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NOVA MISSÃO PARA DISCERNIR SE A NOSSA CONTAGEM DE ESTRELAS DEVE AUMENTAR
8 de junho de 2021

 


Fotografia "time-lapse" do foguete com o CIBER (Cosmic Infrared Background Experiment) a bordo, a partir do Complexo de Voo Wallops da NASA, no estado norte-americano de Virginia, em 2013. A imagem é do último de quatro lançamentos.
Crédito: Universidade de Tóquio/T. Arai

 

O Universo contém um número impressionante de estrelas - mas as melhores estimativas dos cientistas podem pecar por defeito. Um foguete de sondagem financiado pela NASA, que tem um instrumento aprimorado a bordo, vai procurar evidências de estrelas extra que podem ter ficado perdidas na contagem estelar.

A missão CIBER-2 (Cosmic Infrared Background Experiment-2) é a última de uma série de lançamentos de foguetes que tiveram início em 2009. Liderada por Michael Zemcov, professor assistente de física e astronomia no Instituto de Tecnologia de Rochester em Nova Iorque, a janela de lançamento da CIBER-2 abriu dia 6 de junho.

Se o leitor já teve o prazer de ver um céu aberto numa noite clara e escura, provavelmente ficou impressionado com o grande número de estrelas. Talvez até tenha tentado contá-las (se não, uma dica: existem cerca de 5000 estrelas visíveis a olho nu a partir da Terra). Mas a verdadeira maravilha é que o nosso céu noturno representa apenas a amostra mais pequena do que realmente existe lá fora.

Para obter uma estimativa aproximada do número total de estrelas no Universo, os cientistas calcularam o número médio de estrelas numa galáxia - algumas estimativas dizem cerca de 100 milhões, embora possa ser 10 vezes mais - e multiplicaram-no pelo número de galáxias, estimado em cerca de 2 biliões (também muito provisório). Os cientistas chegaram a um valor estimado de 1x10^21 estrelas. Isto corresponde a mais de 10 estrelas por cada grão de areia na Terra (estimado em cerca de 7,5 triliões de grãos de areia).

Mas até esse número astronomicamente grande pode estar subestimado. Esse cálculo assume que todas, ou pelo menos a maioria das estrelas estão dentro de galáxias. Com base em descobertas recentes, isso pode não ser totalmente verdade - e é o que a missão CIBER-2 vai tentar descobrir.

O instrumento CIBER-2, tal como o instrumento anterior no qual se baseia, CIBER, viaja para o espaço a bordo de um foguete de sondagem - um pequeno foguete suborbital que transporta instrumentos científicos em breves viagens ao espaço antes de cair de volta à Terra para ser recuperado. Uma vez acima da atmosfera da Terra, o CIBER-2 investiga uma área do céu de pelo menos 4 graus quadrados - para referência, a Lua Cheia ocupa cerca de meio grau - que inclui dezenas de enxames galácticos. Não vai contar estrelas, mas detetar o brilho difuso que preenche o cosmos conhecido como luz extragaláctica de fundo.

"Este brilho de fundo é a luz total produzida ao longo da história cósmica", disse Jamie Bock, professor de física no Caltech em Pasadena, no estado norte-americano da Califórnia, e investigador dos primeiros quatro voos do CIBER. Essa luz de fundo abrange uma variedade de comprimentos de onda, mas o CIBER-2 concentra-se numa pequena porção chamada fundo infravermelho cósmico. Pensa-se que muito deste fundo infravermelho venha das anãs M e K, os tipos estelares mais comuns do Universo, embora não sejam as únicas contribuintes. "O nosso método mede a luz total, incluindo fontes que ainda não identificámos," disse Bock.

Quando não podemos contar estrelas individuais numa galáxia, este brilho infravermelho deve fornecer uma boa estimativa de quantas anãs M e K existem. E se todas essas estrelas estiverem dentro da galáxia, essa luz deve ser mais brilhante em direção ao seu centro. Em 2007, os cientistas usaram o Telescópio Espacial Spitzer da NASA para observar enxames de galáxias e para fazer este tipo de medição.

Mas o Spitzer observou mais luz do que o esperado para populações galácticas conhecidas - as flutuações no brilho do fundo infravermelho cósmico indicavam que estava algo em falta.

Bock e Zemcov - na altura um investigador pós-doutoral, mas agora o investigador principal do CIBER-2 - voaram a primeira missão CIBER para verificar estes resultados com um telescópio melhor otimizado para a tarefa.

"Fizemos essa medição e chegámos a uma resposta desconfortável," disse Zemcov. "Haviam muito mais flutuações do que esperávamos - uma explicação é que há mais luz vinda de fora das galáxias do que pensávamos."

A luz extra, pensam, pode ser do brilho de estrelas anãs perdidas. Estas estrelas podem ter sido lançadas para fora da sua galáxia hospedeira quando se fundiu com outra. Sabemos que estas estrelas rodeiam a Via Láctea, embora as contagens atuais sugiram que não há suficientes para produzir o sinal medido pelo CIBER.

"Cada vez mais as investigações sugerem que existe um número significativo de estrelas deste tipo fora das galáxias," acrescentou Zemcov.

Mas surgiram hipóteses alternativas para este excesso de luz. "Sabemos que parte dessa luz vem de galáxias e de algumas das primeiras estrelas, embora já tenham desaparecido há muito," disse Bock. Alguma da luz da nossa própria Galáxia pode até poluir as medições, embora a equipa do CIBER tenha feito o possível para a filtrar. Existem também possibilidades mais exóticas, como buracos negros em colapso direto do Universo primitivo - nuvens massivas de gás que colapsaram em buracos negros sem se tornarem primeiro em estrelas - cuja luz ultravioleta teria sido estendida através do espaço em expansão para os mais longos comprimentos de onda infravermelhos que vemos hoje. O CIBER-2 foi construído para ajudar a resolver a questão, distinguindo estas possibilidades.

A luz das anãs M e K extragaláticas deve "transbordar" para a gama visível, de modo que o CIBER-2 foi projetado para observar uma faixa estendida de comprimentos de onda - desde o infravermelho próximo à luz visível verde - e ver se está lá. O CIBER-2 também pode distinguir a luz das primeiras galáxias e estrelas ou dos primeiros buracos negros em colapso direto: ambos devem ter, ausente, uma parte característica da sua luz total, a parte absorvida pela espessa neblina de hidrogénio intergaláctico no Universo primordial.

Por agora, todas as possibilidades permanecem em cima da mesa. Mas os resultados do CIBER-2 podem dizer-nos se a contagem de estrelas deverá realmente aumentar.

"Há indícios de que não estamos a captar definitivamente todas as coisas no Universo. E quanto mais observarmos, mais vemos."

 


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Esta infografia compara as características de três classes de estrelas na nossa Galáxia: estrelas parecidas com o Sol são classificadas como estrelas G; estrelas menos massivas e mais frias do que o Sol são anãs K; e estrelas ainda mais fracas e frias são as anãs vermelhas M. O gráfico compara as estrelas em termos das suas zonas habitáveis, longevidade e abundância relativa.
Crédito: NASA/ESA/STScI/Z. Levy


// NASA (comunicado de imprensa)

Saiba mais

CIBER-2:
Colaboração CIBER
Caltech

Fundo infravermelho cósmico:
Wikipedia

 
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