29 de out de 2015

Flare gigantesca é emitida por buraco negro

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Os comportamentos estranhos e desconcertantes dos buracos negros tornam-se cada dia menos misteriosos, com as novas observações feitas com as missões Swift e NuSTAR da NASA. Os dois telescópios espaciais registraram um buraco negro supermassivo no meio de uma gigantesca explosão de luz de raio-X, ajudando os astrônomos a tentarem resolver um grande quebra-cabeça: Como os buracos negros supermassivos emitem flares?
Os resultados sugerem que os buracos negros supermassivos emitem flares de raios-X, quando suas coroas circundantes, fontes de partículas extremamente energéticas, são atiradas ou lançadas para fora dos buracos negros. Essa é a primeira vez que nós somos capazes de linkar o lançamento da coroa com uma flare”, disse Dan Wilkins, da Universidade de Saint Mary em Halifax, no Canadá e principal autor do artigo que descreve os resultados na revista Monthly Notices of The Royal Astronomical Society. “Isso nos ajudará a entender como os buracos negros supermassivos alimentam alguns dos objetos mais brilhantes do universo. Os buracos negros supermassivos não emitem luz por si só, mas eles as vezes são circundados por discos de material quente e brilhante. A gravidade do buraco negro puxa o gás ao redor, aquecendo esse material e fazendo com que ele brilhe com diferentes tipos de luz. Outra fonte da radiação perto do buraco negro é a coroa. As coroas são feitas de partículas altamente energéticas que geram luz de raio-X, mas os detalhes sobre sua aparência, ou como elas se formam, ainda não são claros.

Os astrônomos acreditam que as coroas possuem duas prováveis configurações. O modelo do poste de luz, diz que elas são fontes compactas de luz, similar a lâmpadas, que localizam-se acima e abaixo do buraco negro, ao longo do seu eixo de rotação. O outro modelo propõem que as coroas são espalhadas de forma mais difusa, como uma nuvem maior ao redor do buraco negro, ou como um sanduiche que envelopa o disco circundante de material como fatias de pão. É possível que as coroas possam variar entre as duas configurações. Os novos dados suportam o modelo do poste de luz, e demonstram, com detalhes finos, como as coroas em forma de lâmpada se movem. As observações começaram quando o Swift, que monitora o céu por explosões cósmicas de raios-X e de raios-gamma, registrou a flare vindo de um buraco negro supermassivo, chamado de Markarian 335, ou Mrk 335, localizado a cerca de 324 milhões de anos-luz de distância da Terra, na direção da constelação de Pegasus. Esse buraco negro supermassivo, que localiza-se no centro de uma galáxia, foi, uma vez, uma das fontes de raios-X mais brilhantes no céu.

“Algo muito estranho aconteceu em 2007, quando o Mrk 335 apagou por um fator de 30. O que nós descobrimos é que ele continuou expelindo flares mas não com a mesma intensidade de brilho e com tanta estabilidade como antes”, disse Luigi Gallo, o principal pesquisador para o projeto na Universidade Saint Mary. Outro coautor, Dirk Grupe, da Universidade Estadual de Morehead, no Kentucky, tem usado o Swift para regularmente monitorar o buraco negro desde 2007. Em Setembro de 2014, o Swift registrou uma grande flare no Mrk 335. Uma vez que Gallo descobriu, ele enviou um pedido para a equipe do NuSTAR para rapidamente seguir o objeto como parte do programa de oportunidade de alvo, onde as observações previamente planejadas são interrompidas por eventos importantes. Oito dias depois, o NuSTAR virou seus olhos de raios-X para o alvo e testemunhou a metade final do evento de flare.

Após uma análise cuidadosa dos dados, os astrônomos perceberam que eles estavam vendo uma ejeção, e um colapso eventual, da coroa do buraco negro. A coroa se encolheu num primeiro momento e então se lançou para fora do buraco negro como um jato”, disse Wilkins. “Nós ainda não sabemos como os jatos nos buracos negros se formam, mas é interessante a possibilidade de que a coroa do buraco negro estava começando a formar a base do jato antes dela colapsar. Como os pesquisadores puderam dizer que a coroa se moveu? A coroa emitiu luz de raio-X que tem um espectro levemente diferente (cores de raio-X), do espectro proveniente do disco ao redor de um buraco negro. Analisando um espectro de luz de raio-X do Mrk 335, através de um intervalo de comprimentos de onda observado tanto pelo Swift como pelo NuSTAR, os pesquisadores puderam dizer que a coroa tinha brilhado na luz de raio-X, e que esse brilho foi devido ao movimento da coroa.

As coroas podem se mover rapidamente. A coroa associada com o Mrk 335, de acordo com os cientistas, estava viajando a cerca de 20% da velocidade da luz. Quando isso acontece, e a coroa é lançada em nossa direção, sua luz brilha num efeito denominado de Explosão Relativística Doppler. Colocando tudo isso junto, os resultados mostraram que o flare de raio-X desse buraco negro foi causado pela ejeção da coroa. A natureza da fonte energética de raios-X que nós chamamos de coroa é misteriosa, mas agora com a habilidade de ver as mudanças como essa, nós pudemos obter pistas sobre seu tamanho e sua estrutura”, disse Fiona Harrison, a principal pesquisadora do NuSTAR no Instituto de Tecnologia da Califórnia, em Pasadena, que não estava afiliada com o estudo. Muitos outros mistérios dos buracos negros permanecem sem resposta ainda. Por exemplo, os astrônomos querem entender o que causa a ejeção da coroa em primeiro lugar.

O NuSTAR é uma missão do projeto Small Mission liderada pelo Caltech e gerenciado pelo Laboratório de Propulsão a Jato da NASA em Pasadena, na Califórnia, para o Science Mission Directorate da Agência em Washington. O NuSTAR foi desenvolvido em parceria com a Danish Technical University e a ASI (Agência Espacial Italiana). A sonda foi construída pela empresa Orbital Sciences Corp., em Dulles, na Virginia. O centro de operações da missão NuSTAR está na Universidade da Califórnia Berkeley, e os arquivos de dados oficiais estão no High Energy Astrophysics Science Archive Research Center. A ASI fornece a estação em Terra da missão e um espelhamento do arquivo. O JPL é gerenciado pelo Caltech para a NASA.
Fonte: NASA

O instrumento SPHERE obtém imagens do primeiro sistema planetário circumbinário com um disco

O instrumento SPHERE obtém imagens do primeiro sistema planetário circumbinário com um disco

Observações obtidas com o instrumento descobridor de planetas do ESO, SPHERE, um sistema de ótica adaptativa de alto contraste instalado no 3º Telescópio Principal do Very Large Telescope do ESO, revelaram um disco de gás e poeira, visto de perfil, em torno do sistema estelar binário HD 106906AB. HD 106906AB é uma estrela dupla situada na constelação do Cruzeiro do Sul. Os astrônomos suspeitavam há muito tempo que este duo estelar com 13 milhões de anos de idade se encontrasse rodeado por um disco de detritos, devido à juventude do sistema e radiação característica. No entanto, este disco nunca tinha sido observado — até agora! O disco de detritos do sistema pode ser visto na parte inferior esquerda desta imagem. O disco rodeia ambas as estrelas, daí o nome de disco circumbinário. As estrelas propriamente ditas encontram-se tapadas por uma máscara, evitando assim que a sua luz extremamente forte cegue o instrumento. Estas estrelas e o disco estão acompanhadas por um exoplaneta, visível no canto superior direito da imagem, ao qual damos o nome de HD 106906 b, que orbita a estrela binária e o seu disco a uma distância maior do que qualquer outro exoplaneta descoberto até hoje — 650 vezes a distância média da Terra ao Sol, ou cerca de 97 bilhões de quilômetros. O planeta HD 106906 b tem uma massa enorme, 11 vezes a massa de Júpiter, e uma temperatura escaldante na superfície de 1500º Celsius. Graças ao SPHERE, o HD 106906AB tornou-se o primeiro sistema estelar binário do qual temos imagens tanto do exoplaneta como do disco de restos, dando aos astrônomos a oportunidade única de estudar o complexo processo de formação de planetas circumbinários.
Fonte: ESO

HUBBLE espia fronteiras do BIG BANG

Esta imagem obtida pelo Hubble mostra o enxame galáctico MACS J0416.1–2403. Este é um dos seis sendo estudados pelo programa Fontier Fields do Hubble, que produziu as imagens mais profundas de lentes gravitacionais. Devido à grande massa do enxame, está a curvar a luz de objetos no pano de fundo, agindo como uma lente. Os astrónomos usaram este e outros dois enxames para descobrir galáxias que existiram apenas entre 600 e 900 milhões de anos após o Big Bang. Crédito: NASA, ESA e equipa do Frontier Fields do Hubble (STScI)


Observações pelo Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA aproveitaram o efeito das lentes gravitacionais para revelar a maior amostra de galáxias mais ténues e antigas do Universo. Algumas destas galáxias formaram-se apenas 600 milhões de anos após o Big Bang e são mais ténues do que qualquer outra galáxia já descoberta pelo Hubble. A equipa determinou, pela primeira vez e com alguma confiança, que estas galáxias pequenas foram vitais para a formação do Universo que vemos hoje. Uma equipa internacional de astrónomos, liderada por Hakim Atek da Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, na Suíça, descobriu mais de 250 pequenas galáxias que existiram apenas 600-900 milhões de anos após o Big Bang - uma das maiores amostras de galáxias anãs já descobertas nestas épocas.

A luz destas galáxias demorou mais de 12 mil milhões de anos até chegar ao telescópio, permitindo com que os astrónomos olhassem para trás no tempo, quando o Universo ainda era muito jovem. Apesar de impressionante, o número de galáxias descobertas nesta época antiga não é o único avanço notável da equipa, como Johan Richard do Observatório de Lion, França, salienta: "as galáxias mais ténues detetadas nestas observações do Hubble são mais fracas do que qualquer outra já descoberta nas mais profundas observações do Hubble. Ao observar a luz vinda das galáxias, a equipa descobriu que a luz acumulada emitida por estas galáxias pode ter desempenhado um papel importante num dos mais misteriosos períodos do início da história do Universo - a época da reionização.
Esta imagem obtida pelo Hubble mostra o enxame galáctico MACSJ0717.5+3745. Este é um dos seis sendo estudados pelo programa Fontier Fields do Hubble, que produziu as imagens mais profundas de lentes gravitacionais.  Devido à grande massa do enxame, está a curvar a luz de objetos no pano de fundo, agindo como uma lente. É um dos enxames galácticos mais massivos que se conhece e o que tem a maior lente gravitacional. De todos os enxames galácticos conhecidos e medidos, MACSJ0717 é o que amplia a maior área no céu. Crédito: NASA, ESA e equipa do Frontier Fields do Hubble (STScI)

A reionização teve início quando o espesso nevoeiro de hidrogénio gasoso que camuflava o Universo jovem começou a clarear. A luz ultravioleta era agora capaz de viajar distâncias maiores sem ser bloqueada e o Universo tornou-se transparente à luz ultravioleta. Ao observar a luz ultravioleta das galáxias descobertas neste estudo, os astrónomos foram capazes de calcular se algumas estiveram, de facto, envolvidas no processo. A equipe determinou, pela primeira e com alguma confiança, que as galáxias mais pequenas e abundantes no estudo podem ter desempenhado um papel principal em manter o Universo transparente. A

o fazê-lo, determinaram que a época da reionização - que termina no momento em que o Universo fica totalmente transparente - chegou ao fim cerca de 700 milhões de anos após o Big Bang. Atek, o autor principal, explica: "Se tivermos em conta apenas as contribuições das galáxias gigantes e brilhantes, descobrimos que estas eram insuficientes para reionizar o Universo. Também precisamos de acrescentar a contribuição de uma população mais abundante de ténues galáxias anãs. Para fazer estas descobertas, a equipe utilizou as imagens mais profundas de lentes gravitacionais, obtidas até agora, em três enxames galácticos, parte do programa Fontier Fields do Hubble. Estes enxames geram imensos campos gravitacionais capazes de ampliar a luz das galáxias mais ténues situadas muito atrás dos próprios enxames. Isto torna possível a pesquisa e o estudo da primeira geração de galáxias no Universo.
Abell 2744, também conhecido como Enxame Pandora, foi umd os seis alvos do programa Frontier Fields, que produziu as imagens mais profundas de lentes gravitacionais. Pensa-se que o enxame tenha uma história muito violenta, formado a partir de uma colisão em cadeia de vários aglomerados de galáxias. Crédito: NASA, ESA e equipa do Frontier Fields do Hubble (STScI)

Jean-Paul Kneib, coautor do estudo e da Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, na Suíça, explica: "os enxames do programa Frontier Fields atuam como poderosos telescópios naturais e desvendam estas galáxias ténues e pequenas que, caso contrário, seriam invisíveis. Mathilde Jauzac, coautora do estudo da Universidade de Durham, Reino Unido, e da Universidade de KwaZulu-Natal, África do Sul, realça a importância da descoberta e o papel do Hubble: "O Hubble permanece inigualável na sua capacidade de observar as galáxias mais distantes. A enorme profundidade dos dados do Frontier Fields garante uma compreensão muito precisa do efeito de ampliação do enxame, permitindo-nos fazer descobertas como estas. Estes resultados evidenciam as possibilidades impressionantes do programa Frontier Fields com mais galáxias, até numa altura ainda mais antiga, que provavelmente serão reveladas quando o Hubble examinar três outros destes enxames galácticos no futuro próximo.
Fonte: Astronomia Online 



O VISTA descobre um novo componente da Via Láctea



Com o auxílio do telescópio VISTA instalado no Observatório do Paranal do ESO, astrônomos descobriram uma componente anteriormente desconhecida da Via Láctea. Ao mapear a localização de uma classe de estrelas que variam em brilho chamadas Cefeidas, foi descoberto um disco de estrelas jovens enterradas por trás de espessas nuvens de poeira no bojo central. O rastreio público do ESO VISTA Variables in the Vía Láctea (VVV) usa o telescópio VISTA instalado no Observatório do Paranal para obter imagens múltiplas em épocas diferentes das regiões centrais da nossa Galáxia nos comprimentos de onda do infravermelho. O rastreio está descobrindo uma enorme quantidade de novos objetos, incluindo estrelas variáveis, aglomerados e estrelas em explosão. Uma equipe de astrônomos, liderada por Istvan Dékány da Pontificia Universidad Católica de Chile, utilizou dados deste rastreio, obtidos entre 2010 e 2014, para fazer uma descoberta notável — um componente anteriormente desconhecido da Via Láctea, a Galáxia que nos acolhe. Acredita-se que o bojo central da Via Láctea é constituído por imensas estrelas velhas. No entanto, os dados VISTA revelaram algo novo — e muito jovem em termos astronômicos!” diz Istvan Dékány, autor principal deste novo estudo.

Ao analisar os dados do rastreio, os astrônomos descobriram 655 candidatos a estrelas variáveis do tipo 
Cefeidas. Estas estrelas expandem-se e contraem-se periodicamente, levando entre alguns dias a meses a completar um ciclo e apresentando variações significativas de brilho durante o ciclo. O tempo que uma Cefeida leva a tornar-se muito brilhante e depois a apagar-se outra vez é maior para as estrelas que são mais brilhantes e menor para as que são mais fracas. Esta relação precisa notável, descoberta em 1908 pela astrônoma americana Henrietta Swan Leavitt, faz do estudo das Cefeidas um dos meios mais eficazes de medir distâncias e mapear as posições de objetos distantes na Via Láctea e além dela.

No entanto, há um senão — as Cefeidas não são todas iguais — pertencem a duas classes diferentes, uma muito mais jovem que a outra. Da amostra de 655 objetos observados, a equipe identificou 35 estrelas pertencentes ao sub-grupo das
Cefeidas clássicas — estrelas brilhantes e jovens, muito diferentes das mais velhas normalmente residentes no bojo central da Via Láctea. A equipe recolheu informação sobre o brilho e período de pulsação destes objetos e deduziu as distâncias a estas 35 Cefeidas clássicas. Os períodos de pulsação, que estão intimamente ligadas à idade, revelaram a juventude surpreendente destas Cefeidas.

As 35 Cefeidas clássicas descobertas têm menos de 100 milhões de anos de idade. As Cefeidas mais jovens podem ter apenas cerca de 25 milhões de anos, embora não possamos excluir a presença de Cefeidas ainda mais jovens e brilhantes,” explica o segundo autor do estudo Dante Minniti, da Universidad Andres Bello, Santiago, Chile. As idades destas Cefeidas clássicas fornecem evidências sólidas de que tem havido um reabastecimento contínuo, não confirmado anteriormente, de estrelas recém formadas na região central da Via Láctea nos últimos 100 milhões de anos. Esta não foi, no entanto, a única descoberta notável feita a partir desta base de dados do rastreio.

Ao mapear as Cefeidas descobertas, a equipe traçou uma estrutura completamente nova na Via Láctea — um disco fino de estrelas jovens que se estende ao longo do bojo galáctico. Esta nova componente da nossa Galáxia tinha permanecido desconhecida e invisível em rastreios anteriores, uma vez que está enterrada por trás de espessas nuvens de poeira. A sua descoberta demonstra o poder único do VISTA, que foi precisamente concebido para estudar as estruturas profundas da Via Láctea através de imagens de grande angular de alta resolução nos comprimentos de onda do infravermelho.

Este estudo é uma demonstração poderosa das capacidades inigualáveis do telescópio VISTA para investigar as regiões galáticas extremamente obscuras que não podem ser observadas por nenhuns outros rastreios atuais ou planejados. comenta Dékány. “Esta parte da Galáxia era completamente desconhecida até o rastreio VVV a ter encontrado! acrescenta Minniti. Investigações subsequentes são agora necessárias para determinar se estas Cefeidas nasceram próximo do local onde se encontram atualmente ou se tiveram origem noutro local. Compreender as suas propriedades fundamentais, interações e evolução é crucial para compreender a evolução da Via Láctea e os processos da evolução galática como um todo.
Fonte: ESO

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