Ciclo de conversas que contará, em cada sessão, com a presença do astrónomo Tiago Campante e de um(a) investigador(a) convidado(a). As estrelas e os planetas extrassolares serão os protagonistas destas animadas conversas, servindo de ligação entre os mais diversos tópicos da Astrofísica moderna, nomeadamente a Astrobiologia, a exploração do Sistema Solar, a instrumentação e robótica, os buracos negros, e as ondas gravitacionais.
Telefone: 289 890 920 E-mail: info@ccvalg.pt Local: Centro Ciência Viva do Algarve
Efemérides
Dia 01/11: 305.º dia do calendário gregoriano.
História: Em 1962, lançamento da Mars 1. No dia 21 de março de 1963, quando a sonda estava a 106.760.000 km da Terra, as comunicações falham. Orbita agora o Sol.
Em 1963, é inaugurado oficialmente o Observatório de Arecibo em Porto Rico.
Foi o maior radiotelescópio já construído até julho de 2016, quando o chinês FAST tomou o seu lugar. Observações: Ao lusco-fusco, aviste a Lua Crescente a apenas 7 ou 8 graus para baixo e para a direita do planeta Saturno. Mais para a direita e para a baixo do nosso satélite natural encontra-se o planeta Júpiter.
Dia 02/11: 306.º dia do calendário gregoriano. História: Em 1885, nascimento de Harlow Shapley, pioneiro americano na determinação da distância das estrelas, enxames e do centro da Via Láctea.
Corajosamente e corretamente afirmava que os enxames globulares encontravam-se à volta da Galáxia e que esta era muito maior do que inicialmente se pensava, centrada a milhares de anos-luz na direção de Sagitário. Foi diretor do Observatório de Harvard durante muitos anos.
Em 1917, inauguração do telescópio de 100 polegadas do Monte Wilson.
Em 2000, chegava à ISS a primeira tripulação residente, a bordo da Soyuz TM-31. A ISS tem sido tripulada continuamente desde aí. Observações: Saturno brilha para a direita da Lua ao início da noite. Bem para cima está Altair, um pouco mais brilhante do que Saturno.
Capella pisca baixa a nordeste por estas noites. Procure o enxame das Plêiades, do tamanho do polegar à distância do braço esticado, para a direita de Capella. Estes prenúncios de inverno sobem no céu com o passar da noite. Para cima e para a direita de Capella, e para cima e para a esquerda das Plêiades, as estrelas de Perseu estão sobrepostas sobre a Via Láctea.
Dia 03/11: 307.º dia do calendário gregoriano. História: Em 1957, primeira forma de vida e morte terrestre no espaço: a cadela Laika é lançada a bordo do soviético Sputnik 2.
Até 2002, pensava-se que ela tinha morrido depois de uma semana em órbita. Mas nesse ano foi tornada pública a verdadeira causa e hora da sua morte: a Laika morreu em poucas horas devido a demasiado calor, possivelmente provocado por uma falha do componente R-7 em separar-se da carga.
Em 1973 era lançada a Mariner 10. Chegou a Vénus a 5 de fevereiro de 1974, maior aproximação a 5700 km. Devolveu imagens do topo das nuvens venusianas. A 29 de março de 1974, torna-se na primeira sonda a alcançar Mercúrio. Observações: A Lua, Saturno e Júpiter quase que formam uma linha reta na diagonal de sul para sudoeste. A Lua está mais alta, depois Saturno para baixo e para a sua direita, e depois Júpiter, bem perto do horizonte, também para baixo e para a direita de Saturno.
Dia 04/11: 308.º dia do calendário gregoriano. História: Em 2003 foi registada a mais forte erupção solar conhecida. Observações: Lua em Quarto Crescente, pelas 10:23.
Vega é ainda a estrela mais brilhante alta a oeste por estas noites. A estrela brilhante para cima de Vega é Deneb, que assinala a cauda do Cisne.
Curiosidades
A maior gigante vermelha conhecida é VY Canis Majoris, a 3900 anos-luz de distância. Tem 1420 vezes o raio do Sol, correspondente a um volume cerca de 3 mil milhões de vezes maior do que o da nossa estrela. Um veículo, a viajar à velocidade da luz, demoraria 6 horas a completar uma circunferência da estrela. Em volta do Sol, demoraria 14,5 segundos.
Um flash e um tremor
Daqui a aproximadamente cinco mil milhões de anos, quando o Sol esgotar o hidrogénio no seu núcleo, vai inchar e tornar-se numa gigante vermelha. Esta fase da sua vida - e a de outras estrelas com até o dobro da sua massa - é relativamente curta em comparação com a vida de mais de 10 mil milhões de anos do Sol. A gigante vermelha brilhará 1000 vezes mais do que o Sol e, de repente, o hélio nas profundezas do seu núcleo começará a fundir-se com o carbono num processo chamado "flash do núcleo de hélio". Depois disto, a estrela terá 100 milhões de uma calma fusão de hélio.
Os astrofísicos há mais de 50 anos que preveem estes flashes na teoria e nos modelos, mas nenhum foi até agora observado. No entanto, um novo estudo publicado na revista Nature Astronomy Letters sugere que isso pode mudar em breve.
"Os efeitos do flash do núcleo de hélio são claramente previstos pelos modelos, mas não encontrámos observações que os reflitam diretamente," disse o coautor Jørgen Christensen-Dalsgaard, académico do Instituto Kavli para Física Teórica da Universidade da Califórnia em Santa Barbara, EUA, e professor da Universidade de Aarhus, na Dinamarca.
O tamanho atual do Sol (agora na sua sequência principal) em comparação com o tamanho estimado durante a sua fase de gigante vermelha no futuro.
Crédito: Wikipedia
Uma estrela como o Sol é alimentada pela fusão de hidrogénio em hélio a temperaturas que rondam os 15 milhões Kelvin. O hélio, no entanto, requer uma temperatura muito mais alta do que o hidrogénio, por volta dos 100 milhões Kelvin, para começar a fundir-se em carbono, de modo que simplesmente se acumula no núcleo enquanto uma concha de hidrogénio continua a arder em seu redor. Entretanto, a estrela expande-se para um tamanho comparável à órbita da Terra. Eventualmente, o núcleo da estrela atinge as condições perfeitas, despoletando uma ignição violenta do hélio: o flash do núcleo de hélio. O núcleo sofre vários flashes ao longo dos 2 milhões de anos seguintes e, em seguida, estabelece-se num estado mais estático, onde passa a queimar todo o hélio no núcleo em carbono e oxigénio ao longo de mais ou menos 100 milhões de anos.
O flash do núcleo de hélio desempenha um papel essencial na nossa compreensão dos ciclos de vida de estrelas de baixa massa. Infelizmente, a recolha de dados dos núcleos de estrelas distantes é incrivelmente difícil, de modo que os cientistas ainda não conseguiram observar este fenómeno.
O poder dos telescópios espaciais modernos como o Kepler, CoRoT e agora o TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) da NASA promete mudar isto. "A disponibilidade de medições muito sensíveis a partir do espaço tornou possível a observação de oscilações subtis no brilho de um número muito grande de estrelas," explicou Christensen-Dalsgaard.
O flash do núcleo de hélio produz uma série de ondas diferentes que se propagam através da estrela. Isto faz com que a estrela vibre como um sino, que se manifesta como uma fraca variação no seu brilho geral. As observações das pulsações estelares já ensinaram os astrónomos sobre os processos dentro das estrelas da mesma maneira que os geólogos aprendem sobre o interior da Terra estudando sismos. Esta técnica, conhecida como asterossismologia, cresceu para se tornar num campo próspero da astrofísica.
O flash do núcleo ocorre repentinamente e, como um sismo, começa com um evento muito energético seguido por uma série de eventos sucessivamente mais fracos ao longo dos 2 milhões de anos seguintes - um período relativamente curto na vida da maioria das estrelas. Como mostra um artigo publicado em 2012, liderado pelo diretor do Instituto Kavli para Física Teórica Lars Bildsten e pelo colega sénior Bill Paxton, as frequências das pulsações destas estrelas são muito sensíveis às condições no núcleo. Como resultado, a asterossismologia poderia fornecer aos cientistas informações que testam a nossa compreensão destes processos.
"Ficámos ansiosos pela altura em que estas novas capacidades espaciais nos possam confirmar esta peça há muito estudada da evolução estelar. No entanto, não considerámos a possibilidade ainda mais empolgante que estes autores exploraram de usar a estrela vigorosamente convectiva para realmente ver a estrela a 'vibrar'," disse Bildsten.
O estudo das frequências de oscilações de muitas estrelas fornece informações sobre a evolução estelar, conhecendo como os núcleos das estrelas mudam (começando perto do canto inferior esquerda na sequência acima) desde os núcleos que queimam hidrogénio até aos núcleos que queimam hélio, com estágios intermédios as conchas da fusão de hidrogénio se expandem para tamanhos de gigantes vermelhas. Uma estrela que funde hidrogénio e uma estrela que funde hélio são indistinguíveis observando apenas as suas propriedades à superfície. No interior, são radicalmente diferentes.
Crédito: Thomas Kallinger, Universidade da Columbia Britânica e Universidade de Viena
O principal objetivo do novo estudo foi determinar se estas regiões intermitentes podem excitar pulsações grandes o suficiente para serem observadas. E, após meses de análises e simulações, os investigadores descobriram que muitas devem ser relativamente fáceis de observar.
"Fiquei certamente surpreso ao ver que o mecanismo funciona tão bem," salientou Christensen-Dalsgaard.
O novo e promissor ângulo detalhado no artigo científico é que os astrónomos têm estudado os processos de um tipo muito especial - e até agora não muito bem entendido - de estrela designado subanã B. Estas são antigas gigantes vermelhas que, por razões desconhecidas, perderam a maior parte da sua camada exterior de hidrogénio. As estrelas subanãs B fornecem aos cientistas uma oportunidade única de investigar mais diretamente o núcleo quente de uma estrela. Além disso, a fina camada restante de hidrogénio não é espessa o suficiente para amortecer as oscilações dos flashes repetidos do núcleo de hélio, dando aos investigadores a chance de os observar potencialmente diretamente.
Este estudo fornece as primeiras informações observacionais sobre os processos complexos previstos pelos modelos estelares na ignição da fusão de hélio. "Este trabalho aproveitou fortemente uma série de cálculos dinâmicos de fluídos liderados pelo ex-companheiro do mesmo instituto Daniel Lecoanet," realça Bildsten. "Se tudo der certo, estas estrelas podem fornecer um novo campo de teste para este quebra-cabeças fundamental da astrofísica."
Christensen-Dalsgaard disse que está ansioso por aplicar estas descobertas aos dados reais. E, de facto, os flashes do núcleo de hélio podem já ter sido observados. Várias das estrelas observadas pelo CoRoT e pelo Kepler mostram oscilações inexplicáveis que parecem semelhantes às previsões de flashes do núcleo de hélio. O TESS mostrar-se-á crucial nesta pesquisa futura, explicou, uma vez que observará uma faixa inteira de estrelas, incluindo várias onde estas pulsações podem ser detetáveis. Isto fornecerá mais testes fortes dos modelos e uma visão do que o futuro reserva para o nosso próprio Sol.
O satélite TESS da NASA, visto nesta impressão de artista, está a identificar exoplanetas em órbita das estrelas mais brilhantes e próximas.
Crédito: Centro de Voo Espacial Goddard da NASA
Usando dados de asterossismologia obtidos com o satélite TESS da NASA, uma equipa internacional liderada pelo investigador do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA) Tiago Campante, estudou as estrelas HD 212771 e HD 203949. Estas são as primeiras oscilações em estrelas onde já se conheciam exoplanetas, detetadas pelo TESS. O resultado foi publicado num artigo da revista The Astrophysical Journal.
Tiago Campante (IA e Faculdade de Ciências da Universidade do Porto) explica que detetar estas oscilações só foi possível porque "as observações do TESS têm precisão suficiente para medir as subtis pulsações à superfície das estrelas. Estas estrelas relativamente avançadas na escala evolutiva têm planetas em redor, proporcionando um 'laboratório de testes' ideal para estudar a evolução de sistemas planetários."
Depois de determinar as propriedades físicas de ambas as estrelas, como a sua massa, tamanho e idade, através de asterossismologia, os investigadores focaram a atenção no estado evolucionário da estrela HD 203949. O objetivo era perceber como é que o seu planeta conseguiu evitar ser engolido pela estrela, já que o envelope desta deveria ter expandido para lá da órbita atual do planeta durante a evolução para a fase de gigante vermelha.
Vardan Adibekyan (IA e Universidade do Porto), um dos coautores do artigo comenta: "Este estudo é a demonstração perfeita de como a astrofísica estelar e exoplanetária estão ligadas. A análise da estrela parece sugerir que a estrela é demasiado evoluída para ainda ter um planeta numa órbita tão próxima, mas a análise exoplanetária mostra que o planeta está lá!"
Depois de realizar múltiplas simulações numéricas, a equipa pensa que os efeitos de maré estrela-planeta terão trazido o planeta da sua órbita original para a órbita mais próxima que ocupa hoje. Adibekyan acrescenta: "A solução para este dilema científico está no 'simples facto' das estrelas e dos seus planetas não só se formarem, como evoluírem em conjunto. Neste caso particular, o planeta conseguiu evitar ser consumido."
Na última década, a asterossismologia teve um impacto significativo no estudo de estrelas do tipo solar e gigantes vermelhas, que têm oscilações do tipo solar provocadas pela convecção da estrela. Estes estudos sofreram um avanço considerável com observatórios espaciais, como o CoRoT (CNES/ESA) e o Kepler (NASA), e continuarão na próxima década com o TESS e o PLATO (ESA).
Tiago Campante explica que "o envolvimento do IA no TESS é ao nível da coordenação científica no consórcio científico asterossísmico do TESS (TESS Asteroseismic Science Consortium - TASC). O TASC é uma colaboração científica única, que junta indivíduos e grupos de investigação de todo o mundo, e que estão ativamente envolvidos na investigação no campo da asterossismologia. Seguindo as passadas do seu predecessor de sucesso, o consórcio científico asterossísmico do Kepler (KASC), o TASC tem como base uma estrutura de grupos de trabalho transparentes e colaborativos, com o objetivo de promover a colaboração entre cientistas."
Impressão de artista que ilustra uma colisão catastrófica entre dois exoplanetas rochosos no sistema planetário BD +20 307, tornando os dois em detritos empoeirados. Há dez anos, os cientistas especularam que a poeira quente neste sistema era o resultado de uma colisão entre dois planetas. Agora, o SOFIA descobriu ainda mais poeira quente, dando ainda mais suporte ao cenário de colisão exoplanetária. Isto ajuda a construir uma imagem mais robusta da história do nosso próprio Sistema Solar. Pensa-se que uma colisão parecida a esta criou, em última análise, a nossa Lua.
Crédito: NASA/SOFIA/Lynette Cook
Um vislumbre dramático das consequências de uma colisão entre dois exoplanetas está a dar aos cientistas uma visão do que pode acontecer quando os planetas colidem. Um evento similar, no nosso próprio Sistema Solar, pode ter formado a Lua.
Conhecido como BD +20 307, este sistema binário fica a mais de 300 anos-luz da Terra e as suas estrelas têm pelo menos mil milhões de anos. No entanto, este sistema maduro mostrou sinais de detritos empoeirados em turbilhão que não são frios, como seria de esperar para estrelas com esta idade. Ao invés, os detritos são quentes, reforçando que foram produzidos há relativamente pouco tempo pelo impacto de dois corpos planetários.
Há uma década, observações deste sistema por observatórios terrestres e pelo Telescópio Espacial Spitzer da NASA forneceram as primeiras pistas desta colisão aquando da descoberta destes os detritos quentes. Agora, o SOFIA (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy) revelou que o brilho infravermelho dos detritos aumentou mais de 10% - um sinal de que existe atualmente ainda mais poeira quente.
Publicados na revista The Astrophysical Journal, os resultados confirmam ainda que uma colisão extrema entre exoplanetas rochosos poderá ter ocorrido há relativamente pouco tempo. Colisões como estas podem mudar os sistemas planetários. Pensa-se que uma colisão entre um corpo do tamanho de Marte e a Terra, há 4,5 mil milhões de anos, tenha criado detritos que eventualmente formaram a Lua.
"A poeira quente em torno de BD +20 307 dá-nos uma ideia do aspeto dos impactos catastróficos entre exoplanetas rochosos," disse Maggie Thompson, estudante da Universidade da Califórnia em Santa Cruz e autora principal do artigo. "Nós queremos saber como este sistema evolui após o impacto extremo."
Os planetas formam-se quando partículas de poeira em redor de uma estrela jovem se unem e crescem com o tempo. Os detritos remanescentes permanecem após a formação de um sistema planetário, geralmente em regiões frias e distantes, como a Cintura de Kuiper, localizada para lá de Neptuno no nosso próprio Sistema Solar. Os astrónomos esperam encontrar poeira quente em torno de jovens sistemas solares. À medida que evoluem, as partículas de poeira continuam a colidir e eventualmente tornam-se pequenas o suficiente para serem sopradas do sistema ou puxadas para a estrela. A poeira quente em torno de estrelas mais velhas, como o nosso Sol e as duas do sistema BD +20 307, há muito que devia ter desaparecido. O estudo dos detritos empoeirados em torno de estrelas ajuda os astrónomos não apenas a aprender como os sistemas exoplanetários evoluem, mas também a construir uma imagem mais completa da história do nosso próprio Sistema Solar.
"Esta é uma rara oportunidade para estudar colisões catastróficas que ocorrem no final da história de um sistema planetário," disse Alycia Weinberger, cientista do Departamento de Magnetismo Terrestre do Instituto Carnegie para Ciência em Washington, EUA, e investigadora principal do projeto. "As observações do SOFIA mostram mudanças no disco empoeirado numa escala de tempo de apenas alguns anos."
As observações no infravermelho, como aquelas da câmara FORCAST (Faint Object Infrared Camera for the SOFIA Telescope) acoplada ao SOFIA, são cruciais para descobrir pistas escondidas na poeira cósmica. Quando observado no infravermelho, este sistema é muito mais brilhante do que o esperado tendo em conta apenas as estrelas. A energia extra vem do brilho dos detritos de poeira, que não podem ser observados noutros comprimentos de onda.
Embora existam vários mecanismos que podem fazer com que a poeira brilhe com mais intensidade - pode estar a absorver mais calor estelar ou a aproximar-se das estrelas -, é improvável que tal aconteça em apenas 10 anos, o que é extremamente rápido para mudanças cósmicas. Uma colisão planetária, no entanto, injetaria facilmente e rapidamente uma grande quantidade de poeira. Isto fornece mais evidências de que dois exoplanetas colidiram um com o outro. A equipa está a analisar dados das observações de acompanhamento para verificar se existem outras alterações no sistema.
Simulações explicam exoplanetas gigantes com órbitas íntimas e excêntricas (via UC Santa Cruz)
À medida que os sistemas planetários evoluem, as interações gravitacionais entre planetas podem expeli-los para órbitas excêntricas em torno da estrela, ou até mesmo para fora do sistema. Os planetas mais pequenos são susceptíveis a esta dispersão exoplanetária, no entanto muitos exoplanetas gigantes e gasosos já foram observados com órbitas excêntricas e muito diferentes das órbitas circulares dos planetas do nosso próprio Sistema Solar. Ler fonte
Porque é que existe argila em Marte? Na Terra, a argila só se pode formar no fundo de um lago tranquilo quando minerais específicos capturam a água. No local aqui retratado em Marte, o rover Curiosity perfurou duas rochas e encontrou a maior concentração, até à data, de argila. Esta cache de argila é considerada uma evidência adicional de que a Cratera Gale já reteve água num passado distante. A imagem é um mosaico composto por 57 fotografias obtidas pelo Curiosity. Foram capturadas por uma câmara na ponta do seu braço robótico. São visíveis muitos detalhes do veículo espacial do tamanho de um carro pequeno, incluindo as rodas robustas, vários instrumentos científicos e um mastro que contém várias câmaras, uma das quais pode disparar um raio laser infravermelho. O Curiosity continua a percorrerMonte Sharp acima - no centro da Cratera Gale - em busca de novas pistas sobre a história antiga de Marte e se o Planeta Vermelho já teve ou não condições para hospedar vida.
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