20 de abril de 2018

"INTERROGADAS" 340.000 estrelas em busca das irmãs do SOL


O espectro do Sol.
Crédito: Nigel Sharp (NSF), FTS, NSO, KPNO, AURA, NSF

Um grupo australiano de astrónomos, trabalhando com colaboradores europeus, revelou o "ADN" de mais de 340.000 estrelas na Via Láctea, o que deverá ajudar a encontrar as irmãs do Sol, agora espalhadas pelo céu.

Este é um grande anúncio de um ambicioso levantamento de arqueologia galáctica, chamado GALAH (GALactic Archaeology with HERMES), lançado no final de 2013 como parte de uma missão para descobrir a formulação e evolução das galáxias. Quando concluído, o GALAH terá investigado mais de um milhão de estrelas.

O Levantamento GALAH usa o espectrógrafo HERMES do Telescópio Anglo-Australiano de 3,9 metros do Observatório Astronómico Australiano perto de Coonabarabran, Nova Gales do Sul, para recolher os espectros das 340.000 estrelas. O Levantamento GALAH fez anteontem o seu primeiro grande lançamento público de dados.

O "ADN" recolhido traça a ancestralidade das estrelas, mostrando aos astrónomos como o Universo passou de apenas hidrogénio e hélio - logo após o Big Bang - para todos os elementos que temos aqui na Terra que são necessários para a vida.

"Nenhuma outra pesquisa foi capaz de medir tantos elementos para tantas estrelas quanto o GALAH," comenta a Dra. Gayandhi De Silva, da Universidade de Sydney e do Observatório Astronómico Australiano, cientista do HERMES que supervisionou os grupos que trabalham neste grande lançamento de dados.

"Estes dados permitirão descobertas como os enxames estelares originais da Galáxia, incluindo o grupo natal do Sol e as suas irmãs solares - não há nenhum outro conjunto de dados como este já recolhido em qualquer outro lugar do mundo," comenta a Dra. De Silva, da Escola de Física da Universidade de Sydney.

A Dra. Sarah Martell da Universidade de Sydney de Nova Gales do Sul, que lidera as observações do GALAH, explicou que o Sol, tal como todas as estrelas, nasceu num grupo ou enxame de milhares de estrelas.  Cada estrela nesse enxame terá a mesma composição química, ou 'ADN' - estes enxames são rapidamente separados pela nossa própria Via Láctea e estão agora espalhados pelo céu," acrescenta a Dra. Martell.

"O objetivo da equipa do GALAH é fazer combinações de ADN entre as estrelas a fim de encontrar as suas irmãs há muito perdidas. Para cada estrela, este ADN é a quantidade que contêm de cada um de quase duas dúzias de elementos químicos como oxigénio, alumínio e ferro. Infelizmente, os astrónomos não podem recolher o ADN de uma estrela com um cotonete, mas usam a luz estelar, com uma técnica chamada espectroscopia.

A luz da estrela é recolhida pelo telescópio e passa depois por um instrumento chamado espectrógrafo, que divide a luz em arco-íris detalhados, ou espectros. Daniel Zucker, professor associado da Universidade Macquarie e do Observatório Astronómico Australiano, disse que os astrónomos mediram os locais e tamanhos de linhas escuras no espectro para determinar a quantidade de cada elemento numa estrela.

"Cada elemento químico deixa um padrão único de bandas escuras em comprimentos de onda específicos nestes espectros, como impressões digitais," comenta.

O Dr. Jeffrey Simpson, do Observatório Astronómico Australiano, disse que é necessário cerca de uma hora para recolher fotões de luz suficientes para cada estrela, mas "felizmente, podemos observar 360 estrelas ao mesmo tempo usando fibra ótica," realça.
A equipa do GALAH passou mais de 280 noites no telescópio desde 2014 a recolher todos os dados.

O levantamento GALAH é uma criação do professor Joss Bland-Hawthorn da Universidade de Sydney e do Centro de Excelência ARC para a Astrofísica do Céu em 3 Dimensões (ASTRO 3D) e do professor Ken Freeman da Universidade Nacional Australiana. Foi concebido há mais de uma década como uma maneira de desvendar a história da nossa Galáxia; o instrumento HERMES foi projetado e construído especificamente pelo Observatório Astronómico Australiano para o levantamento GALAH.
A medição da abundância de cada elemento em tantas estrelas é um enorme desafio. Para o fazer, o GALAH desenvolveu técnicas sofisticadas de análise.

O estudante de doutoramento Sven Buder do Instituto Max Planck para Astronomia, Alemanha, autor principal do artigo científico que descreve o lançamento dos dados do GALAH, faz parte do esforço de análise do projeto, trabalhando com a estudante de doutoramento Ly Duong e com o professor Martin Asplund da Universidade Nacional Australiana e do ASTRO 3D.

Buder afirma: "Nós treinamos o nosso código de computador (denominado 'The Cannon') para reconhecer padrões nos espectros de um subconjunto de estrelas que analisamos com muito cuidado, e depois algoritmos de aprendizagem de máquina do 'The Cannon' para determinar a quantidade de cada elemento para todas as 340.000 estrelas." Doung acrescenta que "'The Cannon' honra Annie Jump Cannon, uma astrónoma americana pioneira na classificação dos espectros de mais ou menos 340.000 estrelas, a olho e manualmente, ao longo de várias décadas há um século atrás - o nosso código analisa essa quantidade de estrelas em muito maior detalhe em menos de um dia."

O lançamento dos dados do levantamento GALAH foi calendarizado para coincidir com a enorme divulgação de dados no dia 25 de abril do satélite Gaia da ESA, que tem vindo a mapear mais de 1,6 mil milhões de estrelas na Via Láctea, tornando-o de longe e até à data o maior e mais preciso atlas do céu noturno.

Em combinação com as velocidades do GALAH, os dados do Gaia fornecerão não só as posições e distâncias das estrelas, mas também os seus movimentos dentro da Via Láctea. O professor Tomaz Zwitter (Universidade de Ljubljana, Eslovénia) disse que os resultados do GALAH serão cruciais para interpretar os resultados do Gaia: "A precisão das velocidades que estamos a atingir com o GALAH não tem precedentes para um estudo tão grande."

O Dr. Sanjib SHarma da Universidade de Sydney, conclui: "Pela primeira vez, poderemos obter uma compreensão detalhada da história da Galáxia.  Os onze artigos científicos que acompanham esta divulgação de dados foram simultaneamente publicados na Monthly Notices of the Royal Astronomical Society e na Astronomy and Astrophysics.
Fonte: http://www.ccvalg.pt/astronomia/

Onde está a matéria em falta do Universo

Através do observatório espacial XMM-Newton da ESA, os astrónomos sondaram os halos cheios de gás ao redor de galáxias, numa missão para encontrar material “desaparecido” que deveria residir lá, mas acabaram de mãos vazias - então, onde está?
Toda a matéria no Universo existe na forma de matéria “normal” ou na matéria escura notoriamente elusiva e invisível, com a última cerca de seis vezes mais prolífica.
Curiosamente, os cientistas que estudam galáxias próximas descobriram, nos últimos anos, que estas contêm três vezes menos matéria normal do que o esperado, com a nossa própria galáxia Via Láctea a conter menos da metade da quantidade esperada.
“Isto tem sido um mistério há já muito tempo, e os cientistas empenharam muito esforço à procura dessa matéria em falta,” diz Jiangtao Li, da Universidade de Michigan, EUA, e principal autor de um novo artigo.
“Porque é que não está nas galáxias - ou está lá, mas nós simplesmente não a conseguimos ver? Se não está lá, onde está? É importante resolver este enigma, pois é uma das partes mais incertas dos nossos modelos, tanto do Universo primitivo quanto de como as galáxias se formam.”
Em vez de estar dentro da massa principal da galáxia, a matéria pode ser observada oticamente, os pesquisadores pensaram que poderia estar numa região de gás quente que se estende mais para o espaço para formar o halo de uma galáxia.
Estes halos esféricos e quentes foram detetados antes, mas a região é tão fraca que é difícil observar em detalhe – a sua emissão de raios X pode perder-se e ser indistinguível da radiação de fundo. Frequentemente, os cientistas observam uma pequena distância nessa região e extrapolam as suas descobertas, mas isto pode resultar em resultados pouco claros e variados.
Jiangtao e os seus colegas queriam medir o gás quente a distâncias maiores, usando o observatório espacial XMM-Newton da ESA. Analisaram seis galáxias espirais semelhantes e combinaram os dados para criar uma galáxia com as suas propriedades médias.
“Ao fazer isso, o sinal da galáxia torna-se mais forte e o fundo de raios-X comporta-se melhor,” acrescenta o co-autor Joel Bregman, também da Universidade de Michigan.
“Fomos então capazes de ver a emissão de raios-X cerca de três vezes mais longe do que se observássemos uma única galáxia, o que tornou a nossa extrapolação mais precisa e confiável.”
Galáxias espirais maciças e isoladas oferecem a melhor oportunidade de procurar por matéria perdida. Estas são maciças o suficiente para aquecer o gás a temperaturas de milhões de graus, de modo que emitem raios-X, e evitam, em grande parte, a contaminação por outros materiais por meio da formação de estrelas ou de interações com outras galáxias.
Ainda desaparecido
Os resultados da equipa mostraram que o halo em torno das galáxias, como as que foram observadas, não pode conter todo o material que falta, afinal. Apesar de extrapolar para quase 30 vezes o raio da Via Láctea, quase três quartos do material esperado ainda estava em falta.  
Existem duas teorias alternativas principais sobre onde a matéria poderia estar: ou encontra-se armazenada noutra fase gasosa que é mal observada - talvez uma fase mais quente e mais tênue ou uma fase mais fria e mais densa - ou dentro de um trecho do espaço que não é coberto pelas nossas observações atuais, ou emite raios-X demasiado fracos para serem detetados.
De qualquer forma, uma vez que as galáxias não contêm material em falta suficiente, podem tê-lo ejetado para o espaço, talvez impulsionadas por injeções de energia de estrelas em explosão ou por buracos negros supermassivos.
“Este trabalho é importante para ajudar a criar modelos de galáxias mais realistas e, por sua vez, ajudar-nos a entender melhor como a nossa própria galáxia se formou e evoluiu,” diz Norbert Schartel, cientista do projeto XMM-Newton da ESA. “Este tipo de descoberta simplesmente não é possível sem a incrível sensibilidade do XMM-Newton.”
“No futuro, os cientistas poderão adicionar ainda mais galáxias às nossas amostras de estudo e utilizar o XMM-Newton em colaboração com outros observatórios de alta energia, como o futuro Telescópio Avançado da ESA para Astrofísica de Alta Energia, Athena, para sondar partes densas das bordas externas de uma galáxia, enquanto continuamos a desvendar o mistério da matéria desaparecida do Universo.”
Fonte: ESA
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