10 de fev de 2016

Planetas tipo - Terra tem interiores Tipo-Terra

Esta impressão de artista compara as estruturas da Terra (esquerda) com o exoplaneta Kepler-93b (direita), que tem 1,5 vezes o tamanho da Terra e é 4 vezes mais massivo. Uma nova investigação sugere que os mundos rochosos partilham estruturas parecidas, com um núcleo que contém cerca de um-terço da massa total, rodeado por um manto e coberto por uma crosta fina. Crédito: M. Weiss/CfA


As crianças aprendem na escola a estrutura básica da Terra: uma fina crosta exterior, um manto espesso e um núcleo com o tamanho de Marte. Mas será que esta estrutura é universal? Será que os exoplanetas em redor de outras estrelas têm as mesmas três camadas? Uma nova investigação sugere que a resposta é sim - que terão interiores muito semelhantes ao da Terra. "Queríamos ver quão parecidos com a Terra são estes planetas rochosos. E parece que são muito parecidos com a Terra," afirma Li Zeng do Centro Harvard-Smithsonian para Astrofísica, autor principal do estudo.

Para chegar a esta conclusão, Zeng e coautores aplicaram um modelo computacional conhecido como PREM (Preliminary Reference Earth Model), que é o modelo padrão para o interior da Terra. Ajustaram o modelo para acomodar massas e composições diferentes, e aplicaram-no a seis exoplanetas rochosos conhecidos cujas massas e tamanhos são bem conhecidos. Eles descobriram que todos os outros planetas, apesar das suas diferenças em relação à Terra, têm um núcleo de níquel/ferro que corresponde a cerca de 30% da massa do planeta. Em comparação, cerca de um-terço da massa da Terra está no seu núcleo. A massa restante está no manto e na crosta, tal como a Terra.

"Nós só conhecemos bem a estrutura da Terra há aproximadamente cem anos. Agora podemos calcular as estruturas de planetas em torno de outras estrelas, apesar de não os podermos visitar," acrescenta Zeng. O novo código também pode ser aplicado a mundos gelados mais pequenos, como luas ou planetas anões no Sistema Solar exterior. Por exemplo, ao inserir a massa e o tamanho de Plutão, a equipa determina que cerca de um-terço é gelo (principalmente água gelada, mas também amónia e metano gelado).

O modelo assume que os exoplanetas distantes têm composições químicas semelhantes à da Terra. Tal é razoável com base nas abundâncias relevantes dos elementos químicos essenciais como ferro, magnésio, silício e oxigénio em sistemas próximos. No entanto, planetas que se formem em regiões mais ou menos ricas em metais da Galáxia podem mostrar estruturas interiores diferentes. A equipa espera explorar estas questões em pesquisas futuras. O artigo que descreve este trabalho, da autoria de Li Zeng, Dimitar Sasselov e Stein Jacobsen, foi aceite para publicação na revista The Astrophysical Journal e está disponível online.  
Fonte: Astronomia Online                   



Misteriosas colinas flutuantes em Plutão

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As geleiras de gelo de nitrogênio em Plutão parecem carregar uma carga intrigante: numerosas e isoladas colinas que podem ser fragmentos de gelo de água das terras soerguidas da superfície de Plutão ao redor. Essas colinas individualmente medem de um a alguns quilômetros de diâmetro de acordo com as imagens e os dados enviados pela sonda New Horizons da NASA. As colinas, que estão na vasta planície de gelo, conhecida como Sputnik Planum, dentro do coração de Plutão, são provavelmente, versões em miniaturas de montanhas maiores localizadas na borda oeste da Sputnik Planum. Elas são outro exemplo da fascinante e da abundante atividade geológica de Plutão.

Devido ao fato do gelo de água ser menos denso do que o gelo dominado pelo nitrogênio, os cientistas acreditam que essas colinas de gelo de água estão flutuando num mar de nitrogênio congelado e se move com o tempo como os icebergs observados nos oceanos congelados da Terra. As colinas são provavelmente fragmentos das terras elevadas que se quebraram e estão sendo carregadas pelas geleiras de nitrogênio na Sputnik Planum. Cadeias de colinas flutuantes são formadas ao longo da passagem das geleiras.

Quando as colinas entram no terreno celular da região central da Sputnik Planum, elas se tornam sujeitas aos movimentos convectivos do gelo de nitrogênio, e são empurradas para as bordas das células, onde os aglomerados das colinas em grupos atingem cerca de 20 quilômetros de diâmetro. Na parte  terminal norte da imagem, a feição informalmente chamada de Challenger Colles – em homenagem à tripulação perdida no acidente do Ônibus Espacial Challenger – parece ser uma acumulação especialmente grande dessas colinas, medindo 60 por 35 quilômetros. Essa feição está localizada perto da borda com as terras elevadas, longe do terreno celular, e podem representar uma localização onde as colinas estão ficando espraiadas, devido ao fato do gelo de nitrogênio estar ficando especialmente raso.

A imagem acima mostra o detalhe da imagem maior que cobre boa parte do hemisfério de Plutão observado pela New Horizons. O detalhe foi obtido pelo instrumento Multispectral Visible Imaging Camera, ou MVIC da New Horizons. O norte está para cima, a iluminação vem da parte superior esquerda da imagem. A imagem tem uma resolução de cerca de 320 metros por pixel. A imagem mede quase 500 quilômetros de comprimento e cerca de 340 quilômetros de largura. Ela foi obtida a aproximadamente 16000 quilômetros de distância da superfície de Plutão, 12 minutos antes da maior aproximação da sonda New Horizons com o planeta anão.

A vizinha limpa e arrumada da Via Láctea


A galáxia anã IC 1613Crédito:ESO

Muitas galáxias encontram-se cheias de poeira, enquanto outras apresentam ocasionais faixas escuras de fuligem cósmica opaca espiralando entre o gás e as estrelas. No entanto, o alvo desta nova imagem, obtida pela câmera OmegaCAM montada no Telescópio de Rastreio do VLT no ESO, no Chile, é bastante peculiar — a pequena galáxia chamada IC 1613 é uma maníaca por limpeza! IC 1613 contém muito pouca poeira cósmica, o que permite aos astrônomos explorar o seu conteúdo com bastante facilidade. Não é apenas uma questão de aparência; a limpeza desta galáxia é vital para a compreendermos o Universo que nos rodeia. IC 1613 é uma galáxia anã situada na constelação da Baleia. Esta imagem do VST mostra a beleza pouco convencional deste objeto, deixando-nos observar suas estrelas todas espalhadas e gases rosa brilhante, em grande detalhe.

O astrônomo alemão
Max Wolf descobriu o fraco brilho de IC 1613 em 1906. Em 1928, o seu compatriota Walter Baade utilizou o poderoso telescópio de 2,5 metros instalado no Observatório de Mount Wilson, na Califórnia, conseguindo observar as estrelas individuais. A partir destas observações os astrônomos concluíram que esta galáxia deveria estar muito perto de nós, uma vez que apenas era possível resolver estrelas individuais com tamanho aparente de alfinetes nas galáxias mais próximas. Desde essa altura, os astrônomos confirmaram que IC 1613 é efetivamente um membro do Grupo Local, uma coleção de mais de 50 galáxias que inclui a nossa galáxia, a Via Láctea. IC 1613 situa-se a 2,3 milhões de anos-luz de distância de nós, sendo relativamente bem estudada devido à sua proximidade. Os astrônomos descobriram que se trata de uma anã irregular, a qual não apresenta muitas das características encontradas em outras galáxias pequenas, como por exemplo um disco estrelado.

No entanto, o que falta em forma à IC 1613 é compensado em termos de limpeza. Sabemos a distância à IC 1613 com elevado grau de precisão, parcialmente devido aos níveis anomalamente baixos de poeira que se encontram lá e ao longo da nossa linha de visada — algo que permite observações muito mais claras. A segunda razão da distância ser conhecida com tanta precisão deve-se com o fato desta galáxia abrigar uma quantidade de estrelas de dois tipos:
variáveis Cefeides e variáveis RR Lyrae. Estes tipos de estrelas pulsam de forma ritmada, crescendo em brilho e tamanho de forma característica a intervalos regulares.

Como sabemos por experiência cotidiana na Terra, os objetos que brilham, tais como as lâmpadas ou as chamas das velas, parecem mais fracos à medida que nos afastamos deles. Os astrônomos usam esta regra simples da lógica para descobrir quão distantes é que os objetos no Universo estão realmente — desde que saibam quão brilhantes são na realidade, ou seja, desde que conheçam o seu brilho intrínseco. As variáveis Cefeides e RR Lyrae têm a propriedade especial do seu período de aumento e diminuição de brilho estar diretamente ligado ao seu brilho intrínseco. Por isso, ao medirem quão rápido flutuam, os astrônomos podem calcular o seu brilho intrínseco. Comparando depois esse valor ao brilho aparente medido, podemos saber quão distantes é que se encontram, de modo a parecerem tão tênues quando observados.

As estrelas para as quais se conhece o seu brilho intrínseco funcionam como
velas padrão, como os astrônomos lhes chamam, um pouco como uma vela com determinado brilho atuaria para se calcular intervalos de distância baseados no brilho observado do cintilar da sua chama. Usando velas padrão — tais como as estrelas variáveis que se encontram em IC 1613 e as menos comuns explosões de supernova do tipo Ia, que podem ser observadas ao longo de maiores distâncias cósmicas — os astrônomos construíram uma escada de distância cósmica, que penetra o espaço cada vez mais profundamente. Há décadas atrás a IC 1613 ajudou os astrônomos a determinar como usar estrelas variáveis para mapear a grande extensão do Universo. Nada mau para uma pequena galáxia sem forma!
Fonte: ESO

Uma beleza muitas vezes ignorada

Uma beleza muitas vezes ignorada

Esta fotografia da semana mostra a galáxia espiral NGC 986 situada na constelação da Fornalha. A galáxia, que foi descoberta em 1826 pelo astrônomo escocês James Dunlop, não costuma ser fotografada muitas vezes devido à sua proximidade com o rico e famoso aglomerado de galáxias da Fornalha, o que não deixa de ser uma pena já que esta galáxia, além de ser um grande objeto científico, é também muito bonita. NGC 986 situa-se a cerca de 56 milhões de anos-luz de distância e parece quase perfeita vista de cima ou — como os astrônomos dizem, vista de face.

 A sua posição no céu permite-nos observar os dois braços espiris principais e também uma estrutura central em forma de barra, composta por estrelas e poeira, que faz com que este objeto seja classificado como uma galáxia espiral barrada. Rastreios astronômicos mostraram que cerca de dois terços de todas as galáxias espirais contêm uma barra, incluindo a Via Láctea, e por isso NGC 986 é um objeto perfeito para estudar a estrutura das galáxias e descobrir mais sobre a nossa própria casa galática, a qual se torna difícil de estudar a partir do interior.

Esta imagem, capturada pelo instrumento
FORS montado no Very Large Telescope, no Observatório do Paranal, no norte do Chile, foi obtida no âmbito do programa Jóias Cósmicas do ESO, o qual visa obter imagens de objetos interessantes, intrigantes ou visualmente atrativos, utilizando os telescópios do ESO, para efeitos de educação e divulgação científica. O programa utiliza tempo de telescópio que não pode ser usado em observações científicas. Todos os dados obtidos podem ter igualmente interesse científico e são por isso postos à disposição dos astrônomos através do arquivo científico do ESO.
Crédito: ESO

Lua foi produzida por uma colisão frontal entre Terra e um planeta em formação

Impressão de artista do evento que produziu a Lua. Crédito: William K. Hartmann


Segundo geoquímicos da UCLA (Universidade da Califórnia, Los Angeles), a Lua foi formada por uma violenta colisão de frente entre a Terra primitiva e um "embrião planetário" chamado Theia aproximadamente 100 milhões de anos depois da formação do nosso planeta. Os cientistas já sabiam deste acidente a alta velocidade, que ocorreu quase há 4,5 mil milhões de anos atrás, mas muitos pensavam que a Terra colidiu com Theia a um ângulo de 45 graus ou mais - uma poderosa colisão de lado. Novas evidências divulgadas na edição de 29 de janeiro da revista Science reforçam consideravelmente o caso de um ataque frontal.

Os investigadores analisaram sete rochas trazidas para a Terra da Lua pelas missões Apollo 12, 15 e 17, bem como seis rochas vulcânicas do manto da Terra - cinco do Hawaii e uma do estado americano do Arizona. A chave para a reconstrução do impacto gigante foi uma assinatura química revelada nos átomos de oxigénio das rochas (o oxigénio constitui 90% do volume das rochas e 50% do seu peso). Mais de 99,9% do oxigénio da Terra é O-16, assim chamado porque cada átomo contém 8 protões e 8 neutrões. Mas também existem pequenas quantidades de isótopos de oxigénio mais pesados: O-17, que tem um neutrão extra, e O-18, que tem dois neutrões extra. A Terra, Marte e outros corpos planetários no nosso Sistema Solar têm, cada um, um rácio único de O-17 para O-16 - cada um, uma "impressão digital" distinta.

Em 2014, uma equipa de cientistas alemães divulgou na Science que a Lua também tem o seu próprio e único rácio de isótopos de oxigénio, diferente do da Terra. A nova investigação descobriu que tal não é o caso. "Nós não vemos nenhuma diferença entre os isótopos de oxigénio da Terra e da Lua; são indistinguíveis," afirma Edward Young, autor principal do novo estudo e professor de geoquímica e cosmoquímica na UCLA. A equipe de pesquisa de Young usou tecnologia e técnicas topo-de-gama para fazer medições extraordinariamente precisas e cuidadosas, e verificou-as com o novo espectrómetro de massa da universidade.

O facto de que o oxigénio nas rochas da Terra e da Lua partilham assinaturas químicas foi muito revelador, afirma Young. Caso a Terra e Theia tivessem colidido num golpe lateral, a vasta maioria da Lua seria principalmente constituída pelo corpo Theia, e a Terra e a Lua teriam diferentes isótopos de oxigénio. Uma colisão de frente, no entanto, provavelmente teria resultado na composição química semelhante da Terra e da Lua. Theia foi bem misturado tanto na Terra como na Lua e uniformemente disperso entre os dois," comenta Young. "Isto explica porque é que não vemos uma assinatura diferente de Theia na Lua em relação à Terra."

Theia, que não sobreviveu à colisão (exceto que agora compõe grande parte da Terra e da Lua), estava a crescer e provavelmente ter-se-ia tornado um planeta caso a colisão não tivesse ocorrido, acrescenta Young. Ele e outros cientistas pensam que o corpo tinha aproximadamente o mesmo tamanho que a Terra; outros acham que era mais pequeno, talvez parecido com Marte.

Outra questão interessante é saber se a colisão com Theia removeu qualquer água que a Terra primitiva pudesse conter. Depois da colisão - talvez dezenas de milhões de anos mais tarde - pequenos asteroides provavelmente atingiram a Terra, incluindo aqueles ricos em água. As colisões de corpos em crescimento ocorreram com muita frequência naquela época, afirma Young, embora Marte tivesse evitado grandes colisões. A colisão frontal foi inicialmente proposta em 2012 por Matija Cuk, agora no Instituto SETI, e Sarah Stewart, professora na Universidade Davis da Califórnia; e, separadamente durante o mesmo ano, por Robin Canup do SwRI (Southwest Research Institute).
Fonte: Astronomia Online



 

A atmosfera azul de Plutão em infravermelho

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Essa imagem feita pela sonda New Horizons da NASA é a primeira feita da atmosfera de Plutão nos comprimentos de onda do infravermelho, e a primeira imagem da atmosfera feita com dados obtidos pelo instrumento Ralph/Linear Etalon Imaging Spectral Array, ou LEISA, da New Horizons. Nessa imagem, a luz do Sol vem de cima e de trás de Plutão. A imagem foi registrada no dia 14 de Julho de 2015, enquanto a sonda New Horizons estava a cerca de 180000 quilômetros de distância de Plutão. A imagem cobre o intervalo espectral completo do LEISA (de 1.25 a 2.5 mícron), que é dividido em terços, com o terço mais curto sendo colocado no canal azul, o terço intermediário no canal verde, e o terço mais longo no canal vermelho. O norte na imagem está na posição de 10 horas.

O anel azul ao redor do Plutão é causado pela luz do Sol sendo espalhado pelas partículas presentes na névoa comum na atmosfera de Plutão. Os cientistas acreditam que a névoa é poluição fotoquímica resultante da ação da luz do Sol no metano e em outras moléculas, produzindo uma mistura complexa de hidrocarbonetos como acetileno e etileno. Esses hidrocarbonetos se acumulam em pequenas partículas – com uma dimensão de uma fração de micrômetro – que espalha a luz do Sol e faz com que a névoa assuma essa coloração azulada.

A nova imagem infravermelha, quando combinada com imagens anteriores feitas em comprimentos de onda mais curtos da luz visível, dá aos cientistas pistas sobre o tamanho e sobre a distribuição das partículas. As partes esbranquiçadas ao redor do limbo de Plutão nessa imagem representam a luz do Sol saindo de áreas mais refletivas ou mais suaves na superfície de Plutão – com a mancha maior sendo a seção oeste da área conhecida como Cthulhu Regio. Outras observações feitas com o LEISA e que ainda serão enviadas para a Terra, devem registrar a parte remanescente da névoa, da parte inferior da imagem.

Explosão de buraco negro numa galáxia muito, muito distante

A radiogaláxia Pictor A. Crédito: raios-X - NASA/CXC/Univ. de Hertfordshire/M. Hardcastle et al.; rádio - CSIRO/ATNF/ATCA

A saga da "Guerra das Estrelas" conta com a fictícia "Estrela da Morte", que pode disparar raios poderosos de radiação no espaço. O Universo, no entanto, produz fenómenos que muitas vezes ultrapassam o que a ficção científica pode imaginar. A galáxia Pictor A é um destes objetos impressionantes. Esta galáxia, localizada a quase 500 milhões de anos-luz da Terra, contém um buraco negro supermassivo no seu centro. É libertada uma quantidade enorme de energia gravitacional à medida que o material espirala em direção ao horizonte de ventos, o ponto de não retorno para o material em queda. Esta energia produz um feixe gigantesco, ou jato, de partículas que viajam quase à velocidade da luz no espaço intergaláctico.

Para captar imagens deste jato, os cientistas usaram o Observatório de raios-X Chandra da NASA em vários momentos dos últimos 15 anos. Os dados em raios-X pelo Chandra (azul) foram combinados com dados no rádio obtidos pelo ATCA (Australia Telescope Compact Array, a vermelho) a fim de produzir esta nova composição. Ao estudar os detalhes da estrutura vista tanto em raios-X como no rádio, os cientistas procuram ganhar uma compreensão mais profunda destas explosões colimadas.

A imagem de Pictor A, em raios-X pelo Chandra, mostra um jato espetacular emanado por um buraco negro no centro da galáxia e que se prolonga por cerca de 300.000 anos-luz, na direção de um "hotspot" brilhante e um jato oposto que aponta na direção oposta.  Crédito: raios-X - NASA/CXC/Univ. de Hertfordshire/M. Hardcastle et al.; rádio - CSIRO/ATNF/ATCA

O jato [para a direita] em Pictor A é o mais próximo de nós. Exibe uma emissão contínua em raios-X com quase 300.000 anos-luz. Em comparação, a Via Láctea mede cerca de 100.000 anos-luz em diâmetro. Dada a relativa proximidade e a capacidade do Chandra em obter imagens detalhadas em raios-X, os cientistas podem observar características detalhadas no jato e testar ideias de como a emissão de raios-X é produzida. Além do jato proeminente visto a apontar para a direita na imagem, os investigadores anunciaram evidências de outro jato apontando na direção oposta. Embora evidências deste jato já tivessem sido relatadas anteriormente, estes novos dados do Chandra confirmam a sua existência. O brilho ténue do jato oposto é provavelmente devido ao seu movimento, para lá da linha de visão da Terra.

A imagem rotulada mostra a localização do buraco negro supermassivo, do jato e do jato oposto. Também está legendado um "lóbulo rádio" onde o jato empurra o gás em redor e um "hotspot" provocado por ondas de choque - semelhante com explosões sónicas de um avião supersónico - perto da ponta do jato. As propriedades detalhadas do jato e do jato oposto, observadas com o Chandra, mostram que a sua emissão de raios-X vem provavelmente de eletrões que espiralam em redor das linhas do campo magnético, um processo chamado emissão de sincotrão. Neste caso, os eletrões devem ser continuamente re-acelerados à medida que avançam ao longo do jato. Não se percebe ainda muito bem como é que isto ocorre.

Os investigadores descartaram um mecanismo diferente para a produção da emissão de raios-X do jato. Nesse cenário, os eletrões viajando para longe do buraco negro no jato, perto da velocidade da luz, movem-se pelo mar de radiação cósmica de fundo deixada para trás pela fase quente do Universo após o Big Bang. Quando um eletrão em rápido movimento colide com um destes fotões da radiação cósmica de fundo, pode aumentar a energia do fotão na banda dos raios-X.

O brilho de raios-X do jato depende da potência do feixe de eletrões e da intensidade da radiação de fundo. O brilho relativo dos raios-X oriundos do jato e do jato oposto em Pictor A não corresponde com o esperado neste processo que envolve a radiação cósmica de fundo, e efetivamente elimina-a como a fonte de produção de raios-X no jato. O artigo que descreve estes resultados foi publicado na Monthly Notices da Sociedade Astronómica Real e está disponível online.
Fonte: Astronomia Online


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