16 de dez de 2015

O ALMA revela locais de construção planetária




Novas evidências apontam para a existência de jovens planetas em discos que rodeiam estrelas jovens
Com o auxílio do Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), astrônomos obtiveram as mais claras indicações conseguidas até hoje de que planetas com várias vezes a massa de Júpiter se formaram recentemente nos discos de gás e poeira que rodeiam quatro estrelas jovens. Medições do gás em torno das estrelas forneceram também pistas adicionais relativas às propriedades destes planetas. Existem planetas em órbita de quase todas as estrelas, no entanto os astrônomos ainda não compreendem bem como — e sob que condições — é que estes corpos se formam. Para responder a estas perguntas, foi feito um estudo dos discos em rotação de gás e poeira que se situam em torno de estrelas jovens e a partir dos quais se formam os planetas. Como estes discos são pequenos e encontram-se muito distantes da Terra, foi necessário utilizar o ALMA para revelar os seus segredos.

Uma classe especial destes discos, os discos transitórios, possui uma falta surpreendente de poeira nos seus centros, na região em torno da estrela. Duas ideias principais foram adiantadas para explicar estas estranhas cavidades na poeira dos discos. A primeira diz que ventos estelares fortes e radiação intensa poderiam ter soprado para longe ou mesmo destruído o material à sua volta .
Alternativamente, planetas jovens massivos em processo de formação poderão também ter limpo o material à medida que orbitam a estrela
.

A sensibilidade sem paralelo e a nitidez de imagem do ALMA permitiram a uma equipe de astrônomos, liderada por Nienke van der Marel do
Observatório de Leiden, Holanda, mapear de modo muito rigoroso a distribuição do gás e poeira em quatro discos transitórios.  Este estudo permitiu à equipe escolher pela primeira vez entre as duas diferentes opções que poderão causar estas cavidades na poeira dos discos. Estas novas imagens mostram que existem quantidades significativas de gás no interior das cavidades da poeira. No entanto, e para surpresa da equipe, o gás possui também ele uma cavidade, embora esta seja até cerca de três vezes menor que a da poeira. Este resultado só pode ser explicado pelo cenário de planetas massivos recém formados que limpam o gás à medida que viajam nas suas órbitas, mas que capturam as partículas de poeira mais longe.

Observações anteriores apontavam já para a presença de gás no interior dos espaços vazios de poeira,” explica Nienke van der Marel. “Mas como o ALMA consegue obter imagens do material no disco inteiro com muito mais detalhe do que outras infraestruturas de observação, pudemos excluir o outro cenário alternativo. Os espaços vazios apontam claramente para a presença de planetas com várias vezes a massa de Júpiter, que criam esta espécie de “cavernas” à medida que varrem o disco.

Surpreendentemente, estas observações foram feitas usando apenas um décimo do atual poder de resolução do ALMA, já que foram executadas quando metade da rede se encontrava ainda em construção no Planalto do Chajnantor, no norte do Chile. Estudos adicionais são agora necessários para determinar se os discos mais tradicionais também apontam para este cenário de planetas que limpam o disco, embora outras observações já obtidas com o ALMA tenham também entretanto dado aos astrônomos novas pistas sobre o complexo processo de formação planetária.

Todos os discos transitórios estudados até agora que apresentam estas enormes cavidades na poeira, possuem também cavidades no gás. Por isso, com o ALMA podemos agora descobrir onde e quando é que planetas gigantes estão se formando nestes discos e comparar estes resultados com os modelos de formação planetária,” diz Ewine van Dishoeck, também da Universidade de Leiden e do Instituto Max Planck de Física Extraterrestre em Garching
.Detecções planetárias diretas estão já ao alcance dos atuais instrumentos e a próxima geração de telescópios que se encontra atualmente em construção, tal como o European Extremely Large Telescope, poderá ir muito mais além. O ALMA está a nos dizer para onde é que estes telescópios devem apontar.”
Fonte: ESO



Caçada XXL de Aglomerados de Galáxias

Observações obtidas com os telescópios do ESO fornecem terceira dimensão crucial para sondar o lado escuro do Universo
Os telescópios do ESO forneceram a uma equipe internacional de astrônomos a terceira dimensão na maior caçada até hoje das maiores estruturas gravitacionalmente ligadas do Universo — os aglomerados de galáxias. Observações obtidas pelo VLT e pelo NTT complementam as capturadas por outros observatórios em todo o mundo e no espaço, no âmbito do rastreio XXL — uma das maiores buscas destes aglomerados. Os aglomerados de galáxias são conjuntos massivos de galáxias que abrigam enormes reservatórios de gás quente — as temperaturas são tão elevadas que se produzem raios X. Estas estruturas são úteis para os astrônomos porque se pensa que a sua construção é influenciada pelas componentes mais estranhas do Universo — a matéria escura e a energia escura.

Por isso, ao estudar as suas propriedades em diferentes fases da história do Universo, os aglomerados de galáxias podem ajudar-nos a compreender melhor o lado escuro do Universo. A equipe, composta por mais de 100 astrônomos de todo o mundo, começou uma busca destes monstros cósmicos em 2011. Apesar da radiação de raios X de alta energia que revela a sua localização ser absorvida pela atmosfera terrestre, podemos detectá-la com a ajuda de observatórios de raios X colocados no espaço. Assim, combinou-se um rastreio realizado pelo XMM-Newton da ESA — executado com a  maior quantidade de tempo de observação já concedido neste telescópio — com observações do ESO e doutros observatórios.

O resultado é uma enorme e crescente coleção de dados que cobre todo o espectro eletromagnético,  coletivamente chamada rastreio XXL. O objetivo principal do rastreio XXL é fornecer uma amostra bem definida de cerca de 500 aglomerados de galáxias até uma distância correspondente a uma idade do Universo de cerca de metade da sua idade atual,” explica a pesquisadora principal do XXL, Marguerite Pierre do CEA, Saclay, França.

O telescópio XMM-Newton fez imagens de duas regiões do céu — cada uma com cem vezes a área da Lua Cheia — numa tentativa de descobrir um grande número de aglomerados de galáxias previamente desconhecidos. A equipe do rastreio XXL divulgou agora os seus resultados numa série de artigos científicos sobre os 100 aglomerados mais brilhantes descobertos. Observações obtidas com o instrumento
EFOSC2 instalado no New Technology Telescope (NTT), juntamente com observações do instrumento FORS montado no Very Large Telescope do ESO (VLT), foram também utilizadas para analisar de modo cuidado a radiação emitida pelas galáxias destes aglomerados. 

Estas observações permitiram aos astrônomos medir as distâncias precisas aos aglomerados de galáxias, dando-nos assim uma vista tridimensional do cosmos, absolutamente necessária para fazer medições da matéria escura e da energia escura. Espera-se que o rastreio XXL produza muitos resultados excitantes e inesperados, mas apenas com um quinto dos dados que se esperam obter no final, obtiveram-se já alguns resultados importantes e surpreendentes. Um dos artigos científicos relata a descoberta de cinco novos superaglomerados — aglomerados de aglomerados de galáxias — que se juntam àqueles já conhecidos, tais como o nosso próprio superaglomerado, o Superaglomerado Laniakea.

Outro artigo trata de observações de seguimento obtidas para um aglomerado de galáxias em particular (conhecido pelo nome informal de XLSSC-116), situado a cerca de seis bilhões de anos-luz de distância.  Com o instrumento
MUSE do VLT observou-se neste aglomerado uma fonte de luz difusa estranhamente brilhante. Esta é a primeira vez que conseguimos estudar com detalhe a radiação difusa de um aglomerado de galáxias distante, pondo assim em evidência o poder do MUSE neste tipo de estudos, explicou o co-autor Christoph Adami do Laboratoire d´Astrophysique, Marseille, França.

A equipe utilizou também os dados para confirmar a ideia de que no passado os aglomerados de galáxias são muito menores que os que observamos atualmente — uma descoberta importante para a compreensão teórica da evolução dos aglomerados ao longo da vida do Universo. O simples ato de contar os aglomerados de galáxias nos dados XXL confirmou também um resultado anterior algo estranho — existem menos aglomerados distantes do que o esperado com base nas predições dos parâmetros cosmológicos medidos pelo telescópio
Planck da ESA. A razão desta discrepância não é conhecida, no entanto a equipe espera resolver esta curiosidade cosmológica quando tiver acesso à amostra total de aglomerados em 2017. Estes quatro resultados importantes são apenas o preâmbulo do que ainda está para vir deste enorme rastreio de alguns dos mais massivos objetos do Universo.
Fonte: ESO

Mistério da água em falta resolvido em estudo compreensivo de exoplanetas

Esta imagem mostra uma impressão de artista de dez Júpiteres quentes estudados pelo astrónomos David Sing e colegas com os telescópios Hubble e Spitzer. A partir do topo, à esquerda, os planetas são WASP-12b, WASP-6b, WASP-31b, WASP-39b, HD 189733b, HAT-P-12b, WASP-17b, WASP-19b, HAT-P-1b e HD 209458b. Crédito: NASA, ESA e D. Sing (Universidade de Exeter)


Um estudo de 10 "Júpiteres quentes", feito com o Hubble e o Spitzer, levou a que uma equipa científica resolvesse um mistério de longa data - a razão porque alguns destes mundos parecem ter menos água do que o esperado. Os resultados fornecem novos dados sobre a ampla gama de atmosferas planetárias na nossa Galáxia e sobre a formação de planetas. Dos quase 2000 planetas confirmados em órbita de outras estrelas, um subconjunto são planetas gasosos com características semelhantes às de Júpiter, mas que orbitam muito perto das suas estrelas, tornando-os muito quentes.

A sua proximidade à estrela torna difícil a observação devido ao brilho estelar. Por causa deste obstáculo, o Hubble só explorou apenas uma mão cheia de Júpiteres quentes no passado. Estes estudos iniciais descobriram vários planetas com menos água do que o previsto pelos modelos atmosféricos. A equipa internacional de astrónomos enfrentou o problema fazendo o maior catálogo espectroscópico de atmosferas exoplanetárias. Todos os planetas no catálogo seguem órbitas orientadas de modo a que o planeta passa em frente da sua estrela progenitora, a partir da perspetiva da Terra. Durante este evento a que chamamos trânsito, alguma da luz estelar viaja através da atmosfera exterior do planeta.

"A atmosfera deixa a sua impressão digital única na luz estelar, que podemos estudar quando chega até nós," explica a coautora Hannah Wakeford, agora no Centro de Voo Espacial Goddard da NASA em Greenbelt, Maryland, EUA. Ao combinar dados dos telescópios espaciais Hubble e Spitzer da NASA, a equipa foi capaz de obter um espectro amplo que cobre comprimentos de onda desde o ótico até ao infravermelho. A diferença no raio planetário, conforme medido entre os comprimentos de onda visíveis e infravermelhos, foi usada para indicar o tipo de atmosfera planetária observada para cada planeta na amostra, se era muito nublado ou limpo.

Um planeta nublado aparece maior no visível do que no infravermelho, que pode penetrar mais profundamente na atmosfera. Foi esta comparação que permitiu com que a equipa encontrasse uma correlação entre as atmosferas nubladas e a ténue deteção de água. "Estou muito animado por finalmente ver os dados deste vasto grupo de planetas, pois é a primeira vez que temos cobertura suficiente para comparar várias características entre um planeta e outro," afirma David Sing da Universidade de Exeter, no Reino Unido, autor principal do artigo científico. "Descobrimos que as atmosferas planetárias são muito mais diversificadas do que esperávamos."

"Os nossos resultados sugerem que são simplesmente as nuvens que escondem a água de 'olhos curiosos' e, portanto, excluem a hipótese de Júpiteres quentes e secos," explica o coautor Jonathan Fortney da Universidade da Califórnia, em Santa Cruz. "A teoria alternativa é que os planetas se formam num ambiente privado de água, mas isto exigiria repensar completamente as nossas teorias atuais sobre a formação de planetas."

Os resultados foram publicados ontem na edição de 14 de dezembro da revista Nature. O estudo das atmosferas exoplanetárias está atualmente na sua infância. O sucessor do Hubble, o JWST (James Webb Space Telescope), abrirá uma nova janela infravermelha no estudo dos exoplanetas e suas atmosferas.
Fonte: Astronomia Online


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