8 de fev de 2017

Hubble fornece o mapa da trajetória interestelar da viagem das espaçonaves Voyager 1 e 2

Nesta ilustração orientada ao longo do plano da eclíptica, o Telescópio Espacial Hubble da NASA observa os percursos das sondas Voyager 1 e 2 à medida que viajam desde Sistema Solar até o espaço interestelar. O Hubble está examinando duas linhas de visão (as características gêmeas em forma de cone) ao longo do percurso das naves. O objetivo do telescópio é ajudar os astrônomos a mapear a estrutura interestelar ao longo do caminho estelar de cada sonda. Cada linha de visão se estende por vários anos-luz até estrelas vizinhas. Créditos: NASA, ESA e Z. Levay (STScI)

As duas sondas Voyager da NASA estão viajando por território inexplorado em sua viagem para além do nosso Sistema Solar. Ao longo do caminho, as espaçonaves medem o meio interestelar, o ambiente misterioso que existe entre as estrelas. O Telescópio Espacial Hubble da NASA está fornecendo o roteiro, medindo e estudando o material ao longo das trajetórias futuras das naves. Mesmo depois das sondas Voyager ficarem sem energia elétrica e serem incapazes de enviar novos dados, o que provavelmente acontecerá daqui a uma década, os astrônomos podem usar as observações do Hubble para caracterizar o ambiente através do qual estes embaixadores silenciosos irão se aventurar.
Uma análise preliminar das observações do Hubble tem revelado uma ecologia interestelar rica e complexa, contendo várias nuvens de hidrogênio entrelaçadas com outros elementos. Os dados do Hubble, combinados com enviados pelas sondas Voyager 1 e 2, também forneceram novas informações sobre como o nosso Sol navega através do espaço interestelar.
Seth Redfield, membro da Universidade Wesleyan em Middletown, Connecticut, EUA, líder o estudo, declarou:
Esta é uma grande oportunidade para se comparar os dados das medições ‘in situ’ do ambiente espacial pelas naves Voyager contra as medições telescópicas fornecidas pelo Observatório Espacial Hubble. As Voyagers estão medindo ‘amostras’ de regiões minúsculas à medida que percorrem o espaço na velocidade estimada em cerca de 61.000 km/h. Contudo, nós não fazemos ideia se estas pequenas áreas são normais ou raras. As observações do Hubble nos fornecem uma visão mais abrangente porque o telescópio está a observar um trajeto mais longo e largo. Assim, o Hubble dá contexto à região por onde cada Voyager tem atravessando.
Os astrônomos esperam que as observações do Hubble irão ajudar a caracterizar as propriedades físicas do meio interestelar local.
Juli Zachary, membro da equipe do Hubble e da Universidade Wesleyan, destacou:
Idealmente, sintetizar estas informações com medições ‘in situ’ pelas Voyager irá proporcionar uma visão geral sem precedentes do ambiente interestelar local.
Os resultados do time da pesquisa foram apresentados em 6 de janeiro de 2017 na reunião de inverno da SAA (Sociedade Astronômica Americana), em Grapevine, Texas, EUA.
A NASA lançou as sondas gêmeas Voyager 1 e 2 em 1977. Ambas exploraram os planetas exteriores Júpiter e Saturno. A Voyager 2 visitou também Urano e Netuno.
As sondas pioneiras Voyager 1 e 2 estão atualmente explorando a borda mais externa do domínio solar. A Voyager 1 encontra-se navegando pelo espaço interestelar, a região entre as estrelas que contém gás, poeira e material reciclado por estrelas moribundas.
Nesta ilustração a sonda Voyager 1 da NASA aparece em primeiro plano sobre uma vista aérea do Sistema Solar. Os círculos representam as órbitas dos planetas exteriores: Júpiter, Saturno, Urano e Netuno. Lançada em 1977, a Voyager 1 visitou os planetas gigantes gasosos Júpiter e Saturno. A espaçonave se encontra agora (janeiro de 2017) a aproximadamente 20,7 bilhões de quilômetros da Terra (cerca de 137,57 UA do Sol), o que a torna no objeto mais distante jamais construído pelo Homem. De fato, a Voyager 1 está agora navegando pelo espaço interestelar, a região entre as estrelas que contém gás, poeira e material reciclado por estrelas moribundas. Créditos: NASA, ESA e G. Bacon (STScI)

A Voyager 1 se encontra a 20,65 bilhões de quilômetros da Terra, o que a torna no objeto mais distante já construído pela humanidade. Daqui a aproximadamente 40.000 anos, depois da espaçonave já não estar operacional e recolhendo novos dados, ela passará a 1,6 anos-luz da estrela Gliese 445, na direção da constelação de Girafa. A sua gêmea, a Voyager 2, está a 17,1 bilhões de quilômetros da Terra e passará a 1,7 anos-luz da estrela Ross 248 daqui a cerca de 40.000 anos.
Nos próximos 10 anos, as sondas Voyager 1 e 2 farão medições do material interestelar, dos campos magnéticos e dos raios cósmicos ao longo das suas trajetórias. O Hubble complementará as observações das sondas Voyager observando duas linhas de visão ao longo do percurso das sondas com o objetivo de mapear a estrutura interestelar. Cada linha de visão se estende por vários anos-luz até estrelas próximas. Ao examinar a luz dessas estrelas, o instrumento STIS (Space Telescope Imaging Spectrograph) do Hubble mede como o material interestelar absorve alguma dessa radiação estelar, deixando impressões digitais espectrais.
O Hubble descobriu que a Voyager 2 vai sair da nuvem interestelar que envolve o Sistema Solar daqui a cerca de 2.000 anos. Com base em dados do Hubble, os astrônomos preveem que a nave vai passar 90.000 anos por uma segunda nuvem e atravessar depois para uma terceira nuvem interestelar.
Um inventário da composição das nuvens revela ligeiras variações na abundância dos elementos químicos contidos nas estruturas.
Seth Redfield explicou:
Estas variações podem significar que as nuvens se formaram de maneiras diferentes, ou em áreas diferentes, e depois se juntaram.
Um olhar inicial nos dados do Hubble também sugere que o Sol está atravessando um material mais denso no espaço próximo, o que pode afetar a heliosfera, a grande bolha que contém o nosso Sistema Solar e que é produzida pelo poderoso vento solar da nossa estrela. No seu limite, a que chamamos heliopausa, o vento solar empurra para fora contra o meio interestelar. O Hubble e a Voyager 1 obtiveram medições do ambiente interestelar além dessa fronteira, onde o vento vem de outras estrelas e não são oriundos do nosso Sol.
Seth Redfield adicionou:
Estou realmente intrigado pela interação entre as estrelas e o ambiente interestelar. Estes tipos de interações estão acontecendo em torno da maioria das estrelas e esse é um processo dinâmico.
A heliosfera é comprimida quando o Sol se move através de material mais denso, mas se expande para trás quando a nossa estrela passa por matéria menos densa. Esta expansão e contração é provocada pela interação entre a pressão externa do vento estelar, composta por um fluxo de partículas carregadas e pela pressão do material interestelar que envolve a estrela.
Fonte: http://eternosaprendizes.com
Hubblesite

Este buraco negro é tão violentos que está testa do os limites da física

Os astrônomos descobriram um buraco negro gigantesco tão faminto que está engolindo uma estrela já faz mais de uma década – o que é mais de 10 vezes do que qualquer outra refeição estelar detectada já durou antes.  Não apenas essa é a maior refeição que um buraco negro já foi visto consumindo, como tem acontecido por tanto tempo que os cientistas não sabem explicar como isso é possível sem dobrar as leis da física.  A resposta a esse mistério poderia nos dizer como os buracos negros do início do universo cresceram a tamanhos muito maiores do que podemos explicar. 
Ruptura de maré?
Quando uma estrela se aproxima muito de um buraco negro, sua imensa força gravitacional pode destroçá-la, um evento conhecido como “ruptura de maré”. Nós já vimos muitos desses eventos no passado, graças ao distinto brilho de raio-X que eles produzem. Depois que o buraco negro destrói uma estrela, ele lança parte de seu conteúdo para o espaço em altas velocidades, devorando o resto, crescendo e liberando raios-X no processo. O que é surpreendente sobre esse evento em particular é que a maioria das rupturas de maré são de curta duração. Nenhuma outra morte espetacular de uma estrela foi tão prolongada.
O mistério
Esse banquete tem acontecido por tanto tempo que está empurrando os limites conhecidos da física – a estrela consumida superou consistentemente algo chamado de “limite de Eddington”, que é a luminosidade máxima que uma estrela pode alcançar até não ser mais estável.  Segundo pesquisador principal do novo estudo, Dacheng Lin, da Universidade de New Hampshire, nos EUA, a ideia é de que, se uma estrela está liberando radiação suficiente para ficar tão brilhante, então a gravidade mal deve ser capaz de mantê-la inteira. Por essa razão, nós nunca conseguimos compreender como os buracos negros supermassivos no centro de muitas galáxias, incluindo a Via Láctea, cresceram para ficar tão grandes como são. 
XJ1500 + 0154
Este buraco negro faminto é conhecido como XJ1500 + 0154, e fica no núcleo de uma pequena galáxia a cerca de 1,8 bilhões de anos-luz de distância da Terra. Ele foi visto por nossos satélites em 2005 e tem sido observado desde então. Embora pareça que a refeição finalmente está acabando, a evidência sugere que o buraco negro tem consumido o material por mais de 10 anos.
Isso significa que esta é a estrela mais maciça que já vimos ser apanhada em um evento de ruptura de maré, ou que é a primeira vez que vemos uma estrela menor se despedaçar completamente.
“Isso nos diz algo incomum – uma estrela duas vezes mais pesada que o nosso sol está sendo comida por um buraco negro”, disse um dos pesquisadores, James Guillochon, do Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica, nos EUA. O fato de que agora temos evidências de que os buracos negros podem comer algo tão maciço – e ficar gigante como resultado – abre um novo mundo de possibilidades teóricas. 
Próximos passos
Por enquanto, a pesquisa só foi publicada no site arXiv.org para a comunidade de físicos analisá-la antes de ser submetida a um jornal revisto por pares. Logo, é preciso esperar pela validação independente dos resultados.
No entanto, se confirmada, esta observação poderia nos ajudar a explicar como os buracos negros supermassivos foram capazes de ganhar cerca de um bilhão de vezes mais massa do que o nosso sol nos primeiros dias do universo – algo que os pesquisadores ainda não entendem.
A equipe prevê que o suprimento de alimentação do XJ1500 + 0154 seja bastante reduzido na próxima década, fazendo com que o buraco negro desapareça da visão dos satélites. O objeto será acompanhado para confirmar essa suposição.
Fonte: HypeCience.com


Polos magnéticos da Terra ‘podem estar prestes a se inverter’ – e os primeiros sinais estão aí

Os polos magnéticos da Terra podem estar prestes a se inverter pela primeira vez em 786 mil anos – e os primeiros sinais podem estar visíveis numa “anomalia” sob a África do Sul.  Se os polos se inverterem, as bússolas irão apontar para o sul – e isso acabará tendo um impacto significativo na rede elétrica da Terra, embora não seja provável que a “inversão” ocorra imediatamente.
De acordo com pesquisadores da Universidade de Rochester, uma “anomalia” na África do Sul pode ser a chave para prever a próxima inversão – num local profundo, abaixo do solo, onde as bússolas apontam para o sul. O professor John Tarduno, da Universidade de Rochester, disse: “Há um ponto de polaridade invertida sob o solo no sul da África, na fronteira entre o núcleo e o manto, onde o núcleo externo do ferro líquido se encontra com a parte mais rígida do interior da Terra”.
“Nesta área, a polaridade do campo é oposta ao campo magnético global médio. Se fôssemos capazes de usar uma bússola nas profundezas deste local, poderíamos ver que o norte, na verdade, aponta para o sul”.
“Acreditamos que estes pontos invertidos no núcleo crescem rapidamente, e depois diminuem com uma maior lentidão. Ocasionalmente, um ponto pode se tornar grande o suficiente para dominar o campo magnético do Hemisfério Sul, causando a inversão dos polos. A ideia convencional por trás das inversões é de que elas podem começar em qualquer lugar do núcleo. Nosso modelo conceitual sugere que talvez haja locais especiais na fronteira entre o núcleo e o manto, que promovem as inversões”.
Mas antes que você comece a pensar em como sobreviverá a esta mudança, é importante saber que é improvável que isso aconteça imediatamente. Os cientistas preveem que a “inversão” ocorrerá durante os próximos dois mil anos.
Fonte: YAHOO NOTÍCIAS

A nebulosa da borboleta registrada pelo HUBBLE

Os brilhantes aglomerados e as brilhantes nebulosas no céu noturno da Terra normalmente recebem nomes de flores ou insetos. Apesar das suas asas cobrirem mais de 3 anos-luz, a NGC 6302, não é uma exceção e recebe o nome de Nebulosa da Borboleta. Com uma temperatura superficial estimada em cerca de 250 mil graus Celsius, a estrela moribunda central dessa nebulosa planetária particular tem se tornado excepcionalmente quente, brilhando intensamente na radiação ultravioleta, mas ficando escondida da visão direta por uma densa camada de poeira. Essa bela imagem da Nebulosa da Borboleta foi registrada pelo Telescópio Espacial Hubble e é apresentada aqui em cores reprocessadas. Cortando a cavidade central de gás ionizado é possível ver um torus de poeira ao redor da estrela central, que aparece quase de lado do nosso ponto de vista. Hidrogênio molecular tem sido detectado no escudo de poeira cósmica dessa estrela quente. A NGC 6302 localiza-se a cerca de 4000 anos-luz de distância da Terra na constelação de Escorpião.

A galáxia do boto registrada pelo HUBBLE

O que está acontecendo com essa galáxia espiral? Há poucos milhões de anos atrás, a NGC 2936, a galáxia mais acima, das duas mostradas nessa imagem, era provavelmente, uma galáxia espiral normal, girando e formando estrelas, ou seja, fazendo seu trabalho. Mas então, ela passou perto da massiva galáxia elíptica NGC 2937, localizada abaixo e deu um mergulho. Apelidada de Galáxia do Boto (Porpoise Galaxy), devido a sua forma peculiar, a NGC 2936, não está somente sendo defletida, mas também está sendo distorcida pela interação gravitacional. Uma explosão de estrelas jovens azuis forma o nariz do boto, na parte superior direita da galáxia, enquanto que o centro da espiral aparece como o olho. Embora cada galáxia tenha seu nome, o par, recebe um nome só, Arp 142, e olhando o par como um todo, a imagem lembra a de um pinguim protegendo o seu ovo. A imagem do par Arp 142 mostrada aqui foi feita pelo Telescópio Espacial Hubble no último ano. O par está localizado a 300 milhões de anos-luz de distância na direção da constelação de Hydra. Em um bilhão de anos mais ou menos, as duas galáxias irão se fundir formando uma única galáxia maior.

A nebulosa do olho do gato registrada pelo HUBBLE

Para alguns essa imagem lembra o olho de um gato. A Nebulosa do Olho de Gato, localiza-se a cerca de 3 mil anos-luz de distância da Terra. Essa é considerada uma nebulosa planetária clássica, que representa uma fase final e breve na vida de uma estrela parecida com o Sol. A Nebulosa do Olho de Gato, também é conhecida como NGC 6543. A estrela moribunda central da nebulosa, pode produzir um padrão simples de conchas concêntricas empoeiradas, à medida que expele suas camadas externas em convulsões regulares. Mas a formação de estruturas belas, internas e mais complexas é algo que ainda não é bem compreendido. Essa imagem foi feita pelo Hubble e reprocessada digitalmente. Ao estudar nebulosas planetárias como o Olho do Gato, os astrônomos podem entender melhor como será o destino do Sol, daqui a aproximadamente 5 bilhões de anos.

Um buraco negro de leveza intrigante

A imagem acima foi feita com a Advanced Camera for Surveys, a ACS do Hubble e registra uma galáxia localizada na constelação de Virgo. A câmera foi instalada em 2002, e seu campo de visão vasto é o dobro da câmera anterior, isso faz com que ela possa capturar imagens surpreendentes com uma grande nitidez e uma enorme sensibilidade, como podemos ver aqui. A bela galáxia espiral visível no centro da imagem é conhecida como RX J1140.1+0307, e apresenta um mistério interessante. 

Olhando de primeira, essa galáxia se parece muito com uma galáxia espiral normal, mais ou menos como deve ser a nossa galáxia, a Via Láctea. A Via Láctea, como a maior parte das grandes galáxias, possui um buraco negro supermassivo no seu centro, mas algumas galáxias têm no seu centro buracos negros mais leves, de massa intermediária. A RX J1140.1+0307, é uma dessas galáxias. 

De fato, ela tem no seu centro um dos buracos negros de menor massa conhecido em qualquer núcleo galáctico luminoso. O que intriga os cientistas sobre essa galáxia, é que as contas não fecham. Com esse buraco negro de massa relativamente baixa, os modelos para a emissão do objeto não podem explicar o espectro observado, a menos que existam outros mecanismos que tenham um papel importante na interação entre as partes internas e externas do disco de acreção ao redor do buraco negro.

A bela nebulosa da tromba do elefante na constelação de CEPHEUS

A imagem acima nem parece uma foto, lembra mais uma ilustração feita a mão. Mas é sim uma foto e mostra a Nebulosa da Tromba do Elefante. Essa nebulosa serpenteia através da nebulosa de emissão e do jovem aglomerado estelar conhecido como IC 1396 localizado na constelação de Cepheus. Também conhecida como vdB 142, a tromba de elefante cósmica tem mais de 20 anos-luz de comprimento. Essa imagem é uma composição que inclui dados de um filtro de banda estreita que transmite a luz dos átomos de hidrogênio ionizado na região. A composição resultante destaca as brilhantes linhas que delimitam os bolsões de gás e poeira interestelar frios. As nuvens escuras mergulhadas no meio da nebulosa possuem o material bruto para a formação de estrelas e escondem protoestrelas em seu interior. Localizado a aproximadamente 3000 anos-luz de distância, o relativamente apagado complexo IC 1396 cobre uma grande região do céu, que se espalha por 5 graus. Essa imagem tem um campo de aproximadamente 1 grau, o equivalente a 2 Luas Cheias.

Novo mapa de superaglomerado galáctico mostra a casa celestial da Via Láctea

Esta simulação de computador retrata o superaglomerado gigante, com a localização da Via Láctea mostrada como um ponto vermelho

A nossa galáxia, Via Láctea, fica dentro de um superaglomerado gigante. Agora, um novo mapa cósmico criado por pesquisadores da Universidade do Havaí em Honolulu nos oferece um olhar sem precedentes sobre os limites dessa nossa casa celestial.  Os cientistas nomearam o grupo galáctico colossal de Superaglomerado de Laniakea, havaiano para “céu imensurável”.

Matriosca espacial

“Vivemos em algo chamado de ‘teia cósmica’, onde galáxias estão conectadas em tentáculos separados por vazios gigantes”, disse o autor principal do estudo, Brent Tully, astrônomo da Universidade do Havaí. As galáxias não se espalham aleatoriamente pelo universo. Em vez disso, agrupam-se em aglomerados, como o que a Terra se encontra, chamado de Grupo Local, que contém dezenas de galáxias.
Por sua vez, esses grupos são parte de superaglomerados maciços formados por centenas de galáxias, todos interligados em uma teia de filamentos nos quais as galáxias estão “amarradas” como pérolas em um colar. As estruturas colossais conhecidas como superaglomerados formam-se nas interseções desses filamentos. O recém-descoberto superaglomerado de galáxias pode inclusive fazer parte de uma estrutura ainda maior, que não foi definida completamente.

Cosmicflows-2

As estruturas gigantes que compõem o universo muitas vezes têm limites pouco claros. Para melhor definir essas composições, os astrônomos examinaram Cosmicflows-2, o maior catálogo de movimentos das galáxias, argumentando que cada galáxia pertence à estrutura cuja gravidade está fazendo com que ela flua em direção.
“Temos uma nova maneira de definir estruturas de grande escala a partir das velocidades das galáxias, em vez de apenas olhar para a sua distribuição no céu”, afirmou Tully.  O novo mapa 3D mostrou que a Via Láctea reside nos arredores de Laniakea, um superaglomerado com cerca de 520 milhões de anos-luz de largura. Ele é composto por cerca de 100.000 galáxias com uma massa total de aproximadamente 100 milhões de bilhões de vezes a do sol.

Grande Atrator

Este superaglomerado também inclui o aglomerado de Virgem e de Norma-Hydra-Centaurus, também conhecido como o Grande Atrator. Essas novas descobertas ajudam a esclarecer o papel do Grande Atrator, uma anomalia gravitacional que intriga os astrônomos há 30 anos.
Dentro do Superaglomerado de Laniakea, os movimentos das galáxias são direcionados para dentro, como a água fluindo em caminhos descendentes por um vale. O Grande Atrator atua como um vale gravitacional de fundo plano com uma esfera de atração que se estende ao superaglomerado.

Mais dados

O próximo passo é tentar descobrir se Laniakea pertence a uma estrutura ainda maior.
“Nós provavelmente precisamos medir a um outro fator maior para explicar nosso movimento local. Podemos ter de criar outro nome para algo maior do qual somos parte”, sugeriu Tully. Os cientistas detalharam suas descobertas na edição de 4 de setembro da revista Nature. 
Fonte: Space

O buraco negro da nossa galáxia pode estar amplificando o magnetismo de estrelas

Pela primeira vez, cientistas incluíram os campos magnéticos das estrelas em simulações de computador, para entendermos como as que ficam no centro de nossa galáxia respondem à aproximação do nosso buraco negro supermassivo. Os resultados foram publicados em um artigo no Astrophysical Journal Letters.

E o magnetismo?

Sagitário A* é o enorme buraco negro no centro da Via Láctea. No novo estudo, os astrônomos fizeram previsões sobre o que aconteceria com estrelas jovens altamente magnetizadas na vizinhança desse monstro galáctico.
Essa é a primeira vez que o campo magnético de uma estrela é incluído em simulações onde um buraco negro destrói uma estrela, o que é chamado de “evento de ruptura de maré”.  No passado, foi difícil colocar os campos magnéticos em contexto com outras influências sobre uma estrela, como a pressão do gás e a gravidade.
“Os campos magnéticos são um pouco complicados numericamente de simular”, disse James Guillochon, astrofísico do Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian, nos EUA, ao portal Seeker.

Ou morre, ou se carrega

As simulações mostraram algo interessante: se uma estrela apenas vislumbra o buraco negro, ela pode sobreviver ao encontro e seu campo magnético amplifica fortemente, por um fator de cerca de 30.  Já se ela chega muito perto do buraco negro, a estrela é destruída e o campo magnético mantém sua força. “Um dos impactos imediatos é que podemos ver estrelas altamente magnetizadas nos centros das galáxias, incluindo a nossa”, explica Guillochon.  Um evento de ruptura de maré deve teoricamente ser visível em nosso próprio centro galáctico, mas Guillochon afirma que isso só acontece cerca de uma vez a cada 10.000 anos ou mais. O fluxo causado por essa ruptura, no entanto, persiste por séculos.

G2

Guillochon coescreveu um artigo alguns anos atrás sobre G2, uma nuvem de gás no nosso centro galáctico que produziu muito menos atividade do que o esperado. G2 poderia ter sido produzida pela ruptura de uma estrela gigante vermelha, sendo que o gás resultante ainda está alimentando o buraco negro hoje. O pesquisador sugere que nuvens parecidas com G2 se formam “aglomerando-se” devido a instabilidades de refrigeração. Quando o material é altamente magnetizado, os campos podem ajudar a estabilizar as nuvens e impedir que se quebrem. Se o padrão for verdadeiro, nuvens altamente magnetizadas continuarão a passar perto do buraco negro nas próximas décadas.

Mais observações

Dito isto, o desafio de aprender mais sobre as estrelas que sobrevivem a uma aproximação do buraco negro no centro galáctico é que elas tendem a ser de baixa massa e difíceis de ver.  Quantas delas são magnetizadas, e quão fortemente, continua uma questão em aberto. Abaixo, você pode assistir a uma curta animação simulando o campo magnético de uma estrela sendo despedaçado por um buraco negro: 
Fonte: HypeScience.com

Explicando o misterioso comportamento do objeto "RAPID BURSTER"


Estas quatro imagens mostram uma impressão de artista do processo de acreção sobre a estrela de neutrões no sistema binário MXB 1730-335, também conhecido como "Rapid Burster".Neste sistema binário, a atração gravitacional da estrela de neutrões remove gás da sua companheira estelar (uma estrela de baixa massa não apresentada nas imagens); o gás forma um disco de acreção e espirala em direção à estrela de neutrões. As observações de "Rapid Burster", usando três telescópios espaciais de raios-X - NuSTAR e o Swift da NASA e o XMM-Newton da ESA - revelaram o que acontece em redor da estrela de neutrões antes e durante o que se chama de explosão de "tipo-II". Estas explosões são libertações súbitas, erráticas e extremamente intensas de grandes quantidades de raios-X durante períodos caracterizados por muito pouca emissão. Antes da explosão, o campo magnético de alta rotação da estrela de neutrões impede o avanço do gás que flui da estrela companheira e, efetivamente, cria uma divisão interna no centro de disco (imagem 1). Durante esta fase, apenas pequenas quantidades de gás vazam para a estrela de neutrões. No entanto, à medida que o gás continua a fluir e a acumular-se perto deste limite, gira cada vez mais depressa (imagem 2) e eventualmente alcança a velocidade de rotação do campo magnético (imagens 3 e 4). O gás atinge então a estrela de neutrões todo de uma só vez, dando origem à emissão dramática de explosões de tipo-II.Crédito: ESA/ATG medialab

Cientistas, observando uma curiosa estrela de neutrões num sistema binário conhecido como "Rapid Burster", podem ter resolvido um mistério de 40 anos em torno das suas intrigantes explosões de raios-X. Eles descobriram que o seu campo magnético cria uma divisão em torno da estrela, impedindo-a de se alimentar da matéria da sua companheira estelar. O gás acumula-se até que, sob certas condições, atinge a estrela de neutrões de uma só vez, produzindo flashes intensos de raios-X. A descoberta foi feita com telescópios espaciais incluindo o XMM-Newton da ESA.

Descoberto na década de 1970, "Rapid Burster" é um sistema binário compreendido por uma estrela de baixa massa no seu auge e uma estrela de neutrões - o remanescente compacto da morte de uma estrela massiva. Em tal par estelar, a atração gravitacional do denso remanescente rouba algum do gás da outra estrela; o gás forma um disco de acreção e espirala em direção à estrela de neutrões. Como resultado deste processo de acreção, a maioria dos binários com estrelas de neutrões liberta continuamente grandes quantidades de raios-X, pontuados por flashes adicionais de raios-X a cada poucas horas ou dias. 

Os cientistas podem explicar essas explosões do "tipo-I", em termos de reações nucleares despoletadas no gás em queda - principalmente hidrogénio - quando este se acumula à superfície da estrela de neutrões. Mas "Rapid Burster" é uma fonte peculiar: quando está mais brilhante, emite estes flashes de raios-X e, durante períodos de emissão mais fraca, exibe explosões muito mais elusivas do "tipo-II" - libertações súbitas, erráticas e extremamente intensas de raios-X.

Em contraste com as explosões de tipo-I, que parecem não representar uma libertação significativa de energia em relação ao que normalmente é emitido pela estrela de neutrões em acreção, as explosões de tipo-II libertam enormes quantidades de energia durante períodos caracterizados pela ocorrência de muito pouca emissão (o output de energia de uma explosão, em relação ao processo normal de acreção, é dezenas a centenas de vezes superior nas explosões de tipo-II do que nas explosões de tipo-I).
Apesar de quarenta anos de pesquisas, as explosões de tipo-II só foram detetadas noutra fonte além de "Rapid Burster". Conhecido como "Bursting Pulsar" e descoberto na década de 1990, este sistema binário alberga uma estrela de baixa massa e uma estrela de neutrões altamente magnetizada e de rápida rotação - um pulsar - que exibe apenas pulsos do tipo-II.

Devido à escassez de fontes que exibem este fenómeno, há muito tempo que se debatem os mecanismos físicos subjacentes, mas um novo estudo de "Rapid Burster" fornece uma primeira evidência do que está a ocorrer. Rapid Burster' é o sistema arquetípico para investigar as explosões do tipo-II - é onde foram observadas pela primeira vez e a única fonte que mostra flashes do tipo-I e tipo-II," afirma Jakob van den Eijnden, estudante de doutoramento do Instituto Anton Pannekoek para Astronomia em Amesterdão, Países Baixos, e autor principal de um artigo publicado na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Variações de brilho observadas no sistema binário MXB 1730-335, também conhecido como "Rapid Burster", pelo telescópio de raios-X NuSTAR da NASA. Este sistema binário é compreendido por uma estrela de baixa massa no seu auge e uma estrela de neutrões, que retira à sua companheira algum do seu gás; o gás forma um disco de acreção e espirala em direção à estrela de neutrões. "Rapid Burster" é a única fonte conhecida que exibe dois tipos de flashes de raios-X: as comuns explosões de "tipo-I", que ocorrem durante períodos de emissão brilhante e são compreendidas em termos de reações nucleares despoletadas à superfície da estrela de neutrões, e as muito mais elusivas explosões do "tipo-II", que libertam enormes quantidades de energia durante períodos caracterizados pela ocorrência de muito pouca emissão. A curva de luz do NuSTAR mostra o aumento de brilho durante uma explosão do tipo-II que foi observada em outubro de 2015. A observação fez parte de uma campanha de observação usando três telescópios espaciais de raios-X - o NuSTAR e o Swift da NASA e o XMM-Newton da ESA - com o objetivo de descobrir mais informações sobre este sistema. Estas observações revelaram que, antes de tal explosão, o campo magnético de rápida rotação da estrela de neutrões impede o gás da estrela companheira de seguir até à superfície e, efetivamente, criando uma divisão interna no centro do disco. No entanto, à medida que o gás continua a fluir e a acumular-se perto deste limite, gira cada vez mais depressa e eventualmente alcança a velocidade de rotação do campo magnético. Crédito: imagem adaptada de van den Eijnden et al. (2017)

Neste estudo, Jakob e colegas organizaram uma campanha de observação usando três telescópios espaciais de raios-X para saber mais sobre este sistema. Sob a coordenação do coautor Tullio Bagnoli, também do mesmo instituto, a equipa conseguiu observar a fonte a explodir ao longo de alguns dias em outubro de 2015 com uma combinação do NuSTAR e Swift da NASA e o XMM-Newton da ESA.
Primeiro, monitorizaram a fonte com o Swift, cronometrando as observações para um período em que esperavam a ocorrência de uma série de explosões do tipo-II. De seguida, logo após a deteção da primeira explosão, os cientistas colocaram os outros observatórios em movimento, usando o XMM-Newton para medir os raios-X emitidos diretamente pela superfície da estrela de neutrões ou pelo gás no disco de acreção, e o NuSTAR para detetar raios-X de mais alta energia, que são emitidos pela estrela de neutrões e refletidos para fora do disco.

Com esses dados, os cientistas examinaram a estrutura do disco de acreção para entender o que acontece antes, durante e depois destas copiosas libertações de raios-X.De acordo com um modelo, as explosões do tipo-II ocorrem porque o campo magnético em rápida rotação da estrela de neutrões mantém o gás que flui da estrela companheira, impedindo com que se aproxime da estrela de neutrões e, efetivamente, criando uma divisão interna no centro do disco. Contudo, à medida que o gás continua a fluir e a acumular-se neste limite, gira cada vez mais depressa e eventualmente alcança a velocidade de rotação do campo magnético.

"É como se lançássemos algo para um carrossel que gira muito depressa: o objeto seria expelido, a menos que fosse atirado à mesma velocidade que a máquina," explica Jakob.
"Um ato de equilíbrio semelhante ocorre entre o gás em queda e o campo magnético giratório: desde que o gás não tenha a velocidade certa, não pode alcançar a estrela de neutrões e só pode acumular-se na orla. Quando atinge a velocidade certa, grande parte do gás está acumulado e atinge a estrela de neutrões de uma só vez, dando origem à dramática emissão das explosões de tipo-II."
Este modelo prevê que, enquanto o material está a ser acumulado, deverá formar-se uma lacuna entre a estrela de neutrões e a orla do disco de acreção.

Noutros modelos, os flashes intensos são explicados como decorrentes de instabilidades no fluxo do gás em acreção ou de efeitos relativistas gerais. Em qualquer um destes dois cenários, os flashes têm que ocorrer muito mais perto da estrela de neutrões e não dão origem a uma divisão. "Uma lacuna foi exatamente o que encontrámos em 'Rapid Burster'," comenta Nathalie Degenaar, investigadora do mesmo instituto e orientadora de doutoramento de Jakob. "Isto sugere fortemente que as explosões do tipo-II são provocadas pelo campo magnético."

As observações indicam a existência de um intervalo de aproximadamente 90 km entre a estrela de neutrões e a orla interna do disco de acreção. Embora nada impressionante em termos de escalas cósmicas, o tamanho da lacuna é muito maior do que a própria estrela de neutrões, que tem um raio de aproximadamente 10 km.
Este achado está em linha com os resultados de um estudo anterior publicado por Nathalie e colaboradores, que observaram uma divisão semelhante em redor de "Bursting Pulsar" - a outra fonte conhecida que produz explosões do tipo-II.

No novo estudo de "Rapid Burster", os cientistas também mediram a força do campo magnético da estrela de neutrões: com 6x10^8 G, é cerca de mil milhões de vezes mais forte do que o da Terra e, mais importante, mais de cinco vezes mais forte do que o de outras estrelas de neutrões com uma companheira de baixa massa estelar. Isto pode indicar uma jovem idade para este sistema binário, sugerindo que o processo de acreção não ocorreu ainda durante tempo suficiente para amortecer o campo magnético, como se pensa ter acontecido em sistemas semelhantes.

Se esta estrela de neutrões é realmente tão jovem quanto o seu forte campo magnético parece indicar, então espera-se que gire muito mais devagar do que as suas homólogas mais velhas: as medições futuras da rotação da estrela podem ajudar a confirmar este cenário invulgar.
"Este resultado é um grande passo na resolução de um puzzle com quarenta anos na astronomia de estrelas de neutrões, ao mesmo tempo que revela novos detalhes sobre a interação entre campos magnéticos e discos de acreção nestes objetos exóticos," conclui Norbert Scharterl, cientista do projeto XMM-Newton na ESA.
Fonte: Astronomia OnLine

Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...