28 de jun de 2016

VÉNUS tem potencial - mas não para água

A sonda Venus Express da ESA detetou um campo elétrico surpreendentemente forte em Vénus - a primeira vez que um campo elétrico foi medido num planeta. Com um potencial de mais ou menos 10V, é quase cinco vezes maior do que os cientistas esperavam e é suficiente para despojar a atmosfera superior de oxigénio, um dos componentes da água.  Ao contrário da Terra, Vénus não tem um campo magnético significativo para se proteger do vento solar. Quando o campo magnético transportado pelo vento solar encontra Vénus, rodeia a ionosfera do planeta (na imagem em tons alaranjados), puxando as suas partículas.  Enquanto os protões e outros iões (azul na inserção) sentem uma força devido à gravidade do planeta, os eletrões (a vermelho na inserção) são muito mais leves e, consequentemente, são capazes de escapar à atração gravitacional mais facilmente.  À medida que os eletrões sobem na atmosfera e para o espaço, ainda estão ligados aos protões e iões via força eletromagnética, e isto resulta no campo elétrico vertical que é criado acima da atmosfera de Vénus.
A Venus Express detetou o campo magnético em Vénus por trás da linha do terminador, que divide o lado diurno do noturno.
Crédito: ESA, C. Carreau

A sonda Venus Express da ESA pode ter ajudado a explicar a enigmática falta de água em Vénus. O planeta tem um campo elétrico surpreendentemente forte – é a primeira vez que isto foi medido num planeta – o qual é suficiente para despojar a atmosfera superior de oxigénio, um dos componentes da água. Vénus é muitas vezes chamado de planeta gémeo da Terra, uma vez que o segundo planeta a contar do Sol é apenas ligeiramente mais pequeno que o nosso. Mas a sua atmosfera é bastante diferente, consistindo maioritariamente de dióxido de carbono, com um pouco de azoto e quantidades vestigiais de dióxido de enxofre e outros gases. É muito mais espessa que a Terra, atingindo pressões de mais de 90 vezes a da Terra ao nível do mar, e incrivelmente seco, com uma abundância relativa de água cerca de 100 vezes inferior à da camada gasosa da Terra.

Além disso, Vénus tem agora um efeito de estufa descontrolado e uma temperatura à superfície suficientemente elevada para derreter chumbo. Também, ao contrário do nosso planeta, não possui um significativo campo magnético próprio. Os cientistas acreditam que Vénus já possuiu grandes quantidades de água na sua superfície há mais de 4 mil milhões de anos atrás. Mas à medida que foi aquecendo, a maior parte da sua água evaporou para a atmosfera, onde poderá ter sido dilacerada pela luz solar e subsequentemente perdida no espaço. O vento solar – uma poderosa corrente de partículas subatómicas vindas do sol – é um dos culpados, removendo iões de hidrogénio (protões) e iões de oxigénio da atmosfera do planeta e privando-a assim da matéria-prima para fazer água. Agora, com a ajuda da Venus Express, os cientistas identificaram outra diferença entre os dois planetas: Vénus tem um campo elétrico substancial, com um potencial de cerca de 10 V.

Isto é pelo menos cinco vezes superior ao esperado. Observações anteriores em busca de campos elétricos na Terra e em Marte falharam em fazer uma deteção conclusiva, mas indicam que, a existir, é inferior a 2 V. "Pensamos que todos os planetas com atmosferas têm um campo elétrico fraco, mas esta é a primeira vez que fomos capazes de detetar um," afirma Glyn Collinson do Centro de Voo Espacial Goddard da NASA, autor principal do estudo. Em qualquer atmosfera planetária, os protões e outros iões são puxados pela gravidade do planeta. Os eletrões são mais leves e por isso sentem um puxão menor – são capazes de escapar mais facilmente à força gravitacional. À medida que os eletrões derivam para cima na atmosfera e se afastam no espaço, continuam, no entanto, ligados aos protões positivos e aos iões através da força eletromagnética, e isto resulta num campo elétrico global vertical sendo criado por cima da atmosfera do planeta.

O campo elétrico detetado pela Venus Express é muito mais forte que o esperado e pode fornecer a energia suficiente aos iões de oxigénio para acelerá-los para cima de forma rápida, sendo isto suficiente para escaparem ao puxão gravitacional do planeta. A descoberta revela assim outro processo, para além da decapagem pelo vento solar, isto poderá contribuir para um baixo conteúdo de água em Vénus. O campo elétrico de Vénus é muito mais forte do que alguma vez pudéssemos imaginar e muito poderoso em relação a um ião de oxigénio tão pequeno," acrescenta Glyn. No entanto, em termos reais, o poder total é apenas semelhante ao de uma única turbina de vento, e espalha-se por centenas de quilómetros de altitude, assim, como podem imaginar, isto é incrivelmente difícil de medir."

Os cientistas examinaram pacientemente dados recolhidos durante dois anos com um espectrómetro de eletrões, que faz parte do instrumento ASPERA-4 da Venus Express. Encontraram 14 janelas breves de um minuto no momento em que a aeronave estava no local exato e com todas as condições reunidas para a medição de um campo elétrico. Em todas estas ocasiões, observou-se um campo elétrico. A razão pela qual Vénus tem um campo elétrico muito maior do que o da Terra continua sob investigação. Glyn e os seu colegas suspeitam que a posição do planeta, mais próximo do Sol, possa desempenhar um papel importante.

"Ao estar mais próximo do Sol do que a Terra, Vénus recebe o dobro da luz ultravioleta, resultando num maior número de eletrões livres na atmosfera e, como consequência, pode causar um campo elétrico mais forte por cima do planeta," diz Andrew Coates do Laboratório de Ciência do Espaço Mullard, Reino Unido, investigador principal do espectrofotómetro de eletrões ASPERA-4. A presença de tal campo em Vénus sugere que as partículas e iões necessários para formar água estão a sair da atmosfera do planeta mais rapidamente do que o esperado. Por outro lado, isto significa que Vénus poderá ter albergado grandes quantidades de água no passado, antes de ter sido quase completamente despojada.

"A água tem um papel-chave na vida como nós a conhecemos na Terra e possivelmente noutros locais do Universo," afirma Håkan Svedhem, cientista do projeto Venus Express da ESA. "Ao sugerir um mecanismo capaz de privar um planeta próximo da sua estrela-mãe de quase toda a sua água, esta descoberta apela a uma reflexão de como nós definimos um planeta 'habitável', não só no nosso Sistema Solar, mas também no contexto de exoplanetas."
Fonte: Astronomia Online


Inesperado excesso de planetas gigantes em enxame de estrelas


Uma equipe internacional de astrónomos descobriu que existem muito mais planetas do tipo de Júpiter quente do que os esperados num enxame estelar chamado Messier 67. Este resultado surpreendente foi obtido com vários telescópios e instrumentos, entre os quais o espectrógrafo HARPS no Observatório de La Silla do ESO. O meio denso do enxame originará interações mais frequentes entre planetas e estrelas próximas, o que pode explicar o excesso deste tipo de exoplanetas. Uma equipe chilena, brasileira e europeia liderada por Roberto Saglia do Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, em Garching, Alemanha, e Luca Pasquini do ESO, passou vários anos a fazer medições de alta precisão de 88 estrelas pertencentes ao enxame Messier 67. Este enxame estelar aberto tem cerca da mesma idade do Sol e pensa-se que o Sistema Solar teve origem num meio denso similar.

A equipe utilizou o HARPS, entre outros instrumentos, para procurar assinaturas de planetas gigantes em órbitas de período curto, esperando ver a oscilação de uma estrela causada pela presença de um objeto massivo numa órbita próxima, um tipo de planeta conhecido por Júpiter quente. A assinatura deste tipo de exoplanetas foi encontrada em três estrelas do enxame, juntando-se a anteriores evidências da existência de vários outros planetasUm Júpiter quente é um exoplaneta gigante com uma massa de mais de um terço da massa de Júpiter. Estes planetas estão “quentes” porque orbitam muito próximo da sua estrela progenitora, como indicado pelo seu período orbital (o seu “ano”) que dura menos de dez dias. São muito diferentes do Júpiter ao qual estamos habituados no nosso Sistema Solar, que tem um ano que dura cerca de 12 anos terrestres e é muito mais frio do que a Terra.

“Usamos um enxame estelar aberto como se fosse um laboratório para explorar as propriedades dos exoplanetas e as teorias de formação planetária,” explica Roberto Saglia. “Isto porque nestes locais encontramos não só muitas estrelas que possivelmente albergam planetas, mas também temos um meio denso, no qual os planetas se devem ter formado. O estudo mostrou que os exoplanetas do tipo de Júpiter quente são mais comuns em torno das estrelas do Messier 67 do que no caso de estrelas fora de enxames. “Este é verdadeiramente um resultado surpreendente,” diz Anna Brucalassi, que levou a cabo a análise. “ Os novos resultados significam que existem planetas do tipo de Júpiter quente em torno de cerca de 5% das estrelas estudadas do Messier 67 — muitos mais do que os encontrados em estudos comparáveis de estrelas que não se encontram em enxames, onde esta taxa é cerca de 1%.”

Os astrónomos pensam que é bastante improvável que estes gigantes exóticos se tenham formado onde os encontramos agora, uma vez que as condições do meio próximo da estrela progenitora não seriam inicialmente as adequadas para a formação de planetas do tipo de Júpiter. É por isso que se pensa que estes planetas se formaram mais afastados, tal como provavelmente também aconteceu com Júpiter, e só depois se aproximaram da estrela progenitora. O que seriam antes planetas gigantes, distantes e frios são agora objetos muito mais quentes. A questão que se põe é então: o que é que fez com que estes planetas migrassem para perto da sua estrela?

Existe um número de possíveis respostas a esta questão, mas os autores concluem que o mais provável é que esta migração seja o resultado de encontros próximos entre estrelas vizinhas, ou até entre planetas em sistemas solares vizinhos, e que o meio próximo de um sistema solar possa ter um impacto significativo no modo como este evolui. Num enxame como o Messier 67, onde as estrelas se encontram muito mais próximas do que a média, tais encontros poderão ser muito mais comuns, o que explicaria o enorme número de exoplanetas do tipo de Júpiter quente encontrado. O co-autor e co-líder Luca Pasquini do ESO reflete sobre a notável história recente do estudo de planetas em enxames: “Até há alguns anos atrás nunca tínhamos encontrado exoplanetas do tipo de Júpiter quente em enxames abertos. Em três anos o paradigma mudou da total ausência destes planetas ao seu excesso!”
Fonte: ESO

Primeiras observações do Centro Galáctico obtidas com o instrumento GRAVITY

Sonda de buraco negro opera agora com os quatro Telescópios Principais do VLT

Impressão artística da estrela S2 a passar muito perto do buraco negro supermassivo no centro da Via LácteaCréditos:ESO/L. Calçada

Uma equipe europeia de astrónomos usou o novo instrumento GRAVITY montado no Very Large Telescope do ESO para obter observações do centro da Via Láctea, combinando pela primeira vez radiação colectada pelos quatro Telescópios Principais de 8,2 metros. Estes resultados dão-nos já uma ideia da ciência inovadora que o GRAVITY irá fazer, ao sondar os campos gravitacionais extremamente fortes existentes próximo do buraco negro central supermassivo e ao testar a teoria da relatividade geral de Einstein. O instrumento GRAVITY está atualmente a operar com os quatro Telescópios Principais de 8,2 metros do Very Large Telescope do ESO (VLT) e já a partir de resultados preliminares tornou-se claro que brevemente irá produzir ciência de classe mundial.

O GRAVITY faz parte do interferómetro do VLT. Ao combinar a radiação colectada pelos quatro telescópios, consegue atingir a mesma resolução espacial e precisão na medição de posições que um telescópio com 130 metros de diâmetro. O ganho correspondente em poder resolvente e precisão nas posições — um factor 15 vezes superior aos Telescópios Principais individuais do VLT de 8,2 metros — permitirá ao GRAVITY fazer medições extremamente precisas de objetos astronómicos. Um dos principais objetivos do GRAVITY é fazer observações detalhadas do meio que rodeia o buraco negro de 4 milhões de massas solares que se encontra no centro da Via Láctea.  Embora a posição e massa do buraco negro sejam conhecidas desde 2002, ao executar medições precisas dos movimentos das estrelas que o orbitam, o GRAVITY permitirá aos astrónomos sondar o campo gravitacional que rodeia o buraco negro com um detalhe sem precedentes, fornecendo um teste único à teoria da relatividade geral de Einstein.

Nesta perspectiva, as primeiras observações do GRAVITY são já bastante entusiasmantes. A equipe do GRAVITY usou o instrumento para observar uma estrela conhecida por S2, que orbita o buraco negro no centro da nossa Galáxia com um período de apenas 16 anos. Estes testes demonstraram de modo impressionante a sensibilidade do GRAVITY, uma vez que o instrumento foi capaz de ver esta estrela ténue em apenas alguns minutos de observação. A equipa será brevemente capaz de obter posições ultra-precisas da estrela, que equivalerão a medir a posição de um objeto na Lua com a precisão de um centímetro. Esta precisão permitir-lhe-á determinar se o movimento em torno do buraco negro segue, ou não, as previsões da relatividade geral de Einstein. As novas observações mostram que o Centro Galáctico é um laboratório ideal para este tipo de testes.

“Toda a equipa desfrutou de um momento fantástico quando a radiação emitida pela estrela interferiu pela primeira vez — após 8 anos de trabalho árduo,” disse o cientista líder do GRAVITY, Frank Eisenhauer do Instituto Max Planck de Física Extraterrestre situado em Garching, na Alemanha. “Primeiro estabilizámos a interferência de forma ativa numa estrela brilhante próxima e depois, após apenas alguns minutos, conseguimos ver de facto a interferência da estrela ténue — para nosso grande entusiasmo!” À primeira vista parece que nem a estrela de referência nem a estrela em órbita do buraco negro têm companheiras massivas que poderão complicar as observações e análise. “São objetos de teste ideais,” explica Eisenhauer.

Esta indicação de sucesso preliminar não chega cedo demais. Em 2018, a estrela S2 estará na sua posição mais próxima do buraco negro, a apenas 17 horas-luz de distância e viajando a quase 30 milhões de quilómetros por hora, o que corresponde a 2,5% da velocidade da luz. A esta distância, os efeitos devidos à relatividade geral serão mais pronunciados e as observações obtidas pelo GRAVITY darão os seus resultados mais importantes. Esta oportunidade não se tornará a repetir senão 16 anos depois.
Fonte:ESO

HUBBLE confirma nova mancha em NETUNO

Neptuno e a sua nova mancha escura. Crédito: NASA, ESA e M. H. Wong e J. Tollefson (UC Berkeley)


Novas imagens obtidas no dia 16 de maio de 2016, pelo Telescópio Espacial Hubble da NASA, confirmam a presença de um vórtice escuro na atmosfera de Neptuno. Apesar de características semelhantes já terem sido vistas durante o "flyby" da Voyager 2 em 1989 e pelo Hubble em 1994, este vórtice é o primeiro observado em Neptuno no século XXI. A descoberta foi anunciada no dia 17 de maio de 2016, num telegrama eletrónico do Serviço Central de Telegramas Astronómicos, pelo astrónomo Mike Wong, da Universidade da Califórnia em Berkeley, que liderou a equipe que analisou os dados do Hubble.

Os vórtices escuros de Neptuno são sistemas de alta pressão e são geralmente acompanhados por brilhantes "nuvens companheiras", que são agora também visíveis no planeta distante. As nuvens brilhantes formam-se quando o fluxo de ar ambiente é perturbado e desviado para cima sobre o vórtice escuro, fazendo com que os gases provavelmente congelem em cristais de metano. "Os vórtices escuros navegam pela atmosfera como enormes montanhas gasosas em forma de lente," explica Wong.

"E as nuvens companheiras são parecidas com as nuvens orográficas que aparecem como características em forma de panqueca que persistem sobre montanhas cá na Terra. A partir de julho de 2015, as nuvens brilhantes foram novamente vistas em Neptuno por vários observadores, desde amadores a astrónomos do Observatório W. M. Keck no Hawaii. Os astrónomos suspeitavam que estas nuvens pudessem ser nuvens companheiras brilhantes que seguiam um vórtice escuro invisível. Os vórtices escuros de Neptuno são normalmente apenas vistos em comprimentos de onda azuis, e só o Hubble tem a alta-resolução necessária para os ver no distante Neptuno.

Em setembro de 2015, o programa OPAL (Outer Planet Atmospheres Legacy), um projeto a longo prazo do Telescópio Espacial Hubble, que anualmente captura mapas globais dos planetas exteriores, revelou uma mancha escura perto da posição das nuvens brilhantes que haviam sido monitorizadas a partir do solo. Ao verem o vórtice pela segunda vez, as novas imagens do Hubble confirmam que o OPAL realmente detetou uma característica de longa duração. Os novos dados permitiram com que a equipa criasse um mapa de mais alta-resolução do vórtice e das suas redondezas.

Os vórtices escuros de Neptuno têm demonstrado uma diversidade surpreendente ao longo dos anos, em termos de tamanho, forma e estabilidade (serpenteiam em latitude e por vezes aceleram ou desaceleram). Também vêm e vão em escalas de tempo muito mais curtas em comparação com os anticiclones de Júpiter; as grandes tempestades em Júpiter evoluem ao longo de décadas.

De acordo com Joshua Tollefson, doutorando de UC Berkeley, os astrónomos planetários esperam entender melhor como é que os vórtices escuros se formam, o que controla os seus desvios e oscilações, como interagem com o ambiente e como eventualmente se dissipam. A medição da evolução deste novo vértice escuro vai ampliar o conhecimento tanto dos próprios vórtices escuros, como da estrutura e dinâmica da atmosfera circundante.
Fonte: Astronomia Online



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