20 de jan de 2017

Galáxia de dois núcleos é um megamaser cósmico

Esta galáxia megamaser é formada por dois núcleos.[Imagem: ESA/Hubble/NASA/Judy Schmidt]

Laser de micro-ondas
Esta galáxia inteira funciona essencialmente como um maser cósmico - um laser que irradia em micro-ondas em vez de luz visível (daí o "m" substituindo o "l").
Um megamaser é um processo que envolve alguns componentes dentro da galáxia (como gás) que se encontram na condição física precisa para causar a amplificação da luz - neste caso, da luz com comprimento de onda na faixa das micro-ondas. Mas existem outras partes da galáxia - suas estrelas, por exemplo - que não fazem parte do processo de geração do maser.
Megamasers são intensamente brilhantes, cerca de 100 milhões de vezes mais brilhantes do que os masers encontrados em galáxias como a Via Láctea.
A galáxia é a IRAS 16399-0937, que está localizada a mais de 370 milhões de anos-luz da Terra.
Esta imagem do Hubble esconde a natureza altamente energética da galáxia, pintando-a com um aspecto sereno. Ela mescla observações capturadas através de vários comprimentos de onda por dois dos instrumentos do Hubble: a Câmera Avançada para Pesquisas (ACS) e a Câmera Infravermelha Próxima e Espectrômetro Multi-Objetos (NICMOS).
Galáxia com dois núcleos
Um dos aspectos mais curiosos da IRAS 16399-0937 é que ela hospeda um núcleo duplo - os astrônomos acreditam que o núcleo da galáxia seja formado por dois núcleos separados em processo de fusão. Os dois componentes, denominados IRAS 16399N (parte norte) e IRAS 16399S (parte sul), ficam a mais de 11.000 anos-luz de distância um do outro. No entanto, ambos estão dentro do mesmo redemoinho de gás cósmico e poeira e estão interagindo, dando à galáxia sua estrutura peculiar.
Os núcleos são muito diferentes. O núcleo sul parece ser uma região de formação de estrelas - onde novas estrelas estão se formando a um ritmo incrível. O núcleo norte, no entanto, é algo conhecido como núcleo LINER (sigla em inglês para região de emissão nuclear de baixa ionização), que é uma região cuja emissão provém principalmente de átomos fracamente ionizados ou neutros. O núcleo norte também abriga um buraco negro com cerca de 100 milhões de vezes a massa do Sol.
Fonte: Inovação Tecnológica

Um conto de dois PULSARES: PLUMAS dão aulas de geometria aos astrónomos

Imagens obtidas pelo Observatório de raios-X Chandra da NASA (topo) e impressões de artista (em baixo) que forneceram um melhor olhar sobre os pulsares e suas nebulosas de vento associadas. Geminga, à esquerda, está a aproximadamente 800 anos-luz da Terra. A cauda de Geminga estende-se por mais de meio ano-luz, mais de 1000 vezes a distância entre o Sol e Plutão. B0355+54, à direita, está a aproximadamente 3300 anos-luz da Terra. A cauda dupla e estreita prolonga-se por quase cinco anos-luz. Crédito: esquerda, topo - raios-X - NASA/CXC/PSU/B. Posselt et al; infravermelho (fundo): NASA/JPL-Caltech; direita, topo - raios-X - NASA/CXC/GWU/N. Klingler et al; infravermelho (fundo): NASA/JPL-Caltech; ilustrações em baixo: Nahks Tr'Ehnl

Como faróis cósmicos que varrem o Universo com rajadas de energia, os pulsares fascinam e confundem os astrónomos desde que foram descobertos há 50 anos atrás. Em dois estudos, equipas internacionais de astrónomos sugerem que imagens recentes de dois pulsares, obtidas pelo Observatório de raios-X Chandra da NASA, Geminga e B0355+54, podem ajudar a iluminar as assinaturas distintivas dos pulsares, bem como a sua geometria muitas vezes desconcertante. Os pulsares são um género de estrela de neutrões que nascem em explosões de supernova quando as estrelas massivas desmoronam. Descobertas inicialmente graças a feixes de emissão de rádio, parecidos a faróis, as investigações mais recentes descobriram que os pulsares energéticos também produzem feixes de raios-gama altamente energéticos.

Curiosamente, os feixes raramente se combinam, afirma Bettina Posselt, investigadora em astronomia e astrofísica da Universidade Estatal da Pensilvânia, EUA. As formas dos pulsos rádio e raios-gama observados são muitas vezes bastante diferentes e alguns dos objetos mostram apenas ou um tipo de pulso ou o outro. Estas diferenças geraram debate sobre o modelo de pulsar.

"Não se sabe totalmente o porquê de haverem variações entre diferentes pulsares," comenta Posselt. "Uma das principais ideias é que as diferenças de pulso têm muito a ver com a geometria - e também dependem da rotação e de como os eixos magnéticos do pulsar estão orientados em relação à nossa linha de visão. As imagens do Chandra estão dando aos astrónomos o seu olhar mais próximo sobre a geometria distinta dos ventos de partículas carregadas que irradiam raios-X e outros comprimentos de onda dos objetos. 

Os pulsares rodam ritmicamente enquanto viajam velozmente pelo espaço a velocidades que atingem centenas de quilómetros por segundo. As nebulosas de vento pulsar (sigla PWN, inglês para Pulsar Wind Nebulae) são produzidas quando as partículas energéticas que fluem dos pulsares são disparadas ao longo dos campos magnéticos da estrela, formando toros - anéis - em redor do plano equatorial do pulsar e percorrem o eixo de rotação, muitas vezes formando caudas longas à medida que os pulsares rapidamente cortam através do meio interestelar.

"Este é um dos resultados mais agradáveis do nosso estudo mais amplo das nebulosas de vento pulsar," comenta Roger W. Romani, professor de astrofísica na Universidade de Stanford e investigador principal do projeto PWN do Chandra. "Ao tornar visível a estrutura tridimensional destes ventos, mostramos como podemos chegar ao plasma injetado pelo pulsar no centro. A fantástica acuidade de raios-X do Chandra foi essencial para este estudo, por isso estamos felizes por ter sido possível obter as exposições profundas que tornaram estas ténues estruturas visíveis."

Pode ser vista uma espetacular PWN em redor do pulsar Geminga. Geminga - um dos pulsares mais próximos, a apenas 800 anos-luz de distância da Terra - tem três caudas invulgares, realça Posselt. Os fluxos de partículas expelidos dos alegados polos de Geminga - ou caudas laterais - estendem-se por mais de meio ano-luz, mais de 1000 vezes a distância entre o Sol e Plutão. Outra cauda, mais curta, também é emanada do pulsar.
Os astrónomos disseram que uma imagem muito diferente pode ser vista no pulsar chamado B0355+54, que está a cerca de 3000 anos-luz da Terra. A cauda deste pulsar tem um tampão de emissão, seguido por uma cauda dupla e estreita que se prolonga por quase cinco anos-luz.

Enquanto Geminga mostra pulsos no espectro de raios-gama, mas permanece silencioso no rádio, B0355+54 é um dos pulsares de rádio mais brilhantes, mas não mostra raios-gama. As caudas parecem dizer-nos porque é que isto é assim," afirma Posselt, explicando que o eixo de rotação dos pulsares e suas orientações magnéticas influenciam as emissões que podemos ver a partir da Terra.

Segundo Posselt, Geminga pode ter polos magnéticos muito perto da parte superior e inferior do objeto, e polos de rotação quase alinhados, tal como a Terra. Um dos polos magnéticos de B0355+54 pode estar orientado diretamente para a Terra. Como a emissão de rádio ocorre perto do local dos polos magnéticos, as ondas de rádio podem apontar ao longo da direção dos jatos, disse ela. A emissão de raios-gama, por outro lado, é produzida a maiores altitudes e numa região maior, permitindo com que os respetivos pulsos varram áreas maiores do céu.

"Para Geminga, vemos os brilhantes pulsos de raios-gama e a orla do toro da nebulosa de vento pulsar, mas os feixes de rádio perto dos jatos apontam para os lados e permanecem invisíveis," realça Posselt. As caudas laterais, fortemente dobradas, dão aos astrónomos pistas sobre a geometria do pulsar, que pode ser comparada com a dos jatos produzidos por aviões, ou com frentes de choque parecidas com aquelas criadas por uma bala enquanto viaja pelo ar.

Oleg Kargaltsev, professor assistente de física da Universidade George Washington, que trabalhou no estudo de B0355+54, disse que a orientação de B0355+54 desempenha também um papel no modo como os astrónomos vêm o pulsar.  Para B0355+54, um jato aponta diretamente para nós, de modo que detetamos os brilhantes pulsos de rádio enquanto a maioria da emissão de raios-gama é direcionada no plano do céu e falha a Terra," explica Kargaltsev. Isto implica que a direção do eixo de rotação do pulsar está alinhada com a nossa perspetiva e que o pulsar está a mover-se perpendicularmente ao seu eixo de rotação."

Noel Klingler, assistente de investigação em física, da Universidade George Washington, e autor principal do artigo sobre B0355+54, acrescentou que os ângulos entre os três vetores - o eixo de rotação, a linha de visão e a velocidade - são diferentes para pulsares diferentes, afetando assim a aparências das suas nebulosas. "Em particular, pode ser complicado detetar uma PWN de um pulsar movendo-se perto da linha de visão e tendo um pequeno ângulo entre o eixo de rotação e a nossa perspetiva," comenta Klingler.

Na interpretação da frente de choque dos dados de raios-X de Geminga, as suas duas longas caudas e o seu espectro invulgar podem sugerir que as partículas são aceleradas até quase à velocidade da luz por um processo chamado aceleração de Fermi. A aceleração de Fermi ocorre na interseção entre o vento pulsar e o material interestelar, segundo os cientistas, que divulgaram as suas descobertas sobre Geminga na atual edição da revista The Astrophysical Journal.

Apesar de diferentes interpretações permaneceram na mesa para a geometria de Geminga, Posselt realça que as imagens do pulsar pelo Chandra estão a ajudar os astrofísicos a usar pulsares como laboratórios de física de partículas. O estudo destes objetos dá aos astrofísicos a oportunidade de investigar a física de partículas em condições que seriam impossíveis de reproduzir num acelerador de partículas cá na Terra. Em ambos os cenários, Geminga fornece emocionantes novas restrições sobre a física de aceleração em nebulosas de vento pulsar e sobre a sua interação com a matéria interestelar circundante," conclui.
Fonte: Astronomia OnLine

O vizinho colossal da Via Láctea

A Via Láctea (em azul e branco, no eixo horizontal) e a localização do novo supercluster Vela (VCS) e do supercluster Shapley (SC)

Um dos maiores superclusters de galáxias foi descoberto perto da Via Láctea por astrofísicos da Europa, Austrália e África do Sul (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 8 de novembro). Denominado supercluster Vela, esse mega-agrupamento de galáxias tinha passado despercebido devido à sua localização. Ele se situa atrás do plano da Via Láctea, onde a poeira e as estrelas de nossa galáxia o encobrem, à distância de 800 milhões de anos-luz. Os autores do trabalho dizem que o novo supercluster – denominado Vela por estar perto dessa constelação – parece superar os predicados do Shapley, antes a maior estrutura com galáxias (mais de 8 mil) do Universo observável. A massa descomunal do Vela, ainda não calculada com precisão, exerce forte influência sobre o movimento gravitacional da Via Láctea, que se desloca a 50 quilômetros por segundo na direção da megaestrutura.“A gravidade do supercluster Vela pode explicar a diferença entre o movimento registrado pela Via Láctea no espaço e o previsto a partir da distribuição das galáxias até agora conhecidas”, comenta Matthew Colless, da Universidade Nacional da Austrália, um dos autores do estudo. O supercluster foi descoberto a partir do cruzamento de dados de múltiplos telescópios e levantamentos de galáxias.
Fonte: Pesquisa Fapesp

Assinados contratos para espelhos e sensores do ELT

Numa cerimônia realizada hoje na Sede do ESO, foram assinados 4 contratos para componentes principais do Extremely Large Telescope (ELT), telescópio que o ESO está construindo. Os contratos são referentes a: moldagem dos espelhos secundário e terciário do telescópio gigante, atribuído à SCHOTT; fornecimento de células de apoio para suportar estes dois espelhos, atribuído ao Grupo SENER; e fornecimento dos sensores de borda que formam uma parte vital do sistema de controle do enorme espelho primário segmentado do ELT, atribuído ao consórcio FAMES. O espelho secundário será o maior espelho já utilizado num telescópio e também o maior espelho convexo jamais construído.
A construção do ELT de 39 metros, o maior telescópio do mundo operando no óptico/infravermelho próximo, continua a avançar. O telescópio gigante contará com um complexo sistema óptico pioneiro de cinco espelhos, o qual requer elementos ópticos e mecânicos que levam a tecnologia moderna aos seus limites.

Contratos para a fabricação de vários dos componentes deste telescópio acabam de ser assinados entre o Diretor Geral do ESO, Tim de Zeeuw, e os representantes de três empresas industriais dos Países Membros do ESO.

Na abertura da cerimônia, Tim de Zeeuw disse: “Sinto enorme prazer em assinar hoje estes 4 contratos, cada um deles para componentes avançados do coração do sistema óptico revolucionário do ELT. Estes contratos demonstram bem como a construção deste telescópio gigante avança a toda a velocidade — preparando-se para a sua primeira luz em 2024. O pessoal do ESO aguarda com expectativa trabalhar com a SCHOTT, SENER e FAMES — três parceiros industriais líderes dos nossos Estados Membros.”

Os dois primeiros contratos foram assinados por Christoph Fark, Vice Presidente Executivo da SCHOTT. Cobrem a moldagem dos dois maiores espelhos simples do ELT — o secundário de 4,2 metros e o terciário de 3,8 metros — que serão fabricados em Zerodur©, o material cerâmico de baixa expansão térmica da SCHOTT. 

Pendurado de cabeça para baixo no topo do telescópio e colocado por cima do espelho primário de 39 metros, o espelho secundário será o maior espelho já utilizado num telescópio e o maior espelho convexo jamais construído. O espelho terciário côncavo é também uma componente incomum do telescópio. Os espelhos secundário e terciário do ELT rivalizam em termos de tamanho com os espelhos primários de muitos telescópios de pesquisa modernos, e pesarão 3,5 e 3,2 toneladas, respectivamente. O espelho secundário será entregue no final de 2018 e o terciário em julho de 2019.

O terceiro contrato foi assinado por Diego Rodríguez, Diretor do Departamento Espacial do Grupo SENER. Cobre o fornecimento de sofisticadas células de apoio aos espelhos secundário e terciário do ELT e os sistemas ópticos ativos complexos associados que garantirão que estes espelhos maciços mas flexíveis mantenham a forma correta e fiquem corretamente posicionados no interior do telescópio. É necessária uma enorme precisão para que o telescópio possa fornecer uma perfeita qualidade de imagem.  

O quarto contrato foi assinado por Didier Rozière, Diretor Executivo (FAMES, Fogale) e Martin Sellen, Diretor Executivo (FAMES, Micro-Epsilon), em prol do consórcio FAMES, que é composto pela Fogale e pela Micro-Epsilon. O contrato cobre a fabricação de 4608 sensores de borda para os 798 segmentos hexagonais do espelho primário do ELT.

Estes sensores serão os mais precisos já utilizados num telescópio e podem medir posições relativas com uma precisão de alguns nanômetros. Formam uma parte fundamental do complexo sistema que irá detectar continuamente a posição dos segmentos do espelho primário relativamente aos seus vizinhos, permitindo assim que estes segmentos trabalhem em uníssono para formar um sistema de imagem perfeito. Trata-se de um desafio enorme já que os sensores terão que ser fabricados não só com a precisão pretendida, mas também com a rapidez necessária para que milhares de unidades possam ser entregues em escalas de tempo necessariamente curtas.

A cerimônia de assinatura contou também com a presença de outros altos representantes das empresas envolvidas com o ESO. Tratou-se de uma excelente oportunidade para os representantes das empresas que fabricarão muitos dos componentes ópticos e mecânicos do telescópio gigante se conhecerem de modo informal, no momento em que começam a construir o maior olho do mundo virado para o céu.
Fonte:: ESO

Astrónomos descobrem golpe cósmico duplo e poderoso

Astrónomos descobriram o que acontece quando a erupção de um buraco negro supermassivo é varrida pela colisão e fusão de dois enxames galácticos. Esta composição contém raios-X do Chandra (azul), emissão de rádio captada pelo GMRT (vermelho) e dados óticos do Subaru (vermelho, verde e azul) dos enxames em colisão chamados Abell 3411 e Abell 3412. Estes e outros telescópios foram usados para analisar como a combinação destes dois poderosos fenómenos podem criar um extraordinário acelerador de partículas cósmicas.Crédito: raios-X - NASA/CXC/SAO/R. van Weeren et al; ótico - NAOJ/Subaru; rádio - NCRA/TIFR/GMRT

Astrónomos descobriram uma combinação de dois dos fenómenos mais poderosos do Universo, um buraco negro supermassivo e a colisão de enxames galácticos gigantes, o que criou um estupendo acelerador de partículas cósmicas. Combinando dados do Observatório de raios-X Chandra da NASA, do GMRT (Giant Metrewave Radio Telescope) na Índia, do VLA (Karl G. Jansky Very Large Array) do NSF e de outros telescópios, investigadores descobriram o que acontece quando matéria ejetada por um buraco negro gigante é varrida na fusão de dois enormes enxames galácticos.

"Vimos cada um destes fenómenos espetaculares separadamente em muitos lugares," afirma Reinout van Weeren do Centro Harvard-Smithsonian para Astrofísica em Cambridge, no estado norte-americano de Massachusetts, que liderou o estudo que aparece na edição inaugural da revista Nature Astronomy. "Porém, esta é a primeira vez que os vimos claramente ligados no mesmo sistema. Esta "pancada" cósmica dupla está localizada num par de enxames galácticos em colisão de nome Abell 3411 e Abell 3412, situados a aproximadamente 2 mil milhões de anos-luz da Terra. Os dois enxames são ambos muito massivos, cada com uma massa de mil biliões de sóis.

Versão legendada da imagem que mostra a erupção de um buraco negro supermassivo varrida pela colisão e fusão de dois enxames galácticos. Esta composição contém raios-X do Chandra (azul), emissão de rádio captada pelo GMRT (vermelho) e dados óticos do Subaru (vermelho, verde e azul) dos enxames em colisão chamados Abell 3411 e Abell 3412. Estes e outros telescópios foram usados para analisar como a combinação destes dois poderosos fenómenos podem criar um extraordinário acelerador de partículas cósmicas. Crédito: raios-X - NASA/CXC/SAO/R. van Weeren et al; ótico - NAOJ/Subaru; rádio - NCRA/TIFR/GMRT

A aparência em forma de cometa dos raios-X detetados pelo Chandra é produzida pelo gás quente de um aglomerado colidindo com o gás quente do outro enxame. Os dados óticos do Observatório Keck e do Telescópio Subaru do Japão, ambos em Mauna Kea, Hawaii, detetaram as galáxias em cada enxame. Em primeiro lugar, pelo menos um buraco negro supermassivo num dos enxames galácticos produziu um funil magnético rotativo. Os poderosos campos eletromagnéticos associados com esta estrutura aceleraram parte do gás para fora da vizinhança do buraco negro sob a forma de um jato energético de alta-velocidade.

Então, essas partículas aceleradas no jato subiram novamente de velocidade quando encontraram ondas de choque colossais - versões cósmicas de "booms" sónicos produzidos por aviões supersónicos - formadas pela colisão das nuvens gigantescas de gás associadas com os enxames de galáxias.

"É quase como lançar um foguetão para baixa órbita terrestre e seguidamente sair disparado do Sistema Solar por uma segunda queima dos motores," afirma o coautor Felipe Andrade-Santos, também do Centro Harvard-Smithsonian para Astrofísica. "Estas partículas estão entre as mais energéticas observadas no Universo, graças à dupla injeção de energia."

Esta descoberta resolve um mistério de longa data na investigação de enxames galácticos, no que respeita à origem dos belos redemoinhos de emissão de rádio que se prolongam por milhões de anos-luz, detetados em Abell 3411 e Abell 3412 com o GMRT. A equipe determinou que, à medida que as ondas de choque percorrem o enxame durante centenas de milhões de anos, as partículas duplamente aceleradas produzem redemoinhos gigantes de emissão de rádio.

"Este resultado mostra que uma notável combinação de eventos poderosos gera estas fábricas de aceleração de partículas, que são as maiores e mais poderosas do Universo," afirma o coautor William Dawson do Laboratório Nacional Lawrence Livermore, em Livermore, no estado norte-americano da Califórnia. "É um pouco poético - foi necessária uma combinação dos maiores observatórios do mundo para entender isto."
Fonte: Astronomia OnLine
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