14 de dezembro de 2017

Dados do HERSCHEL ligam os misteriosos ventos dos QUASARES a formação estelar EXTREMA

Impressão artistica de um quasar numa galáxia formadora de estrelas. O quasar é alimentado por um buraco negro supermassivo no centro da galáxia. À medida que o gás é puxado para um disco de acreção em torno do buraco negro, aquece até temperaturas muito altas e irradia energia através do espectro eletromagnético, preferencialmente na direção de dois jatos poderosos. Além disso, a galáxia produz estrelas a uma taxa de centenas por ano. Em comparação, a nossa Via Láctea produz 1-2 estrelas por ano. Crédito: ESA/C. Carreau

Os astrónomos usaram o Observatório Espacial Herschel da ESA para resolver um mistério de décadas sobre a origem de poderosos ventos de gás frio nos arredores quentes de quasares. A evidência que liga estes poderosos ventos à formação estelar nas galáxias que albergam quasares também pode ajudar a resolver o mistério do porquê do tamanho das galáxias no Universo parecer estar limitado.

Desde a sua descoberta, na década de 1960, que os quasares têm fornecido um tesouro de perguntas para os astrónomos responderem. Estas fontes energéticas - até 10.000 vezes mais brilhantes do que a Via Láctea - são os núcleos de galáxias distantes com buracos negros supermassivos no seu centro. À medida que o gás é puxado para um disco de acreção em redor do buraco negro, é aquecido a temperaturas muito altas e irradia energia através do espectro eletromagnético, desde o rádio até aos raios-X - desta forma, nasce a assinatura de luminosidade do quasar.

Há cinco décadas que os astrónomos estudam os espectros de quasares para descobrir a origem da radiação eletromagnética que emitem e para traçar o percurso da luz até nós.

Uma ferramenta valiosa na compreensão desta viagem são as linhas de absorção nos espectros de radiação dos quasares. Estas linhas indicam os comprimentos de onda absorvidos à medida que a radiação viaja desde a fonte até ao observador, fornecendo pistas sobre o material por onde passou. Ao longo do tempo, o estudo dessas linhas traçou a composição das galáxias e das nuvens de gás situadas entre nós e esses distantes objetos luminosos, mas um conjunto de linhas de absorção permanecia por explicar.

Os astrónomos observaram linhas de absorção em muitos quasares, indicativas da absorção, pelo caminho, por gás frio com elementos metálicos pesados como o carbono, magnésio e silício. As linhas indicam que a luz viajou através de ventos de gás frio com velocidades de milhares de quilómetros por segundo no interior das galáxias hospedeiras dos quasares. Embora o conhecimento de que esses ventos existem não seja uma notícia nova, a sua origem e o porquê de conseguirem alcançar velocidades tão impressionantes, permaneciam desconhecidos.

Agora, o astrónomo Peter Barther e o seu estudante de doutoramento Pece Podigachoski, ambos do Instituto Kapteyn da Universidade de Groninga, juntamente com os colegas Belinda Wilkes do Centro Harvard-Smithsonian para Astrofísica (EUA) e Martin Haas da Ruhr-Universität Bochum (Alemanha), lançaram luz sobre as origens destes ventos frios. Usando dados obtidos com o Observatório Herschel da ESA, os astrónomos mostraram, pela primeira vez, que a força das linhas de absorção de metal associadas com estes misteriosos ventos gasosos está diretamente ligada com a taxa de formação estelar nas galáxias que hospedam os quasares. 

Ao encontrar esta tendência, os astrónomos são capazes de dizer com alguma confiança que a prodigiosa formação estelar dentro da galáxia-mãe pode ser o mecanismo que impulsiona esses ventos misteriosos e poderosos. A identificação desta tendência para prolífica formação estelar e íntima relação com os poderosos ventos dos quasares é, para nós, um achado emocionante," explica Pece Podigachoski. "Uma explicação natural para tal é que os ventos são alimentados pela explosão de formação estelar e produzidos por supernovas - que se sabe ocorrerem com grande frequência durante períodos de formação estelar extrema."

Esta nova ligação não só resolve um quebra-cabeças sobre os quasares, mas também contribui para desvendar um mistério ainda maior: porque é que o tamanho das galáxias observadas no nosso Universo parece estar limitado na prática, mas não em teoria.

"Além da questão de quais os processos responsáveis pelos ventos gasosos, o seu efeito é um tópico muito importante na astrofísica atual," explica Peter Barthel. "Embora as teorias prevejam que as galáxias podem crescer muito, não têm sido observadas galáxias ultramassivas. Parece que existe um processo que atua como um travão na formação de tais galáxias: os ventos internos, por exemplo, podem ser responsáveis por este denominado feedback negativo."

A teoria prevê que as galáxias devem ser capazes de crescer até massas cem vezes o observado. O facto de haver um déficit de gigantes no Universo implica a existência de um processo que esgota as reservas de gás nas galáxias antes de poderem alcançar o seu potencial máximo. Existem dois mecanismos que podem levar a esta redução de gás: o primeiro são os ventos das supernovas associados com a formação estelar. O segundo, os ventos associados ao buraco negro supermassivo no coração de cada quasar. 

Embora seja possível que ambos os mecanismos desempenhem um papel, a evidência de correlação entre os ventos de gás frio e a taxa de formação estelar descoberta pela equipa científica sugere que no caso dos quasares, a formação estelar, que requer um fornecimento constante de gás frio, pode ser a principal responsável no corte de gás da galáxia e na supressão da capacidade de fazer crescer a próxima geração de estrelas.

"Este é um resultado importante para a ciência dos quasares, um que se baseou nas capacidades únicas do Herschel," explica Göran Pilbratt, cientista do projeto Herschel na ESA. "O Herschel observa radiação no infravermelho distante e nos comprimentos de onda submilimétricos, permitindo o conhecimento detalhado do ritmo de formação estelar nas galáxias observadas, necessário para fazer esta descoberta."
Fonte: Astronomia OnLine

Maternidade estelar que salta à vista

A câmera OmegaCAM montada no Telescópio de Rastreio do VLT do ESO capturou esta imagem resplandescente da maternidade estelar Sharpless 29. Podemos ver muitos fenômenos astronômicos na imagem, incluindo poeira cósmica e nuvens de gás que refletem, absorvem e re-emitem a luz de estrelas quentes jovens situadas na nebulosa. A região do céu que vemos nesta imagem encontra-se listada no catálogo Sharpless de regiões HII: nuvens interestelares de gás ionizado onde abunda a formação estelar. Também conhecida por Sh 2-29, a Sharpless 29 situa-se a cerca de 5500 anos-luz de distância na constelação do Sagitário, próximo da maior Nebulosa da Lagoa. Esta região contém muitas maravilhas astronómicas, incluindo o local de formação estelar muito ativo da NGC 6559, a nebulosa que vemos no centro da imagem. 

Esta nebulosa central é a estrutura mais notável da Sharpless 29. Apesar de ter apenas alguns anos-luz de dimensão, esta nebulosa mostra bem a devastação que as estrelas podem criar ao formarem-se no interior de  uma nuvem interestelar. As estrelas quentes jovens na imagem não têm mais que dois milhões de anos de idade e lançam correntes de radiação de alta energia. Esta energia aquece a poeira e o gás ao redor, ao mesmo tempo que ventos estelares erodem e esculpem de forma dramática o seu local de nascimento. De fato, a nebulosa contém uma cavidade proeminente que foi escavada por um sistema binário muito energético. Esta cavidade está se expandindo, fazendo com que o material interestelar se acumule e criando a fronteira avermelhada em forma de arco. 

Quando o gás e poeira interestelares são bombardeados pela radiação ultravioleta emitida por estrelas quentes jovens, a energia recebida faz com que elas brilhem intensamente. O brilho vermelho difuso que permeia esta imagem vem da emissão do hidrogênio gasoso, enquanto que a luz azul é causada pela reflexão e dispersão da luz nas pequenas partículas de poeira. Além da emissão e reflexão, temos também a ocorrência de absorção nesta região. Regiões de poeira bloqueiam a luz que viaja até nós, impedindo-nos de ver as estrelas que se encontram por trás dela e pequenos tentáculos de poeira dão origem a estruturas filamentares escuras no nas nuvens. 

O ambiente rico e diversificado de Sharpless 29 dá aos astrônomos a possibilidade de estudarem uma variedade de propriedades físicas. O desabrochar da formação estelar, a influência das estrelas jovens sobre o gás e a poeira e os distúrbios originados por campos magnéticos podem ser observados e analisados numa única região. No entanto, as estrelas jovens massivas vivem depressa e morrem novas, terminando eventualmente as suas vidas de forma explosiva como supernovas e libertando para o espaço interestelar restos ricos de gás e poeira. Daqui a dezenas de milhões de anos, todo este material será varrido para fora da região e apenas restará um aglomerado aberto de estrelas.

Sharpless 29 foi observada com a OmegaCAM do ESO, montada no Telescópio de Rastreio do VLT (VST) no Cerro Paranal, no Chile. A OmegaCAM produz imagens que cobrem uma área do céu 300 vezes maior que a coberta pela câmera com o maior campo de visão do Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA, e consegue observar ao longo de um grande domínio de comprimentos de onda, desde o ultravioleta até ao infravermelho.  A sua característica principal é a capacidade de capturar a linha espectral muito vermelha de H-alfa, criada quando um elétron no interior de um átomo de  hidrogênio perde energia, uma ocorrência proeminente numa nebulosa como a Sharpless 29.
Fonte: ESO

Vaga-lumes cósmicos

Galáxias brilham como vagalumes nessa imagem espetacular feita pelo Telescópio Espacial Hubble. Esse enxame de vagalumes  é na verdade o rico aglomerado de galáxias, conhecido como Abell 2163. O Abel 2163 é um membro do catálogo Abell, um catálogo de todo o céu que tem mais de 4000 aglomerados de galáxias. Esse aglomerado é particularmente bem estudado pois o material localizado no seu núcleo, o chamado meio intra aglomerado, exibe propriedades excepcionais, incluindo um grande e brilhante halo nos comprimentos de onda de rádio, temperaturas extremamente elevadas e luminosidade em raios-X. Esse é o aglomerado mais quente do catálogo. 

Observando aglomerados massivos como o Abell 2163, é possível encontrar contribuições para o estudo da matéria escura, além de fornecer uma nova perspectiva sobre o universo distante, por meio do fenômeno das ondas gravitacionais. Essa imagem foi feita pela Advanced Camera For Surveys do Hubble e pela Wide Field Camera 3, para um programa de observação conhecido como RELICS. O programa consiste em fazer imagem de 41 aglomerados de galáxias massivos para encontrar as galáxias mais brilhantes e distantes, que serão estudadas em mais detalhe usando tanto os telescópios atuais, como o Telescópio Espacial James Webb.
Fonte: http://www.spacetelescope.org 
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