23 de set de 2015

As estranhas estrelas rombudas e seus discos que brilham

As estranhas estrelas rombudas e seus discos que brilham

Modelo da estrela Be Achernar, ilustrando duas das peculiaridades dessa classe de estrelas: a xpansão do equador estelar e o direcionamento do fluxo luminoso para os polos. [Imagem: Daniel Moser Faes]

ESTRELAS BE

Astrônomos brasileiros e canadenses estão começando a lançar algumas luzes sobre um dos tipos mais estranhos de estrela que se conhece. As estrelas do tipo Be são objetos tão estranhos que mesmo astrofísicos não envolvidos diretamente em seu estudo se surpreendem com a sua descrição. É que esse tipo de astro possui ao redor um disco de plasma - átomos, íons positivos e elétrons - que, embora não seja o material capaz de dar origem a planetas, pode ser descrito pelos mesmos princípios físicos que regem os discos protoplanetários, como aquele que deu origem ao nosso Sistema Solar. "Como essas estrelas giram muito rapidamente, o material da superfície do equador estelar fica fracamente ligado à estrela, em termos gravitacionais, e acaba sendo ejetado. Esse material aglomera-se no plano equatorial, formando o disco que estudamos em colaboração com os colegas canadenses", explica o astrônomo Alex Cavaliéri Carciofi, da USP.

ESTRELAS OBLATAS

Apesar de estranhas, as estrelas Be não são raras. São até muitos comuns em nossa galáxia, sendo conhecidas várias delas bem próximas do Sistema Solar, a distâncias da ordem de 100 anos-luz. Segundo Alex, elas são muito grandes, com massas equivalentes a 15 ou 20 vezes a massa do Sol, giram muito rapidamente, o que as faz perder a forma esférica, tornando-se rombudas - o termo técnico é "oblata. "Sua forma fica tão achatada que a distância do equador estelar ao centro da estrela pode superar em 50% a distância de cada um dos polos estelares ao centro", descreveu o pesquisador.

O que a equipe fez foi desenvolver um modelo mais preciso das estrelas Be do que o modelo originalmente proposto por astrônomos japoneses há quase 25 anos. Segundo Alex, os resultados foram empolgantes. Partindo do modelo original, foi desenvolvido um novo modelo, bem mais sofisticado, batizado de "modelo de disco de decréscimo viscoso". "Quanto mais avançamos na comparação das observações com esse modelo, mais ele se mostrou consistente para explicar a estruturação dos discos," disse o pesquisador.

DISCOS ILUMINADOS

Estrelas massivas como as Be geralmente evoluem para eventos catastróficos, explodindo como supernovas, ejetando formidável quantidade de matéria para o espaço exterior, e colapsando finalmente como buracos negros. Mas, bem antes desse final espetacular, elas formam seus discos de plasma, que podem se estender a distâncias comparáveis à da órbita da Terra ou até mesmo à da órbita de Marte. Sendo formados de material ejetado pelas estrelas, os discos são compostos pelos mesmos elementos que as constituem: basicamente hidrogênio e hélio, com quantidades bem menores de carbono, nitrogênio, oxigênio e ferro.

Devido à irradiação das estrelas Be, os discos alcançam temperaturas muito elevadas, de 10 mil a 20 mil graus, e também passam a emitir luz. "Suas densidades são altas comparativamente aos parâmetros astrofísicos. No entanto, são mais baixas do que o mais extremo vácuo que pode ser produzido em laboratório na Terra. Isso porque a nossa atmosfera é ultradensa em termos astronômicos. Como seria de esperar, a densidade dos discos decai expressivamente, da região contígua à estrela à borda exterior", concluiu Alex.
Fonte: Inovação Tecnológica

Buracos negros supermassivos binários podem ser mais raros do que o pensava

Two black holes are entwined in a gravitational tango in this artist’s conception. Image credit: NASA.

Dois buracos negros se entrelaçam em um tango gravitacional na concepção deste artística.Crédito da imagem: NASA.


Devem existir menos buracos negros supermassivos binários nos núcleos das galáxias do que se pensava anteriormente, disse uma equipe de cientistas da Universidade de Brandeis em Waltaham, Massachussets, e do Instituto de Pesquisa Raman em Bangalore, na Índia. A maior parte das galáxias massivas no universo devem abrigar no mínimo um buraco negro supermassivo em seus núcleos. Quando duas galáxias colidem, seus buracos negros se juntam, formando uma dança colossal que resulta numa combinação de par. Esse processo é a mais intensa fonte de ondas gravitacionais no universo, que ainda precisam ser diretamente detectadas. As ondas gravitacionais representam a próxima fronteira da astrofísica, e sua detecção levará a novas ideias sobre o universo.

 É importante se ter a maior quantidade de informação possível sobre as fontes dessas ondas”, disse o Dr. David Roberts, um membro da equipe da Universidade de Brandeis. O Dr. Roberts e os coautores estudaram uma amostra de galáxias chamadas de Rádio Galáxias em Forma de X, cuja estrutura peculiar indica a possibilidade que a emissão de jatos de rádio formados por partículas super-rápidas ejetadas pelo disco de material ao redor dos buracos negros centrais dessas galáxias esteja mudando de direção. A mudança foi causada por uma fusão anterior com outra galáxia, fazendo com que o eixo de rotação do buraco negro e o eixo de seu jato mudassem de direção.

Trabalhando com uma lista de 100 objetos, eles coletaram dados de arquivos obtidos pelo Rádio Telescópio Karl G. Jansky Very Large Array, o VLA para fazer imagens detalhadas de 52 deles. Suas análises das novas imagens os levaram a concluir que somente 11 são genuínos candidatos para galáxias que se fundiram, fazendo com que seus jatos de rádio mudassem de direção. A mudança dos jatos em outras galáxias pode ser causada por outras fontes. Extrapolando esse resultado, os astrônomos estimaram que menos de 1.3% das galáxias com emissões extensas de ondas de rádio, experimentaram fusões. Essa taxa é cerca de 5 vezes menor do que se pensava anteriormente.

“Isso diminuiria significantemente o nível de ondas gravitacionais de comprimentos de onda muito longos vindo das Rádio Galáxias em Forma de X, se comparado com as estimativas anteriores”, disse o Dr. Roberts. “Será muito importante relacionar as ondas gravitacionais com os objetos que nós observamos através da radiação eletromagnética, como as ondas de rádio, com o objetivo de avançar o nosso entendimento da física fundamental”.

Discos de poeira de anãs vermelhas próximas poderia revelar segredos planetários

Artist’s depiction of a dusty ‘circumstellar’ disc orbiting a young red dwarf star. Illustration credit: NASA/JPL-Caltech/T. Pyle (SSC).
Concepção artistica de um disco empoeirado 'circumstellar' em órbita de uma jovem estrela anã vermelha. Crédito da ilustração: NASA / JPL-Caltech / T. Pyle (SSC).

Uma descoberta acidental de uma coleção de jovens estrelas do tipo anãs vermelhas perto do nosso Sistema Solar, poderiam nos dar uma rara ideia da formação planetária em câmera lenta. Os astrônomos da The Australian National University a ANU e a University of New South Wales, a UNSW, em Canberra, descobriram grandes discos de poeira ao redor de duas estrelas, mostrando sinais de planetas em processo de formação. Nós achamos que a Terra e todos os planetas se formaram de discos como esses, assim é fascinante ver um potencial novo sistema solar se formando”, disse o principal pesquisador Dr. Simon Murphy, da ANU Research School of Astronomy and Astrophysics.

“Contudo, outras estrelas dessa idade normalmente não têm mais discos. Os discos das anãs vermelhas parecem viver mais do que os de estrelas mais quentes como o Sol. Nós não entendemos por que”, disse o Dr. Murphy. A descoberta de objetos como esses dois desafiam as teorias atuais sobre a formação de planetas, disse o coautor, Professor Warrick Lawson da UNSW Canberra. “Isso sugere que o processo de formação planetária pode durar muito mais do que se pensava anteriormente”, disse ele.
Artist’s conception of an exoplanet orbiting a cool red dwarf star like TWA 35/36 in the study. Illustration credit: David A. Aguilar (CfA/Harvard-Smithsonian).
Concepção artística de um exoplaneta orbitando uma estrela anã vermelha legal como TWA 35/36 no estudo. Crédito da ilustração: David A. Aguilar (CfA / Harvard-Smithsonian).

As anãs vermelhas podem também abrigar planetas que já se formaram de discos empoeirados, adicionou o Dr. Murphy. “Eu acho que muitos telescópios poderão ser voltados para essas estrelas nos próximos anos para procurar por planetas”, disse ele. O fato dessas anãs vermelhas terem discos ao seu redor foi um brilho incomum no espectro infravermelho das estrelas. Embora os discos não tenham sido observados diretamente, o Dr. Murphy disse que essas anãs vermelhas próximas oferecem uma boa chance de se dar uma rara e direta espiada de um disco, ou mesmo de um planeta, empregando telescópios especializados. “Pelo fato dessas estrelas serem mais apagadas que outras estrelas e assim, não brilharem muito, as anãs vermelhas jovens são locais ideais para se registrar diretamente planetas recém-formados”, disse ele.
The location of one of the red dwarfs, called 2M1239-5702, is near Gacrux — a red giant star at the top of the Southern Cross. Image credit: Akira Fujii.
A localização de uma das anãs vermelhas, chamado 2M1239-5702, está perto Gacrux - uma estrela gigante vermelha no topo do Cruzeiro do Sul. Crédito da imagem: Akira Fujii.

O Professor Lawson disse que a habilidade de se detectar estrelas apagadas tem melhorado muito nas décadas recentes, revelando uma grande riqueza de informações. “A menos de 20 anos atrás, a noção de que partes mais próximas da galáxia pudessem ser pontuadas com estrelas jovens era algo completamente novo”, disse ele. “A maior parte desses objetos localizam-se no céu do hemisfério sul e assim, são acessados de maneira mais confortável por telescópios operados nesse hemisfério como os da ANU e na Austrália”, adicionou o Professor Lawson.
Fonte: http://astronomynow.com/

Cassini encontra oceano global na lua Encélado de Saturno

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Um oceano global, está localizado abaixo da crosta congelada da lua geologicamente ativa de Saturno, Encélado, de acordo com uma nova pesquisa realizada usando dados da missão Cassini da NASA. Os pesquisadores descobriram que a magnitude da leve variação que a lua tem ao orbitar Saturno, só pode ser causada, se a concha externa de gelo não for congelada no seu interior, significando que um oceano global precisa estar presente. A descoberta mostra que o fino spray de vapor d´água, partículas congeladas e moléculas orgânicas simples que a sonda Cassini tem observado, são provenientes de fraturas localizadas perto do polo sul da lua, e que estão sendo alimentados por esse vasto reservatório de água líquida. A pesquisa está apresentada num artigo publicado online essa semana na revista Icarus.

Análises prévias dos dados da Cassini sugeriam a presença de um corpo de água em forma de lente, ou um mar, abaixo do polo sul da lua. Contudo, os dados de gravidade coletados durante as passagens próximas da sonda, sobre a região polar sul suporta a possibilidade de que esse mar possa ser global. Os novos resultados, derivados do uso de linhas de evidências diferentes com base nas imagens da Cassini, confirmam que esse é o caso. Esse foi um problema que necessitou anos de observações, e cálculos, envolvendo uma grande coleção de disciplinas, mas nós estamos confiantes que finalmente chegamos a um resultado”, disse Peter Thomas, um membro da equipe de imageamento da Cassini, na Universidade de Cornell em Ithaca, Nova York, e principal autor do artigo.

Os cientistas da Cassini analisaram mais de sete anos de imagens de Encélado feitas pela sonda, que está orbitando o sistema de Saturno desde meados de 2004. Eles mapearam cuidadosamente as posições das fraturas em Encélado, a maior parte crateras, em centenas de imagens, para poder medir as mudanças na rotação da lua com uma precisão extrema. Como resultado, eles descobriram que Encélado tem uma pequena, porém mensurável variação à medida que orbita Saturno. Pelo fato da lua não ser perfeitamente esférica, e pelo fato dela caminhar levemente mais rápida e mais devagar durante diferentes posições da sua órbita ao redor de Saturno, o gigantesco planeta sutilmente, chacoalha Encélado, à medida que ela o orbita.

A equipe carregou suas medidas de variação da órbita, chamada de libração, em diferentes modelos para como Encélado pode ser arranjado por dentro, incluindo um modelo em que a lua fosse totalmente congelada até o seu núcleo. “Se a superfície e o núcleo fossem rigidamente conectados, o núcleo forneceria tanto peso morto que a variação seria bem menor do que a observada”, disse Matthew Tiscareno, um cientistas participante do projeto Cassini no instituto SETI, em Mountain View, na Califórnia e coautor do artigo. “Isso prova que deve existir uma camada global de líquido separando a superfície do núcleo”, disse ele.

Os mecanismos que podem ter evitado que o oceano de Encélado congelasse, permanece um mistério. Thomas e seus colegas sugerem algumas ideias para futuros estudos que podem ajudar a resolver essa questão, incluindo a surpreendente possibilidade de que forças de marés, devido à gravidade de Saturno, poderiam gerar muito mais calor no interior de Encélado do que se pensava anteriormente. Esse é um grande passo além do que nós entendemos sobre essa lua, e isso demonstra o tipo de descobertas profundas que nós podemos fazer com missões de longo prazo em outros planetas”, disse a coautora Carolyn Porco, líder da equipe de imageamento da Cassini no Space Science institute, o SSI, em Boulder, no Colorado, e professora visitante na Universidade da Califórnia em Berkeley.

O desenrolar da história de Encélado tem sido um dos grandes triunfos da missão de longo prazo da Cassini em Saturno. Os cientistas primeiro detectaram sinais de plumas congeladas na lua em 2005, e seguiram daí com uma série de descobertas sobre o material que era expelido das fraturas aquecidas perto do polo sul. Eles anunciaram fortes evidências para um oceano regional em 2014, e mais recentemente em 2015, eles compartilharam os resultados que sugerem atividades hidrotermais ocorrendo no assoalho oceânico.

A Cassini está programada para fazer um sobrevoo próximo de Encélado em 28 de Outubro de 2015, no mergulho mais profundo que a sonda fará pelas plumas ativas de material congelado. A sonda passará a cerca de 49 km acima da superfície da Lua. A missão Cassini-Huygens é um projeto cooperativo da NASA, da ESA, e da Agência Espacial Italiana. O Laboratório de Propulsão a Jato da NASA em Pasadena, na Califórnia, gerencia a missão para o Science Mission Directorate da agência em Washington. O JPL, é uma divisão do Instituto de Tecnologia da Califórnia em Pasadena. As operações de imageamento da Cassini ficam baseadas no Space Science Institute.
Fonte: NASA
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