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



 

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



 

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



 

655: Migração planetária precoce pode explicar exoplanetas em falta

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Ilustração das variações entre os mais de 5000 exoplanetas conhecidos descobertos desde a década de 1990.
Crédito: NASA/JPL-Caltech

Um novo modelo que explica a interacção de forças que actuam sobre os planetas recém-nascidos pode explicar duas observações intrigantes que surgiram repetidamente entre os mais de 3800 sistemas planetários catalogados até à data.

Um puzzle conhecido como “vale-raio” refere-se à raridade de exoplanetas com um raio cerca de 1,8 vezes superior ao da Terra. O observatório Kepler da NASA observou planetas deste tamanho com cerca de 2-3 vezes menos frequência do que observou super-Terras com raios cerca de 1,4 vezes o da Terra e mini-Neptunos com raios cerca de 2,5 vezes o da Terra.

O segundo mistério, conhecido como “ervilhas numa vagem”, refere-se a planetas vizinhos de tamanho semelhante que foram encontrados em centenas de sistemas planetários. Estes incluem TRAPPIST-1 e Kepler-223, que também apresentam órbitas planetárias de harmonia quase musical.

“Creio que somos os primeiros a explicar o vale-raio usando um modelo de formação planetária e evolução dinâmica que, de forma autoconsistente, explica as múltiplas restrições das observações”, disse André Izidoro, da Universidade Rice, autor de um estudo publicado esta semana na revista The Astrophysical Journal Letters.

“Também somos capazes de mostrar que um modelo de formação planetária que incorpora impactos gigantescos é consistente com a característica ‘ervilhas numa vagem’ dos exoplanetas”.

Izidoro, pós-doutorado do projecto CLEVER Planets (Cycles of Life-Essential Volatile Elements in Rocky Planets) da Universidade Rice, financiado pela NASA, e co-autores utilizaram um supercomputador para simular os primeiros 50 milhões de anos de desenvolvimento de sistemas planetários utilizando um modelo de migração planetária.

No modelo, discos protoplanetários de gás e poeira que dão origem a jovens planetas também interagem com eles, puxando-os para mais perto das suas estrelas-mãe e fechando-os em cadeias orbitais ressonantes.

As cadeias são quebradas em apenas alguns milhões de anos, quando o desaparecimento do disco protoplanetário causa instabilidades que levam dois ou mais planetas a colidirem um com o outro.

Modelos de migração planetária têm sido utilizados para estudar sistemas planetários que mantiveram as suas cadeias orbitais ressonantes. Por exemplo, Izidoro e os colegas do CLEVER Planets usaram um modelo de migração em 2021 para calcular a quantidade máxima de perturbações a que o sistema de sete planetas TRAPPIST-1 poderia ter resistido durante o bombardeamento e ainda retido a sua estrutura orbital harmoniosa.

No novo estudo, Izidoro associou-se aos investigadores Rajdeep Dasgupta e Andrea Isella do CLEVER Planets, ambos da Universidade rice, a Hilke Schlichting da Universidade da Califórnia, Los Angeles, e a Christian Zimmermann e Bertram Bitsch do Instituto Max Planck para Astronomia em Heidelberg, Alemanha.

“A migração de jovens planetas em direcção às suas estrelas hospedeiras cria sobrelotação e resulta frequentemente em colisões cataclísmicas que roubam as atmosferas ricas em hidrogénio dos planetas”, disse Izidoro. “Isso significa que impactos gigantescos, como o que formou a nossa Lua, são provavelmente um resultado genérico da formação planetária”.

A investigação sugere que os planetas vêm em dois “sabores”, super-Terras que são secas, rochosas e 50% maiores do que a Terra, e mini-Neptunos que são ricos em água gelada e cerca de 2,5 vezes maiores do que a Terra. Izidoro disse que novas observações parecem apoiar os resultados, que entram em conflito com a visão tradicional de que tanto as super-Terras como os mini-Neptunos são exclusivamente mundos secos e rochosos.

Com base nos seus resultados, os investigadores fizeram previsões que podem ser testadas pelo Telescópio Espacial James Webb da NASA. Sugerem, por exemplo, que uma fracção de planetas com cerca do dobro do tamanho da Terra, tanto vão conservar a sua atmosfera primordial, rica em hidrogénio, como serão ricos em água.

Astronomia On-line
11 de Novembro de 2022



 

529: Quatro métodos que o James Webb usa na procura de vida além da Terra

CIÊNCIA/ASTRONOMIA/JAMES WEBB

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

O estudo de exoplanetas, mundos que orbitam outras estrelas além do nosso Sol, está a ser transformado pelo novo Telescópio Espacial James Webb (JWST).

Em breve, obteremos a nossa primeira visão das condições em mundos rochosos, potencialmente semelhantes à Terra, além do nosso sistema solar. Um desses mundos distantes pode hospedar vida. Mas poderíamos detectá-la?

Podemos ser capazes de detectar sinais de vida na composição da atmosfera do planeta. Podemos usar uma técnica chamada espectroscopia de transmissão – que divide a luz por seu comprimento de onda – para procurar traços de diferentes gases na luz das estrelas à medida que ela passa pela atmosfera de um planeta.

Alguns gases que absorvem a luz das estrelas podem indicar a presença de vida no planeta. Chamamos a isso de bioassinaturas.

1. Oxigénio e ozono

O oxigénio é provavelmente a bioassinatura mais óbvia. As plantas produzem-no, nós respiramo-lo e o registo das rochas mostra que os níveis na atmosfera da Terra mudaram drasticamente à medida que a vida evoluiu. O oxigénio que respiramos é O2, dois átomos de oxigénio unidos. Mas outra configuração de oxigénio, O3 ou ozono, também pode ser observada com JWST.

Então, se detectássemos um ou ambos os gases, estaria o trabalho feito? Infelizmente não. Outro cenário que poderia produzir grandes quantidades de oxigénio atmosférico é um planeta a passar por um “efeito estufa descontrolado”.

Quando um planeta está quente o suficiente para que seu o oceano de água evapore, o vapor de água resultante na atmosfera contribui para um efeito de estufa – sobreaquecendo o planeta até níveis que não são compatíveis com a vida – em um ciclo de feedback.

Eventualmente, o planeta fica quente o suficiente para as moléculas de água se separarem em hidrogénio e oxigénio. As moléculas de hidrogénio são leves e podem mover-se rápido o suficiente para escapar facilmente da gravidade do planeta, enquanto o oxigénio mais lento tende a ficar por perto, pronto para ser detectado e enganar os astrónomos desprevenidos.

2. Fosfina e amónia

O foco actual da busca por vida pode estar principalmente nos exoplanetas, mas também houve desenvolvimentos recentes mais próximos de casa. A fosfina – um gás que ocorre naturalmente em atmosferas dominadas por hidrogénio, como as dos gigantes gasosos Júpiter e Saturno – foi recentemente detectada na atmosfera de Vénus. Curiosamente, a fosfina é considerada uma potencial bioassinatura.

Na Terra, a fosfina é produzida por microorganismos, por exemplo, no trato intestinal dos animais. Se não houver vida, não esperaríamos que a fosfina ocorresse em grandes quantidades em atmosferas semelhantes a Vénus, dominadas pelo dióxido de carbono. Dito isto, ainda não podemos descartar outras fontes de fosfina em Vénus.

A amónia fétida é outra potencial bioassinatura, também produzido por animais na Terra. Como a fosfina, é predominante em planetas gigantes gasosos, mas não se espera que ocorra em mundos rochosos na ausência de vida.

No entanto, detectar fosfina ou amónia na atmosfera de um exoplaneta distante provavelmente será um desafio. Ambos atingem pequenas concentrações de apenas algumas partes por mil milhão na Terra. Então, a menos que os nossos potenciais extraterrestres sejam muito mais mal-cheirosos do que os animais da Terra, provavelmente não os veremos tão cedo.

3. Metano mais dióxido de carbono

Gases individuais que são bioassinaturas inequívocas são poucos e distantes entre si, então talvez seja melhor procurar uma combinação vencedora se quisermos detectar vida. Grandes quantidades de metano, produzidas por animais que se peidam na Terra, mais dióxido de carbono, seriam um bom indício de que algo está a acontecer.

Se houver oxigénio suficiente disponível, o carbono prefere ficar com oxigénio como dióxido de carbono (CO2, um átomo de carbono e dois átomos de oxigénio), em vez de formar metano (CH4, um átomo de carbono e quatro átomos de hidrogénio).

Num ambiente rico em oxigénio, qualquer carbono que se encontre numa molécula de metano rapidamente abandona os seus companheiros de hidrogénio em favor de alguns oxigénio sobressalentes.

Portanto, ver muito metano e dióxido de carbono a coexistir sugere que algo – talvez bactérias – está constantemente a produzir metano.

4. Desequilíbrios químicos

Podemos aplicar o argumento acima a qualquer combinação de gases que não deveriam coexistir alegremente. A vida interrompe o equilíbrio químico do seu ambiente porque usa reacções químicas para gerar energia.

Na Terra, o oxigénio é transformado em dióxido de carbono, mas num tipo diferente de atmosfera, com diferentes produtos químicos disponíveis, a vida usaria outros processos para atingir o mesmo objectivo.

Bactérias produtoras de metano que vivem em torno de fontes hidrotermais nas profundezas dos oceanos da Terra, por exemplo, recolhem energia química de minerais e compostos químicos. Procurar desequilíbrios permite-nos ter a mente aberta sobre como seria a vida em outros lugares.

O que acontece se detectarmos sinais de vida alienígena?

O JWST já está a superar as nossas expectativas nas observações da atmosfera de exoplanetas. Por mais poderoso que seja, no entanto, os planetas rochosos com temperaturas amenas e atmosferas dominadas por nitrogénio ou dióxido de carbono ainda serão um desafio para estudar com a espectroscopia de transmissão.

Os sinais que esperamos desses planetas são muito mais fracos do que aqueles que observamos com sucesso em atmosferas gigantes de gás quente.

Se tivermos a sorte de observar gases que absorvem a luz das estrelas na atmosfera de um exoplaneta rochoso – TRAPPIST-1e, por exemplo – ainda temos que medir quanto desses gases estão presentes para tirar conclusões significativas. Isso não é simples, pois os sinais podem sobrepor-se e precisam de ser cuidadosamente desembaraçados.

Mesmo se detectarmos e medirmos com precisão um dos nossos possíveis gases de bioassinatura, não podemos afirmar que detectamos vida alienígena. O JWST está apenas a abrir um novo e rico laboratório de atmosferas planetárias e, à medida que exploramos, sem dúvida, descobriremos que muitas das nossas suposições anteriores estão erradas.

Tirar conclusões precipitadas sobre alienígenas todas as vezes que encontramos algo incomum seria prematuro. Uma detecção de uma bioassinatura com o JWST seria uma dica interessante, com a promessa de muito mais trabalho a ser feito.

ZAP // The Conversation
30 Outubro, 2022



 

331: Marte quase que cega o Telescópio Espacial James Webb

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

A imagem NIRCam de comprimento de onda mais curto (2,1 micrómetros) [canto superior direito] é dominada pela luz solar reflectida e assim revela detalhes de superfície semelhantes aos aparentes nas imagens de luz visível [esquerda]. Os anéis da cratera Huygens, a rocha vulcânica escura de Syrtis Major e o brilho na Bacia Hellas, são todos aparentes nesta imagem.
A imagem NIRCam de maior comprimento de onda (4,3 micrómetros) [canto inferior direito] mostra a emissão térmica – luz emitida pelo planeta à medida que este perde calor. O brilho da luz a 4,3 micrómetros está relacionado com a temperatura da superfície e da atmosfera. A região mais brilhante do planeta é onde o Sol está quase no zénite, quando está geralmente mais quente. O brilho diminui perto das regiões polares, que recebem menos luz solar e menos luz é emitida do hemisfério norte, mais frio, onde é inverno nesta altura do ano.
No entanto, a temperatura não é o único factor que afecta a quantidade de luz de 4,3 micrómetros que chega ao Webb com este filtro. À medida que a luz emitida pelo planeta passa pela atmosfera de Marte, parte é absorvida por moléculas de dióxido de carbono (CO2). A Bacia Hellas – que é a maior estrutura de impacto bem preservada em Marte, abrangendo mais de 2000 quilómetros – parece mais escura do que a área envolvente devido a este efeito.
Crédito: NASA/ESA/CSA/STScI e equipa JWST/GTO de Marte

O Telescópio Espacial James Webb capturou as suas primeiras imagens e espectros de Marte no dia 5 de Setembro de 2022. O telescópio, uma colaboração internacional entre a NASA, a ESA e a CSA, fornece uma perspectiva única do nosso planeta vizinho com a sua sensibilidade infravermelha, complementando os dados que estão a ser recolhidos por orbitadores, rovers e outros telescópios.

O posto de observação único do Webb, a quase 1,5 milhões de quilómetros de distância no ponto de Lagrange 2 (L2) do sistema Sol-Terra, proporciona uma visão do lado iluminado pelo Sol (aquele que está virado para o telescópio).

Como resultado, o Webb pode capturar imagens e espectros com a resolução espectral necessária para estudar fenómenos de curto prazo como tempestades de poeira, padrões meteorológicos, mudanças sazonais e, numa única observação, processos que ocorrem em diferentes momentos (dia, pôr-do-Sol e noite) do dia marciano.

Por estar tão perto, o Planeta Vermelho é um dos objectos mais brilhantes no céu nocturno, tanto em termos de luz visível (que os olhos humanos podem ver) como no infravermelho que o Webb foi concebido para detectar. Isto coloca desafios especiais ao observatório, que foi construído para detectar a luz extremamente ténue das galáxias mais distantes do Universo.

Os instrumentos do Webb são tão sensíveis que, sem técnicas especiais de observação, a brilhante luz infravermelha de Marte cega o telescópio, provocando um fenómeno conhecido como “saturação do detector”.

Os astrónomos ajustaram-se ao brilho extremo de Marte utilizando exposições muito curtas, medindo apenas parte da luz que atinge os detectores e aplicando técnicas especiais de análise de dados.

As primeiras imagens de Marte pelo Webb, capturadas pelo instrumento NIRCam (Near-Infrared Camera), mostram uma região do hemisfério oriental do planeta em dois comprimentos de onda, ou cores de luz infravermelha.

Esta imagem mostra um mapa de referência de superfície da NASA e do MOLA (Mars Orbiter Laser Altimeter) à esquerda, com os dois campos de visão do NIRCam sobrepostos. As imagens no infravermelho próximo pelo Webb são vistas à direita.

O primeiro espectro no infravermelho próximo de Marte, pelo Webb, capturado pelo instrumento NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph), demonstra o poder do Webb em estudar o Planeta Vermelho com espectroscopia.

Enquanto as imagens de Marte mostram diferenças de luminosidade integradas num grande número de comprimentos de onda de lugar para lugar em todo o planeta num determinado dia e hora, o espectro mostra as subtis variações de luminosidade entre centenas de diferentes de comprimentos de onda, representativas do planeta como um todo.

Os astrónomos vão analisar as características do espectro para recolher informações adicionais sobre a superfície e atmosfera do planeta.

No futuro, o Webb vai utilizar estas imagens e dados espectroscópicos para explorar as diferenças regionais em todo o planeta e para procurar elementos vestigiais na atmosfera, incluindo metano e cloreto de hidrogénio.

Estas observações de Marte foram realizadas como parte do programa GTO (Guaranteed Time Observation) do Sistema Solar do Ciclo 1 do Webb, liderado por Heidi Hammel do AURA (Association of Universities for Research in Astronomy).

A ESA opera dois orbitadores marcianos, a sonda Mars Express e a sonda ExoMars TGO (Trace Gas Orbiter), que forneceram um tesouro de conhecimentos sobre a atmosfera e superfície do Planeta Vermelho. Além disso, a ESA colabora com a JAXA na missão MMX (Martian Moons eXploration), a lançar em breve para a lua de Marte, Fobos.

Astronomia On-line
23 de Setembro de 2022



 

330: Nova imagem do JWST capta a visão mais clara dos anéis de Neptuno em décadas

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Imagem de Neptuno captada pelo instrumento NIRCam do Webb a 12 de Julho de 2022 que mostra os gloriosos anéis do planeta pela primeira vez em mais de três décadas.
As características mais proeminentes da atmosfera de Neptuno nesta imagem são uma série de manchas brilhantes no hemisfério sul do planeta que representam nuvens de alta altitude de metano gelado. Mais subtilmente, uma linha fina de brilho em torno do equador do planeta pode ser uma assinatura visual da circulação atmosférica global que alimenta os ventos e tempestades de Neptuno. Além disso, pela primeira vez, o Webb observou uma faixa contínua de nuvens de alta latitude em torno de um vórtice previamente conhecido no pólo sul de Neptuno.
Crédito: NASA/ESA/CSA e STScI

O Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA está a mostrar as suas capacidades mais perto de casa com a sua primeira imagem de Neptuno.

O Webb não só captou a visão mais clara dos anéis deste peculiar planeta em mais de 30 anos, como as suas câmaras estão também a revelar o gigante gelado sob uma luz totalmente nova.

O aspecto mais impressionante da nova imagem do Webb é a visão nítida dos anéis dinâmicos do planeta – alguns dos quais não têm sido vistos de todo, quanto mais com este detalhe, desde a passagem da Voyager 2 em 1989.

Além dos vários anéis estreitos e brilhantes, as imagens do Webb mostram claramente as bandas de poeira mais fracas de Neptuno. A qualidade de imagem extremamente estável e precisa do Webb também permite detectar estes anéis fracos muito próximos de Neptuno.

Neptuno tem fascinado e deixado os investigadores perplexos desde a sua descoberta em 1846. Localizado 30 vezes mais longe do Sol do que a Terra, Neptuno orbita numa das áreas mais sombrias do nosso Sistema Solar. A essa distância extrema, o Sol é tão pequeno e ténue que o meio-dia em Neptuno é semelhante a um fraco crepúsculo na Terra.

Este planeta é caracterizado como um gigante de gelo devido à composição química do seu interior. Em comparação com os gigantes gasosos Júpiter e Saturno, Neptuno é muito mais rico em elementos mais pesados do que o hidrogénio e o hélio.

Isto é aparente no bem conhecido aspecto azul de Neptuno nas imagens do Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA em comprimentos de onda visíveis, provocado por pequenas quantidades de metano gasoso.

O instrumento NIRCam (Near-Infrared Camera) do Webb captura objectos no infravermelho próximo, de 0,6 a 5 micrómetros, pelo que Neptuno não aparece azul.

De facto, o gás metano é tão fortemente absorvido que o planeta é bastante escuro nos comprimentos de onda do Webb, excepto quando existem nuvens de alta altitude.

Tais nuvens de metano gelado são proeminentes como estrias brilhantes e manchas, que reflectem a luz solar antes de ser absorvida pelo gás metano. Imagens de outros observatórios têm registado estas características de nuvens em rápida evolução ao longo dos anos.

Mais subtilmente, uma linha fina de luminosidade em torno do equador do planeta pode ser uma assinatura visual da circulação atmosférica global que alimenta os ventos e tempestades de Neptuno. A atmosfera desce e aquece no equador, e assim brilha mais em comprimentos de onda infravermelhos do que os gases mais frios e circundantes.

A órbita de 164 anos de Neptuno significa que o seu pólo norte, no topo desta imagem, está justamente fora de vista para os astrónomos, mas as imagens do Webb sugerem um brilho intrigante nessa área.

Um vórtice previamente conhecido no pólo sul é evidente na imagem do Webb, mas pela primeira o telescópio revelou uma banda contínua de nuvens à sua volta.

O Webb também fotografou sete das 14 luas conhecidas de Neptuno. Dominando este retrato de Neptuno pelo Webb está um ponto de luz muito brilhante ostentando os picos de difracção vistos em muitas das imagens do Webb; não é uma estrela, mas a lua mais invulgar de Neptuno, Tritão.

Coberta por uma camada gelada de azoto condensado, Tritão reflecte uma média de 70% da luz solar que a atinge. É bem mais brilhante do que Neptuno porque a atmosfera do planeta é escurecida pela absorção de metano nos comprimentos de onda do Webb.

Tritão orbita Neptuno numa órbita bizarra (retrógrada), levando os astrónomos a especular que esta lua era na realidade um objecto da Cintura de Kuiper que foi gravitacionalmente capturado por Neptuno. Estão planeados estudos adicionais de Tritão e Neptuno para o próximo ano.

Astronomia On-line
23 de Setembro de 2022



 

329: Os astrónomos arriscam-se a interpretar mal os sinais exoplanetários do JWST

CIÊNCIA/ASTRONOMIA/ASTROFÍSICA

Um estudo do MIT descobriu que os astrónomos arriscam-se a interpretar mal os sinais planetários nos dados do Telescópio Espacial James Webb caso os modelos para interpretar os dados não melhorarem. Nesta imagem conceptual, o telescópio James Webb capta a luz de um planeta recém-descoberto (à esquerda). Contudo, quando os cientistas analisam estes dados, as limitações nos modelos de opacidade podem produzir previsões planetárias que estão desfasadas por uma ordem de magnitude (representados por 3 possíveis planetas à direita).
Crédito: Jose-Luis Olivares, MIT. Ícone do James Webb, cortesia da NASA

O Telescópio Espacial James Webb da NASA está a revelar o Universo com uma clareza espectacular e sem precedentes. A visão infravermelha ultra-nítida do observatório cortou através da poeira cósmica para iluminar algumas das primeiras estruturas do Universo, juntamente com berçários estelares previamente obscurecidos e galáxias giratórias que se encontram a centenas de milhões de anos-luz de distância.

Além de ver mais longe do que nunca no Universo, o JWST vai capturar a visão mais abrangente de objectos na nossa própria Galáxia – nomeadamente, alguns dos 5000 exoplanetas que já foram descobertos na Via Láctea.

Os astrónomos estão a aproveitar a precisão do telescópio para descodificar as atmosferas que rodeiam alguns destes mundos próximos. As propriedades das suas atmosferas podem dar pistas sobre como um planeta se formou e se alberga sinais de vida.

Mas um novo estudo do MIT (Massachusetts Institute of Technology) sugere que as ferramentas que os astrónomos tipicamente usam para descodificar sinais baseados na luz podem não ser suficientemente boas para interpretar com precisão os dados do novo telescópio.

Especificamente, os modelos de opacidade – as ferramentas que modelam a forma como a luz interage com a matéria em função das propriedades da matéria – podem necessitar de uma refinação significativa a fim de corresponder à precisão dos dados do JWST, dizem os investigadores.

Se estes modelos não forem refinados? Os investigadores prevêem que as propriedades das atmosferas planetárias, tais como a sua temperatura, pressão e composição elementar, podem estar erradas por uma ordem de grandeza.

“Existe uma diferença cientificamente significativa entre um composto como a água estar presente a 5% vs. 25%, que os modelos actuais não conseguem diferenciar”, diz Julien de Wit, professor assistente no Departamento de Ciências da Terra, Atmosféricas e Planetárias do MIT.

“Actualmente, o modelo que usamos para decifrar informação espectral não está à altura da precisão e qualidade dos dados que temos do telescópio James Webb”, acrescenta o estudante Prajwal Niraula. “Precisamos de melhorar o nosso jogo e enfrentar juntos o problema da opacidade”.

De Wit, Niraula e colegas publicaram o seu estudo na revista Nature Astronomy. Os co-autores incluem os especialistas em espectroscopia Iouli Gordon, Robert Hargreaves, Clara Sousa-Silva e Roman Kochanov do Centro para Astrofísica | Harvard-Smithsonian.

Subindo de nível

A opacidade é uma medida da facilidade com que os fotões passam através de um material. Os fotões de certos comprimentos de onda podem passar directamente através de um material, ser absorvidos ou ser reflectidos, dependendo se e como interagem com certas moléculas dentro de um material. Esta interacção também depende da temperatura e pressão de um material.

Um modelo de opacidade funciona com base em vários pressupostos de como a luz interage com a matéria. Os astrónomos utilizam modelos de opacidade para derivar certas propriedades de um material, dado o espectro de luz que o material emite.

No contexto dos exoplanetas, um modelo de opacidade pode descodificar o tipo e abundância de elementos químicos na atmosfera de um planeta, com base na luz do planeta que um telescópio capta.

De Wit diz que, actualmente, o melhor modelo de opacidade, que ele compara a uma ferramenta clássica de tradução de línguas, tem feito um trabalho decente na descodificação de dados espectrais obtidos por instrumentos como os do Telescópio Espacial Hubble.

“Até agora, esta Pedra de Roseta tem estado OK”, diz de Wit. “Mas agora que vamos para o próximo nível com a precisão do Webb, o nosso processo de tradução irá impedir-nos de apanhar subtilezas importantes, tais como as que fazem a diferença entre um planeta ser habitável ou não”.

Luz, perturbada

Ele e colegas argumentam este ponto no seu estudo, no qual põem à prova o modelo de opacidade mais frequentemente utilizado. A equipa procurou ver que propriedades atmosféricas o modelo obteria se fosse ajustado para assumir certas limitações na nossa compreensão de como a luz e a matéria interagem. Os investigadores criaram oito modelos “perturbados”.

Depois alimentaram cada modelo, incluindo a versão real, com “espectros sintéticos” – padrões de luz que foram simulados pelo grupo e semelhantes à precisão que o JWST iria ver.

Descobriram que, com base nos mesmos espectros de luz, cada modelo perturbado produzia previsões abrangentes sobre as propriedades da atmosfera de um planeta.

Com base na sua análise, a equipa conclui que, se os modelos de opacidade existentes forem aplicados aos espectros de luz captados pelo telescópio Webb, vão atingir uma “parede de precisão”.

Ou seja, não serão suficientemente sensíveis para dizer se um planeta tem uma temperatura atmosférica de 300 K ou 600 K, ou se um determinado gás ocupa 5% ou 25% de uma camada atmosférica.

“Essa diferença é importante para que possamos restringir os mecanismos de formação planetária e identificar de forma fiável as bio-assinaturas”, diz Niraula.

A equipa também descobriu que cada modelo também produziu um “bom ajuste” com os dados, o que significa que, embora um modelo perturbado tenha produzido uma composição química que os investigadores sabiam estar incorrecta, também gerou um espectro de luz a partir dessa composição química que estava suficientemente próximo, que se “ajustava” com o espectro original.

“Descobrimos que existem parâmetros suficientes a refinar, mesmo com um modelo errado, para ainda assim obter um bom ajuste, o que significa que não saberíamos que o modelo estava errado e o que está errado no que ele diz”, explica de Wit.

De Wit e colegas levantam algumas ideias sobre como melhorar os modelos de opacidade existentes, incluindo a necessidade de mais medições laboratoriais e cálculos teóricos para refinar os pressupostos dos modelos de como a luz e várias moléculas interagem, bem como colaborações entre disciplinas e, em particular, entre a astronomia e a espectroscopia.

“A fim de interpretar de forma fiável os espectros das diversas atmosferas exoplanetárias, precisamos de uma extensa campanha para novas medições e cálculos precisos de parâmetros espectroscópicos moleculares relevantes”, diz o co-autor do estudo Iouli Gordon, físico do Centro para Astrofísica | Harvard-Smithsonian.

“Estes parâmetros terão de ser oportunamente implementados em bases de dados espectroscópicos de referência e, consequentemente, nos modelos utilizados pelos astrónomos”.

“Há tanto que poderia ser feito se soubéssemos perfeitamente como a luz e a matéria interagem”, acrescenta Niraula. “Sabemos isso suficientemente bem para condições parecidas às da Terra, mas assim que nos deslocamos para diferentes tipos de atmosferas, as coisas mudam, e isso são muitos dados, com qualidade crescente, que nos arriscamos a interpretar mal”.

Astronomia On-line
23 de Setembro de 2022



 

266: NASA divulga primeiras imagens da Nebulosa de Órion feitas pelo James Webb

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Uma equipe de pesquisa internacional revelou nesta segunda-feira (12/9) as primeiras imagens da Nebulosa de Orion, o berçário estelar mais rico e mais próximo do Sistema Solar, capturadas pelo Telescópio Espacial James Webb (JWST).

Localizada na constelação de Orion, a 1.350 anos-luz da Terra, a Nebulosa de Orion é uma área rica em matéria onde se formam muitas estrelas. Seu ambiente é semelhante ao ambiente em que o Sistema Solar nasceu, há mais de 4,5 bilhões de anos. Estudá-la permite aos pesquisadores entender as condições em que nosso sistema solar se formou.

“A Orion Bar (Barra de Orion) é uma região protótipo para processos que ocorrem em toda a nossa galáxia e no universo, à medida que as estrelas irradiam continuamente material próximo”, disse Felipe Alarcon, pós-graduando da Universidade de Michigan (EUA) e membro do grupo internacional. “Esta imagem incrível será uma imagem modelo.”

O coração de berçários estelares, como a Nebulosa de Orion, é obscurecido por grandes quantidades de poeira e fica impossível observá-lo em luz visível com telescópios como o Telescópio Espacial Hubble. O JWST observa a luz infravermelha do cosmos, penetrando nessas camadas de poeira.

Alguns dos detalhes destacados na foto. Crédito: Nasa/ESA/CSA © Fornecido por Revista Planeta

Estruturas espectaculares

A imagem revela muitas estruturas espectaculares, em escalas de cerca de 40 unidades astronómicas, ou aproximadamente do tamanho do nosso sistema solar. Essas estruturas incluem uma série de filamentos densos de matéria, que podem desencadear o nascimento de uma nova geração de estrelas.

A imagem também revela a formação de sistemas estelares. Estes consistem em uma proto-estrela central cercada por um disco de poeira e gás dentro do qual os planetas se formam.

“Esperamos entender todo o ciclo de nascimento de estrelas”, disse Edwin Bergin, professor e presidente de astronomia da Universidade de Michigan e membro da equipe de pesquisa internacional.

“Nesta imagem, estamos olhando para este ciclo em que a primeira geração de estrelas está essencialmente irradiando o material para a próxima geração. As incríveis estruturas que observamos detalharão como o ciclo de feedback do nascimento estelar ocorre em nossa galáxia e além.”

A Nebulosa de Orion também abriga um aglomerado de estrelas jovens massivas, chamado Aglomerado do Trapézio, emitindo intensa radiação ultravioleta, capaz de moldar nuvens de poeira e gás. Compreender como esse fenómeno influencia o meio ambiente é uma questão-chave para estudar a formação de sistemas estelares como o nosso Sistema Solar.

Essas imagens são o resultado de um dos programas prioritários de observação do JWST, envolvendo cerca de uma centena de cientistas em 18 países.

MSN Notícias
13.09.2022



 

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