8 de mar de 2017

TRAPPIST-1 sob os olhos JAMES WEBB

Com o anúncio da descoberta dos sete exoplanetas no sistema TRAPPIST-1, cientistas já estão otimistas com as possíveis grandes revelações que o telescópio James Webb irá dar sobre eles. Entre as respostas que os cientistas desejam obter está sobre as questões de habitabilidades e demais sinais que indiquem a presença de bioassinaturas.  Os planetas estão a cerca de 40 anos-luz de distância da Terra e James Webb será os olhos dos cientistas nas próximas fases de pesquisas. “Se esses planetas tiverem atmosferas, o Telescópio Espacial James Webb será a chave para desvendar seus segredos”, diz Doug Hudgins, cientista exoplanetário da NASA. “Enquanto isso, missões da NASA como Spitzer, Hubble e Kepler continuarão com suas observações”.
“Estes são os melhores planetas do tamanho da Terra para o Telescópio Espacial James Webb caracterizar”, explica Hanna Wakeford, pós-doutora na Goddard Space Flight Center da NASA. “O Telescópio James Webb irá aumentar a informação que temos sobre esses planetas de forma gigantesca. Assim, poderemos saber mais sobre suas atmosferas principalmente se contém água, metano, monóxido de carbono ou dióxido de carbono além do hidrogênio”.
O telescópio James Webb (Créditos: NASA)

O passo a passo para a caçada de exoplanetas vai muito além do que saber se são grandes ou pequenos, rochosos ou gasosos. Os exoplanetas ainda são um mistério a parte já que a distância em que eles estão dificultam muito as pesquisas por aqui. Por isso que o principal objetivo é tentar detectar a presença de moléculas na atmosfera de um exoplaneta. Previsto para ser lançado em 2018, o James Webb pretende fazer essa e outras detecções utilizando a espectroscopia. Este método consiste em separar e analisar os mais diversos comprimentos de ondas de luz permitindo identificar os componentes químicos dos exoplanetas. Um dos alvos do telescópio são os biomarcadores químicos como ozônio e metano. No sistema TRAPPIS-1, há três exoplanetas que chamam atenção: E,F,e G estão na zona habitável ao redor da estrela anã vermelha. 
Dependendo da composição atmosférica deles, esses três planetas terão grandes chances de abrigar a vida que conhecemos, baseada em carbono. Além disso, há as possibilidades de água líquida na superfície e até mesmo um ciclo de água existir nesses três planetas. As explorações da NASA sobre exoplanetas não pretende apenas responder se estamos sozinhos ou não no Universo, mas também tem interesse em saber como nosso Universo evoluiu, como as galáxia, estrelas e planetas nasceram.
FONTE: NASA

Uma galáxia de perfil

A faixa colorida de estrelas, gás e poeira que vemos nesta imagem é a galáxia espiral NGC 1055. Aqui capturada pelo Very Large Telescope do ESO (VLT), acredita-se que esta enorme galáxia é 15% maior em diâmetro que a Via Láctea. NGC 1055 parece não ter os braços rodopiantes característicos duma galáxia espiral, mas isso deve-se meramente ao fato de estarmos observando-a de perfil. Podemos no entanto ver estranhas estruturas distorcidas, muito provavelmente causadas pela interação com uma galáxia vizinha grande.
As galáxias espirais que observamos no Universo podem estar orientadas de todas as maneiras relativamente à Terra. Vemos algumas de cima ou “de face” — um bom exemplo disso é a galáxia em forma de redemoinho NGC 1232. Este tipo de orientações revela os braços em espiral das galáxias e o núcleo brilhante em grande detalhe, mas torna difícil termos uma noção tridimensional destes objetos.

Vemos outras galáxias, como NGC 3521, com determinados ângulos. Estes objetos inclinados revelam a sua estrutura tridimensional nos braços espirais, no entanto para percebermos bem a forma global de uma galáxia espiral temos que a observar de perfil — como é o caso de NGC 1055 que aqui apresentamos.
Esta imagem de grande angular mostra não apenas a galáxia NGC 1055, que se observa de perfil no centro, mas também a galáxia brilhante NGC 1068 (também conhecida por Messier 77, trata-se de uma galáxia ativa com um enorme buraco negro no seu centro) situada por baixo e à esquerda de NGC 1055, a galáxia mais fraca NGC 1032 acima e à direita, e a galáxia espiral barrada NGC 1073 em cima à esquerda. Vemos ainda, e muito mais perto de nós, a estrela azul brilhante Delti Ceti, visível a olho nu, que aparece um pouco à direita do centro da imagem. Esta fotografia foi criada a partir de dados do Digitized Sky Survey 2.Crédito:ESO

Quando observamos estas galáxias de perfil, podemos ter uma visão geral de como é que as estrelas — tanto regiões de estrelas recém formadas como populações mais velhas — se distribuem pela galáxia e torna-se mais fácil medir a “altura“ do disco relativamente plano e o núcleo repleto de estrelas. A matéria estende-se para além do enorme brilho do plano galático, sendo facilmente observável contra o fundo escuro do cosmos.

Tal perspectiva permite aos astrônomos estudar a forma geral do disco extenso da galáxia, assim como as suas propriedades. Um exemplo disso é a distorção, algo que observamos em NGC 1055. Esta galáxia apresenta regiões torcidas e desordenadas no seu disco, provavelmente causadas por interações com a galáxia próxima Messier 77. Podemos ver esta distorção na imagem: o disco de NGC 1055 está ligeiramente torcido e parece ondular ao longo do núcleo.

NGC 1055 situa-se a aproximadamente 55 milhões de anos-luz de distância na constelação da Baleia. Esta imagem foi obtida com o instrumento FORS2 (FOcal Reducer and low dispersion Spectrograph 2) montado no Telescópio Principal 1 (Antu) do VLT, instalado no Observatório do Paranal do ESO, no Chile. Foi obtida no âmbito do programa Jóias Cósmicas do ESO, que visa obter imagens de objetos interessantes, intrigantes ou visualmente atrativos, utilizando os telescópios do ESO, para efeitos de educação e divulgação científica.
FONTE: ESO

Poeira estelar antiga lança luz sobre as primeiras estrelas

O objeto mais distante observado até hoje pelo ALMA

Astrônomos usaram o ALMA para detectar uma enorme quantidade de poeira estelar resplandescente numa galáxia observada quando o Universo tinha apenas 4% da sua idade atual. Esta galáxia foi observada pouco depois da sua formação e trata-se da galáxia mais distante onde já se detectou poeira. Estas observações mostraram também a mais distante detecção de oxigênio no Universo. Estes novos resultados fornecem novas pistas relativas ao nascimento e morte explosiva das primeiras estrelas.
Uma equipe internacional de astrônomos, liderada por Nicolas Laporte da University College London, utilizou o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) para observar A2744_YD4, a galáxia mais jovem e mais distante observada até hoje pelo ALMA. Surpreendentemente, a equipe descobriu que esta jovem galáxia contém poeira interestelar em abundância — poeira formada pela morte de estrelas da geração anterior.

Observações de acompanhamento com o instrumento X-shooter, montado no Very Large Telescope do ESO, confirmaram a enorme distância a que se encontra A2744_YD4. De fato, estamos observando esta galáxia quando o Universo tinha apenas 600 milhões de anos de idade, numa altura em que as primeiras estrelas e galáxias ainda estavam se formando.  A2744_YD4 não é apenas a galáxia mais distante já observada pelo ALMA,” explica Nicolas Laporte, “a detecção de tanta poeira indica-nos também que supernovas primordiais já poluíram esta galáxia.” 

A poeira cósmica é essencialmente composta por silício, carbono e alumínio, em grãos muito pequenos, com dimensões de uma milionésima parte de centímetro. Os elementos químicos destes grãos são formados no interior das estrelas e libertados para o meio quando estas morrem em espectaculares explosões de supernovas, o destino final das estrelas massivas com vidas curtas. No Universo atual estas poeiras existem em grandes quantidades, constituindo peças fundamentais na formação de estrelas, planetas e moléculas complexas; no entanto no Universo primordial — antes da primeira geração de estrelas ter morrido — a poeira era bastante escassa.
Esta imagem obtido pelo Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA é dominada pelo rico aglomerado de galáxias Abell 2744. Mas muito além do aglomerado, e observada quando o Universo tinha apenas 660 milhões de anos de idade, encontra-se a fraca galáxia A2744_YD4.  Novas observações desta galáxia obtidas com o ALMA (em vermelho na imagem) mostraram que este objeto é muito rico em poeira. Crédito:ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), NASA, ESA, ESO and D. Coe (STScI)/J. Merten (Heidelberg/Bologna)

Foi possível obter observações da galáxia “poeirenta” A2744_YD4 porque este objeto se encontra por detrás de um aglomerado de galáxias massivo chamado Abell 2744. Devido a um fenômeno físico chamado lente gravitacional, o aglomerado atua como um “telescópio” cósmico gigante capaz de ampliar cerca de 1,8 vezes a galáxia mais distante A2744_YD4 e permitindo assim aos astrônomos observá-la no Universo primordial.  As observações do ALMA detectaram também emissão brilhante de oxigênio ionizado vinda de A2744_YD4. Trata-se da mais longínqua, e consequentemente mais antiga, detecção de oxigênio feita até hoje, ultrapassando o resultado do ALMA obtido em 2016.  A detecção de poeira no Universo primordial fornece informações importantes sobre a época em que explodiram as primeiras supernovas, o que permite determinar quando é que as primeiras estrelas quentes banhavam o Universo com a sua luz. 

Determinar a época desta “madrugada cósmica” é um “santo graal” da astronomia moderna, que pode ser investigado indiretamente através do estudo da poeira interestelar primordial. A equipe estima que A2744_YD4 contenha uma quantidade de poeira equivalente a 6 milhões de vezes a massa do nosso Sol, enquanto a massa estelar total da galáxia — a massa de todas as estrelas contidas na galáxia — é de 2 bilhões de vezes a massa solar. A equipe mediu também a taxa de formação estelar em A2744_YD4 e descobriu que as estrelas estão se formando a uma taxa de 20 massas solares por ano — que podemos comparar ao valor de uma massa solar por ano na nossa Via Láctea.

Apesar de não ser incomum encontrar uma taxa de formação estelar elevada numa galáxia distante, este valor explica a rapidez com que a poeira se formou em A2744_YD4,” diz Richard Ellis (ESO e University College London), um co-autor do estudo. “Este período de tempo é apenas cerca de 200 milhões de anos — ou seja, estamos observando esta galáxia pouco depois da sua formação.”

Este fato diz que formação estelar significativa começou aproximadamente 200 milhões de anos antes da época a que estamos observando a galáxia, tratando-se por isso de uma excelente oportunidade para, com a ajuda do ALMA, estudar a época em que as primeiras estrelas e galáxias "acenderam" — a época mais primordial observada até hoje. O nosso Sol, o nosso planeta e a nossa existência são produtos — 13 bilhões de anos mais tarde — desta primeira geração de estrelas. Ao estudar a sua formação, vida e morte, estamos na realidade explorando as nossas origens.

Com o ALMA poderemos obter observações mais profundas e extensas de galáxias semelhantes do Universo primordial,” diz Ellis.  E Laporte conclui: “Mais medições deste tipo fornecem excelentes oportunidades de traçar a formação estelar primordial e a criação dos elementos químicos mais pesados no Universo primordial.”
FONTE: ESO
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