17 de junho de 2019

Campo magnético pode manter o buraco negro da Via Láctea relativamente calmo


Linhas de fluxo que mostram os campos magnéticos sobrepostos a uma imagem a cores do anel de poeira que rodeia o buraco negro supermasisvo da Via Láctea. A estrutura azul em forma de Y é material quente que cai em direção ao buraco negro, localizado próximo do ponto onde os dois braços da figura em forma de Y se intersetam. As linhas revelam que o campo magnético segue a forma da estrutura empoeirada. Cada dos braços azuis tem o seu próprio campo que é totalmente distinto do resto do anel, visto em rosa. Crédito: poeira e campos magnéticos - NASA/SOFIA; imagem do campo estelar - NASA/Telescópio Espacial Hubble  

Existem buracos negros supermassivos no centro da maioria das galáxias, e a nossa Via Láctea não é exceção. Mas muitas outras galáxias têm buracos negros altamente ativos, o que significa que está a cair neles muito material, emitindo radiação altamente energética neste processo de "alimentação". O buraco negro central da Via Láctea, por outro lado, está relativamente calmo. Novas observações do SOFIA (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy) da NASA estão a ajudar os cientistas a compreender as diferenças entre buracos negros ativos e silenciosos.

Estes resultados fornecem informações sem precedentes sobre o forte campo magnético no centro da Via Láctea. Os cientistas usaram o mais novo instrumento do SOFIA, o HAWC+, para realizar estas medições.

Os campos magnéticos são forças invisíveis que influenciam os percursos de partículas carregadas e têm efeitos significativos sobre os movimentos e a evolução da matéria em todo o Universo. Mas os campos magnéticos não podem ser visualizados diretamente, portanto o seu papel não é bem compreendido. 

O instrumento HAWC+ deteta luz infravermelha distante e polarizada, invisível aos olhos humanos, emitida por grãos de poeira. Estes grãos alinham-se perpendicularmente aos campos magnéticos. A partir dos resultados do SOFIA, os astrónomos podem mapear a forma e inferir a força do campo magnético, de outra forma invisível, ajudando a visualizar esta força fundamental da natureza.

"Este é um dos primeiros exemplos em que podemos realmente ver como os campos magnéticos e a matéria interestelar interagem uns com os outros," observou Joan Schmelz, astrofísica do Centro de Pesquisas Espaciais Universitárias do Centro Ames da NASA em Silicon Valley, Califórnia, EUA, coautora do artigo que descreve as observações. "O HAWC+ muda o jogo."

Observações anteriores do SOFIA tinham mostrado o anel inclinado de gás e poeira em órbita do buraco negro da Via Láctea, de nome Sagitário A* (Sgr A*). Mas os novos dados do HAWC+ fornecem uma visão única do campo magnético nesta área, que parece traçar a história da região ao longo dos últimos 100.000 anos.

Os detalhes destas observações do campo magnético, pelo SOFIA, foram apresentados na reunião de junho de 2019 da Sociedade Astronómica Americana e serão submetidos à revista The Astrophysical Journal.

A gravidade do buraco negro domina a dinâmica do centro da Via Láctea, mas o papel do campo magnético tem sido um mistério. As novas observações com o HAWC+ revelam que o campo magnético é forte o suficiente para restringir os movimentos turbulentos do gás. Se o campo magnético canalizar o gás para que entre no próprio buraco negro, o buraco negro torna-se ativo porque consome muito gás. No entanto, se o campo magnético canalizar o gás para que entre em órbita em redor do buraco negro, então o buraco negro ficará quieto porque não está a ingerir nenhum gás que, de outra forma, acabaria por formar novas estrelas.

Os investigadores combinaram imagens no infravermelho médio e longínquo das câmaras do SOFIA com novas linhas de fluxo que visualizam a direção do campo magnético. A estrutura azul em forma de Y (ver figura) é material quente que cai em direção ao buraco negro, localizado próximo do ponto onde os dois braços da figura em forma de Y se intersetam. Colocando a estrutura do campo magnético sobre a imagem revela que o campo magnético segue a forma da estrutura empoeirada. 

Cada dos braços azuis tem o seu próprio componente de campo que é totalmente distinto do resto do anel, visto em rosa. Mas também existem lugares onde o campo se distancia das principais estruturas de poeira, como nas extremidades superior e inferior do anel.

"A forma espiral do campo magnético canaliza o gás para uma órbita em torno do buraco negro," comentou Darren Dowll, cientista do JPL da NASA e investigador principal do instrumento HAWC+, autor principal do estudo. "Isto pode explicar porque é que o nosso buraco negro está calmo enquanto outros estão ativos."

As novas observações do SOFIA com o HAWC+ ajudam a determinar como o material no ambiente extremo de um buraco negro supermassivo interage com ele, abordando uma antiga questão de porque é que o buraco negro central da Via Láctea é relativamente ténue, enquanto os de outras galáxias são tão brilhantes.
Fonte: Astronomia OnLine

10 coisas que você deve saber sobre Defesa Planetária

Imagens de radar do NEO (objeto próximo à Terra) 2003 SD220.[Imagem: NASA/JPL-Caltech/GSSR/NSF/GBO]

1. Por que os asteroides colidem com a Terra?
Esses objetos orbitam o Sol exatamente como os planetas, como vêm fazendo há bilhões de anos, mas pequenos efeitos, como os "esbarrões" gravitacionais dos planetas, podem afetar suas órbitas, fazendo com que eles mudem gradualmente em escalas de tempo de mais de um milhão de anos, ou se reposicionem abruptamente se houver um encontro planetário próximo.
Ao longo do tempo, suas órbitas podem cruzar o caminho da Terra ao redor do Sol. Durante os milênios, quando um asteroide está em uma órbita que cruza a Terra, é possível que o asteroide e a Terra se encontrem no mesmo lugar ao mesmo tempo. Então acontece a colisão.
Mas mesmo a Terra é relativamente pequena em comparação com o tamanho das órbitas dos asteroides, e é por isso que os impactos de asteroides são tão raros.
2. Há esse risco na atualidade?
Nem sempre soubemos que os impactos de asteroides eram uma possibilidade moderna. De fato, essa percepção não veio até que os cientistas começaram a provar que muitas das crateras na Terra foram causadas por impactos cósmicos, em vez de erupções vulcânicas (e, da mesma forma, as crateras na Lua). Na década de 1980, os cientistas descobriram evidências de que a extinção dos dinossauros, 65 milhões de anos atrás, foi provavelmente causada pelo impacto de um asteroide. Depois da descoberta da Cratera Chicxulub, no Golfo do México, essa ideia passou a ser aceita pela comunidade científica.
Em 1994, o mundo testemunhou impactos semelhantes ocorrendo em tempo quase real, quando fragmentos do cometa Shoemaker-Levy 9 se chocaram contra Júpiter - foi quando realmente começamos a entender que grandes impactos de asteroides ainda poderiam acontecer hoje.
10 coisas que você deve saber sobre Defesa Planetária
A missão DART será a primeira a testar uma técnica para interceptar um asteroide que ameace a Terra, embora alguns ainda defendam que explodir o asteroide usando uma bomba nuclear seria a melhor opção. [Imagem: ESA/AOES Medialab]
3. Frequência dos impactos de asteroides
A cada dia, cerca de 100 toneladas de material espacial interplanetário chovem em nosso planeta, a maior parte dele na forma de minúsculas partículas de poeira. Pequenos detritos planetários do tamanho de grãos de areia, seixos e pedras também caem diariamente na atmosfera da Terra, produzindo os meteoros - comumente chamados de estrelas cadentes - que você pode ver em qualquer noite escura e com céu limpo. Ocasionalmente, a Terra passa por correntes mais densas de pequenos detritos liberados pelos cometas - é assim que temos as chuvas de meteoros.
Às vezes, objetos espaciais maiores, do tamanho de cadeiras ou até mesmo do tamanho de carros, entram na atmosfera da Terra e criam meteoros realmente brilhantes, chamados bolas de fogo ou bólidos, que se desintegram conforme explodem na atmosfera.
Muito raramente, a cada poucas décadas, objetos ainda maiores entram na atmosfera, como o objeto do tamanho de uma casa que cruzou o céu sobre Chelyabinsk, na Rússia, em 2013, produzindo uma bola de fogo superbrilhante e uma onda de choque que sacudiu portas e quebrou janelas.
4. Repositório Mundial de Dados de asteroides
O Centro de Planetas Menores (MPC: Minor Planet Center) tem um nome modesto, mas esse escritório tem um trabalho importante. Localizado em Cambridge, nos EUA, e operado pelo Observatório Astrofísico Smithsoniano, o Centro é o repositório mundial de todas as observações e órbitas computadas de asteroides e cometas no Sistema Solar, incluindo todos os dados sobre "Objetos Próximos da Terra" (ou NEO, Near-Earth Object).
Um NEO inclui qualquer asteroide, meteoroide ou cometa orbitando o Sol dentro de órbitas de 30.000 quilômetros da órbita da Terra. Sempre que um astrônomo observa um NEO usando um telescópio no solo ou no espaço, ele envia suas medições da posição do objeto para o Centro de Planetas Menores.
10 coisas que você deve saber sobre Defesa Planetária
Há planos para criar uma frota de nanossatélites capaz de visitar 300 asteroides em apenas 3 anos. [Imagem: FMI]
5. Quem procura os objetos próximos da Terra?
Em 1998, a NASA estabeleceu o Programa Observações Objeto Próximo da Terra (NEOO) e tem detectado, rastreado e monitorado esses objetos desde então.
Várias equipes de astrônomos trabalham sob o Programa, ajudando a descobrir, monitorar e estudar NEOs. Os observatórios que atualmente fazem a maioria das descobertas de NEOs são os telescópios Catalina Sky Survey, no Arizona, e os telescópios Pan-STARRS, no Havaí.
telescópio espacial NEOWISE, da NASA também descobre NEOs e fornece dados críticos sobre seu tamanho físico.
6. Como é calculada a órbita de um asteroide?
Os cientistas determinam a órbita de um asteroide comparando as medições de sua posição conforme ele se move pelo céu com as previsões de um modelo computacional de sua órbita ao redor do Sol. Este modelo leva em consideração todas as forças conhecidas que atuam no movimento dos asteroides, consistindo principalmente da gravidade do Sol, de todos os planetas e de alguns dos outros asteroides maiores.
Então, para cada asteroide eles refinam o modelo de órbita - é possível calcular uma órbita aproximada com apenas três observações, mas quanto mais observações forem usadas, e quanto maior o período no qual essas observações são feitas, mais precisa é a órbita calculada e as previsões que podem ser feitas a partir dela.
10 coisas que você deve saber sobre Defesa Planetária
Em caso de uma colisão catastrófica, você sabe quais serão os últimos sobreviventes da Terra? [Imagem: Vicky Madden/Bob Goldstein/UNC Chapel Hil]
7. Encontrando os grandões
O Programa de Observações NEOO da NASA começou a pesquisar para valer em 1998, quando apenas cerca de 500 asteroides próximos da Terra eram conhecidos. Em 2010, a equipe havia identificado mais de 90% dos cerca de 1.000 asteroides próximos da Terra que têm 1 km ou mais.
Grandes asteroides foram a primeira prioridade na busca porque o impacto de qualquer um deles poderia ter efeitos globais. Os programas de busca da NASA continuam encontrando alguns desses grandes asteroides a cada ano, e os astrônomos acreditam que ainda há algumas dezenas a serem encontradas.
Por causa dos esforços da NASA, 90% do risco de impacto súbito e inesperado de um grande asteroide desconhecido foi eliminado - observe que o que foi minimizado não é a chance do impacto em si, mas a surpresa com ele.
8. Asteroides que passam perto
Você já deve ter ouvido falar de um asteroide ou cometa fazendo uma "aproximação" com a Terra. Isso acontece quando o objeto em sua órbita natural em volta do Sol passa particularmente próximo da Terra.
Não há uma regra firme sobre o que conta como "próximo", mas não é incomum que pequenos asteroides passem mais perto da Terra do que nossa própria Lua. Isso pode parecer muito próximo para nos sentirmos confortáveis, mas lembre-se que a Lua orbita a Terra a cerca de 385 mil quilômetros de distância. Se você representasse a Terra por uma bola de basquete em um modelo em escala, a Lua seria do tamanho de uma bola de tênis e estaria a cerca de 7 metros de distância. Nesta escala, um asteroide de 100 metros de largura seria muito menor que um grão de areia, ainda menor que uma partícula de poeira.
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maior perigo da queda de um asteroide não vem do impacto. [Imagem: Tomsk State University]
9. Estudando um objeto próximo da Terra de perto
Está em andamento uma missão da NASA chamada OSIRIS-REx, que está estudando de perto um objeto próximo da Terra - um asteroide chamado Bennu. Os cientistas calcularam recentemente que este asteroide tem 1 chance em 2.700 de atingir a Terra no final do século 22 (mais de 150 anos no futuro, por enquanto), mas não tem chance alguma de causar impacto antes disso.
Neste momento, a OSIRIS-REx está orbitando o asteroide e estudando sua superfície para coletar uma amostra e trazê-la de volta à Terra em 2023. A sonda espacial também está estudando um fenômeno chamado efeito Yarkovsky, que é uma pequena força que desloca a órbita do asteroide levemente quando a superfície aquecida pelo Sol irradia calor de volta para o espaço.
10. Deflexão de asteroide
Os impactos de asteroides são o único desastre natural potencialmente evitável - desde que avistemos o asteroide ameaçador com tempo suficiente para lançar uma missão ao espaço para desviá-lo.
A NASA e seus parceiros estão estudando várias abordagens diferentes para desviar um asteroide perigoso. A mais avançada dessas técnicas é chamada de impactor cinético, e a missão para demonstrar essa tecnologia é a DART, sigla em inglês para Teste de Redirecionamento de Dois Asteroides, que está prevista para ser lançada em 2021.
Se um asteroide perigoso for encontrado uma década ou mais antes de um impacto em potencial, provavelmente haveria tempo para lançar uma missão de deflexão para o asteroide, e precisaríamos mudar sua órbita apenas um pouquinho - apenas o suficiente para que ele cruze a órbita da Terra cerca de 10 minutos "mais tarde", por assim dizer, o que seria suficiente para evitar a colisão com o nosso planeta.
Fonte: Inovação Tecnológica

Descobertos de "Quasares Frios"


Impressão de artista que ilustra um quasar energértico que limpou o centro da sua galáxia de gás e poeira, e os ventos estão agora a propagar-se para os arredores. Em pouco tempo não haverá mais gás e poeira, permanecerá apenas um quasar luminoso azul.Crédito: Michelle Vigeant

Durante a 234.ª reunião da Sociedade Astronómica Americana em St. Louis, Allison Kirkpatrick, professora assistente de física e astronomia da Universidade do Kansas, anunciou a sua descoberta de "quasares frios" - galáxias com abundância de gás frio que ainda podem produzir novas estrelas apesar de terem um quasar no centro. A descoberta revolucionária subverte suposições sobre a maturação de galáxias e pode representar uma fase do ciclo de vida de todas as galáxias, desconhecida até agora.

Um quasar, ou "fonte de rádio quase estelar", é essencialmente um buraco negro supermassivo em esteroides. O gás que cai em direção a um quasar no centro de uma galáxia forma um "disco de acreção", que pode lançar uma quantidade incompreensível de energia eletromagnética, muitas vezes com uma luminosidade centenas de vezes maior do que uma galáxia típica. Normalmente, a formação de um quasar é semelhante à aposentação galáctica e há muito que se pensa assinalar o fim da capacidade de uma galáxia em produzir novas estrelas.

"Todo o gás que está a ser acretado pelo buraco negro é aquecido e emite raios-X," disse Kirkpatrick. "O comprimento de onda da luz que é libertada corresponde ao quão quente algo é. Por exemplo, nós humanos emitimos radiação infravermelha. Mas algo que emite raios-X é das coisas mais quentes do Universo. Este gás começa a acumular-se no buraco negro e começa a mover-se a velocidades relativistas; também temos um campo magnético em torno deste gás, que pode ficar torcido. 

Da mesma forma que temos proeminências solares, também temos jatos de material que passam por estas linhas do campo magnético e são atirados para longe do buraco negro. Estes jatos essencialmente sufocam o reservatório de gás da galáxia, de modo que mais nenhum gás pode cair sobre a galáxia e formar novas estrelas. Quando uma galáxia deixa de produzir estrelas, dizemos que é uma galáxia morta e passiva."

Mas, no levantamento de Kirkpatrick, cerca de 10% das galáxias que hospedam buracos negros supermassivos em acreção tinham um reservatório de gás frio remanescente depois de entrar nesta fase e ainda criavam novas estrelas.

"Isto, por si só, é surpreendente," comentou. "Toda esta população é um monte de objetos diferentes. Algumas das galáxias têm assinaturas óbvias de fusões; algumas parecem-se muito com a Via Láctea e têm braços espirais bastante discerníveis. Algumas são muito compactas. Desta população diversa, temos mais 10% realmente únicas e inesperadas. São fontes muito luminosas, compactas e azuis. 

Parecem-se com buracos negros supermassivos nos estágios finais, depois de terem "desligado" toda a formação estelar de uma galáxia. Estão a evoluir para uma galáxia elíptica passiva, no entanto também encontrámos nelas muito gás frio. Esta é a população que estou a chamar de "quasares frios".

A astrofísica da Universidade do Kansas suspeitou que os "quasares frios" da sua investigação representavam um breve período ainda por reconhecer das fases finais da vida de uma galáxia - em termos da vida humana, a fugaz fase do "quasar frio" pode ser algo parecido a uma festa de aposentação de uma galáxia.

"Estas galáxias são raras porque estão em fase de transição - observámo-las logo antes da formação estelar ficar extinta e este período de transição deve ser muito curto," disse.

Kirkpatrick identificou pela primeira vez os objetos de interesse numa área do SDSS (Sloan Digital Sky Survey), o mapa digital mais detalhado do Universo atualmente disponível. Numa área denominada "Stripe 82," Kirkpatrick e colegas conseguiram identificar visualmente os quasares.

"Então estudámos esta área em raios-X com o telescópio XMM-Newton," acrescentou. "Os raios-X são a principal assinatura dos buracos negros em crescimento. Seguidamente, recorremos ao Telescópio Espacial Herschel, um telescópio infravermelho que pode detetar gás e poeira na galáxia hospedeira. Nós selecionámos as galáxias que conseguimos encontrar tanto em raios-X quanto no infravermelho."

A investigadora disse que as suas descobertas dão aos cientistas uma nova compreensão e detalhes de como a extinção de formação estelar nas galáxias ocorre e que anulam vários pressupostos sobre os quasares.

"Já sabíamos que os quasares passam por uma fase de poeira obscurante," disse Kirkpatrick. "Nós sabíamos que passam por uma fase muito encoberta onde a poeira cerca o buraco negro supermassivo. Nós chamamos a isto de fase de quasar vermelho. Mas agora encontrámos este regime único de transição que não conhecíamos. Antes, se disséssemos a alguém que tínhamos encontrado um quasar luminoso com um tom ótico azulado - mas que ainda tinha muita poeira, muito gás e muita formação estelar - esse alguém diria: 'Não, não é esse o aspeto destas coisas.'"

Kirkpatrick espera, no futuro, determinar se a fase de "quasar frio" ocorre com uma classe específica de galáxia ou com todas as galáxias.

"Nós pensámos que estas coisas acontecem quando temos um buraco negro em crescimento, coberto por poeira e gás, e começa a soprar este material," disse. "Torna-se então um objeto azul luminoso. Assumimos que, quando expele o seu próprio gás, expele também o gás hospedeiro. Mas parece que com estes objetos, não é este o caso. Estes expelem a sua própria poeira - de modo que os vemos como um objeto azul - mas ainda não dissiparam toda a poeira e gás das galáxias hospedeiras. 

Esta é uma fase de transição, digamos de 10 milhões de anos. Em escalas de tempo universais, isto é realmente curto - e é difícil observar. Estamos a fazer o que chamamos de pesquisa cega para encontrar objetos que não estávamos à procura. E, ao encontrarmos estes objetos, sim, isso poderá implicar que acontece com todas as galáxias."

Kirkpatrick recolheu dados até 2015 com o Telescópio XMM-Newton, um telescópio de raios-X altamente produtivo operado pela ESA. O seu trabalho faz parte de uma colaboração chamada História de Acreção dos AGN (Active Galactic Nuclei) liderada pela astrofísica Meg Urry da Universidade de Yale, que reúne dados de arquivo e realiza uma análise em vários comprimentos de onda.
 Fonte: Astronomia OnLine
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