14 de set de 2016

Hubble observa um turbilhão de gás e poeira na grande nuvem de Magalhães

Essa bela imagem feita pelo Telescópio Espacial Hubble, mostra um turbilhão de gás brilhante e poeira escura dentro de uma das galáxias satélites da Via Láctea, a Grande Nuvem de Magalhães. Essa cena tempestuosa mostra um berçário estelar conhecido como N159, uma região HII com mais de 150 anos-luz de diâmetro. A N159 contém muitas estrelas jovens e quentes. Essas estrelas estão emitindo intensa radiação ultravioleta, que faz com que o gás hidrogênio próximo brilhe intensamente e os torrenciais ventos estelares possam cavar arcos, cadeias e filamentos no materal ao redor.

No coração dessa nuvem cósmica localiza-se a Nebulosa Papillon, uma região de nebulosidade em forma de borboleta. Esse objeto pequeno e denso é classificado como uma Bolha de Alta-Excitação, e acredita-se que ela esteja ligada às fases iniciais da formação de estrelas massivas. A N159 localiza-se a mais de 160000 anos-luz de distância. Ela reside logo ao sul da Nebulosa da Tarântula, outro complexo de formação de estrelas massivas dentro da Grande Nuvem de Magalhães. Essa imagem foi feita pela Advanced Camera for Surveys. A região já foi imageada outra vez pela Wide Field Planetary Camera 2 do Hubble, quando a Nebulosa Papillon foi revelada pela primeira vez (imagem abaixo).

Fonte: Space Today

Astrônomos observam evolução estelar em tempo real

Uma equipe internacional de astrônomos foi capaz de estudar evolução estelar em tempo real. Durante um período de 30 anos, os pesquisadores observaram um aumento dramático na temperatura da estrela SAO 244567, e agora estão vendo-a esfriar de novo, enquanto renasce em uma fase anterior da evolução. Essa é a primeira estrela que foi observada durante tanto a fase de aquecimento quanto a de resfriamento de seu renascimento.

A beleza de SAO 244567 - Mesmo que o universo esteja em constante mutação, a maioria dos processos são muito lentos para serem observados dentro de uma vida humana. O novo estudo é uma exceção a esta regra. “SAO 244567 é um dos raros exemplos de uma estrela que nos permite testemunhar a evolução estelar em tempo real”, disse Nicole Reindl, da Universidade de Leicester, no Reino Unido, principal autora do estudo, ao portal Phys.org. “Ao longo de apenas vinte anos, a estrela dobrou sua temperatura e foi possível assisti-la ionizando seu envelope previamente ejetado, que agora é conhecido como a Nebulosa da Raia”.

Observações - SAO 244567, a 2.700 anos-luz da Terra, é a estrela central da Nebulosa da Raia e tem evoluído visivelmente entre as observações feitas ao longo dos últimos 45 anos. Entre 1971 e 2002, a temperatura de superfície da estrela disparou quase 40.000 graus Celsius. Agora, novas observações feitas com o Espectrógrafo de Origens Cósmicas do Telescópio Espacial Hubble, da NASA e da ESA, revelaram que SAO 244567 começou a esfriar e se expandir.

Provando a teoria - Inicialmente, o rápido aquecimento da estrela foi facilmente explicado quando se assumiu que SAO 244567 tinha uma massa inicial de 3 a 4 vezes a massa do nosso sol. No entanto, dados posteriores mostraram que ela deve ter tido uma massa inicial semelhante ao do nosso sol. Tais estrelas de baixa massa geralmente evoluem em escalas de tempo muito mais longas, por isso, o aquecimento veloz foi um mistério durante décadas. Em 2014, Reindl e sua equipe propuseram uma teoria que resolveu a questão: eles sugeriram que o aquecimento foi devido a um evento que é conhecido como flash de hélio, uma breve ignição de hélio fora do núcleo estelar. Esta teoria tinha implicações muito claras para o futuro de SAO 244567: se ela experimentou mesmo um flash, então isso poderia forçar a estrela central a começar a expandir e esfriar de novo, voltando para a fase anterior de sua evolução. E foi exatamente isso que as últimas observações confirmaram.

Modelos evolutivos - Esse não é o único exemplo de uma estrela deste tipo, mas é a primeira vez que o fenômeno foi observado tanto durante ambos os estágios da transformação, de aquecimento e resfriamento. No entanto, os modelos evolutivos estelares atuais não podem explicar totalmente o comportamento de SAO 244567. “Precisamos de cálculos refinados para explicar alguns detalhes ainda misteriosos. Eles não só poderiam ajudar-nos a compreender melhor a estrela em si, mas também poderiam fornecer uma visão mais profunda da evolução de estrelas centrais de nebulosas planetárias”, afirmou Reindl.
Fonte: HypeScience.com
 [Phys]



Quimica diz que lua é o manto da Proto - Terra realocado

A colisão planetária: impressão de artista do impacto que criou a Lua da Terra. Uma nova investigação sugere que o impacto foi ainda mais violento do que a imagem sugere. Crédito: Dana Berry/SwRI

Medições de um elemento em rochas terrestres e lunares refutou as hipóteses principais para a origem da Lua. Pequenas diferenças na segregação dos isótopos de potássio entre a Lua e a Terra estavam, até recentemente, escondidas abaixo dos limites de deteção de técnicas analíticas. Mas em 2015, o geoquímico Kun Wang da Universidade de Washington, e Stein Jacobsen, professor de geoquímica da Universidade de Harvard, desenvolveram uma técnica para analisar estes isótopos que consegue atingir precisões dez vezes superiores ao melhor método anterior.

Wang e Jacobsen relatam agora diferenças isotópicas entre as rochas lunares e terrestres que fornecem a primeira evidência experimental que pode discriminar entre os dois modelos principais para a origem da Lua. Num modelo, um impacto de baixa energia deixa a proto-Terra e a Lua envoltas numa atmosfera de silicatos; no outro, um impacto muito mais violento vaporiza o bólide e a maior parte da proto-Terra, expandindo-se para formar um enorme disco superfluido a partir do qual a Lua, eventualmente, cristaliza.

O estudo isotópico, que suporta o modelo de alta-energia, foi publicado ontem na edição online da Nature. "Os nossos resultados fornecem as primeiras evidências sólidas de que o impacto realmente (em grande parte) vaporizou a Terra," afirma Wang, professor assistente de Ciências da Terra e Planetárias.

Uma crise isotópica
Em meados da década de 1970, dois grupos de astrofísicos propuseram, independentemente, que a Lua tinha sido formado pela colisão "raspante" entre um corpo do tamanho de Marte e a proto-Terra. A hipótese de impacto gigante, que explica muitas observações, como por exemplo o grande tamanho da Lua em relação à Terra e velocidade de rotação da Terra e da Lua, eventualmente tornou-se a principal hipótese para a origem da Lua.

No entanto, em 2001 um grupo de cientistas relatou que as composições isotópicas de uma variedade de elementos em rochas terrestres e lunares são quase idênticas. As análises de amostras trazidas de volta pelas missões Apollo na década de 1970 mostraram que a Lua tem as mesmas abundâncias dos três isótopos estáveis de oxigénio que a Terra. Isto era muito estranho. Simulações numéricas do impacto previam que a maioria do material (60-80 por cento) que coalesceu para formar a Lua veio do objeto, ao invés da Terra. Mas corpos planetários que se formaram em diferentes partes do Sistema Solar têm geralmente composições isotópicas diferentes, tão diferentes que as assinaturas isotópicas servem como "impressões digitais" para planetas e meteoritos de um mesmo corpo.

Dois modelos recentes para a formação da Lua, um que permite troca através de uma atmosfera de silicato (topo), e outro que cria uma esfera bem misturada de um fluido supercrítico (baixo), levam a previsões diferentes para os rácios dos isótopos de potássio em rochas lunares e terrestres (direita). Crédito: Kun Wang

A probabilidade de o corpo ter, por acaso, a mesma assinatura isotópica que a Terra, era muito pequena. Assim, a hipótese de impacto gigante ficou com um grande problema. Explicava muitas características físicas do sistema Terra-Lua mas não a sua geoquímica. Os estudos de composição isotópica haviam criado uma "crise isotópica" para a hipótese. Ao início, os cientistas pensavam que medidas mais precisas fossem resolver esta crise. Mas as medições mais precisas dos isótopos de oxigénio, publicadas em 2016, só confirmaram que as composições isotópicas não são distinguíveis. "Estas são as medições mais precisas que podemos fazer e, mesmo assim, são idênticas," comenta Wang.

Um "estalo", um murro ou um golpe?
"Então, as pessoas decidiram alterar a hipótese de impacto gigante," realça Wang. "O objetivo era encontrar uma maneira de fazer a Lua principalmente a partir da Terra, em vez de maioritariamente a partir do impactante. Existem muitos modelos - todos estão a tentar inventar um - mas dois têm sido muito influentes. No modelo original de impacto gigante, a colisão derreteu uma parte da Terra e a totalidade do corpo impactante, atirando para fora algum deste material derretido, como barro numa roda de oleiro.

Um modelo proposto em 2007 acrescenta uma atmosfera de vapor de silicato em redor da Terra e o disco lunar (o disco de magma, resíduo do bólide). A ideia é que o vapor de silicato permite a troca entre a Terra, o vapor e o material no disco, antes da Lua se condensar a partir do disco derretido. Eles estão a tentar explicar as semelhanças isotópicas pela adição desta atmosfera," realça Wang, "mas ainda começam com um impacto de baixa energia como o modelo original.

Mas a troca de material através de uma atmosfera é um processo muito lento. Nunca teríamos tempo suficiente para o material se misturar bem antes de cair de volta para a Terra. Por isso, outro modelo, proposto em 2015, assume que o impacto foi extremamente violento, tão violento que o objeto e o manto da Terra vaporizaram-se e misturaram-se para formar uma massa fundida densa/manto atmosférico sob a forma de vapor que se expandiu para preencher um espaço 500 vezes superior à Terra de hoje. À medida que esta atmosfera arrefecia, a Lua condensava-se.

A mistura completa desta atmosfera explica a composição isotópica idêntica da Terra e da Lua, diz Wang. O manto atmosférico era um "fluido supercrítico", sem fases líquidas e gasosas distintas. Os fluídos supercríticos podem passar através de sólidos como um gás e dissolver materiais como um líquido.

O porquê de o potássio ser decisivo
O artigo da Nature relata dados isotópicos de alta-precisão do potássio para uma amostra representativa de rochas lunares e terrestres. O potássio tem três isótopos estáveis, mas só dois deles, potássio-41 e potássio-39, são suficientemente abundantes para serem medidos com precisão neste estudo. Wang e Jacobsen examinaram sete rochas lunares obtidas por missões lunares diferentes e compararam os seus rácios de isótopos de potássio com os de oito rochas terrestres representativas do manto da Terra. Descobriram que as rochas lunares eram enriquecidas com cerca de 0,4 partes por mil no isótopo mais pesado de potássio, potássio-41.

O único processo a altas temperaturas que poderia separar os isótopos de potássio desta maneira, salienta Wang, é uma condensação incompleta do potássio a partir da fase de vapor durante a formação da Lua. Em comparação com o isótopo mais leve, o isótopo mais pesado cairia, preferencialmente, para fora do vapor e condensar-se-ia. Os cálculos mostram, no entanto, que se este processo tivesse acontecido num vácuo absoluto, levaria a um enriquecimento de isótopos pesados de potássio nas amostras lunares na ordem das 100 partes por mil, muito maior do que o valor encontrado por Wang e Jacobsen.

Mas uma pressão mais alta suprimiria o fracionamento, nota. Por esta razão, ele e o colega preveem que a Lua condensou-se numa pressão superior a 10 bars, ou cerca de 10 vezes a pressão atmosférica da Terra ao nível do mar. A descoberta de que as rochas lunares são enriquecidas com o isótopo mais pesado de potássio não favorece o modelo de atmosfera de silicato, que prevê que as rochas lunares conteriam menos do isótopo pesado do que as rochas terrestres, o oposto do que os cientistas descobriram.

Em vez disso, suporta o modelo de atmosfera do manto que prevê que as rochas lunares incluiriam mais deste isótopo mais pesado do que as rochas terrestres. Silenciosos durante milhares de milhões de anos, os isótopos de potássio encontraram finalmente uma voz, e têm bastante para contar.  
Fonte: Astronomia Online                   
 


O maior objeto do Universo

Há mais de dez anos, enquanto mediam a temperatura do Universo, astrônomos encontraram algo estranho: uma faixa do espaço com uma largura equivalente a 20 luas e que era extraordinariamente fria.
Segundo um astrônomo, um vazio tão enorme não é comum, assim como é raro que uma área fria esteja coincidentemente alinhada com o vazio

A descoberta ocorreu quando esses cientistas exploravam a radiação de micro-ondas que envolve todo o Universo, conhecida como Radiação Cósmica de Fundo em Micro-ondas (CMB, na sigla em inglês). É a região que temos mais parecida com o que era o Universo quando ele foi criado. A CMB permeia o espaço e tem praticamente o mesmo aspecto em todas as áreas, emitindo uma temperatura fria de 2.725 kelvins ─ apenas alguns graus a mais do que 0oC.

Com o uso novos satélites com sondas para micro-ondas (WMAP, na sigla em inglês), os astrônomos passaram a tentar descobrir as mínimas variações de temperatura nessa massa. Foi ali que eles encontraram essa área fria, que, apenas recentemente, foi atribuída a uma gigantesca caverna vazia, chamada de "supervazio" cósmico ─ tão grande que pode ser o maior objeto existente em todo o Universo. Segundo a teoria, um vazio tão enorme, onde não existe nem uma mera estrela, pode deixar uma marca glacial na CMB.

A formação da área fria - Tudo o que existe no cosmos ─ galáxias e matéria negra invisível ─ se espalha pelo espaço em uma vasta rede de filamentos. Entre eles, há bolsões de vazio de várias formas e tamanhos. Um vazio realmente grande pode atuar como uma lente, fazendo o CMB parecer mais frio do que é.  Assim como a maioria das coisas, a luz também está sujeita à influência da gravidade, que age sobre os fótons em seu trânsito. Mas dentro do vazio, a escassez de matéria faz com que não exista praticamente gravidade. Quando um fóton penetra no vazio, ele perde energia, mas depois pode recuperar a energia perdida.

Enquanto um fóton navega por um vazio, o Universo continua a se expandir. Quando o fóton sai do vazio, encontra a matéria mais espalhada. Por isso, o efeito da gravidade sobre ele não é tão forte. Físicos descreveram esse fenômeno pela primeira vez no fim dos anos 60, mas ninguém nunca o observou. Depois da descoberta da área fria, astrônomos como Istvan Szapudi, da Universidade do Havaí, começaram a buscar provas desse comportamento, chamado efeito de integração Sachs-Wolfe (ISW), e as encontrou em 2008.

Szapudi e sua equipe procuraram pelo efeito ISW na análise estatísticas de cem vazios ou aglomerações de galáxias, e descobriram que o fenômeno muda a temperatura da CMB em cerca de 10 milionésimos de kelvin (ou 10 microkelvins). Em comparação com a área fria, que tem uma temperatura 70 microkelving mais fria do que a média da CMB, trata-se de um efeito pequeno. Mas os cientistas conseguiram mostrar que os vazios podem criar áreas frias ─ e um supervazio seria capaz de formar uma grande área fria.

Para procurar pelo supervazio, Szapudi e seus colegas varreram uma área que cobriria o local onde estaria a área fria. Eles a encontraram a menos de 3 bilhões de anos-luz da Terra, e descobriram se tratar de um objeto gigantesco. Seu raio mede mais de 700 milhões de anos-luz, o que faz dele provavelmente a maior estrutura física do Universo. Segundo o astrônomo, um vazio tão enorme não é comum, assim como é raro que uma área fria esteja coincidentemente alinhada com o vazio. "É muito mais provável que o vazio esteja gerando a área fria", diz ele.

Dúvidas sobre a estrutura - Mas outros astrônomos ainda duvidam que se trate de um supervazio.  Patricio Vielva, da Universidade da Cantábria, na Espanha, que liderou a descoberta da área fria em 2004, acredita na possibilidade de essa região ser o resultado de uma textura cosmológica, um defeito no Universo semelhante às fissuras encontradas no gelo. Em 2007, Vielva conseguiu demonstrar que se existe uma textura no Universo, ela poderia criar a área fria através do efeito ISW. Já o astrônomo Rien van de Weijgaert, da Universidade de Groningen, na Holanda, acredita que a textura seja mera especulação.

"Para a maioria de nós, o supervazio ainda parece ser a melhor explicação para a área fria", afirma o holandês. Para entender mais, é necessário coletar mais dados. Por enquanto, fazendo mais observações que possam trazer medidas mais precisas do tamanho e das propriedades do supervazio. Se o supervazio for realmente confirmado, ele será a primeira medida de um objeto que deixa uma marca na CMB através do efeito ISW. Isso é importante não apenas pelo tamanho extraordinário da estrutura. "Teremos com ele uma maneira a mais para estudar a energia negra, que é uma das coisas mais intrigantes do Universo", afirma Szapudi.
Fonte: BBC - BRASIL
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