25 de abr de 2017

Astrônomos preveem explosão que mudará o céu em 2022

Os dados mostram que o binário já está parecido com um amendoim, prestes a se fundir, o que deverá gerar uma explosão espetacular. [Imagem: Larry Molnar/Calvin College]

Previsão astronômica
Embora a previsão de fenômenos astronômicos - os eclipses, por exemplo - tenha uma história milenar, não é comum ouvir falar de previsões de eventos cósmicos não repetitivos.
Assim, não deixa de ser corajosa a alegação feita por uma equipe coordenada por Larry Molnar (Universidade Calvin), Karen Kinemuchi (Observatório Apache) e Henry Kobulnicky (Universidade de Wyoming). Eles estão prevendo que, em 2022, ocorrerá uma explosão que deverá mudar o céu noturno por várias semanas. Segundo eles, o que será essencialmente o nascimento de uma nova estrela, poderá ser visto a olho nu.
"É uma chance de uma em um milhão de você poder prever uma explosão. É algo que nunca foi feito antes," disse Molnar.
A previsão é que um sistema binário - duas estrelas orbitando uma à outra - irá se fundir e explodir em 2022, com uma margem de erro de um ano para mais ou para menos.
No momento em que as duas estrelas finalmente colidirem, o sistema terá um aumento de brilho de 10 vezes, tornando-se uma das estrelas mais brilhantes no céu. Ela então se tornará visível a olho nu, na Constelação do Cisne, adicionando uma estrela à estrutura conhecida como "Cruzeiro do Norte" - maior, mas bem menos famosa do que o Cruzeiro do Sul.
Astrônomos preveem o nascimento de uma nova estrela na Constelação do Cisne - o local está marcado pelo ponto vermelho. Por um breve período ela ficará visível a olho nu. [Imagem: Larry Molnar/Calvin College]
Nascimento de uma estrela
A equipe vem monitorando o sistema binário, chamado KIC 9832227, desde 2013. Os dados mostram que o período orbital do par vem diminuindo de forma consistente, mostrando que as duas estrelas caminham para um choque inevitável.
Este fenômeno de fusão estelar é relativamente comum no Universo, mas até hoje ninguém conseguiu prever um - eles são detectados justamente pelo aumento do brilho de uma estrela, sendo que nem sempre os astrônomos sabiam anteriormente que se tratava de um binário.
"O período orbital pode ser checado por astrônomos amadores. Eles podem medir as variações de brilho em relação ao tempo desta estrela de 12ª magnitude à medida que ela eclipsa, e verem por si mesmos se ela continua na programação que estamos prevendo ou não," disse Molnar.
Observações desse tipo deverão refinar os cálculos e permitir que a equipe reduza a margem de erro - atualmente de um ano -, eventualmente permitindo que a humanidade sente-se calmamente para esperar o momento em que uma nova estrela surgirá no céu.
Fonte: Inovação Tecnológica

Missões da NASA sugerem nova imagem da heliosfera, o campo magnético em volta de nosso sol

Novos dados da missão Cassini, combinados com medições das duas sondas espaciais Voyager e do programa IBEX (Interstellar Boundary Explorer), todos da NASA, sugerem que nosso sol e planetas estão rodeados por um sistema gigante e arredondado de campo magnético. Isso põe em questão a visão alternativa que possuíamos dos campos magnéticos solares – uma estrutura tipo um comenta, que se arrastaria atrás do sol na forma de uma cauda longa.

Vento solar

O sol libera um fluxo constante de material magnético – chamado de vento solar – que preenche o sistema solar interno, ultrapassando a órbita de Netuno. Este vento solar cria uma bolha, de cerca de 37 bilhões de quilômetros de diâmetro, chamada de heliosfera.
Nosso sistema solar inteiro, incluindo a heliosfera, se move através do espaço interestelar.
A imagem predominante que tínhamos da heliosfera era de uma estrutura cometada, com uma cabeça arredondada e uma cauda estendida. Agora, novos dados que cobrem um ciclo completo de 11 anos de atividade solar mostram que esse pode não ser o caso: a heliosfera pode ser arredondada em ambas as extremidades, tornando sua forma quase esférica.
“Em vez de uma cauda prolongada semelhante a um cometa, esta forma da heliosfera é devida ao forte campo magnético interestelar – muito mais forte do que esperávamos – combinado com o fato de que a relação entre a pressão das partículas e a pressão magnética dentro da heliosfera é alta”, disse Kostas Dialynas, cientista espacial da Academia de Atenas, na Grécia, e principal autor do estudo.

A surpresa

Um instrumento da Cassini, que tem explorado o sistema de Saturno ao longo de uma década, deu aos cientistas novas pistas cruciais sobre a forma final da heliosfera.
Quando partículas carregadas do sistema solar interno atingem o limite da heliosfera, elas às vezes sofrem uma série de trocas de carga com átomos de gás neutro do meio interestelar.
Algumas dessas partículas são enviadas de volta para o interior do sistema solar como átomos neutros de movimento rápido, que podem ser medidos pela Cassini. Inicialmente, seu instrumento foi projetado para fazer imagens dos íons presos na magnetosfera de Saturno. Os cientistas não sabiam que seriam capazes de ver imagens dos limites da heliosfera.

A descoberta

Como estas partículas se movem em uma fração pequena da velocidade da luz, suas viagens à borda do heliosfera e de volta para o sol demoram anos. Assim, quando o número de partículas provenientes do sol muda – geralmente como resultado de seu ciclo de atividade de 11 anos -, demora para que isso reflita na quantidade de átomos neutros voltando para o sistema solar.
As medidas da Cassini desses átomos neutros revelaram algo inesperado – as partículas provenientes da cauda da heliosfera refletem as mudanças no ciclo solar quase exatamente tão rápido quanto as que vêm do “nariz” da heliosfera.
Se a cauda estivesse esticada como um cometa, os padrões do ciclo solar deveriam aparecer muito mais tarde nos átomos neutros medidos. Logo, isso implica que a cauda está na mesma distância de nós que o nariz da heliosfera – ou melhor, que a heliosfera deve ser quase redonda e simétrica.
Dados da Voyager 1 apoiam essa ideia, mostrando que o campo magnético interestelar além da heliosfera é mais forte do que os cientistas pensavam anteriormente, o que significa que poderia interagir com o vento solar nas bordas da heliosfera e compactar sua “cauda”.

Raios nocivos

A estrutura da heliosfera desempenha um papel importante na forma como as partículas do espaço interestelar, chamadas de raios cósmicos, atingem o sistema solar interior, onde a Terra está.
A medida que coletamos mais dados de missões como a Voyager 1 e 2 e a Cassini sobre as bordas da heliosfera, melhor poderemos entender o limite interestelar que ajuda a proteger o ambiente do nosso planeta de raios cósmicos nocivos.
Fonte: HypeScience.com 
[Phys]

Mistério de como buracos negros colidem e se fundem começa a ser desvendado

Uma ilustração de dois buracos negros supermassivos proximos à fusão, com os jatos do gás sobreaquecido que é emitido de suas bordas. Mark Garlick / Getty Images

No ano passadocientistas anunciaram que finalmente haviam observado ondas gravitacionais, as esquivas e muito procuradas ondulações no tecido do espaço-tempo que foram propostas pela primeira vez por Albert Einstein. As ondas detectadas por eles vieram de um evento catastrófico – a colisão de dois buracos negros localizados a cerca de 1,3 bilhões de anos-luz de distância da Terra – e a energia liberada ondulou através do universo, assim como ondulações em uma lagoa.

A detecção feita no espaço atualizado do Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferômetro Laser (Advanced LIGO), juntamente com duas descobertas de ondas gravitacionais subsequentes, confirmou uma previsão importante da teoria geral da relatividade de Einstein de 1915. A data também marcou o início de uma nova era na física, permitindo aos cientistas estudar o universo de uma nova maneira, usando a gravidade ao invés da luz.
Mas uma questão fundamental permanece sem resposta: como e por que os buracos negros colidem e se fundem?
Para que buracos negros se fundam, eles devem estar muito próximos um dos outro de acordo com padrões astronômicos; não mais do que cerca de um quinto da distância entre a Terra e o Sol. Mas só estrelas com massas muito grandes podem se tornar buracos negros e, durante o curso de suas vidas, essas estrelas se expandem, ficando ainda maiores.

COMPAS - Um novo estudo publicado na revista “Nature Communications” usa um modelo chamado COMPAS (do inglês Compact Object Mergers: Population Astrophysics and Statistics, que, em tradução literal, significa Fusões de Objetos Compactos: Astrofísica Populacional e Estatística) para tentar responder como grandes estrelas binárias que acabariam se tornando buracos negros cabem em uma órbita muito pequena. O COMPAS permite que os pesquisadores busquem uma espécie de “paleontologia” das ondas gravitacionais.

Um paleontólogo, que nunca viu um dinossauro vivo, pode descobrir como o dinossauro era e vivia com base nos restos de seus esqueletos”, explica em um comunicado à imprensa Ilya Mandel, professor da Universidade de Birmingham, no Reino Unido, autor sênior do artigo. “De forma semelhante, podemos analisar as fusões de buracos negros e usar essas observações para descobrir como essas estrelas interagiram durante suas vidas breves, mas intensas”.
O que eles descobriram foi que mesmo duas estrelas “progenitoras” largamente separadas podem interagir quando expandem, passando por vários episódios de transferência de massa.

Interação estelar - Os pesquisadores começaram analisando os três eventos de ondas gravitacionais que foram detectados pelo LIGO e tentaram ver se as três colisões de buracos negros evoluíram da mesma maneira – que chamam de “evolução binária clássica isolada através de uma fase de envelope comum”.

Este fenômeno começa com duas estrelas progenitoras maciças bastante distantes. À medida que as estrelas se expandem, chegam tão perto que não conseguem escapar da gravidade uma da outra e começam a interagir, passando pelos episódios de transferência de massa. Isto resulta num evento muito rápido, dinamicamente instável, que envolve ambos os núcleos estelares numa nuvem densa de hidrogênio gasoso.
“Ejetar esse gás do sistema leva energia para longe da órbita”, disse a equipe. “Isso aproxima as duas estrelas o suficiente para que a emissão de ondas gravitacionais seja eficiente bem no momento em que elas são pequenas o suficiente para que tal proximidade não as coloque em contato”.
São necessários alguns milhões de anos que estas estas estrelas se transformem em dois buracos negros, com um possível retardamento posterior de bilhões de anos antes que os buracos negros se fundam e formem um único buraco negro maior. Mas o evento de fusão, em si, pode ser rápido e violento.

Compreensão detalhada - Os pesquisadores disseram que as simulações com o COMPAS também ajudaram a equipe a entender as propriedades típicas das estrelas binárias que podem chegar a formar essas fusões de buracos negros e os ambientes onde isso pode acontecer.

Por exemplo, a equipe descobriu que uma fusão de dois buracos negros com massas significativamente desiguais seria uma forte indicação de que as estrelas que os formaram eram quase inteiramente compostas de hidrogênio e hélio – as chamadas estrelas de baixa metalicidade – com outros elementos contribuindo com menos de 0,1% da matéria estelar. Para comparação, esta fração é de cerca de 2% em nosso Sol.

A equipe conseguiu determinar que os três eventos detectados pelo LIGO podem ter se formado em ambientes de baixa metalicidade. “A beleza do COMPAS é que nos permite combinar todas as nossas observações e começar a juntar o quebra-cabeças de como esses buracos negros se fundem, enviando essas ondulações no espaço-tempo que pudemos observar no LIGO”, explica Simon Stevenson, pesquisador da Universidade de Birmingham e principal autor do artigo.
A equipe continuará a usar o COMPAS para entender melhor como os buracos negros binários descobertos pelo LIGO poderiam ter se formado e como futuras observações poderiam nos dizer ainda mais sobre os eventos mais catastróficos do universo.
Fonte: Seeker

Alimentando uma estrela bebé com um "HAMBURGER" de poeira

Jato e disco no sistema protoestelar HH 212: (a) Uma composição do jato em diferentes moléculas, produzido pela combinação de imagens do VLT (McCaughrean et al. 2002) e do ALMA (Lee et al. 2015). A imagem alaranjada do centro mostra o invólucro de poeira + disco em comprimentos de onda submilimétricos obtidos com o ALMA a uma resolução de 200 UA. (b) Uma ampliação do centro do disco de poeira a uma resolução de 8 UA. O asterisco marca a possível posição da protoestrela central. É visível uma banda escura no equador, fazendo com que o disco apareça como um "hamburger". Uma escala do tamanho do Sistema Solar é vista, para efeitos de comparação, no canto inferior direito da imagem. (c) Um modelo de disco de acreção que reproduz a emissão de poeira observada no disco.Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Lee et al.

Uma equipe internacional de investigação, liderada por Chin-Fei Lee do ASIAA (Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics, em Taiwan), obteve uma nova imagem de alta fidelidade com o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), avistando uma protoestrela (estrela bebé) a alimentar-se de um "hamburger" poeirento, um disco de acreção empoeirado. Esta nova imagem não só confirma a formação de um disco de acreção em redor de uma protoestrela muito jovem, mas também revela a estrutura vertical do disco, pela primeira vez na fase mais inicial da formação estelar. Não só representa um grande desafio para algumas teorias atuais da formação do disco como também, potencialmente, nos dá novas informações sobre os processos de crescimento dos grãos e de assentamento que são importantes para a formação dos planetas.
"É bastante espantoso ver uma estrutura tão detalhada de um disco de acreção muito jovem. Durante muitos anos, os astrónomos têm procurado discos de acreção na fase mais inicial da formação estelar, para determinar a sua estrutura, como são formados e como o processo de acreção ocorre. Agora, usando o ALMA no seu poder máximo de resolução, não só detetámos um disco de acreção como também o resolvemos, especialmente a sua estrutura vertical, em detalhe," comenta Chin-Fei Lee do ASIAA.
Um modelo de disco de acreção que reproduz a emissão observada do disco. (a) O modelo de disco de acreção com a temperatura superficial do disco. (b) A imagem criada com base no modelo, muito parecida com a imagem observada do disco.Crédito: Lee et al.
"Na fase inicial da formação estelar, existem dificuldades teóricas na produção de tal disco, porque os campos magnéticos podem retardar a rotação do material em colapso, impedindo com que se forme em redor de uma protoestrela muito jovem. Esta nova descoberta implica que o efeito retardador dos campos magnéticos, na formação do disco, pode não ser tão eficiente como pensávamos antes," afirma Zhi-Yun Li da Universidade da Virgínia, EUA.
HH 212 é um sistema protoestelar próximo, em Orionte, a uma distância de cerca de 1300 anos-luz. A protoestrela central é muito jovem, com uma idade estimada em apenas mais ou menos 40.000 anos (cerca de 1 centésimo de milésimo da idade do nosso Sol) e uma massa que ronda 1/5 da do Sol. Alimenta um poderoso jato bipolar e, portanto, deve acumular material de forma eficiente. A investigação anterior, a uma resolução de 200 UA, só tinha encontrado um invólucro achatado espiralando para o centro e uma sugestão de um pequeno disco de poeira perto da protoestrela. Agora, com o ALMA e uma resolução de 8 UA, 25 vezes maior, não só detetaram como também resolveram espacialmente o disco poeirento no comprimento de onda submilimétrico.
Impressão de artista que mostra um disco de acreção alimentando uma protoestrela central e jatos que aí são produzidos.Crédito: Yin-Chih Trai/ASIAA
O disco é visto quase de lado e tem um raio de aproximadamente 60 UA. Curiosamente, mostra uma proeminente banda escura equatorial ensanduichada entre duas características mais brilhantes, devido à relativamente baixa temperatura e à alta profundidade ótica perto do plano médio do disco. Pela primeira vez, esta faixa escura é vista em comprimentos de onda submilimétricos, produzindo um aspeto de um "hamburger" que lembra a imagem de luz dispersa de um disco visto de lado no visível e no infravermelho próximo. A estrutura da banda escura claramente implica que o disco é fulgurado, como esperado num modelo de discos de acreção.
As observações abrem uma excitante possibilidade de detetar e caracterizar diretamente discos pequenos em redor das protoestrelas mais jovens através de imagens de alta resolução com o ALMA, que fornecem fortes restrições sobre as teorias de formação de disco. As observações da estrutura vertical também podem fornecer informações-chave sobre os processos de crescimento de grãos e de assentamento que são importantes para a formação dos planetas na fase mais inicial.
FONTE: Astronomia OnLine

O mistério brilhante de raio X de Andrómeda resolvido pelo NuSTAR

O Nuclear Spectroscope Telescope Array da NASA, ou NuSTAR, identificou um candidato apulsar em Andrómeda - a galáxia mais próxima à Via Láctea. Este pulsar provavelmente é mais brilhante em altas energias do que a totalidade da população de buracos negros da galáxia de Andrómeda. Créditos: NASA / JPL-Caltech / GSFC / JHU

O vizinho próximo da Via Láctea, Andrómeda, apresenta uma fonte dominante de emissão de raios-X de alta energia, mas sua identidade era misteriosa até agora. Como relatado em um novo estudo, a missão NuSTAR da NASA (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) localizou um objeto responsável por essa radiação de alta energia.

O objeto, chamado Swift J0042.6 + 4112, é um pulsar possível, o remanescente denso de uma estrela morta que é altamente magnetizada e girando, dizem os pesquisadores. Esta interpretação é baseada em sua emissão em raios X de alta energia, que NuSTAR é excepcionalmente capaz de medir. O espectro do objeto é muito semelhante aos pulsares conhecidos na Via Láctea.

É provável que em um sistema binário, em que material de um companheiro estelar é puxado para o pulsar, vomitando radiação de alta energia como o material aquece.

"Nós não sabíamos o que era até que nós olhamos para ele com NuSTAR", disse Mihoko Yukita, autor principal de um estudo sobre o objeto, baseado na Universidade Johns Hopkins em Baltimore. O estudo foi publicado no The Astrophysical Journal.

Este pulsar candidato é mostrado como um ponto azul em uma imagem de raio-X de NuSTAR de Andrómeda (também chamada de M31), onde a cor azul é escolhida para representar os raios X de energia mais alta. Parece mais brilhante em raios-X de alta energia do que qualquer outra coisa na galáxia.

O estudo reúne muitas observações diferentes do objeto de várias naves espaciais. Em 2013, o satélite Swift da NASA informou-o como uma fonte de alta energia, mas sua classificação era desconhecida, pois há muitos objetos emitindo raios X de baixa energia na região. A menor emissão de energia de raios-X do objeto acaba por ser uma fonte identificada pela primeira vez na década de 1970 pelo Observatório Einstein da NASA. 

Outras naves espaciais, como o Observatório de Raio X da Chandra da NASA e a XMM-Newton da ESA também a detectaram. No entanto, não foi até o novo estudo de NuSTAR, auxiliado pelo apoio Swift satélite dados, que os pesquisadores perceberam que era o mesmo objeto como este pulsar que domina a alta energia de raios-X luz de Andrómeda.

Tradicionalmente, os astrônomos pensaram que a alimentação ativa de buracos negros, que são mais massivos que os pulsares, geralmente dominam a luz de raios-X de alta energia em galáxias. À medida que as espirais de gás se aproximam e se aproximam do buraco negro em uma estrutura chamada de disco de acreção, este material é aquecido a temperaturas extremamente altas e emite radiação de alta energia. Este pulsar, que tem uma massa menor do que qualquer um dos buracos negros de Andrómeda, é mais brilhante em altas energias do que toda a população de buracos negros da galáxia.

Mesmo o buraco negro supermassivo no centro de Andrómeda não tem emissão de alta energia de alta energia associada a ele. É inesperado que um único pulsar seria em vez disso dominando a galáxia em luz de raios-X de alta energia.

"O NuSTAR nos fez perceber a importância geral dos sistemas pulsares como componentes de galáxias que emitem raios X e a possibilidade de que a luz de raios-X de alta energia de Andrómeda seja dominada por um único sistema de pulsar só acrescenta a esta imagem emergente" Disse Ann Hornschemeier, co-autora do estudo e baseada no Goddard Space Flight Center da NASA, Greenbelt, Maryland.

Andrómeda é uma galáxia espiral ligeiramente maior do que a Via Láctea. Reside a 2,5 milhões de anos-luz de nossa própria galáxia, que é considerada muito próxima, dada a escala mais ampla do universo. Stargazers pode ver Andromeda sem um telescópio em noites escuras e claras. "Uma vez que não podemos sair da nossa galáxia e estudá-la de forma imparcial, Andrómeda é a coisa mais próxima que temos de olhar no espelho", disse Hornschemeier.

NuSTAR é uma missão do Small Explorer liderada pela Caltech e gerenciada pelo JPL para a NASA Science Mission Directorate em Washington. O NuSTAR foi desenvolvido em parceria com a Universidade Técnica Dinamarquesa ea Agência Espacial Italiana (ASI). A espaçonave foi construída pela Orbital Sciences Corp., Dulles, Virgínia.

O centro de operações da missão da NuSTAR está na UC Berkeley, eo arquivo de dados oficial está no Centro de Pesquisas de Arquivos de Ciência de Astrofísica de Alta Energia da NASA. A ASI fornece a estação terrestre da missão e um arquivo espelho. O JPL é gerenciado pela Caltech para a NASA.
FONTE: https://www.nasa.gov/feature/jpl/andromedas-bright-x-ray-mystery-solved-by-nustar
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