagens individuais fortemente atingidas por lentes gravitacionais. Este efeito permitiu a Jauzac e à sua equipa calcularem a distribuição de matéria visível e escura no enxame e a produzirem um mapa da sua massa.

"Há mais de vinte anos que sabemos como construir um mapa de um enxame usando lentes gravitacionais, mas precisámos de tempo para possuírmos telescópios que possam fazer observações suficientemente profundas e nítidas, e para os nossos modelos se tornarem suficientemente sofisticados para mapearmos, com tantos detalhes, um sistema tão complicado como MCS J0416.1-2403," comenta Jean-Paul Kneib, membro da equipe. Ao estudar 57 das galáxias mais confiáveis e claramente distorcidas, os astrónomos modelaram a massa da matéria normal e escura dentro de MCS J0416.1-2403. "O nosso mapa tem o dobro da qualidade dos modelos anteriores deste enxame!" acrescenta Jauzac.

Determinou-se que a massa total do enxame MCS J0416.1-2403 - com um diâmetro modelado de mais de 650.000 anos-luz - equivale a 160 biliões de vezes a massa do Sol. Com uma incerteza de 0,5%, esta medição é a mais precisa alguma vez produzida para um enxame galáctico. Ao identificar precisamente onde a massa reside dentro de grupos como este, os astrónomos também estão a medir a curvatura do espaço-tempo com alta precisão. As observações e técnicas de lentes gravitacionais do Frontier Fields abriram uma maneira de caracterizar estes objectos com muita precisão - neste caso, um enxame tão distante que a sua luz levou 4,5 mil milhões de anos até cá chegar," acrescenta Jean-Paul Kneib.

"Mas não vamos parar por aqui. Para termos uma imagem completa da massa precisamos também de incluir medições de lentes fracas. Embora apenas forneça uma estimativa aproximada da massa do núcleo interior do enxame, as lentes fracas dão-nos informações valiosas acerca da massa que rodeia o núcleo do enxame. A equipe vai continuar a estudar o enxame com imagens ultra-profundas do Hubble e informações detalhadas de lentes fortes e fracas, com o objectivo de mapear as regiões exteriores do enxame bem como do seu núcleo interior, e assim será capaz de detectar subestruturas nos arredores do enxame.

Vão também usar medições em raios-X de gás quente pelo Chandra e "redshifts" espectroscópicos feitos a partir de observatórios terrestres para mapear o conteúdo do enxame, avaliando a respectiva contribuição da matéria escura, do gás e das estrelas. A combinação destas fontes de dados vai aumentar ainda mais os detalhes deste mapa de distribuição de massa, mostrando-o em 3D e incluindo as velocidades relativas das suas galáxias. Isto abre o caminho para a compreensão da história e evolução deste aglomerado galáctico.
Fonte: Astronomia On-Line - Portugal