7 de dez de 2015

Metade dos candidatos a exoplanetas gigantes do KEPLER são falsos positivos

Esta impressão artística mostra o exoplaneta do tipo Júpiter quente 51 Pegasi b, que orbita uma estrela a cerca de 50 anos-luz de distância, na constelação de Pégaso. Este objeto foi o primeiro exoplaneta a ser descoberto em torno de uma estrela normal em 1995. Vinte anos mais tarde é também o primeiro exoplaneta a ser detetado diretamente no visível. Crédito: ESO/M. Kornmesser/Nick Risinger (skysurvey.org)


Uma equipe internacional, liderada por Alexandre Santerne do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA), levou a cabo uma campanha de 5 anos para medir velocidades radiais, com o espectrógrafo SOPHIE (Observatory of Haute-Provence, França), e descobriram que 52,3% dos candidatos a exoplanetas gigantes detetados pelo telescópio espacial Kepler (NASA) são na realidade binários de eclipse, enquanto 2,3% são anãs castanhas. Santerne (IA e Universidade do Porto), o primeiro autor deste artigo comentou: "Pensava-se que a fiabilidade das deteções de exoplanetas do Kepler era muito boa – entre 10% e 20% não seriam planetas.

A nossa extensa pesquisa espectroscópica dos exoplanetas gigantes descobertos pelo Kepler mostra que esta percentagem é muito mais alta, até acima dos 50%. Isto tem implicações significativas na nossa compreensão da população de exoplanetas no campo do Kepler. Um dos membros da equipa, Vardan Adibekyan (IA e Universidade do Porto) acrescentou: "Normalmente, detetar e caracterizar planetas é uma tarefa difícil, com diversas subtilezas. Com este trabalho, mostrámos que mesmo planetas grandes e fáceis de detetar, também não são fáceis. Em particular, mostrámos que menos de metade dos planetas gigantes detetados pelo Kepler estão de facto lá. O resto são falsos positivos, que resultam de variadas causas astrofísicas".

Os trânsitos de exoplanetas gigantes podem ser facilmente imitados por falsos positivos, o que torna essencial uma segunda análise espectroscópica, de modo a confirmar a natureza planetária desses trânsitos, e desta forma revelar, por exemplo, sistemas múltiplos. Susana Barros (IA e Universidade do Porto), outro membro da equipa EXOEarths, comentou: "O Kepler encontrou um grande número de planetas que transitam, até ao tamanho da Terra. Contudo, observações adicionais das velocidades radiais dos candidatos, uma das áreas de especialização do grupo Origem e Evolução de Estrelas e Planetas do IA, é crucial para perceber esses sistemas planetários".

A investigação, que decorreu entre julho de 2010 e julho de 2015, começou com todos os 8826 objetos de interesse do Kepler (Kepler Objects of Interest, ou KOI). A amostra foi progressivamente reduzida para 129 KOI’s, em torno de 125 estrelas, ao remover falsos positivos identificados previamente, estrelas demasiado ténues para serem observadas pelo SOPHIE e candidatos com períodos orbitais de mais de 400 dias, para garantir que se conseguiam observar no mínimo 3 trânsitos.

Santerne também pensa que: "Depois de 20 anos a explorar planetas do tamanho de Júpiter, à volta de outros sóis, ainda temos imensas questões em aberto. Por exemplo, ainda não sabemos quais são os mecanismos físicos que levam à formação de gigantes com períodos orbitais de apenas alguns dias – imaginem a vossa idade! Também não percebemos como é que alguns desses planetas estão inchados. O diâmetro dos planetas gigantes depende da sua atmosfera e do seu interior, com a irradiação da sua estrela a aquecer a atmosfera, expandindo-a como um balão de ar quente. Mas a expansão de alguns destes planetas altamente irradiados não consegue ser modelada com processos físicos razoáveis.

Esta pesquisa espectroscópica estabeleceu limites para as massas, que combinadas com os diâmetros determinados graças aos trânsitos do Kepler, permitiram o cálculo da densidade destes exoplanetas gigantes. A equipa também descobriu um indício de uma relação entre a densidade destes planetas e a metalicidade das estrelas-mãe, mas este resultado precisa ainda de mais confirmação. Esta investigação também revelou que os planetas com irradiação moderada não se expandem. Uma caracterização detalhada da estrutura interna destes planetas deve trazer mudanças às teorias de formação e evolução.

Estes resultados foram anunciados anteontem na conferência Extreme Solar Systems III, no Hawaii, que celebra 20 anos da descoberta do primeiro exoplaneta à volta de uma estrela do tipo solar.
Fonte: Astronomia Online

Exoplaneta exilado foi provavelmente expulso da vizinhança da estrela

Imagem de grande angular da estrela HD 106906 obtida com o Telescópio Espacial Hubble e uma ampliação pelo GPI que revela um sistema dinamicamente perturbado de cometas, sugerindo uma ligação com o invulgarmmente distante planeta (para cima, à direita), com 11 vezes a massa de Júpiter. Crédito: Paul Kalas, UC Berkeley


Um planeta descoberto o ano passado, situado a uma distância invulgarmente grande da sua estrela - 16 vezes mais distante que Plutão do Sol - pode ter sido expulso do seu local de nascimento, mais perto da estrela, num processo parecido ao que pode ter ocorrido no início da história do nosso próprio Sistema Solar. As imagens do GPI (Gemini Planet Imager) nos Andes Chilenos e do Telescópio Espacial Hubble mostram que a estrela tem uma cintura assimétrica de cometas, indicativa de um sistema muito perturbado e sugere que as interações planetárias que agitaram os cometas para mais perto da estrela podem ter enviado o exoplaneta também para o exílio.

O planeta pode até ter arrastado com ele o seu próprio anel de detritos.

"Nós pensamos que o planeta, propriamente dito, pode ter capturado material da cintura cometária e que o planeta está rodeado por um grande anel de poeira ou por um manto de poeira," afirma Paul kalas, professor adjunto de astronomia da Universidade da Califórnia em Berkeley, EUA. "Fizemos três testes e encontrámos evidências de uma nuvem de poeira, mas ainda sem grandes certezas. As medições que fizemos sobre o planeta sugerem que pode ser mais empoeirado, comparativamente, do que outros objetos, e estamos fazendo observações de acompanhamento para verificar se o planeta está realmente cercado por um disco - uma possibilidade empolgante," acrescenta Abhi Rajan, aluno da Universidade Estatal do Arizona, que analisou as imagens do planeta.

Estes planetas são de interesse porque, na sua juventude, o nosso próprio Sistema Solar pode ter tido planetas que foram expulsos da sua vizinhança local e que já não estão entre os oito planetas que vemos hoje. "Será que é uma imagem do nosso Sistema Solar, quando tinha apenas 13 milhões de anos?" questiona Kalas. "Nós sabemos que a nossa própria nuvem de cometas, a Cintura de Kuiper, perdeu uma grande fração da sua massa enquanto evoluía, mas não temos uma máquina do tempo para voltar atrás e ver como foi dizimada. Uma das maneiras, porém, é estudar estes episódios violentos de perturbações gravitacionais em torno de outras estrelas jovens que chutam para fora muitos objetos, incluindo planetas."

O distúrbio pode ter sido provocado por uma estrela que passou por perto, que acabou por perturbar os planetas interiores, ou um por um segundo planeta massivo no sistema. A equipa GPI procurou outro planeta grande mais perto da estrela, que pode ter interagido com o exoplaneta, mas não encontrou nada para lá de uma órbita com o tamanho da de Úrano. A estrela, HD 106906, está localizada a 300 anos-luz de distância na direção da constelação de Cruzeiro do Sul e é parecida com o Sol, mas muito mais jovem: tem cerca de 13 milhões de anos, em comparação com os 4,5 mil milhões de anos da nossa estrela-mãe.

No entanto, pensa-se que os planetas se formam no início da história de uma estrela, e em 2014 uma equipa liderada por Vanessa Bailey da Universidade do Arizona descobriu o planeta HD 106906 b em redor de uma estrela, planeta este que tem 11 vezes a massa de Júpiter e está localizado nos subúrbios distantes da estrela, à incrível distância de 650 UA da estrela (uma UA, ou unidade astronómica, é a distância média da Terra ao Sol, cerca de 150 milhões de quilómetros).

Os astrónomos pensam que os planetas não se formam tão longe da sua estrela e do seu disco protoplanetário, por isso sugeriram que o planeta se formou como uma estrela, através da acreção da sua própria nuvem de gás e poeira. As descobertas do GPI e do Hubble, de uma cintura cometária altamente assimétrica e de um possível anel em redor do planeta, apontam, ao invés, para uma formação normal dentro do disco de detritos em torno da estrela, mas que um episódio violento o empurrou para uma órbita mais distante. Kalas e uma equipa multi-institucional, usando o GPI, tiveram em maio de 2015 como primeiro alvo a estrela, em busca de outros planetas, e descobriram que estava rodeada por um anel de material poeirento com aproximadamente o tamanho da Cintura de Kuiper do nosso próprio Sistema Solar.

O vazio da região central - uma área com aproximadamente 50 UA de raio, um pouco maior que a região ocupada pelos planetas no nosso próprio Sistema Solar - diz Kalas, indica que foi aqui formado um sistema planetário. Ele imediatamente reanalisou imagens existentes da estrela, obtidas anteriormente pelo Telescópio Espacial Hubble, e descobriu que o anel de material poeirento estendia-se para muito mais longe e que era altamente desigual. No lado voltado para o planeta, o material empoeirado era verticalmente fino e abrangia quase por completo a enorme distância até ao planeta conhecido, mas no lado oposto o material era verticalmente espesso e truncado.

"Estas descobertas sugerem que todo o sistema planetário foi recentemente perturbado por algo ainda desconhecido e deu origem à sua assimetria atual," diz. O planeta também é invulgar no que toca à sua órbita, pois está inclinada 21 graus em relação ao plano do sistema planetário interior, enquanto a maioria dos planetas normalmente encontram-se perto de um plano comum. Kalas e seus colaboradores teorizam que o planeta pode ter sido formado bem mais perto da cintura cometária e pode ter capturado material que ainda o orbita. Para testar esta hipótese, analisaram cuidadosamente as observações do GPI e do Hubble, revelando três propriedades acerca do planeta consistentes com um grande anel de poeira ou com um manto em seu redor. No entanto, para cada das três propriedades, explicações alternativas são possíveis.

Os investigadores vão fazer observações mais sensíveis com o Telescópio Espacial Hubble a fim de determinarem se HD 106906 b é, de facto, um dos primeiros exoplanetas que se parece com Saturno e com o seu sistema de anéis. A cintura interior de poeira em torno da estrela foi confirmada por uma equipa independente usando o instrumento SPHERE no VLT do ESO. A natureza assimétrica do disco de detritos, no entanto, não era evidente, até que Kalas usou imagens de arquivo do instrumento ACS (Advanced Camera for Surveys) do Hubble.

O levantamento exoplanetário do GPI, operado por uma equipa de astrónomos de 24 instituições, tem como alvo 600 estrelas jovens, todas com menos de 100 milhões de anos, a fim de compreender como é que os sistemas planetários evoluem ao longo do tempo e que dinâmicas planetárias podem dar forma aos arranjos finais de planetas como o que vemos no Sistema Solar hoje. O GPI opera no telescópio Gemini Sul e fornece imagens diretas de alto contraste e de alta resolução, espectroscopia de campo integral e polarimetria de exoplanetas.
Fonte: Astronomia Online

Asterosismologia pode revelar a força do campo magnético no interior das estrelas

Na busca do entendimento sobre como as estrelas nascem e morrem, cientistas utilizaram a técnica da asterosismologia para calcular a força do campo magnético no centro de dezenas de gigantes vermelhas, estrelas mais evoluídas do Sol. Da mesma forma que o ultrasom é utilizado para entender o interior do corpo humano, a asterosismologia utiliza essas mesmas ondas, geradas pela turbulência na superfície das estrelas, para visualizar o que há em seu interior". Disse Jim Fuller, pesquisador que participa deste estudo.

As informações coletadas ajudarão os astrônomos a entender a vida e morte desses astros, já que os campos magnéticos podem determinar a taxa de movimento interno das estrelas - essas taxas causam efeitos sensíveis em sua formação.

Um melhor entendimento do campo magnético no interior dessas estrelas pode ajudar a encerrar o debate sobre a origem de fortes campos na superfície de certas estrelas de nêutrons e anãs brancas, fase final da vida desse grupo de estrelas. O campo magnético encontrado no interior de gigantes vermelhas podem ser comparados àqueles de anãs brancas muito magnetizadas." Diz Sterl Phinney, pesquisador do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech).
Fonte: Observatório Nacional

O que você sabe sobre buracos negros?

Sagittarius A é o buraco negro localizado no centro da Via Láctea. Créditos: Raio-X: NASA/UMass/D.Wang et al., IR: NASA/STScI


  • O que é um buraco negro?
Buraco negro é uma região no espaço onde a gravidade é tão forte que nem a luz consegue escapar. Isso acontece, pois, a matéria sofre uma forte pressão até que ocupe um espaço mínimo, o que também pode acontecer com uma estrela em seus momentos finais (buraco negro estelar).


Porque a luz não consegue escapar, os buracos negros não podem ser vistos. Eles são invisíveis. Detectores de imagens, de alta performance acoplados aos telescópios espaciais ajudam a identificar um buraco negro a partir do comportamento das estrelas que estão muito próximas a eles.
  • Qual é o tamanho dos buracos negros?
Astrônomos acreditam que os menores buracos negros podem ser tão pequenos quanto um único átomo, mas possuem a massa de uma enorme montanha. Existem buracos negros “estelares”. Sua massa pode ser maior do que 20 vezes o nosso Sol. Há uma incrível quantidade de buracos negros estelares na Via Láctea.


Os maiores buracos negros são chamados "supermassivos" e tem a massa equivalente a mais de um milhão de sóis juntos. Cientistas encontraram provas de que toda galáxia grande tem um buraco negro supermassivo em seu centro. O buraco negro supermassivo no centro da Via Láctea, Sagittarius A, tem a massa equivalente a 4 milhões de sóis e caberia dentro de uma bola contendo alguns milhões de Terras.
  • Como os buracos negros se formam?
Astrônomos acreditam que os menores buracos negros surgiram junto com a formação do universo. Buracos negros estelares são formados quando o centro de uma grande estrela entra em colapso. Quando isso acontece, a estrela explode, tal qual as supernovas. Acredita-se que buracos negros supermassivos foram formados junto com a galáxia a qual habitam.
  • Se buracos negros são "negros", como cientistas conseguem saber onde eles estão?
Buracos negros não podem ser vistos porque até mesmo a luz é atraída por sua força gravitacional. O que pode ser visto é o comportamento de estrelas e gases na vizinhança deles. Cientistas conseguem estudar estrelas para descobrir se elas estão orbitando um buraco negro.
  • Há chances de um buraco negro destruir a Terra?
Buracos negros não circulam pelo espaço atraindo estrelas, satélites e planetas A Terra não poderá ser atraída por um buraco negro porque não há nenhum perto do Sistema Solar. Mesmo se um buraco negro do mesmo tamanho do Sol tomasse o seu lugar, a Terra ainda assim não seria atraída. O buraco negro teria a mesma gravidade que a nossa estrela, fazendo com que a Terra e os demais planetas simplesmente o orbitassem como orbitam o Sol. O sol nunca vai se tornar um buraco negro, pois não é grande o suficiente para formar uma supernova.


Os astrônomos detectam explosão misteriosasde ondas de rádio 6 bilhões de anos-luz

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Astrônomos detectaram uma chamada rápida explosão de rádio a cerca de 6 bilhões de anos-luz de distância, uma das menos de duas dezenas desse tipo de evento descobertos nos últimos dez anos, e dessa vez eles têm pistas sobre a fonte. As rápidas explosões de rádio, ou FRBs, são misteriosas explosões de energia que ocorrem no espaço e que aparecem como rápidos flashes de ondas de rádio nos telescópios da Terra. Essas explosões têm intrigado os astrônomos desde que elas foram reportadas pela primeira vez a uma década atrás. Embora somente 16 dessas explosões tenham sido registradas, eles acreditam que possam existir milhares delas por dia. Vasculhando mais de 650 horas de dados obtidos pelo Telescópio Green Bank, do NRAO, um grupo internacional de astrônomos descobriu o mais detalhado registro já feito até hoje de uma FRB. O grupo liderado pelo Dr. Kiyoshi Masui, da Universidade de British Columbia, analisou cerca de 40 terabytes de dados do GBT e identificou mais de 6000 candidatos a FRB. Eles então analisaram os dados de cada um dos sinais, até restar somente um candidato a FRB 110523. Escondida dentro de uma quantidade enorme de dados, nós encontramos um sinal muito peculiar que se ajusta a todas as características de uma FRB, mas com um elemento extra muito importante, que nós simplesmente nunca tínhamos visto antes”, disse o Dr. Jeffrey Peterson, membro da equipe, da Universidade de Carnegie Mellon.

De acordo com os astrônomos, a FRB 110523, originou a cerca de seis bilhões de anos-luz de distância, dentro de uma região altamente magnetizada do espaço, possivelmente linkado a uma supernova ou ao interior de uma nebulosa ativa de formação de estrelas. Eles descobriram que essa FRB exibia uma Rotação de Faraday, ondas de rádio que se torcem como um parafuso, características que elas adquirem ao passarem através de um poderoso campo magnético. Nós agora sabemos que a energia dessa FRB passou através de uma região densa e magnetizada, logo depois de ter se formado”, disse o Dr. Masui. Isso significantemente estreita a definição do ambiente da fonte e o tipo de evento que pode ter originado a explosão”.

Usando uma relação entre as duas coisas, os astrônomos foram capazes de determinar suas localizações relativas. A mais forte está muito perto da fonte da explosão, dentro de aproximadamente 100000 anos-luz, colocando-a dentro da galáxia da fonte. Somente duas coisas poderiam deixar esse tipo de impressão no sinal, notam os astrônomos: uma densa nebulosa associada com a fonte, ou um local dentro da região central da galáxia hospedeira.

“Juntos, esses dados impressionantes revelam mais sobre uma FRB do que nós já tínhamos visto antes e nos dão importantes variáveis sobre esses eventos misteriosos”, disse o Dr. Masui. Nós também temos uma nova ferramenta impressionante para vasculhar através dos arquivos de dados e descobrir mais exemplos e assim nos colocar mais perto do total entendimento da natureza dessas explosões”.



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