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  Astroboletim #2167  
  13/12 a 16/12/2024  
     
 
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EFEMÉRIDES

DIA 13/12: 348.º DIA DO CALENDÁRIO GREGORIANO
NESTE DIA ACONTECEU...

Em 1867, nascia Kristian Birkeland, cientista norueguês, conhecido por ter sido o primeiro a elucidar a natureza da Aurora Boreal.
Em 1920, era medido o primeiro diâmetro estelar (Betelgeuse), por Francis Pease com um interferómetro no Mt. Wilson.
Em 1962, lançamento do Relay 1 da NASA, primeiro satélite de comunicações em órbita.
Em 1972, Eugene Cernan e Harrison Schmitt fazem o seu terceiro e último passeio lunar com o rover, durante a missão Apollo 17.
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HOJE, NO COSMOS:
A Lua, quase Cheia, brilha para cima de Júpiter e de Aldebarã ao cair da noite e para baixo e para a direita das Plêiades. Cubra o nosso satélite natural com o seu dedo para ajudar a discernir as estrelas do enxame aberto.
Com o passar da noite, este arranjo celeste fica mais alto e gira no sentido dos ponteiros do relógio. Por volta das 23 horas as Plêiades estarão diretamente para a direita da Lua, e Júpiter e Aldebarã estarão para baixo e para a sua direita.
As duas maiores luas de Saturno, Titã e Reia, parecem formar uma "estrela dupla" telescópica separadas por 7 segundos de arco esta noite. Reia estará para sul da mais brilhante lua Titã. Encontram-se a um diâmetro anular para o oeste celeste de Saturno.
Pico da chuva de meteoros das Gemínidas, mas a Lua vai esconder muitos dos seus meteoros, deixando apenas os mais brilhantes. Qual a melhor direção para os observar? Onde o seu céu for mais escuro e a Lua pode ficar escondida da sua visão.

 

DIA 14/12: 349.º DIA DO CALENDÁRIO GREGORIANO
NESTE DIA ACONTECEU...

Em 1546 nascia Tycho Brahe.
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Nascido em Knudstrup, o astrónomo dinamarquês estabeleceu o primeiro observatório moderno e alterou muitas teorias Copernianas. Deu a Kepler o seu primeiro trabalho de campo.
Em 1782, o primeiro balão dos irmãos Montgolfier levanta voo no seu primeiro teste. 
Em 1962, a sonda americana Mariner 2 encontra Vénus e torna-se na primeira sonda interplanetária bem-sucedida.
Em 1972, Eugene Cernan torna-se na última pessoa a pisar a Lua, após ele e Harrison Schmidt completarem o terceiro e último EVA (atividade extra-veicular) da missão Apollo 17.
HOJE, NO COSMOS:
A Lua, praticamente Cheia, nasce pelas 16 horas. Está a poucas horas da oposição, e Júpiter passou pela sua oposição há 7 dias. Por isso não é surpresa que brilhem tão perto um do outro no céu: no lado oposto, do céu, ao Sol.
A Lua forma uma linha curva com Júpiter e com Aldebarã para a sua direita.
Por volta das meia-noite a Lua estará muito alta, não muito longe do zénite. A Lua Cheia desta época natalícia sobe mais alto no céu à meia-noite do que em qualquer outra altura do ano. Porquê? Dezembro é o mês do solstício, quando o Sol está mais a sul no céu. Por isso, é quando a Lua Cheia (em oposição ao Sol) está mais para norte. À medida que faz a sua viagem pelo céu noturno, a Lua Cheia de dezembro é uma pálida e fria imitação do quente Sol de junho, que atravessou o céu diurno há meio ano atrás.

 

DIA 15/12: 350.º DIA DO CALENDÁRIO GREGORIANO
NESTE DIA ACONTECEU...

Em 1852, nascia Henri Becquerel, físico que, juntamente com Marie e Pierre Curie, recebeu o prémio Nobel da Física pela sua descoberta da radioatividade. A unidade SI da radioativade, o becquerel (Bq), tem o seu nome.
Em 1911, Roald Amundsen escreve no seu diário o estranho comportamento do Sol no céu ao chegar ao polo sul (possivelmente o primeiro grupo a alcançar qualquer um dos polos).  
Em 1965 as Gemini 6 e 7 realizam o seu primeiro encontro entre duas naves em órbita da Terra.
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Os astronautas da Gemini 6 eram Walter Schirra e Thomas Stafford, e os da Gemini 7 Frank Borman e James A. Lovell Jr
Em 1970, a sonda soviética Venera 7 aterra em Vénus e torna-se na primeira sonda a transmitir dados da superfície de outro planeta. Embora esta transmissão tivesse durado apenas 23 minutos, possivelmente devido à sonda ter aterrado de lado por causa de uma avaria no seu para-quedas, os sensores de temperatura e pressão confirmaram que a pressão à superfície do planeta era noventa vezes maior que na Terra e a temperatura era de mais de 475 graus centígrados. 
Em 1984 era lançada a Vega 1 (missão para o planeta Vénus e Cometa Halley).
HOJE, NO COSMOS:
Lua Cheia, pelas 09:02.
O Triângulo de Verão está cada vez mais baixo a oeste e Altair é a primeira estrela a desaparecer (para observadores a latitudes médias norte). Comece por avistar Vega, de magnitude zero, a oeste-noroeste logo após o anoitecer. A estrela mais brilhante para cima de Vega é Deneb. Altair, a terceira estrela do Triângulo, está mais longe para a esquerda de Vega. Quão mais tarde na noite, ou nesta estação, consegue observar Altair?

 

DIA 16/12: 351.º DIA DO CALENDÁRIO GREGORIANO
NESTE DIA ACONTECEU...

Em 1857 nascia Edward Emerson Barnard, astrónomo americano.
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É mais conhecido pela sua descoberta da estrela de Barnard em 1916, com este nome em sua honra.
Em 1917 nascia Arthur C. Clarke, proponente de longa data das viagens espaciais, autor, futurista, inventor, explorador dos oceanos e apresentador de televisão. 
Em 1965 a Pioneer 6 foi lançada para uma órbita solar entre Vénus e a Terra
Em 1969 nascia Adam Riess, astrofísico americano, que partilhou com Saul Perlmutter e Brian P. Schmidt, em 2011, o Prémio Nobel da Física por fornecer evidências da aceleração da expansão do Universo.
Em 2000, usando dados científicos registados pela sonda em Júpiter, Galileu, a 20 de maio, os cientistas do JPL anunciam evidências de um oceano salgado por baixo da superfície de Ganimedes, a maior lua do Sistema Solar. Junta-se a Calisto e a Europa como luas de Júpiter com prováveis oceanos de água líquida por baixo do gelo.
Em 2015, o Hubble divulga a imagem da primeira explosão, prevista, de uma supernova.
HOJE, NO COSMOS:
A Lua, que já começou a minguar, nasce pouco depois do anoitecer. Depois da hora de jantar é possível avistá-la a este, para a direita das estrelas Pollux e Castor de Gémeos.
A Lua forma o topo de um triângulo com Procyon (para baixo e para a direita) e com Marte (para baixo e para a esquerda).

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Webb descobre galáxia primordial tão leve como uma jovem Via Láctea
 
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Pela primeira vez, os astrónomos que utilizam o Telescópio Espacial James Webb da NASA identificaram uma galáxia, apelidada de Firefly Sparkle, que não só está em processo de formação estelar cerca de 600 milhões de anos após o Big Bang, como também pesa aproximadamente o mesmo que a nossa galáxia Via Láctea, se pudéssemos "voltar atrás no tempo" para a pesar enquanto esta se desenvolvia. Duas galáxias companheiras estão próximas, o que pode vir a afetar a forma como esta galáxia se molda e ganha massa ao longo de milhares de milhões de anos.
Crédito: NASA, ESA, CSA, STScI, Chris Willott (Conselho Nacional de Investigação do Canadá), Lamiya Mowla (Wellesley College), Kartheik Iyer (Universidade de Columbia)
 

Pela primeira vez, o Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA detetou e "pesou" uma galáxia, nos primórdios do Universo, que tem uma massa semelhante à massa que a nossa Galáxia, a Via Láctea, teria na mesma fase de desenvolvimento. Situada cerca de 600 milhões de anos após o Big Bang, esta galáxia leve, apelidada de "Firefly Sparkle", brilha com enxames de estrelas - 10 no total - que os investigadores examinaram em grande pormenor. Outras galáxias que o Webb detetou neste período da história do Universo são significativamente mais massivas.

"Não pensei que fosse possível resolver uma galáxia que existiu tão cedo no Universo em tantos componentes distintos, quanto mais descobrir que a sua massa é semelhante à da nossa própria Galáxia quando esta estava em processo de formação", disse Lamiya Mowla, coautora principal do artigo e professora assistente na Wellesley College em Massachusetts, EUA. "Há tanta coisa a acontecer dentro desta pequena galáxia, incluindo muitas fases diferentes de formação estelar".

O Webb conseguiu obter imagens da galáxia com suficiente pormenor por duas razões. Uma delas é um benefício do cosmos: um enorme enxame de galáxias em primeiro plano melhorou radicalmente a aparência da galáxia distante através de um efeito natural conhecido como lente gravitacional. E quando combinado com o poder do telescópio para obter imagens de alta resolução no infravermelho, o Webb forneceu novos dados sem precedentes sobre o conteúdo da galáxia.

"Sem o benefício desta lente gravitacional, não seríamos capazes de ver esta galáxia com tanto pormenor", disse Kartheik Iyer, coautor principal e bolseiro do Hubble da NASA na Universidade de Columbia em Nova Iorque. "Sabíamos que era de esperar com base na física atual, mas é surpreendente que a tenhamos realmente visto".

Lamiya, que detetou a galáxia na imagem do Webb, foi atraída pelos seus enxames estelares brilhantes, porque os objetos que brilham indicam tipicamente que são extremamente aglomerados e complicados. Uma vez que a galáxia se assemelha a uma 'faísca' ou a um enxame de pirilampos numa noite quente de verão, deram-lhe o nome de galáxia "Firefly Sparkle".

Reconstrução do aspeto da galáxia

A equipa de investigação modelou o aspeto que a galáxia teria se a sua imagem não fosse esticada pela lente gravitacional e descobriu que se assemelha a uma gota de chuva alongada. No seu interior, estão suspensos dois enxames de estrelas na parte superior e oito na parte inferior. "A nossa reconstrução mostra que os enxames de estrelas em formação ativa estão rodeados pela luz difusa de outras estrelas não resolvidas", disse Kartheik. "Esta galáxia está literalmente no processo de formação".

Os dados do Webb mostram que a galáxia Firefly Sparkle é mais pequena, caindo na categoria de galáxia de baixa massa. Passarão milhares de milhões de anos antes que ela adquira todo o seu peso e uma forma distinta. "A maioria das outras galáxias que o Webb nos mostrou não estão ampliadas ou esticadas, e não conseguimos ver os seus 'blocos de construção' separadamente. Com a Firefly Sparkle, estamos a ver uma galáxia a ser montada tijolo a tijolo", disse Lamiya.

 
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Este conceito artístico mostra uma reconstrução do aspeto da galáxia Firefly Sparkle cerca de 600 milhões de anos após o Big Bang, se não tivesse sido esticada e distorcida por um efeito natural conhecido como lente gravitacional. Esta ilustração é baseada em imagens e dados do Telescópio Espacial James Webb da NASA.
Crédito: iIlustração - NASA, ESA, CSA, Ralf Crawford (STScI); ciência - Lamiya Mowla (Wellesley College), Guillaume Desprez (Universidade de Saint Mary)
 

Esticada e a brilhar, pronta para ser analisada de perto

Uma vez que a imagem da galáxia está deformada num arco longo, os investigadores conseguiram facilmente identificar 10 enxames estelares distintos, que emitem a maior parte da luz da galáxia. Estão aqui representados em tons de cor-de-rosa, roxo e azul. Estas cores nas imagens do Webb e os seus espetros de apoio confirmam que a formação estelar não aconteceu de uma só vez nesta galáxia, mas foi escalonada no tempo.

"Esta galáxia tem uma coleção diversificada de enxames estelares e é notável que os possamos ver separadamente numa idade tão precoce do Universo", disse Chris Willott do Conselho Nacional de Investigação do Canadá, coautor e investigador principal do programa de observação. "Cada enxame de estrelas está numa fase diferente de formação ou evolução".

A forma projetada da galáxia mostra que as suas estrelas não se fixaram num bojo central ou num disco fino e achatado, outra evidência de que a galáxia ainda se está a formar.

Companheiras "brilhantes"

Os investigadores não podem prever como é que esta galáxia desorganizada se vai moldar e tomar forma ao longo de milhares de milhões de anos, mas há duas galáxias que a equipa confirmou estarem perto dela e que podem influenciar a forma como Firefly Sparkle poderá ganhar massa.

A galáxia Firefly Sparkle está apenas a 6500 anos-luz de distância da sua primeira companheira, e a sua segunda companheira está separada por 42.000 anos-luz. Para contextualizar, a Via Láctea totalmente formada mede cerca de 100.000 anos-luz de diâmetro - as três caberiam dentro dela. Não só as suas companheiras estão muito próximas, como os investigadores pensam que se estão a orbitar umas às outras.

De cada vez que uma galáxia passa por outra, o gás condensa-se e arrefece, permitindo a formação de novas estrelas em enxames. "Há muito que se prevê que as galáxias do Universo primitivo se formam através de sucessivas interações e fusões com outras galáxias mais pequenas", disse Yoshihisa Asada, coautor e estudante de doutoramento na Universidade de Quioto, no Japão. "Poderemos estar a assistir a este processo em ação".

"Esta é apenas a primeira de muitas galáxias deste tipo que o JWST irá descobrir, pois estamos apenas a começar a usar estes 'microscópios' cósmicos", acrescentou a membro da equipa Maruša Bradač, da Universidade de Liubliana, na Eslovénia. "Tal como os microscópios nos permitem ver os grãos de pólen das plantas, a incrível resolução do Webb e o poder de ampliação da lente gravitacional permitem-nos ver as pequenas peças no interior das galáxias. A nossa equipa está agora a analisar todas as galáxias primitivas e os resultados apontam todos na mesma direção: ainda temos de aprender muito mais sobre a formação dessas galáxias primitivas".

A investigação da equipa baseou-se em dados do levantamento CANUCS (CAnadian NIRISS Unbiased Cluster Survey) do Webb, que incluem imagens no infravermelho próximo pelo instrumento NIRCam (Near-InfraRed Camera) e espetros do NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph). Os dados do CANUCS cobriram intencionalmente um campo que o Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA captou como parte do seu programa CLASH (Cluster Lensing And Supernova survey with Hubble).

Este trabalho foi publicado dia 12 de dezembro de 2024 na revista Nature.

// ESA (comunicado de imprensa)
// NASA (comunicado de imprensa)
// ESA/Webb (comunicado de imprensa)
// STScI (comunicado de imprensa)
// Wellesley College (comunicado de imprensa)
// Universidade de Columbia (comunicado de imprensa)
// Universidade de Toronto (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Nature)
// "Firefly Sparkle" revela galáxia primordial (JWST via YouTube)

 


Quer saber mais?

Notícias relacionadas:
COSMOS
PHYSORG
ScienceDaily
Reuters
BBC

Galáxias:
Wikipedia

Formação e evolução das galáxias:
Wikipedia

Lentes gravitacionais:
Wikipedia

Levantamento CANUCS (CAnadian NIRISS Unbiased Cluster Survey):
Página principal

JWST (Telescópio Espacial James Webb):
NASA
STScI
STScI (website para o público)
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Ciclo 3 GO do Webb (STScI)
Ciclo 3 GTO do Webb (STScI)
Ciclo 3 DDT do Webb (STScI)
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NIRCam (NASA)
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NIRSpec (NASA)

 
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Investigadores descobrem que as estrelas de Omega Centauri movem-se sob a ação de um conjunto de buracos negros
 
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Ilustração de um conjunto de buracos negros de massa estelar no centro do enxame globular Omega Centauri, em lugar de um buraco negro de massa intermédia.
Crédito: Ève Barlier
 

Omega Centauri é um grande enxame globular, contendo quase dez milhões de estrelas, na direção da constelação de Centauro, que tem sido estudado para compreender a sua cinemática estelar, os movimentos das suas estrelas sob a ação das forças gravitacionais que atuam sobre elas.

Uma equipa de investigação do IAC (Instituto de Astrofísica de Canarias) publicou um estudo que mostra que um grupo de buracos negros domina os movimentos da sua cinemática estelar. Este resultado pode ser alargado a algumas outras estruturas do Universo e contraria algumas afirmações anteriores sobre o papel dos buracos negros de baixa massa nos movimentos das estrelas dos enxames globulares. O estudo foi recentemente publicado na revista Astronomy & Astrophysics, tendo como primeiro autor Andrés Bañares Hernández, que trabalha na equipa liderada por Jorge Martín Camalich.

O artigo científico é o resultado de uma colaboração internacional entre o IAC e a Universidade de Surrey (Guildford, Reino Unido) e o LAPTh (Laboratoire d'Annecy-le-Vieux de Physique Théorique) em Annecy, França.

A equipa realizou estudos cinemáticos extensivos para determinar a estrutura das galáxias e dos enxames de estrelas no Grupo Local, as galáxias mais próximas da Via Láctea. Este estudo específico incidiu sobre o enxame globular Omega Centauri, o maior enxame globular conhecido na Via Láctea. Uma questão muito discutida nos círculos astrofísicos atuais é se existe um buraco negro de massa intermédia neste enxame (ou seja, um buraco negro com uma massa entre algumas centenas e algumas centenas de milhares de vezes a massa do Sol) e, em caso afirmativo, quais os seus efeitos globais no enxame.

O estudo do IAC, com Bañares como primeiro autor, parece ter esclarecido esta questão, ao descobrir que o que está a afetar os movimentos internos das estrelas do enxame não é um buraco negro de massa intermédia, mas um conjunto de vários buracos negros de massa estelar, que se formam após o colapso de estrelas massivas no fim das suas vidas, e que são muito mais pequenos, cada um com uma massa inferior a algumas dezenas de massas solares.

Esta descoberta abre um novo ponto de vista na observação dos diferentes tipos de buracos negros e do seu papel na evolução estelar. Até à data, é consensual que existem buracos negros supermassivos, com massas superiores a um milhão de massas solares, nos centros das galáxias; existe um no centro da Via Láctea. Sabe-se também que existem buracos negros com massas muito inferiores, buracos negros de massa estelar, que foram bem observados na nossa Galáxia. Duas questões interessantes são: "Como é que foram produzidos e que efeitos têm?" Andres Bañares responde: "Sabemos que as grandes galáxias têm buracos negros nos seus centros, mas atualmente não sabemos ao certo se o mesmo acontece com as galáxias anãs. Pensa-se que Omega Centauri é uma pequena galáxia que se dividiu quando se fundiu com a Via Láctea. Isto fez com que os astrónomos procurassem um buraco negro central neste enxame, que poderia talvez explicar algumas das suas propriedades mais complicadas, o que constituiria um avanço significativo na nossa compreensão da sua formação e evolução".

De facto, a existência de buracos negros de massa intermédia não é certa, porque até agora as observações só confirmaram a existência de buracos negros de massa estelar, até algumas dezenas de massas solares. A existência ou não existência de buracos negros de massa intermédia é importante porque são um elo em falta previsto pelos modelos de formação de buracos negros supermassivos.

A questão da presença de um buraco negro de massa intermédia em Omega Centauri tem sido debatida há quase duas décadas, com uma série de estudos a sugerir a sua presença, com base na cinemática das suas estrelas. A questão de saber se contém um buraco negro de massa intermédia ou uma população de buracos negros de massa estelar e outros remanescentes estelares tem sido intensamente investigada, principalmente devido à possibilidade de Omega Centauri ser o resultado da fusão de uma galáxia anã com a Via Láctea.

"A nossa análise é um passo importante no esclarecimento deste debate, porque nos permitiu distinguir entre estas duas possíveis soluções usando uma metodologia mais completa e rigorosa do que em análises anteriores, bem como dados mais recentes e novos", explica o primeiro autor.

Entre as novidades deste estudo está a utilização das acelerações dos pulsares como uma restrição adicional à cinemática do enxame. "Os pulsares são estrelas de neutrões que giram a uma frequência regular, emitindo um sinal com um período muito curto que podemos medir com muita precisão. Quando os pulsares fazem parte de uma galáxia, ou neste caso de um enxame globular, sofrem uma aceleração que podemos medir através das variações deste sinal periódico. Trata-se de uma manifestação do chamado efeito Doppler".

Andres Bañares explica que "a formação de pulsares é também um campo de estudo ativo. Devido ao facto de um grande número deles ter sido detetado recentemente, e devido ao seu estado dinâmico, Omega Centauri é um ambiente ideal para estudar modelos da sua formação, o que conseguimos fazer pela primeira vez na nossa análise".

Este resultado mostra a eficácia desta nova metodologia que, usando cinemática estelar e observações de pulsares, com modelação extensiva, pode ser usada para explorar a estrutura de enxames estelares, estabelecendo um precedente promissor no contexto de um campo em rápido crescimento de observações e descobertas.

// IAC (comunicado de imprensa)
// Universidade de Surrey (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Astronomy & Astrophysics)
// Artigo científico (arXiv.org)

 


Quer saber mais?

CCVAlg - Astronomia:
12/07/2024 - Hubble encontra fortes indícios de um buraco negro de massa intermédia em Omega Centauri
13/10/2023 - Novo lançamento de dados do Gaia revela lentes raras, o núcleo de um enxame e ciência imprevista
05/04/2008 - Suspeita-se que Omega Centauri tenha um buraco negro de massa-intermédia

Omega Centauri:
Wikipedia
Constellation Guide
SEDS

Enxames globulares:
CCVAlg - Astronomia
SEDS
Wikipedia

Buracos negros:
Wikipedia
Buraco negro de massa estelar (Wikipedia)
Buraco negro de massa intermédia (Wikipedia)
Buraco negro supermassivo (Wikipedia)

 
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O maior estudo da expansão do Universo, pelo Webb, confirma o desafio à teoria cósmica
 
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Mais de 20.000 galáxias aparecem nesta imagem obtida pelo Telescópio Espacial James Webb.
Crédito: NASA, ESA, CSA, Simon Lilly (ETH Zurique), Daichi Kashino (Universidade de Nagoya), Jorryt Matthee (ETH Zurique), Christina Eilers (MIT), Rob Simcoe (MIT), Rongmon Bordoloi (NCSU), Ruari Mackenzie (ETH Zurique); processamento de imagem - Alyssa Pagan (STSCI), Ruari Macken
 

Novas observações do Telescópio Espacial James Webb sugerem que uma nova característica do Universo - e não uma falha nas medições telescópicas - pode estar por detrás do mistério de uma década sobre a razão pela qual o Universo se está a expandir mais rapidamente hoje do que na sua infância, há milhares de milhões de anos.

Os novos dados confirmam as medições, pelo Telescópio Espacial Hubble, das distâncias entre estrelas e galáxias próximas, oferecendo um controlo cruzado crucial para resolver o desfasamento nas medições da misteriosa expansão do Universo. Conhecida como a tensão de Hubble, a discrepância permanece inexplicada mesmo pelos melhores modelos cosmológicos.

"A discrepância entre o ritmo observado de expansão do Universo e as previsões do modelo padrão sugere que a nossa compreensão do Universo pode estar incompleta", afirmou o laureado com o Prémio Nobel e principal autor do estudo, Adam Riess, professor de Física e Astronomia na Universidade Johns Hopkins. "Com dois telescópios emblemáticos da NASA a confirmarem agora as descobertas um do outro, temos de levar este problema [da tensão do Hubble] muito a sério - é um desafio, mas também uma oportunidade incrível para aprender mais sobre o nosso Universo".

Publicada na revista The Astrophysical Journal, a investigação baseia-se na descoberta de Riess de que a expansão do Universo está a acelerar devido a uma misteriosa "energia escura" que permeia vastas extensões de espaço entre estrelas e galáxias.

 
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Uma representação da evolução do Universo ao longo de 13,77 mil milhões de anos. À esquerda temos o momento mais antigo que podemos agora estudar, quando um período de "inflação" produziu uma explosão exponencial de crescimento no Universo (o tamanho é ilustrado na extensão vertical da grelha). Durante os vários milhares de milhões de anos seguintes, a expansão do Universo abrandou gradualmente à medida que a matéria do Universo se puxava sobre si própria através da gravidade. Mais recentemente, a expansão começou a acelerar de novo à medida que os efeitos repulsivos da energia escura passaram a dominar a expansão do Universo.
Crédito: Centro de Voo Espacial Goddard da NASA
 

A equipa de Riess utilizou a maior amostra de dados do Webb recolhidos durante os seus primeiros dois anos no espaço para verificar a medição do telescópio Hubble do ritmo de expansão do Universo, um valor conhecido como a constante de Hubble. Utilizaram três métodos diferentes para medir distâncias a galáxias que albergavam supernovas, concentrando-se em distâncias previamente medidas pelo telescópio Hubble e conhecidas por produzirem as medições "locais" mais precisas deste valor. As observações de ambos os telescópios alinharam-se estreitamente, revelando que as medições do Hubble são exatas e excluindo uma imprecisão suficientemente grande para atribuir a tensão a um erro do Telescópio Hubble.

Ainda assim, a constante de Hubble continua a ser um quebra-cabeças porque as medições baseadas em observações telescópicas do Universo atual produzem valores mais elevados em comparação com as projeções feitas usando o "modelo padrão da cosmologia", um quadro amplamente aceite de como o Universo funciona, calibrado com dados do fundo cósmico de micro-ondas, a ténue radiação remanescente do Big Bang.

Ao passo que o modelo padrão produz uma constante de Hubble de cerca de 67-68 quilómetros por segundo por megaparsec, as medições baseadas em observações telescópicas dão regularmente um valor mais elevado de 70 a 76, com uma média de 73 km/s/Mpc. Este desfasamento deixa os cosmólogos perplexos há mais de uma década, porque uma diferença de 5-6 km/s/Mpc é demasiado grande para ser explicada simplesmente por falhas na medição ou nas técnicas de observação (Megaparsecs são distâncias enormes. Um megaparsec corresponde a 3,26 milhões de anos-luz, e um ano-luz é a distância que a luz percorre num ano: 9,4 biliões de quilómetros).

A equipa de Riess refere que uma vez que os novos dados do Webb excluem a existência de vieses significativos nas medições do Hubble, a tensão de Hubble pode resultar de factores desconhecidos ou de lacunas na compreensão da física por parte dos cosmólogos, lacunas estas ainda por descobrir.

"Os dados do Webb são como se estivéssemos a olhar, pela primeira vez, para o Universo em alta definição e melhoram realmente a relação sinal-ruído das medições", disse Siyang Li, um estudante da Universidade Johns Hopkins e que também trabalhou neste estudo.

A nova investigação cobriu cerca de um-terço da amostra completa de galáxias do Hubble, usando como ponto de referência a distância conhecida a uma galáxia chamada NGC 4258. Apesar do conjunto de dados ser mais pequeno, a equipa atingiu uma precisão impressionante, mostrando diferenças entre as medições inferiores a 2% - muito inferiores aos cerca de 8-9% da discrepância da tensão do Hubble.

Para além da sua análise de estrelas pulsantes chamadas variáveis Cefeidas, o "padrão de ouro" para medir distâncias cósmicas, a equipa cruzou medições baseadas em estrelas ricas em carbono e nas gigantes vermelhas mais brilhantes das mesmas galáxias. Todas as galáxias observadas pelo Webb, juntamente com as suas supernovas, produziram uma constante de Hubble de 72,6 km/s/Mpc, quase idêntico ao valor de 72,8 km/s/Mpc encontrado pelo Hubble para as mesmas galáxias.

O estudo incluiu amostras de dados do Webb de dois grupos que trabalham independentemente para aperfeiçoar a constante de Hubble, um da equipa SH0ES de Riess (Supernova, H0, for the Equation of State of Dark Energy) e outro do Programa Hubble de Carnegie-Chicago, bem como de outras equipas. As medições combinadas permitem a determinação mais precisa, até à data, da exatidão das distâncias medidas com as estrelas Cefeidas do Telescópio Hubble, que são fundamentais para a determinação da constante de Hubble.

 
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Três vistas de NGC 4258, também conhecida como Messier 106, que está a cerca de 23 milhões de anos-luz de distância na direção da constelação de Cães de Caça. As duas primeiras imagens mostram-na no visível, tal como vista pelo Observatório Nacional de Kitt Peak e pelo Telescópio Espacial Hubble. A imagem da direita é do Telescópio Espacial James Webb no infravermelho.
Crédito: ESA/Webb, NASA e CSA, J. Glenn, KPNO/NOIRLab/NSF/AURA, equipa do Legado Hubble (STScI/AURA), R. Gendler, M.T. Patterso, T.A. Rector, D. de Martin e M. Zamani
 

Embora a constante de Hubble não tenha um efeito prático no Sistema Solar, na Terra ou na nossa vida quotidiana, revela a evolução do Universo a escalas extremamente grandes, com vastas áreas do próprio espaço a esticarem-se e a empurrarem galáxias distantes umas das outras, como passas numa massa a levedar. É um valor chave que os cientistas utilizam para mapear a estrutura do Universo, aprofundar a sua compreensão do seu estado 13-14 mil milhões de anos após o Big Bang e para calcular outros aspetos fundamentais do cosmos.

A resolução da tensão de Hubble pode revelar novos conhecimentos sobre outras discrepâncias do modelo cosmológico padrão que surgiram nos últimos anos, disse Marc Kamionkowski, cosmólogo de Johns Hopkins que ajudou a calcular a constante de Hubble e que recentemente ajudou a desenvolver uma possível nova explicação para a tensão.

O modelo padrão explica a evolução das galáxias, a radiação cósmica de fundo em micro-ondas do Big Bang, as abundâncias dos elementos químicos no Universo e muitas outras observações importantes baseadas nas leis conhecidas da física. No entanto, não explica completamente a natureza da matéria escura e da energia escura, componentes misteriosas do Universo que se estima serem responsáveis por 96% da sua constituição e pela expansão acelerada.

"Uma explicação possível para a tensão de Hubble seria se houvesse algo em falta na nossa compreensão do Universo primitivo, como uma nova componente da matéria - a energia escura primitiva - que desse ao Universo um impulso inesperado após o Big Bang", disse Kamionkowski, que não esteve envolvido no novo estudo. "E há outras ideias, como propriedades engraçadas da matéria escura, partículas exóticas, a alteração da massa dos eletrões ou campos magnéticos primordiais, que podem realizar o truque. Os teóricos têm licença para serem bastante criativos".

// Universidade Johns Hopkins (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (The Astrophysical Journal)

 


Quer saber mais?

Universo:
A expansão acelerada do Universo (Wikipedia)
Universo (Wikipedia)
Lei de Hubble (Wikipedia)
Determinando a constante de Hubble (Wikipedia)
Idade do Universo (Wikipedia)
Estrutura a grande-escala do Universo (Wikipedia)
Big Bang (Wikipedia)
Cronologia do Big Bang (Wikipedia)
Modelo Lambda-CDM (Wikipedia)
Indicadores de distâncias cósmicas (Wikipedia)
"Escada" de distâncias cósmicas (Wikipedia)

Supernovas:
Wikipedia 
Tipo Ia (Wikipedia)

Cefeidas:
Wikipedia
SEDS

Estrelas de carbono:
Wikipedia

Matéria escura:
Wikipedia

Energia escura:
Wikipedia

JWST (Telescópio Espacial James Webb):
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exemplo   NASA efetua a primeira investigação de um acidente aéreo noutro mundo (via NASA)

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Álbum de fotografias
Plêiades: O Enxame Estelar das Sete Irmãs

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(clique na imagem para ver versão maior)
Crédito: Francesco Pelizzo
 
Já alguma vez viu o enxame estelar das Plêiades? Mesmo que já tenha visto, provavelmente nunca o viu tão grande e nítido como aqui. Talvez o mais famoso enxame de estrelas no céu, as estrelas brilhantes das Plêiades podem ser vistas a olho nu, mesmo das profundezas de uma cidade poluída pela luz. No entanto, com uma longa exposição a partir de um local escuro, a nuvem de poeira que rodeia o enxame das Plêiades torna-se muito evidente. A exposição de 23 horas, tirada a partir de Fagagna, Itália, cobre uma área do céu várias vezes maior do que a da Lua cheia. Também conhecidas como as Sete Irmãs e M45, as Plêiades encontram-se a cerca de 400 anos-luz de distância, na direção da constelação do Touro. Uma lenda comum, com um toque moderno, é que uma das estrelas mais brilhantes desapareceu desde que o enxame recebeu o seu nome, deixando apenas seis das estrelas irmãs visíveis a olho nu. O número real de estrelas visíveis das Plêiades, no entanto, pode ser superior ou inferior a sete, dependendo de quão escuro o céu circundante está e da capacidade de visão do observador.
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