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

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


 

1128: Geologia a 50 anos-luz: o Webb prepara-se para estudar mundos rochosos

CIÊNCIA/ASTRONOMIA/GEOLOGIA

Ilustração que mostra como poderia ser o exoplaneta 55 Cancri e, com base no entendimento actual do planeta. 55 Cancri e é um planeta rochoso com um diâmetro quase duas vezes superior ao da Terra orbitando a apenas 0,015 unidades astronómicas da sua estrela parecida com o Sol. Devido à sua órbita íntima, o planeta é extremamente quente, com temperaturas diurnas que atingem cerca de 2400 graus Celsius.
Crédito: NASA, ESA, CSA, Dani Player (STScI)

Com os seus segmentos do espelho totalmente alinhados e os seus instrumentos científicos em calibração, o Telescópio Espacial James Webb da NASA está a poucas semanas de ficar totalmente operacional. Logo após as primeiras observações serem reveladas este verão, terá início a ciência profunda do Webb.

Entre as investigações planeadas para o primeiro ano estão estudos de dois exoplanetas quentes classificados como “super-Terras” pelo seu tamanho e composição rochosa: 55 Cancri e, coberto de lava, e LHS 3844 b. Os investigadores vão treinar os espectrógrafos de alta precisão do Webb nestes planetas com vista a compreender a diversidade geológica dos planetas pela Galáxia e a evolução de planetas rochosos como a Terra.

A super-quente super-Terra 55 Cancri e

55 Cancri e orbita a menos de 2,4 milhões de quilómetros da sua estrela parecida com o Sol (1/25 da distância entre Mercúrio e o Sol), completando uma órbita em menos de 18 horas. Com temperaturas de superfície muito acima do ponto de fusão de minerais típicos que formam rochas, pensa-se que o lado diurno do planeta esteja coberto por oceanos de lava.

Presume-se que os planetas que orbitam tão perto da sua estrela tenham bloqueio de maré, com um lado virado permanentemente para a estrela. Como resultado, o ponto mais quente do planeta deve ser aquele que enfrenta a estrela mais directamente, e a quantidade de calor proveniente do lado diurno não deve mudar muito ao longo do tempo.

Mas este não parece ser o caso. As observações de 55 Cancri e pelo Telescópio Espacial Spitzer da NASA sugerem que a região mais quente não é a parte que enfrenta a estrela mais directamente, enquanto que a quantidade total de calor detectada a partir do lado diurno varia.

Será que 55 Cancri e tem uma atmosfera espessa?

Uma explicação para estas observações é que o planeta tem uma atmosfera dinâmica que move o calor. “55 Cancri e poderia ter uma atmosfera espessa dominada por oxigénio ou azoto,” explicou Renyu Hu do JPL da NASA, no sul do estado norte-americano da Califórnia, que lidera uma equipa que vai utilizar o NIRCam (Near-Infrared Camera) do Webb e o MIRI (Mid-Infrared Instrument) para capturar o espectro de emissões térmicas do lado diurno do planeta. “Se tiver uma atmosfera, [o Webb] tem a sensibilidade e o alcance de comprimento de onda para a detectar e determinar do que é feita,” acrescentou Hu.

Ou será que chove lava à noite em 55 Cancri e?

Outra possibilidade intrigante, no entanto, é que 55 Cancri e não tem bloqueio de maré. Ao invés, pode ser como Mercúrio, girando três vezes por cada duas órbitas (o que é conhecido como uma ressonância 3:2). Como resultado, o planeta teria um ciclo dia-noite.

“Isso poderia explicar porque é que a parte mais quente está deslocada,” explicou Alexis Brandeker, investigador da Universidade de Estocolmo que lidera a outra equipa que estuda o planeta. “Tal como na Terra, levaria tempo para que a superfície aquecesse. A hora mais quente do dia seria à tarde, não ao meio-dia.”

A equipa de Brandeker planeia testar esta hipótese usando o NIRCam para medir o calor emitido pelo lado iluminado de 55 Cancri e durante quatro órbitas diferentes. Se o planeta tiver uma ressonância de 3:2, vão observar cada hemisfério duas vezes e deverão ser capazes de detectar qualquer diferença entre os hemisférios.

Neste cenário, a superfície aqueceria, derreteria e até seria vaporizada durante o dia, formando uma atmosfera muito fina que o Webb poderia detectar. À noite, o vapor arrefeceria e condensar-se-ia para formar gotículas de lava que choveriam de volta para a superfície, tornando-a sólida novamente à medida que a noite cai.

A menos quente super-Terra LHS 3844 b

Ao passo que 55 Cancri e fornecerá informações sobre a geologia exótica de um mundo coberto de lava, LHS 3844 b oferece uma oportunidade única para analisar a rocha sólida numa superfície exoplanetária.

Como 55 Cancri e, LHS 3844 b orbita extremamente perto da sua estrela, completando uma revolução em 11 horas. No entanto, como a sua estrela é relativamente pequena e fria, o planeta não é suficientemente quente para que a superfície esteja derretida. Além disso, as observações do Spitzer indicam que é muito pouco provável que o planeta tenha uma atmosfera substancial.

De que é feita a superfície de LHS 3844 b?

Embora não possamos fotografar a superfície de LHS 3844 b directamente com o Webb, a falta de uma atmosfera obscura torna possível o estudo da superfície com espectroscopia.

“Acontece que diferentes tipos de rochas têm diferentes espectros,” explicou Laura Kreidberg no Instituto Max Planck para Astronomia. “Pode-se ver com os olhos que o granito é de cor mais clara do que o basalto.” Existem diferenças semelhantes na luz infravermelha que as rochas emitem.”

A equipa de Kreidberg vai utilizar o MIRI para capturar o espectro de emissão térmica do lado diurno de LHS 3844 b e depois compará-lo com espectros de rochas conhecidas, como o basalto e o granito, para determinar a sua composição. Se o planeta for vulcanicamente activo, o espectro poderá também revelar a presença de vestígios de gases vulcânicos.

A importância destas observações vai muito além de apenas dois dos mais de 5000 exoplanetas confirmados. “Eles vão dar-nos novas perspectivas fantásticas sobre planetas semelhantes à Terra no geral, ajudando-nos a aprender como poderia ter sido a Terra primitiva quando estava quente como estes planetas estão hoje,” disse Kreidberg.

Estas observações de 55 Cancri e e LHS 3844 b serão realizadas como parte do programa de Observadores Gerais do Ciclo 1 do Webb. Os programas de Observadores Gerais foram seleccionados competitivamente usando um sistema de revisão anónimo, o mesmo sistema usado para atribuir tempo no Hubble.

Astronomia On-line
31 de Maio de 2022


 

1006: Exoplanetas mais jovens são candidatos melhores na procura por outras Terras

CIÊNCIA/ASTRONOMIA/EXOPLANETAS

O planeta Terra tem vulcanismo activo, o que ajuda à habitabilidade e à presença de um clima temperado. Na imagem, a erupção do vulcão Plosky Tolbachik, em Kamchatka, Rússia.
Crédito: AirPano

À medida que a comunidade científica procura mundos em órbita de estrelas próximas que possam potencialmente abrigar vida, uma nova investigação conduzida pelo SwRI (Southwest Research Institute) sugere que os exoplanetas rochosos mais jovens são mais propensos a suportar climas temperados, semelhantes ao da Terra.

No passado, os cientistas concentraram-se em planetas situados dentro da zona habitável de uma estrela, onde não é demasiado quente nem demasiado frio para a existência de uma superfície de água líquida. Contudo, mesmo dentro desta zona habitável, os planetas ainda podem desenvolver climas inóspitos à vida. A manutenção de climas temperados também requer que um planeta tenha calor suficiente para alimentar um ciclo de carbono à escala planetária. Uma fonte chave desta energia é o decaimento dos isótopos radioactivos de urânio, tório e potássio.

Esta fonte de calor crítica pode alimentar a convecção do manto de um exoplaneta rochoso, um movimento lento da região entre o núcleo e a crosta de um planeta que eventualmente derrete à superfície. A desgaseificação vulcânica superficial é uma fonte primária de CO2 para a atmosfera, o que ajuda a manter um planeta quente. Sem a desgaseificação do manto, é pouco provável que os planetas suportem climas temperados e habitáveis como o da Terra.

“Sabemos que estes elementos radioactivos são necessários para regular o clima, mas não sabemos por quanto tempo estes elementos podem fazer isto, porque decaem com o tempo,” disse o Dr. Cayman Unterborn, autor principal de um artigo na revista The Astrophysical Journal Letters sobre a investigação.

“Além disso, os elementos radioactivos não estão distribuídos uniformemente por toda a Galáxia e, à medida que os planetas envelhecem, podem ficar sem calor e a desgaseificação cessa. Dado que os planetas podem ter mais ou menos destes elementos do que a Terra, queríamos compreender como esta variação pode afectar quanto tempo os exoplanetas rochosos podem suportar climas temperados, semelhantes ao da Terra.”

O estudo dos exoplanetas é um desafio. A tecnologia actual não consegue medir a composição da superfície de um exoplaneta, muito menos a do seu interior. Os cientistas podem, contudo, medir espectroscopicamente a abundância de elementos numa estrela, estudando como a luz interage com os elementos das camadas superiores de uma estrela. Usando estes dados, os cientistas podem inferir a composição dos planetas em órbita usando a composição estelar como uma aproximação das dos planetas.

“Utilizando estrelas hospedeiras para estimar a quantidade destes elementos que entrariam nos planetas ao longo da história da Via Láctea, calculámos durante quanto tempo podemos esperar que os planetas tenham vulcanismo suficiente para suportar um clima temperado antes de ficarem sem energia,” disse Unterborn.

“Sob as condições mais pessimistas, estimamos que este espaço crítico de tempo seja de apenas cerca de 2 mil milhões para um planeta de massa terrestre e de 5-6 mil milhões de anos para planetas de massa superior em condições mais optimistas. Para os poucos planetas para os quais temos idades, descobrimos que apenas alguns eram suficientemente jovens para dizermos com confiança que hoje em dia podem ter desgaseificação superficial de carbono, quando os observássemos, digamos, com o Telescópio Espacial James Webb.”

Esta investigação combinou dados observacionais directos e indirectos com modelos dinâmicos para compreender quais os parâmetros que mais afectam a capacidade de um exoplaneta em suportar um clima temperado. Mais experiências de laboratório e modelação computacional vão quantificar a gama razoável destes parâmetros, particularmente na era do Telescópio Espacial James Webb, que proporcionará uma caracterização mais profunda dos alvos individuais.

Com o telescópio Webb, será possível medir a variação tridimensional das atmosferas exoplanetárias. Estas medições vão aprofundar o conhecimento dos processos atmosféricos e das suas interacções com a superfície e o interior do planeta, o que permitirá aos cientistas estimar melhor se um exoplaneta rochoso na zona habitável é demasiado antigo para ser parecido com a Terra.

“Os exoplanetas sem desgaseificação activa são mais susceptíveis de serem planetas frios, tipo bola de neve,” disse Unterborn. “Embora não possamos dizer que os outros planetas não tenham desgaseificação hoje em dia, podemos dizer que exigiriam condições especiais para o fazer, tais como ter aquecimento de maré ou placas tectónicas. Isto inclui os exoplanetas de alto perfil descobertos no sistema estelar TRAPPIST-1. Independentemente disso, os planetas mais jovens com climas temperados podem ser os locais mais simples para procurar outras Terras.”

Astronomia On-line
6 de Maio de 2022


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


 

984: Telescópio James Webb já tem os espelhos alinhados! Veja o vídeo

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

O telescópio James Webb foi lançado com sucesso no dia 25 de Dezembro de 2021 e desde essa altura que tem estado em afinações. Como já revelamos, o James Webb vai estudar um sistema com sete planetas semelhantes à Terra

As notícias mais recentes da NASA, revelam que o Telescópio James Webb já concluiu o alinhamento dos sensores.

No passado dia 25 de Dezembro, o foguete Ariane 5 descolou do porto espacial de Kourou levando consigo o James Webb, o telescópio de 8,8 mil milhões de euros.

Depois de 5 meses do lançamento do telescópio, a NASA revelou recentemente que já concluído o processo de alinhamento dos dezoito espelhos hexagonais fabricados em berílio e que são revestidos com uma fina camada de ouro. O alinhamento de todos os espelhos, permitirá ter imagens com boa qualidade e detalhe.

A calibração dos espelhos teve como referência um ponto no espaço denominado “Grande Nuvem de Magalhães”, galáxia anã satélite que orbita a Via-Láctea.

Segundo o cronograma divulgado pela NASA, o processo de alinhamento dos espelhos finalizado dá início a outro processo que deve durar cerca de 60 dias até que o equipamento consiga ajustar as quatro câmaras: NIRCam, NIRSpec, NIRISS e MIRI.

Veja o vídeo do alinhamento dos espelhos do James Webb

James Webb é o mais poderoso telescópio espacial de sempre deverá observar as primeiras galáxias, formadas ‘apenas’ 200 milhões de anos após o princípio do Universo. De relembrar que o telescópio espacial James Webb atingiu em Janeiro a sua configuração final o que significa que está pronto para começar a funcionar na sua totalidade. No entanto, a total operação do tal telescópio só deverá acontecer dentro de cerca de cinco meses, revelou agência espacial norte-americana.

O telescópio é pilotado a partir da cidade norte-americana de Baltimore, na costa leste dos Estados Unidos.

Pplware
Autor: Pedro Pinto
02 Mai 2022


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


 

926: O instrumento mais frio do Telescópio Webb atinge a temperatura de funcionamento

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Nesta ilustração, o escudo de calor, de várias camadas, do Telescópio Espacial James Webb da NASA estende-se por baixo do espelho de “favo de mel” do observatório. O escudo solar foi o primeiro passo para arrefecer os instrumentos infravermelhos do Webb, mas o MIRI (Mid-Infrared Instrument) requer ajuda adicional para atingir a sua temperatura de funcionamento.
Crédito: Centro de Voo Espacial Goddard da NASA/CIL/Adriana Manrique Gutierrez

O Telescópio Espacial James Webb da NASA vai ver as primeiras galáxias formadas após o Big Bang, mas para isso os seus instrumentos primeiro precisam de ficar frios – realmente frios. No dia 7 de Abril, o MIRI (Mid-Infrared Instrument) do Webb – desenvolvido em conjunto pela NASA e pela ESA – atingiu a sua temperatura final de funcionamento abaixo dos 7 K (-266º C).

Juntamente com os outros três instrumentos do Webb, o MIRI arrefeceu inicialmente à sombra do escudo de calor do Webb, do tamanho de um campo de ténis, caindo para cerca de 90 K (-183º C). Mas a queda para menos de 7 K exigiu um dispositivo de arrefecimento eléctrico. Na semana passada, a equipa passou um ponto particularmente desafiante, chamado “pinch point”, no qual o instrumento passa de 15 K (-258º C) para 6,4 K (-267º C).

“A equipa de arrefecimento do MIRI investiu muito trabalho no desenvolvimento do procedimento para este ‘pinch point’,” disse Analyn Schneider, gestora de projecto do MIRI no JPL da NASA no sul da Califórnia. “A equipa estava ao mesmo tempo entusiasmada e nervosa, entrando na actividade crítica. No final, foi uma execução típica deste procedimento e o desempenho do instrumento é ainda melhor do que o esperado.”

A baixa temperatura é necessária porque todos os quatro instrumentos do Webb detectam luz infravermelha – comprimentos de onda ligeiramente maiores do que aqueles que os olhos humanos podem ver. Galáxias distantes, estrelas escondidas em casulos de poeira, planetas para lá do nosso Sistema Solar, todos emitem luz infravermelha.

Mas o mesmo acontece com outros objectos quentes, incluindo o próprio hardware electrónico e óptico do Webb. O arrefecimento dos detectores dos quatro instrumentos e do hardware circundante suprime estas emissões infravermelhas. O MIRI detecta comprimentos de onda infravermelhos mais longos do que os outros três instrumentos, o que significa que precisa de ficar ainda mais frio.

Outra razão pela qual os detectores do Webb precisam de estar frios é para suprimir algo chamado corrente escura, ou corrente eléctrica criada pela vibração dos átomos nos próprios detectores. A corrente escura imita um sinal verdadeiro nos detectores, dando a falsa impressão de terem sido atingidos pela luz de uma fonte externa. Esses sinais falsos podem “afogar” os sinais reais que os astrónomos querem encontrar. Uma vez que a temperatura é uma medida de quão rápido os átomos do detector estão a vibrar, a redução da temperatura significa menos vibração, o que, por sua vez, significa menos corrente escura.

A capacidade do MIRI de detectar comprimentos de onda infravermelhos mais longos também o torna mais sensível à corrente escura, pelo que necessita de ficar mais frio do que os outros instrumentos para remover completamente esse efeito. Por cada grau que a temperatura do instrumento sobe, a corrente escura sobe por um factor de cerca de 10.

Assim que o MIRI alcançou 6,4 K, os cientistas começaram uma série de verificações para se certificarem que os detectores estavam a funcionar como esperado. Tal como um médico que procura qualquer sinal de doença, a equipa do MIRI analisa os dados que descrevem a saúde do instrumento, depois dá ao instrumento uma série de comandos para ver se ele pode executar correctamente as tarefas.

Este marco é o culminar do trabalho de cientistas e engenheiros de várias instituições para além do JPL, incluindo a Northtop Grumman, que construiu o dispositivo de arrefecimento e o Centro de Voo Espacial Goddard da NASA, que supervisionou a integração do MIRI e do refrigerador no resto do observatório.

“Passámos anos a treinar para esse momento, correndo os comandos e as verificações que fizemos no MIRI,” disse Mike Ressler, cientista do projecto MIRI no JPL. “Foi como um guião de um filme: tudo o que devíamos ter feito estava escrito e ensaiado. Quando os dados dos testes apareceram, fiquei entusiasmado por ver que eram exactamente como esperado e que tínhamos um instrumento saudável.”

Há ainda mais desafios que a equipa terá que enfrentar antes do MIRI poder dar início à sua missão científica. Agora que o instrumento está à temperatura de funcionamento, os membros da equipa vão tirar imagens de teste de estrelas e outros objectos conhecidos que podem ser utilizados para a calibração e para verificar o funcionamento e funcionalidade do instrumento. A equipa vai realizar estes preparativos juntamente com a calibração dos outros três instrumentos, fornecendo as primeiras imagens científicas do Webb este verão.

“Estou imensamente orgulhoso por fazer parte deste grupo de cientistas e engenheiros altamente motivados e entusiasmados, vindos de toda a Europa e dos EUA,” disse Alistair Glasse, cientista do instrumento MIRI do ATC (Astronomy Technology Centre), em Edimburgo, Escócia. “Este período é a nossa ‘prova de fogo’, mas já é claro para mim que os laços pessoais e o respeito mútuo que construímos ao longo dos últimos anos é o que nos levará nos próximos meses a fornecer, à comunidade astronómica mundial, um instrumento fantástico.”

Astronomia On-line
15 de Abril de 2022


Pelas vítimas do genocídio praticado
pela União Soviética na Ucrânia


 

836: Hubble descobriu o sistema solar mais distante e mais antigo até hoje… disse a NASA

CIÊNCIA/UNIVERSO

A NASA, no passado dia 23 de Março, prometeu uma “descoberta excitante” digna de entrar “nos livros de registo”. Não deu muitos detalhes, mas prometeu que “a descoberta do Hubble não só expandirá a nossa compreensão do universo, mas também criará uma área de investigação emocionante para o futuro de Hubble e do recém-lançado telescópio James Webb”. Bem, aqui está a surpresa!

O Hubble acabou de encontrar o sistema solar mais distante e mais antigo até à data.

O Telescópio Espacial Hubble da NASA estabeleceu um novo marco extraordinário: detectar a luz de uma estrela que existiu no primeiro mil milhão de anos após o nascimento do universo no big bang – a estrela individual mais distante já vista até hoje.

A descoberta foi feita a partir de dados recolhidos durante o programa RELICS (Reionization Lensing Cluster Survey) do Hubble, liderado pelo co-autor Dan Coe no Space Telescope Science Institute (STScI).

A 12,9 mil milhões de anos-luz de distância…

“Earendel” é uma palavra inglesa antiga que significa “estrela da manhã” ou “luz crescente” e é o nome que a equipa de Brian Welch escolheu para a estrela mais distante que alguma vez conseguimos detectar.

O nome é adequado porque é de facto uma luz crescente: um sistema planetário que surgiu apenas 900 milhões de anos após o Big Bang.

Lente gravitacional… que nos mostra um universo “impossível”

Em grosso modo, a lente gravitacional é formada devido a uma distorção no espaço-tempo causada pela presença de um corpo de grande massa entre um objecto e um observador. Tais “lentes” são formadas quando a luz de objectos distantes e brilhantes se dobram em torno de um objecto maciço (mais tipicamente uma galáxia, daí o nome galáxia) entre o objecto emissor e receptor (e é amplificado).

Desta forma, ao varrer bem o céu, podemos ver coisas distantes que estão por detrás de objectos relativamente mais próximos.

Portanto, utilizando este fenómeno e graças ao Hubble, os investigadores identificaram uma estrela (sistema de uma ou duas estrelas) com uma massa estimada de cerca de 50 vezes a do Sol. A descoberta é excepcional porque o “redshift” é 6.2.

O Redshift” (desvio para o vermelho) é o efeito que nos permite inferir a distância dos objectos astronómicos. Quanto mais alto o número, mais longe. Observações prévias de estrelas individuais mais distantes tiveram redshifts de 1,5 no máximo.

Uma estrela antiga… muito antiga!

É verdade que os detalhes precisos da temperatura, massa e propriedades espectrais da estrela permanecem desconhecidos, mas a descoberta materializa algo que só podemos adivinhar até agora.

Assim, a bola está do lado do mais recente telescópio, o James Webb. Este incrível equipamento, que custou 10 mil milhões de dólares, tem o poder de mudar para sempre a forma como entendemos a ciência planetária.

Com o Webb, esperamos confirmar que Earendel é de facto uma estrela, além de medir o seu brilho e temperatura. Também esperamos descobrir que a galáxia Sunrise Arc está carente de elementos pesados ​​que se formam nas gerações subsequentes de estrelas. Isso sugere que Earendel é uma estrela rara e massiva, pobre em metal.

Estes detalhes restringirão o seu tipo e estágio no ciclo de vida estelar.

Explicou Coe.

Pplware
Autor: Vítor M.
30 Mar 2022



 

761: Telescópio Espacial James Webb atinge marco no alinhamento, óptica está a funcionar na perfeição

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Apesar do objetivo desta imagem ser o de focar na estrela brilhante no centro para avaliação do alinhamento, as óticas do Webb e do instrumento NIRCam são tão sensíveis que as galáxias e estrelas de fundo também aparecem. Nesta fase do alinhamento dos espelhos do Webb, conhecida como “faseamento fino”, cada um dos segmentos do espelho primário foi ajustado para produzir uma imagem unificada da mesma estrela, utilizando apenas o instrumento NIRCam. Esta imagem da estrela denominada 2MASS J17554042+6551277 utiliza um filtro vermelho para optimizar o contraste visual.
Crédito: NASA/STScI

Após a conclusão das etapas críticas de alinhamento dos espelhos, a equipa do Telescópio Espacial James Webb da NASA espera que o desempenho óptico do Webb seja capaz de cumprir ou exceder os objectivos científicos para que o observatório foi construído.

No dia 11 de Março, a equipa do Webb completou a fase de alinhamento conhecida como “faseamento fino”. Nesta fase chave do comissionamento do OTE (Optical Telescope Element) do Webb, todos os parâmetros ópticos que foram verificados e testados estão a funcionar de acordo com, ou acima, das expectativas. A equipa também não encontrou problemas críticos e nenhuma contaminação ou bloqueios mensuráveis no percurso óptico do Webb. O observatório é capaz de recolher com sucesso luz de objectos distantes e de a “entregar” aos seus instrumentos sem problemas.

Embora faltem meses até que o Webb acabe por fornecer a sua nova visão dos cosmos, alcançar este marco científico significa que a equipa está confiante de que o sistema óptico do Webb, o primeiro do seu género, está a funcionar da melhor forma possível.

“Há mais de 20 anos, a equipa do Webb propôs-se a construir o telescópio mais poderoso que alguém alguma vez colocou no espaço e inventou um design óptico audacioso para satisfazer objectivos científicos exigentes”, disse Thomas Zurbuchen, administrador associado do Directorado de Missões Científicas da NASA em Washington. “Hoje podemos dizer que esse design vai dar resultados.”

Apesar de alguns dos maiores telescópios terrestres já utilizarem espelhos primários segmentados, o Webb é o primeiro telescópio no espaço a usar um tal conceito. O espelho primário de 6,5 metros – demasiado grande para caber dentro de um foguetão – é composto por 18 segmentos hexagonais feitos de berílio. Teve de ser dobrado para o lançamento e depois desdobrado no espaço antes de cada segmento ser ajustado – a uma escala de nanómetros – para formar uma única superfície espelhada.

“Para além de permitir a incrível ciência que o Webb irá alcançar, as equipas que conceberam, construíram, testaram, lançaram e agora operam este observatório foram pioneiras numa nova forma de construir telescópios espaciais”, disse Lee Feinberg, gestor do OTE do Webb no Centro de Voo Espacial Goddard da NASA em Greenbelt, no estado norte-americano de Maryland.

Com a fase de rastreamento fino do telescópio concluída, a equipa alinhou agora totalmente o instrumento primário do Webb, o NIRCam (Near-Infrared Camera), com os espelhos do observatório.

“Alinhámos e focámos totalmente o telescópio numa estrela, e o desempenho está a ultrapassar as especificações. Estamos entusiasmados com o que isto significa para a ciência,” disse Ritva Keski-Kuha, da equipa do ETO em Goddard. “Sabemos agora que construímos o telescópio certo.”

Durante as próximas seis semanas, a equipa prosseguirá com os restantes passos de alinhamento antes dos preparativos finais dos instrumentos científicos. Além do NIRCam, a equipa alinhará ainda mais o telescópio para incluir o NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph), o MIRI (Mid-Infrared Instrument) e o FGS/NIRISS (Fine Guidance Sensor/Near InfraRed Imager and Slitless Spectrograph). Nesta fase do processo, um algoritmo avaliará o desempenho de cada instrumento e depois calculará as correcções finais necessárias para alcançar um telescópio bem alinhado com todos os instrumentos científicos. Depois disto, terá início a etapa final de alinhamento do Webb e a equipa ajustará quaisquer erros residuais de posicionamento nos segmentos do espelho.

A equipa está no bom caminho para concluir todos os aspectos do alinhamento do OTE até ao início de maio, se não mais cedo, antes de passar cerca de dois meses a preparar os instrumentos científicos. Os primeiros dados científicos e as primeiras imagens de resolução completa do Webb serão divulgados no verão.

O Telescópio Espacial James Webb é o principal observatório de ciências espaciais do mundo e, uma vez plenamente operacional, ajudará a resolver mistérios no nosso Sistema Solar, olhará mais além para mundos distantes em redor de outras estrelas e investigará as misteriosas estruturas e origens do nosso Universo e o nosso lugar nele. O Webb é um programa internacional liderado pela NASA com os seus parceiros, a ESA e a Agência Espacial Canadiana.

Astronomia On-line
18 de Março de 2022

 



 

730: Imaginando um vizinho terrestre

CIÊNCIA/ASTRONOMIA/ASTROFÍSICA

Alfa Centauri A (esquerda) e alfa Centauri B vistas pelo Telescópio Espacial Hubble. A uma distância de 4,3 anos-luz, o grupo alfa Centauri (que inclui também a anã vermelha alfa Centauri C) é o sistema estelar mais próximo da Terra.
Crédito : ESA/Hubble & NASA

Ainda não sabemos se as estrelas semelhantes ao Sol mais próximas de nós, o binário alfa Centauri A/B, abrigam um planeta semelhante à Terra. No entanto, graças a um novo trabalho de modelagem, temos agora uma boa noção de como seria um tal planeta, caso existisse, e de como poderia ter evoluído.

Estes são tempos emocionantes para a investigação exoplanetária, passando da demografia para a caracterização detalhada. Prevê-se que o Telescópio Espacial James Webb, lançado com sucesso em Dezembro de 2021, detecte as atmosferas de exoplanetas rochosos em trânsito dentro da “zona habitável” de anãs M, estrelas mais ténues do que o Sol. O ELT (Extremely Large Telescope), actualmente em construção no Chile, será configurado até ao final da década para observar directamente exoplanetas rochosos em torno de estrelas parecidas com o Sol.

Olhando ainda mais à frente, conceitos ambiciosos de missões espaciais futuras atualmente a ser explorados, incluindo o LIFE (Large Interferometer for Exoplanets), que visa os exoplanetas rochosos na zona habitável e as suas atmosferas. A ETH Zurique é líder ou está significativamente envolvida nestas e noutras infra-estruturas de observação. Investigação complementar no Instituto de Física de Partículas e Astrofísica lida com modelação numérica, que é indispensável para compreender os exoplanetas rochosos na zona habitável e para orientar as futuras observações e desenvolvimento de instrumentação.

Agora, uma equipa internacional liderada por cientistas da ETH Zurique apresentaram os resultados de um tal estudo, no qual orientaram a sua atenção para as estrelas parecidas com o Sol mais próximas da Terra, alfa Centauri A e alfa Centauri B. Publicados na revista The Astrophysical Journal, fornecem uma previsão de referência de como seria um planeta do tamanho da Terra, caso existisse neste sistema.

Uma hipotética Terra em alfa Centauri

A equipa, que inclui os astrofísicos da ETH Zurique Haiyang Wang, Sascha Quanz e Fabian Seidler, bem como Paolo Sossi do Departamento de Ciências da Terra, propôs-se estimar a composição elementar de um hipotético planeta rochoso na zona habitável do sistema alfa Centauri A/B. A sua modelagem baseia-se nas composições químicas medidas espectroscopicamente de alfa Centauri A e alfa Centauri B, para as quais existe uma grande quantidade de informação tanto para elementos formadores de rochas (tais como ferro, magnésio e silício) como para elementos voláteis (incluindo hidrogénio, carbono e oxigénio).

A partir destes dados foram capazes de projectar possíveis composições de um hipotético corpo planetário em órbita de qualquer uma das estrelas. Desta forma, os investigadores chegaram a previsões detalhadas sobre as propriedades do seu planeta modelo, uma Terra em alfa Centauri, incluindo a sua estrutura interna, mineralogia e composição atmosférica. Estas características, por sua vez, são de importância central para compreender a sua evolução a longo prazo e a sua potencial habitabilidade.

Com este trabalho, Wang e colegas começaram a pintar uma imagem cativante de um potencial exoplaneta em órbita de alfa Centauri A/B. Se existir, é provavelmente geo-quimicamente semelhante à nossa Terra, preveem, com um manto dominado por silicatos, mas enriquecido em espécies portadoras de carbono como grafite e diamante.

A capacidade de armazenamento de água no seu interior rochoso deve ser equivalente à do nosso planeta natal. De acordo com o estudo, esta hipotética Terra em alfa Centauri também teria diferenças, com um núcleo de ferro ligeiramente maior, menor actividade geológica e uma possível ausência de placas tectónicas. A maior surpresa, porém, foi que a atmosfera inicial do hipotético planeta poderia ter sido dominada por dióxido de carbono, metano e água – semelhante à da Terra no éon Arqueano, há 4 a 2,5 mil milhões de anos atrás, quando surgiu a primeira vida no nosso planeta.

A ligação química estrela-planeta

O estudo destaca-se pelo facto de incluir previsões sobre elementos voláteis num exoplaneta rochoso. Embora esteja bem estabelecido que a composição química dos planetas “terrestres” (que são constituídos predominantemente por rocha e metal) reflete geralmente a das suas estrelas hospedeiras, isto só é verdade para os chamados elementos refractários; ou seja, os principais constituintes da rocha e do metal. A correspondência decompõe-se para os elementos voláteis – os que se evaporam facilmente. Esta classe inclui o hidrogénio, carbono e azoto, que são a chave para compreender se um planeta é potencialmente habitável.

Durante a sua investigação de doutoramento na Universidade Nacional Australiana em Camberra (supervisionada por Charley Lineweaver e Trevor Ireland, co-autores do novo trabalho), Wang desenvolveu o primeiro modelo quantitativo que liga as composições químicas de estrelas semelhantes ao Sol a quaisquer planetas rochosos que as rodeiam, tanto para elementos voláteis como refractários.

Wang juntou-se ao grupo Quanz na ETH Zurique em 2019, onde desde então desenvolveu ainda mais as aplicações deste modelo. Modelos mais sofisticados da relação química entre estrela e planeta estão também a ser desenvolvidos no grupo, através de colaborações no âmbito do NCCR PlanetS (National Centre of Competence in Research PlanetS).

Janela de oportunidade

A probabilidade de encontrar realmente um irmão mais velho da nossa Terra – o sistema alfa Centauri A/B é 1,5-2 mil milhões de anos mais velho que o Sol – dificilmente podia ser mais favorável. De 2022 a 2035, alfa Centauri A e alfa Centauri B estarão suficientemente separadas para beneficiar a procura de planetas à volta de cada uma das estrelas, graças à redução da contaminação luminosa uma da outra.

Juntamente com o novo poder observacional que se pode esperar nos próximos anos, existe a legítima esperança de que um ou vários exoplanetas em órbita de alfa Centauri A/B se juntem aos cerca de 5000 exoplanetas descobertos desde 1995, quando os astrofísicos Michel Mayor e Didier Queloz da Universidade de Genebra (que se juntaram à ETH Zurique no ano passado) anunciaram a descoberta do primeiro planeta para lá do nosso Sistema Solar em órbita de uma estrela semelhante ao Sol – pelo qual receberam o Prémio Nobel da Física em 2019, partilhado com o cosmólogo canadiano-americano Jim Peebles.

O trabalho de Wang et al. fornece um estudo de referência para o campo da investigação exoplanetária, em termos de uma caracterização teórica detalhada de exoplanetas rochosos (hipotéticos) na zona habitável em torno de estrelas semelhantes ao Sol na vizinhança solar. Isto é importante para orientar futuras observações de tais planetas e, portanto, para maximizar o retorno científico das infra-estruturas astronómicas sem precedentes, terrestres e espaciais, que estão a ser desenvolvidas. Com toda esta capacidade instalada, podemos aguardar com expectativa um novo capítulo na descoberta de planetas e vida no cosmos.

Astronomia On-line
15 de Março de 2022



 

651: Em que planeta o James Webb deve procurar vida alienígena? Chris Hadfield tem uma ideia

CIÊNCIA/ASTROBIOLOGIA/VIDA ALIENÍGENA

NASA GSFC / CIL / Adriana Manrique Gutierrez
Impressão de artista do Telescópio Espacial James Webb no Espaço

O Telescópio James Webb da NASA está a preparar-se para iniciar oficialmente as operações científicas no final do verão.

De acordo com a Futurism, os astrónomos já estão entusiasmados por o telescópio começar a procurar sinais de vida em mundos distantes.

Há muitos lugares para procurar, é claro. Os investigadores já confirmaram a existência de quase 5.000 exoplanetas, com muitos mais a caminho.

E de uma estimativa de 300 milhões de planetas suspeitos de abrigar uma região “Goldilocks” na qual poderia existir água líquida e, por conseguinte, vida, só a missão Kepler da NASA confirmou várias centenas.

O popular astronauta canadiano Chris Hadfield tem a sua própria sugestão, e considera que o planeta Kepler-442b seria “um excelente planeta para o Telescópio James Webb da NASA dar uma vista de olhos“.

O raciocínio de Hadfield coincide com a opinião de vários especialistas. O planeta em causa encontra-se no promissor sistema Kepler-444, a cerca de 1.200 anos-luz da Terra, e pode ser mais habitável do que o nosso próprio planeta.

Hadfield, que se reformou em 2013 após uma lendária carreira de 21 anos como astronauta, afirmou em 2016 que “pensar que só há vida na Terra é uma arrogância“.

nasa2explore / Flickr
O astronauta canadiano Chris A. Hadfield, engenheiro de voo da Expedição 34 da Estação Espacial Internacional (2013)

Num estudo publicado no The Astrophysical Journal em 2015, uma equipa de astro-biólogos argumentou que vários exoplanetas identificados pelas missões Kepler e K2 da NASA, incluindo o Kepler-442b, eram altamente susceptíveis a possuir água líquida na superfície, como a Terra.

“Classificámos os conhecidos planetas Kepler e K2 por habitabilidade e descobrimos que vários têm valores de H [a probabilidade de ser terrestre] maiores do que a Terra”, lê-se no artigo.

O objectivo dos investigadores era reduzir o número de candidatos, para que pudessem atingir o solo e observar primeiro os exoplanetas mais prováveis.

“Basicamente, concebemos uma forma de pegar em todos os dados de observação disponíveis e desenvolver um esquema de priorização para que, à medida que avançamos para uma época em que existem centenas de alvos disponíveis, possamos dizer, ‘OK, é com esse que queremos começar’”, realçou a autora principal Rory Barnes, da Universidade de Washington.

O JWST da NASA utilizará vários métodos para observar de perto as atmosferas de exoplanetas que orbitam estrelas distantes.

Alguns cientistas suspeitam mesmo que será suficientemente sensível para detectar a poluição atmosférica de quaisquer civilizações alienígenas que possam existir.

O telescópio fixou-se recentemente à sua primeira estrela, e está agora a calibrar a sua delicada gama de espelhos dourados. É a nossa melhor oportunidade de observar de perto os planetas habitáveis fora do nosso próprio sistema solar.

Pensar que só existe vida na Terra é uma arrogância

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  ZAP //
Alice Carqueja
28 Fevereiro, 2022



 

587: Descoberto o factor chave para encontrar vida extraterrestre

CIÊNCIA/VIDA EXTRATERRESTRE

NASA
Earthrise 1968, o Nascer da Terra visto da Lua pela missão Apollo 8

O tamanho da lua de um planeta é a chave para as condições ideais para haver vida, sugere um novo estudo.

Caso seja verdade, esta descoberta pode não só ajudar a compreender melhor como é que a vida surgiu na Terra, como também encontrar vida noutros planetas.

Os resultados da investigação foram publicados, este mês, na revista científica Nature Communications.

O nosso planeta tem uma série de características únicas no nosso sistema solar: placas tectónicas activas, um forte campo magnético que nos protege da radiação solar e uma lua relativamente grande em relação ao tamanho do planeta Terra.

Ora, os investigadores acreditam que a existência no nosso satélite natural — e o seu tamanho — são fundamentais para que haja vida na Terra.

“A presença da Lua controla a duração do dia e as marés oceânicas, o que afecta os ciclos biológicos da Terra”, dizem os autores, citado pelo El Confidencial.

“A Lua também estabiliza o eixo de rotação da Terra em pelo menos vários graus. Assim, pelo menos para a Terra, a Lua também contribui para o clima estável da Terra e potencialmente oferece um ambiente ideal para a vida se desenvolver e evoluir”, acrescentam os cientistas.

Mas, afinal, como é que se formou a nossa Lua? A teoria mais popular é que foi devido a um enorme impacto que fez com que material fosse lançado para fora da Terra. No entanto, quando os investigadores aplicaram este modelo a planetas considerados possíveis super-Terras, descobriram que não batia certo.

“Aqui propomos que um disco de formação lunar inicialmente rico em vapor não é capaz de formar uma lua grande em relação ao tamanho do planeta porque as luas crescentes, que são os blocos de construção de uma lua, sofrem forte arrastamento de gás e caem rapidamente em direcção ao planeta”, lê-se no estudo.

É precisa uma lua grande, dizem os investigadores, para influenciar as placas tectónicas, marés ou mecânica orbital. Por isso, satélites desta dimensão não se podem formar à volta de planetas muito maiores do que a Terra.

Esta descoberta pode ser tido em conta pelos astrónomos do telescópio James Webb, que procuram não apenas exoplanetas, mas também exoluas que orbitam em torno deles.

“A procura por exoplanetas normalmente concentra-se em planetas com mais de seis massas terrestres”, disse o autor principal do estudo, Miki Nakajima. “Nós propomos que olhemos para planetas menores porque são provavelmente melhores candidatos para hospedar luas fraccionarias grandes”.

Daniel Costa
16 Fevereiro, 2022