14 de jul de 2016

A imagem mais profunda de sempre de Orion

Imagens infravermelhas do VLT revelam quantidade inesperada de objetos de pequena massa

O instrumento infravermelho HAWK-I do ESO montado no Very Large Telescope (VLT), no Chile, foi utilizado para sondar as profundezas do coração da Nebulosa de Orion. A imagem obtida revela cerca de dez vezes mais anãs castanhas e objetos de massa planetária isolados do que os que se conheciam anteriormente. Esta descoberta desafia o cenário normalmente aceite da história de formação estelar em Orion. Uma equipa internacional utilizou o instrumento infravermelho HAWK-I montado no Very Large Telescope do ESO (VLT) para produzir a imagem mais profunda e completa da Nebulosa de Orion obtida até à data. A equipa obteve não apenas uma imagem de beleza espectacular, mas também revelou uma enorme abundância de anãs castanhas ténues e objetos de massa planetária isolados.

A presença destes objetos de baixa massa ajuda-nos a compreender melhor a história de formação estelar no seio da própria nebulosa. A famosa Nebulosa de Orion, com uma dimensão de cerca de 24 anos-luz, situa-se na constelação de Orion e pode ser vista a olho nu a partir da Terra, apresentando-se como uma mancha difusa na espada de Orion. Algumas nebulosas, como a de Orion, encontram-se fortemente iluminadas por radiação ultravioleta emitida por muitas estrelas quentes nascidas no seu seio que ionizam o gás, o que o faz brilhar intensamente. A relativa proximidade da Nebulosa de Orion faz dela um laboratório ideal para o estudo dos processos e história de formação estelar e para determinar a quantidade de estrelas de diferentes massas que se formam no seu interior.

Amelia Bayo (Universidad de Valparaíso, Valparaíso, Chile; Max-Planck Institut für Astronomie, Königstuhl, Alemanha), co-autora do novo artigo que descreve estes resultados e membro da equipa de investigação, explica porque é que isto é importante: “Compreendermos porque é que tantos objetos de baixa massa se encontram na Nebulosa de Orion é importante pois ajuda-nos a colocar limites nas atuais teorias de formação estelar. Sabemos agora que o modo como estes objetos de baixa massa se formam depende do meio que os envolve.”

Esta nova imagem causou um enorme entusiasmo pois revela uma quantidade inesperada de objetos de massa muito baixa, o que, por sua vez, sugere que a Nebulosa de Orion pode estar proporcionalmente a formar muito mais objetos de baixa massa do que outras regiões de formação estelar mais próximas e menos ativas. Os astrónomos contam quantos objetos de diferentes massas se formam em regiões como a Nebulosa de Orion para tentar compreender o processo de formação estelar. Antes deste trabalho, o maior número de objetos encontrado tinha massas de cerca de um quarto da massa do nosso Sol. A descoberta desta enorme quantidade de novos objetos com massas muito inferiores a esta na Nebulosa de Orion, criou um segundo máximo a massa muito menor na distribuição de contagem de estrelas.

Estas observações sugerem também que o número de objetos do tamanho de planetas pode ser muito maior do que o que se pensava anteriormente. Apesar da tecnologia necessária para observar imediatamente estes planetas ainda não existir, o futuro European Extremely Large Telescope do ESO (E-ELT), previsto para 2024, foi concebido com vários objetivos, sendo um deles precisamente este tipo de observações. O cientista líder deste trabalho, Holger Drass (Astronomisches Institut, Ruhr-Universität Bochum, Bochum, Alemanha; Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Chile) conclui: “O nosso resultado é para mim como um espreitar para uma nova era da formação planetária e estelar. O enorme número de planetas isolados encontrados com os nossos atuais limites observacionais, faz-me pensar que iremos certamente ainda descobrir uma imensa quantidade de planetas mais pequenos que a Terra com o E-ELT.”
Fonte: ESO

DAWN mapeia crateras em CERES onde o gelo acumula-se

Nos polos de Ceres, cientistas descobriram crateras que estão permanentemente à sombra (zonas azuis). Estas crateras têm o nome "armadilhas frias" caso tenham temperaturas inferiores a -151º C.  Crédito: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA

Cientistas da missão Dawn da NASA identificaram regiões permanentemente à sombra no planeta anão Ceres. A maioria destas áreas são provavelmente frias o suficiente para reter água gelada durante mil milhões de anos, sugerindo que os depósitos de gelo podem lá existir agora. As condições em Ceres são as ideais para a acumulação de depósitos de água gelada," afirma Norbert Schorghofer, investigador convidado da Dawn e da Universidade do Hawaii em Manoa, EUA. "Ceres tem massa suficiente para segurar moléculas de água, e as regiões permanentemente à sombra que identificámos são extremamente frias - mais frias do que a maioria das regiões idênticas que existem na Lua e em Mercúrio."

As regiões permanentemente à sombra não recebem luz solar direta. Estão normalmente localizadas no chão de crateras ou ao longo de secções das paredes viradas para o polo. As regiões ainda recebem luz solar indireta, mas caso a temperatura fique abaixo dos -151º C, a área permanentemente à sombra é uma armadilha fria - um bom local para a água gelada se acumular e permanecer estável. As armadilhas frias já tinham sido previstas em Ceres, mas só foram identificadas agora. Neste estudo, Schorghofer e colegas estudaram o hemisfério norte de Ceres, melhor iluminado que o hemisfério sul. As imagens das câmaras da Dawn foram combinadas para produzir a forma do planeta anão, mostrando crateras, planícies e outras características em três dimensões. Usando estes dados, um modelo sofisticado de computador desenvolvido no Centro de Voo Espacial Goddard da NASA, em Greenbelt, no estado americano de Maryland, determinou as áreas que recebem luz solar direta, a quantidade de radiação solar que atinge a superfície e como as condições mudam ao longo do ano de Ceres.

Os investigadores encontraram dúzias de regiões permanentemente à sombra em todo o hemisfério norte. A maior região encontra-se dentro de uma cratera com 16 km de diâmetro localizada a menos de 65 km do polo norte. Como um todo, as regiões permanentemente à sombra de Ceres ocupam cerca de 1800 quilómetros quadrados. É apenas uma pequena fração do planeta anão - muito menos do que 1% da superfície do hemisfério norte. A equipa espera que estas regiões em Ceres sejam mais frias do que aquelas em Mercúrio ou na Lua. Isto porque Ceres está muito longe do Sol, e as áreas nas crateras à sombra recebem muito pouca radiação indireta.  Em Ceres, estas regiões agem como armadilhas frias até latitudes relativamente baixas," explica Erwan Mazarico, investigador convidado da Dawn em Goddard.

"Na Lua e em Mercúrio, só as regiões permanentemente à sombra muito perto dos polos ficam frias o suficiente para o gelo ser estável à superfície. A situação em Ceres é mais semelhante à de Mercúrio do que à da Lua. Em Mercúrio, as regiões à sombra correspondem a mais ou menos à mesma fração do hemisfério norte. A eficiência de armadilhas - a capacidade para acumular água gelada - é também comparável. Pelos cálculos da equipa, cerca de 1 em cada 1000 moléculas de água geradas à superfície de Ceres acaba em armadilhas frias durante o ano de Ceres (1682 dias terrestres). Isso é suficiente para construir depósitos de água, finos, mas detetáveis, ao longo de 100.000 anos ou mais.

"Enquanto as armadilhas frias podem fornecer depósitos de água gelada à superfície como as observadas na Lua e em Mercúrio, Ceres pode ter sido formado com um relativamente maior reservatório de água," acrescenta Chris Russell, investigador principal da missão Dawn, com base na Universidade da Califórnia em Los Angeles, EUA. "Algumas observações indicam que Ceres pode ser um mundo rico em voláteis que não é dependente de outras fontes externas no dia-a-dia. Os resultados estão disponíveis online na revista Geophysical Research Letters.
Fonte: Astronomia Online


Um planeta com três sóis surpreendente


Uma equipe de astrónomos usou o instrumento SPHERE montado no Very Large Telescope do ESO para obter imagens do primeiro planeta alguma vez encontrado numa órbita extensa num sistema triplo de estrelas. Esperava-se que a órbita de um tal planeta fosse instável, resultando muito provavelmente num planeta que seria rapidamente ejectado para fora do sistema. No entanto, este planeta tem sobrevivido. Esta observação inesperada sugere que tais sistemas possam ser efectivamente mais comuns do que o que se pensava anteriormente. Estes resultados serão publicados online a 7 de julho de 2016 na revista Science. Tatooine, o planeta natal de Luke Skywalker da saga da Guerra das Estrelas, era um mundo estranho com dois sóis no céu, no entanto os astrónomos acabam de descobrir um planeta num sistema ainda mais exótico, onde um observador desfrutaria ou de um dia constante, isto é, sem noite, ou de triplos nasceres e pores de sol todos os dias, dependendo das estações, estações estas que neste planeta duram mais que uma vida humana.

Este mundo foi descoberto por uma equipa de astrónomos liderada pela Universidade do Arizona, no EUA, através de imagens diretas obtidas pelo
Very Large Telescope do ESO (VLT), no Chile. O planeta, chamado HD 131399Ab não é como nenhum outro mundo conhecido — a sua órbita em torno da estrela mais brilhante das três é a maior conhecida num sistema estelar múltiplo. Tais órbitas são frequentemente instáveis, devido à atração gravitacional, complexa e variável, das outras duas estrelas do sistema, e por isso pensava-se que seria muito improvável existirem planetas em órbitas estáveis nestas condições.

Situado a cerca de 320 anos-luz de distância da Terra na constelação do
Centauro, o HD 131399Ab tem cerca de 16 milhões de anos de idade, o que o torna igualmente num dos exoplanetas mais jovens  descobertos até à data, e um dos muito poucos a serem diretamente fotografados. Com uma temperatura de 580 graus Celsius e uma massa estimada de cerca de quatro vezes a massa de Júpiter, este exoplaneta é também um dos mais frios e menos massivos a ter sido diretamente fotografado. O HD 131399Ab é um dos poucos exoplanetas que foram diretamente fotografados, tratando-se do primeiro a ser encontrado numa configuração dinâmica tão interessante,” disse Daniel Apai, da Universidade do Arizona, EUA, e um dos co-autores do novo artigo científico que descreve estes resultados.

“Durante cerca de metade da órbita do planeta — que no total tem uma duração de 550 anos terrestres — as três estrelas estão visíveis no céu; as duas mais ténues encontram-se sempre muito juntas, variando a sua separação aparente relativamente à estrela mais brilhante ao longo do ano,” acrescenta Kevin Wagner, o primeiro autor do artigo e descobridor da HD 131399Ab. Kevin Wagner, estudante de doutoramento da Universidade do Arizona, identificou o planeta no meio de centenas de candidatos e liderou as observações de seguimento para verificar a sua natureza. O planeta marca também a primeira descoberta de um exoplaneta com o auxílio do instrumento
SPHERE montado no VLT. O SPHERE é sensível à radiação infravermelha, o que lhe permite detectar assinaturas térmicas de planetas jovens. Ao mesmo tempo possui sofisticadas características que corrigem distúrbios atmosféricos e bloqueiam a luz das estrelas hospedeiras que, de outro modo, seria ofuscante.

Apesar de serem necessárias observações de repetição e de longo termo para determinar de forma precisa a trajectória do planeta no seio das suas estrelas hospedeiras, observações e simulações parecem sugerir o seguinte cenário: estima-se que a estrela mais brilhante seja 80 % mais massiva que o nosso Sol (chamada HD 131399A) e que esteja a ser orbitada pelas duas estrelas menos massivas, B e C, a cerca de 300 UA (sendo que 1 UA corresponde à distância entre a Terra e o Sol). Ao mesmo tempo, as estrelas B e C rodopiam em torno uma da outra, como se fossem um haltere, separadas por uma distância de aproximadamente a distância que separa o Sol de Saturno (10 UA).

Neste cenário, o planeta HD 131399Ab desloca-se em torno da estrela A numa órbita com um raio de cerca de 80 UA, o que corresponde a cerca de duas vezes a órbita de Plutão no Sistema Solar, trazendo o planeta até cerca de um terço da separação entre a estrela A e o par B/C. Os autores apontam para a possibilidade de uma de variedade de cenários orbitais, sendo que o veredicto para a estabilidade a longo prazo do sistema terá que esperar pelas observações de seguimento planeadas que irão limitar melhor a órbita do planeta.

“Se o planeta estivesse mais afastado da estrela mais massiva, seria certamente lançado para fora do sistema, “explica Apai. “As nossas simulações de computador mostraram que este tipo de órbita pode ser estável, mas se variarmos os parâmetros apenas um bocadinho, o sistema torna-se instável muito rapidamente. Planetas em sistemas de estrelas múltiplas têm um interesse especial para os astrónomos e cientistas planetários porque mostram como funciona a formação planetária em cenários muito extremos. Apesar dos sistemas de estrelas múltiplas nos parecerem exóticos, uma vez que a nossa órbita se faz em torno de uma estrela solitária, o certo é que os sistemas de estrelas múltiplas são tão comuns como as estrelas individuais.

“Não é claro perceber como é que este planeta acabou por ficar retido numa órbita tão extensa neste sistema extremo e não podemos ainda dizer o que é que este facto poderá significar para a compreensão dos tipos de sistemas planetários, no entanto mostra que existe mais variedade do que julgávamos possível,” conclui Kevin Wagner. “O que sabemos é que planetas em sistema de estrelas múltiplas têm sido muito pouco estudados, mas são potencialmente tão numerosos como planetas em sistemas de estrelas únicas.”
Fonte: ESO
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