Dia 16/08: 229.º dia do calendário gregoriano.
História: Em 1744, nascia Pierre Méchain, astrónomo francês que, com Charles Messier, foi um grande contribuidor para os primeiros estudos de objetos de céu profundo e cometas.
Em 1989, uma proeminência solar cria uma tempestade geomagnética que afeta microchips, fazendo parar a bolsa de Toronto.
Em 2000, depois de 18 meses de observações pelo Satélite Astronómico de Ondas Sub-milimétricas da NASA, ou SWAS, é anunciada a deteção de vapor de água no espaço interestelar.

"Podemos ver estes berçários estelares como gigantes fábricas químicas que produzem vapor de água a um ritmo tremendo. As grandes quantidades presentes nas regiões de formação estelar irão ajudar o gás interestelar a arrefecer, talvez eventualmente a despertar o nascimento de uma futura geração de estrelas."David Neufeld, professor de Física e Astronomia da Universidade John Hopkins.
Observações: Maior elongação este de Mercúrio: 27º.
A Lua, quase Cheia, brilha a sudeste depois do anoitecer. Usando binóculos, olhe aproximadamente um campo binocular para cima da Lua à procura de Alpha e Beta Capricorni, dois bons binários binoculares. O par amarelado de Alpha, no topo, é o mais fácil. Beta Cap está 2,2º para baixo de Alpha. Este é mais difícil; a estrela secundária de Beta é mais ténue e está mais próxima da primária. O par está orientado de modo parecido com as duas estrelas de Alpha.

Dia 17/08: 230.º dia do calendário gregoriano.
História: Em 1877, Asaph Hall descobria Fobos, a maior e mais interior lua de Marte.
Em 1958, é lançada a Pioneer 0, a primeira tentativa dos EUA em atingir órbita lunar, usando os primeiros foguetões Thor-Able. A missão falha. No entanto, é notável por ser uma das primeiras a ir para lá da Terra. 
Em 1966 era lançada a sonda Pioneer 7.
Em 1970 a sonda soviética Venera 7 é lançada a partir do cosmódromo de Baikonur. Chega a Vénus em 15 de dezembro de 1970. É a primeira nave a enviar dados para a Terra a partir da superfície de outro planeta. A Venera 7 teve também uma sonda gémea, lançada a 22 de agosto, mas que permaneceu em órbita da Terra.
Em 1980, depois de 1400 órbitas em torno de Marte, a sonda Viking 1 foi desligada. Lançada a 25 de agosto de 1975, a missão Viking revelou, na altura, as melhores imagens do planeta. Uma das suas fotografias mais famosas é a "Cara em Marte". 
Em 1999 a sonda Cassini passava pela Terra (1166 km), sobre o lado este do Pacífico Sul.

Este é um de 4 voos rasantes planetários (Vénus, Vénus novamente, Terra e Júpiter), para uma assistência gravitacional a fim da sonda chegar a Saturno em 2004. Este voo rasante deu à Cassini um aumento de velocidade de 20.000 quilómetros por hora. As vozes contra a Cassini e o seu plutónio respiraram de alívio.
Observações: A Lua brilha entre as constelações de Capricórnio e Aquário. Para a sua esquerda, procure o Grande Quadrado de Pégaso, apoiado sob um canto.

Dia 18/08: 231.º dia do calendário gregoriano.
História: Em 1814 nascia Anders Jonas Angström, físico sueco e um dos fundadores da ciência da espectroscopia.
Em 1868, Pierre Janssen em conjunto com Norman Lockyer observam pela primeira vez hélio no espectro do Sol.
Em 1985 era lançado o Suisei, a segunda missão japonesa a estudar o cometa Halley.

Detetou água cometária, monóxido de carbono e iões de dióxido de carbono. 
Observações: Lua Cheia, pelas 10:27.
Arcturo, cada vez mais baixo com o passar das semanas, brilha agora a oeste pouco depois do anoitecer. O grande padrão de "papagaio de papel" de Boieiro estende-se para cima e para a direita. Arcturo assinala o ponto mais baixo do "papagaio de papel".

Sabia que o seu bronzeado não pode só ser atribuído ao Sol? Dos fotões que chegam à Terra, a cada segundo, por metro quadrado: 1x10²¹ vêm do Sol, 3x10²⁰ são refletidos e espalhados pelo céu, 1x10¹⁴ são refletidos por poeira no Sistema Solar e 1x10¹⁰ são emitidos por fontes extra-galácticas. Adicionalmente, 1x10¹⁶ fotões são remanescentes do Big Bang, só que estes não contribuem para o bronzeado.

A matéria escura, a misteriosa substância que constitui a maior parte do material do Universo, permanece tão evasiva como sempre. Embora experiências terrestres e espaciais tenham ainda de encontrar traços da matéria escura, os resultados estão a ajudar os cientistas a descartar algumas das muitas possibilidades teóricas. Três estudos publicados no início deste ano, usando seis ou mais anos de dados do Telescópio Espacial de Raios-gama Fermi da NASA, ampliaram a missão de caçar matéria escura usando algumas abordagens novas.

"Nós olhámos para os suspeitos do costume, nos locais habituais, e não encontrámos sinais sólidos, de modo que começámos a procurar algumas novas maneiras criativas," afirma Julie McEnery, cientista do projeto Fermi no Centro de Voo Espacial Goddard da NASA em Greenbelt, no estado americano do Arizona. "Com estes resultados, o Fermi excluiu mais candidatos, mostrou que a matéria escura pode contribuir para apenas uma pequena parte do fundo de raios-gama para lá da nossa Galáxia, a Via Láctea, e produziu limites fortes para as partículas de matéria escura na segunda maior galáxia que a orbita."

A matéria escura não emite nem absorve luz, interage principalmente com o resto do Universo através da gravidade e, ainda assim, corresponde a cerca de 80% da matéria no Universo. Os astrónomos vêm os seus efeitos em todo o cosmos - e na rotação das galáxias, na distorção da luz que passa através de enxames galácticos e em simulações do Universo jovem, que até exige a presença da matéria escura para a formação de galáxias.

Os principais candidatos para a matéria escura são classes diferentes de partículas hipotéticas. Os cientistas pensam que os raios-gama, a forma mais energética de luz, pode ajudar a revelar a presença de alguns tipos de partículas propostas da matéria escura. Anteriormente, o Fermi procurou sinais de raios-gama associados com a matéria escura no centro da nossa Galáxia e em pequenas galáxias anãs que a orbitam. Embora sem a descoberta de sinais convincentes, estes resultados eliminaram candidatos dentro de uma gama de massas e taxas de interação, limitando ainda mais as possíveis características das partículas de matéria escura.

Entre os novos estudos, o cenário mais exótico investigado foi a possibilidade de a matéria escura consistir de partículas hipotéticas chamadas axiões ou outras partículas com propriedades semelhantes. Um aspeto interessante das partículas tipo-axião é a capacidade de conversão em raios-gama e vice-versa quando interagem com campos magnéticos fortes. Estas conversões deixariam para trás traços característicos, como falhas e "escadas" no espetro de uma fonte de raios-gama brilhante.

Topo: os raios-gama (linhas magenta) oriundos de uma fonte brilhante como NGC 1275 no Enxame Galáctico de Perseu deverão formar um tipo particular de espectro (direita). Em baixo: os raios-gama convertidos em hipóteticas partículas tipo-axião (pontos verdes) e vice-versa quando encontram campos magnéticos (curvas cinzentas). O resultante espectro de raios-gama (curva à direita) deveria mostrar falhas e "escadas" não vistas nos dados do Fermi, o que significa que uma gama destas partículas não poderá constituir parte da matéria escura. Crédito: Laboratório do Acelerador Nacional SLAC/Chris Smith (clique na imagem para ver versão maior)

Manuel Meyer da Universidade de Estocolmo liderou um estudo para procurar estes efeitos nos raios-gama de NGC 1275, a galáxia central do Enxame Galáctico de Perseu, localizado a aproximadamente 240 milhões de anos-luz de distância. Pensa-se que as emissões altamente energéticas de NGC 1275 estejam associadas com um buraco negro supermassivo no seu centro. Tal como em todos os aglomerados de galáxias, o Enxame de Perseu tem gás quente envolvido com campos magnéticos, que permitem a transição entre raios-gama e partículas tipo-axião. Isto significa que alguns dos raios-gama provenientes de NGC 1275 podem converter-se em axiões - e potencialmente de volta - enquanto viajam até nós.

A equipa de Meyer recolheu observações com o instrumento LAT (Large Area Telescope) do Fermi e procurou distorções previstas no sinal de raios-gama. Os achados, publicados no dia 20 de abril na revista Physical Review Letters, exclui uma pequena gama de partículas tipo-axião que poderiam ter constituído cerca de 4% da matéria escura.

"Apesar de não sabermos ainda o que é a matéria escura, os nossos resultados mostram que podemos examinar modelos tipo-axião e fornecer as restrições mais fortes, até à data, para certas massas," comenta Meyer. "Notavelmente, atingimos uma sensibilidade que pensávamos só ser possível numa experiência laboratorial dedicada, o que é uma prova da incrível capacidade do Fermi."

Outra classe ampla de candidatos da matéria escura são os chamados WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles). Em algumas versões, os WIMPs que colidem ou se aniquilam mutuamente ou produzem uma partícula intermédia e de rápida decomposição. Ambos os cenários resultam em raios-gama que podem ser detetados pelo LAT.

Regina Caputo da Universidade da Califórnia, em Santa Cruz, procurou estes sinais na Pequena Nuvem de Magalhães, localizada a cerca de 200.000 anos-luz de distância, a segunda maior galáxia que orbita a Via Láctea. Parte do encanto da Pequena Nuvem de Magalhães no que toca a uma investigação de matéria escura é que está relativamente perto de nós e a sua emissão de raios-gama, que vem de fontes convencionais como formação estelar e pulsares, é bem compreendida. Mais importante ainda, os astrónomos têm medições de alta precisão da curva de rotação da Pequena Nuvem de Magalhães, que mostra como a sua velocidade de rotação muda com a distância ao centro e indica a quantidade de matéria escura presente. Num artigo publicado no dia 22 de março na revista Physical Review D, Caputo e colegas modelaram o teor de matéria escura da Pequena Nuvem de Magalhães, mostrando que possuía o suficiente para produzir sinais detetáveis de dois tipos de WIMPs.

A Pequena Nuvem de Magalhães, no centro, é a segunda maior galáxia satélite da Via Láctea. Esta imagem sobrepõe uma fotografia da galáxia com uma metade de um modelo da sua matéria escura (direita do centro). As cores mais claras indicam uma maior densidade e mostra uma forte concentração no centro da galáxia. 95% da matéria escura está contida dentro de um círculo que traça o limite exterior do modelo aqui visto. Em seis anos de dados, o Fermi não descobriu nenhuma indicação de raios-gama oriundos da matéria escura da Pequena Nuvem de Magalhães. Crédito: matéria escura - R. Caputo et al., 2016; fundo - Axel Mellinger, Universidade do Michigan Central (clique na imagem para ver versão maior)

"O LAT definitivamente vê raios-gama da Pequena Nuvem de Magalhães, mas podemos explicá-los todos através de fontes convencionais," realça Caputo. "Nenhum sinal da aniquilação de matéria escura foi considerado estatisticamente significativo."

No terceiro estudo, investigadores liderados por Marco Ajello da Universidade de Clemson na Carolina do Sul, EUA, e por Mattia Di Mauro do Laboratório do Acelerador Nacional do SLAC na Califórnia, levaram a investigação numa direção diferente. Em vez de olhar para alvos astronómicos específicos, a equipa usou mais de 6,5 anos de dados do LAT para analisar o fundo de raios-gama visto em todo o céu.

A natureza desta radiação, chamada Fundo Extragaláctico de Raios-gama (FER), tem sido debatida desde que foi medida pela primeira vez pelo SAS-2 (Small Astronomy Satellite 2) da NASA na década de 1970. O Fermi mostrou que grande parte desta radiação tem origem em fontes não resolvidas de raios-gama, particularmente galáxias chamadas blazares, galáxias alimentadas por material que cai em direção a buracos negros gigantescos. Os blazares constituem mais de metade do total das fontes de raios-gama observadas pelo Fermi e compõem uma percentagem ainda maior num novo catálogo LAT dos raios-gama mais energéticos.

Esta animação alterna entre duas imagens do céu em raios-gama, visto pelo instrumento LAT (Large Area Telescope) do Fermi, uma usando os primeiros três meses de dados do LAT, a outra que mostra uma exposição acumulada de sete anos. A cor azul, que representa a menor quantidade de raios-gama, inclui o Fundo Extragaláctico de Raios-gama (FER). Os blazares constituem a maior parte das fontes brilhantes aqui vistas (de vermelho a branco). Com uma exposição maior, o Fermi revela mais. Um novo estudo mostra que os blazares são praticamente os únicos responsáveis pelo brilho de fundo. Crédito: NASA/DOE/Colaboração LAT do Fermi (clique na imagem para ver versão maior)

Alguns modelos preveem que os raios-gama do FER possam surgir de distantes interações com partículas de matéria escura, como a aniquilação ou decaimento dos WIMPs. Numa análise detalhada dos raios-gama altamente energéticos do FER, publicada no dia 14 de abril na revista Physical Review Letters, Ajello e sua equipa mostram que os blazares e outras fontes discretas podem ser responsáveis pela quase totalidade desta emissão.

"Há muito pouco espaço para sinais de fontes exóticas no Fundo Extragaláctico de Raios-gama, o que por sua vez significa que qualquer contribuição destas fontes deverá ser também muito pequena," comenta Ajello. "Esta informação pode ajudar a colocar limites na frequência da colisão ou decaimento das partículas WIMPs."

Apesar destes estudos mais recentes terem ficado de mãos vazias, a busca para encontrar matéria escura continua tanto no espaço como em experiências terrestres. Ao Fermi junta-se o instrumento AMS da NASA, um detetor de partículas a bordo da Estação Espacial Internacional.

Links:

Notícias relacionadas:
NASA (comunicado de imprensa)
Laboratório do Acelerador Nacional SLAC (comunicado de imprensa)
Artigo científico - M. Ajello et al. (Physical Review Letters)
Artigo científico - M. Ajello et al. (arXiv.org)
Artigo científico - R. Caputo et al. (Physical Review D)
Artigo científico - R. Caputo et al. (arXiv.org)
Artigo científico - Colaboração LAT do Fermi (Physical Review Letters)
Artigo científico - Colaboração LAT do Fermi (arXiv.org)
Astronomy Now
PHYSORG
(e) Science News
Space Daily

Matéria escura:
Wikipedia
Axião (Wikipedia)
WIMPs (Wikipedia)

NGC 1275:
Wikipedia

Pequena Nuvem de Magalhães:
Wikipedia

Telescópio Espacial Fermi:
NASA
Wikipedia

SAS-2:
NASA
Wikipedia

Tal como bailarinas cósmicas, as estrelas do enxame das Plêiades giram. Mas estas dançarinas celestes giram a velocidades diferentes. Os astrónomos há muito que querem saber o que determina as rotações destas estrelas.

Ao observar estas dançarinas estelares, o Telescópio Espacial Kepler da NASA, durante a sua missão K2, ajudou a recolher o mais completo catálogo de períodos de rotação de estrelas num enxame. Esta informação pode ajudar os astrónomos a ter uma visão sobre onde e como os planetas se formam em torno destas estrelas e como essas estrelas evoluem.

"Esperamos que, ao compararmos os nossos resultados com os de outros enxames, possamos aprender mais sobre a relação entre a massa de uma estrela, a sua idade e até mesmo sobre a história do seu sistema solar," afirma Luisa Rebull, investigadora no IPAC (Infrared Processing and Analysis Center) do Caltech em Pasadena, no estado americano da Califórnia. Ela é a autora principal de dois novos artigos e coautora de um terceiro sobre estes resultados, todos publicados pela revista Astronomical Journal.

O enxame aberto das Plêiades (M45) é um dos mais próximos e mais facilmente observáveis, situado, em média, a apenas 445 anos-luz da Terra. Com mais ou menos 125 milhões de anos, estas estrelas já podem ser consideradas jovens adultas. Nesta fase das suas vidas, as estrelas provavelmente giram mais rápido que nunca.

Esta imagem mostra o enxame estelar das Plêiades através dos olhos do WISE da NASA. Crédito: NASA/JPL-Caltech/UCLA (clique na imagem para ver versão maior)

À medida que uma típica estrela atravessa a idade adulta, perde alguma rotação devido à emissão abundante de partículas carregadas conhecida como vento estelar (no nosso Sistema Solar, chamamos a este fenómeno vento solar). As partículas carregadas são transportadas ao longo dos campos magnéticos da estrela que, no geral, exerce um efeito de travagem sobre a velocidade rotação da estrela.

Rebull e colegas procuraram aprofundar estas dinâmicas da rotação estelar com o Kepler. Tendo em conta o seu campo de visão no céu, o Kepler observou aproximadamente 1000 membros estelares das Plêiades ao longo de 72 dias. O telescópio mediu as velocidades de rotação de mais de 750 estrelas nas Plêiades, incluindo cerca de 500 das mais leves, pequenas e ténues do enxame, cujas rotações não podiam ser detetadas anteriormente com instrumentos terrestres.

As medições da luz estelar pelo Kepler inferem a velocidade de rotação de uma estrela captando pequenas mudanças na sua luminosidade. Estas alterações resultam de "manchas estelares" que, tal como as mais conhecidas manchas solares do nosso Sol, formam-se quando as concentrações do campo magnético impedem a libertação normal de energia à superfície de uma estrela. As regiões afetadas tornam-se mais frias do que os arredores e, por isso, aparecem escuras em comparação.

À medida que as estrelas giram, as suas manchas estelares entram e saem do ponto de vista do Kepler, fornecendo uma maneira de determinar a velocidade de rotação. Ao contrário das minúsculas manchas que o nosso Sol, de meia-idade, por vezes apresenta, as manchas estelares podem ser gigantescas em estrelas jovens como as das Plêiades porque a juventude estelar está associada a uma maior turbulência e atividade magnética. Estas manchas estelares desencadeiam maiores quedas no brilho e tornam mais fáceis de obter as necessárias medições da rotação.

Durante as suas observações das Plêiades, emergiu um padrão claro nos dados: as estrelas mais massivas tendem a girar mais lentamente, enquanto as estrelas menos massivas tendem a girar mais rapidamente. Os períodos de rotação das estrelas grandes e lentas variam entre 1 e 11 dias terrestres. Muitas estrelas de pequena massa, no entanto, levam menos de um dia a completar uma pirueta (em comparação, o nosso calmo Sol completa uma rotação a cada 26 dias). A população de estrelas em rotação lenta varia de estrelas um pouco maiores, mais quentes e massivas que o Sol, até outras estrelas mais pequenas, frias e leves. No outro extremo, as estrelas velozes e de menor massa possuem, no mínimo, um-décimo da massa do Sol.

"No 'ballet' das Plêiades, vemos que as estrelas cuja rotação é lenta tendem a ser mais massivas, enquanto as mais rápidas tendem a ser muito leves," realça Rebull.

Rebull e colegas sugerem que a principal fonte destas diferentes rotações é a estrutura interna das estrelas. As estrelas maiores têm um enorme núcleo envolto numa camada fina de material estelar que atravessa um processo chamado convecção, parecido com o movimento circular da água a ferver. As estrelas pequenas, por outro lado, consistem quase no seu todo de regiões convectivas. À medida que as estrelas envelhecem, o mecanismo de travagem dos campos magnéticos diminui mais facilmente a rotação da camada fina e mais externa das grandes estrelas do que a camada comparativamente espessa e turbulenta das estrelas pequenas.

Graças à proximidade das Plêiades, os investigadores pensam que deverá ser possível desembaraçar as complexas relações entre as velocidades de rotação e outras propriedades estelares. Essas propriedades estelares, por sua vez, podem influenciar os climas e a habitabilidade de exoplanetas aí presentes. Por exemplo, à medida que a rotação diminui, o mesmo acontece com a produção das manchas estelares e suas tempestades associadas. Uma menor quantidade de tempestades estelares significa uma menos intensa e prejudicial radiação libertada para o espaço, irradiando planetas próximos e suas biosferas potencialmente emergentes.

"O enxame das Plêiades fornece uma âncora para os modelos teóricos da rotação estelar em ambas as direções, jovens e velhas," afirma Rebull. "Ainda temos muito que aprender no que toca ao como, quando e porquê de as estrelas diminuírem os seus períodos de rotação."

Rebull e colegas estão agora a analisar dados da missão K2 pertencentes a outro enxame estelar mais velho, o Presépio (M44), a fim de explorar este fenómeno da estrutura e evolução estelar.

"Estamos muito contentes com a missão K2 no que toca aos dados de enxames estelares, como as Plêiades, pois forneceu aos astrónomos novas informações e ajudou a aumentar o nosso conhecimento de como as estrelas giram ao longo das suas vidas," comenta Steve Howell, cientista da missão K2 no Centro de Pesquisa Ames da NASA em Moffett Field, Califórnia, EUA.

A missão K2, em termos de estudos estelares, usa a capacidade do Kepler em observar com precisão as mudanças minúsculas na luz emitida. A missão principal do Kepler terminou em 2013, mas no ano seguinte começou a missão K2, que continua a fazer observações exoplanetárias e astrofísicas.

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Notícias relacionadas:
NASA (comunicado de imprensa)
Artigo científico (arXiv.org)
Artigo científico - 2 (arXiv.org)
Artigo científico - 3 (arXiv.org)
Astronomy Now
COSMOS
EarthSky
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UPI

Plêiades (M45):
Wikipedia
SEDS.org

Rotação estelar:
Wikipedia

Telescópio Espacial Kepler:
NASA (página oficial)
K2 (NASA)
Arquivo de dados do Kepler
Descobertas planetárias do Kepler
Wikipedia