8 de set de 2015

Buracos negros supermassivos mais próximos da Terra são descobertos

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Usando o Telescópio Espacial Hubble, da NASA, astrônomos descobriram que Markarian 231 (Mrk 231), a galáxia mais próxima da Terra com um quasar, é alimentada por dois buracos negros centrais que giram furiosamente um sobre o outro. A novidade foi publicada no “The Astrophysical Journal. A descoberta sugere que os quasares – os núcleos brilhantes das galáxias ativas – podem frequentemente sediar dois buracos negros supermassivos centrais que giram um ao redor do outro, como resultado da fusão entre duas galáxias. Como um par de patinadores, a dupla de buracos negros gera enormes quantidades de energia, o que faz com que o núcleo da galáxia hospedeira ofusque o brilho da população de bilhões de estrelas da galáxia, o que os cientistas identificam como quasares.

Os cientistas analisaram arquivos de observações do Hubble da radiação ultravioleta emitida do centro de Mrk 231 para descobrir o que eles descrevem como “propriedades extremas e surpreendentes. Se apenas um buraco negro estivesse presente no centro do quasar, todo o disco de acreção feito do gás quente que existe ao redor brilharia em raios ultravioletas. Em vez disso, o brilho ultravioleta do disco de poeira cai abruptamente em direção ao centro. Isso fornece evidências observacionais que o disco tem um grande buraco – como o de uma rosquinha – que rodeia o buraco negro central. A melhor explicação para os dados de observação, com base em modelos dinâmicos, é que o centro do disco é esculpido pela ação de dois buracos negros que orbitam entre si. O segundo e menor buraco negro orbita na borda interna do disco de acreção e tem seu próprio mini-disco com um brilho ultravioleta.

Novos métodos de pesquisa de buracos negros

“Estamos muito animados com esse achado, porque não só mostra a existência de um buraco negro binário perto de Mrk 231, mas também abre uma nova maneira de pesquisar sistematicamente buracos negros binários via a natureza de sua emissão de luz ultravioleta”, disse Youjun Lu, dos Observatórios Astronômicos Nacionais da China, da Academia Chinesa de Ciências. A estrutura do nosso universo, como aquelas galáxias gigantes e aglomerados de galáxias, cresce através da fusão de sistemas menores em outros maiores, e os buracos negros binários são consequências naturais dessas fusões de galáxias”, acrescenta o copesquisador Xinyu Dai, da Universidade de Oklahoma, nos Estados Unidos.

Estima-se que o buraco negro central tenha 150 milhões de vezes a massa do nosso sol, e o seu companheiro tenha outras 4 milhões de massas solares. A dupla dinâmica completa uma órbita em torno de si a cada 1,2 anos. O buraco negro de menor massa é o remanescente de uma galáxia menor que se fundiu com Mrk 231. A evidência de uma fusão recente vem da assimetria da galáxia hospedeira, e as longas caudas de maré de jovens estrelas azuis.

O resultado da fusão tem sido fazer da Mrk 231 uma galáxia altamente energética, com uma taxa de formação estelar 100 vezes maior do que a nossa Via Láctea. Os gases que caem no buraco negro o alimentam, provocando fluxos de saída e de turbulência que incitam essa tempestade de nascimento de estrelas. A previsão é de que os buracos negros binários espiralem juntos e colidam dentro de algumas centenas de milhares de anos. Mrk 231 está localizado a 600 milhões de anos-luz de distância da Terra.
Fonte: Phys.org

Turbilhão Galácticco

A galactic maelstrom

Essa nova imagem do Telescópio Espacial Hubble mostra a Messier 96, uma galáxia espiral localizada a 35 milhões de anos-luz de distância da Terra, na constelação do Leão. Essa galáxia tem aproximadamente a mesma massa e o mesmo tamanho da Via Láctea. Ela foi descoberta pela primeira vez, pelo astrônomo Pierre Méchain, em 1781, e adicionada ao famoso catálogo de Charles Messier, de objetos astronômicos, apenas quatro anos depois. A galáxia se assemelha a um gigantesco turbilhão de gás brilhante, marcado com poeira escura que faz um movimento em espiral em direção ao núcleo. A Messier 96 é uma galáxia muito assimétrica, seu gás e sua poeira, estão repartidos de forma desigual ao longo de seus fracos braços espirais, e seu núcleo não está exatamente no centro galáctico. Seus braços são também assimétricos, acredita-se que tenham sido influenciados pela força gravitacional de outras galáxias dentro do mesmo grupo da Messier 96. Esse grupo, chamado de Grupo M96, também inclui as brilhantes galáxias Messier 105 e Messier 95, bem como um grande número de galáxias menores e mais apagadas. Esse é o grupo mais próximo contendo tanto galáxias espirais brilhantes e uma brilhante galáxia elíptica, a Messier 105.

Estudo do HUBBLE desvenda pistas do nascimento estelar em M31

Mosaico de 414 fotografias de M31, obtidas pelo Hubble. Na secção inferior esquerda está uma ampliação do campo dentro do quadrado do topo, que revela uma miríade de estrelas e inúmeros enxames abertos como nós azuis e brilhantes, ampliação esta que cobre uma área com 4400 anos-luz. À direita estão seis enxames azuis e brilhantes extraídos do campo. Cada quadrado de cada enxame mede aproximadamente 150 anos-luz.  Crédito: NASA/ESA, J. Dalcanton, B. F. Williams, L. C. Johnson (Universidade de Washington), equipa PHAT e R. Gendler

Num estudo de imagens obtidas pelo Telescópio Espacial Hubble da NASA, de 2753 enxames estelares jovens e azuis na vizinha Galáxia de Andrómeda, os astrónomos descobriram que M31 e a nossa Galáxia têm uma percentagem semelhante de estrelas recém-nascidas com base na massa. Ao determinarem a percentagem de estrelas que têm uma massa particular dentro de um enxame, ou Função de Massa Inicial (FMI), os cientistas podem interpretar melhor a luz de galáxias distantes e compreender a história da formação de estrelas no nosso Universo.

A pesquisa intensa, com base em 414 fotografias do mosaico de M31, foi uma colaboração única entre os astrónomos e cientistas "cidadãos", voluntários que prestaram uma ajuda inestimável na análise da enorme quantidade de dados do Hubble. Dado o grande volume de imagens do Hubble, o nosso estudo da FMI não teria sido possível sem a ajuda de cientistas cidadãos," afirma Daniel Weisz da Universidade de Washington em Seattle, EUA. Weisz é o autor principal de um artigo publicado na edição de 20 de junho a revista The Astrophysical Journal.

A medição da FMI foi o principal objetivo do ambicioso levantamento panorâmico da nossa galáxia vizinha pelo Hubble, chamado programa PHAT (Panchromatic Hubble Andromeda Treasury). Foram obtidas cerca de 8000 imagens de 117 milhões de estrelas no disco galáctico de Andrómeda nos comprimentos de onda do ultravioleta próximo, visível e infravermelho próximo. As estrelas nascem quando uma nuvem gigante de hidrogénio molecular, poeira e traços de outros elementos entra em colapso. A nuvem fragmenta-se em vários nós mais pequenos de material e cada um precipita centenas de estrelas. As estrelas não são todas iguais: as suas massas podem variar entre 1/12 até um par de centenas de vezes a massa do nosso Sol.

Antes do estudo inédito do disco estelar de M31 pelo Hubble, os astrónomos só tinham medições da FMI para a vizinhança estelar local dentro da nossa Via Láctea. Mas a visão de M31 pelo Hubble permitiu com que os cientistas comparassem a Função de Massa Inicial numa muito maior amostra de enxames estelares e que estão praticamente à mesma distância da Terra, 2,5 milhões de anos-luz. A pesquisa é diversa, pois os enxames estão espalhados por toda a galáxia; variam em massa por fatores de 10 e variam entre os 4 e os 24 milhões de anos.

Para surpresa dos investigadores, a FMI é muito semelhante para todos os enxames estudados. A Natureza aparentemente "cozinha" estrelas como lotes de biscoitos, com uma distribuição consistente desde supergigantes azuis até anãs vermelhas. "É difícil imaginar que a FMI é tão uniforme na nossa galáxia vizinha, dada a física complexa da formação estelar," comenta Weisz. Curiosamente, as estrelas mais brilhantes e massivas nesses enxames são 25% menos abundantes do que o previsto por pesquisas anteriores. Os astrónomos usam a luz destas estrelas brilhantes para medir a massa de enxames estelares e galáxias distantes e para medir a rapidez com que os enxames formam estrelas.

Este resultado sugere que as estimativas de massa, usando trabalhos anteriores, eram demasiado baixas porque assumiam que havia muito poucas estrelas ténues e de baixa massa a formarem-se juntamente com as estrelas mais massivas e brilhantes. Esta evidência também implica que o Universo primitivo não tinha tantos elementos pesados para formar planetas, porque haveriam menos supernovas (a partir de estrelas massivas) a fabricar elementos pesados para a construção planetária. É fundamental saber a taxa de formação estelar no Universo primitivo - há cerca de 10 mil milhões de anos atrás - porque foi nessa altura que foram formadas a maioria das estrelas do Universo.

O catálogo de enxames estelares PHAT, que forma a base deste estudo, foi reunido com a ajuda de 30.000 voluntários que vasculharam milhares de imagens capturadas pelo Hubble à procura de aglomerados estelares. O Projeto Andrómeda é um dos muitos esforços de ciência cidadã da organização Zooniverse. Ao longo de 25 dias, os voluntários apresentaram 1,82 milhões de classificações individuais com base na concentração de estrelas, as suas formas e quão bem se destacavam do fundo, o que representa cerca de 24 meses de atenção humana constante.

Os cientistas usaram estas classificações para identificar uma amostra de 2753 enxames estelares, aumentando o número de enxames conhecidos por um fator de seis na região do estudo PHAT. "Os esforços destes cientistas cidadãos abre a porta a uma variedade de novas e interessantes investigações científicas, incluindo esta nova medição da FMI," conclui Weisz.
Fonte: Astronomia OnLine

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