5 de ago de 2013

Galáxias perdem seu apetite com a idade

Nosso Universo está repleto de grupos de galáxias, que se mantêm unidas pela gravidade em famílias maiores chamadas de aglomerados. No centro da maior parte desses aglomerados existe uma galáxia monstruosa que acreditava-se que crescia por meio de fusão com galáxias vizinhas, num processo denominado de canibalismo galáctico. Uma nova pesquisa feita com o telescópio espacial Spitzer e com o Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) está mostrando que, ao contrário das teorias anteriores, essas gigantescas galáxias parecem reduzir seu crescimento com o passar do tempo, canibalizando cada vez menos galáxias vizinhas.
 
“Nós descobrimos que essas galáxias massivas podem ter começado uma dieta nos últimos 5 bilhões de anos, e desde então não têm ganho mais muito peso”, disse Yeng-Ting Lin da Academia Sinica em Taipei, Taiwan, principal autor do estudo publicado no Astrophysical Journal. O WISE e o Spitzer estão nos levando a ver que nós entendemos muitas coisas, mas também que existe muito que nós ainda não entendemos sobre a massa das galáxias mais massivas”, disse Peter Eisenhardt, um coautor do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA em Pasadena, na Califórnia. Eisenhardt identificou a amostra de aglomerados de galáxias estudado pelo Spitzer e é o cientista do projeto para o WISE.
 
As novas descobertas ajudarão os pesquisadores a entenderem como os aglomerados de galáxias, entre as estruturas mais massivas do Universo, se formam e se desenvolvem. Os aglomerados de galáxias são feitos de milhares de galáxias reunidas ao redor do seu maior membro, que os astrônomos chamam de galáxia mais brilhante do aglomerado ou BCG (Brightest Cluster Galaxy). As BCGs podem ter até dezenas de vezes a massa de galáxias como a Via Láctea. Elas crescem canibalizando outras galáxias, bem como assimilando estrelas que são afuniladas no meio de aglomerado em crescimento.
 
Para monitorar como esse processo funciona, os astrônomos pesquisaram aproximadamente 300 aglomerados de galáxias que se espalham por cerca de 9 bilhões de anos no tempo cósmico. O aglomerado mais distante data de uma época em que o Universo tinha 4,3 bilhões de anos de existência, e o mais próximo, quando o Universo era muito mais velho, 13 bilhões de vida. Você não pode observar uma galáxia crescer, então temos que fazer um censo da população”, disse Lin. “Nossa nova abordagem permite que nós possamos conectar a propriedade média dos aglomerados que nós observamos num passado relativamente recente com aquelas que nós observamos mais atrás na história do Universo”.
 
Spitzer e Wise são ambos telescópios infravermelhos, mas eles têm características únicas que são complementares em estudos como esse. Por exemplo, o Spitzer pode ver mais detalhes que o WISE, o que permite que ele capture os aglomerados mais distantes da melhor forma possível. Por outro lado, o WISE, um instrumento que faz uma pesquisa de todo o céu em infravermelho, é melhor para capturar imagens dos aglomerados próximos, graças ao seu campo de visão maior. O Spitzer ainda está trabalhando e realizando observações, o WISE já entrou em hibernação desde 2011 depois de vasculhar todo o céu com sucesso por duas vezes.
 
As descobertas mostram que a BCG cresceu de acordo com as taxas previstas pelas teorias até 5 bilhões de anos atrás, ou num tempo quando o Universo tinha cerca de 8 bilhões de anos de vida. Depois disso, aparentemente as galáxias, ou pelo menos a maior parte delas, pararam de se alimentar das galáxias menores ao redor. Os cientistas ainda não têm certeza sobre o que causou a diminuição de apetite das BCGs, mas os resultados sugerem que os modelos atuais precisam de ajustes.
 
As BCGs são gigantes e em pouco número. Nosso censo da população das BCGs é medir como ganham seu peso à medida que envelhecem. Neste caso, elas não estão ganhando tanto peso como era esperado. As teorias não estão se ajustando com a observação, conduzindo às várias questões. Outra explicação possível é que as pesquisas estejam perdendo um grande número de estrelas nos aglomerados mais maduros. Os aglomerados podem ser ambientes violentos, onde as estrelas são arrancadas por meio da colisão de galáxias e vagam pelo espaço. Se as observações recente não estão detectando essas estrelas, é possível que as enormes galáxias estejam de fato, continuando a ingerí-las. Estudos futuros de Lin e outros devem revelar mais sobre os hábitos alimentares de uma das maiores espécies galácticas da natureza.

Quando As Galáxias Se Apagam

© Hubble (amostra de galáxias sem formação estelar)
 
Algumas galáxias atingem um ponto em suas vidas quando o processo de formação estelar acaba e elas então se desligam. As galáxias desligadas no passado distante aparecem muito menores do que as galáxias desligadas no Universo atualmente. Isso sempre foi um mistério para os astrônomos; como essas galáxias crescem se elas não tem mais formação de estrelas?  Uma equipe de astrônomos usou agora um conjunto de observações do Hubble para dar uma resposta surpreendentemente simples para essa questão cósmica de longa data.
 
Até agora, acreditava-se que essas pequenas galáxias desligadas cresciam se tornando as galáxias apagadas maiores que observamos hoje. Como essas galáxias não formam mais novas estrelas, acreditava-se que elas cresciam por meio da colisão e da fusão com outras galáxias apagadas menores, aproximadamente entre cinco e dez vezes menos massivas. Contudo, essas fusões necessitariam da presença de muito mais galáxias pequenas flutuando ao redor para que a população de galáxias apagadas pudessem se alimentar, o que não é observado.
 
Até recentemente não era possível explorar um número suficiente de galáxias desligadas, mas agora uma equipe de astrônomos usou observações feitas com a Hubble COSMOS Survey para identificar e contar essas galáxias desligadas através dos últimos oito bilhões de anos de história cósmica. O crescimento das galáxias desligadas tem sido um dos maiores mistérios sobre a evolução galáctica por muitos anos”, disse Marcella Carollo, da ETH Zurich, na Suíça, principal autora de um novo artigo que explora essas galáxias. “Nenhuma coleção única de imagens tem sido grande o suficiente para nos permitir estudar um grande número de galáxias exatamente da mesma maneira, até o projeto COSMOS do Hubble”, adicionou o coautor Nick Scoville da Caltech, nos EUA.
 
A equipe usou o grande conjunto de imagens do COSMOS, juntamente com observações adicionais feitas com o Canada-France-Hawaii Telescope e com o telescópio Subaru, ambos no Havaí, EUA, para espiar uma época em que o Universo tinha menos da metade da idade atual. Essas observações mapearam uma área no céu quase nove vezes maior do que a área da ocupada pela Lua Cheia. As galáxias desligadas vistas nessa época eram pequenas e compactas, e surpreendentemente elas pareciam ficar do mesmo jeito. Ao invés de crescerem por intermédio de fusões através do tempo, essas galáxias pequenas mantinham o tamanho que elas tinham quando o processo de formação de estrelas parou. Então por que nós observamos essas galáxias aparentemente maiores com o passar do tempo?
 
“Nós descobrimos que um grande número de galáxias maiores que ao invés de se desligarem em momentos posteriores se juntaram com outras galáxias menores também desligadas dando a falsa impressão de que havia ocorrido um crescimento individual com o passar do tempo”, disse o coautor Simon Lilly, também do ETH Surich. “É como dizer que o aumento no tamanho médio de um apartamento em uma cidade não se deve à adição de novos quartos em prédios velhos, mas sim devido a construção de novos apartamentos maiores” adicionou o coautor Alvio Renzini do Observatório INAF Padua na Itália.
 
Isso nos diz muito sobre como as galáxias se desenvolveram nos últimos oito bilhões de anos da história do Universo. Já se sabia que as galáxias com formação de estrelas ativa eram menores no início do Universo, explicando por que elas eram menores quando o processo de formação estelar foi interrompido.
 
“O COSMOS nos forneceu simplesmente o melhor conjunto de observações para esse tipo de trabalho, ele nos deixou estudar um grande número de galáxias exatamente no mesmo período, o que não era possível de ser feito antes”, adiciona o coautor Peter Capak, também da Caltech. “Nosso estudo oferece uma explicação surpreendentemente simples e óbvia para esse mistério. Sempre que podemos ver simplicidade na natureza no meio de toda a complexidade aparente, é algo muito satisfatório”, concluiu Carollo.

Cientista diz que há 3,5 bilhões de anos era possível beber água em Marte

Há 3,5 bilhões de anos, os seres humanos poderiam ter bebido água do planeta Marte e vivido ali por muito tempo, afirmou neste domingo o cientista da Nasa Joahn Grotzinger. Em declarações ao jornal La Tercera, Grotzinger destacou que um ano depois que o robô Curiosity chegou com sucesso ao planeta vermelho, "descobriu que é um meio ambiente similar à Terra, em que se os seres humanos teriam estado há 3,5 bilhões de anos e poderiam ter enchido um copo de água e provavelmente bebê-la". O investigador indicou que o passo mais importante até agora foi descobrir, a partir da análise de rochas no planeta, que existiu um meio ambiente propício para a vida e que persistiu por centenas ou milhares de anos.
 
O cientista americano ressalta que nesta terça-feira o robô completará um ano em Marte - planeta que é circundado por dois satélites-, onde em poucos meses conseguiu várias das metas propostas na missão de dois anos: caracterizar a água e a atmosfera e achar meio ambientes que no passado puderam suportar a vida. Desde então, se transformou na missão mais popular da agência espacial americana. Tem uma conta com mais de 1,3 milhão de seguidores no Twitter e o Curiosity foi postulado como personagem do ano pela revista Time. Foi um ano muito bom. Pudemos aterrissar, que era algo sobre o qual todos estávamos nervosos e depois de oito meses conseguimos a meta primária da missão: que a água não era ácida como as missões anteriores detectaram, mas tinha um PH (potencial hidrogênio) neutro", disse. Grotzinger afirmou que embora Marte tenha perdido umidade e hoje seja um deserto frio, as análises do Curiosity mostram que "pôde ser um local onde microorganismos teriam vivido facilmente".
 
O cientista explica que o robô realiza atualmente sua viagem mais longa na superfície de Marte. O trajeto foi iniciado em 4 de julho e deverá percorrer oito quilômetros rumo ao monte Sharp, uma montanha de 5.500 metros, em um deslocamento que poderá durar entre sete e nove meses. Será uma longa viagem, nos deteremos em algumas ocasiões para fazer medições, mas estamos comprometidos em dirigir ao monte o mais rápido possível", comentou. O cientista explicou que a ideia original da viagem era aterrisar próximo de sua base, no centro da cratera Gale, pois as imagens do planeta tomadas desde a órbita mostram camadas e camadas no terreno que falam de diferentes idades geológicas, além de cores de minerais que poderia ter água. Grotzinger, chefe da missão do Curiosity, acredita que nessa zona do planeta Marte, o quarto planeta do sistema solar mais próximo ao sol, há mais possibilidades de encontrar meio ambientes habitáveis.
Fonte: Terra

Uma kilonova após explosão de raios gama

O telescópio espacial Hubble tem fornecido a evidência mais forte até o momento de que explosões de raios gama de curta duração são disparadas pela fusão de dois objetos estelares menores, como um par de estrelas de nêutrons ou uma estrela de nêutrons e um buraco negro. A evidência definitiva veio de observações do Hubble feitas na luz infravermelha próxima da bola de fogo em diminuição de brilho produzida depois de uma explosão curta de raios gama (GRB). O brilho revelou pela primeira vez um novo tipo de explosão estelar chamada de kilonova, uma explosão prevista que acompanha uma GRB de curta duração. Uma kilonova é aproximadamente 1.000 vezes mais brilhante do que uma nova, que é causada pela erupção de uma anã branca. Essa explosão estelar, contudo é somente entre 1/10 a 1/100 do brilho de uma típica supernova, a própria detonação de uma estrela massiva.
 
Explosões de raios gama possuem intensa radiação de alta energia que aparece de direções aleatórias no espaço. Explosões de curta duração duram no máximo poucos segundos, mas elas algumas vezes geram brilhos posteriores fracos e a irradiação da luz no infravermelho próximo continua ainda por algumas horas ou dias. Os brilhos posteriores têm ajudado os astrônomos a determinaram que as GRBs localizam-se em galáxias distantes. A causa da GRB de curta duração permanece um mistério. A teoria mais popular descreve que é uma energia lançada enquanto dois objetos compactos se chocam. Mas, até agora, os astrônomos não tinham adquiridos dados suficientes para provar essa forte evidência. Uma equipe de pesquisadores liderada por Nial Tanvir da Universidade de Leicester no Reino Unido, tem usado o Hubble para estudar uma recente explosão de curta duração na luz infravermelha próxima. As observações revelaram o apagamento do brilho posterior de uma explosão de kilonova, evidenciando a hipótese da fusão.
 
“Essa observação finalmente resolve o mistério da origem das explosões de raios gama de curta duração”, disse Tanvir. “Muitos astrônomos, incluindo nosso grupo, já tinham fornecido fortes evidências de que as explosões de raios gama de longa duração (aquelas que duram mais de dois segundos) são produzidas pelo colapso de estrelas extremamente massivas. Mas nós até então só tínhamos evidências fracas sobre o fato das explosões de raios gama de curta duração serem produzidas pela fusão de objetos compactos. Esse resultado agora parece fornecer a prova definitiva para suportar esse cenário”.
 
Os astrofísicos têm previsto que as GRBs de curta duração são criadas quando um par de estrelas de nêutrons super densas em um sistema binário se espiralam conjuntamente. Esse evento acontece à medida que o sistema emite radiação gravitacional. A energia dissipada pelas ondas fazem com que os dois objetos fiquem mais próximos. Nos milissegundos finais, enquanto os dois objetos se fundem, a espiral da morte expele material altamente radioativo. Esse material aquece e expande, emitindo uma explosão de luz. Essa poderosa explosão de uma kilonova emite mais radiação em luz visível e no infravermelho próximo a cada segundo do que o Sol o faz em anos. Uma explosão de kilonova dura aproximadamente uma semana.
 
Num artigo científico recente, Jennifer Barnes e Daniel KAsen da Universidade da Califórnia em Berkely, e do Lawrence Berkeley National Laboratory apresentou novos cálculos prevendo como as kilonovas devem parecer. Os cálculos mostram que o mesmo plasma quente produzindo a radiação também agirá como um bloqueador da luz visível, gerando um reservatório de energia da kilonova inundando de luz do infravermelho próximo por mais alguns dias. Uma inesperada oportunidade para testar esse modelo aconteceu no dia 3 de Junho de 2013 quando o Swift Space Telescope da NASA registrou a explosão de raios gama extremamente brilhante, catalogada como GRB 130603B, numa galáxia localizada a quase 4 bilhões de anos-luz de distância. Embora a explosão inicial de raios gama tenha durado apenas um décimo de segundo, ela foi aproximadamente 100 bilhões de vezes mais brilhante do que subsequente flash de kilonova.
 
A luz visível da explosão posterior foi detectada no William Herschel Telescope e a sua distância foi determinada com o Gran Telescopio Canarias, ambos localizados nas Ilhas Canárias. “Nós rapidamente percebemos que essa era a chance de testar a nova teoria de Barnes e Kasen, usando o Hubble para caçar a kilonova na luz infravermelha próxima”, disse Tanvir. Os cálculos sugerem que a luz seria provavelmente mais brilhante nos comprimentos de onda do infravermelho próximo aproximadamente entre 3 e 11 dias depois da explosão inicial. Os pesquisadores precisaram agir rapidamente antes que a luz se apagasse, então eles requisitaram o Director's Discretionary Observing Time com a Wide Field Camera 3 do Hubble.
 
No dia 12-13 de Junho de 2013 o Hubble buscou pelo local da explosão inicial, identificando um objeto vermelho apagado. Uma análise independente dos dados, realizada por outra equipe de pesquisa confirmou a detecção. Observações subsequentes feitas com o Hubble, três semanas depois, no dia 3 de Julho de 2013, revelaram que a fonte já tinha se apagado, fornecendo assim a evidência fundamental de que essa bola de fogo era de um evento explosivo. Anteriormente, os astrônomos tinham procurado pela explosão posterior de explosões de curto período mais na luz óptica, e realmente não encontraram nada além da luz da própria explosão de raios gama”, explicou Andrew Fruchter, do Space Telescope Science Institute em Baltimore, um membro da equipe de pesquisa de Tanvir.
 
“Mas essa nova teoria previa que quando você comparasse as imagens feitas na luz óptica com aquelas feitas na luz infravermelha próxima de explosões de raios gama de curta duração, aproximadamente uma semana depois da explosão, a kilonova deveria aparecer em infravermelho, e isso é exatamente o que nós temos visto. Além disso para confirmar a natureza das GRBs curtas, a descoberta tinha duas importantes implicações. A primeira, a origem de muitos elementos químicos pesados no Universo, incluindo o ouro, platina, que por muito tempo foi algo misterioso. As kilonovas são previstas para formarem esses elementos em abundância, espalhando-os pelo espaço onde eles se tornariam parte da futura geração de estrelas e planetas.
 
Em segundo lugar, as fusões de objetos compactos são também esperadas por emitirem intensas ondas gravitacionais, previstas pela primeira vez por Albert Einstein. As ondas de gravidade não tinham ainda sido descobertas, mas os novos instrumentos em desenvolvimento podem fazer as primeiras detecções dentro de poucos anos. “Agora, parece que caçando por kilonovas, os astrônomos podem ser capazes de ajustarem conjuntamente os eventos que geram ambos os fenômenos”, disse Tanvir. Os resultados da pesquisa foram publicados na revista Nature.
Fonte: http://hubblesite.org
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