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1306: A estrela que sobreviveu a uma super-nova

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CIÊNCIA/ASTRONOMIA/ASTROFÍSICA

Esquerda: Imagem a cores da galáxia NGC 1309 antes da super-nova 2012Z. Direita: No sentido horário a partir do canto superior direito: a posição da super-nova pré-explosão; SN 2012Z durante 2013; a diferença entre as imagens pré-explosão e as observações de 2016; a localização de SN 2012Z nas últimas observações de 2016.
Crédito fotográfico: McCully et al.

Uma super-nova é a explosão catastrófica de uma estrela. As super-novas termo-nucleares, em particular, assinalam a destruição completa de uma estrela anã branca, não deixando nada para trás. Pelo menos era isso que os modelos e observações sugeriam.

Assim, quando uma equipa de astrónomos observou o local da peculiar super-nova termonuclear SN 2012Z com o Telescópio Espacial Hubble, ficaram chocados ao descobrir que a estrela tinha sobrevivido à explosão. Não só tinha sobrevivido – a estrela era ainda mais brilhante após a super-nova do que tinha sido antes.

O primeiro autor Curtis McCully, investigador pós-doutorado na Universidade da Califórnia em Santa Barbara e no Observatório Las Cumbres, publicou estas descobertas num artigo na revista The Astrophysical Journal e apresentou-as numa conferência de imprensa na 240.ª reunião da Sociedade Astronómica Americana. Os resultados intrigantes dão-nos novas informações sobre as origens de algumas das explosões mais comuns, mas misteriosas, do Universo.

Estas super-novas termo-nucleares, também chamadas super-novas do Tipo Ia, são algumas das ferramentas mais importantes do conjunto de ferramentas dos astrónomos para medir distâncias cósmicas.

Com início em 1998, as observações destas explosões revelaram que o Universo tem vindo a expandir-se a um ritmo cada vez mais acelerado. Pensa-se que isto se deve à energia escura, cuja descoberta ganhou o Prémio Nobel da Física em 2011.

Embora sejam de importância vital para a astronomia, as origens das super-novas termo-nucleares são mal compreendidas. Os astrónomos concordam que são a destruição de estrelas anãs brancas – estrelas com aproximadamente a massa do Sol “embalada” num objecto com o tamanho da Terra.

Não se sabe com certeza o que faz com que as estrelas expludam. Uma teoria postula que a anã branca rouba matéria a uma estrela companheira. Quando a anã branca se torna demasiado massiva, as reacções termo-nucleares inflamam-se no núcleo e levam a uma explosão que destrói a estrela.

SN 2012Z foi um tipo estranho de explosão termonuclear, por vezes chamada super-nova do Tipo Iax. São as primas mais ténues e fracas do Tipo Ia mais tradicional. Dado que são explosões menos potentes e mais lentas, alguns cientistas teorizaram que são super-novas do Tipo Ia falhadas. As novas observações confirmam esta hipótese.

Em 2012, a super-nova 2012Z foi detectada na galáxia espiral próxima NGC 1309, que tinha sido estudada em profundidade e capturada em muitas imagens Hubble ao longo dos anos anteriores. Em 2013 foram obtidas novas imagens pelo Hubble, num esforço concertado para identificar qual das estrelas, nas imagens mais antigas, correspondia à estrela que tinha explodido.

A análise destes dados em 2014 foi bem-sucedida – os cientistas conseguiram identificar a estrela na posição exacta da super-nova 2012Z. Esta foi a primeira vez que a estrela progenitora de uma super-nova anã branca foi identificada.

“Nós esperávamos ver uma de duas coisas quando obtivemos os dados mais recentes do Hubble,” disse McCully. “Ou a estrela tinha desaparecido completamente, ou talvez ainda lá estivesse, o que significa que a estrela que vimos nas imagens pré-explosão não foi a que explodiu. Ninguém estava à espera de ver uma estrela sobrevivente que fosse mais brilhante. Isso foi um verdadeiro quebra-cabeças.”

McCully e a equipa acham que a estrela semi-explodida ficou mais brilhante porque inchou até um estado muito maior. A super-nova não era forte o suficiente para rebentar com todo o material, pelo que parte dela caiu de novo no que se chama de remanescente ligado. Com o tempo, eles esperam que a estrela regresse lentamente ao seu estado inicial, apenas menos massiva e maior. Paradoxalmente, para as estrelas anãs brancas, quanto menos massa tiverem, maior será o seu diâmetro.

“Esta estrela sobrevivente é um pouco como Obi-Wan Kenobi que regressa como fantasma na ‘Guerra das Estrelas’,” disse o co-autor Andy Howell, professor adjunto na UC Santa Barbara e cientista sénior do Observatório Las Cumbres. “A natureza tentou destruir esta estrela, mas voltou mais poderosa do que podíamos imaginar. Continua a ser a mesma estrela, mas de volta sob uma forma diferente. Ela transcendeu a morte.”

Durante décadas os cientistas pensaram que as super-novas do Tipo Ia explodem quando uma anã branca atinge um certo limite de tamanho, chamado limite de Chandrasekhar, cerca de 1,4 vezes a massa do Sol. Esse modelo tem caído um pouco em desuso nos últimos anos, uma vez que foram descobertas muitas super-novas menos massivas, e novas ideias teóricas indicaram que existem outras coisas que as fazem explodir.

Os astrónomos não tinham a certeza se as estrelas alguma vez se aproximaram do limite de Chandrasekhar antes de explodirem. Os autores do estudo pensam agora que este crescimento até ao limite final é exactamente o que aconteceu a SN 2012Z.

“As implicações para as super-novas do Tipo Ia são profundas,” diz McCully. “Descobrimos que as super-novas pelo menos podem crescer até ao limite e explodir. No entanto, as explosões são fracas, pelo menos em parte do tempo. Agora precisamos de compreender o que faz uma super-nova falhar e tornar-se uma do Tipo Iax, e o que faz uma super-nova ter sucesso e tornar-se do Tipo Ia.”

Astronomia On-line
28 de Junho de 2022

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1304: Telescópio Espacial James Webb vai descobrir as riquezas do Universo primitivo

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CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Esta imagem com quase 10.000 galáxias é chamada HUDF (Hubble Ultra Deep Field). Inclui galáxias de várias idades, tamanhos, formas, e cores. As galáxias mais pequenas, mais vermelhas, cerca de 100, podem estar entre as mais distantes conhecidas, existentes quando o universo tinha apenas 800 milhões de anos. As galáxias mais próximas – as maiores, mais brilhantes, espirais bem definidas e elípticas – prosperaram há cerca de mil milhões de anos, quando o cosmos tinha 13 mil milhões de anos de idade.
A imagem exigiu 800 exposições realizadas ao longo de 400 órbitas do Hubble em torno da Terra. O tempo total de exposição foi de 11,3 dias, obtido entre 24 de Setembro de 2003 e 16 de Janeiro de 2004.
Crédito: NASA, ESA, S. Beckwith (STScI) e equipa HUDF

Durante décadas, os telescópios têm-nos ajudado a captar a luz das galáxias que se formaram até 400 milhões de anos após o Big Bang – incrivelmente cedo no contexto da história de 13,8 mil milhões de anos do Universo. Mas como eram as galáxias que existiam ainda antes, quando o Universo era semitransparente, no início de um período conhecido como a Época da Reionização?

O Telescópio Espacial James Webb da NASA está prestes a acrescentar novas riquezas ao nosso tesouro de conhecimento, não só capturando imagens de galáxias que existiam já nas primeiras centenas de milhões de anos após o Big Bang, mas também nos fornecendo dados detalhados conhecidos como espectros. Com as observações do Webb, os investigadores vão poder dizer-nos, pela primeira vez, mais sobre a composição de galáxias individuais no Universo primitivo.

O levantamento NGDEEP (Next Generation Deep Extragalactic Exploratory Public), co-liderado por Steven L. Finkelstein, professor associado da Universidade do Texas em Austin, EUA, terá como alvo as mesmas duas regiões que compõem o HUDF (Hubble Ultra Deep Field) – locais na direcção da constelação de Fornalha onde o Hubble passou mais de 11 dias a obter exposições profundas.

Para produzir as suas observações, o Telescópio Espacial Hubble visou áreas próximas do céu simultaneamente com dois instrumentos – ligeiramente afastadas uma da outra – conhecidas como campo primário e campo paralelo. “Temos a mesma vantagem com o Webb,” explicou Finkelstein.

“Estamos a utilizar dois instrumentos científicos ao mesmo tempo, e eles vão observar continuamente”. Vão apontar o NIRISS (Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph) do Webb para o campo primário HUDF e o NIRCam (Near-Infrared Camera) do Webb para o campo paralelo, obtendo o dobro do retorno de dados com o mesmo tempo de telescópio.

Para obter imagens com o NIRCam, vão observar durante mais de 125 horas. A cada minuto que passa, vão obter cada vez mais informações do Universo cada vez mais profundo. O que é que procuram? Algumas das primeiras galáxias formadas.

“Temos indicações muito boas, graças ao Hubble, de que existem galáxias 400 milhões de anos após o Big bang,” disse Finkelstein. “As que vemos com o Hubble são bastante grandes e muito brilhantes. É muito provável que existam galáxias mais pequenas e mais ténues que se formaram ainda antes e que estão à espera de serem encontradas.”

Este programa vai utilizar apenas cerca de um-terço do tempo que o Hubble passou, até à data, em investigações semelhantes. Porquê? Em parte, isto deve-se ao facto de os instrumentos do Webb terem sido concebidos para capturar radiação infravermelha. À medida que a luz viaja pelo espaço na nossa direcção, estica-se em comprimentos de onda mais longos e avermelhados devido à expansão do Universo.

“O Webb vai ajudar-nos a ultrapassar todos os limites,” disse Jennifer Lotz, coinvestigadora da proposta e directora do Observatório Gemini, parte do NOIRLab (National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory) da NSF (National Science Foundation). “E vamos divulgar os dados imediatamente para benefício de todos os investigadores.”

Estes investigadores também vão focar-se na identificação do conteúdo metálico em cada galáxia, especialmente em galáxias mais pequenas e mais fracas que ainda não tenham sido completamente examinadas – especificamente com os espectros que o instrumento NIRISS do Webb fornece.

“Uma das formas fundamentais de traçarmos a evolução através do tempo cósmico é pela quantidade de metais que estão numa galáxia,” explicou Danielle Berg, professora assistente na Universidade do Texas em Austin e co-investigadora da proposta.

Quando o Universo começou, havia apenas hidrogénio e hélio. Novos elementos foram formados por sucessivas gerações de estrelas. Ao catalogar o conteúdo de cada galáxia, os investigadores serão capazes de traçar exactamente quando vários elementos já existiam e actualizar modelos que projectam como as galáxias evoluíram no Universo primitivo.

Revelando novas camadas

Outro programa, liderado por Michael Maseda, professor assistente na Universidade de Wisconsin-Madison, vai examinar o campo primário HUDF usando a rede de obturadores do NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) do Webb.

Este instrumento fornece espectros para objectos específicos, dependendo de quais os obturadores em miniatura os investigadores abrem. “Estas galáxias existiram durante os primeiros mil milhões de anos da história do Universo, sobre os quais temos muito pouca informação até à data,” explicou Maseda. “O Webb vai fornecer a primeira grande amostra que nos dará a oportunidade de as compreender em detalhe.”

Sabemos que estas galáxias existem devido a extensas observações que esta equipa fez – juntamente com uma equipa internacional de investigação – com o instrumento MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) do VLT (Very Large Telescope). Embora o MUSE seja o “batedor”, identificando galáxias mais pequenas e mais fracas neste campo profundo, o Webb será o primeiro telescópio a caracterizar totalmente as suas composições químicas.

Estas galáxias extremamente distantes têm implicações importantes para a nossa compreensão de como as galáxias se formaram no Universo primitivo. “O Webb vai abrir um novo espaço para a descoberta,” explicou Anna Feltre, do INAF (Instituto Nacional de Astrofísica) na Itália e co-investigadora. “Os seus dados vão ajudar-nos a aprender precisamente o que acontece à medida que uma galáxia se forma, incluindo quais os metais que contêm, quão rapidamente crescem e se já têm buracos negros.”

Esta investigação será realizada como parte dos programas GO (General Observer) do Webb, que são seleccionados competitivamente usando uma revisão duplamente anónima, o mesmo sistema que é usado para atribuir tempo de observação com o Telescópio Espacial Hubble.

Astronomia On-line
28 de Junho de 2022

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1214: Hubble determina massa de buraco negro isolado que vagueia pela Via Láctea

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CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Impressão de artista de um buraco negro à deriva pela nossa Galáxia, a Via Láctea. O buraco negro é o remanescente esmagado de uma enorme estrela que explodiu como uma super-nova. O núcleo sobrevivente tem várias vezes a massa do nosso Sol. O buraco negro “prende” a luz devido ao seu intenso campo gravitacional. O buraco negro distorce o espaço à sua volta, o qual distorce imagens de estrelas de fundo alinhadas quase directamente atrás dele. Este efeito de “lente” gravitacional fornece a única evidência indicadora da existência de buracos negros solitários que vagueiam pela nossa Galáxia, dos quais pode haver uma população de 100 milhões de habitantes. O Telescópio Espacial Hubble vai à caça destes buracos negros, procurando a distorção na luz estelar à medida que os buracos negros se deslocam em frente das estrelas de fundo.
Crédito: ESA/Hubble, DSS, Nick Risinger (skysurvey.org), N. Bartmann

Os astrónomos estimam que 100 milhões de buracos negros vagueiam entre as estrelas da nossa Galáxia, a Via Láctea, mas nunca identificaram de forma conclusiva um buraco negro isolado. Após seis anos de meticulosas observações, o Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA forneceu, pela primeira vez, evidências directas de um buraco negro isolado a vaguear pelo espaço interestelar através de uma medição precisa da massa do objecto fantasmagórico.

Até agora, todas as massas de buracos negros têm sido inferidas estatisticamente ou através de interacções em sistemas binários ou nos núcleos de galáxias. Os buracos negros de massa estelar são normalmente encontrados com estrelas companheiras, o que torna este invulgar.

O buraco negro errante recentemente detectado encontra-se a cerca de 5000 anos-luz de distância, no braço espiral Carina-Sagitário da nossa Galáxia. No entanto, a sua descoberta permite aos astrónomos estimar que o buraco negro de massa estelar isolado mais próximo da Terra possa estar a cerca de 80 anos-luz de distância. A estrela mais próxima do nosso Sistema Solar, Proxima Centauri, está a pouco mais de 4 anos-luz de distância.

Os buracos negros que vagueiam a nossa Galáxia nascem a partir de estrelas raras e monstruosas (que correspondem a menos de um-milésimo da população estelar da Galáxia) que são pelo menos 20 vezes mais massivas do que o nosso Sol.

Estas estrelas explodem como super-novas e o núcleo remanescente é esmagado pela gravidade num buraco negro. Dado que a detonação não é perfeitamente simétrica, o buraco negro pode “levar um pontapé” e ser impelido para a Galáxia como uma bola de canhão.

Os telescópios não conseguem fotografar um buraco negro errático porque não emite qualquer luz. No entanto, um buraco negro distorce o espaço, que depois desvia e amplifica a luz estelar de qualquer coisa que momentaneamente se alinhe exactamente atrás dele.

Os telescópios terrestres, que monitorizam o brilho de milhões de estrelas nos ricos campos estelares em direcção ao bojo central da nossa Via Láctea, procuram um súbito aumento de brilho de uma delas quando um objecto massivo passa entre nós e a estrela. Depois o Hubble acompanha os acontecimentos mais interessantes.

Duas equipas utilizaram dados do Hubble nas suas investigações – uma liderada por Kailash Sahu do STScI (Space Telescope Science Institute) em Baltimore, no estado norte-americano de Maryland; e a outra por Casey Lam da Universidade da Califórnia, Berkeley. Os resultados das equipas diferem ligeiramente, mas ambos sugerem a presença de um objecto compacto.

A deformação do espaço devido à gravidade de um objecto em primeiro plano que passa em frente de uma estrela localizada muito atrás dele irá momentaneamente curvar e ampliar a luz da estrela de fundo à medida que este passa em frente dela. Os astrónomos usam o fenómeno, chamado micro-lente gravitacional, para estudar estrelas e exoplanetas nos cerca de 30.000 eventos vistos até agora na nossa Galáxia.

A assinatura de um buraco negro em primeiro plano destaca-se como única entre outros eventos de micro-lente. A gravidade muito intensa do buraco negro prolonga a duração do evento de lente gravitacional por mais de 200 dias.

Além disso, se o objecto interveniente fosse ao invés uma estrela em primeiro plano, isso provocaria uma mudança transitória de cor na luz estelar medida, porque a luz da estrela em primeiro plano e da estrela de fundo ficariam momentaneamente misturadas. Mas não foi vista nenhuma mudança de cor no evento do buraco negro.

De seguida, o Hubble foi utilizado para medir a quantidade de desvio da imagem da estrela de fundo pelo buraco negro. O Hubble é capaz da extraordinária precisão necessária para tais medições. A imagem da estrela foi desviada da sua posição normal por cerca de um milésimo de segundo de arco. Isto equivale a medir a altura de um humano adulto deitado na superfície da Lua a partir da Terra.

Esta técnica de micro-lente forneceu informações sobre a massa, distância e velocidade do buraco negro. A quantidade de deflexão pela intensa distorção do espaço do buraco negro permitiu à equipa de Sahu estimar que tem cerca de sete vezes a massa do Sol.

A equipa de Lam relata um intervalo de massa ligeiramente inferior, o que significa que o objecto pode ser ou uma estrela de neutrões ou um buraco negro. Eles estimam que a massa do objecto compacto e invisível tem entre 1,6 e 4,4 vezes a massa do Sol. No limite superior deste intervalo, o objecto seria um buraco negro; no limite inferior, seria uma estrela de neutrões.

“Por muito que gostássemos de dizer que se trata definitivamente de um buraco negro, devemos reportar todas as soluções permitidas. Isto inclui tanto buracos negros de massa baixa como possivelmente até uma estrela de neutrões”, disse Jessica Lu da equipa de Berkeley.

“O que quer que seja, o objecto é o primeiro remanescente estelar escuro descoberto a vaguear pela Galáxia, sem estar acompanhado por outra estrela”, acrescentou Lam.

Esta foi uma medição particularmente difícil para a equipa porque existe outra estrela brilhante que está extremamente próxima em termos de separação angular da estrela de origem. “Portanto, é como tentar medir o pequeno movimento de um pirilampo ao lado de uma lâmpada brilhante,” disse Sahu. “Tivemos de subtrair meticulosamente a luz da estrela brilhante próxima para medir precisamente a deflexão da fonte fraca.”

A equipa de Sahi estima que o buraco negro isolado está a viajar através da Galáxia a 160.000 km/h (depressa o suficiente para viajar da Terra à Lua em menos de três horas). É mais rápido do que a maioria das outras estrelas vizinhas naquela região da nossa Galáxia.

“A micro-lente astrométrica é conceptualmente simples, mas observacionalmente muito complexa,” disse Sahu. “A técnica de micro-lente é a única disponível para identificar buracos negros isolados”.

Quando o buraco negro passou em frente de uma estrela de fundo localizada a 19.000 anos-luz de distância no bojo da Via Láctea, a luz estelar que vinha em direcção à Terra foi ampliada durante 270 dias à medida que o buraco negro passava.

No entanto, foram necessários vários anos de observações do Hubble para seguir como a posição da estrela de fundo parecia ser deflectida pela curvatura da luz pelo buraco negro em primeiro plano.

A existência de buracos negros de massa estelar é conhecida desde o início da década de 1970, mas todas as suas medições de massa – até agora – têm sido feitas em sistemas estelares binários.

O gás da estrela companheira cai no buraco negro e é aquecido a temperaturas tão elevadas que emite raios-X. Cerca de duas dúzias de buracos negros tiveram as suas massas medidas em binários de raios-X através do efeito gravitacional que exercem nas companheiras.

As estimativas de massa variam de 5 a 20 massas solares. Os buracos negros detectados noutras galáxias graças às ondas gravitacionais libertadas a partir de fusões entre buracos negros e objectos companheiros chegaram a atingir 90 massas solares.

“As detecções de buracos negros isolados proporcionarão novos conhecimentos sobre a população destes objectos na Via Láctea,” disse Sahu. Ele espera que o seu programa venha a revelar mais buracos negros isolados dentro da nossa Galáxia. Mas é como procurar uma agulha num palheiro. A previsão é que apenas um em poucas centenas de eventos de micro-lente sejam provocados por buracos negros isolados.

No seu artigo de 1916 sobre a relatividade geral, Albert Einstein previu que a sua teoria poderia ser testada observando o desvio na posição aparente de uma estrela de fundo provocado pela gravidade do Sol.

Isto foi testado por uma colaboração liderada pelos astrónomos Arthur Eddington e Frank Dyson durante um eclipse solar no dia 29 de Maio de 1919. Eddington e colegas mediram um desvio da posição de uma estrela de fundo de 2 segundos de arco, validando as teorias de Einstein.

Estes cientistas dificilmente poderiam imaginar que, mais de um século depois, esta mesma técnica seria utilizada – com um melhoramento então inimaginável de mil vezes em termos de precisão – para procurar buracos negros espalhados pela nossa Galáxia.

Astronomia On-line
14 de Junho de 2022

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1205: O Telescópio Espacial Hubble capta a maior imagem no infravermelho próximo a fim de encontrar as galáxias mais raras do Universo

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CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Galáxias dos últimos 10 mil milhões de anos testemunhadas no programa 3D-DASH, criado usando imagens 3D-DASH/F160W e ACS-COSMOS/F814W Crédito: Lamiya Mowla

Uma equipa internacional de cientistas divulgou recentemente a maior imagem no infravermelho próximo jamais obtida pelo Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA, permitindo aos astrónomos mapear as regiões de formação estelar do Universo e aprender como tiveram origem as primeiras e mais distantes galáxias.

Denominado 3D-DASH, este levantamento de alta resolução permitirá aos investigadores encontrar objectos e alvos raros para observações de seguimento com o recentemente lançado Telescópio Espacial James Webb durante a sua missão de décadas.

Uma pré-impressão do artigo a ser publicado na revista The Astrophysical Journal está disponível no website arXiv.

“Desde o seu lançamento, há mais de 30 anos, que o Telescópio Espacial Hubble tem liderado um renascimento no estudo de como as galáxias mudaram nos últimos 10 mil milhões de anos do Universo,” diz Lamiya Mowla, do Instituto de Astronomia e Astrofísica da Faculdade de Artes e Ciências da Universidade de Toronto e autora principal do estudo.

“O programa 3D-DASH estende o legado do Hubble em imagens de área ampla para que possamos começar a desvendar os mistérios das galáxias para lá da nossa.”

Pela primeira vez, o 3D-DASH fornece aos investigadores um levantamento no infravermelho próximo quase completo de todo o campo COSMOS, um dos mais ricos campos de dados para estudos extra-galácticos para lá da Via Láctea. Sendo o comprimento de onda mais longo e avermelhado observável com o Hubble – logo para além do que é visível ao olho humano -, o infravermelho próximo significa que os astrónomos são mais capazes de ver as primeiras galáxias, que estão mais distantes.

Os astrónomos também precisaram de procurar numa vasta área do céu para encontrar objectos raros no Universo. Até agora, uma imagem tão grande só estava disponível a partir do solo e sofria de má resolução, o que limitava o que podia ser observado. O 3D-DASH ajudará a identificar fenómenos únicos como as galáxias mais massivas do Universo, buracos negros altamente activos e galáxias à beira de colidir e fundir-se numa só.

“Eu sou muito curiosa no que toca às galáxias monstruosas, que são as mais massivas do Universo formadas pela fusão de outras galáxias. Como cresceram as suas estruturas, e o que impulsionou as mudanças na sua forma?” diz Mowla, que começou a trabalhar no projecto em 2015 como estudante na Universidade de Yale. “Foi difícil estudar estes acontecimentos extremamente raros utilizando imagens existentes, o que motivou o design deste grande levantamento.”

Para fotografar uma zona do céu tão extensa, os investigadores utilizaram uma nova técnica com o Hubble conhecida como DASH (Drift And SHift). A técnica DASH cria uma imagem que é oito vezes maior do que o campo de visão padrão do Hubble, capturando várias exposições que são depois reunidas num único mosaico, semelhante ao modo como obtemos panoramas num smartphone.

A DASH também tira imagens mais rapidamente do que a técnica normalmente usada, tirando oito exposições por órbita do Hubble em vez de apenas uma, conseguindo em 250 horas o que teria anteriormente levado 2000 horas.

“O 3D-DASH acrescenta uma nova camada de observações únicas no campo COSMOS e é também um ponto de partida para os levantamentos espaciais da próxima década,” diz Ivelina Momcheva, chefe da ciência de dados do Instituto Max Planck para Astronomia e investigadora principal do estudo. “Dá-nos uma espreitadela das futuras descobertas científicas e permite-nos desenvolver novas técnicas para analisar estes grandes conjuntos de dados.”

O 3D-DASH cobre uma área total quase seis vezes maior do que o tamanho aparente da Lua no céu. É provável que este recorde permaneça inalterado pelo sucessor do Hubble, o James Webb, que está ao invés construído para imagens sensíveis e bastante ampliadas a fim de captar pequenos detalhes de uma pequena área.

É a maior imagem do céu no infravermelho próximo disponível para os astrónomos até ao lançamento da próxima geração de telescópios, na próxima década, como o Telescópio Espacial Nancy Grace Roman e o Euclid.

Até lá, tanto os astrónomos profissionais como os observadores amadores podem explorar os céus utilizando uma versão online interactiva da imagem 3D-DASH criada por Gabriel Brammer, membro do corpo docente do Centro Cosmic Dawn no Instituto Niels Bohr, na Universidade de Copenhaga.

Astronomia On-line
10 de Junho de 2022

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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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978: Observações do Hubble utilizadas para responder a perguntas-chave sobre exoplanetas

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CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Observações de arquivo de 25 Júpiteres quentes pelo Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA foram analisadas por uma equipa internacional de astrónomos, permitindo-lhes responder a cinco questões em aberto importantes para a nossa compreensão das atmosferas exoplanetárias. Entre outros achados, a equipa descobriu que a presença de óxidos e hidretos metálicos nas atmosferas exoplanetárias mais quentes estava claramente correlacionada com o facto de as atmosferas estarem termicamente invertidas.
Crédito: ESA/Hubble, N. Bartmann

Observações de arquivo de 25 Júpiteres quentes, pelo Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA, foram analisadas por uma equipa internacional de astrónomos, permitindo-lhes responder a cinco questões em aberto importantes para a nossa compreensão das atmosferas exoplanetárias.

Entre outros achados, a equipa descobriu que a presença de óxidos e hidretos metálicos nas atmosferas exoplanetárias mais quentes estava claramente correlacionada com o facto de as atmosferas estarem termicamente invertidas.

O campo da ciência exoplanetária há muito que mudou o seu foco de apenas detecção para a caracterização, embora esta caracterização continue a ser extremamente desafiante. Até agora, a maior parte da investigação sobre a caracterização tem sido direccionada para a modelagem, ou estudos centrados num ou em alguns exoplanetas.

Este novo trabalho, liderado por investigadores da UCL (University College London), utilizou a maior quantidade de dados de arquivo alguma vez examinados num único levantamento de atmosferas exoplanetárias para analisar as atmosferas de 25 exoplanetas.

A maioria dos dados provém de observações feitas com o Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA. O autor principal, Quentin Changeat, explica: “O Hubble permitiu a caracterização aprofundada de 25 exoplanetas e a quantidade de informação que aprendemos sobre a sua química e formação – graças a uma década de intensas campanhas de observação – é incrível.”

A equipa científica procurou encontrar respostas a cinco questões em aberto sobre atmosferas exoplanetárias – um objectivo ambicioso que conseguiram alcançar. As suas perguntas estudaram o que o H- (o H- é um ião negativo de hidrogénio que foi formado pela dissociação de uma molécula como o H2 (hidrogénio) ou H2O (água).

Estas moléculas separam-se a temperaturas muito elevadas, a mais de 2227º C) e certos metais nos podem dizer sobre a química e circulação das atmosferas exoplanetárias e sobre a formação planetária. Escolheram investigar uma vasta gama de Júpiteres quentes, com a intenção de identificar tendências dentro da sua população de amostras que possam fornecer uma visão mais geral das atmosferas exoplanetárias.

O colíder do estudo, Billy Edwards da UCL e do CEA (Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives) disse: “O nosso estudo marca um ponto de viragem para o campo: estamos agora a passar da caracterização de atmosferas exoplanetárias individuais para a caracterização de populações atmosféricas.”

A fim de investigar a sua amostra de 25 exoplanetas, a equipa reanalisou uma enorme quantidade de dados de arquivo, consistindo em 600 horas de observações do Hubble, que complementaram com mais de 400 horas de observações pelo Telescópio Espacial Spitzer. Os seus dados continham eclipses para todos os 25 exoplanetas e trânsitos para 17 deles.

Um eclipse ocorre quando um exoplaneta passa atrás da sua estrela do ponto de vista da Terra, e um trânsito ocorre quando um planeta passa em frente da sua estrela. Tanto os dados dos eclipses como os dados dos trânsitos podem fornecer informações cruciais sobre a atmosfera de um exoplaneta.

O levantamento em grande escala produziu resultados, com a equipa capaz de identificar algumas tendências e correlações claras entre as composições atmosféricas e o comportamento observado. Algumas das suas principais descobertas relacionavam-se com a presença ou ausência de inversões térmicas (uma inversão térmica é um fenómeno natural onde a atmosfera de um planeta ou exoplaneta não arrefece de forma estável com o aumento da altitude, mas em vez disso inverte do arrefecimento para o aquecimento a uma altitude mais elevada.

Pensa-se que as inversões térmicas ocorrem devido à presença de certas espécies metálicas na atmosfera. Por exemplo, a atmosfera da Terra tem uma inversão atmosférica que se deve à presença do ozono (O3)) nas atmosferas da sua amostra de exoplanetas.

Constataram que quase todos os exoplanetas com atmosfera termicamente invertida eram extremamente quentes, com temperaturas superiores a 2000 Kelvin. É importante notar que isto é suficientemente quente para que as espécies metálicas TiO (óxido de titânio), VO (óxido de vanádio) e FeH (hidreto de ferro) sejam estáveis numa atmosfera. Dos exoplanetas com inversões térmicas, verificou-se que quase todos tinham H-, TiO, VO ou FeH nas suas atmosferas.

É sempre um desafio tirar inferências de tais resultados, porque a correlação não implica necessariamente causalidade. No entanto, a equipa foi capaz de propor um argumento convincente para que a presença de H-, TiO, VO ou FeH pudesse levar a uma inversão térmica – nomeadamente que todas estas espécies metálicas absorvem muito eficazmente a luz estelar.

Pode ser que as atmosferas exoplanetárias suficientemente quentes para sustentar estes elementos tendam a ser termicamente invertidas, pois absorvem tanta luz estelar que as suas atmosferas superiores aquecem ainda mais. Por outro lado, a equipa também descobriu que os Júpiteres quentes mais frios (com temperaturas inferiores a 2000 K e, portanto, sem H-, TiO, VO ou FeH nas suas atmosferas) quase nunca tiveram atmosferas termicamente invertidas.

Um aspecto significativo desta investigação foi que a equipa conseguiu utilizar uma grande amostra de exoplanetas e uma quantidade extremamente grande de dados para determinar tendências, que podem ser utilizadas para prever o comportamento noutros exoplanetas.

Isto é extremamente útil, porque proporciona uma visão de como os planetas se podem formar e também porque permite que outros astrónomos planeiem mais eficazmente observações futuras. Inversamente, se um artigo científico se debruçar num único exoplaneta em grande detalhe, embora isso seja valioso, é muito mais difícil extrapolar tendências a partir dele.

Uma melhor compreensão das populações de exoplanetas poderia também aproximar-nos da resolução de mistérios em aberto sobre o nosso próprio Sistema Solar. Changeat acrescenta: “Muitas questões como as origens da água na Terra, a formação da Lua e as diferentes histórias evolutivas da Terra e de Marte, ainda estão por resolver apesar da nossa capacidade em obter medições in-situ. Grandes estudos populacionais de exoplanetas, como o que aqui apresentamos, visam a compreensão desses processos gerais.”

Astronomia On-line
29 de Abril de 2022

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953: Buracos negros aniquilam milhares de estrelas para estimular crescimento

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CIÊNCIA/ASTRONOMIA/BURACOS NEGROS

Imagens ópticas e em raios-X das galáxias NGC 1385, NGC 1566, NGC 3344 e NGC 6503. Estas quatro galáxias fazem parte de um grande levantamento de mais de 100 galáxias realizado pelo Chandra que procurava evidências de buracos negros crescentes. Um novo estudo revelou evidências de que buracos negros de massa estelar nestes ambientes densos estão a dilacerar várias estrelas e depois a usar os seus detritos para alimentar o seu crescimento. Os resultados do Chandra fornecem um percurso para a criação de “buracos negros de massa intermédia”, uma classe que é maior do que a variedade de massa estelar, mas mais pequena do que os buracos negros super-massivos. Para cada uma destas galáxias, os dados do Chandra são mostrados com imagens ópticas do Telescópio Espacial Hubble.
Crédito: raios-X – NASA/CXC/Universidade Estatal de Washington/V. Baldassare et al.; óptico – NASA/ESA/STScI (ver imagens individuais dos raios-X para NGC 1385, NGC 1566, NGC 3344 e NGC 6503)

Um novo levantamento de mais de 100 galáxias pelo Observatório de raios-X Chandra da NASA revelou sinais de que buracos negros estão a demolir milhares de estrelas numa tentativa de ganhar massa. As quatro galáxias vistas na imagem estão entre as 29 galáxias da amostra que mostraram evidências do crescimento de buracos negros perto dos seus centros.

Os raios-X do Chandra (a azul) foram sobrepostos em imagens ópticas, pelo Telescópio Espacial Hubble da NASA, das galáxias NGC 1385, NGC 1566, NGC 3344 e NGC 6503. As caixas destacam a localização dos buracos negros em crescimento.

Estes novos resultados sugerem um percurso algo violento para que pelo menos alguns destes buracos negros atinjam o seu tamanho actual – destruição estelar numa escala que raramente ou nunca foi vista antes.

Os astrónomos fizeram estudos detalhados de duas classes distintas de buracos negros. A variedade mais pequena são os buracos negros de “massa estelar”, que tipicamente têm massas de 5 a 30 vezes a massa do Sol. No outro lado do espectro estão os buracos negros super-massivos que vivem no meio da maioria das grandes galáxias, que têm milhões ou mesmo milhares de milhões de massas solares.

Nos últimos anos, também têm encontrado evidências de que existe uma classe chamada “buracos negros de massa intermédia”. O novo estudo do Chandra poderia explicar como tais buracos negros de massa intermédia são produzidos através do crescimento violento de buracos negros de massa estelar.

A chave para fazer buracos negros de massa intermédia pode ser o seu ambiente. Esta última investigação analisou enxames estelares muito densos nos centros de galáxias. Com estrelas tão próximas umas das outras, muitas passarão dentro da atracção gravitacional de buracos negros nos centros dos enxames.

O trabalho teórico da equipa implica que se a densidade de estrelas num enxame – o número comprimido num determinado volume – estiver acima de um valor limiar, um buraco negro de massa estelar no centro do enxame sofrerá um crescimento rápido à medida que puxa, desfaz e ingere as abundantes estrelas vizinhas em íntima proximidade.

Dos enxames do novo estudo do Chandra, os que tinham densidade acima deste limiar tinham cerca do dobro de buracos negros em crescimento do que os que estavam abaixo deste limiar de densidade. O limiar de densidade depende também da rapidez com que as estrelas nos enxames se estão a mover.

O processo sugerido pelo estudo Chandra mais recente pode ocorrer em qualquer altura da história do Universo, implicando que os buracos negros de massa intermédia podem formar-se milhares de milhões de anos após o Big Bang, até nos dias de hoje.

O artigo que descreve estes resultados foi aceite para publicação na revista The Astrophysical Journal. Também está disponível online.

Astronomia On-line
22 de Abril de 2022

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927: Astrónomos detectam precursor de buraco negro supermassivo à espreita nos dados de arquivo do Hubble

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CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Impressão de artista de GNz7q.
Crédito: ESA/Hubble, N. Bartmann

Uma equipa internacional de astrónomos, utilizando dados de arquivo do Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA e outros observatórios espaciais e terrestres, descobriram um objecto único no Universo distante e primitivo que é uma ligação especial entre as galáxias formadoras de estrelas e o aparecimento dos primeiros buracos negros super-massivos.

Este objecto é o primeiro do seu género a ser descoberto tão cedo na história do Universo e tem passado despercebido numa das áreas mais bem estudadas do céu nocturno.

Os astrónomos têm lutado para compreender o aparecimento de buracos negros super-massivos no início do Universo desde que estes objectos foram descobertos a distâncias correspondentes a um período apenas 750 milhões de anos após o Big Bang. O rápido crescimento de buracos negros em galáxias empoeiradas e com formação estelar precoce está previsto por teorias e simulações de computador, mas até agora não tinham sido observados.

Agora, porém, os astrónomos relataram a descoberta de um objecto – a que deram o nome de GNz7q – que se pensa ser o primeiro buraco negro de crescimento muito rápido a ser encontrado no início do Universo. Os dados de arquivo do instrumento ACS (Advanced Camera for Surveys) do Hubble ajudaram a equipa a estudar a emissão ultravioleta do disco de acreção do buraco negro e a determinar que GNz7q existiu apenas 750 milhões de anos após o Big Bang.

“A nossa análise sugere que GNz7q é o primeiro exemplo de um buraco negro de crescimento rápido no núcleo empoeirado de uma galáxia ‘starburst’ numa época próxima do primeiro buraco negro super-massivo conhecido no Universo,” explica Seiji Fujimoto, astrónomo do Instituto Niels Bohr da Universidade de Copenhaga, na Dinamarca, e autor principal do artigo que descreve esta descoberta. “As propriedades do objecto, por todo o espectro electromagnético, estão em excelente concordância com as previsões das simulações teóricas.”

As teorias actuais preveem que os buracos negros super-massivos começam a sua vida nos núcleos envoltos em poeira de galáxias “starburst” (com formação estelar explosiva), antes de expulsarem o gás e a poeira circundantes e de emergir como quasares extremamente luminosos. Embora sejam extremamente raros, foram detectados exemplos tanto de galáxias “starburst” poeirentas como de quasares luminosos no início do Universo. A equipa pensa que GNz7q pode ser o “elo que falta” entre estas duas classes de objectos.

“GNz7q proporciona uma ligação directa entre estas duas raras populações e proporciona uma nova via para compreender o rápido crescimento de buracos negros super-massivos nos primeiros dias do Universo,” continuou Fujimoto. “A nossa descoberta é um precursor dos buracos negros super-massivos que observamos em épocas posteriores.”

Apesar de outras interpretações dos dados da equipa não poderem ser completamente excluídas, as propriedades observadas de GNz7q estão em forte concordância com as previsões teóricas. A galáxia hospedeira de GNz7q está a formar estrelas a um ritmo de 1600 massas solares por ano (isto não quer dizer que se formam 1600 estrelas parecidas com o Sol por ano, mas uma variedade de estrelas com massas diferentes que totalizam 1600 vezes a massa do nosso Sol) e o próprio GNz7q aparece muito brilhante no ultravioleta, mas muito ténue em raios-X. A equipa interpretou isto – juntamente com o brilho infravermelho da galáxia hospedeira – para sugerir que abriga um buraco negro de crescimento rápido ainda obscurecido pelo núcleo poeirento do seu disco de acreção no centro da galáxia hospedeira.

Para além da importância de GNz7q para a compreensão das origens dos buracos negros super-massivos, esta descoberta é notável pela sua localização no campo GOODS (Great Observatories Origins Deep Survey) North do Hubble, uma das áreas mais escrutinadas do céu nocturno.

“GNz7q é uma descoberta única que foi encontrada mesmo no centro de um famoso e bem estudado campo celeste – mostrando que mesmo as grandes descobertas podem muitas vezes estar escondidas mesmo à nossa frente,” comentou Gabriel Brammer, outro astrónomo do Instituto Niels Bohr da Universidade de Copenhaga e membro da equipa por detrás deste resultado. “É improvável que a descoberta de GNz7q, dentro da área relativamente pequena do levantamento GOODS-N, tenha sido apenas sorte, mas a prevalência de tais fontes pode, de facto, ser significativamente maior do que se pensava anteriormente.”

A descoberta de GNz7q, escondido à vista de todos, só foi possível graças aos conjuntos de dados únicos e detalhados, em vários comprimentos de onda, disponíveis para o GOODS-North. Sem esta riqueza de dados, GNz7q teria sido fácil de ignorar, uma vez que lhe faltam as características distintas normalmente utilizadas para identificar os quasares no início do Universo.

A equipa espera agora procurar sistematicamente objectos semelhantes utilizando levantamentos dedicados de alta resolução e tirar partido dos instrumentos espectroscópicos do Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA para estudar objectos como GNz7q com detalhes sem precedentes.

“A caracterização completa destes objectos e o estudo da sua evolução e física subjacente com muito mais detalhe tornar-se-á possível com o Telescópio Espacial James Webb,” conclui Fujimoto. “Uma vez em funcionamento regular, o Webb terá o poder de determinar conclusivamente quão comuns estes buracos negros de crescimento rápido realmente são.”

Astronomia On-line
15 de Abril de 2022

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922: Maior cometa já visto tem tamanho confirmado pelo telescópio Hubble

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CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Lucas Vinicius Santos via nexperts

Nesta terça-feira (12), a Administração Nacional da Aeronáutica e Espaço dos Estados Unidos (NASA) confirmou o tamanho do maior cometa já visto pela humanidade. O cometa gelado, com aproximadamente 128 quilómetros de diâmetro, foi observado pelo Telescópio Espacial Hubble. Segundo a agência espacial, o cometa tem o maior núcleo já analisado por astrónomos, cerca de 50 vezes maior que a maioria dos cometas conhecidos.

O objecto voador, nomeado de C/2014 UN271 (Bernardinelli-Bernstein), tem massa de 500 triliões de toneladas e está se movendo a 32 mil quilómetros por hora — a descoberta foi realizada pelos astrónomos Pedro Bernardinelli, brasileiro, e Gary Bernstein em 2010. O tamanho dele é cerca de 100 mil vezes maior que a massa de um cometa típico encontrado próximo do Sol.

Comparativo entre os maiores cometas já observados por astrónomos
Fonte: NASA

“Este cometa é literalmente a ponta do icebergue de muitos milhares de cometas que são muito fracos para serem vistos nas partes mais distantes do sistema solar. Sempre suspeitamos que este cometa tinha que ser grande porque é tão brilhante a uma distância tão grande. Agora confirmamos que é”, disse o co-autor de um novo estudo publicado no The Astrophysical Journal Letters, David Jewitt.

Cometa a caminho da Terra?

É importante destacar que, por enquanto, o cometa não representa nenhum perigo à Terra, já que ele nunca chegará a menos de 1,6 bilhão quilómetros de distância do Sol — o máximo de proximidade será em 2031, quando chegar próximo a Saturno.

Até então, o cometa recordista em tamanho era o C/2002 VQ94, com um núcleo de 96 quilómetros de diâmetro, descoberto em 2002 pelo projecto Lincoln Near-Earth Asteroid Research (LINEAR).

Quando o C/2014 UN271 foi descoberto, em Novembro de 2010, estava a cerca de 3 bilhões de quilómetros de distância do Sol. Actualmente, ele está um pouco mais próximo e, por isso, o Hubble conseguiu captar informações sobre a luz brilhante do cometa e comparar os dados com observações anteriores.

TecMundo
12/04/2022 às 17:39

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885: Hubble analisa meteorologia extrema em Júpiteres ultra-quentes

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CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Impressão de artista do planeta KELT-20b que orbita uma estrela azul-branca. O planeta gigante está tão perto da sua estrela (8 milhões de quilómetros) que a torrente de radiação ultravioleta da estrela aquece a atmosfera do planeta a mais de 1600º C. Isto cria uma camada térmica onde a atmosfera aumenta de temperatura com a altitude. Esta é a melhor evidência até à data – obtida pelo Telescópio Espacial Hubble – para uma estrela hospedeira que afecta directamente a atmosfera de um planeta. O planeta escaldante está a 456 anos-luz de distância.
Crédito: NASA, ESA, Leah Hustak (STScI)

Astrónomos do Telescópio Espacial Hubble da NASA estudaram uma classe única de exoplanetas ultra-quentes. Estes mundos inchados, do tamanho de Júpiter, estão tão precariamente perto da sua estrela-mãe que estão a ser “assados” a temperaturas acima dos 1600º C. Isto é suficientemente quente para derreter a maioria dos metais, incluindo o titânio. Têm as atmosferas planetárias mais quentes alguma vez vistas.

Em dois novos artigos científicos, equipas de astrónomos do Hubble estão a relatar condições meteorológicas bizarras nestes mundos abrasadores. Está a chover rocha derretida num planeta e no outro a sua atmosfera superior está a ficar mais quente em vez de fria porque está a ser “queimada” pela radiação ultravioleta (UV) da sua estrela.

Esta investigação vai além de simplesmente encontrar atmosferas planetárias estranhas. O estudo do clima extremo dá aos astrónomos uma melhor compreensão da diversidade, complexidade e química exótica que se verifica em mundos longínquos por toda a nossa Galáxia.

“Ainda não temos uma boa compreensão da meteorologia em diferentes ambientes planetários,” disse David Sing da Universidade Johns Hopkins em Baltimore, no estado norte-americano de Maryland, co-autor de um dos estudos relatados. “Quando olhamos para a Terra, todas as nossas previsões meteorológicas estão ainda muito bem ajustadas ao que podemos medir.

Mas quando olhamos para um exoplaneta distante, temos poderes de previsão limitados porque não construímos uma teoria geral sobre como tudo acontece numa atmosfera e como responde a condições extremas. Mesmo conhecendo a química e a física básicas, não se sabe como se vai manifestar de formas complexas.”

Num artigo publicado na edição de 7 de Abril da revista Nature, os astrónomos descrevem observações de WASP-178b pelo Hubble, localizado a cerca de 1300 anos-luz de distância. No lado diurno a atmosfera não tem nuvens e é enriquecida com gás monóxido de silício. Dado que um lado do planeta está permanentemente virado para a sua estrela, a tórrida atmosfera é “chicoteada” para o lado nocturno a velocidades semelhantes às dos super-furacões, velocidades estas que excedem 3200 km/h.

No lado nocturno, o monóxido de silício pode arrefecer o suficiente para se condensar em rocha que “chove” a partir de nuvens, mas mesmo ao amanhecer e ao anoitecer, o planeta é suficientemente quente para vaporizar rocha. “Sabíamos que tínhamos visto algo realmente interessante com esta característica do monóxido de silício,” disse Josh Lothringer da Universidade de Utah Valley em Orem.

Num artigo publicado na edição de 24 de Janeiro da revista The Astrophysical Journal Letters, Guangwei Fu da Universidade de Maryland, College Park, descreveu um Júpiter super-quente, KELT-20b, localizado a aproximadamente 400 anos-luz de distância. Neste planeta, uma explosão de luz ultravioleta da sua estrela-mãe está a criar uma camada térmica na atmosfera, muito semelhante à estratosfera terrestre. “Até agora, nunca sabíamos como a estrela hospedeira afectava directamente a atmosfera de um planeta. Tem havido muitas teorias, mas agora temos os primeiros dados de observação,” disse Fu.

Em comparação, na Terra, o ozono na atmosfera absorve a luz UV e aumenta as temperaturas numa camada entre cerca de 11 e 50 quilómetros acima da superfície da Terra. Em KELT-20b, a radiação UV da estrela está a aquecer metais na atmosfera, o que faz com que a camada de inversão térmica seja muito forte.

As evidências vieram da detecção de água pelo Hubble em observações no infravermelho próximo, e da detecção de monóxido de carbono pelo Telescópio Espacial Spitzer da NASA. Estes elementos são irradiados através da atmosfera superior, quente e transparente, que é produzida pela camada de inversão.

Esta assinatura é única do que os astrónomos veem nas atmosferas de Júpiteres quentes em órbita de estrelas menos quentes, como o nosso Sol. “O espectro de emissão de KELT-20b é bastante diferente do de outros Júpiteres quentes.” disse Fu. “Isto é uma evidência convincente de que os planetas não vivem isolados, mas são afectados pela sua estrela hospedeira.”

Embora os Júpiteres super-quentes sejam inabitáveis, este tipo de investigação ajuda a preparar o caminho para uma melhor compreensão das atmosferas dos planetas terrestres potencialmente habitáveis. “Se não conseguirmos descobrir o que está a acontecer nos Júpiteres super-quentes onde temos dados observacionais sólidos, não vamos ter capacidade de descobrir o que está a acontecer em espectros mais fracos a partir da observação de exoplanetas terrestres,” disse Lothringer. “Este é um teste às nossas técnicas, que nos permite construir uma compreensão geral das propriedades físicas tais como a formação de nuvens e a estrutura atmosférica.”

Astronomia On-line
8 de Abril de 2022

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