14 de mar de 2017

Essa é a luz mais antiga do universo

A imagem acima combina dois conjuntos de dados para mostrar o efeito Sunyaev-Zel’dovich dentro de um aglomerado denso de galáxias. O efeito Sunyaev-Zel’dovich (ESZ) é uma das mais promissoras técnicas de investigação cosmológica, envolvendo aglomerados de galáxias e a radiação cósmica de fundo (RCF). Ele é uma modificação no espectro planckiano da RCF devido à interação dos fótons com os elétrons energéticos que permeiam um aglomerado. Assim, o ESZ permite que vejamos o que resta da luz mais antiga do universo, agora uma fraca radiação de micro-ondas. Essa RCF enche o cosmos com fótons que recebem um pequeno impulso de energia quando viajam através de elétrons de alta energia. 
FONTE: HYPESCIENCE.COM
[WiredUSP]

Descoberta estrela que completa, por hora, duas voltas em torno de um provável buraco negro

 Ilustração de artista de uma estrela descoberta na órbita mais íntima, conhecida, em redor de um buraco negro no enxame globular 47 Tucanae. Crédito: raios-X - NASA/CXC/Universidade de Alberta/A. Bahramian et al.; ilustração: NASA/CXC/M. Weiss

Astrónomos encontraram evidências de uma estrela que completa duas voltas em torno de um buraco negro aproximadamente a cada hora. Esta poderá ser a dança orbital mais íntima já testemunhada para um provável buraco negro e uma estrela companheira. Esta descoberta foi feita usando o Observatório de raios-X Chandra, bem como o NuSTAR e o ATCA (Australia Telescope Compact Array) da CSIRO (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation).

O par estelar - conhecido como binário - está localizado no enxame globular 47 Tucanae, um denso aglomerado de estrelas da nossa Galáxia a cerca de 14.800 anos-luz da Terra. Embora os astrónomos já observem este binário há muitos anos, foi só em 2015 que observações no rádio, com o ATCA, revelaram que o par contém provavelmente um buraco negro que puxa material de uma anã branca companheira, uma estrela de baixa massa que esgotou a maioria, se não todo, o seu combustível nuclear. Os novos dados do Chandra para este sistema, conhecido como X9, mostram que muda de brilho em raios-X da mesma maneira a cada 28 minutos, o que provavelmente é o tempo que a estrela leva para completar uma órbita em torno do buraco negro. 

Os dados do Chandra também mostram evidências de grandes quantidades de oxigénio no sistema, uma característica das anãs brancas. Portanto, pode ser fortemente argumentado que a companheira estelar é uma anã branca, que orbita o buraco negro a apenas 2,5 vezes a distância que separa a Terra da Lua. Esta anã branca está tão perto do buraco negro que o material está a ser puxado para longe da estrela e a ser despejado num disco de matéria em redor do buraco negro antes de cair para dentro," comenta o autor principal Arash Bahramian da Universidade de Alberta em Edmonton, Canadá, e da Universidade Estatal do Michigan em East Lansing, EUA. "Felizmente para esta estrela, nós não pensamos que seguirá este caminho até desaparecer para dentro do buraco negro, mas que permanecerá em órbita."

Embora a anã branca não pareça estar em perigo de cair ou de ser dilacerada pelo buraco negro, o seu destino é incerto. Eventualmente, tanta matéria poderá ser puxada para longe da anã branca que acabará por ter apenas a massa de um planeta," afirma o coautor Craig Heinke, também da Universidade de Alberta. "Se continuar a perder massa, a anã branca pode evaporar completamente. Como é que o buraco negro obteve uma companheira tão íntima? Uma possibilidade é que o buraco negro colidiu com uma gigante vermelha e, seguidamente, o gás das regiões mais exteriores da estrela foi expelido do binário. 

O núcleo remanescente da gigante vermelha formaria a anã branca, que se tornaria na companheira do buraco negro. A órbita do binário teria encolhido à medida que eram emitidas ondas gravitacionais, até que o buraco negro começasse a puxar material da anã branca. As ondas gravitacionais atualmente produzidas pelo binário têm uma frequência demasiado baixa para serem detetadas pelo LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), que recentemente detetou ondas gravitacionais provenientes da fusão de buracos negros. Fontes como X9 podem, potencialmente, ser detetadas com observatórios de ondas gravitacionais situados no espaço.

Uma explicação alternativa para as observações é que a anã branca está associada com uma estrela de neutrões, em vez de um buraco negro. Neste cenário, a estrela de neutrões gira mais depressa à medida que puxa material da companheira através de um disco, um processo que pode levar a que a estrela de neutrões gire sob o seu próprio eixo milhares de vezes por segundo. Já foram observados alguns objetos deste género, chamados pulsares de milissegundo transicionais, perto do final desta fase de aceleração. Os autores não favorecem esta possibilidade porque os pulsares de milissegundo possuem propriedades não vistas em X9, tais como uma extrema variabilidade em raios-X e no rádio. No entanto, não podem refutar esta explicação.

"Vamos continuar a observar cuidadosamente este binário no futuro, já que sabemos tão pouco sobre como um sistema tão extremo se deve comportar," afirma o coautor Vlad Tudor da Universidade Curtin e do ICRAR (International Centre for Radio Astronomy Research) em Perth, Austrália. "Nós também vamos continuar a estudar os enxames globulares da nossa Galáxia em busca de mais evidências de binários muito íntimos com buracos negros. O artigo que descreve estes resultados foi recentemente aceite para publicação na revista Notices of the Royal Astronomical Society e está disponível online.
FONTE: ASTRONOMIA ONLINE

Astrônomos tentam desvendar mistério de objeto isolado

Uma equipe internacional de astrônomos investigou recentemente um misterioso objeto designado CFBDSIR J214947.2-040308.9, a fim de tentar revelar sua natureza. Infelizmente, ainda não sabemos do que se trata, mas supõe-se que ele seja uma massa planetária jovem e errante, ou uma anã marrom de baixa massa e alta metalicidade. Os resultados de novas observações podem ajudar os cientistas a distinguir entre essas duas classes.

Dúvida

O objeto foi detectado pela primeira vez em 2012 por Philippe Delorme, da Universidade de Grenoble Alpes, na França, e seus colegas. Na época, a equipe pensou que ele poderia ser um membro do grupo movente AB Doradus. Após sua descoberta, foi classificado como um candidato a massa planetária isolada. No entanto, devido à falta de evidências convincentes para suportar a hipótese de que o CFBDSIR 2149-0403 se formou como planeta e posteriormente foi ejetado, não se pode excluir a possibilidade de que seja uma estrela anã marrom de baixa massa. 

Complicação

Para caracterizar o CFBDSIR 2149-0403 e restringir sua natureza, a equipe realizou observações de acompanhamento usando multi-instrumentos e multicomprimentos de onda, incluindo o espectrógrafo X-Shooter do Telescópio Muito Grande, a câmera WIRCam do Telescópio Canadá-França-Havaí, e o Telescópio Espacial Spitzer da NASA.
Além de determinar a paralaxe do objeto, as observações de seguimento também permitiram aos pesquisadores derivar sua posição e cinemática em seis dimensões. Os resultados indicam que o CFBDSIR 2149-0403 provavelmente não é um membro do grupo AB Doradus, como foi reivindicado anteriormente.  Agora, rejeitamos nossa hipótese inicial de que o CFBDSIR 2149-0403 seria um membro do grupo movente AB Doradus, o que remove a restrição de idade mais robusta que tínhamos”, explicou Delorme ao Phys.org.

Um ou outro

Essa determinação, apesar de melhorar o conhecimento dos pesquisadores sobre o objeto, tornou mais difícil determinar sua natureza, uma vez que a idade é um parâmetro livre.  A conclusão mais importante do novo estudo é que o CFBDSIR 2149-0403 é, provavelmente, uma massa planetária isolada e jovem (com menos de 500 milhões de anos e possuindo entre 2 e 13 massas de Júpiter) de tipo espectral tardio, ou uma anã marrom mais antiga (com 2 a 3 bilhões de anos de idade), rica em metalidade, com uma massa variando de 2 a 40 massas de Júpiter.
Segundo a equipe, nossa compreensão teórica de atmosferas frias, de baixa gravidade e/ou de alta metalicidade não é ainda suficientemente robusta para concluir decisivamente qual hipótese é a verdadeira. Isso porque estes parâmetros físicos têm efeitos muito semelhantes nos espectros de tais atmosferas. Assim, o mistério permanece: planeta errante atípico, ou anã marrom rara? 
FONTE: Phys

Radiação de galáxias vizinhas ajudou a formar os primeiros buracos negros supermassivos

O buraco negro supermassivo visto aqui à esquerda é capaz de crescer rapidamente à medida que a radiação intensa de uma galáxia vizinha desliga a formação estelar na sua galáxia-mãe.Crédito: John Wise, Georgia Tech

O aparecimento de buracos negros supermassivos no alvorecer do Universo tem intrigado os astrónomos desde a sua descoberta há mais de uma década atrás. Pensa-se que um buraco negro supermassivo se forme ao longo de milhares de milhões de anos, mas foram avistados mais de duas dúzias destes gigantes 800 milhões de anos após o Big Bang, que ocorreu há 13,8 mil milhões de anos atrás. 

Num novo estudo publicado na revista Nature Astronomy, uma equipa de investigadores da Universidade da Cidade de Dublin, de Georgia Tech, da Universidade de Columbia e da Universidade de Helsínquia acrescenta evidências a uma teoria de como estes buracos negros antigos, aproximadamente mil milhões de vezes mais massivos que o nosso Sol, podem ter-se formado e ganho massa rapidamente.

Em simulações de computador, os investigadores mostram que um buraco negro pode crescer rapidamente no centro da sua galáxia hospedeira se uma galáxia próxima emite radiação suficiente para desligar a sua capacidade para formar estrelas. Desta forma, a galáxia hospedeira cresce até ao seu eventual colapso, formando um buraco negro que se alimenta do gás remanescente e, mais tarde, da poeira, das estrelas moribundas e possivelmente de outros buracos negros, tornando-se supergigante.
"O colapso da galáxia e a formação de um buraco negro com um milhão de massas solares leva 100.000 anos - um mero piscar de olhos no tempo cósmico," afirma o coautor Zoltan Haiman, professor de astronomia da Universidade de Columbia. "Algumas centenas de milhões de anos depois, cresceu para um buraco negro supermassivo com mil milhões de massas solares. Este crescimento é muito mais rápido do que esperávamos."

No início do Universo, as estrelas e as galáxias formaram-se à medida que o hidrogénio molecular arrefecia e esvaziavam um plasma primordial de hidrogénio e hélio. Este ambiente teria limitado os buracos negros de crescer muito pois o hidrogénio molecular gasoso produzia estrelas longe o suficiente para escapar à atração gravitacional dos buracos negros. Os astrónomos descobriram várias maneiras pelas quais os buracos negros supermassivos podem ter superado essa barreira.
Num estudo de 2008, Haiman e colegas levantaram a hipótese de que a radiação de uma galáxia gigante vizinha podia dividir o hidrogénio molecular em hidrogénio atómico e fazer com que o buraco negro nascente e a sua galáxia-mãe colapsassem ao invés de formar novos enxames estelares.

Um estudo posterior liderado por Eli Visbal, na altura investigador pós-doutorado em Columbia, calculou que a galáxia vizinha teria que ser pelo menos 100 milhões de vezes mais massiva que o nosso Sol para emitir radiação suficiente para parar a formação de estrelas. Embora relativamente raras, existem suficientes galáxias deste tamanho no Universo primitivo para explicar os buracos negros supermassivos observados até agora.

O estudo atual, liderado por John Regan, investigador pós-doutorado da Universidade da Cidade de Dublin, Irlanda, modelou o processo usando um software desenvolvido por Greg Bryan, de Columbia. Este estudo inclui os efeitos da gravidade, da dinâmica de fluidos, da química e da radiação.

Depois de vários dias a calcular valores num supercomputador, os cientistas descobriram que a galáxia vizinha podia ser mais pequena e mais próxima do que o estimado anteriormente. "A galáxia próxima não pode estar muito perto, nem muito longe e, tal como o princípio da zona habitável para os exoplanetas, não pode ser nem muito quente nem muito fria," comenta o coautor John Wise, professor do Colégio de Física de Georgia Tech.
Embora os buracos negros massivos sejam encontrados no centro da maioria das galáxias do Universo mais adulto, incluindo na nossa própria Via Láctea, são muito menos comuns no Universo jovem. 

Os primeiros buracos negros supermassivos do Universo foram avistados em 2001 através de um telescópio do Observatório Apache Point, no estado norte-americano do Novo México, como parte do SDSS (Sloan Digital Sky Survey). Os investigadores esperam testar a sua teoria quando o Telescópio Espacial James Webb da NASA, o sucessor do Hubble, entrar em operações no próximo ano e transmitir imagens do Universo primitivo.
Outros modelos de como os buracos negros supermassivos evoluíram, incluindo um no qual os buracos negros crescem através da fusão com milhões de buracos negros mais pequenos e estrelas, aguardam mais testes. "Entender a formação dos buracos negros supermassivos diz-nos como as galáxias, incluindo a nossa, se formam, evoluem e, finalmente, diz-nos mais acerca do Universo em que vivemos," conclui Regan, da Universidade de Dublin.
FONTE: ASTRONOMIA ONLINE

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