13 de out de 2014

Hubble mapeia a temperatura e o vapor D’Água de um exoplaneta extremo

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Uma equipe de cientistas usando o Telescópio Espacial Hubble da NASA fez o mais detalhado mapa global já gerado de um planeta orbitando outra estrela, revelando segredos das temperaturas do ar e da água.
O mapa fornece informações sobre as temperaturas em diferentes camadas da atmosfera desse mundo e traça a quantidade e a distribuição do vapor de água no planeta. As descobertas têm ramificações para o entendimento da dinâmica atmosférica  e da formação de planetas gigantes como Júpiter. “Essas medidas têm aberto a porta para um novo tipo de planetologia comparativa”, disse o líder da equipe, Jacob Bean, da Universidade de Chicago. Nossas observações são as primeiras desse tipo em termos de fornecer um mapa bidimensional da estrutura térmica do planeta que pode ser usado para restringir a circulação atmosférica e os modelos dinâmicos para exoplanetas quentes”, disse Kevin Stevenson, um dos membros da equipe, da Universidade de Chicago. As observações do Hubble mostram que o planeta, chamado de WASP-43b, não é um lugar para se chamar de lar. Ele é um mundo de extremos, onde ventos rasgam os céus na velocidade do som e cruzam o planeta que tem o lado do dia com temperaturas que chegam aos 3000 graus Fahrenheit, capaz de derreter o aço e o lado noturno e escuro onde a temperatura cai drasticamente para 1000 graus Fahrenheit.

Como uma bola quente constituída principalmente de gás hidrogênio, não existem feições na superfície do planeta, como oceanos ou continentes, que possam ser usadas para rastrear sua rotação. Somente as severas diferenças de temperatura entre o lado diurno e noturno do planeta podem ser usadas para que um observador remoto marque a passagem do dia nesse mundo.  O WASP-43b está localizado a 260 anos-luz de distância da Terra e foi descoberto pela primeira vez em 2011. O WASP-43b está muito longe para ser fotografado diretamente, mas devido a sua órbita estar de lado para a Terra, os astrônomos conseguem detectá-lo observando quedas regulares na luz da sua estrela enquanto o planeta passa na frente da estrela. O planeta tem o tamanho aproximado de Júpiter, mas é quase que duas vezes mais massivo. O planeta está tão próximo de sua estrela mãe, uma anã laranja que completa uma órbita em apenas 19 horas.

O planeta é também gravitacionalmente preso com a estrela, de modo que ele sempre mantém um mesmo hemisfério voltado para a estrela, do mesmo modo que a Lua mantém sempre o mesmo lado voltado para a Terra. Os cientistas combinaram dois métodos prévios de análise de exoplanetas e os integraram pela primeira vez para estudar a atmosfera do WASP-43b. A espectroscopia permite que os cientistas possam determinar a abundância de água e a estrutura de temperatura da atmosfera. Observando a rotação do planeta, os astrônomos foram também capazes de medir a abundância de água e de temperatura em diferentes longitudes.

Pelo fato de não existir um planeta com essas condições no nosso Sistema Solar, a caracterização da atmosfera de um mundo bizarro como esse fornece um laboratório único para melhor entender a formação e a física planetária. “O planeta é tão quente que toda a água na sua atmosfera é vaporizada, ao invés de ser condensada nas nuvens congeladas como em Júpiter”, disse Laura Kreidberg membro da equipe da Universidade de Chicago. “Acredita-se que a água tenha um papel importante na formação de planetas gigantes, já que corpos como cometas bombardeiam os planetas jovens, entregando a maior parte da água e de outras moléculas que nós podemos observar”, disse Jonathan Fortney, um membro da equipe da Universidade da Califórnia em Santa Cruz.

Contudo, a abundância de água nos planetas gigantes do nosso Sistema Solar é mal conhecida, pois a água está presa distante como gelo que tem se precipitado fora de suas atmosferas superiores. Mas em exoplanetas, conhecidos como Júpiteres Quentes – ou seja, em planetas como Júpiter que tem uma temperatura superficial alta devido a sua órbita próxima da sua estrela mãe – a água em vapor que pode ser prontamente traçada. Kreidberg também enfatizou que a equipe não simplesmente detectou a água na atmosfera do WASP-43b, mas também mediu com precisão quanto e como dessa água está distribuída ao longo da longitude do planeta.

Para entender como os planetas gigantes se formam, os astrônomos querem saber como eles são enriquecidos em diferentes elementos. A equipe descobriu que o WASP-43b tem aproximadamente a mesma quantidade de água que nós esperaríamos encontrar para um objeto com a mesma composição química como o Sol. Kreidberg disse que isso nos diz algo fundamental sobre como o planeta se formou. Pela primeira vez, os astrônomos foram capazes de observar três rotações completas do planeta, que ocorreram durante um período de quatro dias. Isso foi essencial para fazer essas medidas precisas de acordo como Jean-Michel Désert, da Universidade do Colorado em Boulder.

O próximo objetivo da equipe é fazer medidas da abundância de água para diferentes planetas para explorar suas abundâncias químicas. O sucessor planejado do Hubble, o Telescópio Espacial James Webb, será capaz de não somente medir a abundância de água, mas também a abundância de monóxido de carbono, dióxido de carbono, amônia e metano dependendo da temperatura do planeta.
Os resultados estão apresentados em dois novos artigos publicados na Science Express de 9 de Outubro de 2014 e outro publicado no The Astrophysical Journal Letters de 12 de Setembro de 2012.

Astrônomos descobrem buraco negro 'guloso'

Formação consome massa equivalente a 100 quintilhões de cachorros-quentes por minuto
Astrônomos descobriram um buraco negro que consome gás de uma estrela vizinha dez vezes mais rápido do que se pensava ser possível. Conhecido como P13, o buraco negro “guloso” está há cerca de 12 milhões de anos-luz da Terra, na periferia da galáxia NGC7793. Segundo cálculos dos cientistas, ele consome peso equivalente a 100 quintilhões de cachorros-quentes por minuto.  A descoberta foi publicada nesta quarta-feira na revista “Nature”. Segundo Roberto Soria, pesquisador do Centro Internacional para Pesquisas Radioastronômicas, o P13 chamou atenção dos astrônomos por ser muito mais luminoso que outros buracos negros, mas o que se pensava era que ele era simplesmente maior.

— Nós acreditávamos que a velocidade máxima que um buraco negro absorvia gás e produzia luz era determinada pelo seu tamanho — explicou Soria, em comunicado. — Então, fazia sentido pensar que o P13 era maior que os buracos negros comuns, com pouco brilho, que vemos na nossa galáxia, a Via Láctea.  Quando Soria e seus colegas na
Universidade de Strasbourg mediram a massa do P13, descobriram que ele era pequeno, apesar de ser no mínimo um milhão de vezes mais brilhante que o Sol. Então, eles perceberam o volume de material que o buraco negro consumia.  Não existe um limite estrito como pensávamos. Buracos negros podem realmente consumir mais gás e produzir mais luz — disse Soria.

O P13 orbita em torno de uma estrela “doadora” supergigante, 20 vezes mais pesada que o Sol. Segundo Soria, os astrônomos perceberam que a estrela sempre tinha um lado mais brilhante que o outro por causa dos raios-X vindos do buraco negro. — Isso permitiu medir o tempo que o buraco negro leva para girar em torno da estrela doadora, que é de 64 dias, e modelar a velocidade dos dois objetos e o formato da órbita — disse Soria. — A partir daí, estimamos que o buraco negro tem massa bem menor que 15 vezes a massa do Sol.

Soria comparou a formação com o
japonês Takeru Kobayashi, que apesar do visual esguio, é campeão de diversos campeonatos de comilança. O P13 foi colocado como membro de um seleto grupo de buracos negros conhecidos por serem fontes de raios-X ultraluminosos. — Como o lendário comedor de cachorros-quentes Takeru Kobayashi nos mostrou, tamanho nem sempre importa no mundo de competições de comidas e até buracos negros pequenos podem, por vezes, consumir gás a taxas excepcionais. Eles são campeões nos torneios de consumo de gás no universo, capazes de engolir a estrela doadora em menos de um milhão de anos, o que é muito pouco em escalas cósmicas.
Fonte: O Globo

Primeiro pulsar ultraluminoso - Estrela morta incrivelmente brilhante

Esta animação mostra uma estrela de nêutrons - o núcleo de uma estrela que explodiu em uma supernova massiva. Esta estrela de nêutrons particular, é conhecido como um pulsar, porque ele envia feixes de raios-X que varrem a Terra como faróis. (Crédito: NASA / JPL-Caltech)
Esta animação mostra uma estrela de nêutrons – o núcleo de uma estrela que explodiu em uma supernova massiva. Essa estrela de nêutrons particular, é conhecida como um pulsar, porque ela envia feixes de raios-X parecidos com faróis. (Crédito: NASA / JPL-Caltech)


Astrônomos que trabalham com o telescópio espectroscópico nuclear matriz da NASA (conhecido como NuSTAR), liderados pela Caltech ( California Institute of Technology ), descobriram uma remanescente estelar que pulsa com a energia de cerca de 10 milhões de sóis. O objeto, que se pensava inicialmente ser um buraco negro, devido ao seu imenso poder gravitacional e energia, era na verdade um pulsar (estrela de nêutrons), que é que sobra de uma estrela após uma supernova, e possuí grande densidade e velocidade de rotação.“Esta pequena e compacta remanescente estelar é uma potência.

Nós nunca vimos nada assim”, diz Harrison, pesquisador principal do NuSTAR e Benjamin M. Rosen Professor de Física da Caltech. ” Todos nós pensamos que um objeto com tanta energia tinha que ser um buraco negro. Dom Walton, um estudioso de pós-doutorado da Caltech, que trabalha com dados NuSTAR, diz que, com a sua energia extrema, este pulsar leva o prêmio máximo na categoria de estranheza. Pulsares normalmente possuem cerca de uma e duas vezes a massa de nosso sol. E este novo pulsar, presumivelmente cai na mesma categoria, com o pequeno detalhe que brilha aproximadamente 100 vezes mais do que a teoria sugere que seria possível com base em sua massa.“Nós nunca vimos um pulsar ser tão brilhante”, diz Walton.

“Honestamente, não sei como isso acontece, e os teóricos terão de estudá-lo por um longo tempo.” Além de ser estranha e incomum, a descoberta vai ajudar os cientistas a entender melhor as fontes de raios-X super brilhantes, chamadas fontes de raios-X ultraluminosas ( ou simplesmente ULXs).Harrison, Walton e seus colegas descrevem a detecção deste primeiro pulsar ultraluminoso em um artigo que aparece na edição atual da Nature.“Esta foi certamente uma descoberta inesperada”, diz Harrison. “Na verdade, estávamos procurando algo totalmente diferente quando descobrimos isso.”

A DESCOBERTA DO PULSAR ULTRALUMINOSO

No início deste ano, astrônomos em Londres detectaram uma supernova espetacular, em uma galáxia relativamente próxima chamada de Messier 82 (M82), popularmente conhecida como galáxia do charuto, a cerca de 12 milhões de anos-luz de distância da Terra. Devido à raridade do caso, vários telescópios ao redor do mundo (e no espaço também), apontaram seu olhar para estudar as consequências dessa incrível explosão.Além da supernova, M82 abriga uma série de outras ULXs. Quando Matteo Bachetti da Université de Toulouse, na França, o principal autor deste novo papel, dei uma olhada mais de perto estas ULXs segundo os dados do NuSTAR.“Isso foi uma grande surpresa”, diz Harrison.

“Durante décadas, todo mundo pensa que essas fontes de raios-X ultraluminosas tinham que ser buracos negros. Mas os buracos negros não têm uma forma de criar essa pulsação.”Entretanto, os pulsares possuem. Eles são como ímãs gigantes que emitem radiação de seus pólos magnéticos. Como eles giram, um observador de fora com um telescópio de raios-X, situado no ângulo direito, iria ver poderosos flashes de luz como o feixe de varridos periodicamente através do campo do observador, como um farol.A razão pela qual a maioria dos astrônomos acreditavam que os buracos negros alimentavam as ULXs, é que os buracos negros podem possuir até 10 bilhões de vezes a massa do sol, o que torna sua força gravitacional muito mais poderosa do que a de um pulsar.

E uma vez que a matéria cai no buraco negro a energia gravitacional a transforma em calor, que cria a luz de raios-X. Quanto maior o buraco negro, mais energia há para fazer o objeto brilhar.  Surpresos ao ver os flashes vindos de M82, a equipe que trabalha com o NuSTAR verificou novamente os os dados, e os flashes estavam realmente lá, com um pulso aparecendo a cada 1,37 segundo. O próximo passo foi descobrir qual fonte de raios-X produzia os flashes. Walton e vários outros pesquisadores da Caltech analisaram os dados do NuSTAR e um segundo telescópio de raios-X da NASA, o famoso Chandra, para descartar cerca de 25 diferentes fontes de raios-X, para finalmente eleger o ULX que foi nomeado de M82X-2 como a origem dos flashes.

Com o pulsar e sua localização dentro M82 identificados, ainda existem muitas perguntas deixadas para responder. Ele é muitas vezes maior do que o limite de Eddington, uma orientação de base física que define um limite superior para o brilho que um objeto de determinada massa deve ser capaz de alcançar.“Esta é a mais extrema violação desse limite que eu já vi”, diz Walton. “Nós já sabíamos que as coisas podem passar esse limite por uma pequena quantidade, mas isso ultrapassa muito esse limite. O NuSTAR foi desenvolvido para fazer descobertas como essa. Não é apenas um telescópio espacial ver raios-X de alta energia, mas vê-los de uma forma única. Ao invés de capturar as imagens da mesma maneira que uma câmera de celular faz, – integrando a luz de tal forma que as imagens borram se você se mover – o NuSTAR detecta partículas individuais de luz de raios-X e marcas quando eles são medidos.

Isso permite que a equipe as sincronize.Agora que a equipe NuSTAR mostrou que este ULX é um realmente um pulsar, Harrison aponta que muitos outros ULXs conhecidos podem ser na verdade pulsares também. “Todo mundo tinha assumido que todas essas fontes eram buracos negros. Agora eu acho que temos de voltar à prancheta e decidir se isso é realmente verdade. Este poderia ser apenas um objeto único, uma anomalia, ou pode ser que eles não são sejam tão incomuns assim. Nós simplesmente não sabemos. Precisamos de mais observações para ver se outros ULXs estão pulsando por ai.”
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