1 de jul de 2013

Os halos nas galáxias espirais

© NASA (imagem composta da galáxia M101)
  
Novas observações com Cosmic Origins Spectrograph (COS) do Hubble mostram que galáxias espirais normais estão rodeadas por halos de gás que pode se estender para mais de 1 milhão de anos-luz de diâmetro. A imagem mostra a bela galáxia espiral M101 é uma das últimas entradas no famoso catálogo de Charles Messier. Cerca de 170.000 anos-luz de diâmetro, esta galáxia é enorme, quase o dobro do tamanho da nossa própria Via Láctea. Este mosaico da M101 foi montado a partir de dados do Hubble Legacy Archive. Dados baseados em terra adicionais foi incluído para definir melhor a emissão avermelhada reveladora do gás hidrogênio em regiões formadoras de estrelas nesta galáxia.

Também conhecida como galáxia do Cata-Vento, a M101 encontra-se dentro dos limites do norte da constelação da Ursa Maior, a cerca de 25 milhões de anos-luz de distância. O atual diâmetro estimado da Via Láctea, por exemplo, é de cerca de 100 mil anos-luz. Um ano-luz é aproximadamente 9,46 × 1015 metros. O material com halos detectados pela equipe da Universidade do Colorado, em Boulder, originalmente foi ejetado das galáxias através de explosões de supernovas, um produto do processo de formação de estrelas. "Esse gás é armazenado e depois reciclado por meio de um halo estendido na galáxia, retornando de volta para revigorá-la com uma nova geração de formação de estrelas", disse John Stocke do departamento de astrofísica e ciências planetárias da Universidade do Colorado.

"De muitas maneiras, este é o elo perdido na evolução da galáxia que precisamos entender em detalhes, a fim de ter uma visão completa do processo". Stocke fez uma apresentação sobre a pesquisa no dia 27 de junho no Centro Higgs para Física Teórica da Universidade de Edimburgo, na Escócia, em uma conferência intitulada "Interações Intergaláticas". Com base em estudos anteriores de identificação de nuvens de gás rico em oxigênio em torno das galáxias espirais por cientistas do Space Telescope Science Institute em Baltimore, da Universidade de Massachusetts, Amherst College e da Universidade da Califórnia, Stocke e seus colegas determinaram que tais nuvens contêm quase a massa de todas as estrelas em suas respectivas galáxias.

As novas descobertas têm importantes consequências para a forma como as galáxias espirais mudam ao longo do tempo. Além disso, foram descobertos reservatórios gigantes de gás estimados com milhões de graus centígrados que cercavam as galáxias espirais e os halos em estudo. Os halos das galáxias espirais são relativamente frios, com apenas algumas dezenas de milhares de graus. Antes da instalação do COS no Hubble durante a missão de conserreparo da NASA em maio de 2009, os estudos teóricos mostraram que galáxias espirais deve possuir cerca de cinco vezes mais gás do que estava sendo detectado por astrônomos. As novas observações com o COS extremamente sensíveis estão agora muito mais de acordo com as teorias.

Os quasares distantes, constituídos de buracos negros supermassivos na região central, foram utilizados como "lanternas" para acompanhar a luz ultravioleta, uma vez que passou pelos halos de gás de galáxias em primeiro plano. A luz absorvida pelo gás foi dispersada pelo espectrógrafo, bem como faz um prisma, em cores características que revelaram temperaturas, densidades, velocidades, distâncias e composições químicas das nuvens de gás.
 
Esse gás é demasiado difuso para permitir a sua detecção por imagem direta, de modo que a espectroscopia é a técnica mais apropriada. Embora os astrônomos esperam que o telescópio espacial Hubble continue ativo nos próximos anos, não haverá mais missões de manutenção. E o telescópio espacial James Webb, apontado para ser o sucessor do Hubble em 2018, não tem capacidade de captação da luz ultravioleta, o que impedirá a realização de estudos, como estes feitos com o COS.
Fonte:Astro News

Pasta nuclear em estrelas de nêutrons: Um novo tipo de Matéria é descoberta

Representação artística de uma estrela de nêutrons. A camada de "pasta nuclear" seria localizado na crosta mais interna, perto do núcleo.
CRÉDITO: Universidade de Alicante
 
Um raro estado da matéria apelidado de pasta nuclear parece existir somente dentro de objetos ultra densos chamados de estrelas de nêutrons, dizem os astrônomos. Ali, os núcleos dos átomos estão unidos de forma tão apertada que eles se arranjam em padrões semelhante ao de uma pasta – alguns em camadas planas como as camadas de uma lasanha e outros de forma espiral como um fusili. Além disso, essas formações são muito provavelmente as responsáveis por limitar a velocidade máxima de rotação dessas estrelas de acordo com um novo estudo. Essas condições só são alcançadas em estrelas de nêutrons, os objetos mais densos conhecidos no universo além dos buracos negros”, disse o astrônomo José Pns da Universidade de Alicante na Espanha. Essa nova fase da matéria já havia sido proposta por teóricos anos atrás, mas sua presença nunca havia sido experimentalmente verificada. Agora, Pons, e seus colegas usaram a taxa de rotação de uma classe de estrelas de nêutrons conhecida como pulsares para oferecer a primeira evidência que a pasta nuclear existe.

Os pulsares emitem luz por meio de um par de feixes que são atirados como se fossem os raios de luz emitidos por um farol costeiro. À medida que os pulsares giram, os feixes aparecem e desaparecem da nossa visão, fazendo com que a estrela pareça pulsar ligando e desligando, e permitindo assim que os astrônomos possam calcular qual a velocidade de rotação das estrelas. Os pesquisadores observaram dezenas de pulsares, mas nunca havia descoberto um com um período de rotação maior que 12 segundos. “Em princípio isso não é esperado. Você deve observar alguns com períodos maiores”, disse Pons. Um período maior de rotação significa que a estrela está girando mais vagarosamente. 
 
Mas a pasta de matéria poderia explicar a ausência de pulsares com períodos de rotação maiores. Os pesquisadores perceberam que se os núcleos atômicos dentro das estrelas estiverem reorganizados em formações de pasta, essa matéria poderia aumentar a resistividade elétrica das estrelas, fazendo com que fosse mais complicado para os elétrons viajarem através do material. Isso, por sua vez, faria com que os campos magnéticos das estrelas se dissipassem muito mais rápido do que o esperado. Normalmente os pulsares diminuem sua velocidade de rotação por meio das ondas eletromagnéticas que eles irradiam, o que faz com que as estrelas percam momento angular. Mas se os campos magnéticos das estrelas já estão limitados, como aconteceria com a pasta de matéria, eles não poderiam irradiar ondas eletromagnéticas de maneira tão intensa, assim eles não poderiam reduzir a velocidade de rotação. Isso mantém os pulsares presos numa velocidade de rotação mínima, ou num período de rotação máximo.
 
“Fazendo essa conexão entre o efeito astronômico observado, que é a existência desse limite superior de rotação, com a necessidade de uma camada na crosta mais interna, é o que faz a conexão entre a teoria e a observação”, disse Pons. As estrelas de nêutrons se formam quando estrelas massivas alcançam o fim de suas vidas consumindo todo o combustível existente para a fusão nuclear. Essas estrelas velhas explodem em supernovas, seus núcleos entram em colapso criando objetos pequenos e densos. As massas resultantes são tão densas, de fato, que os átomos normais não podem mais existir. Ao invés disso, os prótons e os elétrons essencialmente se fundem um com o outro, produzindo nêutrons além de partículas leves chamadas de neutrinos. O resultado final é uma estrela de nêutrons, cuja massa é formada em 90% por nêutrons.
 
Na crosta dessas estrelas que é bilhões de vezes mais forte do que o aço, os núcleos atômicos normais feitos de prótons e nêutrons podem ainda existir, embora estejam densamente espremidos, e nesse ponto é onde a nova formação de pasta aparece. Na matéria normal, a separação entre os núcleos é imensa (relativamente falando), de modo que os núcleos atômicos positivamente carregados não gostam de estar perto um dos outros. ” Mas nas estrelas de nêutrons, a matéria está muito compactada e os núcleos atômicos estão muito próximos quase que se tocando”, disse Pons. “É como se fossem núcleos gigantescos, um imenso contínuo de matéria”. A pesquisa foi publicada na revista de Nature Physics de 9 de Junho de 2013.
Fonte: http://www.space.com
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