21 de mar de 2016

“Estrela da Morte” real está destruindo planetas

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Há uma estrela não muito longe de nós que está destruindo vários planetesimais. É uma anã branca, a WD 1145+017, que tem sido observada pelas missões espaciais Kepler e K2. Anãs brancas são estrelas mortas, do tamanho do planeta Terra. Elas são super densas, e consistem basicamente de carbono. A maioria das estrelas, inclusive o nosso sol, terminam como estrelas deste tipo – observá-las é como ver o futuro do nosso sistema solar. Esta estrela em questão já havia sido notícia em outra oportunidade, quando astrônomos descobriram um planetesimal, um objeto pequeno que pode ser um pequeno planeta ou um outro corpo menor, sendo destruído pela estrela, enquanto a orbitava a 837.000 km, pouco mais do dobro da distância Terra-lua.  Agora, depois de examinar mais atentamente a estrela, os astrônomos descobriram outros objetos sendo destruídos por ela.

As observações feitas com o Thai National Telescope detectaram pelo menos seis novos corpos orbitando a WD 1145+017, possivelmente mais. Estes novos corpos estão orbitando a estrela morta a uma distância parecida com a distância do corpo observado anteriormente, e tem cada um dois a quatro vezes o tamanho da estrela. Segundo os astrônomos, não se tratam de rochas sólidas, mas enormes nuvens de gás e poeira que se formam de pedras muito menores que estão se desintegrando. Os astrônomos têm uma série de perguntas que devem ser respondidas com novas observações, como “como funciona a desintegração de um planetesimal”, “quanto tempo ela dura”, “será que veremos tudo desaparecer em um ano ou dois”, “como o disco de poeira em torno da estrela evolui” e “como a composição da estrela vai se alterar”.
Fonte: HYPESCIENCE.COM

Buraco negro vermelho de “fúria” é observado por astrônomos

Impressão artística do buraco negro
Violentas luzes vermelhas, com duração de apenas frações de segundo, foram observadas durante uma das mais brilhantes explosões de buracos negros nos últimos anos. Em junho de 2015, um buraco negro chamado V404 Cygni sofreu um dramático brilho por cerca de duas semanas, uma vez que devorou ​​o material que havia retirado de uma estrela companheira em órbita. O V404 Cygni, que está cerca de 7.800 anos-luz da Terra, foi o primeiro buraco negro definitivo a ser identificado em nossa galáxia e pode ficar extremamente brilhante quando está devorando materiais ativamente. Em um novo estudo, publicado na revista Monthly Notices da Royal Astronomical Society, uma equipe internacional de astrônomos liderada pela Universidade de Southampton, na Inglaterra, relatou que o buraco negro emitiu deslumbrantes flashes em vermelho com duração de apenas frações de segundo, conforme despejava material que não conseguia engolir.

Os astrônomos associaram a cor vermelha com jatos velozes de matéria que foram ejetados perto do buraco negro. Estas observações fornecem novas ideias sobre a formação de tais jatos e fenômenos de buracos negros extremos. Principal autor do estudo, Dr. Poshak Gandhi, professor associado na Universidade de Astronomia de Southampton, comenta: “A velocidade muito alta nos diz que a região onde essa luz vermelha está sendo emitida deve ser muito compacta. Reunindo pistas sobre a cor, a velocidade e o poder desses flashes, podemos concluir que esta luz está sendo emitida a partir da base do buraco negro. A origem destes jatos ainda é desconhecida, apesar de fortes campos magnéticos serem suspeitos de desempenhar um papel nisso”.

Fúria vermelha
“Além disso, esses flashes vermelhos são mais fortes no auge da agitação de alimentação do buraco negro. Especula-se que quando o buraco negro estava sendo rapidamente forçado a se alimentar por sua estrela companheira de órbita, reagiu violentamente expelindo parte do material como um jato que se movia rapidamente. A duração desses episódios intermitentes poderia estar relacionada com o ligar e desligar do jato, visto pela primeira vez em detalhe”.

Devido à natureza imprevisível e à raridade dessas “explosões” brilhantes de buracos negros, os astrônomos têm muito pouco tempo para reagir. Por exemplo, a última erupção do V404 Cygni havia sido em 1989. Ele esteve excepcionalmente brilhante em junho de 2015 e constituiu uma excelente oportunidade para esse trabalho. Na verdade, esta foi uma das mais brilhantes explosões de buracos negros nos últimos anos. Mas a maioria das explosões são muito opacas, tornando-as difíceis de estudar.

Cada flash era cegamente intenso, equivalente à potência de cerca de 1.000 sóis. E alguns dos flashes eram mais curtos do que 1/40º de segundo – cerca de dez vezes mais rápido do que a duração de um piscar típico de um olho. Tais observações exigem novas tecnologias, de modo que os astrônomos usaram a câmera de imagem rápida UltraCam montada no telescópio Herschel William, em La Palma, nas Ilhas Canárias.

Trabalho conjunto
O professor Vik Dhillon, da Universidade de Sheffield, na Inglaterra, e cocriador da UltraCam, disse: “A UltraCam é a única que pode operar a uma velocidade muito alta, capturando ‘filmes’ com alta taxa de quadros por segundo de alvos astronômicos, em três cores simultaneamente. Isto nos permitiu determinar a cor vermelha desses flashes de luz do V404 Cygni”. O evento de 2015 fez os astrônomos coordenarem esforços mundiais para observar explosões futuras. Suas curtas durações e emissões fortes em todo o espectro eletromagnético requerem uma estreita comunicação, compartilhamento de dados e esforços de colaboração entre cientistas. Estas observações podem ser um verdadeiro desafio, especialmente quando se tenta observações simultâneas de telescópios terrestres e satélites espaciais”, conclui Gandhi.

Uma fonte que acelera raios cósmicos galácticos até níveis sem precedentes


Impressão de artista de nuvens moleculares gigantes que rodeiam o Centro Galáctico, bombardeadas por protões altamente energéticos acelerados na vizinhança do buraco negro central, que subsequentemente brilham em raios-gama. Crédito: Dr. Mark A. Garlick / Colaboração H.E.S.S.

Há já mais de dez anos que o observatório H.E.S.S. na Namíbia, dirigido por uma colaboração internacional de 42 instituições em 12 países, tem vindo a mapear o centro da nossa Galáxia em raios-gama altamente energéticos. Estes raios-gama são produzidos por raios cósmicos oriundos da região mais interna da Galáxia. Uma análise detalhada dos dados mais recentes do H.E.S.S., publicados na edição de 16 de março da revista Nature, revela pela primeira vez uma fonte desta radiação cósmica em energias nunca antes observadas na Via Láctea: o buraco negro supermassivo no centro da Galáxia, que provavelmente acelera os raios cósmicos até energias 100 vezes superiores àquelas obtidas no maior acelerador de partículas da Terra, o LHC no CERN. A Terra é constantemente bombardeada por partículas de alta-energia (protões, eletrões e núcleos atómicos) de origem cósmica, partículas que compõem a chamada "radiação cósmica". Estes "raios cósmicos" são eletricamente carregados e são, portanto, fortemente desviados pelos campos magnéticos interestelares que permeiam a nossa Galáxia. O seu percurso através do cosmos é randomizado por estes desvios, o que torna impossível a identificação direta das fontes astrofísicas responsáveis pela sua produção. Assim, durante mais de um século, a origem dos raios cósmicos continua a ser um dos mistérios mais duradouros da ciência.

Felizmente, os raios cósmicos interagem com a luz e o gás na vizinhança das suas fontes, produzindo raios-gama. Estes raios-gama viajam em linhas retas e não são desviados pelos campos magnéticos, podendo, portanto, ser traçados até à sua origem. Quando um raio-gama altamente energético atinge a Terra, interage com uma molécula na atmosfera superior, produzindo uma chuva de partículas secundárias que emitem um curto pulso de "luz de Cherenkov". Ao detetar estes flashes de luz usando telescópios equipados com grandes espelhos, foto-detetores sensíveis e eletrónica topo-de-gama, foram identificadas, ao longo das três últimas décadas, mais de 100 fontes de raios-gama. O observatório H.E.S.S. (High Energy Stereoscopic System) na Namíbia representa a última geração destas redes de telescópios. É operado por cientistas de 42 instituições em 12 países, com contribuições principais de MPIK Heidelberg, Alemanha, CEA e CNRS, França.

Hoje sabemos que os raios cósmicos com energias até cerca de 100 TeV (tera eletrão-volt) são produzidos na nossa Galáxia por objetos como remanescentes de supernovas e nebulosas alimentadas por ventos de pulsares. Os argumentos teóricos e as medições diretas dos raios cósmicos que alcançam a Terra indicam, no entanto, que as fábricas de raios cósmicos na nossa Galáxia devem ser capazes de fornecer partículas com, pelo menos, até 1 PeV (peta eletrão-volt). Apesar de muitos aceleradores multi-TeV terem sido descobertos nos últimos anos, até agora a procura das fontes dos raios cósmicos galácticos mais energéticos foi infrutífera.
Impressão de artista de nuvens moleculares gigantes que rodeiam o Centro Galáctico, bombardeadas por protões altamente energéticos acelerados na vizinhança do buraco negro central, que subsequentemente brilham em raios-gama.  Crédito: Dr. Mark A. Garlick / Colaboração H.E.S.S.

Observações detalhadas do Centro Galáctico, feitas pelo H.E.S.S. ao longo dos últimos 10 anos, e publicadas anteontem na revista Nature, finalmente fornecem indicações diretas da aceleração de raios cósmicos até níveis PeV. Durante os primeiros três anos de observações, o H.E.S.S. descobriu uma fonte muito poderosa de raios-gama na região do Centro Galáctico, bem como emissão difusa de raios-gama das nuvens moleculares gigantes que o rodeiam numa zona com aproximadamente 500 anos-luz de diâmetro. Estas nuvens moleculares são bombardeadas por raios cósmicos que se deslocam quase à velocidade da luz, que produzem raios-gama através das suas interações com a matéria nas nuvens. Uma notavelmente boa coincidência espacial entre os raios-gama observados e a densidade de material nas nuvens indica a presença de um ou mais aceleradores de raios cósmicos nessa região.

No entanto, a natureza da fonte permanecia um mistério. Observações mais profundas obtidas pelo H.E.S.S. entre 2004 e 2013 lançaram nova luz sobre os processos que alimentam os raios cósmicos na região. De acordo com Aion Viana (MPIK, Heidelberg), "a quantidade sem precedentes de dados e o progresso feito nas metodologias permite-nos medir simultaneamente a distribuição espacial e a energia dos raios cósmicos." Com estas medições únicas, os cientistas do H.E.S.S. conseguiram, pela primeira vez, identificar a origem destas partículas: "algures entre os 33 anos-luz centrais da Via Láctea, existe uma fonte astrofísica capaz de acelerar protões para energias de aproximadamente 1 PeV, continuamente, durante pelo menos 1000 anos," explica Emmanuel Moulin (CEA, Saclay). Numa analogia com o "Tevatron", o primeiro acelerador de partículas construído pelo Homem que alcançou energias de 1 TeV, esta nova classe de acelerador cósmico foi apelidada de "Pevatron". "Com o H.E.S.S., somos agora capazes de rastrear a propagação dos protões PeV na região central da Galáxia," acrescenta Stefano Gabici (CNRS, Paris).

O centro da nossa Galáxia é o lar de muitos objetos capazes de produzir raios cósmicos altamente energéticos, incluindo, em particular, um remanescente de supernova, uma nebulosa alimentada por ventos de um pulsar e um enxame compacto de estrelas massivas. No entanto, "o buraco negro supermassivo localizado no centro da Galáxia, chamado Sgr A*, é a fonte mais plausível dos protões PeV," afirma Felix Aharonian (MPIK, Heidelberg e DIAS, Dublin), acrescentando que "várias possíveis regiões de aceleração podem ser consideradas, quer na proximidade imediata do buraco negro, quer mais longe, onde uma fração do material que cai para o buraco negro é expelido de volta para o ambiente, iniciando-se assim a aceleração de partículas."

A medição H.E.S.S. dos raios-gama pode ser usada para inferir o espetro dos protões que foram acelerados pelo buraco negro central - revelando que Sgr A* está provavelmente a acelerar protões para energias a níveis PeV. Atualmente, estes protões não conseguem explicar o fluxo total de raios cósmicos detetados na Terra. "Se, no entanto, o nosso buraco negro central tivesse sido mais ativo no passado", argumentam os cientistas, "então poderia ser realmente responsável pela maior parte dos raios cósmicos galácticos que são observados hoje na Terra". A ser verdade, isso poderia influenciar o debate de um século sobre a origem destas partículas enigmáticas.
Fonte: Astronomia Online

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