5 de fevereiro de 2019

Bombardeio de estrela por cometas pode ser uma repetição do nascimento do Sistema Solar


Muito além do nosso Sol, bombardeio afeta jovem estrela do tipo solar - e possivelmente seus planetas internos

Concepção artística ilustrando uma tempestade de cometas em torno de Eta Corvi, uma jovem estrela a cerca de 59 anos-luz de distância do nosso Sistema Solar.

Uma chuva de cometas está caindo sobre uma jovem estrela distante, dando aos astrônomos uma nova visão de um processo que moldou nosso Sistema Solar bilhões de anos atrás. Quando a Terra era um planeta jovem, detritos de cometas atingiam sua superfície, transportando material orgânico que pode ter ajudado a vida a surgir em nosso mundo rochoso. Nos últimos anos, cientistas identificaram evidências indiretas de um processo semelhante em torno de Eta Corvi, uma estrela do tipo solar a cerca de 59 anos-luz de distância, que é um pouco maior e três vezes mais jovem do que o nosso próprio Sol. 

Agora, os lampejos de gás recém-observados, os quais cientistas acreditam que emanam de cometas evaporando no calor da estrela, estão fornecendo evidências mais fortes tanto da existência de planetas ocultos quanto da ocorrência de impactos cataclísmicos.
Detectadas pelo astrônomo Barry Welsh, da Universidade da Califórnia em Berkeley, e por sua colega Sharon Montgomery, da Clarion University, na Pensilvânia, essas lufadas de gás podem ter uma conexão profunda, embora indireta, com nosso próprio lar cósmico. Quando nosso Sol tinha a mesma idade de Eta Corvi, a maioria dos teóricos acredita que as interações gravitacionais entre os planetas externos do nosso Sistema Solar varreram para a parte interna os remanescentes gelados de sua formação, ocasionando um bombardeio que devassou a Terra e outros planetas rochosos. 

Este "bombardeio cósmico tardio" (LHB, na sigla em inglês) pode ter sido crucial para a habitabilidade da Terra e para nossa própria existência, ao trazer, do armazenamento profundo nas regiões frias do Sistema Solar externo, os compostos orgânicos e água, elementos essenciais para a vida. E algo parecido com isso parece estar ocorrendo agora em torno de Eta Corvi. Welsh chama a estrela de "potencial Sistema Solar em formação".

Quando visto em conjunto com observações anteriores que também sugerem influxos de fragmentos de gelo e colisões que abalam o planeta em torno de Eta Corvi, o trabalho de Welsh e de Montgomery constitui o melhor caso para um bombardeio de cometas em curso em torno de outra estrela. O influxo em si fornece dicas sobre planetas envoltos em dois anéis maciços. 

Acredita-se que uma cadeia de planetas gigantes esteja jogando os cometas para dentro, enquanto pelo menos um corpo rochoso parece ter sido atingido pelos destroços gelados. "Temos uma boa imagem dos diferentes fenômenos que estão ocorrendo no sistema e agora temos uma maneira de conectá-los", diz Sebastian Marino, astrônomo da Universidade de Cambridge que utilizou o Atacama Large Millimeter / submillimeter Array in Chile para estudar Eta Corvi. Marino não estava envolvido com os novos resultados.

PROVA DO PASSADO

Com 1,5 bilhão de anos de idade, Eta Corvi e seu disco já passaram bastante da infância do planeta. Como o nosso próprio Sistema Solar, a estrela possui um par de discos de detritos, embora Eta Corvi esteja um pouco mais distante. Os discos interno e externo estão a seis e 165 unidades astronômicas (UAs) da estrela, respectivamente (onde uma UA é igual à distância entre a Terra e o Sol). 

Em comparação, nosso Cinturão de Asteróides fica a cinco UAs do Sol, enquanto o Cinturão de Kuiper - os restos de gelo que sobraram da formação do Sistema Solar - começa apenas com 40 UAs. O fato de Eta Corvi brilhar mais e ser mais quente do que o nosso próprio Sol faz com que os cintos sejam parecidos com os nossos.

A existência de cometas em torno de Eta Corvi não é inesperada. Em 2012, uma equipe de astrônomos liderada por Carey Lisse, no Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins, descobriu material incomum no cinturão interno. Usando o Telescópio Espacial Spitzer da NASA, eles descobriram que nanolosangos microscópicos, juntamente com poeira rica em água e carbono, foram misturados ao cinturão interno. 

Os pesquisadores concluíram que algum material vindo de fora do cinturão mais externo havia entrado no sistema, provavelmente através de pelo menos um grande cometa, e que a pura força de sua colisão com um planeta rochoso invisível esmagou a rocha rica em carbono e transformou-a em pó de diamante, que então salpicava o cinturão interno.

Trabalhos posteriores de Marino sugeriram que uma cadeia de planetas de tamanho médio, maiores do que a Terra, mas menores do que Júpiter, poderiam arremessar material cometário para dentro da região do cinturão externo, numa espécie de  jogo celestial de batata quente. Nesse cenário, a atração gravitacional do planeta mais externo retira o material do cinturão externo e o transporta até que a gravidade do próximo planeta o afaste. Os cometas congelados continuam a se mover, de um planeta para outro, até chegarem ao cinturão interno, onde a luz do sol derrete suas camadas externas e cria suas “caudas” distintivas de poeira e gás.

As novas observações fazem um caso ainda mais forte para os cometas migrantes. Welsh e Montgomery usaram um telescópio de 2,1 metros na Universidade do Texas, no Observatório McDonald de Austin, para estudar Eta Corvi em quatro noites. Durante uma das sessões de uma hora da equipe, eles viram gás quente, que saía de um objeto grande, ou de um enxame de objetos menores, bloqueando a luz da estrela. 

Métodos semelhantes foram usados para identificar cometas em torno de outras estrelas. "O que vemos é equivalente a quando vemos um cometa no Sistema Solar", diz Isabel Rebollido, aluna de doutorado da Universidade Autônoma de Madri, que caça exocometas em volta de estrelas jovens e estudou o sistema Eta Corvi.

As novas observações poderiam ajudar a melhorar nossa compreensão do que aconteceu em nosso próprio Sistema Solar quando o Sol tinha a mesma idade que Eta Corvi tem hoje. "Se você olhar para o nosso próprio Sistema Solar, as pessoas estão discutindo sobre o bombardeio intenso", diz Lisse. Ele acrescenta que há um grande debate sobre se esse evento memorável na história do Sistema Solar ocorreu como um único grande pico ou, em vez disso, a Terra e os outros planetas terrestres experimentaram um ataque mais lento e gradual.

Se Eta Corvi é verdadeiramente um análogo confiável para o Sistema Solar, ele diz, pode nos ajudar a conter as incertezas sobre o tempo e a magnitude da LHB - o que, por sua vez, poderia melhorar nossa compreensão desse processo à medida que ele se desdobra em outras estrelas. "É isso que realmente gostaríamos de aprender", diz ele.

ESPERANÇA PARA O FUTURO 

Até agora, nenhum planeta foi confirmado orbitando Eta Corvi, mas a evidência indireta de sua existência é forte. Enquanto os limites exatos do Cinturão de Kuiper do nosso Sistema Solar são um tanto nebulosos e difusos, o cinturão externo de Eta Corvi é estreito e melhor definido. De acordo com David Nesvorny, um teórico do Southwest Research Institute que modela o desenvolvimento inicial do nosso Sistema Solar, um estreito cinturão sugere fortemente a presença de pelo menos um gigante gasoso nos arredores da faixa. 

Tampouco as cadeias de planetas são incomuns. A multiplicidade é a norma para os sistemas exoplanetários, e quase todo tipo de sistema multiplanetário deve prontamente lançar material para a região interna. Atualmente, a maioria das técnicas de detecção de exoplanetas funciona melhor para encontrar mundos próximos de suas estrelas, mas Nesvorny diz que não ficaria surpreso ao descobrir que cadeias de planetas se estendem para os limites externos de sistemas planetários alienígenas. Os planetas exteriores do Sistema Solar criam essa corrente, embora a gravidade massiva de Júpiter, na maioria das vezes, ejete material para o espaço interestelar, em vez de transportá-lo para mais perto do Sol. 

Welsh e Montgomery planejam continuar observando Eta Corvi para fornecer mais uma confirmação do tentador sinal do cometa. Lisse diz que uma nova geração de grandes telescópios terrestres e espaciais programados para começar as operações na próxima década podem ser capazes de fazer imagens do anel interno para ver mais claramente o que está acontecendo lá - talvez até revelando os planetas ocultos da estrela. 

Enquanto isso, Lisse e seus colegas usaram os telescópios espaciais da NASA Chandra e Spitzer para monitorar a estrela, descartando mundos supermassivos cinco a dez vezes maiores que Júpiter; outras observações estabeleceram um limite superior de seis massas de Júpiter em quaisquer planetas ao redor de Eta Corvi. Pode ser apenas uma questão de tempo até que os astrônomos realmente enxerguem a multiplicidade de mundos de tamanho médio que deve se esconder por ali, e obtenham deles um vislumbre mais profundo de um dos capítulos mais violentos da história do nosso Sistema Solar.
Fonte: Scientific American  Brasil

A Via Láctea está totalmente torcida


Uma ilustração da verdadeira forma da Via Láctea, com uma dobra em forma de S nos alcances externos do disco.Crédito: CHEN Xiaodian

A forma da Via Láctea é um disco… com uma torção.

Uma nova pesquisa descobriu que nas bordas da galáxia, onde a força da gravidade enfraquece, a forma da Via Láctea se deforma. Em vez de mentir em um plano plano, a galáxia assume um pouco de um "S" torcido. Esta nova morfologia fornece um mapa atualizado crucial para estudos de movimentos estelares da nossa galáxia e as origens do disco da Via Láctea", co-autor do estudo Licai Deng, um pesquisador sênior do The Astronomical Observatórios Nacionais da Academia Chinesa de Ciências, disse em uma declaração .

Queimando brilhante

No centro da Via Láctea há um buraco negro supermassivo, cercado por bilhões de estrelas e " matéria escura " invisível , que não pode ser vista diretamente, mas exerce uma atração gravitacional que ajuda a manter a galáxia intacta. Os alcances externos da galáxia são difíceis de imaginar, dado que a Via Láctea é de 100.000 anos-luz, ou 0,5 quintilhões de milhas (1 quintilhão de quilómetros) de diâmetro.

Deng e seus colegas usaram uma categoria especial de estrelas chamada de estrelas Cepheid clássicas para medir as distâncias na borda da galáxia. Essas estrelas são 100.000 vezes mais brilhantes que o sol da Terra e até 20 vezes maiores. Eles queimam brilhante e morrem jovens, ficando sem combustível dentro de vários milhões de anos após a formação.

A luz dessas estrelas de curta duração muda regularmente, em ciclos de um dia a outro. Usando esses pulsos de brilho, os cientistas podem detectar a distância dessas estrelas com uma precisão de 3% a 5%, disse o principal autor do estudo, Xiaodian Chen, pesquisador dos Observatórios Astronômicos Nacionais, em comunicado.

Galáxia torcida

Os cientistas chineses publicaram recentemente um novo catálogo dessas estrelas. Olhando para 1.339 estrelas Cepheid desse catálogo, os cientistas descobriram que suas posições revelam uma deformação nas bordas externas da galáxia. As extremidades da Via Láctea se dobram como um S em um "padrão espiral progressivamente torcido", disse o co-autor Richard de Grijs, da Universidade Macquarie, na Austrália.

A Via Láctea não está sozinha. Uma dúzia de outras galáxias já havia mostrado mostrar uma deformação semelhante, disseram os pesquisadores hoje (4 de fevereiro) na revista Nature Astronomy . De acordo com Chao Liu, co-autor e pesquisador dos Observatórios Astronômicos Nacionais, a deformação parece ser causada pelo torque induzido pela rotação do disco interno da galáxia.
Fonte: Livescience.com

Porto seguro para jovens planetas

Esta Fotografia da Semana mostra um dos vinte discos protoplanetários que foram explorados e fotografados no âmbito do primeiro Grande Programa do ALMA, DSHARP (Disk Substructures at High Angular Resolution Project). Este disco chama-se AS 209 e as suas subestruturas aparecem-nos particularmente pronunciadas, graças aos seus anéis finos altamente contrastantes que vemos orientados praticamente de face para a Terra.

Apesar de anéis concêntricos — que aqui vemos com uma clareza extraordinária — serem uma subestrutura comum em tais discos, as suas espessuras, separações e número podem variar grandemente. Não é ainda claro como é que estas subestruturas se formam e como é que os planetas emergem dali. Quantificar e estudar as semelhanças e diferenças entre os vários discos foi um dos motivos por que se construiu o ALMA e foi o principal objetivo do DSHARP, já que as características que apresentam podem conter pistas para o tipo de sistema planetário que eventualmente se formará.

Uma interpretação é que poderá haver uma interação rápida e complexa entre os jovens protoplanetas e o próprio disco muito mais cedo na evolução do sistema planetário do que o que pensávamos anteriormente. Uma teoria principal da formação planetária diz que a poeira existente no seio destes discos deve juntar-se para formar grãos, depois pequenas pedras e eventualmente planetesimais. 

No entanto, esta teoria tem sido criticada, pelo fato de quando um objeto atinge determinada massa, a dinâmica dos discos faz com que este seja "sugado" pela estrela hospedeira para o centro, parando assim o seu crescimento e impedindo a formação do planeta. Os resultados do programa DSHARP sugerem que as subestruturas dos discos podem perturbar esta dinâmica e fornecer um porto seguro onde os jovens planetesimais podem continuar a crescer — o que tornaria subestruturas tais como as que aqui observamos cruciais para a nossa própria existência.

A Fotografia da próxima Semana será a última parte de uma série DSHARP e mostrará outra das vinte imagens obtidas: desta vez um sistema estelar múltiplo.
Crédito:ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), S. Andrews et al.; NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello
Fonte: ESO

Olhando o passado

Esta foto mostra um sistema de lentes gravitacionais chamado SDSS J0928 + 2031. Algumas imagens deste tipo de lente foram apresentadas como Imagens da Semana nos últimos meses, uma vez que os dados do Telescópio Espacial Hubble da NASA / ESA estão sendo usados ​​atualmente para pesquisar como as estrelas se formam e evoluem em galáxias distantes.
As lentes gravitacionais podem ajudar os astrônomos a estudar objetos que, de outra forma, seriam muito fracos ou pareceriam pequenos demais para serem vistos. Quando um objeto massivo - como um enorme aglomerado de galáxias, como visto aqui - distorce o espaço com seu imenso campo gravitacional, faz com que a luz de galáxias mais distantes percorra caminhos alterados e distorcidos. Também amplifica a luz, possibilitando que observemos e estudemos sua fonte.
Nesta imagem, vemos duas galáxias elípticas dominantes perto do centro da imagem. A gravidade do aglomerado de galáxias que é o lar dessas galáxias está agindo como a lente gravitacional acima mencionada, permitindo-nos ver as galáxias mais distantes sentadas atrás delas. Vemos os efeitos dessa lente como faixas de luz estreitas e curvas, envolvendo ambas as grandes galáxias.
Esta imagem foi observada pelo Hubble como parte do programa Sloan Giant Arcs Survey.
Crédito: ESA / Hubble e NASA, M. Gladders et al. 
Confirmação: Judy Schmidt
Fonte: spacetelescope.org

Jatos de plasma de buraco negro brilham como faróis cósmicos

Um novo modelo de computador capta as linhas sinuosas de jatos de plasma que saem das bordas de um buraco negro. Aqui, uma simulação do chamado plasma relativístico sem colisão mostra a densidade de pósitrons, ou parceiros de antimatéria, a elétrons, perto de um buraco negro em rotação.Crédito: Kyle Parfrey et al./Berkeley Lab
Novas imagens impressionantes mostram como os buracos negros produzem jatos tremendamente brilhantes, com milhões de anos-luz de comprimento, que podem ser vistos através de vastas distâncias cósmicas. As imagens foram produzidas por uma simulação em computador e podem ajudar a resolver um mistério permanente sobre como os jatos se formam, disseram os pesquisadores por trás das imagens.
Apesar de seu apelido, buracos negros nem sempre são negros. Como um buraco negro consome um objeto, o gás e a poeira giram em torno da boca do gigante gravitacional, e o atrito pode aquecer o material nas bordas a temperaturas de queimadura. Este processo violento cria feixes de partículas carregadas que viajam para fora a velocidades próximas à da luz, emitindo radiação que pode brilhar mais do que uma galáxia inteira. 
"Eles são como raios laser que perfuram o universo e nos permitem ver buracos negros cuja emissão seria muito fraca para ser detectada", disse Alexander Tchekhovskoy, um astrofísico computacional da Northwestern University em Evanston, Illinois, à Live Science.
Mas os mecanismos complexos por trás desses jatos permanecem pouco compreendidos. Uma percepção potencial do problema vem do fato de que o material em torno de um buraco negro é transformado em plasma, um estado de matéria magneticamente quente, mas difuso e magnetizado. Os físicos há muito suspeitam que os campos magnéticos de alguma forma interajam com o tecido curvo do espaço-tempo em torno de um buraco negro giratório para dar origem aos jatos.
Usando modelos computadorizados altamente detalhados, Kyle Parfrey, do Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, e seus colegas conseguiram simular como partículas carregadas próximas à borda de um buraco negro dão origem a torções e rotação de campos magnéticos, como relataram os pesquisadores. na revista  Physical Review Letters . 
Os cientistas também incorporaram informações da teoria da relatividade de Albert Einstein para modelar pares dessas partículas voando em órbitas especiais. Essas órbitas são sintonizadas exatamente da maneira correta, de modo que, se uma das partículas de um duo cair no buraco negro, seu parceiro diminuirá o zoom a uma velocidade ultra-rápida, impulsionando-se usando energia roubada do próprio buraco negro.
Qualquer objeto, até mesmo um saco de lixo, poderia ser lançado de uma nave espacial em uma dessas órbitas, e isso daria ao navio um poderoso impulso de energia, disse Tchekhovskoy, que não estava envolvido no trabalho.
Os novos métodos computacionais ajudarão os pesquisadores a estudar melhor as regiões de intensa corrente elétrica perto da borda de um buraco negro , o que pode estar relacionado aos raios X e gama vistos nos jatos, disse Parfrey à Live Science. Em seguida, a equipe deseja modelar de maneira mais realista o processo de geração dos pares de partículas carregadas. Isso permitirá que os astrônomos façam previsões melhores sobre as propriedades de um jato, disse Parfrey.
As descobertas também ajudarão os cientistas a interpretar os resultados de dois esforços, o Event Horizon Telescope e o GRAVITY, atualmente com o objetivo de fotografar a sombra projetada no material circundante pelo buraco negro supermassivo no coração da Via Láctea, disse Parfrey.
Fonte: livescience.com
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