12 de jan de 2016

Identificado o enxame galáctico massivo mais distante

Composição do enxame galáctico IDCS 1426 que junta dados no visível, em raios-X e no infravermelho. Crédito: raios-X - NASA/CXC/Univ. do Missouri/M. Brodwin et al.; visível - NASA/STScI; infravermelho - JPL/Caltech

O Universo primitivo era uma "bagunça" caótica de gás e matéria que só começou a coalescer em galáxias distintas centenas de milhões de anos após o Big Bang. Estas galáxias demoraram vários milhares de milhões de anos para se agruparem em enxames gigantescos - era o que os cientistas pensavam. Agora, astrónomos do MIT (Massachusetts Institute of Technology), da Universidade do Missouri, da Universidade da Flórida, entre outras instituições, detetaram um enorme enxame galáctico formado apenas 3,8 mil milhões de anos após o Big Bang. Localizado a 10 mil milhões de anos-luz da Terra e potencialmente contendo milhares de galáxias individuais, a megaestrutura é mais ou menos 250 biliões de vezes mais massiva que o Sol, ou 1000 vezes mais massiva que a Via Láctea.

O enxame, denominado IDCS J1426.5+3508 (ou IDCS 1426), é o aglomerado de galáxias mais massivo já descoberto nos primeiros 4 mil milhões de anos do Universo. IDCS 1426 parece estar passando por uma quantidade substancial de convulsões: os investigadores observaram um nó brilhante de raios-X, ligeiramente fora do centro do enxame, indicando que o núcleo do enxame pode ter-se deslocado cerca de cem mil anos-luz do seu centro. Os cientistas supõem que o núcleo pode ter sido desalojado por uma violenta colisão com outro enxame galáctico, fazendo com que o gás dentro do enxame se desloque, como vinho num copo que mudou subitamente de posição.

Michael McDonald, professor assistente de física e membro do Centro Kavli para Astrofísica e Investigação Espacial do MIT, diz que uma tal colisão pode explicar como IDCS 1426 foi formado tão rapidamente no início do Universo, numa altura em que as galáxias individuais estavam começando a tomar forma. No grande esquema das coisas, as galáxias provavelmente só começaram a formar-se quando o Universo ficou relativamente frio e, mesmo assim, este objeto apareceu não muito tempo depois," afirma McDonald. "O nosso palpite é que outro aglomerado semelhante se aproximou e como que destruiu um pouco o local. Isso explicaria o seu tamanho e o seu crescimento acelerado."

McDonald e colegas apresentaram os seus resultados a semana passada na 227.ª reunião da Sociedade Astronómica Americana em Kissimmee, Flórida. Os seus achados serão também publicados na revista The Astrophysical Journal.

"Cidades no espaço"
Os enxames galácticos são aglomerados de centenas até milhares de galáxias ligadas pela gravidade. São as maiores estruturas do Universo, e aqueles localizados relativamente perto, como o enxame de Virgem, são extremamente brilhantes e fáceis de detetar no céu. "São como uma espécie de cidades no espaço, onde todas estas galáxias vivem muito juntas," afirma McDonald. "No Universo próximo, se olharmos para um enxame galáctico, basicamente vemos os outros - parecem todos bastante uniformes. Mas quanto mais para trás olhamos, mais diferentes começam a ser. No entanto, encontrar enxames galácticos mais distantes no espaço - e para trás no tempo - é uma tarefa complexa e incerta.

Em 2012, cientistas usando o Telescópio Espacial Spitzer da NASA detetaram pela primeira vez os sinais de IDCS 1426 e fizeram algumas estimativas iniciais da sua massa. "Tínhamos alguma noção de quão enorme e distante era, mas não estávamos plenamente convencidos," afirma McDonald. "Estes novos resultados são o prego no caixão que prova que é o que inicialmente pensávamos."

"Ponta do iceberg"
Para obter uma estimativa mais precisa da massa do enxame de galáxias, McDonald e colegas usaram dados de vários dos Grandes Observatórios da NASA: o Telescópio Espacial Hubble, o Observatório Keck e o Observatório de raios-X Chandra. Nós estávamos basicamente usando três métodos completamente diferentes para 'pesar' este enxame," explica McDonald. Tanto o Hubble como os Observatórios Keck recolheram dados visíveis do enxame, que os investigadores analisaram para determinar a quantidade de luz distorcida em redor do enxame como resultado da gravidade - um fenómeno conhecido como lente gravitacional. Quanto mais massivo o enxame, mais força gravitacional exerce, e mais luz dobra.

Também estudaram dados de raios-X obtidos pelo Observatório Chandra a fim de obter a temperatura do enxame. Os objetos com uma alta temperatura emitem raios-X e, quanto mais quente é um enxame galáctico, mais o gás no enxame é comprimido, tornando-o mais massivo. A partir dos dados em raios-X, McDonald e colegas também calcularam a quantidade de gás no enxame, que pode ser uma indicação da quantidade de matéria - e massa - no enxame. Usando todos os três métodos, o grupo calculou aproximadamente a mesma massa - cerca de 250 biliões de vezes a massa do Sol. Agora, a equipa está à procura de galáxias individuais no enxame para ter uma noção de como estas megaestruturas se podem formar no Universo jovem.

"Este enxame é como uma espécie de local de obras - é confuso, barulhento, sujo e há muita coisa incompleta," comenta McDonald. "Ao observar a sua incompletude, podemos ter uma noção de como [os enxames] crescem. Até agora, confirmámos cerca de uma dúzia de galáxias, mas estamos apenas vendo a ponta do iceberg.Ele espera que os cientistas possam obter uma imagem ainda melhor de IDCS 1426 em 2018, com o lançamento do Telescópio Espacial James Webb - um telescópio infravermelho centenas de vezes mais sensível que o Spitzer, telescópio este que foi o primeiro a detetar o enxame.

"As pessoas tinham quase posto de lado esta ideia de encontrar enxames no visível e no infravermelho, em favor de assinaturas em raios-X e no rádio," observa McDonald. "Estamos agora a trazê-la novamente ao de cima e a dizer que é na verdade uma maneira fantástica de encontrar enxames. Ela sugere que precisamos, talvez, de nos diversificar um pouco no que toca a encontrar estes objetos."
Fonte: Astronomia Online                    




Maior mapa de idades da VIA LÁCTEA revela como a nossa galáxia cresceu

gráfico de crescimento da Via Láctea
Esta imagem mostra os resultados mais recentes como pontos coloridos sobrepostos numa impressão de artista da Via Láctea. Os pontos vermelhos mostram estrelas formadas quando a Via Láctea era jovem e pequena, enquanto os pontos azuis mostram estrelas formadas mais recentemente, quando a Via Láctea já era grande e madura. A escala de cores mostra quantos milhares de milhões de anos passaram desde a formação dessas estrelas. Crédito: G. Stinson (MPIA)

Apresentado na reunião da Sociedade Astronómica Americana que decorreu a semana passada em Kissimmee, no estado da Flórida, uma equipa liderada por Melissa Ness do Instituto Max Planck para Astronomia em Heidelberg, Alemanha, criou o primeiro gráfico de crescimento para a nossa Via Láctea. O gráfico, que usa as idades de mais de 70.000 estrelas e abrange cerca de 50.000 anos-luz, ajuda-nos a ler a história de como a nossa Galáxia cresceu desde a sua infância até à espiral que vemos hoje. "Perto do centro da nossa Galáxia, vemos estrelas velhas formadas quando era pequena e jovem. Mais para o exterior, vemos estrelas jovens. Nós concluímos que a nossa Galáxia cresceu para fora," afirma Ness, autora principal do estudo.

"Para ver isto, precisávamos de um mapa de idades que abrangia grandes distâncias, e é isso que esta nova descoberta nos dá. Os investigadores mapearam a Galáxia observando gigantes vermelhas, estrelas brilhantes nos estágios finais das suas vidas que podem ser observadas a grandes distâncias do nosso Sol, até aos alcances muito internos e externos da Via Láctea. "Se soubermos a massa de uma gigante vermelha, sabemos a sua idade usando o relógio de fusão dentro de cada estrela," afirma Marie Martig, autora principal de um estudo relacionado e coautora do estudo de Ness. "A determinação das massas de gigantes vermelhas tem sido, historicamente, muito difícil, mas os levantamentos da Galáxia tornaram possíveis novas técnicas revolucionárias."

A equipa começou com espectros retirados de um dos estudos constituintes do SDSS, o APOGEE (Apache Point Observatory Galaxy Evolution Experiment). "O APOGEE é o levantamento ideal para este trabalho porque pode obter espectros de alta qualidade para 300 estrelas simultaneamente numa grande área do céu," afirma Steve Majewski da Universidade de Virgínia e investigador principal do APOGEE. "Vendo tantas estrelas ao mesmo tempo significa que a obtenção do espectro de 70.000 estrelas é realmente possível com um único telescópio num espaço de poucos anos."

As idades das estrelas não podem ser medidas apenas com os espectros do APOGEE, mas a equipa do levantamento percebeu que as curvas de luz do satélite Kepler, uma missão espacial da NASA cujo objetivo principal é encontrar planetas em redor de estrelas, podia fornecer o elo perdido entre os espectros do APOGEE e as idades das estrelas. Portanto, o APOGEE observou milhares de gigantes vermelhas que também tinham sido observados pelo Kepler. Depois de combinarem a informação dos espectros APOGEE com as curvas de luz do Kepler, os investigadores puderam então aplicar os seus métodos para medir idades para todas as 70.000 gigantes vermelhas, uma amostragem de todas as partes da Galáxia.

"Na galáxia que melhor conhecemos - a nossa - podemos ler claramente a história de como as galáxias se formam num Universo com grandes quantidades de matéria escura," comenta Ness. "Tendo em conta que podemos ver tantas estrelas individuais na Via Láctea, podemos traçar o seu crescimento em detalhes sem precedentes. Este mapa enorme acaba por ser muito importante."
Fonte: Astronomia Online


Galáxia anã gera ondulações nos subúrbios da Via Láctea

simulação da distribuição de gás e das estrelas
Ondulações no gás localizado no disco externo da nossa galáxia, têm intrigado os astrônomos, desde que elas foram reveladas pela primeiras vez por observações feitas em ondas de rádio, a uma década atrás. Agora, os astrônomos acreditam que encontraram o culpado, uma galáxia anã, contendo um material escuro e invisível, que passou perto dos subúrbios da nossa galáxia a alguns milhões de anos atrás. A pesquisa, liderada por Sukanya Chakrabarti, do Rochester Institute of Technology, apresenta a primeira explicação plausível para as ondulações galácticas. “É como se fosse jogar uma pedra num lago e gerar as ondas”, disse Charkrabarti, durante a conferência de imprensa realizada no 227 Congresso da Sociedade Astronômica Americana em Kissimmee, na Flórida. “Claro, nós não estamos falando de um lago, mas sim da nossa galáxia, que tem dezenas de milhares de anos-luz de diâmetro e é feita de estrelas e gás, mas o resultado é o mesmo – ondulações!” Charkrabarti adicionou que seu trabalho é parte de uma nova disciplina chamada de sismologia galáctica (galactoseismology). “Essa é realmente a primeira aplicação não teórica desse campo, onde nós podemos inferir coisas sobre a composição invisível das galáxias, analisando os sismos galácticos”.

Para chegar a essa conclusão, a equipe de pesquisa estudou um trio de estrelas, chamadas de variáveis Cefeidas, que são parte da provável galáxia anã, agora estimada a uma distância de 300000 anos-luz da nossa galáxia, na direção da constelação da Norma. “Nós temos uma boa ideia da distância para essas estrelas, pois o brilho intrínseco das variáveis Cefeidas, depende do seu período de pulsação, que conseguimos medir com precisão”, disse Chakrabarti. “O que eu queria saber era o quão rápido essa bala estava quando passou pela nossa galáxia – com essa informação nós podemos começar a entender a dinâmica e por fim saber quanta matéria escura existe”.

Para fazer isso, Chakrabarti e sua equipe focou em três Cefeidas na pequena galáxia. Usando observações espectroscópicas, obtidas pelo Observatório Gemini (bem como pelo Telescópio Magellan e pelo espectrógrafo WiFeS), os pesquisadores descobriram que as estrelas estão todas vagando a velocidades similares, cerca de 200 quilômetros por segundo. “Isso realmente implica que essas estrelas estão sendo parte de um sistema organizado e que se move rapidamente, e que nós acreditamos, seja uma galáxia anã. É também muito provável que esse satélite anão, tenha raspado na nossa galáxia a milhões de anos atrás e deixado essas ondulações”, disse Chakrabarti.

“Essa nova, e potencialmente poderosa forma de estudar como as estrelas, o gás e a poeira são distribuídos nas galáxias é realmente muito animadora”, disse Chris Davis, diretor do programa no U.S. National Science Foundation, que financia cerca de 65% do Gemini, como parte de uma parceria internacional, bem como esse programa de pesquisa. “Conhecida como sismologia galáctica, ela pode traçar, tanto o material visível como o invisível, incluindo a elusiva matéria escura. É uma excelente maneira para melhor entender como as galáxias e as galáxias anãs satélites e vizinhas se interagem”.

O astrônomo do Observatório Gemini Rodolfo Angeloni, refez as observações utilizando o telescópio Gemini Sul no Chile. Ele adicionou que o Gemini Sul é unicamente bem equipado para fazer esse tipo de observação. “A combinação dos espelhos cobertos de prata do Gemini e a versatilidade do espectrógrafo infravermelho Flamingos-2, realmente tornaram esse trabalho possível”, Contudo, continua ele, “Esses são alvos especialmente apagados e remotos, e nós temos realmente que levar nossos instrumentos ao limite operacional”.

A equipe planeja continuar esse trabalho observando mais estrelas variáveis Cefeidas, no halo da nossa galáxia. “Deve existir ainda uma população de variáveis Cefeidas que não foi descoberta, que se formaram de uma galáxia anã rica em gás caindo no halo da nossa galáxia”, disse Chakrabarti. “Com as capacidades dos telescópios atuais e dos instrumentos neles acoplados, nós devemos ser capazes de amostrar de maneira suficiente o halo da Via Láctea, para que possamos fazer estimativas razoáveis da quantidade de matéria escura, um dos grandes mistérios na astronomia de hoje”.

A equipe internacional de pesquisa, inclui Rodolfo Angeloni, Ken Freeman, Leo Blitz, entre outros, e os cientistas do RIT Benjamin Sargent e Andrew Lipnicky, um estudante no programa de ciências astrofísicas e tecnologia. As observações do Gemini foram possíveis graças a uma premiação do Time Discretionary do Diretor, e a pesquisa foi financiada pelo NSF sob o grant número 1517488.
Fonte: Gemini Obervatory

Hubble Registra a Supermassiva e Superfaminta Galáxia NGC 4845

Supermassive and super-hungry

Essa imagem do Telescópio Espacial Hubble, das agências espaciais, NASA e ESA mostra a galáxia espiral NGC 4845, localizada a cerca de 65 milhões de anos-luz de distância da Terra, na constelação de Virgo (A Virgem). A orientação da galáxia claramente revela a sua bela estrutura espiral, um disco plano de poeira circundando um brilhante bulbo galáctico. O centro brilhante da NGC 4845 abriga uma versão gigantesca de um buraco negro, conhecido como um buraco negro supermassivo. A presença de um buraco negro em galáxias distantes como a NGC 4845 pode ser inferida do seu efeito nas estrelas mais internas da galáxia.

 Essas estrelas experimentam uma forte atração gravitacional do buraco negro e começam a girar ao redor do centro da galáxia com uma velocidade muito maior do que as estrelas mais externas. A partir da investigação do movimento dessas estrelas centrais, os astrônomos podem estimar a massa do buraco negro central – para a NGC 4845 esse buraco negro tem uma massa de centenas de milhares de vezes a massa do Sol. Essa mesma técnica foi usada para descobrir o buraco negro supermassivo central da nossa Via Láctea, o Sagittarius A*, que tem cerca de 4 milhões de vezes a massa do Sol.

O núcleo galáctico da NGC 4845 não é apenas supermassivo, mas também super-faminto. Em 2013, os pesquisadores estavam observando outra galáxia, quando eles notaram uma violenta flare no centro da NGC 4845. A flare veio do buraco negro central enquanto ele se alimentava e consumia um objeto muitas vezes mais massivo que Júpiter. Uma anã marrom, ou um grande planeta simplesmente passou muito perto e foi devorado pela fúria e pela fome do núcleo da NGC 4845.
Fonte: SPACE TODAY
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