22 de abr de 2016

Experiência final da VENUS EXPRESS lança luz sobre atmosfera polar de VÉNUS

Visualização da Venus Express durante a manobra de aerotravagem, na qual a sonda orbitou Vénus a uma altitude de aproximadamente 130 km entre 18 de junho e 11 de julho de 2014. No mês anterior, a altitude foi reduzida gradualmente de cerca de 200 km para 130 km.  Crédito: ESA - C. Carreau

Alguns dos resultados finais enviados pela sonda Venus Express da ESA, antes de mergulhar através da atmosfera do planeta, revelaram a presença de ondas atmosféricas - e uma temperatura média de -157º C, mais frio do que em qualquer outro lugar da Terra. Além de nos dizer muito sobre as regiões polares - anteriormente inexploradas - de Vénus, e de melhorar o nosso conhecimento deste vizinho planetário, a experiência é uma grande promessa para a missão ExoMars da ESA, que está neste preciso momento a caminho do Planeta Vermelho. Os resultados foram publicados na edição de 11 de abril de 2016 da revista Nature Physics.

A Venus Express da ESA chegou a Vénus em 2006. Passou oito anos a explorar o planeta a partir de órbita, ultrapassando em muito a duração planeada da missão (500 dias), antes de ficar sem combustível. A sonda começou então a sua descida, mergulhando cada vez mais na atmosfera de Vénus, antes da missão perder contacto com a Terra (novembro de 2014) e terminar oficialmente (dezembro de 2014). No entanto, a Venus Express foi diligente até ao fim; as órbitas de baixa altitude foram realizadas durante os meses finais da missão, levando a nave espacial perto o suficiente para sentir fricção mensurável com a atmosfera. Usando os seus acelerómetros a bordo, a nave mediu a desaceleração que sentia enquanto atravessava a atmosfera superior do planeta - uma manobra conhecida como aerotravagem.
Visualização da Venus Express durante a manobra de aerotravagem, na qual a sonda orbitou Vénus a uma altitude de aproximadamente 130 km entre 18 de junho e 11 de julho de 2014. No mês anterior, a altitude foi reduzida gradualmente de cerca de 200 km para 130 km. Crédito: ESA - C. Carreau

"A aerotravagem usa o atrito atmosférico para abrandar uma nave, por isso fomos capazes de usar as medições dos acelerómetros para explorar a densidade da atmosfera de Vénus," afirma Ingo Müller-Wodarg do Imperial College London, no Reino Unido, autor principal do estudo. "Nenhum dos instrumentos da Venus Express estava realmente concebido para fazer observações atmosféricas 'in situ'. Só nos apercebemos em 2006 - depois do lançamento! - que podíamos usar a Venus Express, num todo, para fazer mais ciência. Quando Müller-Wodarg e colegas reuniram as suas observações, a Venus Express orbitava entre 130 e 140 km perto das regiões polares de Vénus, numa zona da atmosfera de Vénus que nunca tinha sido estudada "in situ. Anteriormente, o nosso conhecimento da atmosfera polar de Vénus tinha por base observações recolhidas pela sonda Pioneer da NASA no final da década de 1970. Essas foram de outras partes da atmosfera de Vénus, perto do equador, mas extrapoladas para os polos para formar um modelo completo de referência atmosférica. Estas novas medições, recolhidas como parte do estudo VExADE (Venus Express Atmospheric Drag Experiment) entre os dias 24 de junho e 11 de julho de 2014, testaram diretamente este modelo - e revelaram várias surpresas.

Esta figura mostra a densidade da atmosfera de Vénus nas regiões polares norte a altitudes de 130 a 190 km. Todos os dados foram recolhidos durante fases diferentes da experiência VExADE, realizada entre 2008 e 2013 (valores acima dos 165 km) e entre 24 de junho e 11 de julho de 2014 (valores por baixo de 140 km); os pontos pretos para baixo e para a direita são da fase de aerotravagem, os da parte superior esquerda são da fase de Determinação Precisa de Órbita, e os cinzentos de medições de binário.  Cada linha colorida representa um modelo científico diferente da atmosfera de Vénus. A linha azul escura mostra um modelo baseado em dados da sonda Pioneer da NASA, denominado VTS3, que usa observações de latitudes equatoriais de Vénus recolhidas entre 1978 e 1980 (extrapolados para os polos). A linha azul corresponde a outro modelo de referência da atmosfera superior neutra de Vénus com base na Pioneer, com o nome VIRA (Venus International Reference Atmosphere). A linha vermelha corresponde a um modelo atualmente em desenvolvimento por Ingo Müller-Wodarg. Este modelo visa preencher a lacuna de dados vistos na figura entre 140 e 165 km e apresentam um perfil de densidade vertical unificado para a atmosfera polar superior de Vénus.  Crédito: Cortesia de I. Müller-Wodarg (Imperial College London, Reino Unido)

Em primeiro lugar, a atmosfera polar é até 70 graus mais fria do que o esperado, com uma temperatura média de -157ºC. As recentes medições de temperatura pelo instrumento SPICAV (SPectroscopy for the Investigation of the Characteristics of the Atmosphere of Venus) da Venus Express estão de acordo com esta conclusão. A atmosfera polar também não é tão densa quanto o esperado; a 130 e 140 km de altitude, é 22% e 40% menos densa do que o previsto, respetivamente. Quando extrapoladas para mais alto na atmosfera, estas diferenças são consistentes com as medidas anteriormente pelo VExADE a 180 km, onde as densidades encontradas são menores por um fator de quase dois.  Isto está em linha com as nossas descobertas de temperatura e mostra que o modelo existente apresenta uma perspetiva demasiado simples da atmosfera superior de Vénus," acrescenta Müller-Wodarg.

"Estas densidades mais baixas podem ser, pelo menos, em parte devidas a vórtices polares, sistemas de ventos fortes situados perto dos polos do planeta. Os ventos atmosféricos podem estar a tornar a estrutura de densidade tanto mais complicada como mais interessante! Além disso, descobriu-se que a região polar é dominada por fortes ondas atmosféricas, um fenómeno que se pensa ser fundamental na formação de atmosferas planetárias - incluindo a nossa. Através do estudo de como as densidades atmosféricas mudam e são perturbadas ao longo do tempo, descobrimos dois tipos diferentes de onda: ondas de gravidade atmosféricas e ondas planetárias," explicou o coautor Sean Bruinsma do CNES (Centre National D'Etudes Spatiales), França. "Estas ondas são difíceis de estudar, pois precisamos estar dentro da atmosfera do próprio planeta para as medir corretamente. As observações de longe não nos dizem tanto."
Esta imagem mostra uma visualização de dados brutos da experiência VExADE, realizada entre 24 de junho e 11 de julho de 2014, a altitudes de 130-140km na atmosfera de Vénus.  As linhas escuras mostram 16 das 18 trajetórias orbitais desse período. O fundo cinzento é um mapa normalizado das ondas de gravidade atmosféricas detetadas. A não-uniformidade representa perturbações de densidade na atmosfera polar de Vénus; as zonas mais escuras são menos densas, e as zonas mais claras são mais densas do que os seus arredores. A amplitude de perturbação média de densidade ronda os 10% da densidade média de fundo.  Os resultados da experiência VExADE, divulgadas na revista Nature Physics, mostram que as fontes ondas de gravidade atmosféricas dominam as regiões polares da atmosfera de Vénus. Crédito: ESA/Venus Express/VExADE/Müller-Wodarg et al., 2016

As ondas de gravidade atmosféricas são semelhantes às ondas que vemos no oceano, ou quando atiramos pedras num lago, só que viajam verticalmente em vez de horizontalmente. São essencialmente ondulações na densidade de uma atmosfera planetária - viajam de altitudes baixas para altitudes mais elevadas e, dado que a densidade diminui com a altitude, tornam-se mais fortes com a altura. O segundo tipo, ondas planetárias, está associado com a rotação de um planeta enquanto gira sob o seu próprio eixo; são ondas de maior escala com períodos de vários dias. A Terra tem ambos os tipos. As ondas de gravidade atmosféricas interferem com o tempo e provocam turbulência, enquanto as ondas planetárias podem afetar sistemas meteorológicos e de pressão. Sabe-se que ambos transferem energia e momento de uma região para outra, e assim tendem a ser muito influentes na definição das características de uma atmosfera planetária.

"Nós descobrimos que as ondas de gravidade atmosféricas dominam a atmosfera polar de Vénus," acrescenta Bruinsam. "A Venus Express sentiu-as como uma espécie de turbulência, um pouco como as vibrações que sentimos quando um avião viaja por uma zona mais difícil. Se nós voássemos através da atmosfera de Vénus, a essas altitudes, não as sentiríamos porque a atmosfera não é densa o suficiente, mas a Venus Express tem instrumentos sensíveis o suficiente para as detetar."

A Venus Express descobriu ondas atmosféricas a uma altitude de 130-140 km que a equipa pensa serem originárias da camada superior de nuvens na atmosfera de Vénus, situada a altitudes de aproximadamente 90 km e abaixo, e uma onda planetária que oscilou com um período de cinco dias. "Nós verificámos cuidadosamente os dados para assegurar que as ondas não eram um artefacto do processamento," afirma o coautor Jean-Charles Marty, também do CNES. Isto não é só um marco para a Venus Express; embora a técnica de aerotravagem já tenha sido usada para satélites terrestres, e para missões da NASA em Marte e Vénus, nunca tinha sido usada numa missão planetária da ESA. No entanto, a missão ExoMARS TGO (Trace Gas Orbiter) da ESA, que foi lançada o mês passado, vai usar uma técnica similar. "Durante esta atividade vamos extrair dados parecidos da atmosfera marciana, tal como em Vénus," acrescenta Håkan Svedhem, cientista dos projetos ExoMars 2016 e Venus Express.

"Para Marte, a fase de aerotravagem vai durar mais tempo do que em Vénus, cerca de um ano, de modo que teremos um conjunto completo de dados das densidades atmosféricas de Marte e como variam com a estação e distância ao Sol," acrescenta Svedhem. "Esta informação não é apenas relevante para os cientistas; é também crucial para fins de engenharia. O estudo de Vénus foi um teste altamente bem-sucedido de uma técnica que pode agora ser aplicada a Marte numa escala maior - e depois para missões futuras."
Fonte: Astronomia Online

A elegância da NGC 4111

Elegance conceals an eventful past

A elegante simplicidade da NGC 4111, vista aqui numa imagem feita pelo Telescópio Espacial Hubble, da NASA/ESA, esconde uma história muito mais violenta do que você possa imaginar. A NGC 4111 é uma galáxia lenticular, ou em forma de lente, que localiza-se a cerca de 50 milhões de anos-luz de distância da Terra, na constelação de Canes Venatici. Galáxias lenticulares são um tipo intermediário de galáxias, entre as elípticas e as espirais. Elas abrigam estrelas velhas como as galáxias elípticas e possuem um disco como uma galáxia espiral. Contudo, aí é onde as similaridades terminam: elas se diferem das elípticas pois elas possuem um bulbo e um disco fino, mas são diferentes das espirais pois os discos lenticulares contêm muito pouco gás e poeira, e não apresenta nenhum tipo de estrutura, que caracteriza as galáxias espirais.

Nessa imagem nós observamos o disco da NGC 4111 de lado, então ele aparece como uma fina lâmina de luz no céu. Numa primeira olhada, a NGC 4111 se parece com uma galáxia tranquila, mas existem feições incomuns nela que sugerem que ela não é um lugar tão tranquilo assim. Cruzando o seu centro, e formando ângulos retos com o fino disco está uma série de filamentos que têm sua silhueta destacada contra o núcleo brilhante da galáxia. Esses filamentos são feitos de poeira e os astrônomos acreditam que eles estejam associados com um anel de material que circula o núcleo da galáxia. Como ele não está alinhado com o disco principal da galáxia, é possível que esse anel polar de gás e poeira seja na verdade a parte remanescente de uma galáxia menor que foi engolida pela NGC 4111 a muito tempo atrás.

Objeto solitário de massa planetaria em família de estrelas

Um mundo que flutua livremente, sozinho no espaço. Pensa-se que este objeto, chamado WISEA J114724.10−204021.3, seja uma anã castanha de baixa-massa, uma estrela sem massa suficiente para queimar combustível nuclear e brilhar como uma estrela normal. Os astrónomos usaram dados do WISE e do 2MASS para descobrir o objeto em TW Hydrae - uma associação de estrelas com 10 milhões de anos. Crédito: NASA/JPL-Caltech

Em 2011, astrónomos anunciaram que a nossa Galáxia está provavelmente repleta de planetas que flutuam livremente. De facto, estes mundos solitários, que ficam em silêncio na escuridão do espaço sem quaisquer companheiros planetários ou até mesmo uma estrela hospedeira, podem superar o número de estrelas na nossa Via Láctea. A descoberta surpreendente leva à questão: de onde é que estes objetos vêm? São planetas expulsos de sistemas solares, ou são na realidade estrelas leves chamadas anãs castanhas que se formam sozinhas no espaço como as estrelas?

Um novo estudo, utilizando dados do WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer) da NASA e do 2MASS (Two Micron All Sky Survey), fornece novas pistas sobre este mistério de proporções galácticas. Os cientistas identificaram um objeto de massa planetária flutuando livremente dentro de uma jovem família estelar chamada associação TW Hydrae. O objeto recém-descoberto, denominado WISEA J114724.10-204021.3, ou apenas WISEA 1147, tem uma massa estimada entre cinco e dez vezes a massa de Júpiter. WISEA 1147 é um dos poucos mundos flutuantes em que os astrónomos podem começar a apontar para as suas origens prováveis como anã castanha e não um planeta.

 Dado que se descobriu que o objeto é um membro da família TW Hydrae de estrelas muito jovens, os astrónomos sabem que é também muito jovem - apenas 10 milhões de anos. E dado que os planetas exigem pelo menos 10 milhões de anos para se formar, e provavelmente mais para serem expulsos de um sistema, WISEA 1147 é provavelmente uma anã castanha. As anãs castanhas formam-se como estrelas, mas não têm massa suficiente para fundir átomos nos seus núcleos e brilhar com luz estelar. "Com acompanhamento contínuo, poderá ser possível traçar a história de WISEA 1147 para confirmar se foi ou não formada em isolamento," afirma Adam Schneider da Universidade de Toledo no estado americano do Ohio, autor principal de um novo estudo aceite para publicação na revista The Astrophysical Journal.

Mapa do céu obtido pelo WISE da NASA, que mostra a localização da família de estrelas, ou associação, TW Hydrae, situada a 175 anos-luz da Terra e centrada na constelação de Hidra. Pensa-se que as estrelas formaram-se ao mesmo tempo, há cerca de 10 milhões de anos atrás. Recentemente, dados do WISE e do seu antecessor, 2MASS, encontraram o objeto flutuante de mais baixa-massa nesta família - uma provável anã castanha chamada WISEA J114724.10−204021.3. Crédito: NASA/JPL-Caltech  Dos possíveis milhares de milhões de planetas flutuantes que se pensa existirem na nossa Galáxia, alguns podem ser anãs castanhas de baixa-massa, enquanto outros podem ser realmente planetas, expulsos de sistemas solares emergentes. Atualmente, a fração de cada população permanece desconhecida. A descoberta das origens dos mundos flutuantes, e a determinação do tipo de objeto, é uma tarefa difícil, precisamente porque estão tão isolados. Estamos no início do que será um campo excitante - tentando determinar a natureza da população que flutua livremente e quantos são planetas vs. quantos são anãs castanhas," afirma o coautor Davy Kirkpatrick do IPAC (Infrared Processing and Analysis Center) da NASA no Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech) em Pasadena. Os astrónomos descobriram WISEA 1147 vasculhando imagens de todo o céu obtidas pelo WISE, em 2010, e pelo 2MASS, cerca de uma década antes. Eles estavam procurando jovens anãs castanhas nas proximidades. Uma maneira de saber se algo está perto é verificar se se moveram muito em relação a outras estrelas com o tempo.

Quando mais próximo está um objeto, mais parece mover-se contra o fundo de estrelas mais distantes. Ao analisar os dados de ambos os levantamentos obtidos com cerca de 10 anos de diferença, os objetos próximos saltam à vista. A descoberta de objetos de baixa-massa e anãs castanhas é também muito adequada para o WISE e para o 2MASS, ambos os quais detetam radiação infravermelha. As anãs castanhas não são brilhantes o suficiente para serem vistas com telescópios óticos, mas as suas assinaturas de calor podem ser observadas em imagens infravermelhas. A anã castanha WISEA 1147 era bastante "vermelha" nas imagens 2MASS (onde a cor vermelha tinha sido atribuída a comprimentos de onda infravermelhos mais longos), o que significa que é poeirenta e jovem.

"As características deste objeto saltaram à vista, 'sou uma jovem anã castanha,'" comenta Schneider. Depois de mais análises, os astrónomos perceberam que este objeto pertence à associação TW Hydrae, que está a cerca de 150 anos-luz da Terra e tem apenas 10 milhões de anos. Isto torna WISEA 1147, com uma massa entre cinco e dez vezes a de Júpiter, uma das anãs castanhas mais jovens e de menor massa já descobertas. Curiosamente, um segundo membro da associação TW Hydrae, de massa igualmente muito baixa, foi anunciado poucos dias depois (2MASS 1119-11) por um outro grupo liderado por Kendra Kellogg da Western University em Ontário, Canadá.

Outra razão pela qual os astrónomos querem estudar estes mundos isolados é que se assemelham com planetas, mas são mais fáceis de estudar. Os planetas em torno de outras estrelas, chamados exoplanetas, são quase impercetíveis ao lado das suas estrelas brilhantes. Ao estudar objetos como WISEA 1147, que não têm nenhuma estrela hospedeira, os astrónomos podem aprender mais sobre as suas composições e padrões climáticos. Podemos entender melhor os exoplanetas através do estudo de anãs castanhas jovens e de baixa massa," observa Schneider. "Neste momento, estamos no regime de exoplaneta.
Fonte: Astronomia Online

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