24 de jul de 2013

Da formação estelar explosiva a corrente de material ejectado

ALMA fornece novas pistas sobre o mistério das galáxias de massa extremamente elevada desaparecidas
Imagem a três dimensões das correntes de gás ejectadas pela NGC 253© ESO
 
Novas observações obtidas com o telescópio ALMA no Chile, forneceram aos astrónomos a melhor pista de sempre sobre como é que a formação estelar vigorosa pode ejectar gás de uma galáxia, fazendo com que futuras gerações de estrelas não tenham combustível suficiente para se formar e crescer. As imagens mostram enormes correntes de gás molecular a serem ejectadas por regiões de formação estelar na galáxia vizinha do Escultor. Estes novos resultados ajudam a explicar a estranha escassez de galáxias de massa extremamente elevada no Universo. Este estudo é publicado na revista Nature a 25 de julho de 2013. As galáxias - sistemas como a nossa Via Láctea que contém até centenas de milhares de milhões de estrelas - são os blocos constituintes do cosmos.
 
Um objectivo ambicioso da astronomia moderna é compreender o modo como as galáxias crescem e evoluem, sendo que a formação estelar é uma questão fundamental neste processo: o que é que determina o número de novas estrelas que se irão formar numa galáxia? A Galáxia do Escultor, também conhecida como NGC 253, é uma galáxia em espiral situada na constelação austral do Escultor. A uma distância de cerca de 11,5 milhões de anos-luz de distância do Sistema Solar, é uma das nossas vizinhas galácticas mais próxima, e a galáxia com formação estelar explosiva mais próxima de nós visível no hemisfério sul. Com o auxílio do Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), os astrónomos descobriram colunas imensas de gás frio e denso a serem ejectadas a partir do centro do disco galáctico.

“Com a magnifica resolução e sensibilidade do ALMA, podemos ver claramente pela primeira vez concentrações maciças de gás frio a serem ejectadas por conchas em expansão com pressão extremamente elevada, criadas por estrelas jovens,“ diz Alberto Bolatto da Universidade de Maryland, EUA, autor principal do artigo científico que descreve estes resultados. “A quantidade de gás que medimos dá-nos uma evidência clara de que algumas galáxias em crescimento cospem mais gás do que o que ingerem. Podemos estar a ver um exemplo actual de uma ocorrência bastante comum no Universo primordial.”

Esta imagem de comparação da galáxia em espiral brilhante próxima NGC 253, também conhecida como Galáxia do Escultor, mostra uma imagem infravermelha obtida pelo telescópio VISTA do ESO (à esquerda) e uma nova imagem detalhada das correntes de gás frio no comprimento de onda do milímetro, obtida pelo ALMA (à direita).
 
Estes resultados podem ajudar a explicar porque é que os astrónomos encontraram muito poucas galáxias de massa elevada no cosmos. Modelos de computador mostram que as galáxias mais velhas, vermelhas, deveriam ter consideravelmente mais massa e um maior número de estrelas do que o que se observa actualmente. Parece que os ventos galácticos ou as correntes de gás ejectado são tão fortes que privam a galáxia do combustível necessário à formação da nova geração de estrelas. Estes jactos traçam um arco que está quase perfeitamente alinhado com os extremos da corrente de gás ionizado observada anteriormente,” nota Fabian Walter, investigador principal no Instituto Max Planck de Astronomia, Heidelberg, Alemanha, e co-autor do artigo.
 
“Estamos a ver uma evolução passo a passo que nos leva desde da formação estelar explosiva às correntes de matéria ejectada. Os investigadores determinaram que enormes quantidades de gás molecular - quase dez vezes a massa do nosso Sol e possivelmente muito mais - estão a ser ejectadas pela galáxia, por ano, a velocidades entre 150 mil a quase um milhão de quilómetros por hora. A quantidade total de gás ejectada seria maior do que a quantidade de gás que teria sido usada para efectivamente formar as estrelas da galáxia, nessa altura. A esta taxa, a galáxia poderia ficar sem gás em tão pouco tempo como uns 60 milhões de anos.

“Para mim este é um exemplo claro de como os novos instrumentos moldam o futuro da astronomia. Estamos a estudar esta região de formação estelar explosiva na NGC 253, e outras galáxias próximas do mesmo tipo, há quase dez anos. Mas antes do ALMA não tínhamos hipótese de ver tais detalhes, “ diz Walter. O estudo utilizou uma configuração inicial do ALMA com apenas 16 antenas. “É bastante excitante pensar no que o ALMA completo com as 66 antenas nos mostrará para este tipo de jactos!” acrescenta Walter.

Mais estudos que utilizarão a rede completa do ALMA ajudarão a determinar o destino final do gás que está a ser levado pelo vento, o que revelará se estes ventos originados pela formação estelar explosiva estão a reciclar o material que serve para formar estrelas ou se o estão efectivamente a remover da galáxia.
Fonte: ESO

Artigos relatam pistas do passado atmosférico de Marte

A imagem mostra uma demonstração em laboratório da câmara de medição dentro do espectrómetro de laser ajustável, um instrumento que faz parte do SAM a bordo do rover Curiosity.Crédito: NASA/JPL-Caltech
 
Um par de novos artigos científicos relatam medições da composição da atmosfera marciana feitas pelo rover Curiosity da NASA, que também fornecem evidências acerca da perda de grande parte da atmosfera original da Marte. O conjunto de instrumentos laboratoriais SAM (Sample Analysis at Mars) a bordo do Curiosity mediu as abundâncias de diferentes gases e diferentes isótopos em várias amostras da atmosfera marciana. Isótopos são variantes do mesmo elemento químico com diferentes pesos atómicos devido a terem diferentes números de electrões, como por exemplo o isótopo mais comum de carbono, carbono-12, e um isótopo estável mais pesado, o carbono-13.
 
O SAM verificou as proporções de isótopos mais leves de carbono e oxigénio no dióxido de carbono que compõe a maioria da atmosfera marciana. Os isótopos pesados de carbono e oxigénio são ambos enriquecidos na fina atmosfera marciana de hoje em dia, em comparação com as proporções das matérias-primas que formaram Marte, conforme deduzido a partir de proporções no Sol e noutras partes do Sistema Solar. Isto fornece não só evidências de suporte para a perda de grande parte da atmosfera original do planeta, mas também pistas de como esta perda ocorreu.
 
"À medida que se perdia atmosfera, a assinatura do processo era incorporada nos rácios isotópicos," afirma Paul Mahaffy do Centro Aeroespacial Goddard da NASA em Greenbelt, no estado americano do Maryland. Ele é o investigador principal do SAM e o autor principal de um dos dois artigos acerca dos resultados do Curiosity, publicados na edição de 19 de Julho da revista Science. Outros factores também sugerem que Marte já teve uma atmosfera muito mais espessa, tais como evidências da presença persistente de água líquida na superfície do planeta há muito tempo atrás, embora a atmosfera seja actualmente demasiado escassa para a água líquida persistir na superfície.
 
O enriquecimento de isótopos mais pesados medidos em pontos dominantes do dióxido de carbono gasoso aponta para um processo de perda a partir do topo da atmosfera -- favorecendo a perda de isótopos mais leves -- em vez de um processo de interacção entre a atmosfera inferior e o solo. O Curiosity mediu o mesmo padrão em isótopos de hidrogénio, bem como de carbono e oxigénio, consistentes com a perda de uma parte considerável da atmosfera original da Marte. O enriquecimento de isótopos mais pesados na atmosfera marciana tinha sido previamente medido em Marte e em bolhas de gás presas dentro de meteoritos marcianos.
 
As medições dos meteoritos indicam que grande parte da perda atmosférica pode ter ocorrido durante os primeiros mil milhões dos 4,6 mil milhões de anos da história do planeta. As medições do Curiosity anunciadas a semana passada podem ser comparadas com os estudos de meteoritos e com modelos de perda atmosférica. As medições do Curiosity não medem directamente a taxa actual de fuga atmosférica, mas a próxima missão da NASA a Marte, a MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolution Mission), irá fazê-lo. "O ritmo actual de perda é exactamente o que a missão MAVEN, com lançamento previsto para Novembro deste ano, está projectada para determinar," afirma Mahaffy.
 
Os novos artigos descrevem análises de amostras da atmosfera marciana com dois diferentes instrumentos do SAM durante as primeiras 16 semanas da missão do rover em Marte, que está agora na sua 50.ª semana. O espectrómetro de massa do SAM e o espectrómetro de laser ajustável mediram independentemente rácios virtualmente idênticos de carbono-13 para carbono-12. O SAM também inclui um cromatógrafo a gás que usa todos os três instrumentos para analisar rochas e solo, bem como a atmosfera. "A obtenção do mesmo resultado com duas técnicas muito diferentes aumentou a nossa confiança de que não há nenhum erro sistemático desconhecido subjacente às medições," afirma Chris Webster do JPL da NASA em Pasadena, Califórnia.
 
Ele é o líder científico do espectrómetro de laser ajustável e o autor principal do segundo artigo. "A precisão destas novas medições melhora a base para a compreensão da história da atmosfera. O Curiosity aterrou dentro da Cratera Gale a 6 de Agosto de 2012. O rover começou este mês uma viagem de muitos meses a partir de uma área onde descobriu evidências para um ambiente passado favorável à vida microbiana, em direcção ao Monte Sharp, onde os cientistas vão procurar evidências de como o ambiente mudou.
Fonte: Astronomia On-Line

Spitzer da NASA observa emissão de gás do cometa ISON


Astrônomos usando o Telescópio Espacial Spitzer da NASA têm observado o que muito provavelmente são fortes emissões de dióxidos de carbono do Cometa ISON à frente de sua passagem antecipada através do Sistema Solar interno no final desse ano. As imagens capturadas em 13 de Junho de 2013 com a Infrared Array Camera do Spitzer indicam que o dióxido de carbono é vagarosamente e constantemente jogado para longe do seu núcleo, juntamente com a poeira, em uma cauda com 300000 quilômetros de comprimento.
 
“Nós estimamos que o ISON esteja emitindo 1 milhão de quilos do que provavelmente seja o gás dióxido de carbono e aproximadamente 54.4 milhões de quilos de poeira a cada dia”, disse Carey Lisse, líder da Campanha de Observação do Cometa ISON da NASA e um cientista sênior de pesquisa no Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins em Laurel, Md. “Observações anteriores feitas pelo Telescópio Espacial Hubble da NASA, pela Missão Swift Gamma-Ray Burst e pela sonda Deep Impact nos deram somente os limites superiores para qualquer emissão de gás do ISON. Graças ao Spitzer, nós sabemos agora com certeza que atividade distante do cometa tem sido energizada pelo gás”.
 
O Cometa ISON estava a 502 milhões de quilômetros do Sol, 3.35 vezes mais longe do que a Terra, quando as observações foram feitas. Essas fabulosas observações do ISON são únicas e colocam o ponto para mais observações e descobertas que se seguirão como parte da campanha compreensiva da NASA para se observar o cometa”, disse James L. Green, diretor de ciência planetária da NASA em Washington. “O ISON é muito animador. Nós acreditamos que os dados coletados desse cometa podem ajudar a explicar como e quando o Sistema Solar se formou”.
 
O Cometa ISON (oficialmente conhecido como C/2012 S1) tem menos de 4.8 quilômetros em diâmetro, aproximadamente o tamanho de uma pequena montanha, e pesa entre 3.2 bilhões e 3.2 trilhões de quilos. Pelo cometa estar muito longe, seu tamanho verdadeiro e a sua densidade não foram determinados precisamente. Como todos os cometas, o ISON é uma bola de neve suja, feita de poeira e gás congelado como água, amônia, metano e dióxido de carbono. Esses são os constituintes principais, que os cientistas acreditam ter liderado a formação dos planetas a 4.5 bilhões de anos atrás.
 
Acredita-se que o Cometa ISON esteja na sua primeira passagem da distante Nuvem de Oort, uma coleção aproximadamente esférica de cometas e estruturas parecidas com cometas que existem no espaço entre um décimo de ano-luz e 1 ano-luz do Sol. O cometa passará a 1.16 milhões de quilômetros do Sol no dia 28 de Novembro de 2013. Ele está se aquecendo gradativamente à medida que chega mais perto do Sol. No processo, diferentes gases são aquecidos ao ponto de evaporar, revelando-se para os instrumentos no espaço e no solo. Acredita-se que o dióxido de carbono seja o gás que alimenta a emissão para a maior parte dos cometas entre as órbitas de Saturno e dos asteroides.
 
O cometa foi descoberto em 21 de Setembro, aproximadamente entre Júpiter e Saturno, por Vitali Nevski e Artyom Novichonok na International Scientific Optical Network (ISON), perto de Kislovodsk, na Rússia. Isso conta como uma detecção inicial de um cometa, e as fortes emissões de dióxido de carbono pode ter feito com que essa detecção fosse possível.
 
“Essa observação nos dá uma boa imagem de parte da composição do ISON, e, por extensão, do disco protoplanetário de onde os planetas se formaram”, disse Lisse. “Boa parte do carbono no cometa aparece na forma de gelo de dióxido de carbono. Nós saberemos mais no final de Julho e Agosto, quando o cometa começará a se aquecer perto da linha entre água e gelo fora da órbita de Marte, e nós poderemos detectar a maior parte do gás congelado, que é água, à medida que ela se evaporará do cometa”.
 
O Laboratório de Propulsão a Jato da NASA em Pasadena, na Califórnia, gerencia a missão do Telescópio Espacial Spitzer para o Science Mission Directorate da NASA em Washington. As operações científicas são conduzidas no Spitzer Science Center no Instituto de Tecnologia da Califórnia em Pasadena. Os dados são arquivados no Infrared Science Archive que fica no Infrared Processing and Analysis Center no Caltech. O Caltech gerencia o JPL para a NASA.
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