1007: Rover Perseverance detecta mais carbono orgânico em Marte, em busca de sinais de vida

CIÊNCIA / ASTRONOMIA / ASTROBIOLOGIA

O rover Perseverance encontrou moléculas orgânicas em Marte semelhantes aos químicos que deram origem à vida na Terra.
Crédito: NASA/JPL-Caltech/MSSS

No chão da cratera Jezero, o rover Perseverance da NASA descobriu sinais de moléculas orgânicas, os tipos de químicos que compõem a vida na Terra. Com base nas medições que o rover tem realizado até agora, é impossível dizer se as moléculas orgânicas provêm de vida antiga ou de processos geológicos.

No entanto, mesmo moléculas orgânicas formadas geologicamente reforçam as evidências da habitabilidade passada de Marte, porque a vida na Terra provavelmente começou por coalescência a partir de moléculas orgânicas naturais como estas, diz Amy Williams, astrobióloga da Universidade da Florida e uma das planeadoras a longo prazo da missão do Perseverance.

“Os compostos orgânicos compõem a vida tal como a conhecemos”, disse Williams. “Ver carbono orgânico em Marte permite-nos compreender se os blocos de construção da vida estavam presentes no planeta no passado através da lente de como a vida evoluiu na Terra”.

O Perseverance recolheu múltiplas amostras de rochas que vão ser enviadas para a Terra graças à missão MSR (Mars Sample Return). Algumas dessas amostras incluem rochas alteradas pela água e os cientistas pensam que um Marte húmido pode ter suportado vida há milhares de milhões de anos atrás.

Testes mais sofisticados na Terra podem verificar os sinais de moléculas orgânicas e determinar se as amostras rochosas possuem evidências convincentes de vida passada em Marte.

Num artigo científico publicado dia 23 de Novembro na revista Science, liderado por Eva Scheller do Caltech (California Institute of Technology), Williams e o resto da equipa do Perseverance partilharam a sua análise de moléculas orgânicas em vários locais do chão da cratera.

O rover também avistou vários sais minerais que se formaram a partir da interacção da água com rochas na cratera.

Liderado pelo JPL da NASA, o Perseverance está a estudar a cratera Jezero porque em tempos acolheu um grande delta de rio que desaguava num antigo lago. Esse passado húmido faz da cratera um local promissor para a identificação de quaisquer sinais de vida de há milhares de milhões de anos atrás.

Esta não é a primeira vez que moléculas orgânicas são detectadas em Marte. O rover Curiosity – no qual Williams também trabalha – encontrou carbono orgânico noutros locais do planeta em 2015.

Agora que o Perseverance viu assinaturas semelhantes num contexto geológico completamente diferente, as evidências estão a acumular-se de que o carbono orgânico é omnipresente no Planeta Vermelho, embora a níveis baixos.

“Ver uma história consistente é sempre reconfortante como cientista”, disse Williams. “Agora que temos uma ideia dos compostos orgânicos, isso está a ajudar-nos a ligá-los a uma biosfera marciana ou a processos geológicos no passado”.

Astronomia On-line
29 de Novembro de 2022



 

1006: IXPE ajuda a resolver o mistério dos jactos dos buracos negros

CIÊNCIA / ASTRONOMIA

blazar é um buraco negro rodeado por um disco de gás e poeira com um jacto brilhante de partículas altamente energéticas apontado para a Terra. A ilustração da inserção mostra partículas altamente energéticas no jacto (azul). Quando as partículas atingem a onda de choque, ilustrada como uma barra branca, as partículas tornam-se energizadas e emitem raios-X à medida que aceleram. Ao afastarem-se do choque, emitem luz de baixa energia: primeiro visível, depois infravermelha, e ondas de rádio. Mais longe do choque, as linhas do campo magnético são mais caóticas, causando mais turbulência no fluxo de partículas (ver versão não legendada).
Crédito: NASA/Pablo Garcia

Os blazares são alguns dos objectos mais brilhantes do céu. São constituídos por um buraco negro super-massivo que se alimenta de material que gira à sua volta num disco, o que pode criar dois poderosos jactos perpendiculares de cada lado do disco.

Os blazares são especialmente brilhantes porque um dos seus poderosos jactos de partículas altamente velozes aponta directamente para a Terra. Durante décadas, os cientistas têm perguntado: como é que as partículas nestes jactos são aceleradas a energias tão elevadas?

O IXPE (Imaging X-Ray Polarimetry Explorer) da NASA ajudou os astrónomos a ficarem mais perto de uma resposta. Num novo estudo publicado na revista Nature, da autoria de uma grande colaboração internacional, os astrónomos consideram que a melhor explicação para a aceleração das partículas é uma onda de choque dentro do jacto.

“Este é um mistério com 40 anos que finalmente conseguimos resolver”, disse Yannis Liodakis, autor principal do estudo e astrónomo do FINCA (Finnish Centre for Astronomy) para o ESO. “Finalmente, tínhamos todas as peças do puzzle e a imagem que nos proporcionaram foi clara”.

Lançado a 9 de Dezembro de 2021, o satélite IXPE, em órbita da Terra, uma colaboração entre a NASA e a Agência Espacial Italiana, fornece um tipo especial de dados que nunca tinha sido antes acessível a partir do espaço.

Estes novos dados incluem a medição da polarização dos raios-X, o que significa que o IXPE detecta a direcção e intensidade médias do campo eléctrico das ondas de luz que compõem os raios-X.

A informação sobre a orientação do campo eléctrico dos raios-X, e a extensão da polarização, não é acessível aos telescópios na Terra porque a atmosfera absorve os raios-X oriundos do espaço.

“As primeiras medições da polarização dos raios-X desta classe de fontes permitiram, pela primeira vez, uma comparação directa com os modelos desenvolvidos a partir da observação de outras frequências da luz, desde o rádio até aos raios-gama altamente energéticos”, disse Immacolata Donnarumma, cientista do projecto IXPE na Agência Espacial Italiana.

“O IXPE vai continuar a fornecer novas evidências à medida que os dados actuais forem sendo analisados e dados adicionais forem sendo adquiridos no futuro”.

O novo estudo usou o IXPE para apontar para Markarian 501, um blazar na direcção da constelação de Hércules. Este sistema com buraco negro activo situa-se no centro de uma grande galáxia elíptica.

O IXPE observou Markarian 501 durante três dias no início de Março de 2022, e novamente duas semanas depois. Durante estas observações, os astrónomos utilizaram outros telescópios no espaço e no solo para recolher informações sobre o blazar numa vasta gama de comprimentos de onda, incluindo rádio, visível e raios-X.

Embora outros estudos já tenham analisado, no passado, a polarização da luz de baixa energia dos blazares, esta foi a primeira vez que os cientistas conseguiram obter esta perspectiva dos raios-X de um blazar, que são emitidos mais perto da fonte de aceleração das partículas.

“O acrescentar da polarização dos raios-X ao nosso arsenal da polarização do rádio, infravermelho e visível, muda o jogo”, disse Alan Marscher, astrónomo da Universidade de Boston que lidera o grupo que estuda buracos negros gigantes com o IXPE.

Os cientistas descobriram que a luz de raios-X é mais polarizada do que a óptica, que é mais polarizada do que o rádio. Mas a direcção da luz polarizada era a mesma para todos os comprimentos de onda observados e estava também alinhada com a direcção do jacto.

Após comparar a sua informação com modelos teóricos, a equipa de astrónomos percebeu que os dados coincidiam mais com um cenário em que uma onda de choque acelera as partículas do jacto.

Uma onda de choque é gerada quando algo se move mais depressa do que a velocidade do som do material circundante, tal como quando um jacto supersónico passa na atmosfera da nossa Terra.

O estudo não foi concebido para investigar as origens das ondas de choque, que ainda são misteriosas. Mas os cientistas teorizam que uma perturbação no fluxo do jacto faz com que uma secção do mesmo se torne supersónica.

Isto poderia ser o resultado de colisões de partículas altamente energéticas dentro do jacto, ou de mudanças abruptas de pressão no limite do jacto.

“À medida que a onda de choque atravessa a região, o campo magnético fica mais forte e a energia das partículas fica mais elevada”, disse Marscher. “A energia vem do movimento do material que produz a onda de choque”.

À medida que as partículas viajam para fora, emitem primeiro raios-X porque são extremamente energéticas. Movendo-se mais para fora, através da turbulenta região mais distante do local do choque, começam a perder energia, o que as faz emitir radiação menos energética como ondas ópticas e depois ondas de rádio.

Isto é análogo a como o fluxo de água se torna mais turbulento depois de encontrar uma queda de água – mas aqui, os campos magnéticos criam esta turbulência.

Os cientistas vão continuar a observar o blazar Markarian 501 para ver se a polarização muda com o tempo.

O IXPE vai também investigar uma colecção mais vasta de blazares durante a sua missão principal de dois anos, explorando mistérios mais antigos do Universo. “Faz parte do progresso da humanidade no sentido de compreender a natureza e todo o seu exotismo”, disse Marscher.

Astronomia On-line
29 de Novembro de 2022



 

Astrónomos observam a luz intra-grupo – o brilho elusivo entre galáxias distantes

CIÊNCIA / ASTRONOMIA

A luz “entre” galáxias – a luz intra-grupo -, por mais ténue que seja, é irradiada por estrelas despojadas da sua galáxia natal.

Uma equipa internacional de astrónomos direccionou uma nova técnica para a ténue luz entre galáxias – conhecida como “luz intra-grupo” – para caracterizar as estrelas que aí habitam.

A Dra. Christina Martínez-Lombilla, autora do estudo publicado na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, da Escola de Física da Universidade de Nova Gales do Sul, disse: “Não sabemos quase nada sobre a luz intra-grupo”.

“As partes mais brilhantes da luz intra-grupo são cerca de 50 vezes mais fracas do que o céu nocturno mais escuro da Terra”. É extremamente difícil de detectar, mesmo com os maiores telescópios da Terra – ou no espaço”.

Usando a sua técnica sensível, que elimina toda a luz de todos os objectos excepto da luz intra-grupo, os investigadores não só detectaram a luz intra-grupo, como foram capazes de estudar e contar a história das estrelas que a povoam.

“Analisámos as propriedades das estrelas intra-grupo – aquelas estrelas que vagueiam entre as galáxias. Analisámos a idade e abundância dos elementos que as compunham e depois comparámos essas características com as estrelas que ainda pertencem a grupos de galáxias”, comentou a Dra. Martínez-Lombilla. “Descobrimos que a luz intra-grupo é mais jovem e menos rica em metal do que as galáxias circundantes”.

Reconstruindo a história da luz intra-grupo

Não só as estrelas órfãs no grupo intra-luz eram “anacrónicas”, com pareciam ser de uma origem diferente das suas vizinhas mais próximas. Os investigadores descobriram que o carácter das estrelas intra-grupo parecia semelhante ao da “cauda” nebulosa de uma galáxia mais distante.

A combinação destas pistas permitiu aos investigadores reconstruir a história da luz intra-grupo e de como as suas estrelas vieram a estar reunidas no seu próprio “orfanato” estelar.

“Pensamos que estas estrelas individuais se tornaram, em algum ponto, órfãs das suas galáxias natais e agora flutuam livremente, seguindo a gravidade do grupo”, explicou a Dra. Martínez-Lombilla.

“O despojamento, chamado de despojamento de marés, é provocado pela passagem de enormes galáxias satélite – parecidas à Via Láctea – que puxam as estrelas na sua esteira”. Esta é a primeira vez que a luz intra-grupo destas galáxias é observada.

“A revelação da quantidade e origem da luz intra-grupo fornece um registo fóssil de todas as interacções que um grupo de galáxias sofreu e uma visão holística da história de interacções do sistema”, disse a Dra. Martínez-Lombilla.

“Além disso, estes eventos ocorreram há muito tempo. As galáxias [que estamos a observar] estão tão distantes, que estamos a observá-las como eram há 2,5 mil milhões de anos. É esse o tempo que leva para que a sua luz nos alcance”.

Ao observar eventos de há muito tempo atrás, em galáxias tão distantes, os investigadores estão a contribuir com dados vitais para a evolução lenta dos eventos cósmicos.

Processo de tratamento de imagem feito à medida

Os investigadores foram pioneiros numa técnica única para conseguir esta visão penetrante. “Desenvolvemos um processo de tratamento de imagem feito à medida que nos permite analisar as estruturas mais fracas do Universo”, disse a Dra. Martínez-Lombilla.

“Segue os passos padrão do estudo de estruturas fracas em imagens astronómicas – o que implica a modelação 2D e a remoção de toda a luz, excepto da proveniente do intra-grupo. Isto inclui todas as estrelas brilhantes nas imagens, das galáxias que ocultam a luz intra-grupo e uma subtracção da emissão contínua do céu.

“O que torna a nossa técnica diferente é que é totalmente baseada em Python, pelo que é muito modular e facilmente aplicável a diferentes conjuntos de dados de diferentes telescópios, em vez de ser apenas útil para estas imagens.

O resultado mais importante é que ao estudar estruturas muito ténues em torno de galáxias, cada etapa do processo conta e cada luz indesejável deve ser contabilizada e removida. Caso contrário, as suas medições estarão erradas.”

As técnicas apresentadas neste estudo são piloto, encorajando futuras análises da luz intra-grupo, realça a Dra. Martínez-Lombilla.

“O nosso principal objectivo a longo prazo é alargar estes resultados a uma grande amostra de grupos de galáxias. Depois podemos olhar para as estatísticas e descobrir as propriedades típicas relativas à formação e evolução da luz intra-grupo e destes sistemas extremamente comuns de grupos de galáxias.

Este é um trabalho fundamental para a preparação da próxima geração de levantamentos de todo o céu profundo, tais como os que vão ser realizados pelo telescópio espacial Euclid e o LSST (Large Synoptic Survey Telescope) com o Observatório Vera C. Rubin.”

Astronomia On-line
29 de Novembro de 2022



 

896: Webb revela, como nunca antes, uma atmosfera exoplanetária

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Impressão de artista do exoplaneta WASP-39 b e da sua estrela. O planeta tem uma atmosfera difusa de cor laranja-azulada com traços de nuvens longitudinais por baixo. O quarto esquerdo do planeta (o lado virado para a estrela) está iluminado, enquanto que o resto está na sombra. A estrela é branca-amarelada, sem características nítidas.
Crédito: NASA, ESA, CSA, J. Olmsted (STScI)

O Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA acabou de “marcar outro golo”: um retrato molecular e químico dos céus de um mundo distante.

Ao passo que o Webb e outros telescópios espaciais, incluindo o Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA, revelaram anteriormente ingredientes isolados da atmosfera quente deste planeta, as novas leituras fornecem um menu completo de átomos, moléculas e até mesmo sinais de química activa e nuvens.

Os últimos dados também fornecem pistas de como estas nuvens podem parecer quando vistas de perto: isoladas em vez de como um cobertor único e uniforme sobre o planeta.

O conjunto de instrumentos altamente sensíveis do telescópio analisou a atmosfera de WASP-39 b, um “Saturno quente” (um planeta tão massivo quanto Saturno, mas numa órbita mais íntima que a de Mercúrio em torno do Sol) em órbita de uma estrela a cerca de 700 anos-luz de distância.

Este exoplaneta do tamanho de Saturno foi um dos primeiros examinados pelo Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA quando iniciou operações científicas regulares. Os resultados entusiasmaram a comunidade científica exoplanetária.

Os instrumentos de sensibilidade requintada do Webb forneceram um perfil dos constituintes atmosféricos de WASP-39 b e identificaram uma pletora de conteúdos, incluindo água, dióxido de enxofre, monóxido de carbono, sódio e potássio.

As descobertas são um bom presságio da capacidade dos instrumentos do Webb em realizar a vasta gama de investigações exoplanetárias – investigações de planetas em torno de outras estrelas – esperada pela comunidade científica. Isto inclui a análise das atmosferas de planetas mais pequenos e rochosos, como os do sistema TRAPPIST-1.

“Observámos o exoplaneta com vários instrumentos que, em conjunto, cobrem uma ampla faixa do espectro infravermelho e uma panóplia de impressões digitais químicas inacessíveis antes do JWST”, disse Natalie Batalhas, astrónoma da Universidade da Califórnia, Santa Cruz, que contribuiu e ajudou a coordenar a nova investigação. “Dados como estes ‘mudam completamente o jogo'”.

Os achados foram detalhados num conjunto de cinco novos artigos científicos, três dos quais já foram divulgados pela imprensa científica e dois ainda estão em revisão.

Entre as revelações sem precedentes está a primeira detecção, numa atmosfera exoplanetária, de dióxido de enxofre, uma molécula produzida a partir de reacções químicas desencadeadas pela luz altamente energética da estrela hospedeira do planeta. Na Terra, a camada protectora de ozono, na atmosfera superior, é criada de forma semelhante.

“Esta é a primeira vez que vemos evidências concretas de fotoquímica – reacções químicas iniciadas pela luz estelar energética – em exoplanetas”, disse Shang-Min Tsai, investigador na Universidade de Oxford, Reino Unido, e autor principal do artigo que explica a origem do dióxido de enxofre na atmosfera de WASP-39 b.

“Vejo isto como uma perspectiva realmente promissora para, com esta missão, fazer avançar a nossa compreensão das atmosferas exoplanetárias”.

Isto levou a outro “primeiro”: a aplicação de modelos computacionais de fotoquímica, por parte dos cientistas, a dados que exigem que tal física seja totalmente explicada.

As melhorias resultantes na modelagem vão ajudar a construir o “know-how” tecnológico necessário para interpretar, no futuro, potenciais sinais de habitabilidade.

“Os planetas são esculpidos e transformados ao orbitarem no ‘banho de radiação’ da estrela hospedeira”, disse Batalha. “Na Terra, essas transformações permitem que a vida prospere”.

A proximidade do planeta à sua estrela-mãe – oito vezes mais perto do que Mercúrio está do Sol – também o torna um laboratório ideal para estudar os efeitos da radiação das estrelas hospedeiras nos exoplanetas.

Um melhor conhecimento da ligação estrela-planeta deverá trazer uma compreensão mais profunda de como estes processos afectam a diversidade dos planetas observados na Galáxia.

Outros constituintes atmosféricos detectados pelo telescópio Webb incluem sódio (Na), potássio (K) e vapor de água (H2O), confirmando observações telescópicas anteriores terrestres e espaciais, bem como a descoberta de impressões digitais da água, nestes comprimentos de onda mais longos, que nunca tinham sido vistos antes.

O Webb também viu dióxido de carbono (CO2) com maior resolução, fornecendo duas vezes mais dados do que os relatados nas suas observações anteriores.

Entretanto, o monóxido de carbono (CO) foi detectado, mas as assinaturas óbvias de metano (CH4) e sulfureto de hidrogénio (H2S) ficaram ausentes dos dados do Webb. Se presentes, estas moléculas existem a níveis muito baixos.

Para capturar este largo espectro da atmosfera de WASP-39 b, uma equipa internacional de centenas de cientistas analisou independentemente os dados de quatro modos dos instrumentos finamente calibrados do telescópio Webb.

“Tínhamos previsto o que [o telescópio] nos mostraria, mas foi mais preciso, mais diverso e mais bonito do que acreditava ser possível”, disse Hannah Wakeford, astrofísica da Universidade de Bristol, no Reino Unido, que investiga atmosferas exoplanetárias.

Ter uma lista tão completa de ingredientes químicos numa atmosfera exoplanetária também dá aos cientistas um vislumbre da abundância de diferentes elementos uns em relação aos outros, tais como os rácios carbono/oxigénio ou potássio/oxigénio.

Isto, por sua vez, proporciona uma visão de como este planeta – e talvez outros – se formou a partir do disco de gás e poeira que rodeava a estrela-mãe nos seus primeiros anos.

O inventário químico de WASP-39 b sugere uma história de colisões e fusões de corpos mais pequenos chamados planetesimais para criar um eventual “Golias” planetário.

“A abundância de enxofre relativamente ao hidrogénio indicou que o planeta presumivelmente sofreu uma grande acreção de planetesimais que podem fornecer estes ingredientes à atmosfera”, disse Kazumasa Ohno, investigador exoplanetário da Universidade da Califórnia, Santa Cruz, que trabalhou nos dados do Webb.

“Os dados também indicam que o oxigénio é muito mais abundante do que o carbono na atmosfera. Isto indica potencialmente que WASP-39 b se formou originalmente muito longe da estrela central”.

Ao revelar com precisão os detalhes de uma atmosfera exoplanetária, os instrumentos do telescópio Webb tiveram um desempenho muito superior às expectativas dos cientistas – e prometem uma nova fase de exploração da grande variedade de exoplanetas na Galáxia.

“Vamos poder ver o grande quadro das atmosferas dos exoplanetas”, disse Laura Flagg, investigadora da Universidade de Cornell e membro da equipa internacional. “É incrivelmente excitante saber que tudo vai ser reescrito. Essa é uma das melhores partes de se ser cientista”.

Astronomia On-line
25 de Novembro de 2022



 

895: Determinada a forma do halo estelar da Via Láctea

CIÊNCIA/ASTRONOMIA/ASTROFÍSICA/VIA LÁCTEA

Impressão de artista do halo estelar inclinado e alongado da Via Láctea.
Crédito: Melissa Weiss/Centro para Astrofísica | Harvard & Smithsonian

Um novo estudo revelou a verdadeira forma da nuvem difusa de estrelas que rodeia o disco da nossa Galáxia. Durante décadas, os astrónomos pensaram que esta nuvem de estrelas – chamada halo estelar – era largamente esférica, como uma bola de praia.

Agora, um novo modelo baseado em observações modernas mostra que o halo estelar é oblongo e inclinado, muito semelhante a uma bola de râguebi.

As descobertas – publicadas este mês na revista The Astronomical Journal – fornecem uma visão sobre uma série de áreas temáticas astrofísicas. Os resultados, por exemplo, lançam luz sobre a história da nossa Galáxia e a evolução galáctica, ao mesmo tempo que fornecem pistas na contínua caça à substância misteriosa conhecida como matéria escura.

“A forma do halo estelar é um parâmetro muito fundamental que acabámos de medir com maior precisão do que era possível antes”, diz o autor principal do estudo Jiwon “Jesse” Han, estudante de doutoramento no Centro para Astrofísica | Harvard & Smithsonian. “Há muitas implicações importantes do halo estelar não ser esférico, mas sim com a forma de uma bola de râguebi ou de um zepelim – é só escolher!”

“Durante décadas, a suposição geral tem sido a de que o halo estelar é mais ou menos esférico e isotrópico, ou o mesmo em todas as direcções”, acrescenta o co-autor do estudo Charlie Conroy, orientador de Han e professor de astronomia na Universidade de Harvard e no Centro para Astrofísica. “Sabemos agora que a imagem dos nossos livros, da nossa Galáxia inserida num volume esférico de estrelas, tem de ser rejeitada”.

O halo estelar da Via Láctea é a porção visível do que é mais amplamente chamado halo galáctico. Este halo galáctico é dominado por matéria escura invisível, cuja presença só é mensurável graças à gravidade que exerce. Cada galáxia tem o seu próprio halo de matéria escura. Estes halos servem como uma espécie de andaime sobre o qual pende a matéria comum e visível.

Por sua vez, essa matéria visível forma estrelas e outras estruturas galácticas. Para melhor compreender como as galáxias se formam e interagem, bem como a natureza subjacente da matéria escura, os halos estelares são alvos astrofísicos valiosos.

“O halo estelar é um rastreador dinâmico do halo galáctico”, diz Han. “A fim de aprender mais sobre os halos galácticos em geral, e especialmente sobre o halo galáctico e a história da nossa própria Galáxia, o halo estelar é um óptimo lugar para começar”.

No entanto, a forma do halo estelar da Via Láctea há muito que desafia os astrónomos, pela simples razão de que estamos embutidos nela. O halo estelar estende-se por várias centenas de milhares de anos-luz acima e abaixo do plano repleto de estrelas da nossa Galáxia, onde o nosso Sistema Solar reside.

“Ao contrário das outras galáxias, onde apenas olhamos para elas e medimos os seus halos”, diz Han, “falta-nos o mesmo tipo de perspectiva aérea, exterior ao halo da nossa própria Galáxia”.

Complicando ainda mais as coisas, o halo estelar provou ser bastante difuso, contendo apenas cerca de um por cento da massa de todas as estrelas da Galáxia.

No entanto, com o tempo, os astrónomos conseguiram identificar muitos milhares de estrelas que povoam este halo, que se distinguem de outras estrelas da Via Láctea devido à sua composição química distinta (medida através de estudos da sua luz estelar), bem como pelas suas distâncias e movimentos através do céu. Através de tais estudos, os astrónomos aperceberam-se que as estrelas do halo não estão uniformemente distribuídas.

Desde então, o objectivo tem sido estudar os padrões de densidade excessiva das estrelas – aparecendo espacialmente como cachos e correntes – para classificar as origens finais do halo estelar.

O novo estudo dos investigadores e colegas do Centro para Astrofísica | Harvard & Smithsonian aproveita dois grandes conjuntos de dados recolhidos nos últimos anos, levantamentos estes que sondaram o halo estelar como nunca antes.

O primeiro conjunto é o do Gaia, uma nave espacial revolucionária lançada pela Agência Espacial Europeia em 2013. O Gaia tem vindo a compilar as medições mais precisas das posições, movimentos e distâncias de milhares de milhões de estrelas na Via Láctea, incluindo algumas estrelas próximas do halo estelar.

O segundo conjunto de dados é do H3 (Hectochelle in the Halo at High Resolution), um levantamento terrestre realizado com o MMT (Multiple Mirror Telescope), localizado no Observatório Fred Lawrence Whipple no estado norte-americano do Arizona, uma colaboração entre o Centro para Astrofísica e a Universidade do Arizona.

O H3 reuniu observações detalhadas de dezenas de milhares de estrelas do halo estelar, demasiado distantes para o Gaia avaliar.

A combinação destes dados num modelo flexível que permitiu que a forma do halo estelar surgisse de todas as observações produziu o halo decididamente não esférico – e a forma de bola de râguebi encaixa bem com outras descobertas até à data. A forma, por exemplo, concorda de forma independente e fortemente com uma teoria de ponta relativa à formação do halo estelar da Via Láctea.

De acordo com este quadro, o halo estelar formou-se quando uma galáxia anã solitária colidiu há 7-10 mil milhões de anos com a nossa muito maior Galáxia.

A galáxia anã é divertidamente conhecida como Gaia-Salsicha-Encélado (GSE), onde “Gaia” se refere à já mencionada nave espacial, “Salsicha” ao padrão que aparece ao traçar os dados do Gaia e “Encélado” é o gigante mitológico grego que foi enterrado debaixo de uma montanha – mais ou menos como a GSE foi enterrada na Via Láctea.

Como consequência deste evento de colisão galáctica, a galáxia anã foi dilacerada e as suas estrelas constituintes espalhadas num halo disperso. Tal história de origem explica a disparidade entre as estrelas do halo estelar e as estrelas nascidas e criadas na Via Láctea.

Os resultados do estudo detalham adicionalmente como a GSE e a Via Láctea interagiram há todos esses éones atrás. A forma de bola de râguebi – tecnicamente chamada elipsoide triaxial – reflecte as observações de dois amontoados de estrelas no halo estelar. Os amontoados formaram-se ostensivamente quando a GSE passou por duas órbitas da Via Láctea.

Durante estas órbitas, a GSE teria abrandado duas vezes no chamado apocentro, o ponto mais afastado da órbita da galáxia anã em torno do maior atractor gravitacional, a grande Via Láctea; estas “pausas” levaram à libertação adicional de estrelas por parte da GSE. Entretanto, a inclinação do halo estelar indica que a GSE se encontrou com a Via Láctea num ângulo incidente e não de frente.

“A inclinação e distribuição de estrelas no halo estelar fornecem uma confirmação dramática de que a nossa Galáxia colidiu com outra galáxia mais pequena há 7-10 mil milhões de anos”, diz Conroy.

Notavelmente, já passou tanto tempo desde a colisão da GSE com a Via Láctea que se esperava que as estrelas do halo estelar se instalassem dinamicamente na clássica forma esférica, há muito assumida.

A equipa diz que o facto de não o terem feito provavelmente tem a ver com o halo galáctico mais amplo. Esta estrutura dominada pela matéria escura está, ela própria, provavelmente inclinada e, através da sua gravidade, está igualmente a manter o halo estelar inclinado.

“O halo estelar inclinado sugere fortemente que o halo de matéria escura também está inclinado”, diz Conroy. “Uma inclinação no halo de matéria escura pode ter ramificações significativas para a nossa capacidade de detectar partículas de matéria escura em laboratórios cá na Terra”.

Este último ponto de Conroy alude às múltiplas experiências de detetores de matéria escura agora em curso e planeadas. Estes detectores podem aumentar as suas hipóteses de capturar uma interacção elusiva com a matéria escura se os astrofísicos puderem julgar onde a substância está mais fortemente concentrada, galacticamente falando.

À medida que a Terra se move pela Via Láctea, vai encontrar periodicamente estas mais densas e velozes regiões de partículas de matéria escura, aumentando as probabilidades de detecção.

A descoberta da configuração mais plausível do halo estelar é o que faz avançar muitas investigações astrofísicas enquanto se preenchem os detalhes básicos sobre o nosso lugar no Universo.

“Estas são perguntas tão intuitivamente interessantes de fazer sobre a nossa Galáxia: ‘Qual é o aspecto da nossa Galáxia?’ e ‘Qual é o aspecto do halo estelar?’,” diz Han. “Com esta linha de investigação e estudo em particular, estamos finalmente a responder a essas perguntas”.

Astronomia On-line
25 de Novembro de 2022



 

894: Aprendizagem de máquina classifica automaticamente 1.000 super-novas

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

A posição, no céu, das super-novas classificadas automaticamente pelo SNIascore.
Crédito: Caltech

As instalações astronómicas de hoje varrem o céu nocturno cada vez mais profunda e rapidamente do que nunca. A identificação e classificação de eventos cósmicos conhecidos e potencialmente interessantes está a tornar-se impossível para um ou um grupo de astrónomos.

Portanto, cada vez mais treinam computadores para fazer o trabalho por eles. Os astrónomos da colaboração ZTF (Zwicky Transient Facility) no Caltech anunciaram que o seu algoritmo de aprendizagem de máquina já classificou e relatou 1000 super-novas de forma completamente autónoma.

“Precisávamos de uma ajuda e sabíamos que uma vez que treinássemos os nossos computadores para fazer o trabalho, eles iriam tirar-nos uma grande carga das costas”, diz Christoffer Fremling, astrónomo do Caltech e o cérebro por trás do novo algoritmo, apelidado de SNIascore.

“O SNIascore classificou a sua primeira super-nova em Abril de 2021 e um ano e meio depois estamos a atingir um belo marco de 1000 super-novas sem qualquer envolvimento humano”.

Muitas das questões científicas actuais e mais excitantes que os astrónomos estão a tentar responder exigem que eles recolham grandes amostras de diferentes eventos cósmicos.

Como resultado, os observatórios astronómicos modernos tornaram-se incansáveis máquinas geradoras de dados que lançam dezenas de milhares de alertas e imagens aos astrónomos todas as noites.

Isto é particularmente verdade no campo da astronomia no domínio do tempo, em que os investigadores procuram objectos em rápida mudança, ou transientes, tais como estrelas em explosão ou moribundas conhecidas como super-novas, buracos negros que comem estrelas em órbita, asteróides e muito mais.

“A noção tradicional de um astrónomo sentado no observatório a ‘peneirar’ imagens telescópicas carrega muito romanticismo, mas está a afastar-se da realidade”, diz Matthew Graham, cientista do projecto ZTF do Caltech.

Para além de libertar tempo para os astrónomos perseguirem outras questões científicas, o algoritmo de aprendizagem de máquina é muito mais rápido na classificação de potenciais candidatos a super-nova e a partilhar os resultados com a comunidade astronómica.

Com o SNIascore o processo é encurtado de 2-3 dias para 10 minutos, ou quase em tempo real. Esta identificação precoce de explosões cósmicas é muitas vezes crítica para melhor estudar a sua física.

“O SNIascore situa-se em cima de outros algoritmos de aprendizagem de máquina e camadas subjacentes que desenvolvemos para o ZTF, e demonstra bem como as aplicações de aprendizagem de máquina estão a amadurecer na astronomia quase em tempo real”, diz Ashish Mahabal, cientista computacional do CD3 (Center for Data-Driven Discovery) do Caltech, que lidera as actividades de aprendizagem de máquina para o ZTF.

Por agora, o SNIascore só pode classificar o que é conhecido como super-novas do Tipo Ia, ou as “velas padrão” utilizadas pelos astrónomos para medir o ritmo de expansão do Universo. Estas são estrelas moribundas que explodem numa explosão termonuclear de força consistente.

No entanto, Christoffer e colegas estão a trabalhar arduamente na ampliação das capacidades do algoritmo para classificar outros tipos de super-novas num futuro próximo.

O SNIascore está actualmente adaptado para trabalhar com o espectrógrafo SEDM (Spectral Energy Distribution Machine), alojado numa cúpula a apenas algumas centenas de metros de distância da câmara ZTF no Observatório Palomar.

O ZTF varre continuamente o céu e envia todas as noites centenas de milhares de alertas de potenciais transientes cósmicos a astrónomos de todo o mundo. O espectrógrafo SEDM é accionado para acompanhar e observar os mais promissores.

Produz um espectro do evento cósmico que transporta informação sobre a intensidade das várias frequências da luz captada pela câmara do telescópio. Este espectro é o que pode dizer definitivamente aos astrónomos que tipo de evento está a ser observado.

Utilizando técnicas inteligentes de aprendizagem de máquina, a equipa de Christoffer treinou o SNIascore para ler os espectros de SEDM de forma notável.

“O SNIascore é incrivelmente preciso. Depois de 1000 super-novas, vimos como o algoritmo funciona no ‘mundo real’ e não tivemos uma classificação claramente errada desde o seu lançamento em Abril de 2021. Isto dá-nos a confiança para avançar e implementar o mesmo algoritmo noutras instalações de observação”, acrescentou Fremling.

Ele e colegas estão actualmente a adaptar o SNIascore para trabalhar com o próximo espectrógrafo SEDMv2 montado no telescópio de 2,1 metros no Observatório Kitt Peak no estado norte-americano do Arizona.

O SEDMv2 será a versão avançada do SEDM e permitirá a detecção e classificação de super-novas mais fracas. Actualmente, o SNIascore classifica em média duas super-novas por noite. Com o SEDMv2 este número pode potencialmente duplicar.

As vantagens do SNIascore vão além da construção rápida e fiável de grandes conjuntos de dados de super-novas. Os astrónomos que procuram outros eventos transientes podem agora rapidamente excluir candidatos classificados pelo SNIascore como super-novas, de tal forma que não se desperdiça tempo de telescópio a segui-los quando o alvo são efectivamente outros tipos de explosões cósmicas.

Outros esforços de classificação de eventos transientes também usam aprendizagem de máquina, mas dependem apenas da chamada “curva de luz” do evento ou da quantidade de luz vista pelo telescópio como uma evolução do tempo.

O SNIascore tem a vantagem de ter sido treinado a utilizar informação espectroscópica, a única forma robusta de confirmar a natureza da maioria dos fenómenos transientes. O algoritmo é de código aberto e outros grupos podem adaptá-lo às suas próprias instalações telescópicas.

“A parte mais desafiante na implementação do SNIascore foi o treino do algoritmo. Foi necessário que os humanos verificassem cuidadosamente as imagens e construíssem um impecável conjunto de dados de treino.

Depois de 1.000 super-novas classificadas automaticamente, olhando para trás, penso que valeu inteiramente a pena o esforço”, diz Fremling.

O SNIascore foi desenvolvido como parte do BTS (Bright Transient Survey) do ZTF – actualmente, o maior levantamento de super-novas disponível para a comunidade astronómica. Todo o conjunto de dados BTS tem perto de 7000 super-novas, 90% das quais foram descobertas e classificadas pelo ZTF (10% foram contribuições de outros grupos e instalações).

“A nossa ambição é continuar a fazer crescer o conjunto de dados BTS com a ajuda do SNIascore para, no futuro, construir a mais compreensiva amostra de super-novas que os astrónomos podem utilizar para responder a questões fundamentais da cosmologia, tais como a rapidez com que o Universo se está a expandir e para mapear potencialmente a distribuição de matéria escura e a estrutura em grande escala do Universo”, acrescentou Fremling.

Astronomia On-line
25 de Novembro de 2022



 

Webb observa “ampulheta” incandescente e o nascer de uma nova estrela

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

A protoestrela L1527, vista nesta imagem pelo Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA, está embebida numa nuvem de material que está a alimentar o seu crescimento. O material ejectado da estrela limpou as cavidades acima e abaixo dela, cujos limites brilham laranja e azul nesta imagem infravermelha. A região central superior exibe formas semelhantes a bolhas devido a “arrotos” estelares, ou ejecções esporádicas. O Webb também detecta filamentos feitos de hidrogénio molecular que foi chocado por ejecções estelares passadas. Intrigantemente, as bordas das cavidades no canto superior esquerdo e inferior direito aparecem direitos, enquanto os limites no canto superior direito e inferior esquerdo são curvados. A região na parte inferior direita aparece azul, pois há menos poeira entre ela e o Webb do que as regiões cor-de-laranja mais acima.
Crédito: NASA, ESA, CSA e STScI, J. DePasquale (STScI)

O Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA revelou as características outrora escondidas da protoestrela dentro da nuvem escura L1527 com o seu instrumento NIRCam (Near Infrared Camera), fornecendo uma visão da formação de uma nova estrela.

Estas nuvens abrasadoras dentro da região de formação estelar de Touro só são visíveis no infravermelho, tornando-as num alvo ideal para o Webb.

A protoestrela propriamente dita está escondida dentro do “pescoço” desta forma de ampulheta. O disco protoplanetário, visto de lado, é a linha escura que atravessa o meio do pescoço.

A luz da protoestrela “vaza” para cima e para baixo deste disco, iluminando cavidades dentro do gás e poeira circundantes.

As características mais prevalecentes da região, as nuvens azuis e alaranjadas, contornam cavidades criadas à medida que o material que se afasta da protoestrela colide com a matéria em redor.

As cores são devidas a camadas de poeira entre o Webb e as nuvens. As áreas azuis são onde a poeira é mais fina. Quanto mais espessa for a camada de poeira, menos luz azul é capaz de escapar, criando bolsas de cor laranja.

O Webb também revela filamentos de hidrogénio molecular que foram chocados à medida que a protoestrela ejeta o material para longe. Os choques e a turbulência inibem a formação de novas estrelas, que de outra forma existiriam por toda a nuvem. Como resultado, a protoestrela domina o espaço, roubando grande parte do material para si própria.

Apesar do caos que L1527 está a causar, tem apenas cerca de 100.000 anos – um corpo relativamente jovem. Dada a sua idade e o seu brilho no infravermelho distante, L1527 é considerada uma protoestrela de classe 0, a fase mais precoce da formação estelar.

Protoestrelas como esta, que ainda se encontram envoltas numa nuvem escura de poeira e gás, têm um longo caminho a percorrer antes de se tornarem estrelas de pleno direito. L1527 ainda não gera a sua própria energia através da fusão nuclear de hidrogénio, uma característica essencial das estrelas.

A sua forma, embora maioritariamente esférica, é também instável, assumindo a configuração de um pequeno, quente e inchado “tufo” de gás algures entre 20% e 40% a massa do nosso Sol.

À medida que uma protoestrela continua a acretar massa, o seu núcleo comprime-se gradualmente e aproxima-se da fusão nuclear estável. A imagem revela que L1527 está a fazer exactamente isso. A nuvem molecular circundante é constituída por poeira densa e gás que estão a ser arrastados para o centro, onde a protoestrela reside.

À medida que o material cai para dentro, espirala em torno do centro. Isto cria um disco denso de material, que alimenta o material para a protoestrela. À medida que ganha mais massa e se comprime cada vez mais, a temperatura do seu núcleo sobe, acabando por atingir o limite que dá início à fusão nuclear.

O disco, visto na imagem como uma banda escura em frente do centro brilhante, tem aproximadamente o tamanho do nosso Sistema Solar. Dada a densidade, não é invulgar que tanto deste material se aglomere – o início dos planetas. Em última análise, esta vista de L1527 fornece uma janela do aspecto do nosso Sol e do Sistema Solar na sua infância.

Astronomia On-line
18 de Novembro de 2022



 

Estudo de anãs brancas “poluídas” descobre que as estrelas e os planetas crescem ao mesmo tempo

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Uma equipa de astrónomos descobriu que a formação planetária no nosso jovem Sistema Solar começou muito mais cedo do que se pensava anteriormente, com os blocos de construção dos planetas a crescerem ao mesmo tempo que a sua estrela-mãe.
Crédito: Amanda Smith

Uma equipa de astrónomos descobriu que a formação planetária no nosso jovem Sistema Solar começou muito mais cedo do que se pensava anteriormente, com os blocos de construção dos planetas a crescerem ao mesmo tempo que a sua estrela-mãe.

Um estudo de algumas das estrelas mais antigas do Universo sugere que os blocos de construção de planetas como Júpiter e Saturno começaram a formar-se enquanto uma estrela jovem está a crescer.

Pensava-se que os planetas só se formassem quando uma estrela atinge a sua dimensão final, mas novos resultados, publicados na revista Nature Astronomy, sugerem que as estrelas e os planetas “crescem” juntos.

A investigação, liderada pela Universidade de Cambridge, muda a nossa compreensão de como os sistemas planetários, incluindo o nosso próprio Sistema Solar, se formaram, potencialmente resolvendo um grande puzzle da astronomia.

“Temos uma boa ideia de como os planetas se formam, mas uma questão pendente que temos tido é quando eles se formam: a formação planetária começa cedo, quando a estrela-mãe ainda está a crescer, ou milhões de anos mais tarde?” disse a Dra. Amy Bonsor do Instituto de Astronomia de Cambridge, a primeira autora do estudo.

Para tentar responder a esta pergunta, Bonsor e colegas estudaram as atmosferas das estrelas anãs brancas – os antigos e ténues remanescentes de estrelas como o nosso Sol – para investigar os blocos de construção da formação planetária.

O estudo envolveu também investigadores da Universidade de Oxford, da Universidade de Munique, da Universidade de Groninga e do Instituto Max Planck para Investigação do Sistema Solar em Gotinga.

“Algumas anãs brancas são laboratórios espantosos, porque as suas atmosferas finas são quase como cemitérios celestes”, disse Bonsor.

Normalmente, os interiores dos planetas estão fora do alcance dos telescópios. Mas uma classe especial de anãs brancas – conhecidas como sistemas “poluídos” – têm elementos pesados como o magnésio, ferro e cálcio nas suas atmosferas normalmente limpas.

Estes elementos devem ter vindo de pequenos corpos como asteróides deixados para trás pela formação planetária, que chocaram contra as anãs brancas e arderam nas suas atmosferas.

Como resultado, as observações espectroscópicas de anãs brancas poluídas podem sondar os interiores desses asteróides dilacerados, dando aos astrónomos mais informações das condições em que se formaram.

Pensa-se que a formação planetária comece num disco protoplanetário – feito principalmente de hidrogénio, hélio e pequenas partículas de gelo e poeira – em órbita de uma estrela jovem.

De acordo com a teoria actual sobre como os planetas se formam, as partículas de poeira colam-se umas às outras, acabando por formar corpos sólidos cada vez maiores.

Alguns destes corpos maiores vão continuar a acretar material, tornando-se planetas, e alguns permanecem como asteróides, como os que colidiram com as anãs brancas no estudo actual.

Os investigadores analisaram observações espectroscópicas a partir das atmosferas de 200 anãs brancas poluídas em galáxias próximas. De acordo com a sua análise, a mistura de elementos observada nas atmosferas destas anãs brancas só pode ser explicada se muitos dos asteróides originais tivessem derretido, o que fez com que o ferro pesado se afundasse para o núcleo enquanto os elementos mais leves flutuavam à superfície.

Este processo, conhecido como diferenciação, foi o que levou a Terra a ter um núcleo rico em ferro.

“A causa do derretimento só pode ser atribuída a elementos radioactivos de vida muito curta, que existiram nas fases iniciais do sistema planetário, mas que se decompõem em apenas um milhão de anos”, disse Bonsor.

“Por outras palavras, se estes asteróides foram derretidos por algo que só existe durante muito pouco tempo, no início do sistema planetário, então o processo de formação planetária deve começar muito rapidamente”.

O estudo sugere que é provável que o quadro de formação precoce esteja correto, o que significa que Júpiter e Saturno tiveram muito tempo para crescer até aos seus tamanhos actuais.

“O nosso estudo complementa um consenso crescente no campo de que a formação planetária começou cedo, com os primeiros corpos a formarem-se em simultâneo com a estrela”, disse Bonsor. “As análises das anãs brancas poluídas dizem-nos que este processo de fusão radioactiva é um mecanismo potencialmente ubíquo que afecta a formação de todos os exoplanetas”.

“Isto é apenas o começo – de cada vez que encontramos uma nova anã branca, podemos reunir mais evidências e aprender mais sobre como os planetas se formam.

Podemos traçar elementos como o níquel e o crómio e dizer quão grande deve ter sido um asteróide quando estes formaram o seu núcleo de ferro. É espantoso que sejamos capazes de sondar processos como este em sistemas exoplanetários”.

Astronomia On-line
18 de Novembro de 2022



 

728: A morte de uma estrela revela um buraco negro de massa intermédia escondido numa galáxia anã

CIÊNCIA/ASTRONOMIA/ASTROFÍSICA

Os astrónomos descobriram uma estrela a ser dilacerada por um buraco negro na galáxia SDSS J152120.07+140410.5, a 850 milhões de anos-luz da Terra. Os investigadores apontaram o Telescópio Espacial Hubble da NASA para examinar o rescaldo, um evento a que chamaram AT 2020neh, visto no centro da imagem. A câmara ultravioleta do Hubble viu um anel de estrelas a formar-se em torno do núcleo da galáxia onde AT 2020neh está localizado.
Crédito: NASA, ESA, Ryan Foley/Universidade da Califórnia em Santa Cruz

Um buraco negro de massa intermédia, escondido numa galáxia anã, revelou-se aos astrónomos quando devorou uma estrela azarada que se aproximou demasiado.

A destruição da estrela, um evento de perturbação de marés, produziu um surto de radiação que brilhou, por breves instantes, mais do que a luz estelar combinada da galáxia anã hospedeira. O evento poderá ajudar os cientistas a compreender melhor as relações entre os buracos negros e as galáxias.

A erupção foi capturada por astrónomos com o YSE (Young Supernova Experiment), um levantamento concebido para detectar explosões cósmicas e eventos astrofísicos transientes.

Uma equipa internacional liderada por cientistas da Universidade da Califórnia em Santa Cruz, do Instituto Niels Bohr da Universidade de Copenhaga e da Universidade do Estado de Washington relatou a descoberta num artigo publicado no dia 10 de Novembro na revista Nature Astronomy.

“Esta descoberta criou uma excitação generalizada porque podemos usar eventos de perturbação de marés não só para encontrar mais buracos negros de massa intermédia em galáxias anãs silenciosas, mas também para medir as suas massas”, disse o co-autor Ryan Foley, professor assistente de astronomia e astrofísica na Universidade da Califórnia em Santa Cruz, que ajudou a planear o levantamento YSE.

A primeira autora, Charlotte Angus do Instituto Niels Bohr, disse que as conclusões da equipa fornecem uma base para futuros estudos de buracos negros de massa intermédia.

“O facto de termos conseguido capturar este buraco negro de massa intermédia enquanto devorava uma estrela forneceu-nos uma oportunidade notável de detectar o que de outra forma teria ficado escondido”, disse Angus.

“Além disso, podemos utilizar as propriedades do próprio surto para melhor compreender este grupo elusivo de buracos negros de massa intermédia, que podem constituir a maioria dos buracos negros nos centros das galáxias”.

Os buracos negros super-massivos podem ser encontrados nos centros de todas as galáxias massivas, incluindo a nossa própria Via Láctea. Os astrónomos especulam que estes enormes monstros, com milhões ou milhares de milhões de vezes a massa do Sol, podem ter crescido a partir de buracos negros mais pequenos, de “massa intermédia”, com milhares a centenas de milhares de massas solares.

Uma teoria para a formação destes monstruosos buracos negros diz que o Universo primordial estava repleto de galáxias anãs com buracos negros de massa intermédia.

Com o tempo, estas galáxias anãs ter-se-iam fundido ou sido devoradas por galáxias mais massivas, combinando cada vez mais os seus núcleos para assim acumular massa no centro da galáxia em crescimento. Este processo de fusão acabaria por criar os buracos negros super-massivos vistos hoje em dia.

“Se conseguirmos compreender a população de buracos negros de massa intermédia – quantos existem e onde estão localizados – podemos ajudar a determinar se as nossas teorias da formação de buracos negros super-massivos estão corretas”, disse o co-autor Enrico Ramirez-Ruiz, professor de astronomia e astrofísica na Universidade da Califórnia em Santa Cruz e professor do Instituto Neils Bohr na Universidade de Copenhaga.

Mas será que todas as galáxias anãs têm buracos negros de massa intermédia?

“Isso é difícil de afirmar, porque a detecção de buracos negros de massa intermédia é extremamente desafiante”, disse Ramirez-Ruiz.

As técnicas clássicas de caça aos buracos negros, que procuram buracos negros em alimentação activa, não são muitas vezes suficientemente sensíveis para descobrir buracos negros nos centros das galáxias anãs.

Como resultado, apenas uma fracção minúscula de galáxias anãs é conhecida por acolher buracos negros de massa intermédia.

A descoberta de mais buracos negros de tamanho médio, com eventos de perturbação de marés, poderá ajudar a resolver o debate sobre a maneira como os buracos negros super-massivos se formam.

“Uma das maiores questões em aberto na astronomia é actualmente a formação dos buracos negros super-massivos”, disse a co-autora Vivienne Baldassare, professora de física e astronomia na Universidade do Estado de Washington.

Dados do levantamento YSE permitiram à equipa detectar os primeiros sinais de luz, isto é, quando o buraco negro começou a devorar a estrela. A captura deste momento inicial foi fundamental para desbloquear o tamanho do buraco negro, porque a duração destes eventos pode ser usada para medir a massa do buraco negro central.

Este método, que até agora só tinha sido mostrado funcionar bem para os buracos negros super-massivos, foi proposto pela primeira vez por Ramirez-Ruiz e pela co-autora Brenna Mockler da Universidade da Califórnia em Santa Cruz.

“Esta erupção foi incrivelmente rápida, mas dado que os nossos dados YSE nos deram tanta informação tão cedo no evento, fomos realmente capazes de determinar a massa do buraco negro”, disse Angus.

Este estudo teve por base dados de observatórios de todo o mundo, incluindo o Observatório W. M. Keck no Hawaii, o NOT (Nordic Optical Telescope), o Observatório Lick da Universidade da Califórnia, o Telescópio Espacial Hubble da NASA, o Observatório Gemini, o Observatório Palomar e o levantamento Pan-STARRS no Observatório Haleakala.

Astronomia On-line
15 de Novembro de 2022



 

727: IXPE descobre poderosos campos magnéticos e crosta sólida numa estrela de neutrões

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Foto que mostra a posição do magnetar 4U 0142+61 no Universo (ver vídeo para maior contexto). O magnetar é uma estrela de neutrões localizada na direcção da constelação de Cassiopeia, a cerca de 13.000 anos-luz da Terra.
Crédito: Roberto Taverna

Menos de um ano após o lançamento, as observações de uma estrela de neutrões pelo IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer) da NASA levaram à confirmação do que os cientistas apenas teorizaram anteriormente: os magnetares têm campos magnéticos ultra-fortes e são altamente polarizados.

Os cientistas utilizaram o IXPE para observar o magnetar 4U 0142+61, uma estrela de neutrões localizada na direcção da constelação de Cassiopeia, a cerca de 13.000 anos-luz da Terra.

Esta é a primeira observação de sempre da polarização de raios-X de um magnetar, uma estrela de neutrões com os campos magnéticos mais poderosos do Universo.

Os astrónomos descobriram que a estrela de neutrões provavelmente tem uma superfície sólida e nenhuma atmosfera. Esta é a primeira vez que os cientistas conseguem concluir com fiabilidade que uma estrela de neutrões tem uma crosta sólida, uma descoberta possibilitada pelas medições de polarização de raios-X do IXPE.

A polarização é uma propriedade da luz que nos diz mais sobre os campos eléctricos e magnéticos interligados que compõem todos os comprimentos de onda da luz.

Estes campos oscilam, ou vibram, em ângulos rectos em relação à trajectória da luz. Quando os seus campos eléctricos vibram numa direcção única e unificada, dizemos que a luz é polarizada.

Os astrónomos também descobriram que o ângulo de polarização depende da energia das partículas de luz, com luz altamente energética a um ângulo de polarização de 90 graus em comparação com luz menos energética.

“Descobrimos que o ângulo de polarização gira exactamente 90 graus, seguindo o que os modelos teóricos previam se a estrela tivesse uma crosta sólida rodeada por uma magnetosfera externa cheia de correntes eléctricas”, disse Roberto Taverna, da Universidade de Pádua, autor principal do novo estudo publicado na revista Science.

Os cientistas ficaram surpreendidos ao aprender que os níveis de energia podem afectar a polarização.

“Com base nas teorias actuais dos magnetares, esperávamos detectar a polarização, mas ninguém previu que a polarização dependesse da energia, como estamos a ver neste magnetar”, disse Martin Weisskopf, cientista emérito da NASA que liderou a equipa IXPE desde o início da missão até à primavera de 2022.

Além disso, a polarização a baixas energias indica que o campo magnético é tão inimaginavelmente poderoso que poderia ter transformado a atmosfera em torno da estrela de neutrões num sólido ou num líquido.

“Este é um fenómeno conhecido como condensação magnética”, disse o presidente do grupo de trabalho sobre o tema dos magnetares para o IXPE, Roberto Turolla, da Universidade de Pádua e do Colégio Universitário de Londres.

É ainda um tema de debate se os magnetares e outras estrelas de neutrões têm atmosferas.

Graças às medições de polarização por raios-X, os astrofísicos são agora capazes de verificar o grau de polarização e o seu ângulo de posição ao testar os parâmetros dos modelos de emissão de raios-X.

Os resultados das observações do IXPE vão ajudar os astrónomos de raios-X a compreender melhor a física de objectos extremos como magnetares e buracos negros.

“Além do magnetar 4U 0142+61, o IXPE está a ser utilizado para estudar uma vasta gama de fontes de raios-X extremos, e estão a chegar muitos resultados excitantes”, disse Fabio Muleri, cientista do projecto italiano do IXPE no INAF (Istituto Nazionale di Astrofisica) em Roma.

Para Weisskopf, é evidente que as observações do IXPE têm sido críticas.

“Na minha mente, não pode haver dúvidas de que o IXPE demonstrou que a polarimetria de raios-X é importante e relevante para promover a nossa compreensão de como estes fascinantes sistemas de raios-X funcionam”, disse. “As futuras missões terão de ter esse facto em mente”.

O IXPE baseia-se nas descobertas do Observatório de raios-X Chandra da NASA e de outros telescópios espaciais através da medição da polarização da luz de raios-X.

Astronomia On-line
15 de Novembro de 2022