1080: Meteorito de 15 toneladas contém minerais nunca vistos na Terra

CIÊNCIA // METEORÍTICA // GEOLOGIA PLANETÁRIA

Uma equipa de investigadores da Universidade de Alberta, no Canadá, analisou uma amostra do meteorito El Ali, a qual revelou pelo menos dois minerais nunca encontrados na Terra.

University of Alberta
Meteorito El Ali.

O meteorito foi encontrado na Somália e pesa 15 toneladas, sendo considerado o nono maior meteorito conhecido.

O El Ali foi identificado em 2020, mas os moradores locais afirmam que a rocha espacial já era conhecida por várias gerações, que a descreveram nas suas músicas e poemas. Já o nome dele é uma referência ao local onde foi encontrado, próximo à cidade de El Ali.

Para o estudo, os investigadores trabalharam com uma fatia de 70 g. Os novos minerais encontrados nela foram chamados “elaliita”, nome inspirado no próprio meteorito, e “elkinstantonita”, como uma homenagem a Lindy Elkins-Tanton, investigadora principal da futura missão Psyche, e para destacar também as suas descobertas e estudos sobre a formação dos núcleos dos planetas.

Além destes, há ainda um possível terceiro mineral em análise. “Sempre que você encontra um novo mineral, significa que as condições geológicas reais, a química da rocha, eram diferentes de como estavam antes”, disse Chris Herd, professor no departamento de Ciências Atmosféricas e da Terra, na universidade.

As descobertas são resultado de análises lideradas por Herd, que estava a classificar a rocha e encontrou alguns minerais curiosos. Então, decidiu entrar em contacto com Andrew Locock, director de um laboratório na universidade, para investigar. “No primeiro dia que fez algumas análises, ele disse ‘você tem pelo menos dois novos minerais aqui’”, recordou.

A descoberta é impressionante porque, normalmente, a identificação de apenas um novo mineral exige um longo trabalho. Além disso, minerais semelhantes àqueles na rocha já foram sintetizados em laboratório, mas nunca foram encontrados na natureza terrestre.

Assim, Herd acredita que a descoberta pode ajudar os investigadores a entender como o “laboratório da natureza” funciona, e que talvez tenham aplicações ainda desconhecidas.

As descobertas foram apresentadas durante o Space Exploration Symposium 2022, conferência de exploração espacial realizada na universidade canadiana.

ZAP // Canaltech
5 Dezembro, 2022



 

951: Como seria o mundo se os dinossauros não se tivessem extinguido? E que aspecto teriam?

CIÊNCIA/PALEONTOLOGIA/DINOSSAUROS/EXTINÇÃO

Há 66 milhões de anos, um asteróide atingiu a Terra com a força de 10 mil milhões de bombas atómicas e mudou o curso da evolução.

Eleanor Kish / Museu da Natureza do Canadá
Modelo do dinossauróide

O céu escureceu e as plantas pararam de fazer fotossíntese. As plantas morreram, depois os animais que se alimentavam delas. A cadeia alimentar entrou em colapso. Mais de 90% de todas as espécies desapareceram. Quando a poeira baixou, todos os dinossauros, excepto um punhado de pássaros, foram extintos.

Mas este evento catastrófico tornou possível a evolução humana. Os mamíferos sobreviventes floresceram, incluindo pequenos proto-primatas que evoluiriam para nós.

Imagine que o asteróide tinha errado e os dinossauros sobreviveram. Imagine aves de rapina altamente evoluídas a plantar a sua bandeira na Lua. Cientistas dinossauros, a descobrir a relatividade ou a discutir um mundo hipotético no qual, incrivelmente, os mamíferos dominaram a Terra.

Isto pode soar a ficção científica má, mas aborda algumas questões filosóficas profundas sobre a evolução. A Humanidade está aqui apenas por acaso, ou a evolução dos utilizadores de ferramentas inteligentes é inevitável?

Cérebros, ferramentas, linguagem e grandes grupos sociais tornam-nos a espécie dominante do planeta. Existem 8 mil milhões de Homo sapiens em sete continentes. Em peso, existem mais humanos do que todos os animais selvagens.

Modificamos metade da terra da Terra para nos alimentarmos. Poderia argumentar que criaturas como os humanos estavam destinadas a evoluir.

Na década de 1980, o paleontólogo Dale Russell propôs uma experiência mental no qual um dinossauro carnívoro evoluiu para um utilizador de ferramentas inteligente. Este “dinossauróide” tinha cérebro grande com polegares opositores e andava erecto.

Não é impossível mas é improvável. A biologia de um animal restringe a direcção da sua evolução. O seu ponto de partida limita os seus pontos finais.

Se alguém abandonar a faculdade, provavelmente não será um neurocirurgião, advogado ou cientista de foguetões da NASA. Mas pode ser um artista, actor ou empresário. Os caminhos que percorremos na vida abrem algumas portas e fecham outras. Isso também é verdade na evolução.

Corpos grandes, cérebros pequenos

Consideremos o tamanho dos dinossauros. Começando no Jurássico, dinossauros saurópodes, brontossauros e parentes evoluíram para gigantes de 30 a 50 toneladas de até 30 metros de comprimento – 10 vezes o peso de um elefante e tão longo quanto uma baleia azul. Isto aconteceu em vários grupos, incluindo Diplodocidae, Brachiosauridae, Turiasauridae, Mamenchisauridae e Titanosauria.

Isto aconteceu em diferentes continentes, em diferentes épocas e em diferentes climas, de desertos a florestas tropicais. Mas outros dinossauros que vivem nesses ambientes não se tornaram super-gigantes.

O traço comum que ligava esses animais era que eles eram saurópodes. Algo sobre a anatomia dos saurópodes – pulmões, ossos ocos com uma alta relação força-peso, metabolismo ou todas essas coisas – desbloqueou o seu potencial evolutivo. Permitiu que eles crescessem de uma forma que nenhum animal terrestre tinha feito antes, ou desde então.

Da mesma forma, os dinossauros carnívoros transformaram-se repetidamente em predadores enormes, de 10 metros e de várias toneladas. Ao longo de 100 milhões de anos, megalossaurídeos, alossaurídeos, carcarodontossaurídeos, neovenatorídeos e, finalmente, tiranossauros tornaram-se predadores gigantes.

Os dinossauros desenvolveram corpos grandes com facilidade. Cérebros grandes nem tanto. Os dinossauros mostraram uma tendência fraca para aumentar o tamanho do cérebro ao longo do tempo. Dinossauros jurássicos como Allosaurus, Stegosaurus e Brachiosaurus tinham cérebros pequenos.

Nick Longrich
Dinossauros e mamíferos gigantes ao longo do tempo

No final do Cretáceo, 80 milhões de anos depois, os tiranossauros e os dinossauros da família Hadrosauridae desenvolveram cérebros maiores. Mas, apesar do seu tamanho, o cérebro do T. rex ainda pesava apenas 400 gramas. Um cérebro Velociraptor pesava 15 gramas. O cérebro humano médio pesa 1,3 kg.

Os dinossauros entraram em novos nichos ao longo do tempo. Os pequenos herbívoros tornaram-se mais comuns e as aves diversificaram-se. Formas de pernas longas evoluíram mais tarde, sugerindo uma corrida entre predadores velozes e as suas presas.

Os dinossauros parecem ter tido vidas sociais cada vez mais complexas. Começaram a viver em grupo e desenvolveram chifres elaborados para luta e exibição. No entanto, os dinossauros parecem repetir-se, evoluindo até serem herbívoros gigantes e carnívoros com cérebros pequenos.

Há poucas pistas nos 100 milhões de anos de história dos dinossauros que sugerem que eles teriam feito algo radicalmente diferente se o asteróide não tivesse caído. Provavelmente ainda teríamos aqueles herbívoros super-gigantes de pescoço comprido e enormes predadores parecidos com tiranossauros.

Poderiam ter desenvolvido cérebros ligeiramente maiores, mas há poucas evidências de que tenham evoluído para génios. Também não é provável que os mamíferos os tivessem deslocado. Os dinossauros monopolizaram os seus ambientes até ao fim, quando o asteróide os atingiu.

Diferenças dos mamíferos

Os mamíferos, por sua vez, tinham restrições diferentes. Nunca desenvolveram herbívoros e carnívoros super-gigantes. Mas desenvolveram cérebros grandes repetidamente. Cérebros maciços (tão grandes ou maiores que os nossos) evoluíram em orcas, cachalotes, baleias, elefantes, focas leopardo e macacos.

Hoje, alguns descendentes de dinossauros – pássaros como corvos e papagaios – têm cérebros complexos. Podem usar ferramentas, falar e contar. Mas foram os mamíferos como os macacos, elefantes e golfinhos que desenvolveram os maiores cérebros e os comportamentos mais complexos.

Então, a eliminação dos dinossauros garantiu que os mamíferos desenvolveriam inteligência? Bem, talvez não.

Os pontos de partida podem limitar os pontos finais, mas também não os garantem. Steve Jobs, Bill Gates e Mark Zuckerberg abandonaram a faculdade.

Mas se desistir automaticamente tornasse alguém um multi bilionário, todos os que abandonaram a faculdade seriam ricos. Mesmo começando no lugar certo, é preciso ter oportunidades e sorte.

A história evolutiva dos primatas sugere que a nossa evolução foi tudo menos inevitável. Na África, os primatas evoluíram para macacos com cérebros grandes e, ao longo de 7 milhões de anos, produziram humanos modernos. Mas noutros lugares a evolução dos primatas tomou caminhos muito diferentes.

Quando os macacos chegaram à América do Sul, há 35 milhões de anos, eles evoluíram para mais espécies de macacos. E os primatas chegaram à América do Norte pelo menos três vezes distintas, há 55 milhões de anos, há 50 milhões de anos e há 20 milhões de anos.

No entanto, não evoluíram para uma espécie que fabrica armas nucleares e smartphones. Em vez disso, por razões que não entendemos, eles foram extintos.

Em África, e somente em África, a evolução dos primatas tomou uma direcção única. Algo sobre a fauna, a flora ou a geografia da África impulsionou a evolução dos símios: primatas terrestres, de corpo grande e cérebro grande, que usam ferramentas. Mesmo sem os dinossauros, a nossa evolução precisou da combinação certa de oportunidade e sorte.

ZAP // The Conversation
27 Novembro, 2022



 

950: “Hulk” dos exoplanetas é uma das maiores “super-Terras” descobertas até agora (e terá oceanos de magma)

CIÊNCIA/ASTRONOMIA/EXOPLANETAS

O exoplaneta aparenta ser rochoso, mas muito mais denso e com um raio maior do que outros exoplanetas rochosos encontrados até agora.

NASA/JPL-Caltech
Impressão artística do exoplaneta TOI-1075b

Um novo exoplaneta chamado TOI-107b foi descoberto pelo Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) da NASA e é uma das maiores super-Terras descobertas até agora.

As super-Terras são planetas com uma massa maior do que a da Terra mas substancialmente menor do que os gigantes gasosos de gelo Úrano e Neptuno. A descoberta foi relatada num estudo que já foi aprovado para publicação no The Astronomical Journal.

Este planeta está a apenas 200 anos-luz da Terra e tem um raio 1,8 vezes maior do que o do nosso planeta. A sua superfície é escaldante, com uma temperatura a rondar os 1050 graus. Isto deve-se à grande proximidade à sua estrela.

A descoberta é notável por vir preencher uma lacuna nesta categoria de exoplanetas. Já foram encontradas muitas pequenas super-Terras rochosas e muitos gigantes gasosos, conhecidos como super-Neptunos, mas continuamos por descobrir um número significativo de exoplanetas grandes e rochosos.

Desde 2017 que esta escassez de planetas com um raio entre 1,5 e 2 vezes o da Terra intriga os cientistas, relata o Science Alert.

É aqui que o TOI-1075b entra em cena, já que tem uma massa 9,95 vezes maior do que a da Terra, sendo um autêntico “Hulk” entre os exoplanetas. É também muito robusto e denso para ser um planeta gasoso, o que indica que é um planeta rochoso, como Mercúrio, Vénus, a Terra e Marte.

Há muitas explicações possíveis para esta lacuna, uma delas indica que parece que abaixo de um certo tamanho, um exoplaneta simplesmente não tem massa suficiente para reter uma atmosfera perante a radiação evaporadora emitida pela sua estrela. Segundo esta lógica, os exoplanetas nesta lacuna devem ter uma atmosfera composta maioritariamente por hidrogénio e hélio.

Os dados do TESS permitiram aos cientistas calcular a densidade do TOI-1075b, que é de 9,32 gramas por centímetro cúbico, quase o dobro da densidade de 5,51 da Terra. A sua atmosfera também é interessante, já que os sinais recolhidos contrariam a hipótese de ser dominada por hidrogénio e hélio.

Os cientistas especulam que o planeta ou nem sequer terá atmosfera ou então terá uma composta por vapores de metal e silicato. Dada a sua temperatura tão quente, é até possível que as rochas da sua superfície derretam e que o TOI-1075b seja um enorme oceano de magma com uma atmosfera de rochas vaporizadas.

As boas notícias é que temos agora o telescópio espacial James Webb, que tem sido muito eficaz no seu trabalho de detective e revelado informações muito importantes sobre a atmosfera de exoplanetas. Talvez o TOI-1075b seja o seu próximo alvo.

Adriana Peixoto, ZAP //
28 Novembro, 2022



 

920: Recaídas no cancro têm os dias contados graças a nano-partículas que matam (mesmo) as células

SAÚDE PÚBLICA/CANCRO/RECAÍDAS

A combinação de duas terapias nas nano-partículas foi muito mais eficaz a eliminar as células cancerígenas que costumam causar recaídas.

Annie Cavanagh / Wellcome Images
Células cancerígenas

Um novo estudo publicado na Nature Nanotechnology detalha a criação de nano-partículas juntam os benefícios da quimioterapia com uma nova imunoterapia. Estas nano-partículas atacam o cancro e reduzem significativamente o risco de recaída na doença.

A nova imunoterapia silencia um gene que os investigadores descobriram que estava envolvido na supressão do sistema imunitário. Quando combinada com um medicamento de quimioterapia já existente nas nano-partículas, este tratamento reduziu o tamanho dos tumores em ratos com cancro do cólon e do pâncreas.

A quimioterapia é o principal pilar no tratamento do cancro, mas podem persistir células cancerígenas residuais que levam ao reaparecimento da doença.

Este processo envolve um lípido chamado fosfatidilserina (PS), que geralmente se encontra dentro da camada interior da membrana celular do tumor e que depois migra para a superfície da célula em resposta aos medicamentos da quimioterapia. Na superfície, o lípido protege as células do cancro do sistema imunitário.

Os autores do estudo descobriram que tratamentos com os medicamentos fluorouracil e oxaliplatina (FOXP) causaram uma redução da proteína Xkr8, que controla a distribuição do PS na membrana da célula.

Isto sugere que bloquear a acção da Xkr8 ajuda a evitar que o PS venha para superfície da célula e que proteja o cancro das defesas do sistema imunitário.

As nano-partículas são tipicamente demasiado grandes para atravessarem os vasos sanguíneos nos tecidos saudáveis, mas podem chegar às células cancerígenas porque os tumores por vezes têm vasos mal desenvolvidos e com buracos que permitem a sua passagem.

No caso desta terapia, quando as nano-partículas foram injectadas nos ratos, cerca de 10% chegaram aos tumores — uma melhoria significativa relativamente a outras nano-transportadores.

Uma análise anterior estimou que apenas 0,7% das doses de nano-partículas chegam, em média, aos seus alvos.

O tratamento que combinou as duas terapias reduziu dramaticamente a migração do PS para a superfície da célula em comparação a nano-partículas que tinham apenas o FOXP. Verificou-se o mesmo nos testes com ratos que tinham cancro do cólon e do pâncreas, lê-se no comunicado de imprensa.

Devido a tudo isto, os ratos que receberam as nano-partículas mostraram uma redução dramática no tamanho do tumor em relação aos animais que receberam nano-partículas com apenas uma das terapias.

ZAP //
26 Novembro, 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



 

893: Meteorito reforça a tese de que a água da Terra veio do Espaço

CIÊNCIA/ESPAÇO/ÁGUA

Um meteorito que caiu na cidade de Winchcombe, no sudeste da Inglaterra, no ano passado, continha água que correspondia quase perfeitamente com a existente na Terra.

Museu de História Natural
Um dos fragmentos recuperados do meteorito Winchcombe.

Isso reforça a ideia de que rochas do Espaço podem ter trazido componentes químicos importantes, incluindo água, para o nosso planeta no início da sua história, há mil milhões de anos. Este meteorito é considerado o mais importante alguma vez recuperado no Reino Unido.

Os cientistas, que acabaram de publicar a primeira análise detalhada, dizem que o objecto rendeu informações fascinantes.

Mais de 500g de detritos escuros foram recolhidos de jardins residenciais, calçadas e campos depois de uma bola de fogo gigante iluminar o céu nocturno de Winchcombe.

Os restos fragmentados foram cuidadosamente catalogados no Museu de História Natural de Londres e depois emprestados a equipas de toda a Europa para serem investigados.

A água representava até 11% do peso do meteorito — e continha uma proporção muito semelhante de átomos de hidrogénio à da água na Terra.

Alguns cientistas dizem que quando a Terra era jovem era tão quente que teria expelido grande parte do seu conteúdo volátil, incluindo água.

O facto de a Terra ter tanta água hoje — 70% da sua superfície é coberta por oceanos — sugere que deve ter havido um acréscimo posterior.

Alguns afirmam que isso pode ser proveniente de um bombardeio de cometas gelados — mas a composição química deles não coincide tanto. Mas os condritos carbonáceos — meteoritos como o de Winchcombe — certamente coincidem. E o facto de ter sido recuperado menos de 12 horas após a queda significa que absorveu muito pouca água terrestre, ou até mesmo quaisquer contaminantes.

“Todos os outros meteoritos foram comprometidos de alguma forma pelo ambiente terrestre”, diz Ashley King, co-autor principal do estudo, do Museu de História Natural de Londres, à BBC News. “Mas o de Winchcombe é diferente por causa da rapidez com que foi recolhido”.

“Isso significa que, quando analisamos (o meteorito), sabemos que a composição que estamos a ver leva-nos de volta à composição no início do Sistema Solar, há 4,6 mil milhões de anos”.

“Fora buscar amostras de rocha de um asteróide com uma nave espacial, não poderíamos ter um espécime mais intocado”.

Trajectória precisa

Os cientistas que examinaram os compostos orgânicos que continham carbono e azoto do meteorito, incluindo os seus aminoácidos, tiveram uma imagem igualmente nítida. É o tipo de química que poderia ter sido matéria-prima para a biologia começar nos primórdios da Terra. A nova análise também confirma a origem do meteorito.

As imagens dos vídeos da bola de fogo permitiram que os investigadores elaborassem uma trajectória muito precisa. Um cálculo retroactivo indica que o meteorito veio da parte externa do cinturão de asteróides entre Marte e Júpiter.

Outros estudos revelam que se desprendeu da parte superior de um asteróide maior possivelmente devido a uma colisão.

De seguida, levou apenas de 200 mil a 300 mil anos para chegar à Terra, conforme revela o número de átomos específicos, como o néon, criados na matéria do meteorito através da irradiação constante de partículas espaciais de alta velocidade, ou raios cósmicos.

“0,2 a 0,3 milhão de anos parece muito tempo — mas, do ponto de vista geológico, é realmente muito rápido”, explica Helena Bates, do Museu de História Natural de Londres.

“Os condritos carbonáceos precisam chegar rapidamente aqui ou não sobrevivem, porque são tão quebradiços, tão frágeis que simplesmente se desintegram”.

“Mais segredos”

A primeira análise dos cientistas, publicada na edição desta semana da revista Science Advances, é apenas uma visão geral das propriedades do meteorito de Winchcombe.

Mais uma dúzia de artigos sobre temas mais específicos devem ser publicados em breve em uma edição da revista Meteoritics & Planetary Science.

E não deve parar por aí.

“Os investigadores vão continuar a estudar este espécime nos próximos anos, desvendando mais segredos sobre as origens do nosso Sistema Solar”, afirmou Luke Daly, co-autor do estudo, da Universidade de Glasgow, na Escócia.

ZAP // BBC
23 Novembro, 2022



 

851: Telescópio Webb revela o nascimento de galáxias, como o Universo se tornou transparente

CIÊNCIA/ASTRONOMIA/JAMES WEBB/UNIVERSO

Duas das galáxias mais distantes vistas até à data podem ser vistas nestas imagens Webb das regiões exteriores do gigantesco enxame de galáxias Abell 2744. As galáxias não estão dentro do enxame, mas muitos milhares de milhões de anos-luz atrás dele.
A galáxia apresentada na imagem no centro superior é extraída da imagem à esquerda. Existiu apenas 450 milhões de anos após o Big Bang.
A galáxia apresentada na imagem no centro inferior é extraída da imagem à direita. Existiu 350 milhões de anos após o Big Bang.
Ambas as galáxias são vistas muito perto do Big Bang que ocorreu há 13,8 mil milhões de anos. Estas galáxias são minúsculas em comparação com a nossa Via Láctea, tendo apenas uma fracção do seu tamanho, mesmo até a galáxia inesperadamente alongada vista na imagem do centro superior.
Crédito: NASA, ESA, CSA, T. Treu (UCLA)

Um estudo liderado pela UCLA (Universidade da Califórnia, Los Angeles), e publicado numa edição especial da revista The Astrophysical Journal, relata que as primeiras galáxias eram bolas de fogo cósmicas que convertiam gás em estrelas a velocidades estonteantes e em toda a sua extensão.

A investigação, baseada em dados do Telescópio Espacial James Webb, é o primeiro estudo sobre a forma e estrutura dessas galáxias. Mostra que não eram nada como as galáxias actuais em que a formação estelar está confinada a pequenas regiões, tais como na direcção da constelação de Orionte na nossa própria Galáxia, a Via Láctea.

“Estamos a ver galáxias formarem novas estrelas a um ritmo electrizante”, disse Tommaso Treu, o autor principal do estudo, professor de física e astronomia da UCLA.

“A incrível resolução do Webb permite-nos estudar estas galáxias com detalhes sem precedentes e vemos toda esta formação estelar a ocorrer dentro das regiões destas galáxias”.

Treu dirige o projecto GLASS-JWST, pertencendo ao programa ERS (Early Release Science) do Webb, cujos primeiros resultados são o tema da edição especial da revista.

Outro estudo conduzido pela UCLA, presente na edição, descobriu que as galáxias que se formaram logo após o Big Bang – em menos de mil milhões de anos – poderiam ter começado a queimar os restos de hidrogénio absorvente de fotões, dando luz a um Universo escuro.

“Até os nossos melhores telescópios tiveram dificuldade em confirmar as distâncias destas galáxias, por isso não sabíamos se tornavam o Universo transparente ou não”, disse Guido Roberts-Borsani, investigador pós-doutorado da UCLA e líder do estudo.

“O Webb está a mostrar-nos que não só consegue fazer o trabalho, como também o faz com uma facilidade surpreendente. Muda completamente o jogo”.

Estas descobertas são duas de muitas descobertas de tirar o fôlego por astrofísicos que estão entre os primeiros a espreitar através de uma janela para o passado, janela esta recentemente aberta pelo Webb.

O Webb é o maior telescópio infravermelho [próximo] no espaço e a sua notável resolução fornece uma visão sem paralelo de objectos tão distantes que a sua luz demora milhares de milhões de anos a chegar à Terra.

Embora estes objectos já tenham envelhecido, só a luz dos seus primeiros momentos teve tempo suficiente para viajar através do Universo e para acabar nos detectores do Webb.

Como resultado, não só o Webb funciona como uma espécie de máquina do tempo – levando os cientistas de volta ao período pouco depois do Big Bang – como as imagens que está a produzir tornaram-se um álbum de família, com instantâneos de galáxias e estrelas infantis.

O GLASS-JWST foi um dos 13 projectos ERS seleccionados em 2017 pela NASA para produzir rapidamente conjuntos de dados acessíveis ao público e para demonstrar e testar as capacidades dos instrumentos do Webb.

O projecto visa compreender como e quando a luz das primeiras galáxias “queimou” através do nevoeiro de hidrogénio deixado para trás pelo Big Bang – um fenómeno e período de tempo chamado Época da Reionização – e como o gás e elementos pesados estão distribuídos dentro e à volta das galáxias ao longo do tempo cósmico.

Treu e Roberts-Borsani usam três dos inovadores instrumentos do Webb, dedicado ao infravermelho próximo, para fazer medições detalhadas de galáxias distantes no Universo primitivo.

A Época da Reionização é um período que continua a ser mal compreendido pelos cientistas. Até agora, os investigadores não tinham os instrumentos infravermelhos extremamente sensíveis necessários para observar galáxias que existiam na altura.

Antes da reionização cósmica, o Universo primitivo permaneceu desprovido de luz porque os fotões ultravioletas das estrelas iniciais eram absorvidos pelos átomos de hidrogénio que saturavam o espaço.

Os cientistas pensam que, algures nos primeiros mil milhões de anos do Universo, a radiação emitida pelas primeiras galáxias e possivelmente pelos primeiros buracos negros fez com que os átomos de hidrogénio perdessem electrões, ou ionizassem, impedindo que os fotões se “colassem” a eles e abrindo um caminho para que os fotões viajassem através do espaço.

À medida que as galáxias começaram a ionizar bolhas cada vez maiores, o Universo tornou-se transparente e a luz pôde viajar livremente, como hoje acontece, permitindo-nos ver uma brilhante copa de estrelas e galáxias todas as noites.

A descoberta de Roberts-Borsani de que as galáxias se formaram mais depressa e mais cedo do que se pensava anteriormente poderá confirmar que foram as culpadas da reionização cósmica.

O estudo também confirma as distâncias de duas das galáxias mais distantes conhecidas, utilizando uma nova técnica que permite aos astrónomos sondar o início da reionização cósmica.

Astronomia On-line
22 de Novembro de 2022



 

Os misteriosos filamentos da Via Láctea têm “primos mais velhos e distantes”

CIÊNCIA/ASTRONOMIA/VIA LÁCTEA/FÍSICA/ASTROFÍSICA

Os filamentos magnéticos em grande escala “derramam” para baixo a partir do jacto de um buraco negro, localizado numa galáxia membro de um distante enxame.
Crédito: Rudnick e colaboradores, 2022

O astrofísico Farhad Zadeh, da Universidade Northwestern, tem tido um grande interesse e fascínio por uma família de filamentos magnéticos em grande escala e altamente organizados, situados no centro da Via Láctea, desde que os descobriu no início da década de 1980.

Agora, quarenta anos depois, Zadeh permanece igualmente fascinado – mas talvez um pouco menos intrigado.

Com uma nova descoberta de filamentos semelhantes, mas situados noutras galáxias, Zadeh e seus colaboradores introduziram, pela primeira vez, duas explicações possíveis para as origens desconhecidas dos filamentos.

Num novo artigo científico, publicado no início deste mês na revista The Astrophysical Journal Letters, Zadeh e os seus co-autores propõem que os filamentos podem resultar de uma interacção entre vento e nuvens em grande escala ou podem surgir de turbulência dentro de um campo magnético fraco.

“Nós já sabemos muito sobre os filamentos no nosso próprio Centro Galáctico, e agora os filamentos nas outras galáxias começam a aparecer como uma nova população de filamentos extra-galácticos”, disse Zadeh. “Os mecanismos físicos subjacentes a ambas as populações de filamentos são semelhantes, apesar dos ambientes serem muito diferentes.

Os objectos fazem parte da mesma família, mas os filamentos fora da Via Láctea são primos mais velhos e distantes – primos mesmo muito distantes (no tempo e no espaço)”.

Perito em radioastronomia, Zadeh é professor de física e astronomia na Faculdade Weinberg de Artes e Ciências da Universidade Northwestern e membro do CIERA (Center for Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysics).

“Algo universal está a acontecer”

Os primeiros filamentos que Zadeh descobriu estendem-se até 150 anos-luz de comprimento, elevando-se perto do buraco negro central da Via Láctea. No início deste ano, Zadeh adicionou mais quase 1000 filamentos à sua colecção de observações.

Nesse lote, os filamentos uni-dimensionais aparecem aos pares e agrupados, muitas vezes empilhados e igualmente espaçados, lado a lado como cordas numa harpa ou de lado como ondulações individuais numa cascata.

Usando observações de radiotelescópios, Zadeh descobriu que os filamentos mistificantes são constituídos por electrões de raios cósmicos que giram ao longo de um campo magnético a uma velocidade próxima da velocidade da luz.

Embora Zadeh esteja a montar o puzzle da sua composição, ainda se perguntava de onde vinham. Quando os astrónomos descobriram uma nova população para lá da nossa própria Galáxia, isso forneceu novas oportunidades para investigar os processos físicos no espaço que rodeia os filamentos.

Os filamentos recentemente descobertos residem dentro de um enxame de galáxias, um emaranhado concentrado de milhares de galáxias localizado a mil milhões de anos-luz da Terra.

Algumas das galáxias dentro do enxame são radio-galáxias activas, que parecem ser terreno fértil para a formação de filamentos magnéticos em grande escala. Quando Zadeh viu pela primeira vez estes filamentos recentemente descobertos, ficou espantado.

“Depois de estudar filamentos no nosso próprio Centro Galáctico durante todos estes anos, fiquei extremamente entusiasmado por ver estas estruturas tremendamente belas”, disse. “Como encontrámos estes filamentos noutras partes do Universo, isso indica que algo universal está a acontecer”.

Gigantes galácticos

Embora a nova população de filamentos pareça semelhante à da nossa Via Láctea, existem algumas diferenças fundamentais. Os filamentos fora da Via Láctea, por exemplo, são muito maiores – entre 100 a 10.000 vezes mais longos. São também muito mais antigos e os seus campos magnéticos são mais fracos.

A maioria deles estão curiosamente “pendurados” – num ângulo de 90º – começando nos jactos de um buraco negro no vasto nada do meio intra-enxame, ou no espaço entre as galáxias do enxame.

Mas a população recentemente descoberta tem a mesma relação comprimento/largura que os filamentos da Via Láctea. E ambas as populações parecem transportar energia através dos mesmos mecanismos. Mais perto do jacto, os electrões dos filamentos são mais energéticos, mas perdem energia à medida que se deslocam mais para baixo no filamento.

Embora o jacto do buraco negro possa fornecer as partículas essenciais necessárias para criar um filamento, algo desconhecido deve estar a acelerar estas partículas ao longo de espantosas distâncias.

“Alguns deles têm tamanhos incríveis, até 200 quiloparsecs”, disse Zadeh. “Isto é cerca de quatro ou cinco vezes o tamanho de toda a nossa Via Láctea. O notável é que os seus electrões permanecem juntos numa escala tão longa.

Se um electrão viajasse à velocidade da luz ao longo do comprimento do filamento, demoraria 700.000 anos. E eles não viajam à velocidade da luz”.

Possibilidades promissoras

No novo artigo científico, Zadeh e colaboradores teorizam que a origem dos filamentos poderá ser uma simples interacção entre o vento galáctico e um obstáculo, tal como uma nuvem. À medida que o vento envolve o obstáculo, cria uma cauda semelhante à de um cometa por trás dele.

“O vento vem do movimento da própria galáxia à medida que gira”, explicou Zadeh. “É como quando se coloca a janela fora de um carro em movimento. Não há vento lá fora, mas sente-se o ar a mover-se.

Quando a galáxia se move, cria vento que pode estar a empurrar através de locais onde as partículas dos raios cósmicos estão bastante soltas. Varre o material e cria uma estrutura filamentar”.

As simulações, contudo, fornecem outra possibilidade viável. Quando os investigadores simularam um meio activo e turbulento, materializaram-se longas estruturas filamentares. À medida que as radio-galáxias se movem, explicou Zadeh, a gravidade pode afectar o meio e agitá-lo.

O meio forma então turbilhões. Após o fraco campo magnético envolver estes turbilhões, pode ser esticado, dobrado e amplificado – eventualmente tornando-se filamentos alongados com um forte campo magnético.

Embora ainda permaneçam muitas questões por responder, Zadeh fica maravilhado com as novas descobertas.

“Todos estes filamentos para lá da nossa Galáxia são muito antigos. São quase de uma época diferente do nosso Universo e no entanto sinalizam aos habitantes da Via Láctea que existe uma origem comum para a formação dos filamentos. Penso que existe uma origem comum para a formação dos filamentos. Penso que isto é notável”, disse o astrofísico Farhad Zadeh.

Astronomia On-line
22 de Novembro de 2022