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1327: Observando a morte de uma rara estrela gigante

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CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Impressão de artista da estrela hiper-giante vermelha VY Canis Majoris. Localizada a cerca de 3.009 anos-luz da Terra, VY Canis Majoris é possivelmente a estrela mais massiva da Via Láctea.
Crédito: NASA/ESA/Hubble/R. Humphreys, Universidade de Minnesota / J. Olmsted, STScI

Uma equipa de astrónomos liderada pela Universidade do Arizona criou uma imagem tridimensional e detalhada de uma estrela hiper-gigante moribunda. A equipa, liderada pelos investigadores Ambesh Singh e Lucy Ziurys da Universidade do Arizona, traçou a distribuição, direcções e velocidades de uma variedade de moléculas em torno de uma estrela hiper-gigante vermelha conhecida como VY Canis Majoris.

As suas descobertas, que apresentaram a 13 de Junho no 240.ª Encontro da Sociedade Astronómica Americana em Pasadena, Califórnia, oferecem perspectivas a uma escala sem precedentes sobre os processos que acompanham a morta de estrelas gigantes. O trabalho foi feito com os colaboradores Robert Humphreys da Universidade de Minnesota e Anita Richards da Universidade de Manchester, no Reino Unido.

As estrelas super-gigantes extremas, conhecidas também como hiper-gigantes, são muito raras, sendo que apenas algumas conhecidas existem na Via Láctea. Exemplos incluem Betelgeuse, a segunda estrela mais brilhante da constelação de Orionte, e NML Cygni, também conhecida como V1489 Cygni, na direção da constelação de Cisne.

Ao contrário das estrelas com massas mais baixas – que são mais propensas a inchar quando entram na fase de gigante vermelha, mas geralmente mantêm uma forma esférica – as hiper-gigantes tendem a passar por substanciais eventos de perda de massa que formam estruturas complexas e altamente irregulares compostas por arcos, aglomerados e nós.

Localizada a cerca de 3009 anos-luz da Terra, VY Canis Majoris – ou VY CMa, para abreviar – é uma estrela variável pulsante na direcção da constelação de Cão Maior.

Abrangendo entre 10.000 e 15.000 unidades astronómicas (1 unidade astronómica, ou UA, é a distância média entre a Terra e o Sol, cerca de 150 milhões de quilómetros), VY CMa é possivelmente a estrela mais massiva da Via Láctea, de acordo com Ziurys.

“Pense nela como Betelgeuse em esteróides,” disse Ziurys, Professor Regente no Departamento de Química e Bioquímica da Universidade do Arizona e do Observatório Steward. “É muito maior, muito mais massiva e sofre erupções gigantescas mais ou menos a cada 200 anos.”

A equipa optou por estudar VY CMa porque é um dos melhores exemplos destes tipos de estrelas.

“Estamos particularmente interessados no que as estrelas hiper-gigantes fazem no final das suas vidas,” disse Singh, no seu 4.º ano de doutoramento e membro do laboratório de Ziurys. “As pessoas costumavam pensar que estas estrelas massivas simplesmente evoluíam para super-novas, mas já não temos a certeza.”

“Se assim fosse, deveríamos ver muitas mais explosões de super-nova pelo céu,” acrescentou Ziurys. “Pensamos agora que podem colapsar calmamente em buracos negros, mas não sabemos quais acabam assim as suas vidas, ou porque é que isso acontece e como.”

Imagens anteriores de VY CMa com o Telescópio Espacial Hubble da NASA e espectroscopia mostraram a presença de arcos distintos e outros aglomerados e nós, muitos estendendo-se milhares de UA a partir da estrela central.

Para descobrir mais detalhes dos processos pelos quais as estrelas hiper-gigantes terminam as suas vidas, a equipa começou a traçar certas moléculas em torno da hiper-gigante e a mapeá-las para imagens pré-existentes da poeira, obtidas pelo Telescópio Espacial Hubble.

“Ninguém tem sido capaz de obter uma imagem completa desta estrela,” disse Ziurys, explicando que a sua equipa se propôs a compreender os mecanismos através dos quais a massa da estrela é libertada, que parecem ser diferentes dos das estrelas mais pequenas que entram na sua fase gigante vermelha no final das suas vidas.

“Não se vê esta agradável e simétrica perda de massa, mas sim células de convecção que ‘sopram’ através da fotosfera da estrela como balas gigantes e ejectam massa em diferentes direcções,” disse Ziurys. “Estas são análogas aos arcos coronais vistos no Sol, mas mil milhões de vezes maiores.”

A equipa usou o ALMA (Atacama Large Millimeter Array) no Chile para rastrear uma variedade de moléculas em material ejectado a partir da superfície estelar. Enquanto algumas observações ainda estão em curso, foram obtidos mapas preliminares do óxido de enxofre, dióxido de enxofre, óxido de silício, óxido de fósforo e cloreto de sódio. A partir destes dados, o grupo construiu uma imagem da estrutura do fluxo global molecular de VY CMa em escalas que englobavam todo o material ejectado a partir da estrela.

“As moléculas traçam os arcos no invólucro, o que nos diz que as moléculas e a poeira estão bem misturadas,” disse Singh. “O que é bom nas emissões de moléculas em comprimentos de onda de rádio é que nos fornecem informação da velocidade, em oposição à emissão de poeira, que é estática.”

Ao mover as 48 antenas do ALMA para diferentes configurações, os investigadores conseguiram obter informações sobre as direcções e velocidades das moléculas e mapeá-las através das diferentes regiões do invólucro da hiper-gigante com considerável detalhe, correlacionando-as mesmo com diferentes eventos de ejecção de massa ao longo do tempo.

O processamento dos dados exigiu algum “levantamento pesado” em termos de poder computacional, disse Singh.

“Até agora, já processámos quase um terabyte do ALMA e ainda recebemos dados que temos de analisar para obter a melhor resolução possível,” disse. “Só a calibração e limpeza dos dados requer até 20.000 iterações, o que leva um dia ou dois para cada molécula.”

“Com estas observações, podemos agora colocá-las em mapas no céu,” disse Ziurys. “Até agora, apenas pequenas porções desta enorme estrutura tinham sido estudadas, mas não se consegue compreender a perda de massa e como estas grandes estrelas morrem, a menos que se olhe para toda a região. É por isso que queríamos criar uma imagem completa.”

Com o financiamento da NSF (National Science Foundation), a equipa planeia publicar as suas conclusões numa série de artigos científicos.

Astronomia On-line
1 de Julho de 2022

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1326: Estrela morta apanhada a despedaçar sistema planetário

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CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Esta ilustração mostra uma estrela anã branca a extrair os detritos de objectos despedaçados num sistema planetário. O Telescópio Espacial Hubble detecta a assinatura espectral dos detritos vaporizados que revelou uma combinação de material rochoso metálico e gelado, os ingredientes dos planetas. As descobertas ajudam a descrever a natureza violenta dos sistemas planetários evoluídos e a composição dos seus corpos desintegrados.
Crédito: NASA, ESA, Joseph Olmsted (STScI)

O leito de morte de uma estrela perturbou tão violentamente o seu sistema planetário que a estrela morta deixada para trás, chamada anã branca, está a retirar detritos tanto do alcance interno como externo do sistema. Esta é a primeira vez que os astrónomos observam uma estrela anã branca a consumir tanto material rochoso-metálico como gelado, os ingredientes dos planetas.

Dados de arquivo do Telescópio Espacial Hubble e outros observatórios da NASA foram essenciais no diagnóstico deste caso de canibalismo cósmico. As descobertas ajudam a descrever a natureza violenta dos sistemas planetários evoluídos e podem dizer aos astrónomos mais sobre a composição dos sistemas recém-formados.

Os resultados baseiam-se na análise do material capturado pela atmosfera da estrela anã branca próxima G238-44. Uma anã branca é o que resta de uma estrela como o nosso Sol, depois de ter libertado as suas camadas exteriores e deixado de queimar combustível através da fusão nuclear.

“Nunca tínhamos visto ambos os tipos de objectos a acumular-se numa anã branca ao mesmo tempo,” disse Ted Johnson, investigador principal e recente licenciado da UCLA (Universidade da Califórnia em Los Angeles). “Ao estudar estas anãs brancas, esperamos obter uma melhor compreensão dos sistemas planetários que ainda se encontram intactos.”

As descobertas são também intrigantes porque pequenos objectos gelados são creditados por chocarem e “irrigarem” planetas secos e rochosos no nosso Sistema Solar. Pensa-se que, há milhares de milhões de anos atrás, cometas e asteróides entregaram água à Terra, criando as condições necessárias para a vida como a conhecemos. A composição dos corpos detectados a “choverem” para a anã branca implica que os reservatórios de gelo podem ser comuns entre os sistemas planetários, disse Johnson.

“A vida tal como a conhecemos requer um planeta rochoso coberto com uma variedade de elementos como carbono, azoto e oxigénio,” disse Benjamin Zuckerman, professor da UCLA e co-autor. “As abundâncias dos elementos que vemos nesta anã branca parecem exigir um corpo parente rochoso e um corpo parente volátil – o primeiro exemplo que encontramos entre os estudos de centenas de anãs brancas.”

Derby de demolição

As teorias da evolução dos sistemas planetários descrevem a transição entre a fase de gigante vermelha e da anã branca como um processo caótico. A estrela perde rapidamente as suas camadas exteriores e as órbitas dos planetas mudam drasticamente.

Pequenos objectos, como asteróides e planetas anões, podem aventurar-se demasiado perto de planetas gigantes e ser enviados a cair em direcção à estrela. Este estudo confirma a verdadeira escala desta violenta fase caótica, mostrando que até 100 milhões de anos após o início da sua fase de anã branca, a estrela é capaz de capturar e consumir simultaneamente material das suas regiões semelhantes às nossas cinturas, a de asteróides e a de Kuiper.

A massa total estimada eventualmente devorada pela anã branca neste estudo pode não ser mais do que a massa de um asteróide ou pequena lua. Embora a presença de pelo menos dois objectos que a anã branca está a consumir não tenha sido medida directamente, é provável que um seja rico em metais como um asteróide e o outro seja um corpo gelado semelhante ao que se encontra no limite do nosso Sistema Solar, na cintura de Kuiper.

Embora os astrónomos tenham catalogado mais de 5000 exoplanetas, o único planeta onde temos algum conhecimento directo da sua composição interior é a Terra. O canibalismo da anã branca proporciona uma oportunidade única de “desmontar” planetas e ver do que eram feitos quando se formaram pela primeira vez em torno da estrela.

A equipa mediu a presença de azoto, oxigénio, magnésio, silício e ferro, entre outros elementos. A detecção de ferro numa abundância muito elevada é evidência para núcleos metálicos de planetas terrestres, como a Terra, Vénus, Marte e Mercúrio. Uma abundância inesperadamente elevada de azoto levou-os a concluir a presença de corpos gelados.

“O melhor ajuste para os nossos dados foi uma mistura de quase dois-para-um de material semelhante a Mercúrio e material cometário, que é feito de gelo e poeira,” disse Johnson. “O ferro e o azoto gelado sugerem, cada um, condições de formação planetária extremamente diferentes. Não há nenhum objecto conhecido do Sistema Solar com tanto de ambos.”

Morte de um sistema planetário

Quando uma estrela como o nosso Sol se expande para uma gigante vermelha inchada, no final da sua vida, começa a libertar massa soprando as suas camadas exteriores. Uma consequência disto pode ser a dispersão gravitacional de pequenos objectos como asteróides, cometas e luas por quaisquer planetas grandes restantes. Tal como um jogo de pinball, os objectos sobreviventes podem ser atirados para órbitas altamente excêntricas.

“Após a fase de gigante vermelha, a estrela anã branca que resta é compacta – não maior do que a Terra. Os planetas podem acabar por se aproximar demasiado da estrela e sentir poderosas forças de maré que os despedaçam, criando um disco gasoso e poeirento que acaba por cair sobre a superfície da anã branca”, explicou Johnson.

Os investigadores estão a analisar o cenário final da evolução do Sol, daqui a 5 mil milhões de anos. A Terra poderá ser completamente vaporizada juntamente com os planetas interiores. Mas as órbitas de muitos dos asteróides na cintura principal serão gravemente perturbadas por Júpiter e acabarão por cair sobre a anã branca em que o Sol eventualmente se transformará.

Durante mais de dois anos, o grupo de investigação da UCLA, da Universidade da Califórnia em San Diego e da Universidade de Kiel na Alemanha, trabalhou para desvendar este mistério, analisando os elementos detectados na estrela anã branca catalogada como G238-44. A sua análise inclui dados do aposentado FUSE (Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer) da NASA, do instrumento HIRES (High Resolution Echelle Spectrometer) montado no Observatório Keck no Hawaii e dos COS (Cosmic Origins Spectrograph) e STIS (Space Telescope Imaging Spectrograph) do Telescópio Espacial Hubble.

Os resultados da equipa foram apresentados numa conferência de imprensa da Sociedade Astronómica Americana no passado dia 15 de Junho de 2022.

Astronomia On-line
1 de Julho de 2022

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1229: Cientistas, à caça de fósseis da formação planetária, revelam excentricidades inesperadas em disco de detritos próximo

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CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Ao estudar pela primeira vez HD 53143 – uma estrela semelhante ao Sol com cerca de mil milhões de anos – em comprimentos de onda milimétricos, os cientistas descobriram que o disco de detritos da estrela é altamente excêntrico. Ao contrário dos discos de detritos em forma de anel, em que a estrela se situa no centro, HD 53143 está localizada num foco de um disco em forma elíptica e é mostrado como o ponto não resolvido abaixo e à esquerda do centro. Os cientistas pensam que um segundo ponto não resolvido no norte desta imagem é um planeta que está a perturbar e a moldar o disco de detritos.
Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/M. MacGregor (U. Colorado, Boulder); S. Dagnello (NRAO/AUI/NSF)

Usando o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), os astrónomos fotografaram pela primeira vez o disco de detritos da estrela vizinha HD 53143 em comprimentos de onda milimétricos, e não se parece nada com o que esperavam.

Com base em dados iniciais coronográficos, os cientistas esperavam que o ALMA confirmasse o disco de detritos como um anel visto de face, salpicado por amontoados de poeira. Em vez disso, as observações tomaram um rumo surpreendente, revelando o disco de detritos mais complicado e excêntrico observado.

As observações foram apresentadas numa conferência de imprensa na 240.ª reunião da Sociedade Astronómica Americana em Pasadena, no estado norte-americano da Califórnia. Serão publicadas numa próxima edição da revista The Astrophysical Journal Letters.

HD 53143 – uma estrela semelhante ao Sol com cerca de mil milhões de anos, localizada a 59,8 anos-luz da Terra na direcção da constelação de Carina – foi observada pela primeira vez em 2006 com o instrumento ACS (Advanced Camera for Surveys) do Telescópio Espacial Hubble.

À sua volta também existe um disco de detritos – uma cintura de cometas que orbita uma estrela colidindo constantemente e “moendo” em poeira mais pequena e detritos – que os cientistas pensavam anteriormente ser um anel visto de face semelhante ao disco de detritos que rodeia o nosso Sol, mais vulgarmente conhecido como Cintura de Kuiper.

As novas observações ALMA de HD 53143, utilizando os seus receptores altamente sensíveis de Banda 6, revelaram que o disco de detritos do sistema estelar é altamente excêntrico. Em discos de detritos com a forma de anel, a estrela está tipicamente localizada no centro do disco ou perto dele. Mas em discos excêntricos, de forma elíptica, a estrela reside num dos focos da elipse, distante do centro do disco.

É o caso de HD 53143, que não tinha sido observada em estudos coronográficos anteriores, porque os coronógrafos bloqueiam propositadamente a luz de uma estrela para ver mais claramente os objectos próximos. O sistema estelar também pode estar a abrigar um segundo disco e pelo menos um planeta.

“Até agora, os cientistas nunca tinham visto um disco de detritos com uma estrutura tão complicada. Para além de ser uma elipse com uma estrela num foco, também tem provavelmente um segundo disco interior desalinhado ou inclinado em relação ao disco exterior,” disse Meredith MacGregor, professora assistente no CASA (Center for Astrophysics and Space Astronomy) e Departamento de Astrofísica e Ciências Planetárias da Universidade do Colorado, Boulder, autora principal do estudo. “A fim de produzir esta estrutura, deve haver um planeta ou planetas no sistema que estejam a perturbar gravitacionalmente o material no disco.”

Este nível de excentricidade, disse MacGregor, torna HD 53143 o disco de detritos mais excêntrico observado até à data, sendo duas vezes mais excêntrico do que o disco de Fomalhaut, que MacGregor fotografou completamente em comprimentos de onda milimétricos usando o ALMA em 2017.

“Até agora, não encontrámos muitos discos com uma excentricidade significativa. Em geral, não esperamos que os discos sejam muito excêntricos, a menos que algo, como um planeta, os esteja a esculpir e a forçar com que sejam excêntricos. Sem essa força, as órbitas tendem a tornar-se circulares, como vemos no nosso Sistema Solar.”

MacGregor salienta que os discos de detritos não são apenas colecções de poeira e rochas no espaço. São um registo histórico da formação planetária e de como os sistemas planetários evoluem. E fornecem uma espreitadela ao seu futuro. “Não podemos estudar directamente a formação da Terra e do Sistema Solar, mas podemos estudar outros sistemas que parecem semelhantes ao nosso.

É um pouco como olhar para trás no tempo”, disse. “Os discos de detritos são o registo fóssil da formação planetária e este novo resultado é a confirmação de que há muito mais a aprender com estes sistemas e de que o conhecimento pode proporcionar um vislumbre da complicada dinâmica dos jovens sistemas estelares semelhantes ao nosso Sistema Solar.”

O Dr. Joe Pesce, oficial do programa ALMA na NSF, acrescentou: “Estamos a encontrar planetas para onde quer que olhemos e estes resultados fabulosos do ALMA estão a mostrar-nos como se formam – tanto os que estão à volta de outras estrelas como no nosso próprio Sistema Solar. Esta investigação demonstra como a astronomia funciona e como se faz progresso, informando não só o que sabemos sobre o campo, mas também sobre nós próprios.”

Astronomia On-line
17 de Junho de 2022

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1208: Há um novo mapa aponta observação de estrelas desconhecidas na Via Láctea

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CIÊNCIA/UNIVERSO/VIA LÁCTEA

O novo mapa vem acrescentar informações sobre a composição química, temperatura, cor, massa, idade e velocidade com que as estrelas se aproximam ou afastam, sendo possível concluir que algumas estrelas contêm matéria enriquecida por várias gerações.

© twitter ESA

A última versão do catálogo de Gaia, uma missão da Agência Espacial Europeia (ESA), apresenta novas informações sobre quase 2.000 milhões de astros da Via Láctea, bem como a observação de novas estrelas.

Em conferência de imprensa, o director-geral da ESA, Josef Aschbacher, considerou que esta segunda-feira “é um dia muito importante”, que se esperava “há muito tempo”, destacando que este mapa “vai abrir portas a uma nova ciência na Via Láctea”.

Gaia é uma missão da ESA, lançada em 2013, que tem por objectivo criar um mapa multidimensional da Via Láctea, que ajudará os astrónomos a reconstruir a evolução da galáxia.

O novo mapa vem acrescentar informações sobre a composição química, temperatura, cor, massa, idade e velocidade com que as estrelas se aproximam ou afastam.

A informação foi recolhida com recurso à espectroscopia, uma técnica que decompõe a luz das estrelas e revela o seu DNA.

Tendo por base essa mesma composição química, é possível concluir, por exemplo, que algumas estrelas, como o Sol, contêm matéria enriquecida por várias gerações de estrelas e que os astros mais próximos do centro da Via Láctea são mais ricos em metais do que os que estão mais distantes.

O catálogo também identificou estrelas que, inicialmente, pertenciam a outras galáxias e apresentou a evolução de mais de 800.000 sistemas binários e o estudo de 156.000 asteróides, bem como dados sobre 10 milhões de estrelas variáveis e macro-moléculas entre estrelas.

Os dados em causa foram recolhidos entre 25 de Julho de 2014 e 28 de maio de 2017.

Juntamente com estes dados, são publicados cinquenta artigos científicos, dedicando-se nove deles a explicar o potencial das informações recolhidas pelo Gaia.

Esta missão conta com uma câmara de 1.000 milhões de pixeis, dois telescópios ópticos e um espectrómetro, entre outros equipamentos.

Com duração prevista inicialmente até 2019, este projecto, que conta com mais de 450 cientistas e engenheiros, foi prolongado até 2023.

Diário de Notícias
DN/Lusa
13 Junho 2022 — 13:09

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1157: Astrónomos identificam 116.000 novas estrelas variáveis

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CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Um telescópio do ASAS-SN que ajuda os astrónomos a descobrir novas estrelas.
Crédito: ASAS-SN

De acordo com um novo artigo científico, astrónomos da Universidade Estatal do Ohio identificaram cerca de 116.000 novas estrelas variáveis.

Estes corpos celestes foram encontrados pelo levantamento ASAS-SN (All-Sky Automated Survey for Supernovae), uma rede de 20 telescópios espalhados por todo o mundo que pode observar todo o céu cerca de 50.000 vezes mais profundamente do que o olho humano. Os investigadores da universidade acima mencionada operam o projecto há quase uma década.

Agora, num artigo publicado no site de pré-impressão arXiv, os investigadores descrevem como utilizaram técnicas de aprendizagem de máquina para identificar e classificar estrelas variáveis – objectos celestes cujo brilho aumenta e diminui com o tempo, especialmente se observados a partir da nossa perspectiva da Terra.

As alterações que estas estrelas sofrem podem revelar informações importantes sobre a sua massa, raio, temperatura e mesmo a sua composição. De facto, até o nosso Sol é considerado uma estrela variável. Levantamentos como o ASAS-SN são uma ferramenta especialmente importante para encontrar sistemas que possam revelar as complexidades dos processos estelares, disse Collin Christy, o autor principal do artigo e analista do ASAS-SN na Universidade Estatal do Ohio.

“As estrelas variáveis são como um laboratório estelar,” disse. “São lugares realmente engraçados no Universo onde podemos estudar e aprender mais sobre como funcionam realmente as estrelas e sobre as pequenas complexidades que têm.”

Mas para localizar mais destas entidades elusivas, a equipa teve primeiro que ir buscar dados anteriormente não utilizados do projecto. Durante anos, o ASAS-SN olhou para o céu utilizando filtros de banda V, lentes ópticas que só conseguem identificar estrelas cuja luz cai no espectro de cores visíveis a olho nu. Mas em 2018, o projecto passou a utilizar filtros de banda g – lentes que podem detectar mais variedades de luz azul – e a rede passou de poder observar cerca de 60 milhões de estrelas de cada vez para mais de 100 milhões.

Mas ao contrário da campanha de ciência cidadã do ASAS-SN, que depende de voluntários para filtrar e classificar dados astronómicos, o estudo de Christy exigiu a ajuda da inteligência artificial.

“Se se quiser olhar para milhões de estrelas, é impossível que alguns humanos o façam sozinhos. Vai levar uma eternidade,” disse Tharindu Jayasinghe, co-autor do artigo, estudante de doutoramento em astronomia e bolseiro na mesma universidade. “Por isso tivemos de trazer algo criativo para a mistura, como técnicas de aprendizagem de máquina.”

O novo estudo centrou-se em dados do Gaia, uma missão para traçar um mapa tridimensional da nossa Galáxia, bem como em dados do 2MASS e AllWISE. A equipa de Christy usou um algoritmo de aprendizagem de máquina para gerar uma lista de 1,5 milhões de estrelas variáveis candidatas a partir de um catálogo de 55 milhões de estrelas isoladas.

Posteriormente, os investigadores reduziram ainda mais o número de candidatas. Das 1,5 milhões de estrelas que estudaram, quase 400.000 revelaram-se estrelas variáveis verdadeiras. Mais de metade já eram conhecidas da comunidade astronómica, mas 116.027 delas revelaram-se ser novas descobertas.

Embora o estudo precisasse de aprendizagem de máquina para ser concluído, a equipa de Christy diz que ainda há um papel para os cientistas cidadãos. De facto, os voluntários da campanha de ciência cidadã já começaram a identificar dados de lixo, disse. “Ter pessoas a dizer-nos quão maus os nossos dados são é deveras útil, porque inicialmente, o algoritmo olharia para os dados maus e tentaria fazer sentido dos mesmos,” disse Christy.

Mas a utilização de um conjunto de treino de todos estes dados maus permite à equipa modificar e melhorar o desempenho global do seu algoritmo. “Esta é a primeira vez que estamos realmente a combinar a ciência cidadã com técnicas de aprendizagem de máquina no campo da astronomia das estrelas variáveis,” disse Jayasinghe. “Estamos a expandir os limites do que se pode fazer quando estes dois se juntam.”

Astronomia On-line
3 de Junho de 2022

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Astrónomos encontram estrela “padrão de ouro” na Via Láctea

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CIÊNCIA/ASTRONOMIA/VIA LÁCTEA

HD 222925 é uma estrela de magnitude 9 localizada na direcção da constelação do hemisfério sul de Tucano.
Crédito: STScI Digitized Sky Survey

No nosso bairro solar da Via Láctea, está uma estrela relativamente brilhante, e nela, os astrónomos têm sido capazes de identificar a mais vasta gama de elementos até agora encontrados numa estrela para lá do Sistema Solar.

O estudo, liderado pelo astrónomo Ian Roederer da Universidade de Michigan, identificou 65 elementos na estrela HD 222925. Quarenta e dois dos elementos identificados são elementos pesados que estão listados ao longo da parte inferior da tabela periódica de elementos.

A identificação destes elementos numa única estrela vai ajudar os astrónomos a compreender o que se chama de “processo rápido de captura de neutrões”, ou uma das principais formas pelas quais os elementos pesados do Universo foram criados. Os seus resultados foram publicados no site arXiv e foram aceites para publicação na revista The Astrophysical Journal Supplement Series.

“Tanto quanto sei, é um recorde para qualquer objecto para lá do nosso Sistema Solar. E o que torna esta estrela tão única é que tem uma proporção relativa muito elevada dos elementos listados ao longo dos dois-terços inferiores da tabela periódica. Até detectámos ouro,” disse Roederer. “Estes elementos foram feitos através do processo rápido de captura de neutrões. É o que estamos realmente a tentar estudar: a física na compreensão de como, onde e quando esses elementos foram feitos.”

O processo, também chamado “processo r”, começa com a presença de elementos mais leves, como o ferro. Depois, rapidamente – na ordem de um segundo – neutrões são adicionados aos núcleos dos elementos mais leves. Isto cria elementos mais pesados tais como selénio, prata, telúrio, platina, ouro e tório, do tipo encontrado em HD 222925, e todos eles raramente são detectados em estrelas, segundo os astrónomos.

“São necessários muitos neutrões que sejam livres e um conjunto de condições muito energéticas para os libertar e adicioná-los aos núcleos de átomos,” disse Roederer. “Não há muitos ambientes em que isso possa acontecer – dois, talvez.”

Um destes ambientes foi confirmado: a fusão de estrelas de neutrões. As estrelas de neutrões são os núcleos colapsados de estrelas super-gigantes e são os objectos celestes mais pequenos e mais densos conhecidos. A colisão de pares de estrelas de neutrões provoca ondas gravitacionais e, em 2017, os astrónomos detectaram pela primeira vez ondas gravitacionais da fusão de estrelas de neutrões. Outra forma de o processo r poder ocorrer é após a morte explosiva de estrelas massivas.

“Este é um importante passo em frente: reconhecer onde o processo r pode ocorrer. Mas é um passo muito maior dizer, “O que é que esse evento realmente fez? O que foi produzido lá?” disse Roederer. “É aí que entra o nosso estudo.”

Os elementos que Roederer e a sua equipa identificaram em HD 222925 foram produzidos ou numa super-nova massiva ou numa fusão entre estrelas de neutrões muito cedo no Universo. O material foi ejectado e atirado de volta para o espaço, onde mais tarde foi reformado para a estrela que Roederer está hoje a estudar.

Esta estrela pode então ser usada como um substituto para o que um desses eventos teria produzido. Qualquer modelo desenvolvido no futuro que demonstre como o processo r ou a natureza produz elementos nos dois-terços inferiores da tabela periódica deve ter a mesma assinatura que HD 222925, explica Roederer.

Crucialmente, os astrónomos utilizaram um instrumento no Telescópio Espacial Hubble que pode recolher espectros ultravioletas. Este instrumento foi fundamental para permitir aos astrónomos recolher luz na secção ultravioleta do espectro – luz que é fraca, proveniente de uma estrela fria como HD 222925.

Os astrónomos também utilizaram um dos telescópios Magellan – um consórcio do qual a Universidade de Michigan é parceira – no Observatório Las Campanas no Chile para recolher a luz de HD 222925 na parte óptica do espectro de luz.

Estes espectros codificam a “impressão digital química” de elementos dentro das estrelas e a leitura destes espectros permite aos astrónomos não só identificar os elementos contidos na estrela, mas também a quantidade de um elemento que a estrela contém.

Anna Frebel é co-autora do estudo e professora de física no MIT (Massachusetts Institute of Technology). Ela ajudou na interpretação geral do padrão de abundância de elementos de HD 222925 e na forma como este informa a nossa compreensão da origem dos elementos no cosmos.

“Conhecemos agora a produção detalhada, elemento a elemento, de algum evento de processo r que aconteceu no início do Universo,” disse Frebel. “Qualquer modelo que tente compreender o que se passa com o processo r tem de ser capaz de reproduzir isso.”

Muitos dos co-autores do estudo fazem parte de um grupo chamado “R-Process Alliance”, um grupo de astrofísicos dedicados a resolver as grandes questões do processo r. Este projecto marca um dos principais objectivos da equipa: a identificação de quais os elementos, e em que quantidades, foram produzidos no processo e com um nível de detalhe sem precedentes.

Astronomia On-line
13 de Maio de 2022

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Pelas vítimas do genocídio praticado
pela União Soviética de Putin, na Ucrânia
For the victims of the genocide practiced
by the Soviet Union of Putin, in Ukraine


1028: Hubble revela estrela companheira sobrevivente no rescaldo de uma super-nova

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CIÊNCIA/ASTRONOMIA/HUBBLE

Esta ilustração mostra a super-nova 2013ge, com a sua estrela companheira na parte inferior direita. A estrela companheira é impactada pela onda de explosão da super-nova, mas não destruída. Ao longo do tempo os astrónomos observaram a luz ultravioleta (UV) da super-nova a desaparecer, revelando uma segunda fonte de luz UV próxima que mantinha o brilho. A teoria é que as duas estrelas massivas evoluíram juntas como um par binário, e que a sobrevivente actual se desviou do invólucro exterior de hidrogénio gasoso da sua parceira antes de esta explodir. Eventualmente, a estrela companheira também explodirá como uma super-nova.
Crédito: NASA, ESA, Leah Hustak (STScI)

O Telescópio Espacial Hubble da NASA descobriu uma testemunha no local da morte explosiva de uma estrela: uma estrela companheira anteriormente escondida no brilho da super-nova da sua parceira. A descoberta é a primeira para um tipo particular de super-nova – uma em que à estrela foi retirado todo o seu invólucro exterior de gás antes de explodir.

A descoberta fornece uma visão crucial da natureza binária das estrelas massivas, bem como a potencial prequela para a fusão final das estrelas companheiras, que se “agitariam” através do Universo sob a forma de ondas gravitacionais, ondulações no próprio tecido do espaço-tempo.

Os astrónomos detectam a assinatura de vários elementos em explosões de super-nova. Estes elementos estão estratificados como uma cebola na fase pré-super-nova. O hidrogénio encontra-se na camada mais exterior de uma estrela e, se não for detectado hidrogénio no rescaldo da super-nova, isso significa que foi removido antes da explosão ter ocorrido.

A causa da perda de hidrogénio tem sido um mistério e os astrónomos têm vindo a usar o Hubble para procurar pistas e testar teorias que expliquem estas super-novas despojadas de hidrogénio. As novas observações pelo Hubble fornecem as melhores evidências, até agora, que apoiam a teoria de que uma estrela companheira invisível desvia o invólucro gasoso da sua estrela companheira antes desta explodir.

“Este foi o momento por que esperávamos, finalmente ver evidências de um sistema binário progenitor de uma super-nova totalmente despojada,” disse Ori Fox do STScI (Space Telescope Science Institute) em Baltimore, no estado norte-americano de Maryland, investigador principal do programa Hubble. “O objectivo é mover esta área de estudo da teoria para o trabalho com dados e ver como estes sistemas realmente são.”

A equipa de Fox usou o instrumento WFC3 (Wide Field Camera 3) do Hubble para estudar a região da super-nova (SN) 2013ge no ultravioleta, bem como observações anteriores pelo Hubble do MAST (Barbara A. Mikulski Archive for Space Telescopes). Os astrónomos viram a luz da super-nova a desaparecer ao longo do tempo entre 2016 e 2020 – mas outra fonte próxima de luz ultravioleta na mesma posição manteve o seu brilho. Esta fonte subjacente de emissão ultravioleta é o que a equipa propõe ser a companheira binária sobrevivente de SN 2013ge.

Duas a duas?

Anteriormente, os cientistas teorizavam que os ventos fortes de uma estrela progenitora massiva podiam fazer explodir o seu invólucro de hidrogénio gasoso, mas as evidências observacionais não corroboravam isso. Para explicar a desconexão, os astrónomos desenvolveram teorias e modelos em que uma companheira binária desviava o hidrogénio.

“Nos últimos anos, muitas linhas diferentes de evidência disseram-nos que as super-novas despojadas são provavelmente formadas em binários, mas ainda não tínhamos visto realmente a companheira. Tanto do estudo de explosões cósmicas é parecido com a ciência forense – procurar pistas e ver que teorias coincidem. Graças ao Hubble, podemos ver isto directamente,” disse Maria Drout da Universidade de Toronto, membro da equipa de investigação do Hubble.

Em observações anteriores de SN 2013ge, o Hubble viu dois picos na radiação ultravioleta, em vez de apenas o tipicamente visto na maioria das super-novas. Fox disse que uma explicação para este aumento duplo de brilho era que o segundo pico mostrava quando a onda de choque atingia uma estrela companheira, uma possibilidade que agora parece muito mais provável. As observações mais recentes do Hubble indicam que embora a estrela companheira tenha sido significativamente “sacudida”, incluindo o hidrogénio que desviou da sua companheira estelar, não foi destruída. Fox compara o efeito a agitar uma gelatina, que eventualmente termina o seu movimento e volta à sua forma original.

Embora seja necessário encontrar confirmações adicionais e descobertas semelhantes de suporte, Fox disse que as implicações da descoberta ainda são substanciais, dando apoio a teorias de que a maioria das estrelas massivas se formam e evoluem como sistemas binários.

Uma a observar

Ao contrário das super-novas que têm uma concha inchada de gás para iluminar, as progenitoras de super-novas totalmente despojadas do seu invólucro estelar exterior revelaram-se difíceis de identificar nas imagens pré-explosão. Agora que os astrónomos tiveram a sorte de identificar a estrela companheira sobrevivente, podem utilizá-la para trabalhar para trás e determinar as características da estrela que explodiu, bem como a oportunidade sem precedentes de assistir ao rescaldo com a sobrevivente.

Também ela uma estrela massiva, a companheira de SN 2013ge está destinada a explodir como super-nova. A sua antiga parceira é agora provavelmente um objecto compacto, como uma estrela de neutrões ou um buraco negro, e a companheira irá provavelmente também por esse caminho.

A proximidade das estrelas companheiras originais determina se permanecem juntas após a fase super-nova. Se a distância for demasiado grande, a companheira será atirada para fora do sistema para vaguear sozinha pela galáxia hospedeira, um destino que poderá explicar muitas super-novas aparentemente solitárias.

Contudo, se as estrelas estiverem suficientemente próximas uma da outra durante a fase pré-super-nova, vão continuar a orbitar-se uma à outra como buracos negros ou estrelas de neutrões. Nesse caso, acabariam por espiralar e fundir-se, criando ondas gravitacionais no processo.

Esta é uma perspectiva emocionante para os astrónomos, pois as ondas gravitacionais são um ramo da astrofísica que apenas recentemente começou a ser explorado. São ondas ou ondulações no próprio tecido do espaço-tempo, previsto por Albert Einstein no início do século XX. As ondas gravitacionais foram observadas pela primeira vez pelo LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory).

“Com a companheira sobrevivente de SN 2013ge, poderíamos estar potencialmente a ver a prequela de um evento de ondas gravitacionais, embora tal evento só vá ocorrer daqui a mil milhões de anos,” disse Fox.

Fox e colaboradores vão trabalhar com o Hubble para construir uma amostra maior de estrelas companheiras sobreviventes para outras super-novas, em efeito dando a SN 2013ge novamente alguma companhia.

“Há um grande potencial para além da simples compreensão da própria super-nova. Uma vez que sabemos agora que a maioria das estrelas massivas do Universo se formam aos pares, são necessárias observações das estrelas companheiras sobreviventes para ajudar a compreender os detalhes por detrás da formação binária, troca de material e desenvolvimento co-evolucionário. É uma época emocionante para estudar as estrelas,” disse Fox.

“A compreensão do ciclo de vida das estrelas massivas é particularmente importante para nós porque todos os elementos pesados são forjados nos seus núcleos e através das suas super-novas. Esses elementos constituem grande parte do Universo observável, incluindo a vida tal como a conhecemos,” acrescentou o co-autor Alex Filippenko, da Universidade da Califórnia em Berkeley.

Os resultados foram publicados na revista The Astrophysical Journal Letters.

Astronomia On-line
10 de Maio de 2022

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Pelas vítimas do genocídio praticado
pela União Soviética de Putin, na Ucrânia
For the victims of the genocide practiced
by the Soviet Union of Putin, in Ukraine


 

850: A morte misteriosa de uma estrela de carbono

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CIÊNCIA/ASTRONOMIA

A estrela rica em carbono V Hydrae está no seu ato final, e até agora, a sua morte tem-se revelado magnífica e violenta. Os cientistas que estudam a estrela descobriram seis anéis de escoamento (vistos aqui nesta composição) e outras estruturas criadas pela explosiva ejecção de massa de matéria para o espaço.
Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/S. Dagnello (NRAO/AUI/NSF)

Cientistas que estudavam V Hydrae (V Hya) testemunharam o misterioso “leito de morte” da estrela em detalhes sem precedentes. Usando o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) e dados do Telescópio Espacial Hubble, a equipa descobriu seis anéis em expansão lenta e duas estruturas em forma de ampulheta provocadas pela ejecção de matéria a alta velocidade para o espaço. Os resultados do estudo foram publicados na revista The Astrophysical Journal.

V Hya é uma estrela AGB (asymptotic giant branch) rica em carbono localizada a aproximadamente 1.300 anos-luz da Terra na direcção da constelação de Hidra. Mais de 90% das estrelas com uma massa igual ou superior à do Sol evoluem para estrelas AGB à medida que o combustível necessário para alimentar os processos nucleares é removido. Entre estes milhões de estrelas, V Hya tem sido de particular interesse para os cientistas devido aos seus comportamentos e características tão singulares, incluindo erupções de plasma a escalas extremas que ocorrem aproximadamente a cada 8,5 anos e a presença de uma estrela companheira quase invisível que contribui para o comportamento explosivo de V Hya.

“O nosso estudo confirma dramaticamente que o modelo tradicional de como as estrelas AGB morrem – através da ejecção em massa de combustível via um vento lento, relativamente estável e esférico ao longo de 100.000 anos ou mais – está, na melhor das hipóteses, incompleto, ou na pior, incorrecto,” disse Raghvendra Sahai, astrónomo no JPL da NASA e investigador principal do estudo. “É muito provável que uma companheira estelar ou sub-estelar próxima desempenhe um papel significativo nas suas mortes, e a compreensão da física das interacções binárias é importante tanto na astrofísica como um dos seus maiores desafios. No caso de V Hya, a combinação de uma estrela companheira próxima e de uma hipotética companheira distante é responsável, pelo menos em certa medida, pela presença dos seus anéis e pelos fluxos velozes que estão a provocar a morte miraculosa da estrela.”

Mark Morris, astrónomo da UCLA (Universidade da Califórnia, Los Angeles) e co-autor da investigação, acrescentou, “V Hydra foi apanhada no processo de libertação da sua atmosfera – a maior parte da sua massa – o que é algo que a maior parte das estrelas gigantes vermelhas em fase final fazem. Para nossa surpresa, descobrimos que a matéria, neste caso, está a ser expelida como uma série de anéis de escoamento. Esta é a primeira e única vez que alguém viu que o gás a ser expelido de uma estrela AGB pode ser expelido sob a forma de ‘anéis de fumo’ em expansão.”

Os seis anéis expandiram-se para longe de V Hya ao longo de mais ou menos 2100 anos, acrescentando matéria e impulsionando o crescimento de uma estrutura de alta densidade em forma de disco deformado à volta da estrela. A equipa apelidou esta estrutura de DUDE (Disk Undergoing Dynamical Expansion).

“O estado final da evolução estelar – quando as estrelas passam da fase de gigante vermelha e terminam como uma anã branca – é um processo complexo que não é bem compreendido,” disse Morris. “A descoberta de que este processo pode envolver a ejecção de anéis de gás, em simultâneo com a produção de jactos intermitentes de material a alta velocidade, dá origem a uma nova e fascinante ‘perturbação’ à nossa exploração de como as estrelas morrem.”

Sahai acrescentou, “V Hya está na breve, mas crítica fase de transição que não dura muito tempo e é difícil encontrar estrelas nesta fase, ou melhor, ‘apanhá-las em flagrante’. Tivemos sorte e fomos capazes de imaginar todos os diferentes fenómenos de perda de massa em V Hya para compreender melhor como as estrelas moribundas perdem massa no final das suas vidas.”

Para além de um conjunto completo de anéis em expansão e de um disco deformado, o ato final de V Hya apresenta duas estruturas em forma de ampulheta – e uma estrutura adicional em forma de jacto – que se estão a expandir a velocidades elevadas de mais de 240 km/s. Estas estruturas em forma de ampulheta já tinham sido observadas anteriormente em nebulosas planetárias, incluindo MyCn 18 – também chamada de Nebulosa da Ampulheta -, uma jovem nebulosa de emissão localizada a cerca de 8000 anos-luz da Terra na direcção da constelação do hemisfério sul da Mosca, e na mais conhecida Nebulosa Caranguejo do Sul, uma nebulosa de emissão localizada a aproximadamente 7000 anos-luz da Terra na direcção da constelação de Centauro.

Sahai acrescentou: “Observámos pela primeira vez a presença de fluxos velozes em 1981. Depois, em 2022, encontrámos um fluxo em forma de jacto constituído por bolhas de plasma compactas ejectadas a alta velocidade a partir de V Hya. E agora, a nossa descoberta de fluxos de grande angular em V Hya liga os pontos, revelando como todas estas estruturas podem ser criadas durante a fase evolutiva em que esta estrela gigante vermelha extra-luminosa está agora.”

Devido tanto à distância como à densidade da poeira que envolve a estrela, o estudo de V Hya exigiu um instrumento único com o poder de ver claramente a matéria que está ao mesmo tempo muito longe e é também difícil ou impossível de detectar com a maioria dos telescópios ópticos. A equipa alistou os receptores de Banda 6 (1,23 mm) e Banda 7 (0,85 mm) do ALMA, que revelaram os múltiplos anéis e os fluxos da estrela com grande clareza.

“Os processos que ocorrem nas fases finais das estrelas de baixa massa, e durante a fase AGB em particular, há muito que fascinam os astrónomos e têm sido difíceis de compreender,” disse Joe Pesce, astrónomo e oficial do programa NSF para o NRAO/ALMA. “As capacidades e a resolução do ALMA estão finalmente a permitir-nos testemunhar estes eventos com o extraordinário detalhe necessário para fornecer algumas respostas e melhorar a nossa compreensão de um evento que acontece à maioria das estrelas no Universo”.

Sahai acrescentou que a incorporação de dados infravermelhos, ópticos e ultravioleta no estudo criou uma imagem completa em vários comprimentos de onda do que poderia ser um dos maiores espectáculos da Via Láctea, pelo menos para os astrónomos. “De cada vez que observamos V Hya com novas capacidades de observação, torna-se mais e mais como um circo, caracterizada por uma variedade ainda maior de proezas impressionantes. V Hydrae tem-nos impressionado com os seus múltiplos anéis e actos, e dado que o nosso próprio Sol pode um dia ter um destino semelhante, tem toda a nossa atenção.”

Astronomia On-line
1 de Abril de 2022

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825: Investigadores mapeiam o movimento das anãs brancas na Via Láctea

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CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Ilustração de uma anã branca.
Crédito: NASA, ESA, STScI e G. Bacon (STScI)

As anãs brancas foram outrora estrelas normais semelhantes ao Sol, mas que colapsaram depois de esgotarem todo o seu combustível. Estes remanescentes interestelares têm sido historicamente difíceis de estudar. No entanto, um estudo recente da Universidade de Lund, na Suécia, revela novas informações sobre os padrões de movimento destas estrelas intrigantes.

As anãs brancas têm um raio de cerca de 1% do raio do Sol. Têm aproximadamente a mesma massa, o que significa que têm uma densidade surpreendente de cerca de 1 tonelada por centímetro cúbico. Após milhares de milhões de anos, as anãs brancas arrefecem até um ponto em que deixam de emitir luz visível e transformam-se nas chamadas anãs negras.

A primeira anã branca descoberta foi 40 Eridani A. É um corpo celeste brilhante a 16,2 anos-luz da Terra, rodeado por um sistema binário composto pela anã branca 40 Eridani B e pela anã vermelha 40 Eridani C. Desde que foi descoberta em 1783 que os astrónomos têm tentado aprender mais sobre as anãs brancas a fim de adquirirem uma compreensão mais profunda da história evolutiva da nossa Galáxia.

Num estudo publicado na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, uma equipa de investigação apresentou novas descobertas sobre a forma como as estrelas colapsadas se movem.

“Graças às observações do telescópio espacial Gaia, conseguimos pela primeira vez revelar a distribuição tridimensional da velocidade para o maior catálogo de anãs brancas até à data. Isto dá-nos uma imagem detalhada da sua estrutura de velocidade com detalhes inigualáveis”, diz Daniel Mikkola, estudante de doutoramento em astronomia na Universidade de Lund.

Graças ao Gaia, os investigadores mediram posições e velocidades para cerca de 1,5 mil milhões de estrelas. Mas só recentemente foram capazes de se concentrar completamente nas anãs brancas na vizinhança solar.

“Conseguimos mapear as velocidades das anãs brancas e os padrões de movimento. O Gaia revelou que existem duas sequências paralelas de anãs brancas ao olhar para a sua temperatura e brilho. Se as estudarmos separadamente, podemos ver que elas provavelmente se movem de modo diferente, provavelmente como consequência de terem massas e vidas diferentes,” diz Daniel Mikkola.

Os resultados podem ser utilizados para desenvolver novas simulações e modelos para continuar a mapear a história e desenvolvimento da Via Láctea. Através de um maior conhecimento das anãs brancas, os investigadores esperam ser capazes de esclarecer uma série de pontos de interrogação em torno do nascimento da Via Láctea.

“Este estudo é importante porque aprendemos mais sobre as regiões mais próximas na nossa Galáxia. Os resultados também são interessantes porque a nossa própria estrela, o Sol, irá um dia transformar-se numa anã branca como 97% de todas as estrelas na Via Láctea,” conclui Daniel Mikkola.

Astronomia On-line
29 de Março de 2022

Impressão de artista do Gaia a mapear as estrelas da Via Láctea.
Crédito: ESA/ATG medialab; fundo – ESO/S. Brunier

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786: Spitzer avista nuvem gigante de detritos criada por choque entre corpos celestes

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CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Esta ilustração retrata o resultado de uma colisão entre dois grandes corpos do tamanho de um asteroide: uma enorme nuvem de detritos à volta de uma jovem estrela. O Spitzer da NASA viu uma nuvem de detritos a bloquear a estrela HD 166191, dando aos cientistas detalhes sobre a colisão ocorrida.
Crédito: NASA/JPL-Caltech

A maioria dos planetas rochosos e satélites do nosso Sistema Solar, incluindo a Terra e a Lua, foram formados ou moldados por colisões massivas no início da história do Sistema Solar. Ao chocarem uns com os outros, os corpos rochosos podem acumular mais material, aumentando de tamanho, ou podem desfazer-se em múltiplos corpos mais pequenos.

Os astrónomos, usando o agora aposentado Telescópio Espacial Spitzer da NASA, encontraram no passado evidências destes tipos de colisões em torno de estrelas jovens, onde planetas rochosos estão a ser formados. Mas essas observações não forneceram muitos detalhes sobre as colisões, tais como o tamanho dos objectos envolvidos.

Num novo estudo publicado na revista The Astrophysical Journal, um grupo de astrónomos liderado por Kate Su da Universidade do Arizona relatou as primeiras observações de uma nuvem de detritos de uma destas colisões ao passar em frente da sua estrela e ao bloquear brevemente a luz. Os astrónomos chamam a este evento “trânsito”. Juntamente com o conhecimento sobre o tamanho e brilho da estrela, as observações permitiram aos investigadores determinar directamente o tamanho da nuvem pouco depois do impacto, estimar o tamanho dos objectos que colidiram e observar a velocidade com que a nuvem se dispersou.

“Não há substituto para testemunha ocular de um evento,” disse George Rieke, também da Universidade do Arizona e co-autor do novo estudo. “Todos os casos relatados anteriormente do Spitzer não foram resolvidos, com apenas hipóteses teóricas sobre como poderia ter sido o evento real e a nuvem de detritos.”

A partir de 2015, uma equipa liderada por Su começou a fazer observações de rotina de uma estrela com 10 milhões de anos chamada HD 166191. Por volta desta fase inicial da vida de uma estrela, a poeira que sobra da sua formação junta-se para formar corpos rochosos chamados planetesimais – as “sementes” de planetas futuros. Assim que o gás que anteriormente preenchia o espaço entre esses objectos se dispersa, colisões catastróficas entre eles tornam-se comuns.

Antevendo que poderiam ver evidências de uma destas colisões em torno de HD 166191, a equipa utilizou o Spitzer para realizar mais de 100 observações do sistema entre 2015 e 2019. Embora os planetesimais sejam demasiado pequenos e distantes para serem resolvidos por telescópio, as suas colisões produzem grandes quantidades de poeira. O Spitzer detectou luz infravermelha – ou comprimentos de onda ligeiramente superiores ao que os olhos humanos podem ver. O infravermelho é ideal para detectar poeira, incluindo os detritos criados por colisões entre protoplanetas.

Em meados de 2018, o telescópio espacial viu o sistema HD 166191 tornar-se significativamente mais brilhante, sugerindo um aumento na produção de detritos. Durante esse tempo, o Spitzer também detectou uma nuvem de detritos a bloquear a estrela. Combinando a observação do trânsito pelo Spitzer com as observações por telescópios no solo, a equipa pôde deduzir o tamanho e a forma da nuvem de detritos.

O seu trabalho sugere que a nuvem era altamente alongada, com uma área mínima estimada três vezes maior do que a estrela. No entanto, a quantidade de aumento de brilho infravermelho que o Spitzer viu sugere que apenas uma pequena parte da nuvem passou em frente da estrela e que os detritos deste evento cobriram uma área centenas de vezes maior do que a da estrela.

Para produzir uma nuvem tão grande, os objectos na colisão principal devem ter sido do tamanho de planetas anões, como Vesta no nosso Sistema Solar – um objecto com 530 km de diâmetro localizado na cintura principal de asteróides entre Marte e Júpiter. O choque inicial gerou energia e calor suficientes para vaporizar parte do material. Também desencadeou uma reacção em cadeia de impactos entre fragmentos da primeira colisão e outros pequenos corpos no sistema, o que provavelmente criou uma quantidade significativa de poeira que o Spitzer observou.

Nos meses seguintes, a grande nuvem de poeira cresceu em tamanho e tornou-se mais translúcida, indicando que a poeira e outros detritos estavam rapidamente a dispersar-se pelo jovem sistema estelar. Em 2019, a nuvem que passava em frente da estrela já não era visível, mas o sistema continha o dobro da poeira que tinha antes do Spitzer ter avistado a nuvem. Esta informação, de acordo com os autores do artigo, pode ajudar os cientistas a testar teorias sobre como os planetas terrestres se formam e crescem.

“Olhando para discos poeirentos de detritos em torno de estrelas jovens, podemos essencialmente olhar para trás no tempo e ver os processos que podem ter moldado o nosso próprio Sistema Solar,” disse Su. “Aprendendo sobre o resultado das colisões nestes sistemas, podemos também ter uma melhor ideia da frequência com que os planetas rochosos se formam em torno de outras estrelas.”

Astronomia On-line
22 de Março de 2022

Data from the NASA/ESA Hubble Space Telescope have revealed an expanding cloud of dust produced in a collision between two large bodies orbiting the bright nearby star Fomalhaut. This is the first time such a catastrophic event around another star has been imaged.

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