1305: A Via Láctea borbulhante

CIÊNCIA/ASTRONOMIA/PLANETOLOGIA/ASTROFÍSICA

Emissão do hidrogénio atómico na direcção da parte exterior (os dois painéis superiores) e interior (os dois painéis inferiores) da Via Láctea.
Crédito: Levantamento Hi4Pi; Levantamento Galfa-Hi; J. D. Soler/INAF

Um grupo internacional de astrónomos, liderado por Juan Diego Soler do INAF (Instituto Nacional de Astrofísica), na Itália, encontrou a impressão das bolhas produzidas pela explosão de estrelas moribundas na estrutura do gás que permeia a nossa Galáxia.

Fizeram esta descoberta aplicando técnicas de inteligência artificial aos dados do levantamento HI4PI, que fornece a mais detalhada distribuição do hidrogénio atómico na Via Láctea até à data. Os cientistas analisaram a estrutura filamentar na emissão do gás hidrogénio atómico. Eles inferiram que esta preservava um registo dos processos dinâmicos induzidos pelas antigas explosões de super-nova e pela rotação da Galáxia.

O hidrogénio é o principal componente de estrelas como o Sol. Contudo, o processo que faz com que as nuvens difusas de gás hidrogénio, que se espalham pela nossa Galáxia, se juntem em nuvens densas a partir das quais as estrelas acabam por se formar, ainda não é totalmente compreendido.

Uma colaboração de astrónomos liderada por Juan Diego Soler do INAF-IAPS (Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali, um instituto de investigação do INAF em Roma) e do projecto ECOgal, financiado pelo Conselho Europeu de Investigação, deu agora um passo importante na compreensão do ciclo de vida da matéria-prima da formação estelar.

Soler processou dados do levantamento mais detalhado de todo o céu da emissão do hidrogénio atómico no rádio, o levantamento HI4PI, que se baseia em observações obtidas com o radiotelescópio Parkes de 64 metros na Austrália, com o radiotelescópio Effelsberg de 100 metros na Alemanha e com o GBT (Robert C. Byrd Green Bank Telescope) de 110 metros nos EUA.

“Estas observações de arquivo da linha de emissão de hidrogénio a um comprimento de onda de 21 cm contêm informações sobre a distribuição do gás no céu e a sua velocidade na direcção da observação, o que, combinado com um modelo de rotação da Via Láctea, indica a que distância estão as nuvens emissoras,” indica Sergio Molinari do INAF-INAPS, investigador principal do projecto ECOgal.

Para estudar a distribuição das nuvens de hidrogénio Galácticas, Soler aplicou um algoritmo matemático frequentemente usado na inspecção e análise automática de imagens de satélite e vídeos online. Devido à dimensão destas observações, teria sido impossível fazer esta análise a olho nu.

O algoritmo revelou uma rede extensa e intrincada de objectos semelhantes a fios finos ou filamentos. A maioria dos filamentos na parte interior da Via Láctea foram encontrados a apontar para longe do disco da nossa Galáxia.

“Estes são provavelmente os remanescentes de múltiplas explosões de super-nova que varrem o gás e formam bolhas que rebentam quando atingem a escala característica do Plano Galáctico, como bolhas que chegam à superfície num copo de espumante,” comenta Ralf Klessen.

Klessen é também o investigador principal do projeto ECOgal, que visa compreender o nosso ecossistema galáctico desde o disco da Via Láctea até à formação de estrelas e planetas. “O facto de vermos principalmente estruturas horizontais na Via Láctea exterior, onde há uma forte diminuição no número de estrelas massivas e consequentemente menos super-novas, sugere que estamos a registar a energia e o ‘input’ de momento das estrelas que moldam o gás na nossa Galáxia,” complementa o astrónomo do Centro para Astronomia da Universidade de Heidelberg na Alemanha.

“O meio interestelar, que é a matéria e radiação que existe no espaço entre as estrelas, é regulado pela formação de estrelas e super-novas, sendo estas últimas as explosões violentas que ocorrem durante as últimas fases evolutivas de estrelas que são mais de dez vezes mais massivas do que o Sol,” comenta Patrick Hennebelle, que juntamente com Klessen coordena o trabalho teórico no projecto ECOgal.

“As associações de super-novas são muito eficientes a manter a turbulência e a levantar o gás num disco estratificado,” esclarece o investigador do Departamento de Astronomia do CEA/Saclay em França. “A descoberta destas estruturas filamentares no hidrogénio atómico é um passo importante na compreensão do processo responsável pela formação estelar à escala galáctica.”

Astronomia On-line
28 de Junho de 2022


 

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

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


 

1209: Mapa mais preciso da Via Láctea revela dado surpreendente: existem sismos estelares

CIÊNCIA/UNIVERSO/VIA LÁCTEA

A Agência Espacial Europeia (ESA) lançou uma missão, chamada Gaia, em 2013 para chegar ao segundo ponto de Lagrange, um local privilegiado de observação a 1,5 milhão de quilómetros da Terra. De lá, observou 1.800 milhões de estrelas para mapear grande parte da galáxia que abriga o Sistema Solar e outros 100.000 milhões de estrelas, muitas delas também com planetas no meio. Nisto tudo, muitas revelações estão a deixar a comunidade científica extasiada.

Conforme foi revelado no mapa mais preciso da Via Láctea, existem galáxias canibalizadas e sismos estelares.

O que é e para que serve a missão Gaia?

Gaia é uma missão da ESA concebida para mapear a Via Láctea com o máximo de detalhes possível. Segundo os planos da agência espacial europeia, o mapa incluirá dados como a posição, velocidade, direcção do movimento, luminosidade, temperatura e composição de quase 2 mil milhões de objectos na nossa galáxia.

O projecto foi anunciado em 2013 e os conjuntos de dados foram publicados em 2016 e 2018. Agora a terceira vaga de dados está a ser publicada e estas informações são de tal ordem complexas que o “material” mais recente a ser analisado foi recolhido entre 25 de Julho de 2014 e 28 de Maio de 2017.

Portanto, é um conjunto de dados que exige uma compreensão aprofundada e um tempo para se perceber em detalhe o que os investigadores têm em mãos.

Terramotos estelares na Via Láctea?

Para além das melhorias técnicas e de uma série de novos dados, a parte mais interessante da terceira versão de dados Gaia são os sismos estelares. Estes são pequenos movimentos registados na superfície de uma estrela que mudam a sua forma.

De facto, Gaia já tinha encontrado oscilações estelares que fizeram com que estes corpos celestes aumentassem e diminuíssem periodicamente de tamanho. O que há de especial nestas oscilações é que elas são radiais e por isso mantêm a forma esférica da estrela. Os novos terramotos (quase tsunamis em grande escala) não são radiais, ou seja, alteram a forma geral da estrela e são, portanto, muito mais subtis.

Importa referir que este novo lote de dados completa a nossa visão geral do enorme disco galáctico, com 170.000 anos-luz de diâmetro, mas apenas 1.000 anos-luz de espessura. A grande maioria das estrelas da galáxia está aglomerada nesta superfície caracterizada por dois grandes braços espirais. O sistema solar está perto de um deles, Orion.

O que está a surpreender os investigadores?

Gaia encontrou em milhares de estrelas estes sismos. No entanto, perante as informações disponíveis, estas estrelas não deveriam registar quaisquer terramotos (de qualquer tipo). Pelo menos se nos cingirmos às teorias actuais que temos sobre estas estrelas.

É por isso que, como explicou Conny Aerts de Ku Leuven na Bélgica, “os terramotos estelares dão-nos muita informação sobre as estrelas, especialmente sobre o seu funcionamento interior”. Tanto assim que a sismologia estelar das estrelas maciças está prestes a tornar-se um dos tópicos da década.

Por último, Gaia percebeu que a composição das estrelas pode dar-nos informações sobre o seu local de nascimento e subsequente trajectória. Funciona, se prestarmos atenção, como se fosse uma espécie de ADN e, nesse sentido, Gaia (o maior mapa químico da Galáxia) é também uma história muito longa da diversidade, das andanças e do futuro da Via Láctea.

Pplware
Autor: Vítor M
13 Jun 2022


 

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

CIÊNCIA/UNIVERSO/VIA LÁCTEA

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

© twitter ESA

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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


 

Astrónomos encontram estrela “padrão de ouro” na Via Láctea

CIÊNCIA/ASTRONOMIA/VIA LÁCTEA

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Astronomia On-line
13 de Maio de 2022


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


1039: Sagittarius A, o enorme buraco negro descoberto no centro da Via Láctea

CIÊNCIA/ASTRONOMIA/UNIVERSO

A imagem produzida é a primeira confirmação visual directa da presença de um objecto e que ocorre três anos após a primeira imagem de um buraco negro de uma galáxia distante.

© AFP PHOTO / European Southern Observatory

Uma equipa internacional de astrónomos revelou esta quinta-feira a primeira imagem de um buraco negro super-massivo no centro da Via Láctea – um corpo cósmico conhecido como Sagittarius A.

A imagem produzida por uma equipa global de cientistas conhecida como Event Horizon Telescope (EHT) Collaboration é a primeira confirmação visual directa da presença desse objecto.

Os buracos negros são regiões do espaço onde a força da gravidade é tão intensa que nada pode escapar, incluindo a luz.

A imagem mostra não o buraco negro, que é completamente escuro, mas o gás brilhante que envolve o fenómeno – que é quatro milhões de vezes mais massivo que o Sol, num anel brilhante de luz curvada.

Diário de Notícias
DN/AFP
12 Maio 2022 — 15:03


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


 

710: Bolhas massivas no centro da Via Láctea provocadas pelo buraco negro super-massivo

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

A equipa de visualização da NASA criou uma sobreposição de uma imagem da Via Láctea, tirada pelo observatório espacial Gaia da ESA e uma visualização das simulações das bolhas eRosita e Fermi preparadas por Karen Yang (autora principal do estudo e professora assistente na Universidade Nacional Tsing Hua em Taiwan) em cooperação com os co-autores do artigo Mateusz Ruszkowski (Universidade do Michigan) e Ellen Zweibel (Universidade do Wisconsin).
Crédito: ESA/Gaia/DPAC

Em 2020, o telescópio de raios-X eRosita obteve imagens de duas enormes bolhas que se estendiam muito acima e abaixo do centro da nossa Galáxia.

Desde então, os astrónomos têm debatido a sua origem. Agora, um estudo que inclui investigações pela Universidade do Michigan sugere que as bolhas são o resultado de um poderoso jacto de actividade do buraco negro super-massivo no centro da Via Láctea. O estudo, publicado na revista Nature Astronomy, também mostra que o jacto começou a expelir material há cerca de 2,6 milhões de anos, e durou cerca de 100.000 anos.

Os resultados da equipa sugerem que as bolhas Fermi, descobertas em 2010, e a névoa de micro-ondas – um “nevoeiro” de partículas carregadas aproximadamente no centro da Galáxia – foram formadas pelo mesmo jacto de energia do buraco negro super-massivo. O estudo foi liderado pela Universidade Nacional Tsing Hua em colaboração com a Universidade do Michigan e com a Universidade do Wisconsin.

“As nossas descobertas são importantes no sentido de que precisamos de compreender como os buracos negros interagem com as galáxias onde estão dentro, porque esta interacção permite que estes buracos negros cresçam de forma controlada em vez de crescerem incontrolavelmente,” disse o astrónomo Mateusz Ruszkowski, da Universidade do Michigan, co-autor do estudo. “Se pensarmos no modelo destas bolhas de Fermi ou eRosita como sendo conduzidas por buracos negros super-massivos, podemos começar a responder a estas questões profundas.”

Há dois modelos concorrentes que explicam estas bolhas, chamadas Fermi e eRosita em honra aos telescópios que as descobriram, diz Ruszkowski. O primeiro sugere que o fluxo é impulsionado por explosões nucleares, no qual uma estrela explode numa super-nova e expulsa material. O segundo modelo, que as descobertas da equipa apoiam, sugere que estes fluxos são impulsionados pela energia expulsa por um buraco negro super-massivo no centro da nossa Galáxia.

Estes fluxos de buracos negros ocorrem quando o material viaja em direcção ao buraco negro, mas nunca atravessa o horizonte de eventos, a superfície matemática abaixo da qual nada pode escapar. Como parte deste material é atirado de volta para o espaço, os buracos negros não crescem de forma incontrolável. Mas a energia atirada do buraco negro desloca o material perto do buraco negro, criando estas grandes bolhas.

As estruturas propriamente ditas têm 11 quilo-parsecs de altura. Um parsec é equivalente a 3,26 anos-luz, ou cerca de três vezes a distância que a luz percorre ao longo de um ano. As estruturas, portanto, têm quase 36.000 anos-luz de altura.

Para comparação, a Via Láctea tem 30 quilo-parsecs em diâmetro e o nosso Sistema Solar reside a cerca de 8 quilo-parsecs do centro da Galáxia. As bolhas eRosita têm cerca de duas vezes o tamanho das bolhas Fermi e, de acordo com os investigadores, são expandidas pela onda de energia, ou onda de choque, empurrada para fora pelas bolhas Fermi.

Os astrónomos estão interessados na observação destas bolhas eRosita em particular porque ocorrem no nosso próprio quintal galáctico em oposição a objectos numa galáxia diferente ou a uma distância cosmológica extrema. A nossa proximidade com os fluxos significa que os astrónomos podem recolher uma enorme quantidade de dados, diz Ruszkowski. Estes dados podem dizer aos astrónomos a quantidade de energia no jacto a partir do buraco negro, durante quanto tempo esta energia foi injectada e que material compreende as bolhas.

“Não só podemos descartar o modelo de explosões nucleares, como também podemos refinar os parâmetros necessários para produzir as mesmas imagens, ou algo muito semelhante ao que está no céu, dentro desse modelo de buraco negro super-massivo,” disse Ruszkowski. “Podemos restringir melhor certas coisas, tais como quanta energia foi injectada, o que está dentro destas bolhas e durante quanto tempo foi a energia injectada para produzir estas bolhas.”

O que há dentro delas? Raios cósmicos, uma forma de radiação altamente energética. A bolhas eRosita envolvem as bolhas Fermi, cujo conteúdo é desconhecido. Mas os modelos dos investigadores podem prever a quantidade de raios cósmicos no interior de cada uma das estruturas. A injecção de energia do buraco negro insuflou as bolhas e a energia propriamente dita foi sob a forma de energia cinética, térmica e de raios cósmicos. Destas formas de energia, a missão Fermi só podia detectar o sinal dos raios-gama dos raios cósmicos.

Karen Yang, autora principal do estudo e professora assistente na Universidade Nacional Tsing Hua em Taiwan, começou a trabalhar numa versão inicial do código utilizado na modelagem deste trabalho como investigadora pós-doutorada na Universidade do Michigan com Ruszkowski. Para chegar às suas conclusões, os cientistas efectuaram simulações numéricas da libertação de energia que têm em conta a hidrodinâmica, a gravidade e os raios cósmicos.

“A nossa simulação é única na medida em que tem em conta a interacção entre os raios cósmicos e o gás dentro da Via Láctea. Os raios cósmicos, injectados com os jactos do buraco negro, expandem-se e formam as bolhas Fermi que brilham em raios-gama,” disse Yang.

“A mesma explosão empurra o gás para longe do Centro Galáctico e forma uma onda de choque que é observada como as bolhas eRosita. A nova observação das bolhas eRosita permitiu-nos restringir com maior precisão a duração da actividade do buraco negro, e compreender melhor a história passada da nossa própria Galáxia.”

O modelo dos investigadores exclui a teoria da explosão nuclear de estrelas porque a duração típica de uma explosão deste género, e, portanto, o período de tempo em que uma explosão injectaria a energia que forma as bolhas, é de cerca de 10 mil milhões de anos, segundo a co-autora Elle Zweibel, professora de astronomia e física na Universidade do Wisconsin.

“Por outro lado, o nosso modelo do buraco negro activo prevê com precisão as dimensões relativas das bolhas de raios-X eRosita e das bolhas de raios-gama Fermi, desde que o tempo de injecção energética seja cerca de um por cento disso, ou um-décimo de um milhão de anos,” disse Zweibel.

“A injecção de energia durante 10 milhões de anos produziria bolhas com uma aparência completamente diferente. É a oportunidade de comparar as bolhas de raios-X e de raios-gama que fornecem a peça crucial anteriormente em falta.”

Os investigadores utilizaram dados da missão eRosita, do Telescópio Espacial de Raios-gama Fermi da NASA, do Observatório Planck e do WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe).

Astronomia On-line
11 de Março de 2022



 

539: Pela primeira vez, cientistas encontraram um buraco negro “vagabundo”

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

NASA’s Goddard Space Flight Center
Ilustração da NASA mostra um buraco negro solitário no Espaço, com a sua gravidade a distorcer a visão de estrelas e galáxias ao fundo.

Pela primeira vez, uma equipa de astrónomos encontrou um buraco negro errante — ou “vagabundo” —, a 5.150 anos-luz.

Até agora, todos os buracos negros de massa estelar detectados existiam em sistemas binários, com parceiros como estrelas de neutrões.

O autor principal do estudo, Kailash Sahu, sublinha que a maioria dos buracos negros de massa estelar da Via Láctea devem estar isolados — e não em sistemas binários. No entanto, “nunca ninguém foi capaz de encontrar um buraco negro isolado”.

A tarefa é definitivamente mais complicada. Isto porque os buracos negros são mais fáceis de detectar em sistemas binários, uma vez que as suas suas interacções o parceiro podem gerar ondas de luz ou gravitacionais cujas propriedades sinalizam a presença de um buraco negro, explica a Live Science.

A detecção deste buraco negro “vagabundo” surge após uma campanha observacional de seis anos. A descoberta foi possível graças ao Telescópio Espacial Hubble.

“Agora sabemos que existem buracos negros isolados”, disse Sahu. “E eles têm massas semelhantes aos buracos negros encontrados em sistemas binários. E deve haver muitos deles por aí”.

O buraco negro encontrado localiza-se a apenas 5.150 anos-luz, uma distância relativamente pequena tendo em conta a dimensão da Via Láctea. O estudo, publicado recentemente no repositório online ArXiv, ainda não foi revisto por pares. O buraco negro foi baptizado de MOQ-2011-BLG-191/OGLE-2011-BLG-046.

A equipa de investigadores contou com a ajuda dos campos gravitacionais que “distorcem o tecido do espaço e do tempo”, que funcionam como lupas, explicou Sahu. O fenómeno é conhecido como lente gravitacional, previsto na Teoria da Relatividade Geral de Albert Einstein.

Os astrónomos conseguiram observar a luz de uma estrela que estava a ser distorcida, a uma distância muito grande do buraco negro.

“Se alguém conseguir detectar e medir a curvatura da luz causada por estes objectos massivos, é possível detectá-los e medir as suas massas”, salientou Sahu, citado pela Space.

  ZAP //

Daniel Costa
9 Fevereiro, 2022


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487: Descobertos milhares de estranhos filamentos de energia rádio que emergem do centro da galáxia

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

JPL-Caltech / NASA
Os braços espirais da Via Láctea.

Apesar dos cientistas já saberem da existência destes filamentos, foi uma surpresa a quantidade de objectos descoberta.

Através de observações ao centro da Via Láctea, um conjunto de investigadores descobriram milhares de estruturas semelhantes a fios nunca antes vistas. As estruturas, conhecidas como filamentos de rádio, partem do centro da Galáxia em fios com pouca espessura, mas com cumprimentos equivalentes até 150 anos-luz, ou quase 40 vezes a distância entre a Terra e o sistema estelar vizinho mais próximo, o Proxima Centauri. Ainda segundo Live Science, alguns filamentos de rádio aparecem em pares, ao passo que outros se apresentam em conjuntos igualmente espaçados – como as cordas de uma harpa.

Os fios são cerda com energia, gerada por biliões de electrões que saltam através de um campo magnético a uma velocidade próxima da luz, isto de acordo com dois estudos publicados no The Astrophysical Jornal e no The Astrophysical Journal Letters.

Apesar de os cientistas saberem há várias décadas da existência dos filamentos em torno do centro galáctico, este novo conjunto de observações de alta definição, possível através do radiotelescópio MeerKAT, na África do Sul, revelou que há 10 vezes mais estruturas do que se pensava anteriormente. Este estudo pode também ajudar os investigadores a finalmente descobrir no que consistem os filamentos e a sua origem.

“A simples análise de alguns filamentos torna difícil tirar qualquer conclusão real sobre o que são e de onde vieram”, aponta o autor principal do estudo Farhad Yusef-Zadeh, professor de física e astronomia na Northwestern University em Evanston, Illinois, numa declaração. “Agora, finalmente, vemos o grande quadro – uma vista panorâmica cheia de filamentos… Isto é um divisor de águas para aprofundar a nossa compreensão destas estruturas”.

O centro da Via Láctea está repleto de objectos misteriosos que estão obstruídos seja por gases ou pó, que dificultam o correto estudo com comprimentos de onda de luz visíveis. Ainda assim, ao concentrarem-se nas ondas de rádio energética que irradiam do centro da galáxia, os astrónomos podem vislumbrar algumas das estruturas e das interacções que aí ocorrem.

Através do telescópio MeerKAT, os autores do novo estudo observaram o centro galáctico da actividade rádio durante 200 horas, ao longo de três anos. Com base nestas observações, construíram um mosaico de 20 observações distintas, com casa uma a focar-se numa secção distinta do céu. O resultado final consegue captar muitas fontes conhecidas de ondas de rádio – tais como restos de super-novas brilhantes e as regiões gasosas do espaço onde novas estrelas brilham – bem como as impressões digitais misteriosas de quase 1.000 filamentos de rádio.

Ainda assim, a pergunta impõe-se: o que são, ao certo, estas estruturas semelhantes a dedos? De acordo com Yusef-Zadeh, a melhor hipóteses aponta para os filamentos como objectos gerados por raios cósmicos que se movem através de um campo magnético. Estúdios anteriores já mostravam que algo espreitava no centro da Via Láctea, actuando como um gigantesco acelerador de partículas e explodindo constantemente raios cósmicos para o Espaço.

Uma pista pode ser o enorme par de bolhas de rádio que parecem soprar do centro da galáxia, que se aproxima imediatamente acima do plano galáctico e a outra que se inclina abaixo dele. De acordo com os autores dos novos estudos, muitos dos filamentos de rádio recentemente detectados caem nas cavidades destas enormes bolhas. É possível que os filamentos tenham sido criados pela mesma antiga explosão de actividade dos buracos negros que inflacionaram as bolhas de rádio há milhões de anos. No entanto, mesmo esta explicação deixa algumas questões por responder.

“Ainda não sabemos porque é que eles vêm em aglomerados ou compreendemos como [os filamentos] se separam, e não sabemos como estes espaçamentos regulares acontecem”, disse Yusef-Zadeh. “Cada vez que respondemos a uma pergunta, surgem várias outras questões“.

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1 Fevereiro, 2022


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413: O buraco negro super-massivo da Via Láctea é imprevisível e caótico

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

ESO / Wikimedia

O buraco negro super-massivo do centro da Via Láctea é imprevisível e caótico. Sagitário A* brilha irregularmente de dia para dia, mas também a longo prazo, concluiu uma equipa de cientistas, após a análise 15 anos de dados.

Os astrónomos sabem há décadas que o buraco negro do centro da nossa galáxia pisca todos os dias, emitindo explosões de radiação que são 10 a 100 vezes mais brilhantes do que os sinais normais.

Para descobrir um pouco mais sobre estes misteriosos clarões, os cientistas procuraram padrões em 15 anos de dados disponibilizados pelo Neil Gehrels Swift Observatory, da NASA.

Segundo o Science Daily, a análise revelou elevados níveis de actividade de 2006 a 2008, com um declínio acentuado da actividade nos quatro anos seguintes. Depois de 2012, a frequência das erupções voltou a aumentar, pelo que os investigadores tiveram alguma dificuldade em distinguir um padrão.

Nos próximos anos, a equipa quer recolher dados suficientes para poder descartar a hipótese de as diferenças nas erupções de Sagitário A* serem causadas pela passagem de nuvens de gás ou estrelas, com o objectivo de averiguar se outro fenómeno poderia explicar a actividade irregular do buraco negro.

“A forma como ocorrem as erupções ainda é pouco clara. Pensava-se que aconteciam mais erupções após passarem nuvens de gás ou estrelas pelo buraco negro, mas ainda não há provas. E ainda não podemos confirmar a hipótese de que as propriedades magnéticas do gás circundante também desempenham um papel”, comentou Jakob van den Eijnden, da Universidade de Oxford.

Para já, o artigo científico encontra-se disponível na Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

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18 Janeiro, 2022