29/07/16 - APRESENTAÇÃO ÀS ESTRELAS + OBSERVAÇÃO COM TELESCÓPIO
21:00 - Este evento inclui uma apresentação sobre um tema a determinar, seguida de observação astronómica noturna com telescópio (dependente de meteorologia favorável).
Local: CCVAlg
Preço: 2€ - adultos, 1€ jovens (crianças até 12 anos grátis)
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E-mail: info@ccvalg.pt

Dia 15/07: 197.º dia do calendário gregoriano.
História: Em 1943, nascia Jocelyn Bell, astrofísica britânica que descobriu os primeiros pulsares de rádio.

Em 1972, a Pioneer 10 torna-se o primeiro objeto feito pelo Homem a viajar pela cintura de asteroides.
Em 1975 eram lançadas as missões Apollo (18, número não oficial) e Soyuz 19 que viriam a efetuar o primeiro acoplamento internacional (Apollo/Soyuz) no espaço. Foi a última missão de uma nave Apollo e da família de foguetões Saturn.
Observações: Esta noite a Lua, Saturno e Antares formam um grupo alinhado quase na vertical a sul ao anoitecer, com Marte para a direita. Observe-os até que desaparecem por trás do horizonte pelas 2 ou 3 da manhã.

Dia 16/07: 198.º dia do calendário gregoriano.
História: Em 1969, a Apollo 11 era lançada do cabo Kennedy.

Pousou na superfície lunar no dia 20 de julho de 1969, num local chamado Mar da Tranquilidade. Neil Armstrong (comandante do voo) e Edwin E. "Buzz" Aldrin (piloto do Módulo Lunar, chamado nesta missão de Eagle - Águia em inglês) tornaram-se os primeiros homens a caminhar no solo lunar. Michael Collins (piloto do Módulo de Comando, chamado nesta missão de Columbia) permaneceu em órbita no Módulo de Comando.
Em 1994, o cometa Shoemaker-Levy 9 colide com Júpiter. Os impactos continuam até dia 22 de julho.
Observações: Úrano na sua quadratura oeste, pelas 14:30.
Desafio da conjunção Vénus-Mercúrio: cerca de 15 minutos depois do pôr-do-Sol, use binóculos para observar Vénus mesmo acima do horizonte a oeste-noroeste - com o mais ténue Mercúrio apenas meio-grau para cima. Precisa de um horizonte desimpedido. Vénus tem atualmente magnitude -3,9 e Mercúrio -1,0, de modo que talvez consiga detetar Vénus a olho nu assim que o localizar com a ajuda de binóculos. Boa sorte!
A Lua, Saturno e Marte formam uma linha reta a sul depois do anoitecer. Por baixo destes 3 astros encontra-se a constelação de Escorpião, juntamente com a brilhante estrela Antares.

Dia 17/07: 199.º dia do calendário gregoriano.
História: Em 1850, primeira fotografia de uma estrela (Vega) que não o Sol, captada pelo Observatório de Harvard.
Em 1894, nascia Georges Lemaître, padre, astrónomo e professor belga.

Foi o primeiro a propôr, academicamente, a teoria da expansão do Universo, largamente mal atribuída a Edwin Hubble. Foi também o primeiro a derivar o que é agora a Lei de Hubble e fez a primeira estimativa do que agora se chama a constante de Hubble, que publicou em 1927, dois anos antes do artigo de Hubble. Lemaître também propôs o que veio a ser conhecido como a teoria do Big Bang para a origem do Universo, que ele chamou de "hipótese do átomo primitivo" ou "Ovo Cósmico".
Em 1975, os módulos Apollo e Soyuz efetuam o primeiro acoplamento internacional (Apollo/Soyuz) no espaço. Os comandantes das missões dão o primeiro aperto de mão internacional no espaço.
Em 2007, descoberta do objeto trans-neptuniano 2007 OR10.
Observações: A Lua deslocou-se agora para mais longe de Saturno e Marte, estando por cima da constelação de Sagitário.

Dia 18/07: 200.º dia do calendário gregoriano.
História: Em 1965, lançamento do satélite russo Zond 3.
Em 1966, lançamento da Gemini 10 numa missão de 70 horas que inclui o acoplamento com um veículo de alvo Agena. 
Em 1969, a Apollo 11 prepara-se para aterrar na Lua.

Observações: Esta é a altura do ano em que a Ursa Maior, a noroeste após o anoitecer, começa a descer para a direita, como se se estivesse preparando para recolher água. E a Ursa Menor, apoiando-se na vertical graças à Estrela Polar no final da sua "pega", começa a descaír para a esquerda numa queda que durará seis meses.

Fez ontem um ano que a sonda New Horizons passou por Plutão.

O observatório de raios-X XMM-Newton da ESA provou a existência de um "vórtice gravitacional" em torno de um buraco negro. A descoberta, assistida pela missão NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) da NASA, resolve um mistério que iludia os astrónomos há mais de 30 anos, e permitirá mapear o comportamento da matéria muito perto dos buracos negros. Também pode abrir a porta a futuras investigações da relatividade geral de Albert Einstein.

A matéria que cai sobre um buraco negro aquece à medida que mergulha para a sua ruína. Antes de passar para o buraco negro e de se perder para sempre da vista, pode atingir milhões de graus. A essa temperatura, emite raios-X para o espaço.

Na década de 1980, os pioneiros astrónomos que usavam os primeiros telescópios de raios-X descobriram que os raios-X provenientes de buracos negros de massa estelar, na nossa Galáxia, cintilam. As mudanças seguem um padrão definido. Quando essa oscilação começa, o escurecimento e reavivamento pode demorar até 10 segundos para completar. À medida que passam dias, semanas e meses, o período diminui até que a oscilação ocorre 10 vezes por segundo. Aí, a cintilação pára subitamente e completamente.

O fenómeno foi apelidado de Oscilação Quasi-Periódica (OQP). "Reconheceu-se imediatamente que era algo fascinante porque vinha de uma zona muito próxima de um buraco negro," afirma Adam Ingram, da Universidade de Amesterdão, na Holanda que, em 2009, começou a trabalhar na compreensão das OQPs para a sua tese de doutoramento.

Impressão de artista do XMM-Newton da ESA. Crédito: ESA (clique na imagem para ver versão maior)

Durante a década de 1990, os astrónomos começaram a suspeitar que as OQPs estavam associadas com um efeito gravitacional previsto pela relatividade geral de Einstein: que um objeto giratório cria uma espécie de vórtice gravitacional.

"É um pouco como torcer uma colher com mel. Imagine que o mel é o espaço e tudo o que está embebido no mel será 'arrastado' em redor da colher," explica Ingram. "Na realidade, isto significa que qualquer coisa em órbita de um objeto giratório verá o seu movimento afetado." No caso de uma órbita inclinada, irá sofrer "precessão". Isto significa que toda a órbita vai mudar de orientação em torno do objeto central. O tempo que demora para a órbita voltar à sua condição inicial é conhecido como ciclo de precessão.

Em 2004, a NASA lançou a Gravity Probe B para medir este chamado efeito de Lense-Thirring em redor da Terra. Após uma análise cuidadosa, os cientistas confirmaram que a sonda iria completar um ciclo de precessão a cada 33 milhões de anos.

No entanto, em torno de um buraco negro, o efeito será muito mais percetível devido ao muito mais forte campo gravitacional. O ciclo de precessão levaria apenas uma questão de segundos ou menos para ficar concluído. Estes valores são tão parecidos com os das OQPs que os astrónomos começaram a suspeitar de uma ligação.

Ingram meteu mãos à obra focando-se no problema e observando o que acontecia no disco plano de matéria em redor de um buraco negro. Conhecido como disco de acreção, é o local onde o material espirala gradualmente na direção do buraco negro. Os cientistas já suspeitavam que, perto do buraco negro, o disco de acreção plano "incha" para um plasma quente, no qual aos eletrões são retirados os seus átomos. Denominado fluxo interno quente, diminui de tamanho ao longo de semanas e meses à medida que é "comido" pelo buraco negro. Em conjunto com colegas, Ingram publicou um artigo, em 2009, que sugeria que a OQP é impulsionada pela precessão de Lense-Thirring deste fluxo quente. Isto porque quanto menor o fluxo interior, mais perto se aproxima do buraco negro e, portanto, mais rápido o ciclo Lense-Thirring se torna. A questão era: como provar isto?

"Passámos muito tempo a tentar encontrar evidências conclusivas deste comportamento," comenta Ingram.

A resposta é que o fluxo interno liberta radiação altamente energética que atinge a matéria no disco de acreção em redor, fazendo com que os átomos de ferro no disco brilhem como um tubo de luz fluorescente. O ferro liberta raios-X num único comprimento de onda - a que se dá o nome "linha espectral".

Dado que o disco de acreção se encontra em rotação, a linha do ferro vê o seu comprimento de onda ser distorcido pelo efeito Doppler. A linha de emissão do lado do disco que gira na direção da Terra é "esmagada" - desvia-se para o azul - e a linha de emissão do lado do disco que gira na direção contrária é "esticada" - desvia-se para o vermelho. Se o fluxo interno está realmente em precessão, vai, por vezes, brilhar no disco de material em aproximação e por vezes no material em recuo, fazendo com que a linha oscile para a frente e para trás ao longo de um ciclo de precessão.

Esta impressão de artista mostra o disco de acreção em redor de um buraco negro, no qual a região interior sofre precessão. "Precessão" significa que a órbita do material em redor do buraco negro muda de orientação. Nesta três imagens, o disco interior brilha com radiação altamente energética que atinge a matéria no disco de acreção em redor, fazendo com que os átomos de ferro emitam raios-X, tal como indicado no brilho do disco de acreção à direita (imagem a), em frente (imagem b) e à esquerda (imagem c). Crédito: ESA/ATG medialab (clique na imagem para ver versão maior)

Foi na observação desta oscilação que o XMM-Newton entrou em ação. Ingram e colegas de Amesterdão, de Cambridge Durham, Southampton e de Tóquio, solicitaram uma observação de longa-duração que lhes permitisse ver a OQP repetidamente. Escolheram o buraco negro H 1743-322, que exibia na altura uma OQP de quatro segundos. Observaram o objeto durante 260.000 segundos. Também o observaram durante 70.000 segundos com o Observatório de raios-X NuSTAR da NASA.

"A capacidade de alta-energia do NuSTAR foi muito importante," realça Ingram. "O NuSTAR confirmou a oscilação na linha do ferro e, adicionalmente, vimos uma característica no espectro chamada 'protuberância de reflexão' que acrescenta mais evidências para a precessão."

Após um processo rigoroso de análise, que consistiu na aglomeração de todos os dados observacionais, viram que a linha do ferro oscilava de acordo com as previsões da relatividade geral. "Estamos a medir diretamente o movimento de matéria num forte campo gravitacional perto de um buraco negro," comenta Ingram.

É a primeira vez que se mede o efeito Lense-Thirring num campo gravitacional forte. A técnica permitirá aos astrónomos mapearem a matéria nas regiões interiores dos discos de acreção em torno de buracos negros. Também sugere uma nova e poderosa ferramenta com que testar a relatividade geral.

A teoria de Einstein tem permanecido praticamente não testada em campos gravitacionais tão fortes como este. Por isso, se os astrónomos puderem compreender a física da matéria que flui para o buraco negro, poderão então testar as previsões da relatividade geral como nunca antes - mas só se o movimento da matéria no disco de acreção puder ser completamente compreendido.

"Se conseguirmos esmiuçar a astrofísica, podemos testar verdadeiramente a relatividade geral," salienta Ingram. Um desvio das previsões da relatividade geral será bem-recebido por uma grande quantidade de astrónomos e físicos. Será um sinal concreto de que existe uma teoria mais profunda da gravidade.

Os maiores telescópios de raios-X, no futuro, poderão ajudar na pesquisa porque são mais poderosos e podem recolher raios-X de forma mais eficiente. Isto permitirá com que os astrónomos investiguem o fenómeno da OQP em mais detalhe. Mas, por agora, os astrónomos podem contentar-se em ter visto o papel da gravidade de Einstein em redor de um buraco negro.

"Este é um grande avanço, pois o estudo combina informação acerca dos tempos e da energia dos fotões de raios-X para encerrar o debate de 30 anos em torno da origem das OQPs. A capacidade de recolha de fotões do XMM-Newton foi fundamental para este trabalho," conclui Norbert Schartel, cientista do projeto XMM-Newton da ESA.

Links:

Notícias relacionadas:
ESA (comunicado de imprensa)
NASA (comunicado de imprensa)
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society
Artigo científico (ArXiv.org)
Science alert
PHYSORG
ScienceDaily

Buracos negros:
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Oscilação Quasi-Periódica (OQP):
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Precessão:
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From Stargazers to Starships

Efeito Lense-Thirring:
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Teoria Geral da Relatividade:
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Observatório XMM-Newton:
ESA
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NuSTAR:
NASA
Caltech
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Gravity Probe B:
Universidade de Stanford
NASA
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Esta impressão artística mostra a linha de neve da água em torno da jovem estrela V883 Orionis, tal como foi detetada pelo ALMA. Crédito: A. Angelich (NRAO/AUI/NSF)/ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) (clique na imagem para ver versão maior)

O ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) obteve a primeira observação bem resolvida de uma linha de neve de água no interior de um disco protoplanetário. Esta linha marca o lugar onde a temperatura no disco que rodeia uma estrela jovem decresce o suficiente para que se possa formar neve. O aumento drástico no brilho da jovem estrela V883 Orionis aqueceu a zona interior do disco, empurrando a linha de neve da água para uma distância muito maior do que o que é normal numa protoestrela, permitindo assim observá-la pela primeira vez. Estes resultados foram publicados ontem na revista Nature.

As estrelas jovens encontram-se muitas vezes rodeadas por densos discos de gás e poeira em rotação, os chamados discos protoplanetários, a partir dos quais os planetas se formam. O calor de uma estrela jovem do tipo solar faz com que a água no seio do disco protoplanetário se mantenha no estado gasoso até uma distância de cerca de 3 UA da estrela — menos de 3 vezes a distância média entre a Terra e o Sol — ou cerca de 450 milhões de km. Mais longe, devido à pressão extremamente baixa, as moléculas de água passam diretamente do estado gasoso a uma camada de gelo que cobre grãos de poeira e outras partículas. A região no disco protoplanetário onde a água passa da fase gasosa para a fase sólida é chamada linha de neve da água.

Esta imagem do disco protoplanetário situado em torno da jovem estrela V883 Orionis foi obtida pelo ALMA no modo de linha de base longa. A estrela está atualmente em erupção, o que fez com que a linha de neve da água se deslocasse para longe da estrela, permitindo assim a sua deteção pela primeira vez. O anel escuro no meio do disco trata-se da linha de neve da água, que corresponde a uma distância da estrela a partir da qual a temperatura e a pressão são suficientemente baixas para que se forme gelo de água. As órbitas dos planetas Marte e Júpiter do nosso Sistema Solar estão aqui assinaladas para dar uma noção de escala. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/L. Cieza (clique na imagem para ver versão maior)

No entanto, a estrela V883 Orionis é invulgar. Um aumento drástico no seu brilho empurrou a linha de neve para uma distância de cerca de 40 UA (cerca de 6 mil milhões de km ou aproximadamente o tamanho da órbita do planeta anão Plutão no nosso Sistema Solar). Este enorme aumento, combinado com a resolução do ALMA para grandes linhas de base, permitiu à equipa, liderada por Lucas Cieza (Millennium ALMA Disk Nucleus e Universidad Diego Portales, Santiago, Chile) obter as primeiras observações resolvidas de uma linha de neve de água num disco protoplanetário.

O brilho repentino que V883 Orionis sofreu é um exemplo do que acontece quando enormes quantidades de material do disco que rodeia a estrela jovem caem na sua superfície. V883 Orionis é apenas 30% mais massiva que o Sol, mas devido a esta explosão que está a ocorrer, a sua luminosidade é atualmente 400 vezes maior que a do Sol, apresentando-se também muito mais quente.

O autor principal Lucas Cieza explica: "As observações ALMA revelaram-se surpreendentes para todos nós. As nossas observações estavam preparadas para procurar fragmentações no disco, as quais levam à formação de planetas. Não vimos nada disso, no entanto encontrámos o que parece ser um anel a 40 UA. Isto mostra bem o poder transformador do ALMA, que nos dá resultados excitantes mesmo não sendo os que estamos à procura."

Esta ilustração mostra como a explosão na jovem estrela V883 Orionis fez deslocar a linha de neve da água para muito mais longe da estrela, o que tornou possivel a sua deteção por parte do ALMA. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/L. Cieza (clique na imagem para ver versão maior)

A ideia estranha de neve em órbita no espaço é fundamental para a formação planetária. A presença de água regula a eficiência da coalescência dos grãos de poeira — a primeira etapa da formação planetária. É no interior da linha de neve, onde a água se evapora, que se pensa que nasçam os planetas rochosos mais pequenos, como a Terra. Para lá da linha de neve, a presença de gelo de água permite a rápida formação de bolas de neve cósmicas, que eventualmente irão formar planetas gasosos massivos como Júpiter.

A descoberta de que estas explosões na estrela podem lançar a linha de neve da água para cerca de 10 vezes o seu raio típico é bastante significativa para o desenvolvimento de bons modelos de formação planetária. Pensa-se que estas explosões sejam uma etapa da evolução da maioria dos sistemas planetários, por isso esta pode bem tratar-se da primeira observação de uma ocorrência comum. Neste caso, esta observação do ALMA poderá contribuir de modo significativo para uma melhor compreensão de como é que os planetas se formam e evoluem no Universo.

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Notícias relacionadas:
ESO (comunicado de imprensa)
Observatório ALMA (comunicado de imprensa)
NRAO (comunicado de imprensa)
NAOJ (comunicado de imprensa)
Artigo científico (PDF)
Nature
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Esta imagem da região de formação estelar da Nebulosa de Orionte foi criada a partir de várias exposições obtidas pela câmara infravermelha HAWK-I, montada no VLT do ESO, no Chile. Esta é a imagem mais profunda desta região obtida até à data e revela muito mais objetos de massa planetária ténues do que o esperado. Crédito: ESO/H. Drass et al. (clique na imagem para ver versão maior)

O instrumento infravermelho HAWK-I do ESO montado no VLT (Very Large Telescope), no Chile, foi utilizado para sondar as profundezas do coração da Nebulosa de Orionte. A imagem obtida revela cerca de dez vezes mais anãs castanhas e objetos de massa planetária isolados do que os que se conheciam anteriormente. Esta descoberta desafia o cenário normalmente aceite da história de formação estelar em Orionte.

Uma equipa internacional utilizou o instrumento infravermelho HAWK-I montado no VLT para produzir a imagem mais profunda e completa da Nebulosa de Orionte obtida até à data. A equipa obteve não apenas uma imagem de beleza espetacular, mas também revelou uma enorme abundância de anãs castanhas ténues e objetos de massa planetária isolados. A presença destes objetos de baixa massa ajuda-nos a compreender melhor a história de formação estelar no seio da própria nebulosa.

A famosa Nebulosa de Orionte, com uma dimensão de cerca de 24 anos-luz, situa-se na constelação de Orionte e pode ser vista a olho nu a partir da Terra, apresentando-se como uma mancha difusa na espada de Orionte. Algumas nebulosas, como a de Orionte, encontram-se fortemente iluminadas por radiação ultravioleta emitida por muitas estrelas quentes nascidas no seu seio que ionizam o gás, o que o faz brilhar intensamente.

A relativa proximidade da Nebulosa de Orionte (1350 anos-luz) faz dela um laboratório ideal para o estudo dos processos e história de formação estelar e para determinar a quantidade de estrelas de diferentes massas que se formam no seu interior.

Esta imagem destaca algumas estruturas da nova imagem da região de formação estelar da Nebulosa de Orionte, criada a partir de várias exposições obtidas pela câmara infravermelha HAWK-I, montada no VLT do ESO, no Chile. Esta é a imagem mais profunda desta região obtida até à data e revela muito mais objetos de massa planetária ténues do que o esperado. Crédito: ESO/H. Drass et al. (clique na imagem para ver versão maior)

Amelia Bayo (Universidad de Valparaíso, Valparaíso, Chile; Max-Planck Institut für Astronomie, Königstuhl, Alemanha), coautora do novo artigo que descreve estes resultados e membro da equipa de investigação, explica porque é que isto é importante: "Compreendermos porque é que tantos objetos de baixa massa se encontram na Nebulosa de Orionte é importante pois ajuda-nos a colocar limites nas atuais teorias de formação estelar. Sabemos agora que o modo como estes objetos de baixa massa se formam depende do meio que os envolve."

Esta nova imagem causou um enorme entusiasmo pois revela uma quantidade inesperada de objetos de massa muito baixa, o que, por sua vez, sugere que a Nebulosa de Orionte pode estar proporcionalmente a formar muito mais objetos de baixa massa do que outras regiões de formação estelar mais próximas e menos ativas.

Os astrónomos contam quantos objetos de diferentes massas se formam em regiões como a Nebulosa de Orionte para tentar compreender o processo de formação estelar. Antes deste trabalho, o maior número de objetos encontrado tinha massas de cerca de um-quarto da massa do nosso Sol. A descoberta desta enorme quantidade de novos objetos com massas muito inferiores a esta na Nebulosa de Orionte, criou um segundo máximo a uma massa muito menor na distribuição de contagem de estrelas.

Estas observações sugerem também que o número de objetos do tamanho de planetas pode ser muito maior do que o que se pensava anteriormente. Apesar da tecnologia necessária para observar imediatamente estes planetas ainda não existir, o futuro E-ELT (European Extremely Large Telescope) do ESO, previsto para 2024, foi concebido com vários objetivos, sendo um deles precisamente este tipo de observações.

O cientista líder deste trabalho, Holger Drass (Astronomisches Institut, Ruhr-Universität Bochum, Bochum, Alemanha; Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Chile) conclui: "O nosso resultado é para mim como um espreitar para uma nova era da formação planetária e estelar. O enorme número de planetas isolados encontrados com os nossos atuais limites observacionais, faz-me pensar que iremos certamente ainda descobrir uma imensa quantidade de planetas mais pequenos que a Terra com o E-ELT."

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ESO (comunicado de imprensa)
Artigo científico (arXiv.org)
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