14 de maio de 2019

Via Láctea sofreu surto de formação estelar há 2 a 3 bilhões de anos

A região de formação estelar Rho Ophiuchi, observada pelo satélite Gaia da ESA. Os pontos brilhantes são enxames estelares que contêm as estrelas mais massivas e jovens da região. Os filamentos escuros traçam a distribuição do gás e da poeira, onde estão a nascer novas estrelas. Esta não é uma fotografia convencional, mas o resultado da integração de toda a radiação recebida pelo satélite durante os 22 meses de estudo contínuo do céu. Crédito: ESA/Gaia/DPAC

Uma equipe liderada por investigadores do Instituto de Ciências do Cosmos da Universidade de Barcelona (ICCUB) e do Observatório Astronómico de Besançon (França) descobriu, através da análise de dados do satélite Gaia, que ocorreu, há 2 a 3 mil milhões de anos, um surto extremo de formação estelar na Via Láctea. 

Neste processo podem ter nascido mais de 50% das estrelas que criaram o disco galáctico. Os resultados são derivados da combinação das distâncias, cores e magnitudes das estrelas medidas pelo Gaia com modelos que preveem a sua distribuição na nossa Galáxia. O estudo foi aceite para publicação na revista Astronomy & Astrophysics.

Assim como uma chama se apaga quando não há gás no isqueiro, o ritmo da formação estelar na Via Láctea, alimentado pelo gás aí depositado, deveria ter diminuído lentamente e de forma contínua até esgotar o gás existente. Os resultados do estudo mostram que, embora este processo tenha ocorrido ao longo dos primeiros 4 mil milhões de anos da formação do disco, uma explosão de formação estelar, ou "baby boom estelar", inverteu esta tendência. 

A fusão com uma galáxia satélite da Via Láctea, rica em gás, pode ter fornecido novo combustível e reativado o processo de formação estelar, de forma semelhante a abastecer o isqueiro. Este mecanismo explicaria a distribuição das distâncias, idades e massas estimadas a partir dos dados obtidos pelo satélite Gaia da ESA.

"A escala de tempo deste forte surto de formação estelar, juntamente com a grande quantidade de massa estelar envolvida no processo, milhares de milhões de massas solares, sugere que o disco da nossa Galáxia não teve uma evolução estável e pausada, mas que pode ter sofrido um grande distúrbio externo que começou há cerca de 5 mil milhões de anos", disse Roger Mor, investigador do Instituto e autor principal do artigo.

"Conseguimos descobrir isto, pela primeira vez, graças às medições precisas de mais de 3 milhões de estrelas na vizinhança solar," diz Roger Mor. "Graças a estes dados - continua - pudemos descobrir os mecanismos que controlam a evolução há mais de 10 mil milhões de anos no disco da nossa Galáxia, que não é mais do que a banda brilhante que observamos no céu numa noite escura e sem poluição luminosa". 

Como em muitos outros campos de investigação, hoje em dia, estes achados foram possíveis graças à disponibilidade da combinação de uma grande quantidade de dados com precisão sem precedentes, com a disponibilidade de uma grande quantidade de horas de computação nas instalações financiadas pelo projeto europeu FP7 GENIUS (Gaia European Project for Improved data User Services) - no Centro de Serviços Científicos e Académicos da Catalunha.

Os modelos cosmológicos preveem que a nossa Galáxia teria crescido devido à fusão com outras galáxias, facto demonstrado por outros estudos que usam dados do Gaia. Uma destas fusões pode ser a causa do surto severo de formação estelar detetado neste estudo.

 "Na verdade, o pico de formação estelar é tão evidente, ao contrário do que previmos antes de termos dados do Gaia, que achámos necessário abordar a sua interpretação juntamente com especialistas em evolução cosmológica de galáxias externas," explica Francesca Figuerars, professora do Departamento de Física Quântica e Astrofísica da Universidade de Barcelona, membro do ICUUB e coautora do artigo.

Segundo o especialista em simulações de galáxias parecidas à Via Láctea, Santi Roca-Fàbrega - da Universidade Complutense de Madrid e coautor do artigo, "os resultados obtidos correspondem aos que os modelos cosmológicos atuais preveem e, além disso, a nossa Galáxia, aos olhos do Gaia, é um laboratório cosmológico excelente onde podemos testar e comparar modelos do Universo a uma muito maior escala."

Missão Gaia até 2020

Este estudo foi realizado com a segunda divulgação de dados da missão Gaia, publicada há um ano, no dia 25 de abril de 2018. Xavier Luri, diretor do ICUUB e coautor do artigo, comenta: "o papel dos cientistas e engenheiros da Universidade de Barcelona tem sido essencial para que a comunidade científica desfrute da excelente qualidade da divulgação de dados do Gaia."

Do consórcio encarregado de preparar e validar estes dados fazem parte mais de 400 cientistas e engenheiros de toda a Europa. "O seu trabalho coletivo forneceu à comunidade científica internacional um catálogo que está a fazer repensar muitos dos cenários existentes sobre a origem e evolução da nossa Galáxia," salienta Luri.

Em apenas um ano, mais de 1200 artigos revistos por pares publicados em revistas científicas, mostram o antes e o depois do Gaia em praticamente todos os campos da astrofísica, desde a recente deteção de novos enxames estelares, novos asteroides, até à confirmação das origens extragalácticas para estrelas na Via Láctea, passando pelo cálculo da massa da Via Láctea e pelas descobertas que mostram que remanescentes estelares, chamados anãs brancas, acabam por solidificar-se lentamente.

"O satélite continua a operar normalmente e neste mês de julho os cinco meses nominais de operação científica chegarão ao fim," realça Carme Jordi, investigadora da Universidade de Barcelona e membro da Equipa Científica do Gaia, órgão consultor científico da ESA para esta missão. 

A ESA aprovou o prolongamento da missão até ao final de 2020 - mais um ano do que o esperado - e as equipas de engenharia estimam que exista combustível suficiente para continuar a operar até 2024. "Não há dúvida que esta missão superou um desafio tecnológico sem precedentes no que toca às mais importantes missões espaciais de todos os tempos," conclui Carme Jordi.
Fonte: ccvalg.pt/astronomia

Telescópios no espaço para imagens ainda mais nítidas de buracos negros


No espaço, o EHI tem uma resolução mais de cinco vezes a do EHT na Terra e as imagens podem ser reconstruídas com maior fidelidade. Parte superior esquerda: Modelo de Sagitário A * a uma frequência de observação de 230 GHz. Parte superior esquerda: simulação de uma imagem deste modelo com o EHT. Abaixo à esquerda: Modelo de Sagitário A * em uma frequência de observação de 690 GHz. Parte inferior direita: Simulação de uma imagem deste modelo com o EHI. Crédito: F. Roelofs e M. Moscibrodzka, Universidade Radboud

Os astrônomos conseguiram tirar a primeira imagem de um buraco negro, e agora o próximo desafio é como tirar fotos ainda mais nítidas, para que a Teoria da Relatividade Geral de Einstein possa ser testada. Os astrônomos da Universidade Radboud, junto com a Agência Espacial Européia (ESA) e outros, estão propondo um conceito para alcançar isso através do lançamento de radiotelescópios no espaço. Eles publicam seus planos na revista científica Astronomy & Astrophysics .

A idéia é colocar dois ou três satélites em órbita circular ao redor da Terra para observar buracos negros . O conceito atende pelo nome de Event Horizon Imager (EHI). Em seu novo estudo, os cientistas apresentam simulações de que imagens do buraco negro Sagitário A * ficariam se fossem tomadas por satélites como esses.

Mais de cinco vezes mais afiada

"Há muitas vantagens em usar satélites em vez de radiotelescópios permanentes na Terra, como acontece com o Telescópio Horizon de Eventos (EHT)", diz Freek Roelofs, um Ph.D. candidato na Universidade Radboud e o principal autor do artigo. "No espaço, você pode fazer observações em freqüências de rádio mais altas, porque as freqüências da Terra são filtradas pela atmosfera. As distâncias entre os telescópios no espaço também são maiores. Isso nos permite dar um grande passo adiante. Poderíamos para tirar fotos com uma resolução mais de cinco vezes o que é possível com o EHT. "

Imagens mais nítidas de um buraco negro levarão a melhores informações que poderiam ser usadas para testar a Teoria da Relatividade Geral de Einstein com mais detalhes. "O fato de os satélites estarem se movendo ao redor da Terra traz vantagens consideráveis", disse o professor de radioastronomia Heino Falcke. "Com eles, você pode obter imagens quase perfeitas para ver os detalhes reais dos buracos negros. Se pequenos desvios da teoria de Einstein ocorrerem, nós poderemos vê-los."

O EHI também será capaz de visualizar cerca de cinco buracos negros adicionais que são menores que os buracos negros nos quais o EHT está atualmente se concentrando. Estes últimos são Sagitário A * no centro da Via Láctea e M87 * no centro de Messier 87, uma galáxia enorme no Aglomerado de Virgem.

Desafios tecnológicos

Os pesquisadores simularam o que seriam capazes de ver com diferentes versões da tecnologia sob diferentes circunstâncias. Para isso, fizeram uso de modelos de comportamento de plasma em torno do buraco negro e da radiação resultante. "As simulações parecem promissoras a partir de um aspecto científico, mas há dificuldades para superar em nível técnico", diz Roelofs.

Os astrônomos colaboraram com cientistas da ESA / ESTEC para investigar a viabilidade técnica do projeto. "O conceito exige que você seja capaz de determinar a posição e a velocidade dos satélites com muita precisão", segundo Volodymyr Kudriashov, pesquisador do Radboud Radio Lab, que também trabalha na ESA / ESTEC. "Mas nós realmente acreditamos que o projeto é viável".

Também é necessário considerar como os satélites trocam dados. "Com o EHT, os discos rígidos com dados são transportados para o centro de processamento por avião. Isso obviamente não é possível no espaço". Neste conceito, os satélites trocarão dados através de um link de laser, com os dados sendo parcialmente processados ​​a bordo antes de serem enviados de volta à Terra para análise posterior. "Já existem links a laser no espaço", observa Kudriashov.

Sistema híbrido

A ideia é que os satélites funcionem inicialmente independentemente dos telescópios EHT. Mas a consideração também está sendo dada a um sistema híbrido, com os telescópios orbitantes combinados com os da Terra. Falcke: "Usar um híbrido como este poderia fornecer a possibilidade de criar imagens em movimento de um buraco negro, e você pode ser capaz de observar ainda mais e também fontes mais fracas."
Fonte: Phys.org

Ondas gravitacionais deixam uma marca detectável, Dizem os físicos


Quando dois buracos negros giram em órbita um do outro, irradiam ondas gravitacionais, libertando energia orbital e espiralando em direção um do outro. Esta impressão de artista mostra as ondulações numa superfície bidimensional do espaço-tempo, para que as consigamos imaginar melhor.Crédito: Swinburne Astronomy Productions

As ondas gravitacionais, detectadas pela primeira vez em 2016, abrem uma nova janela para o Universo, com o potencial de nos contar tudo sobre a época que se seguiu ao Big Bang até aos eventos mais recentes nos centros de galáxias.

E enquanto o detetor LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) observa 24 horas por dia, 7 dias por semana, ondas gravitacionais que passam pela Terra, uma nova investigação mostra que essas ondas deixam para trás muitas "memórias" que podem ajudar a detetá-las mesmo depois de terem passado.

"Que as ondas gravitacionais deixam mudanças permanentes num detetor depois de passarem, é uma das previsões mais invulgares da relatividade geral," disse o candidato a doutoramento Alexander Grant, autor principal do artigo científico publicado na edição de 26 de abril da revista Physical Review D.

Os físicos sabem há muito tempo que as ondas gravitacionais deixam uma espécie de memória nas partículas ao longo do caminho e identificaram cinco dessas memórias. Os investigadores descobriram agora mais três efeitos posteriores da passagem de uma onda gravitacional, "ondas gravitacionais persistentes observáveis" que podem um dia ajudar a identificar ondas que passam pelo Universo.

Cada nova onda observável, realça Grant, fornece diferentes maneiras de confirmar a teoria da relatividade geral e fornece informações sobre as propriedades intrínsecas das ondas gravitacionais.

Essas propriedades, dizem os cientistas, podem ajudar a extrair informações da Radiação Cósmica de Fundo em Micro-ondas - radiação remanescente do Big Bang.

"Não antecipámos a riqueza e a diversidade do que podia ser observado," explicou Éanna Flanagan, professor de física e de astronomia da Universidade de Cornell, no estado norte-americano de Nova Iorque.

"O que foi surpreendente, para mim, sobre esta investigação, é como diferentes ideias às vezes tinham uma relação inesperada," disse Grant. "Nós considerámos uma grande variedade de observáveis diferentes e descobrimos que, muitas vezes, para saber mais sobre uma, temos que ter conhecimento da outra."

Os investigadores identificaram três observáveis que mostram os efeitos de ondas gravitacionais numa região plana do espaço-tempo que sofre um surto de ondas gravitacionais, após o qual volta a ser uma região plana. O primeiro observável, "desvio de curva", é quanto dois observadores em aceleração se separam um do outro, em comparação com a forma como observadores com as mesmas acelerações se separariam um do outro num espaço plano não perturbado por uma onda gravitacional.

O segundo observável, "holonomia", é obtido transportando informações sobre o momento linear e angular de uma partícula ao longo de duas curvas diferentes através das ondas gravitacionais e comparando os dois resultados diferentes.

O terceiro analisa como as ondas gravitacionais afetam o deslocamento relativo de duas partículas quando uma das partículas tem uma rotação intrínseca.

Cada um destes observáveis é definido pelos investigadores de uma maneira que pode ser medida pelo detetor. Os procedimentos de deteção para o desvio de curva e para as partículas em rotação são "relativamente simples de realizar," escreveram os investigadores, necessitando apenas "um meio de medir a separação e para os observadores acompanharem as suas respetivas acelerações."

A deteção da holonomia observável seria mais difícil, escreveram, "exigindo que dois observadores medissem a curvatura local do espaço-tempo (potencialmente transportando pequenos detetores de ondas gravitacionais)." Dado o tamanho necessário para o LIGO detetar até uma onda gravitacional, a capacidade de detetar os observáveis de holonomia está além do alcance da ciência atual, dizem os cientistas.

"Mas já vimos muitas coisas interessantes com ondas gravitacionais, e veremos muitas mais. Existem até planos para colocar um detetor de ondas gravitacionais no espaço, que será sensível a fontes diferentes do LIGO," conclui Flanagan.
Fonte: Astronomia OnLine

O nascimento do caçador


A constelação de Órion é uma das coleções de estrelas mais conhecida do céu noturno. As estrelas mais proeminentes desta constelação são reconhecidas há dezenas de milhares de anos ou mais tempo ainda. Os astrônomos chineses chamavam-na 参宿 or Shēn, o que significa, literalmente, “três estrelas”, devido aos três pontos brilhantes que formam o cinturão do caçador. Os antigos egípcios viam-na como os deuses Sah e Sopdet, manifestações de Osiris e Isis, respectivamente, enquanto os astrônomos gregos viam um corajoso caçador — o epônimo Órion — com a sua espada por cima da cabeça, pronto a atacar.

Mitologia à parte, Órion é uma região do céu fascinante. Esta imagem, obtida pelo Very Large Telescope do ESO, mostra uma nebulosa de reflexão situada no coração da constelação — a NGC 2023. Localizada próximo das bem conhecidas nebulosas da Cabeça do Cavalo e da Chama, a NGC 2023 encontra-se a cerca de 1500 anos-luz de distância da Terra e é uma das maiores nebulosas de reflexão do céu.

As nebulosas de reflexão são nuvens de poeira interestelar que refletem a luz de fontes próximas ou internas, tal como nevoeiro em torno dos faróis de um carro. A NGC 2023 está sendo iluminada por uma estrela jovem massiva chamada HD 37903. Esta estrela é extremamente quente — várias vezes mais quente que o Sol — e a sua luz azul-esbranquiçada está na origem do brilho leitoso da NGC 2023. 

Tais nebulosas são frequentemente locais de nascimento de estrelas, contendo uma distribuição nodosa do gás que é significativamente mais densa que o meio circundante.  Sob a influência da gravidade, estes nodos atraem-se uns aos outros e se juntam, criando, eventualmente, uma nova estrela. Daqui a alguns milhões de anos, o Cinturão de Órion pode bem ter uma nova estrela!

Esta imagem foi obtida pelo instrumento FORS (FOcal Reducer and Spectrograph) do VLT no âmbito do programa Joias Cósmicas do ESO, o qual visa obter imagens de objetos interessantes, intrigantes ou visualmente atrativos, utilizando os telescópios do ESO, para efeitos de educação e divulgação científica. O programa utiliza tempo de telescópio que não pode ser usado em observações científicas. Todos os dados obtidos podem ter igualmente interesse científico e são por isso postos à disposição dos astrônomos através do arquivo científico do ESO.
Fonte: ESO
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