1061: Astrónomos observam auto-controlo estelar em acção

CIÊNCIA  // ASTRONOMIA

Composição de RCW 36 (ver versão não legendada).
Crédito: raios-X – NASA/CXC/Centro de Investigação Ames/L. Bonne et al.; infravermelho – ESA/NASA/JPL-Caltech/Observatório Espacial Herschel/JPL/IPAC

Muitos factores podem limitar o tamanho de um grupo, incluindo factores externos sobre os quais os membros não têm qualquer controlo. Os astrónomos descobriram que grupos de estrelas em certos ambientes, porém, podem regular-se a si próprios.

Um novo estudo revelou que as estrelas num enxame têm “auto-controlo”, o que significa que apenas permitem que um número limitado de estrelas cresça antes que os membros maiores e mais brilhantes expulsem a maior parte do gás do sistema.

Este processo deveria abrandar drasticamente o nascimento de novas estrelas, o que se alinharia melhor com as previsões dos astrónomos quanto à rapidez com que as estrelas se formam nos enxames.

Este estudo combina dados de vários telescópios, incluindo o Observatório de raios-X Chandra da NASA, o SOFIA (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy) da NASA, o telescópio APEX (Atacama Pathfinder EXperiment) e o telescópio Herschel da ESA.

O alvo das observações foi RCW 36, uma grande nuvem de gás chamada região HII composta principalmente de átomos de hidrogénio que foram ionizados – ou seja, despojados dos seus electrões. Esta região de formação estelar está localizada na Via Láctea a cerca de 2900 anos-luz da Terra.

Os dados infravermelhos do Herschel são mostrados a vermelho, laranja e verde e os raios-X a azul, com fontes pontuais a branco. A direcção norte está 32 graus para a esquerda da vertical.

RCW 36 contém um enxame de estrelas jovens e duas cavidades – ou vazios – esculpidas no gás hidrogénio ionizado, estendendo-se em direcções opostas.

Há também um anel de gás que envolve o enxame entre as cavidades, formando uma cintura em torno das cavidades em forma de ampulheta. Estas características estão rotuladas na imagem.

O gás quente com uma temperatura de cerca de dois 2 milhões K (3,6 milhões de graus Celsius), irradiando raios-X que são detectados pelo Chandra, está concentrado perto do centro de RCW 36, perto das duas estrelas mais quentes e massivas do enxame.

Estas estrelas são uma das principais fontes de gás quente. Uma grande quantidade do resto do gás quente encontra-se fora das cavidades, depois de ter vazado através das bordas das cavidades.

Os dados do SOFIA e do APEX mostram que o anel contém gás frio e denso (com temperaturas típicas de 15 a 25 K, ou -433º C a -415º C) e está a expandir-se a 3200-6400 km/h.

Os dados do SOFIA mostram que no perímetro de ambas as cavidades estão conchas de gás frio a expandir-se a 16.000 km/h, provavelmente sendo levadas para fora devido à pressão do gás quente observado com o Chandra.

O gás quente, mais a radiação das estrelas no enxame, também limpou cavidades ainda maiores em torno de RCW 36, formando uma estrutura em forma de boneca-russa. Estas características estão rotuladas numa imagem, pelo Herschel, cobrindo uma área maior, que também mostra o campo de visão do Chandra e as outras estruturas aqui descritas.

Os níveis de intensidade nessa imagem foram ajustados para mostrar as cavidades maiores tão claramente quanto possível, causando a saturação de grande parte das regiões interiores próximas das cavidades de RCW 36. Nessa imagem o norte está na vertical.

Os investigadores também vêm evidências, nos dados do SOFIA, de algum gás frio à volta do anel a ser ejectado de RCW 36 a velocidades ainda mais elevadas de cerca de 48.000 km/h, com o equivalente a 170 massas terrestres por ano a serem empurradas para fora.

As velocidades de expansão das diferentes estruturas aqui descritas, e o ritmo de ejecção de massa, mostram que a maior parte do gás frio dentro de cerca de três anos-luz do centro da região HII pode ser ejectado em 1 a 2 milhões de anos.

Isto irá limpar a matéria-prima necessária para formar estrelas, suprimindo o seu nascimento continuado na região. Os astrónomos chamam a este processo onde as estrelas podem regular-se a si próprias, “feedback estelar”. Resultados como este ajudam-nos a compreender o papel que o feedback estelar desempenha no processo de formação estelar.

Astronomia On-line
2 de Dezembro 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



 

672: Estrela bizarra pode ter superfície sólida nunca vista. “Completamente inesperado”

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Esperava-se que a estrela tivesse uma atmosfera à sua volta, e isto produziria um sinal em que a luz fosse polarizada numa direcção específica. Contudo, este não era o caso.

NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (SSC)
Conceito artístico de disco de detritos à volta do magnetar 4U 0142+61

As estrelas consistem em grandes bolas de plasma quentes, no entanto, os astrónomos detectaram agora uma super estranha que parece ter uma superfície sólida.

O seu intenso campo magnético é suficientemente forte para superar as suas temperaturas de bolhas e “congelar” até as suas camadas exteriores para uma crosta sólida.

A descoberta foi feita por astrónomos que estudam dados do Explorador de Polarimetria de Raios X (IXPE), um satélite que mede a polarização da luz de raios X a partir de fontes cósmicas.

A polarização é essencialmente a direcção que as ondas electromagnéticas estão a “apontar”, e analisá-las pode revelar muito sobre um objecto e o ambiente à sua volta.

Neste caso, a equipa de investigadores examinou os dados da IXPE num magnetar conhecido como 4U 0142+61, localizado a cerca de 13.000 anos-luz da Terra na constelação Cassiopeia.

Os magnetares são um tipo de estrela de neutrões com um campo magnético extremamente poderoso, e isto marca a primeira vez que tal objecto foi observado em luz de raios X polarizada.

Os dados revelaram algumas surpresas sobre o magnetar. Em primeiro lugar, esperava-se que tivesse uma atmosfera à sua volta, e isto produziria um sinal em que a luz fosse polarizada numa direcção específica. Contudo, este não era o caso, indicando a falta de uma atmosfera.

Mais estranho ainda, em energias mais elevadas o ângulo de polarização foi invertido exactamente 90 graus, em comparação com a luz em energias mais baixas.

Este é o sinal que seria de esperar se o magnetar tivesse uma superfície sólida, rodeada por um campo magnético no exterior. Esta crosta seria constituída por uma grelha de iões, com o campo magnético a mantê-la toda junta.

“Isto foi completamente inesperado“, disse Silvia Zane, co-autora principal do estudo ao New Atlas. “Estava convencida de que haveria uma atmosfera. O gás da estrela atingiu um ponto de viragem e tornou-se sólido de uma forma semelhante, podendo a água transformar-se em gelo.

Isto é o resultado do campo magnético incrivelmente forte da estrela. Mas, tal como com a água, a temperatura também é um factor – um gás mais quente exigirá um campo magnético mais forte para se tornar sólido“.

A equipa reconhece que pode haver outras explicações para as observações, mas esta é a primeira vez que uma superfície sólida sobre uma estrela é uma hipótese viável.

Os investigadores pretendem examinar magnetares ainda mais quentes no futuro, para investigar a forma como a temperatura e a força do campo magnético podem interagir para alterar a superfície de uma estrela.

ZAP //
11 Novembro, 2022



 

656: Novo estudo encontrou os detritos planetários mais antigos da nossa Galáxia

CIÊNCIA/ASTRONOMIA/FÍSICA

Impressão de artista das antigas anãs brancas, WDJ2147-4035 e WDJ1922+0233, rodeadas por detritos planetários em órbita, que são acretados nas estrelas e poluem as suas atmosferas. WDJ2147-4035 é extremamente vermelha e escura, enquanto que WDJ1922+0233 é invulgarmente azul.
Crédito: Universidade de Warwick/Dr. Mark Garlick

Astrónomos, liderados pela Universidade de Warwick, identificaram a estrela mais antiga na nossa Galáxia que está a acretar detritos de planetesimais em órbita, um dos mais antigos sistemas planetários rochosos e gelados descobertos na Via Láctea.

Os seus achados foram publicados na edição de 5 de Novembro da revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, que concluem que uma ténue anã branca localizada a 90 anos-luz da Terra, bem como os remanescentes do seu sistema planetário em órbita, têm mais de 10 mil milhões de anos.

O destino da maioria das estrelas, incluindo aquelas como o nosso Sol, é tornarem-se uma anã branca. Uma anã branca é uma estrela que queimou todo o seu combustível e libertou as suas camadas exteriores e está agora a sofrer um processo de encolhimento e arrefecimento.

Durante este processo, quaisquer planetas em órbita serão perturbados e, em alguns casos, destruídos, restando os seus detritos que acretam para a superfície da anã branca.

Para este estudo, a equipa de astrónomos, liderada pela Universidade de Warwick, modelou duas anãs brancas invulgares que foram detectadas pelo observatório espacial Gaia da ESA.

Ambas as estrelas estão poluídas por detritos planetários, tendo uma delas sido encontrada com um tom invulgarmente azul, enquanto a outra é a mais ténue e vermelha encontrada até à data na nossa vizinhança galáctica – a equipa submeteu ambas a uma análise mais aprofundada.

Usando dados espectroscópicos e fotométricos do Gaia, do DES (Dark Energy Survey) e do instrumento X-Shooter no ESO para determinar há quanto tempo está a arrefecer, os astrónomos descobriram que a estrela “vermelha” WDJ2147-4035 tem cerca de 10,7 mil milhões de anos, dos quais 10,2 mil milhões foram passados a arrefecer como uma anã branca.

A espectroscopia envolve a análise da luz estelar em diferentes comprimentos de onda, que pode detectar quando os elementos da atmosfera da estrela estão a absorver luz a cores diferentes e ajuda a determinar quais são esses elementos e em que quantidade.

Ao analisar o espectro de WDJ2147-4035, a equipa encontrou a presença dos metais sódio, lítio, potássio e tentativamente carbono – fazendo desta a anã branca mais antiga, poluída por metais, descoberta até agora.

A segunda estrela “azul”, WDJ1922+0233, é apenas ligeiramente mais nova que WDJ2147-4035 e foi poluída por detritos planetários de composição semelhante à da crosta continental da Terra. A equipa científica concluiu que a cor azul de WDJ1922+0233, apesar da sua fria temperatura superficial, é provocada pela sua invulgar atmosfera mista de hélio-hidrogénio.

Os detritos encontrados na atmosfera de hélio quase puro e de alta gravidade da estrela vermelha WDJ2147-4035 são de um antigo sistema planetário que sobreviveu à evolução da estrela em anã branca, levando os astrónomos a concluir que este é o mais antigo sistema planetário em torno de uma anã branca descoberta na Via Láctea.

A autora principal Abbigail Elms, estudante de doutoramento no Departamento de Física da Universidade de Warwick, disse: “Estas estrelas poluídas por metais mostram que a Terra não é única, existem por aí outros sistemas planetários com corpos semelhantes à Terra.

97% de todas as estrelas tornar-se-ão anãs brancas e são tão omnipresentes no Universo que são muito importantes de compreender, especialmente estas extremamente frias.

Formadas a partir das estrelas mais antigas da nossa Galáxia, as anãs brancas frias fornecem informações sobre a formação e evolução dos sistemas planetários em torno das estrelas mais antigas da Via Láctea”.

“Estamos a encontrar os remanescentes estelares mais antigos da Via Láctea que foram poluídos por planetas outrora semelhantes à Terra. É espantoso pensar que isto aconteceu à escala de dez mil milhões de anos e que esses planetas morreram muito antes mesmo da Terra ter sido formada”.

Os astrónomos também podem utilizar os espectros da estrela para determinar a rapidez com que esses metais afundam no núcleo da estrela, o que lhes permite olhar para trás no tempo e determinar a abundância de cada um desses metais no corpo planetário original.

Ao comparar dessas abundâncias com corpos astronómicos e material planetário encontrado no nosso próprio Sistema Solar, podemos adivinhar como teriam sido esses planetas antes da estrela morrer e se tornar uma anã branca – mas no caso de WDJ2147-4035, isso provou ser um desafio.

Abbigail explica: “A estrela vermelha WDJ2147-4035 é um mistério, uma vez que os detritos planetários que acretou são muito ricos em lítio e potássio, ao contrário de qualquer objecto conhecido no nosso próprio Sistema Solar.

Esta é uma anã branca muito interessante, uma vez que a sua temperatura superficial ultra-fria, os metais que a poluem, a sua idade, e o facto de ser magnética, a tornam extremamente rara.

O professor Pier-Emmanuel Tremblay do Departamento de Física da Universidade de Warwick, disse: “Quando estas estrelas velhas se formaram, há mais de 10 mil milhões de anos, o Universo era menos rico em metais do que é agora, uma vez que os metais são formados em estrelas evoluídas e em explosões estelares gigantescas.

As duas anãs brancas observadas proporcionam uma janela excitante para a formação planetária num ambiente pobre em metais e rico em gás que era diferente das condições quando o Sistema Solar foi formado”.

Astronomia On-line
11 de Novembro de 2022



 

577: Cientistas descobriram núcleo de estrela maciça. Têm mais perguntas que respostas

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

A equipa estava focada num grupo de estrelas e descobriu que os seus dados sugeriam que uma delas continha características invulgares.

Um trio de investigadores pertencentes às Universidade Friedrich-Alexander de Erlangen-Nuremberga, Universität Innsbruck e Universidade de Genebra, respectivamente, descobriu pela primeira vez um “núcleo despojado e pulsante de uma estrela maciça”.

No artigo publicado na revista Nature Astronomy, Andreas Irrgang, Norbert Przybilla e Georges Meynet, descrevem o objecto, mas também o trabalho de investigação realizado na verificação da sua constituição.

Os núcleos estelares, como o próprio nome sugere, são as partes mais interiores das estrelas. A maioria das vezes, tais núcleos são cobertos pelo que os cientistas espaciais chamam o seu “envelope opaco“.

A teoria tem sugerido que tais núcleos podem aparecer sem o seu envelope, se surgirem condições que levem à sua remoção. Mas até agora, este fenómeno nunca tinha sido observado, destaca o site Phsys.

No seu artigo, os investigadores escrevem que a descoberta do que acreditavam ser uma estrela média e normal, chamada γ Columbae, era puramente “serendipital”.

A equipa estava focada num grupo de estrelas e descobriu que os seus dados sugeriam que uma delas continha características invulgares. Isso levou-os a olhar mais de perto para o espectro de luz emitido pela estrela, e no processo, descobrindo provas de um envelope em falta.

Para que tal objecto exista, os investigadores notam, algo deve ter retirado o envelope de uma estrela normal, deixando para trás o seu núcleo. Isso teria deixado o objecto consideravelmente mais pequeno.

Eles estimam que a estrela γ Columbae era provavelmente cerca de 12 vezes a massa do sol antes de perder o seu envelope – agora é apenas cinco vezes maior do que o tamanho do sol.

Os investigadores também notam que a descoberta do objecto único era verdadeiramente uma questão de sorte – eles salientam que tal objecto não permaneceria como um núcleo despojado durante muito tempo – talvez apenas 10.000 anos ou mais, um verdadeiro piscar de olhos em termos astronómicos.

Observam também que pesquisas anteriores sugerem que antes de ser despojado, γ Columbae era provavelmente uma estrela maciça que tinha provavelmente ficado sem hidrogénio.

Esta evolução teria forçado o seu envelope a expandir-se, possivelmente puxando uma estrela companheira, o que poderia ter levado à ejecção do envelope.

A equipa destaca que a partir de agora, o objecto está a queimar hélio, mas a certa altura, começará a fundir elementos mais pesados até explodir como uma super-nova de núcleo despojado, e depois tornar-se-á uma estrela de neutrões.

ZAP //
3 Novembro, 2022



 

537: O ESO captura o fantasma de uma estrela gigante

CIÊNCIA/ASTRONOMIA/ESO

Uma teia de aranha fantasmagórica, dragões mágicos ou finos traços de fantasmas? O que é que estamos a ver nesta imagem do remanescente da super-nova da Vela? Esta bela tapeçaria de cores, que foi capturada com grande detalhe pelo VLT Survey Telescope, instalado no Observatório do Paranal do ESO, no Chile, mostra os restos fantasmagóricos de uma estrela gigantesca.

Esta fina estrutura de nuvens rosa e laranja é tudo o que resta de uma estrela massiva que terminou a sua vida numa enorme explosão há cerca de 11 mil anos atrás. Quando as estrelas mais massivas chegam ao fim das suas vidas, geralmente explodem violentamente num evento chamado super-nova.

Estas explosões provocam ondas de choque que se deslocam pelo gás circundante, comprimindo-o e criando intrincadas estruturas filamentares. A energia libertada aquece os tentáculos gasosos, fazendo-os brilhar intensamente, como podemos ver na imagem.

Nesta imagem de 554 milhões de pixeis, temos uma vista extremamente detalhada do remanescente da super-nova da Vela, assim designada pela sua localização na constelação austral da Vela.

Caberiam nove luas cheias nesta imagem e a nuvem completa é ainda maior. Situado a apenas 800 anos-luz de distância da Terra, este remanescente de super-nova é um dos mais próximos que conhecemos.

Quando explodiu, as camadas mais exteriores da estrela progenitora foram ejectadas no gás circundante, dando origem a estes filamentos. O que resta da estrela é apenas uma bola ultra densa onde protões e electrões são forçados a juntar-se em neutrões — uma estrela de neutrões.

A estrela de neutrões do remanescente da Vela, que se encontra ligeiramente fora da imagem no canto superior esquerdo, é uma pulsar que roda sobre o seu próprio eixo à incrível velocidade de mais de 10 vezes por segundo.

Esta imagem trata-se de um mosaico de observações obtidas com a câmara de grande campo OmegaCAM, montada no VLT Survey Telescope (VST), no Observatório do Paranal do ESO, no Chile.

A câmara de 268 milhões de pixeis pode obter imagens através de vários filtros que deixam passar luz de diferentes cores. Nesta imagem particular do remanescente da Vela foram usados quatro filtros diferentes, aqui representados por uma combinação de magenta, azul, verde e vermelho.

O VST pertence ao Instituto Nacional de Astrofísica italiano, INAF, e com o seu espelho de 2,6 metros é um dos maiores telescópios dedicados ao rastreio do céu nocturno no visível. Esta imagem é um exemplo de um tal rastreio: o VPHAS+ (VST Photometric Hα Survey of the Southern Galactic Plane and Bulge).

Durante cerca de sete anos, este rastreio mapeou uma área considerável da nossa Galáxia, permitindo aos astrónomos compreender melhor como é que as estrelas se formam, evoluem e eventualmente morrem.

Informações adicionais

O Observatório Europeu do Sul (ESO) ajuda cientistas de todo o mundo a descobrir os segredos do Universo, o que, consequentemente, beneficia toda a sociedade. No ESO concebemos, construimos e operamos observatórios terrestres de vanguarda — os quais são usados pelos astrónomos para investigar as maiores questões astronómicas da nossa época e levar ao público o fascínio da astronomia — e promovemos colaborações internacionais em astronomia.

Estabelecido como uma organização intergovernamental em 1962, o ESO é hoje apoiado por 16 Estados Membros (Alemanha, Áustria, Bélgica, Dinamarca, Espanha, Finlândia, França, Irlanda, Itália, Países Baixos, Polónia, Portugal, Reino Unido, República Checa, Suécia e Suíça), para além do Chile, o país de acolhimento, e da Austrália como Parceiro Estratégico.

A Sede do ESO e o seu centro de visitantes e planetário, o Supernova do ESO, situam-se perto de Munique, na Alemanha, enquanto o deserto chileno do Atacama, um lugar extraordinário com condições únicas para a observação dos céus, acolhe os nossos telescópios. O ESO mantém em funcionamento três observatórios: La Silla, Paranal e Chajnantor.

No Paranal, o ESO opera o Very Large Telescope e o Interferómetro do Very Large Telescope, assim como telescópios de rastreio, tal como o VISTA. Ainda no Paranal, o ESO acolherá e operará o Cherenkov Telescope Array South, o maior e mais sensível observatório de raios gama do mundo.

Juntamente com parceiros internacionais, o ESO opera o APEX e o ALMA no Chajnantor, duas infra-estruturas que observam o céu no domínio do milímetro e do submilímetro. No Cerro Armazones, próximo do Paranal, estamos a construir “o maior olho do mundo voltado para o céu” — o Extremely Large Telescope do ESO.

Dos nossos gabinetes em Santiago do Chile, apoiamos as nossas operações no país e trabalhamos com parceiros chilenos e com a sociedade chilena.

ESO-European South Observatory
eso2214pt — Foto de Imprensa
31 de Outubro de 2022



 

282: SNR 0519-69.0: acertando o relógio de uma explosão estelar

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Composição de SNR 0519 em raios-X, pelo Chandra, e no óptico pelo Hubble. Veja as imagens de raios-X a energias baixas (0,4-0,7 keV), médias (0,7-0,8 keV) e altas (3-6 keV); e somente a imagem óptica.
Crédito: raios-X – NASA/CXC/GSFC/B. J. Williams et al.; óptico – NASA/ESA/STScI

Embora os astrónomos tenham visto os destroços de muitas estrelas que explodiram na Via Láctea e galáxias próximas, é muitas vezes difícil de determinar a linha temporal do desaparecimento da estrela.

Ao estudar os espectaculares remanescentes de uma super-nova numa galáxia vizinha usando telescópios da NASA, uma equipa de astrónomos encontrou pistas suficientes para ajudar a voltar atrás no tempo.

O remanescente de super-nova chamado SNR 0519-69.0 (SNR 0519 para abreviar) são os escombros da explosão de uma estrela anã branca. Depois de atingir uma massa crítica, quer puxando matéria de uma estrela companheira, quer fundindo-se com outra anã branca, a estrela sofreu uma explosão termonuclear e foi destruída.

Os cientistas utilizam este tipo de super-nova, chamado Tipo Ia, para uma vasta gama de estudos científicos, desde estudos de explosões termo-nucleares até à medição de distâncias a galáxias ao longo de milhares de milhões de anos-luz.

SNR 0519 está localizada na Grande Nuvem de Magalhães, uma pequena galáxia a 160.000 anos-luz da Terra. Esta composição mostra dados de raios-X do Observatório Chandra da NASA e dados ópticos do Telescópio Espacial Hubble da NASA.

Os raios-X de SNR 0519 com energias baixas, médias e altas são vistos a verde, azul e roxo respectivamente, com algumas destas cores sobrepostas para parecerem brancas. Os dados ópticos mostram o perímetro do remanescente em vermelho e estrelas em torno do remanescente em branco.

Os astrónomos combinaram os dados do Chandra e do Hubble com dados do aposentado telescópio espacial Spitzer da NASA para determinar há quanto tempo a estrela em SNR 0519 explodiu e para aprender mais sobre o ambiente em que a super-nova ocorreu.

Estes dados proporcionam aos cientistas uma oportunidade de “rebobinar” o filme da evolução estelar que tem sido reproduzido desde então e descobrir quando é que começou.

Os investigadores compararam imagens do Hubble de 2010, 2011 e 2020 para medir as velocidades do material na onda de explosão, que varia entre cerca de 6 e 9 milhões de quilómetros por hora.

Se a velocidade estiver perto do limite superior dessas velocidades estimadas, os astrónomos determinaram que a luz da explosão teria chegado à Terra há cerca de 670 anos, durante a Guerra dos Cem Anos entre a Inglaterra e a França, ou no auge da dinastia Ming na China.

No entanto, é provável que o material tenha abrandado desde a explosão inicial e que a explosão tenha ocorrido mais recentemente do que há 670 anos. Os dados do Chandra e do Spitzer fornecem pistas de que este é o caso.

Os astrónomos descobriram que as regiões mais brilhantes do remanescente, em raios-X, são onde o material se move mais devagar, e nenhuma emissão de raios-X está associada ao material que se move mais depressa.

Estes resultados implicam que uma parte da onda de explosão embateu no gás denso à volta do remanescente, causando a sua desaceleração à medida que viajava. Os astrónomos podem utilizar observações adicionais com o Hubble para determinar com maior precisão o momento do desaparecimento da estrela.

Astronomia On-line
16 de Setembro de 2022



 

265: Estas estrelas espiralam e fornecem uma janela para o Universo primitivo

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Foto do enxame NGC 346, situado na Pequena Nuvem de Magalhães.
Crédito: NASA, ESA, A. James (STScI)

Os astrónomos têm ficado perplexos ao encontrar estrelas jovens em espiral no centro de um enorme enxame de estrelas na Pequena Nuvem de Magalhães, uma galáxia satélite da Via Láctea.

O braço exterior da espiral neste enorme berçário estelar de forma estranha – chamado NGC 346 – pode estar a alimentar a formação de estrelas num movimento de gás e estrelas em forma de rio. Esta é uma forma eficiente de alimentar o nascimento estelar, dizem os investigadores.

A Pequena Nuvem de Magalhães tem uma composição química mais simples do que a Via Láctea, tornando-a semelhante às galáxias encontradas no Universo mais jovem, quando os elementos mais pesados eram mais escassos.

Devido a isto, as estrelas na Pequena Nuvem de Magalhães são mais quentes e esgotam o seu combustível mais depressa do que as estrelas na nossa Via Láctea. Embora seja homóloga do Universo primitivo, a 200.00 anos-luz de distância, a Pequena Nuvem de Magalhães é também uma das nossas vizinhas galácticas mais próximas.

Aprender como as estrelas se formam na Pequena Nuvem de Magalhães fornece uma nova reviravolta na forma como uma tempestade de formação estelar pode ter ocorrido no início da história do Universo, quando estava a passar por um “baby boom” cerca de dois a três mil milhões de anos após o Big Bang (o Universo tem agora 13,8 mil milhões de anos).

Os novos resultados mostram que o processo de formação estelar, ali, é semelhante ao da nossa própria Via Láctea.

Com apenas 150 anos-luz em diâmetro, NGC 346 contém a massa de 50.000 sóis. A sua forma intrigante e o seu rápido ritmo de formação estelar têm intrigado os astrónomos. Foi necessário o poder combinado do Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA e do VLT (Very Large Telescope) do ESO para desvendar o comportamento deste misterioso local de nidificação estelar.

“As estrelas são as máquinas que esculpem o Universo. Não teríamos vida sem estrelas e, no entanto, não compreendemos totalmente como se formam”, explicou a líder do estudo Elena Sabbi do STScI (Space Telescope Science Institute) em Baltimore, EUA.

“Temos vários modelos que fazem previsões, e algumas destas previsões são contraditórias”. Queremos determinar o que está a regular o processo de formação estelar, porque estas são as leis que também precisamos para compreender o que vemos nos primórdios do Universo”.

Os investigadores determinaram o movimento das estrelas em NGC 346 de duas maneiras diferentes. Usando o Hubble, Sabbi e a sua equipa mediram as mudanças nas posições das estrelas ao longo de 11 anos. As estrelas nesta região movimentam-se a uma velocidade média de 3200 km/h, o que significa que em 11 anos se movem mais de 300 milhões de quilómetros. Isto é cerca do dobro da distância entre a Terra e o Sol.

Mas este enxame está relativamente distante, dentro de uma galáxia vizinha. Isto significa que o movimento observado é muito pequeno e, portanto, difícil de medir. Estas observações extraordinariamente precisas só foram possíveis graças à resolução requintada e à alta sensibilidade do Hubble. Além disso, a história de três décadas de observações do Hubble fornece uma base para os astrónomos seguirem movimentos celestes minuciosos ao longo do tempo.

A segunda equipa, liderada por Peter Zeidler do AURA/STScI para a ESA, usou o instrumento MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) do VLT para medir a velocidade radial, que determina se um objeto se aproxima ou se afasta do observador.

“O que foi realmente espantoso é que utilizámos dois métodos completamente diferentes, com instalações diferentes, e basicamente chegámos à mesma conclusão de forma independente”, disse Zeidler. “Com o Hubble, podemos ver as estrelas, mas com o MUSE também podemos ver o movimento do gás na terceira dimensão, e confirma a teoria de que tudo está a ir em espiral para o interior”.

Mas porquê uma espiral?

“Uma espiral é realmente a forma boa e natural de alimentar a formação estelar do exterior para o centro do enxame”, explicou Zeidler. “É a forma mais eficiente de que estrelas e gás que alimentam mais formação estelar possam mover-se em direcção ao centro”.

Metade dos dados do Hubble para este estudo de NGC 346 são de arquivo. As primeiras observações foram feitas há 11 anos. Foram repetidas recentemente para rastrear o movimento das estrelas ao longo do tempo. Dada a longevidade do telescópio, o arquivo de dados do Hubble contém agora mais de 32 anos de dados astronómicos, alimentando estudos a longo prazo sem precedentes.

“O arquivo Hubble é realmente uma mina de ouro”, disse Sabbi. “Há tantas regiões interessantes de formação estelar que o Hubble tem observado ao longo dos anos. Dado que o Hubble está a ter um desempenho tão bom, podemos de facto repetir estas observações. Isto pode realmente fazer avançar a nossa compreensão da formação estelar”.

As observações com o Telescópio Espacial Webb da NASA/ESA/CSA devem ser capazes de resolver estrelas de massa inferior no enxame, dando uma visão mais holística da região.

Ao longo da vida do Webb, os astrónomos poderão repetir esta experiência e medir o movimento das estrelas de baixa massa. Serão então capazes de comparar as estrelas de massa alta e as estrelas de massa baixa para finalmente aprenderem toda a extensão da dinâmica deste berçário.

A espiral vermelha sobreposta à foto de NGC 346 traça o movimento das estrelas e do gás em direção ao centro. Os cientistas dizem que este movimento em espiral é a forma mais eficiente de alimentar a formação de estrelas a partir do exterior em direção ao centro do enxame.
Crédito: NASA, ESA, A. James (STScI)

Astronomia On-line
13 de Setembro de 2022



 

113: Imagem mais nítida de sempre da estrela mais massiva conhecida no Universo

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Aninhada no centro da Nebulosa da Tarântula, na Grande Nuvem de Magalhães, está a maior estrela até agora descoberta. Com a ajuda do instrumento Zorro e o poder do telescópio Gemini South de 8,1 metros no Chile, os astrónomos produziram a imagem mais nítida de sempre desta estrela. Esta nova imagem desafia a nossa compreensão das estrelas mais massivas e sugere que elas podem não ser tão massivas como se pensava anteriormente.
Crédito: Observatório Internacional Gemini/NOIRLab/NSF/AURA;
reconhecimento – processamento de imagem: T.A. Rector (Universidade do Alaska em Anchorage/NOIRLab da NSF), M. Zamani (NOIRLab da NSF) e D. de Martin (NOIRLab da NSF)

Aproveitando as capacidades do telescópio Gemini South de 8,1 metros no Chile, que faz parte do Observatório Internacional Gemini operado pelo NOIRLab da NSF (National Science Foundation), os astrónomos obtiveram a imagem mais nítida de sempre da estrela R136a1, a estrela mais massiva conhecida no Universo.

A sua investigação, liderada pelo astrónomo Venu M. Kalari do NOIRLab, desafia a nossa compreensão das estrelas mais massivas e sugere que elas podem não ser tão massivas como se pensava anteriormente.

Os astrónomos ainda não compreendem totalmente como as estrelas mais massivas são formadas – aquelas com mais de 100 vezes a massa do Sol. Uma peça particularmente desafiante deste puzzle é a obtenção de observações destas gigantes, que tipicamente habitam nos corações densamente povoados de enxames envoltos em poeira. As estrelas gigantes também “vivem e morrem depressa”, queimando as suas reservas de combustível em apenas alguns milhões de anos.

Em comparação, o nosso Sol está quase a meio da sua vida de 10 mil milhões de anos. A combinação de estrelas densamente agrupadas, vidas relativamente curtas e grandes distâncias astronómicas, torna a distinção individual de estrelas gigantes em enxames um desafio técnico assustador.

Ao empurrar as capacidades do instrumento Zorro no telescópio Gemini South, os astrónomos obtiveram a imagem mais nítida de sempre de R136a1 – a estrela mais massiva conhecida.

Esta estrela colossal faz parte do enxame estelar R136, situado a cerca de 160.000 anos-luz da Terra, no centro da Nebulosa da Tarântula, na Grande Nuvem de Magalhães, uma galáxia anã companheira da Via Láctea.

Observações anteriores sugeriram que R136a1 tinha uma massa algures entre 250 a 320 vezes a massa do Sol. As novas observações Zorro, contudo, indicam que esta estrela gigante pode ter apenas 170 a 230 vezes a massa do Sol. Mesmo como esta estimativa mais baixa, R136a1 ainda se qualifica como a estrela mais massiva conhecida.

Os astrónomos são capazes de estimar a massa de uma estrela comparando o seu brilho e temperatura observados com as previsões teóricas. A imagem mais nítida do instrumento Zorro permitiu ao astrónomo Venu M. Kalari e colegas separarem mais precisamente o brilho de R136a1 das suas companheiras estelares próximas, o que levou a uma estimativa mais baixa do seu brilho e, portanto, da sua massa.

“Os nossos resultados mostram-nos que a estrela mais massiva que conhecemos actualmente não é tão massiva como tínhamos pensado anteriormente”, explicou Kalari, autor principal do artigo científico que anuncia este resultado. “Isto sugere que o limite superior das massas estelares pode ser menor do que se pensava anteriormente”.

Este resultado também tem implicações para a origem dos elementos mais pesados do que o hélio no Universo. Estes elementos são criados durante a morte cataclísmica e explosiva de estrelas com mais de 150 vezes a massa do Sol, em eventos a que os astrónomos referem como super-novas de instabilidade de par.

Se R136a1 for menos massiva do que se pensava anteriormente, o mesmo pode ser verdade para outras estrelas massivas e, consequentemente, as super-novas de instabilidade de par podem ser mais raras do que se esperava.

O enxame de estrelas que hospeda R136a1 foi anteriormente observado por astrónomos que utilizavam o Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA e uma variedade de telescópios terrestres, mas nenhum destes telescópios conseguia obter imagens suficientemente detalhadas para discernir todos os membros estelares individuais do enxame próximo.

O instrumento Zorro do Gemini South conseguiu ultrapassar a resolução de observações anteriores utilizando uma técnica conhecida como “speckle imaging”, que permite aos astrónomos ultrapassar grande parte do efeito de desfoque da atmosfera da Terra.

Ao tirar muitas milhares de imagens de curta exposição de um objecto brilhante e ao processar cuidadosamente os dados, é possível cancelar quase toda a desfocagem atmosférica.

Esta abordagem, bem como a utilização de óptica adaptativa, pode aumentar drasticamente a resolução dos telescópios terrestres, tal como demonstrado pelas novas e nítidas observações de R136a1 pela equipa do instrumento Zorro.

“Este resultado mostra que, dadas as condições certas, um telescópio de 8,1 metros empurrado para os seus limites pode rivalizar não só com o Telescópio Espacial Hubble quando se trata de resolução angular, mas também com o Telescópio Espacial James Webb”, comentou Ricardo Salinas, co-autor do artigo científico e cientista do instrumento Zorro. “Esta observação empurra o limite do que é considerado possível utilizando a técnica de ‘imaging speckle'”.

“Começámos este trabalho como uma observação exploratória para ver quão bem o Zorro podia observar este tipo de objectos”, concluiu Kalari. “Embora exijamos cautela na interpretação dos nossos resultados, as nossas observações indicam que as estrelas mais massivas podem não ser tão massivas como outrora se pensava”.

O Zorro e o seu gémeo idêntico ‘Alopeke são instrumentos de imagem montados nos telescópios Gemini South e North, respectivamente. Os seus nomes são as palavras havaianas e espanholas para “raposa” e representam as localizações respectivas dos telescópios em Maunakea, Hawaii, e em Cerro Pachón no Chile.

Estes instrumentos fazem parte do Programa de Instrumentos Visitantes do Observatório Gemini, que permite nova ciência ao acomodar instrumentos inovadores e ao permitir uma investigação excitante.

“O Gemini South continua a melhorar a nossa compreensão do Universo, transformando a astronomia tal como a conhecemos. Esta descoberta é mais um exemplo dos feitos científicos que podemos realizar quando combinamos colaboração internacional, infra-estruturas de classe mundial e uma excelente equipa”, disse Martin Still, oficial do programa Gemini da NSF.

Astronomia On-line
23 de Agosto de 2022

58: Hubble vê super-gigante vermelha Betelgeuse a recuperar lentamente após explodir o seu topo

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

A sequência de eventos que ocorreram nos últimos anos na super-gigante vermelha Betelgeuse.
Crédito: NASA, ESA, Elizabeth Wheatley (STScI)

Ao analisarem dados do Telescópio Espacial Hubble da NASA e de vários outros observatórios, os astrónomos concluíram que a brilhante estrela super-gigante vermelha Betelgeuse explodiu literalmente o seu topo em 2019, perdendo uma parte substancial da sua superfície visível e produzindo uma gigantesca Ejecção de Massa Superficial (EMS). Isto é algo nunca antes visto no comportamento normal de uma estrela.

O nosso Sol expele rotineiramente partes da sua ténue atmosfera solar, a coroa, num evento conhecido como Ejecção de Massa Coronal (EMC). Mas a EMS de Betelgeuse expeliu 400 mil milhões de vezes mais massa do que uma típica EMC!

A estrela monstruosa ainda está lentamente a recuperar desta convulsão catastrófica. “Betelgeuse continua, neste momento, a fazer coisas muito invulgares; o interior está como que a saltar”, disse Andrea Dupree do Centro para Astrofísica | Harvard & Smithsonian em Cambridge, no estado norte-americano de Massachusetts.

Estas novas observações dão pistas sobre como as estrelas vermelhas perdem massa no final das suas vidas à medida que os seus fornos de fusão nuclear se esgotam, antes de explodirem como super-novas. A quantidade de perda de massa afecta significativamente o seu destino.

No entanto, o comportamento surpreendentemente petulante de Betelgeuse não é evidência de que a estrela esteja prestes a explodir em breve. Portanto, a perda de massa não é necessariamente o sinal de uma explosão iminente.

Dupree está agora a juntar todas as peças do puzzle do comportamento petulante da estrela antes, depois e durante a erupção numa história coerente de uma convulsão titânica nunca antes vista numa estrela envelhecida.

Isto inclui novos dados espectroscópicos e de imagem do observatório robótico STELLA, do TRES (Tillinghast Reflector Echelle Spectrograph) do Observatório Fred L. Whipple, da sonda STEREO-A (Solar Terrestrial Relations Observatory) da NASA, do Telescópio Espacial Hubble da NASA e da AAVSO (American Association of Variable Star Observers). Dupree enfatiza que os dados do Hubble foram fundamentais para ajudar a resolver o mistério.

“Nunca antes tínhamos visto uma enorme ejecção de massa da superfície de uma estrela. É algo que não compreendemos completamente. É um fenómeno totalmente novo que podemos observar directamente e resolver detalhes da superfície com o Hubble. Estamos a observar uma evolução estelar em tempo real”.

A explosão titânica em 2019 foi possivelmente causada por uma pluma convectiva, com um diâmetro superior a 1,6 milhões de quilómetros, borbulhando a partir do interior da estrela.

Produziu choques e pulsações que expeliram um pedaço da fotosfera, deixando a estrela com uma grande área de superfície fria sob a nuvem de poeira que foi produzida pelo pedaço da fotosfera em arrefecimento. Betelgeuse está agora a lutar para recuperar desta lesão.

Com uma massa várias vezes maior do que a nossa Lua, o pedaço de fotosfera fracturado acelerou para o espaço e arrefeceu para formar uma nuvem de poeira que bloqueou a luz da estrela, tal como foi visto pelos observadores na Terra.

O escurecimento, que começou em finais de 2019 e durou alguns meses, foi facilmente perceptível mesmo por observadores de quintal que viam a estrela a mudar de brilho. Uma das estrelas mais brilhantes do céu, Betelgeuse é facilmente encontrada no ombro direito da constelação de Orionte.

Ainda mais fantástico, o ritmo de pulsação de 400 dias da super-gigante já não existe, talvez pelo menos temporariamente. Há quase 200 anos que os astrónomos medem este ritmo como evidente em variações de brilho e movimentos à superfície de Betelgeuse. A sua perturbação atesta a ferocidade da explosão.

As células de convecção interior da estrela, que impulsionam a pulsação regular, podem estar a rodar como uma máquina de lavar roupa desequilibrada, sugere Dupree. Os espectros pelo TRES e pelo Hubble sugerem que as camadas exteriores podem estar de volta ao normal, mas a superfície ainda está a saltar como uma gelatina à medida que a fotosfera se reconstrói.

Embora o nosso Sol tenha ejecções de massa coronal que expelem pequenos pedaços da atmosfera exterior, os astrónomos nunca testemunharam uma quantidade tão grande da superfície visível de uma estrela a ser disparada para o espaço. Portanto, as ejecções de massa superficial e as ejecções de massa coronal podem ser eventos diferentes.

Betelgeuse é agora tão grande que se substituíssemos o Sol no centro do nosso Sistema Solar, a sua superfície exterior estender-se-ia para além da órbita de Júpiter. Dupree utilizou o Hubble para resolver manchas quentes à superfície da estrela em 1996. Esta foi a primeira imagem directa de uma estrela que não o Sol.

O Telescópio Espacial Webb da NASA pode ser capaz de detectar o material ejectado no infravermelho, à medida que se afasta da estrela.

Astronomia On-line
16 de Agosto de 2022