18 de abr de 2017

Buracos negros supermassivos encontrados em galáxias minúsculas

Astrónomos descobriram duas galáxias anãs ultracompactas, VUCD3 e M59cO, com buracos negros supermassivos. Os achados sugerem que as anãs são provavelmente remanescentes de galáxias maiores a quem foram retiradas as suas regiões externas depois de colidirem com as galáxias maiores M87 e M59, respetivamente.Crédito: NASA/STScI

Há três anos atrás, uma equipa da Universidade do Utah descobriu uma galáxia anã ultracompacta que continha um buraco negro supermassivo, na altura a galáxia mais pequena que se sabia abrigar um buraco negro tão grande. Os achados sugeriram que as anãs ultracompactas podiam ser os minúsculos remanescentes de galáxias massivas que foram despojadas das suas regiões externas depois de colidirem com outras galáxias maiores.
Agora, o mesmo grupo de astrónomos encontrou mais duas galáxias anãs ultracompactas com buracos negros supermassivos. Os três exemplos sugerem que os buracos negros se escondem no centro da maioria destes objetos, potencialmente duplicando o número de buracos negros supermassivos conhecidos no Universo. Os buracos negros constituem uma grande percentagem da massa total destas galáxias compactas, apoiando a teoria de que as anãs são restos de galáxias massivas rasgadas por galáxias ainda maiores.
"Nós ainda não compreendemos totalmente como é que as galáxias se formam e evoluem ao longo do tempo. Estes objetos podem dizer-nos como é que as galáxias se fundem e colidem," comenta Chris Ahn, candidato pós-doutorado do Departamento de Física e Astronomia da Universidade do Utah e autor principal do estudo internacional publicado ontem na revista The Astrophysical Journal. "Talvez uma fração dos centros de todas as galáxias sejam realmente essas galáxias compactas despojadas das suas regiões externas."

Medindo as galáxias
Os autores mediram duas galáxias anãs ultracompactas, chamadas VUCD3 e M59cO, situadas muito além dos braços espirais da nossa Via Láctea, em órbita de galáxias massivas no enxame galáctico de Virgem. Eles detetaram um buraco negro supermassivo em cada das galáxias; o buraco negro de VUCD3 tem uma massa equivalente a 4,4 milhões de sóis, representando cerca de 13% da massa total da galáxia, e o buraco negro de M59cO tem uma massa equivalente a 5,8 milhões de sóis, representando cerca de 18% da sua massa total.

Em comparação, o buraco negro supermassivo no centro da Via Láctea tem uma massa de 4 milhões de sóis, mas representa menos de 0,01% da massa total da Galáxia. "É incrível quando realmente pensamos sobre isto. Estas anãs ultracompactas têm cerca de 0,1% do tamanho da Via Láctea, no entanto hospedam buracos negros maiores do que o buraco negro no centro da nossa Galáxia," exclama Ahn.

Para calcular a massa das galáxias anãs, os astrónomos mediram o movimento das estrelas usando o telescópio Gemini Norte localizado no vulcão Mauna Kea no Hawaii. Os astrónomos têm que corrigir as distorções provocadas pela atmosfera da Terra. Disparam um laser para o céu a fim de produzir uma pequena estrela falsa, e movem um espelho centenas de vezes por segundo para desfazer a distorção atmosférica. Aplicam então esta técnica às galáxias anãs ultracompactas, objetos tão pequenos que estas correções se tornam imprescindíveis a fim de medir os movimentos dentro dos objetos. A técnica, com o nome ótica adaptativa, melhora a qualidade de imagem da galáxia.

Também analisaram imagens do Telescópio Espacial Hubble para medir a distribuição das estrelas em cada galáxia e criaram uma simulação computacional que melhor se adapta às suas observações.

Os cientistas descobriram que o movimento das estrelas no centro das galáxias é muito mais rápido do que aquelas nas regiões mais externas, uma assinatura clássica de um buraco negro. VUDC3 e M59cO são a segunda e terceira galáxias anãs ultracompactas que se sabe albergar um buraco negro supermassivo, sugerindo que todas as anãs deste género podem abrigar este tipo de objetos exóticos.

Os mistérios das galáxias anãs ultracompactas
Os astrónomos descobriram as galáxias anãs ultracompactas no final da década de 1990. Estes objetos são formados por centenas de milhões de estrelas densamente agrupadas numa região, em média, com 100 anos-luz de diâmetro. Os cientistas obtiveram medições para ver o que estava a acontecer no seu interior, e algo não batia certo; as galáxias anãs ultracompactas tinham mais massa do que as suas estrelas, por si só, podiam explicar. O professor Anil Seth, professor assistente do Departamento de Física e Astronomia da Universidade do Utah, liderou o estudo de 2014 que encontrou a primeira galáxia anã ultracompacta com um buraco negro supermassivo. Os dois estudos suportam a ideia de que os buracos negros supermassivos no centro de galáxias deste género são responsáveis pela massa extra.

Uma teoria alternativa diz que as anãs são apenas enxames estelares enormes - grupos de centenas de milhares de estrelas nascidas ao mesmo tempo. O maior enxame estelar da Via Láctea contém três milhões de estrelas, e as galáxias anãs ultracompactas são entre 10 e 100 vezes maiores. "A questão era, 'isto porque formam enxames maiores com o mesmo processo? Ou são, de alguma maneira, diferentes?' Este trabalho mostra que são diferentes," continua Seth.

"É óbvio em retrospetiva, porque o centro de uma galáxia regular parece-se quase exatamente com estes objetos, mas isso não era o que a maioria das pessoas pensava que eram. Eu não estava convencido de que íamos encontrar um buraco negro quando fiz as observações," explica Seth. "Este é um exemplo interessante de descoberta científica e da rapidez com que podemos reorientar a nossa compreensão do Universo."

Buracos negros e a formação das galáxias
Os buracos negros são áreas com uma gravidade tão forte que nem a luz pode escapar. Formam-se quando as estrelas colapsam, deixando para trás um buraco negro que exerce força gravitacional sobre os objetos em seu redor. Os buracos negros supermassivos têm uma massa superior a um milhão de sóis, e pensa-se que existam no centro de todas as grandes galáxias.

Uma explicação para o buraco negro supermassivo no interior das galáxias anãs ultracompactas é que as galáxias já albergaram milhares de milhões de estrelas. Os autores pensam que as anãs foram "engolidas" e rasgadas pela gravidade de galáxias muito maiores. O buraco negro da anã ultracompacta é o remanescente do seu anteriormente gigante tamanho. Os resultados alteram o modo como os astrónomos podem resolver o puzzle da formação e evolução galáctica ao longo do tempo.

"Sabemos que as galáxias se fundem e combinam - é assim que evoluem. A nossa Via Láctea está, neste preciso momento, a devorar galáxias mais pequenas," salienta Seth. "O nosso quadro geral de como as galáxias se formam é que galáxias pequenas fundem-se para formar galáxias maiores. Mas a nossa imagem está realmente incompleta. As galáxias anãs ultracompactas fornecem-nos um cronograma mais longo que podemos usar para ver o que aconteceu no passado."
Fonte: Astronomia OnLine

DD: Planeta-anão leva 1.100 anos para orbitar o Sol

Concepção artística do DD, ou 2014 UZ224. Seu diâmetro de 635 km o torna um candidato sério à classe de planeta anão.[Imagem: Alexandra Angelich (NRAO/AUI/NSF)]
UZ224
Usando o radiotelescópio ALMA, astrônomos revelaram detalhes inéditos sobre um dos mais novos membros conhecidos do nosso Sistema Solar, só recentemente descoberto. Trata-se do possivelmente planeta-anão 2014 UZ224, mais informalmente conhecido como DD (sigla para Distant Dwarf, ou "anão distante"). A descoberta do DD foi confirmada apenas no ano passado, usando dados da supercâmera DECam, usada pelo projeto DES (Dark Energy Survey) para procurar indícios da Energia EscuraA cerca de três vezes a distância do Sol até Plutão, DD é o segundo objeto transnetuniano com uma órbita confirmada mais distante que se conhece, superado apenas pelo planeta anão Éris.
Esta é a imagem real captada pelo radiotelescópio ALMA, no Chile. [Imagem: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)]
Atualmente DD está a 92 unidades astronômicas (ua) do Sol - 92 vezes a distância do Sol até a Terra. Isso significa que ele leva cerca de 1.100 anos para completar uma órbita. Sua fraca luz demora 13 horas para chegar à Terra. Os astrônomos estimam que há dezenas de milhares desses corpos no Sistema Solar exterior, além da órbita de Netuno.
Comparação de tamanho dá uma ideia das dimensões do DD. [Imagem: Alexandra Angelich (NRAO/AUI/NSF)]
Bem para lá de Plutão é uma região surpreendentemente rica em corpos planetários. Alguns são muito pequenos, mas outros têm tamanhos para rivalizar com Plutão, e possivelmente muito maiores. Como esses objetos são tão distantes e escuros, é incrivelmente difícil até mesmo detectá-los, muito menos estudá-los em qualquer detalhe. O ALMA, no entanto, tem capacidades únicas que nos capacitam para aprender detalhes interessantes sobre estes mundos distantes," disse David Gerdes, da Universidade de Michigan, nos EUA.
Um ano em DD equivale a mais de 1.100 anos terrestres. [Imagem: Alexandra Angelich (NRAO/AUI/NSF)]
A incrível resolução do ALMA revelou que o DD tem aproximadamente 635 quilômetros de diâmetro, ou cerca de dois terços do diâmetro do planeta anão Ceres, o maior membro do nosso cinturão de asteroides, aqui bem próximo, logo depois de MarteCom este tamanho, DD deve ter bastante massa para ser esférico, que é o critério necessário para que os astrônomos o considerem um planeta anão, embora ele ainda não tenha recebido essa designação oficialmente.
Fonte: Inovação Tecnológica

A mostruosa GALÁXIA que cresceu demasiado depressa

Impressão de artista da galáxia ZF-COSMOS-20115. A galáxia provavelmente expeliu todo o gás que despoletou a sua rápida formação estelar e crescimento, o que rapidamente a tornou numa galáxia compacta e avermelhada. Crédito: Leonard Doublet/Universidade de Swinburne

Uma equipe internacional de astrónomos avistou, pela primeira vez, uma galáxia massiva e inativa numa altura em que o Universo tinha apenas 1,65 mil milhões de anos. Os astrónomos pensam que a maioria das galáxias desta época têm uma massa baixa, mas que formam estrelas a um grande ritmo. No entanto, de acordo com o professor Karl Glazebrook, líder da equipa de investigação e Diretor do Centro para Astrofísica e Supercomputação da Universidade de Swinburne, esta galáxia é um "monstro" e está inativa.

Os cientistas descobriram que num curto espaço de tempo, esta galáxia massiva conhecida como ZF-COSMOS-20115, formou todas as suas estrelas (três vezes mais estrelas do que o total atual da Via Láctea) através de um evento explosivo de formação estelar. Mas que parou de produzir estrelas apenas mil milhões de anos após o Big Bang, para se tornar numa galáxia quiescente ou "vermelha e morta" - o que é comum no nosso Universo da atualidade, mas não se espera que exista nessa época antiga. A galáxia é também pequena e extremamente densa, tem 300 mil milhões de estrelas amontoadas numa região do espaço com aproximadamente o mesmo tamanho da distância que separa o Sol e a vizinha Nebulosa de Orionte.

Os astrofísicos ainda estão a debater como é que as galáxias param de formar estrelas. Até recentemente, os modelos sugeriam que as galáxias moribundas como esta só deveriam existir a partir de aproximadamente três mil milhões de anos após o Big Bang. "Esta descoberta estabelece um novo recorde para a primeira galáxia vermelha e massiva. É um achado incrivelmente raro que coloca um novo desafio aos modelos de evolução galáctica, o de acomodar a existência de tais galáxias muito mais cedo no Universo."

Esta investigação baseia-se num estudo anterior, também da Universidade de Swinburne, que sugeria que estas galáxias moribundas podiam existir e que tinha por base ténues objetos avermelhados em imagens extremamente profundas no infravermelho próximo. Neste estudo mais recente, os astrónomos usaram os telescópios W.M. Keck no Hawaii para confirmar as assinaturas destas galáxias, através do novo e único espectrógrafo MOSFIRE. Obtiveram espectros profundos no infravermelho próximo para procurar as características definitivas que assinalam a presença de estrelas velhas e uma ausência de formação estelar ativa.

"Nós usámos o telescópio mais poderoso do mundo, mas ainda precisámos observar esta galáxia durante mais de duas noites para revelar a sua natureza impressionante," comenta a professora Vy Tyran, coautora do estudo e da Universidade do Texas A&M. Mesmo com grandes telescópios como o Keck, com o seu espelho de 10 metros, é necessário um tempo de observação longo para detetar as linhas de absorção que são muito fracas em comparação com as linhas de emissão mais proeminentes geradas por galáxias ativas que formam estrelas.

"Através da recolha de luz suficiente para medir o espectro desta galáxia, nós decifrámos esta narrativa cósmica de que estrelas e elementos estão presentes nessas galáxias e construímos uma linha temporal de quando formaram as suas estrelas," comenta a professora Tran.

A taxa de formação estelar observada nesta galáxia é equivalente a menos de um-quinto da massa do Sol por ano [em estrelas novas] mas, no seu pico, 700 milhões de anos antes, esta galáxia formava estrelas 5000 vezes mais rapidamente. "Esta galáxia formou-se como um foguete em menos de 100 milhões de anos, logo no início da história cósmica," comenta o professor Glazebrook.

"Rapidamente se tornou num objeto monstruoso e, igualmente, se desligou. Como foi capaz de fazer isto, só podemos especular. Esta rápida vida e morte, tão cedo no Universo, não está prevista nas nossas teorias modernas da formação galáctica. O Dr. Corentin Schreiber, da Universidade de Leiden e coautor do artigo, que foi o primeiro a medir o espectro, especula que estes "fogos-de-artifício" do início do Universo estão obscurecidos por detrás de um véu de poeira e que as observações futuras, usando telescópios submilimétricos, vão descobrir mais.

"As ondas submilimétricas são emitidas pela poeira quente, que bloqueia outras partes da luz, e dir-nos-ão quando é que estas galáxias 'explodiram' e qual o seu papel no desenvolvimento do Universo primordial," comenta o Dr. Schreiber. Com o lançamento do Telescópio Espacial James Webb em 2018, os astrónomos serão capazes de construir grandes amostras destas galáxias moribundas graças à sua alta sensibilidade, ao seu grande espelho e à vantagem de não haver atmosfera no espaço.
Esta investigação foi publicada na revista Nature.
Fonte: Astronomia OnLine

Plumas de ENCÉLADO e o potencial em abrigar vida

Encélado tem um oceano na sua subsuperfície que poderia suportar a vida? A descoberta de jatos de vapor de água sendo expelidos pelo polo sul do satélite foi feita pela sonda Cassini em 2005. A origem da água que alimentava esses jatos, contudo, era originalmente desconhecida. Desde a descoberta, as evidências se acumularam indicando que Encélado teria um profundo oceano em sua subsuperfície, aquecido pela chamada flexura de maré. A imagem acima mostra a superfície acidentada de Encélado em primeiro plano, enquanto que colunas de plumas de vapor de água nascem das fraturas congeladas. Esses jatos são mais visíveis em determinados ângulos e com determinadas sombras. No sobrevoo feito em 28 de Outubro de 2015, a Cassini descobriu que as plumas além de se originarem de um oceano na subsuperfície do satélite, são ricas em hidrogênio molecular, uma fonte de comida viável para micróbios que poderiam potencialmente viver ali. No vídeo abaixo um resumo de toda a história.

Descoberta grande mancha fria em Júpiter

Tão grande que pode engolir várias Terras, a Grande Mancha Vermelha de Júpiter é uma tempestade gigantesca que existe há séculos, com ventos que ultrapassam os 600 km por hora. No entanto, esta mancha tem uma rival: os astrónomos descobriram que Júpiter tem uma segunda Grande Mancha, desta vez uma mancha fria.

Os astrónomos descobriram nas regiões polares do planeta uma mancha escura na atmosfera superior, cerca de 200º C mais fria do que o meio que a circunda. Chamada “Grande Mancha Fria”, esta intrigante estrutura é comparável em termos de tamanho à Grande Mancha Vermelha — 24000 km de um lado ao outro, 12000 km de altura. Os dados obtidos ao longo de 15 anos mostram que a Grande Mancha Fria é muito mais volátil que a sua lenta prima. Esta mancha varia drasticamente, tanto em forma como em tamanho, em poucos dias ou semanas — no entanto nunca desaparece, mantendo-se sempre mais ou menos no mesmo local.

Pensa-se que a Grande Mancha Fria é causada pelas auroras poderosas do planeta, as quais libertam energia para a atmosfera sob a forma de calor, que circula em torno do planeta. Este fenómeno dá origem a uma região mais fria na atmosfera superior, o que faz da Grande Mancha Fria o primeiro sistema climático gerado por auroras alguma vez observado.

Fonte: ESO 

Ao seu alcance

O céu que cobre o Observatório do Paranal do ESO parece óleo sobre água nesta Fotografia da Semana do ESO, com verdes, amarelos e azuis juntando-se para criar esta paisagem celeste incandescente. A paisagem rochosa e desolada faz lembrar um mundo alienígena, perfeitamente complementado com o espetáculo cósmico brilhante no céu. A estrutura principal é a nossa casa galáctica, a Via Láctea, arqueando ao longo do céu noturno chileno e enquadrando perfeitamente o observador que se encontra à esquerda. 

A luz emitida por bilhões de estrelas combina-se para criar o brilho da Via Láctea, com enormes nuvens escuras de poeira bloqueando a radiação em várias regiões, dando origem ao padrão salpicado que observamos. O efeito natural da luminescência atmosférica é responsável pela luz verde e laranja que parece emanar do horizonte.  O Very Large Telescope do ESO pode ser visto ao fundo, à direita, no topo do Cerro Paranal. O seu vizinho, ligeiramente mais baixo, é o Visible and Infrared Telescope for Astronomy (VISTA).

Fonte: ESO

Explosões de estrelas na constelação de Virgem

Apesar de todos os esforços, de tudo que se sabe hoje, o total entendimento sobre a formação e a evolução das galáxias é algo que ainda está longe de ser totalmente entendido. Felizmente, as condições observadas dentro de certas galáxias, as chamadas galáxias de explosão de estrelas, podem nos dizer muito sobre como elas se desenvolveram com o passar do tempo. Galáxias de explosão de estrelas, contêm uma região, ou muitas regiões, onde as estrelas estão se formando a uma alta taxa, de modo que a galáxia está se alimentando do seu gás numa velocidade maior que ele pode ser reestabelecido.

A NGC 4536 é uma dessas galáxias e aparece nessa bela e detalhada imagem feita pela Wide Field Camera 3, ou WFC 3 do Telescópio Espacial Hubble. Essa galáxia está localizada a aproximadamente 50 milhões de anos-luz de distância da Terra, na constelação de Virgem, e tem uma região com extrema formação de estrelas. Existem alguns fatores diferentes que levam a um ambiente  ideal onde as estrelas podem se formar nessa alta taxa. O que elas precisam ter, sem dúvida, é um suprimento massivo de gás. Isso pode ser adquirido de inúmeras maneiras, por exemplo, passando perto de outra galáxia, numa colisão de galáxias ou como o resultado de algum evento que força uma grande quantidade de gás num pequeno espaço.

A formação de estrelas deixa algumas pegadas, e algumas pistas, então os astrônomos podem nos dizer onde as estrelas nasceram. Nós sabemos que as regiões de explosões estelares são ricas em gás. Estrelas jovens nesses ambientes extremos normalmente vivem rápido e morrem jovens, queimando de maneira extremamente quente e exaurindo seu suprimento de gás de maneira muito veloz. Essas estrelas também emitem uma grande quantidade de luz ultravioleta extrema, que arranca os elétrons de qualquer átomo de hidrogênio que passa perto, num processo chamado de ionização, deixando para trás nuvens de hidrogênio ionizado, conhecidas como regiões HII.
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