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DIA 22/12: 356.º DIA DO CALENDÁRIO GREGORIANO
NESTE DIA ACONTECEU...
Em 1891, o asteroide 323 Brucia torna-se no primeiro asteroide descoberto usando astrofotografia.
Em 2015, a SpaceX aterra o primeiro estágio de um foguetão Falcon 9 no solo, depois de alcançar baixa órbita terrestre às 01:40 UTC pela primeira vez na história.

HOJE, NO COSMOS:
Hoje é a noite mais longa do ano (para o hemisfério norte); o solstício (estação de inverno) ocorre pelas 03:27. O Sol está na sua declinação mais a sul e começa o seu regresso de seis meses para norte.
A Lua passou Júpiter nas últimas 24 horas. O brilhante planeta brilha agora para a direita do nosso satélite natural ao anoitecer.

DIA 23/12: 357.º DIA DO CALENDÁRIO GREGORIANO
NESTE DIA ACONTECEU...
Em 1672, Giovanni Cassini descobre a lua de Saturno, Reia. 

HOJE, NO COSMOS:
A Lua está esta noite cerca de 4 ou 5 graus para a direita das Plêiades ao início da noite. Uns binóculos ajudam a observar o enxame através do luar.
Observe o nosso satélite natural a aproximar-se de M45 hora a hora, estando a poucos graus sul quando se puser a noroeste antes do amanhecer de domingo.

DIA 24/12: 358.º DIA DO CALENDÁRIO GREGORIANO
NESTE DIA ACONTECEU...
Em 1761 nascia Jean-Louis Pons, astrónomo francês, o maior descobridor visual de cometas: entre 1801 e 1827, descobriu 37 cometas, mais do que qualquer pessoa na História.
Em 1818, nascia James Prescott Joule, físico inglês que estudou a natureza do calor e descobriu a sua relação com a mecânica. Isto levou à lei da conservação da energia, o que por sua vez levou ao desenvolvimento da primeira lei da termodinâmica. A unidade SI da energia, joule, tem o seu nome.
Em 1968, os astronautas da Apollo 8 tornam-se nos primeiros humanos a entrar em órbita da Lua.

Completam 10 órbitas lunares e enviam imagens televisivas que se tornam na famosa transmissão de Véspera de Natal, um dos programas mais vistos na História.
Em 1979, lançamento do primeiro foguetão europeu Ariane.
HOJE, NO COSMOS:
A Lua, quase Cheia, saltou para baixo e para a esquerda (este) das Plêiades. Forma um triângulo achatado, quase isósceles, com as Plêiades e com Aldebarã para baixo.
Pelas 23 horas, a Lua estará o mais perto possível do zénite (a partir de latitudes médias norte), provocando a mais curta sombra no chão.
O nosso satélite natural fará quase a mesma próxima passagem pelo zénite cerca de uma hora mais tarde a cada noite durante as próximas noites. Atingirá a sua fase Cheia às 00:33 de dia 27.

DIA 25/12: 359.º DIA DO CALENDÁRIO GREGORIANO
NESTE DIA ACONTECEU...
Em 1642, nascia Isaac Newton (de acordo com o calendário juliano), físico e matemático inglês, largamente considerado um dos cientistas mais influentes de todos os tempos e uma figura-chave da revolução científica.

O seu livro "Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica", publicado pela primeira vez em 1687, estabelece as fundações da mecânica clássica.
Em 1968, a Apollo 8 faz a primeira manobra TEI (Trans Earth Injection), enviando a tripulação e a nave de volta à Terra desde órbita lunar.
Em 2003, a infeliz Beagle 2, libertada da sonda Mars Express no dia 19 de dezembro, desaparece pouco antes da sua prevista aterragem. No dia 16 de janeiro de 2015, mais de onze anos depois do seu desaparecimento, a sonda MRO localiza-a no solo marciano. 
Em 2004, a Cassini liberta a sonda Huygens, que aterra em Titã a 14 de janeiro do ano seguinte.
Em 2021, era lançado o Telescópio Espacial James Webb, a bordo de um foguetão Ariane 5 e a partir da Guiana Francesa.
HOJE, NO COSMOS:
Feliz dia do Sol Invicto! Esta data era celebrada no final da época dos Romanos porque era quando o Sol começava a recuperar do seu longo declínio com a promessa, no frio e na escuridão, da vinda de uma nova primavera e verão.
Continue a observar a Lua na direção da constelação de Touro e Cocheiro.

Ilustração do satélite Gaia da ESA a observar a Via Láctea. A imagem de fundo do céu é compilada a partir de dados de mais de 1,8 mil milhões de estrelas. Mostra o brilho total e a cor das estrelas observadas pelo Gaia, divulgados como parte do EDR3 (Early Data Release 3) do Gaia em dezembro de 2020. Crédito: satélite - ESA/ATG medialab; Via Láctea - ESA/Gaia/DPAC; reconhecimento - A. Moitinho

O telescópio espacial Gaia da ESA foi lançado a 19 de dezembro de 2013 e tem estado a estudar os céus desde 2014. Durante este tempo, a missão mudou a nossa compreensão da Via Láctea, desvendando a sua forma e estrutura e revelando como as fusões afetaram as estrelas que chamam lar à nossa Galáxia.

Apesar dos muitos anos passados a observar o cosmos com telescópios cada vez mais potentes, ainda há muito para aprender sobre a Via Láctea. Não podemos sair da nossa Galáxia para ter uma visão externa e completa da sua forma e propriedades, como fazemos quando estudamos outras galáxias. Estamos inseridos nela, pelo que estamos limitados a mapear a Via Láctea de dentro para fora - e a partir de um único ponto de vista.

No início do milénio, tornou-se claro que, para compreender as complexidades da nossa Galáxia, precisávamos de dados precisos e abrangentes e de uma missão espacial dedicada e altamente avançada para os recolher. É aqui que entra o Gaia. Desde que começou a vigiar os céus em 2014, o satélite compilou um conjunto de dados inigualável sobre as posições, distâncias e movimentos de cerca de 1,5 mil milhões de estrelas, permitindo aos investigadores aprofundar a estrutura passada e atual da nossa Galáxia.

"As descobertas do Gaia representam uma mudança radical na forma como compreendemos a Via Láctea. É espantoso o que esta missão descobriu num espaço de tempo relativamente curto", afirma Timo Prusti, cientista do projeto Gaia na ESA. "O Gaia foi concebido unicamente para mapear os objetos celestes à nossa volta. A missão está a construir uma visão mais detalhada e completa da Via Láctea, e esta visão está a mudar fundamentalmente o que pensávamos saber sobre a nossa Galáxia natal."

Este resumo apresenta apenas algumas das principais descobertas que o Gaia fez na última década.

Nesta imagem, vemos a Via Láctea como se estivéssemos a pairar sobre ela. Podemos admirar a grande estrutura em espiral da nossa Galáxia na sua beleza deslumbrante e identificar claramente as diferentes partes: uma barra central brilhante com vários braços espirais à sua volta. O Sol situa-se na periferia da imensa espiral, a 26.600 anos-luz (8200 parsecs) do centro, em direção à parte inferior desta imagem. As anotações dão os nomes e marcam a localização dos braços espirais. Crédito: ESA/Gaia/DPAC, Stefan Payne-Wardenaar

"Pesando" a Via Láctea

A determinação da massa da Via Láctea é uma tarefa complicada. Existem múltiplas partes complexas da Galáxia e múltiplas formas sofisticadas de as "pesar", o que resulta numa incerteza significativa.

O material da Via Láctea está espalhado por uma grande área, estendendo-se muito para além do disco estelar visível da Galáxia. Esta parte alargada da Via Láctea existe sob a forma do chamado halo de matéria escura - uma vasta coleção de material que parece ser dominada por matéria escura invisível.

Este halo está a ser estudado em profundidade pelo Gaia, para compreender a quantidade de matéria escura que aí se encontra e a sua distribuição pelo espaço. Os cientistas estão a usar o Gaia para explorar objetos dentro deste halo, longe do disco da Via Láctea, incluindo correntes estelares e detritos, enxames de estrelas e galáxias anãs. As galáxias anãs contêm, no máximo, alguns milhares a alguns milhares de milhões de estrelas e mais de 50 delas orbitam a Via Láctea como satélites, sendo descobertas mais todos os anos. Uma vez que estes objetos se encontram tão longe, precisamos das observações precisas do Gaia para determinar as suas posições e movimentos (astrometria). Em alguns casos, os dados do Gaia são complementados por observações específicas do Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA.

Estas investigações trouxeram novos conhecimentos sobre as galáxias anãs que orbitam a Via Láctea, incluindo uma das mais próximas: a Grande Nuvem de Magalhães. Os dados do Gaia provaram que esta nuvem é mais massiva do que se pensava, com cerca de 10% da massa da Via Láctea. O Gaia também mostrou o quanto esta galáxia inesperadamente volumosa influencia os movimentos de objetos mais afastados no halo da Via Láctea, distorcendo as estimativas da massa da nossa Galáxia que derivam do estudo destas galáxias satélite.

A nossa imagem da Via Láctea vai ficando cada vez melhor à medida que o Gaia vai fornecendo mais dados. Há ainda grandes incertezas em redor da sua massa total, com estimativas que variam entre algumas centenas de milhar de milhões e alguns biliões de vezes a massa do Sol. Mas à medida que o Gaia continua a explorar o nosso lar cósmico e os seus componentes, compreenderemos melhor as complicadas partes distantes da nossa Galáxia.

Refinando a forma da nossa Galáxia

O Gaia clarificou o aspeto da nossa Galáxia, fornecendo uma visão mais exata da sua forma e simetria - ou falta dela.

A Via Láctea é uma galáxia espiral com uma "barra" central de estrelas que atravessa o seu núcleo, vários braços espirais e um halo mais difuso que se estende para o exterior. Supunha-se que este halo era geralmente esférico e homogéneo, como uma bola de praia. No entanto, o Gaia mostrou que o halo da Via Láctea parece alongado, inclinado e esticado, como uma bola de râguebi que acabou de ser chutada.

Os cientistas do Gaia também mapearam a estrutura geral da barra central da Via Láctea e dos braços espirais rodopiantes, aperfeiçoando a nossa compreensão do seu comprimento, inclinação e assimetria.

Além disso, sabemos desde a década de 1950 que o disco da Via Láctea é deformado e assimétrico, mas não sabíamos porquê. O Gaia revelou que esta deformação é provocada por uma colisão em curso com outra galáxia mais pequena - provavelmente a galáxia anã de Sagitário, que já atravessou o disco da nossa Galáxia três vezes no passado. Sagitário orbita a nossa Galáxia há 4 a 5 mil milhões de anos e está a ser lentamente desfeita por uma fusão em curso.

Estas colisões enviaram ondulações disruptivas que se espalharam pela Via Láctea como uma pedra atirada à água, fazendo com que a Galáxia se deformasse e oscilasse. Podem ter sido o gatilho que provocou a formação do Sol e do Sistema Solar: outro resultado do Gaia. De acordo com o Gaia, as ondulações causadas pela influência de Sagitário levaram a múltiplos surtos de formação estelar, um dos quais se alinha no tempo com a altura em que pensamos que o Sol se formou, há cerca de 4,6 mil milhões de anos.

O Gaia mostrou que a Via Láctea ainda está a sofrer algumas das ondulações causadas por uma quase colisão com Sagitário, que fez com que as estrelas no disco da Galáxia se movessem em padrões distintos. Para algumas estrelas, o Gaia mede não só a sua posição no espaço, mas também os seus movimentos completos em três dimensões. Nestes dados, os investigadores identificaram um padrão nunca antes visto que se parece um pouco com a concha de um caracol. Um estudo mais aprofundado levou à conclusão de que as estrelas se "lembravam" de terem sido perturbadas por Sagitário no passado, e ainda mostram sinais disso nos seus movimentos atuais.

A galáxia anã de Sagitário orbita a Via Láctea há milhares de milhões de anos. À medida que a sua órbita em torno da Via Láctea, 10.000 mais massiva, se foi estreitando, começou a colidir com o disco da nossa Galáxia. De acordo com um novo estudo, as três colisões conhecidas entre Sagitário e a Via Láctea desencadearam grandes episódios de formação estelar, um dos quais poderá ter dado origem ao Sistema Solar. Crédito: ESA

Juntando as peças da nossa árvore genealógica

Sagitário não é a única galáxia que influenciou a Via Láctea. A história inicial da nossa Galáxia é turbulenta; começou a formar-se há mais de 13 mil milhões de anos e tornou-se maior e mais massiva ao fundir-se com outras galáxias ao longo do tempo. À medida que as galáxias são incorporadas na Via Láctea, o seu material forma correntes de estrelas que se deslocam no espaço ao longo de trajetórias distintas; cada corrente é caracterizada por químicas diferentes.

O Gaia revelou esta "árvore genealógica" de galáxias mais pequenas que ajudaram a fazer da Via Láctea o que ela é hoje. Crucialmente, o Gaia descobriu que a Via Láctea se fundiu com uma galáxia, designada Gaia-Salsicha-Encélado, no início da sua formação - um grande avanço na nossa compreensão da história Galáctica. As 30.000 estrelas com movimentos estranhos que revelaram esta fusão rodeiam-nos quase por completo; todas se movem de forma muito diferente da maioria das outras estrelas da Via Láctea, movendo-se "para dentro e para fora" em vez de "à volta". A Via Láctea e Gaia-Salsicha-Encélado fundiram-se há cerca de 10 mil milhões de anos, e este acontecimento moldou significativamente a forma e a evolução da nossa Galáxia desde então.

Os dados do Gaia também revelaram outro evento de fusão, Arjuna/Sequoia/I'itoi, que provavelmente ocorreu numa fase semelhante à de Gaia-Salsicha-Encélado. Pensa-se que este evento encheu o halo da jovem Via Láctea com enxames globulares e estrelas antigas de alta velocidade, todas a moverem-se de forma estranha e a orbitarem no sentido "errado" - na direção oposta à rotação da espiral. Arjuna/Sequoia/I'itoi e Gaia-Salsicha-Encélado podem ter sido galáxias associadas - talvez um par binário - antes de se fundirem com a Via Láctea.

Um estudo posterior do Gaia definiu seis grupos estelares distintos, representando seis fusões diferentes: as já mencionadas anã de Sagitário, Gaia-Salsicha-Encélado e Arjuna/Sequoia/I'itoi, Baleia, GNM-1/Wukong e Ponto. Pensa-se que a maioria tenha ocorrido há oito-dez mil milhões de anos atrás, sendo que apenas Sagitário é mais recente. Outro estudo, utilizando dados do Gaia, explorou uma população de enxames globulares e descobriu que estes se alinham bem com uma sétima fusão prevista. Esta fusão terá sido talvez a mais antiga a ocorrer há cerca de 11 mil milhões de anos, com uma galáxia agora referida como "Kraken".

Além disso, o Gaia revelou que algumas partes da Via Láctea são muito mais antigas do que se esperava e que houve duas fases-chave da história Galáctica. A primeira começou menos de mil milhões de anos após o Big Bang, quando as estrelas se começaram a formar num disco espesso. Dois mil milhões de anos mais tarde, foi desencadeada aqui uma segunda fase de formação estelar, bem como no halo e no disco mais fino. Pensa-se que esta segunda fase foi despoletada quando Gaia-Salsicha-Encélado colidiu com a Via Láctea.

Esta imagem mostra a Via Láctea vista pelo Gaia. Os quadrados representam a localização de enxames globulares, os triângulos a localização de galáxias satélite e os pequenos pontos são correntes estelares. Os pontos e quadrados a roxo são objetos trazidos para a Via Láctea pela fusão com a galáxia Ponto. Crédito: ESA/Gaia/DPAC

O Gaia também lançou o seu olhar sobre as galáxias companheiras mais pequenas que se encontram atualmente no espaço próximo. Estas incluem a Grande e a Pequena Nuvem de Magalhães e dezenas de outras galáxias anãs que se pensa estarem a orbitar a Via Láctea. No entanto, o Gaia estudou 40 destas companheiras e descobriu que se movem muito mais depressa do que as estrelas gigantes e os enxames de estrelas que se sabe estarem a orbitar a nossa Galáxia; isto significa que podem ser visitantes que só chegaram à nossa vizinhança nos últimos milhares de milhões de anos.

Características intrigantes e surpreendentes

A Via Láctea está repleta de fascinantes estruturas onduladas feitas de gás, cavidades vazias no espaço, surtos de formação estelar, grupos de enxames de estrelas que giram em torno do núcleo da Via Láctea, vizinhanças estranhas cheias de estrelas antigas e sinais remanescentes de braços espirais "fossilizados". Todas estas características, e outras, foram detetadas e exploradas pelo Gaia.

Em 2020, o Gaia detetou a maior estrutura gasosa jamais vista na nossa Galáxia: um conjunto longo, fino e ondulante de berçários estelares interligados, localizado no braço espiral próximo da Terra. Embora esta onda exista há muitos milhões de anos, os cientistas precisavam dos dados do Gaia sobre a estrutura 3D da Via Láctea para a encontrar e revelar a sua forma.

As medições precisas do Gaia, das posições e movimentos das estrelas, revelaram também a forma e a espessura das regiões de formação estelar em três dimensões - a primeira vez que estas chamadas nuvens moleculares foram cartografadas desta forma.

O mapeamento posterior revelou a origem e o impacto da Bolha Local, uma zona de espaço relativamente vazio, em forma de amendoim, que o Sol atravessa na sua órbita através da Via Láctea. Há já algum tempo que sabemos da existência da Bolha Local, mas o Gaia descobriu mais detalhes. Os cientistas do Gaia descobriram que uma série de explosões estelares empurraram o gás para fora, criando esta bolha e desencadeando a formação de todas as jovens estrelas que vemos na nossa vizinhança Galáctica.

Ilustração artística da Bolha Local com formação de estrelas a ocorrer na superfície da bolha. Os cientistas mostraram agora como uma cadeia de acontecimentos, iniciada há 14 milhões de anos com um conjunto de poderosas supernovas, levou à criação da vasta bolha, responsável pela formação de todas as jovens estrelas num raio de 500 anos-luz do Sol e da Terra. Crédito: CfA, Leah Hustak (STScI)

Olhando mais longe na Via Láctea, os cientistas utilizaram os dados do Gaia para mapear estruturas no disco exterior da nossa Galáxia, revelando um grande número de filamentos giratórios. Os cientistas sugerem que estes filamentos são, de facto, os remanescentes de braços espirais do passado. Estas estruturas ficaram excitadas ao longo do tempo, à medida que diferentes galáxias satélites passavam e interagiam com a nossa Galáxia, provocando a sua rotação.

Paralelamente às estruturas, o Gaia está a observar de perto as estrelas. A missão encontrou milhares de novos enxames estelares, muitos mais do que os que conhecíamos anteriormente, graças à aplicação pelos cientistas de novas técnicas de aprendizagem de máquina aos dados do Gaia. Numa das descobertas mais importantes, os astrónomos utilizaram os dados do Gaia para fazer "arqueologia galáctica" e descobrir que o núcleo da Via Láctea está cheio de estrelas verdadeiramente antigas: tão antigas que não possuem os metais mais pesados criados mais tarde na vida do Universo. Os investigadores identificaram estas estrelas explorando dois milhões de estrelas gigantes brilhantes nas regiões interiores da nossa Galáxia, mapeando o "pobre coração velho" da Via Láctea.

A ponta do icebergue

Estas descobertas são apenas alguns dos resultados inovadores do Gaia. Estas e outras resultaram numa visão renovada, mais clara e mais detalhada da estrutura, conteúdo e história da Via Láctea, dando-nos uma compreensão muito mais completa da nossa Galáxia.

"Para além de refinar e desmistificar algumas das coisas que já sabíamos, o Gaia questionou e, em última análise, rejeitou uma série de suposições que tínhamos sobre a Via Láctea", diz Paul McMillan da Universidade de Leicester. "Não é exagero dizer que o Gaia está a reescrever a história cósmica".

O Gaia lança dados em lotes. O primeiro, o segundo, parte do terceiro e a totalidade do terceiro foram lançados em 2016, 2018, 2020 e 2022, respetivamente, com um subsequente FPR ("focused product release") há apenas alguns meses. Este texto centra-se nas descobertas feitas desde o terceiro lançamento de dados do Gaia em 2020 e reflete apenas uma seleção da investigação proveniente da missão.

// ESA (comunicado de imprensa)

Quer saber mais?

CCVAlg - Astronomia:
13/10/2023 - Novo lançamento de dados do Gaia revela lentes raras, o núcleo de um enxame e ciência imprevista
25/03/2022 - Gaia descobre partes da Via Láctea muito mais antigas do que o esperado
14/01/2022 - Bolha com 1000 anos-luz de diâmetro, em torno do Sol, é a fonte de todas as estrelas jovens e próximas
28/12/2021 - Gaia encontra braços espirais fósseis na Via Láctea
26/11/2021 - Gaia revela que a maioria das companheiras galácticas da Via Láctea são recém-chegadas ao nosso canto do espaço
17/11/2020 - Decifrada a árvore genealógica da Via Láctea
29/05/2020 - Colisão galáctica pode ter desencadeado a formação do Sistema Solar
06/03/2020 - Gaia sugere que distorção da Via Láctea foi provocada por colisão
12/03/2019 - Hubble e Gaia medem, com precisão, a massa da Via Láctea
02/11/2018 - Astrónomos descobrem o gigante que moldou os primórdios da Via Láctea
25/09/2018 - Gaia faz alusão à vida turbulenta da nossa Galáxia

Via Láctea:
CCVAlg - Astronomia
Wikipedia
SEDS
Lista de correntes estelares da Via Láctea (Wikipedia)

Galáxia satélite:
Wikipedia

Galáxias satélites da Via Láctea:
Wikipedia

Grande Nuvem de Magalhães:
Wikipedia
SEDS

Anã de Sagitário:
SolStation.com
Wikipedia

Gaia-Salsicha-Encélado:
Wikipedia

Matéria escura:
Wikipedia

Gaia:
ESA
ESA - 2
Gaia/ESA
Programa Alertas de Ciência Fotométrica do Gaia
Catálogo DR3 do Gaia
Wikipedia

Esta ilustração mostra a distribuição da radiação da molécula de diazenílio (cores falsas) na Galáxia do Redemoinho, comparada com uma imagem ótica. As áreas avermelhadas na fotografia representam nebulosas de gás luminoso contendo estrelas quentes e massivas que atravessam zonas escuras de gás e poeira nos braços espirais. A presença de diazenílio nestas regiões escuras sugere nuvens de gás particularmente frias e densas. Crédito: Thomas Müller (HdA/MPIA), S. Stuber et al. (MPIA), NASA, ESA, S. Beckwith (STScI) e equipa do Património Hubble (STScI/AURA)

Uma equipa internacional de investigadores liderada por astrónomos do Instituto Max Planck de Astronomia mapeou meticulosamente e com um detalhe sem precedentes as grandes regiões de gás frio e denso, os futuros berçários estelares, numa galáxia que não a Via Láctea. Utilizando o interferómetro NOEMA, estas observações cobrem uma vasta extensão da galáxia, fornecendo informações sobre as diferentes condições conducentes à formação de estrelas. Os dados marcam um feito pioneiro neste tipo de medições, permitindo aos investigadores, pela primeira vez, examinar as fases iniciais da formação estelar para além da Via Láctea em escalas tão minúsculas como nuvens de gás individuais que dão origem a estrelas.

Paradoxalmente, a evolução das estrelas quentes inicia-se em alguns dos domínios mais frios do Universo - densas nuvens de gás e poeira que atravessam galáxias inteiras. "Para investigar as fases iniciais da formação de estrelas, onde o gás se condensa gradualmente até produzir estrelas, temos primeiro de identificar estas regiões", diz Sophia Stuber, estudante de doutoramento no Instituto Max Planck de Astronomia em Heidelberg, na Alemanha. É a autora principal do artigo de investigação publicado na revista Astronomy & Astrophysics. "Para este efeito, medimos a radiação emitida por moléculas específicas que são particularmente abundantes nestas zonas extremamente frias e densas".

Moléculas como sondas químicas

Os astrónomos utilizam normalmente moléculas como o HCN (cianeto de hidrogénio) e o N2H+ (diazenílio) como sondas químicas para explorar a formação de estrelas na Via Láctea. "Mas só agora conseguimos medir estas assinaturas em grande pormenor numa vasta gama de galáxias que não a Via Láctea, cobrindo várias zonas com condições diversas", explica Eva Schinnerer, líder do grupo de investigação do Instituto Max Planck de Astronomia. "Mesmo à primeira vista, é evidente que, embora as duas moléculas revelem efetivamente gás denso, também revelam diferenças interessantes."

Através de colisões com as abundantes moléculas de hidrogénio, que são elas próprias difíceis de detetar, outras moléculas entram em rotação. Após uma redução da velocidade de rotação, emitem radiação com comprimentos de onda característicos, cerca de três milímetros para as moléculas acima referidas.

Estas medições fazem parte de um programa de observação abrangente denominado SWAN (Surveying the Whirlpool at Arcsecond with NOEMA), coliderado por Schinnerer e Frank Bigiel da Universidade de Bona. Utilizando o NOEMA (Northern Extended Millimetre Array), um interferómetro de rádio situado nos Alpes franceses, a equipa pretende estudar a distribuição de várias moléculas nos 20.000 anos-luz interiores da Galáxia do Redemoinho (Messier 51), incluindo o cianeto de hidrogénio e o diazenílio. Para além das 214 horas de observação deste programa, cerca de 70 horas de outras campanhas de observação com o telescópio de prato único de 30 metros no sul da Espanha complementam o conjunto de dados.

"Como os dados dos interferómetros de rádio são muito mais complexos do que as imagens dos telescópios, o processamento e o refinamento dos dados demoraram aproximadamente outro ano", realça Jérôme Pety do IRAM (Institute de Radioastronomie Millimétrique), a instituição que opera os telescópios. Os telescópios interferométricos, como o NOEMA, são constituídos por várias antenas individuais que, em conjunto, atingem uma resolução de pormenor comparável à de um telescópio com um espelho primário de diâmetro equivalente ao espaço entre os telescópios individuais.

As propriedades do gás dependem do ambiente

Dado que observamos esta galáxia a uma distância de aproximadamente 28 milhões de anos-luz, podemos distinguir assinaturas de nuvens de gás individuais em diversas áreas, como o centro e os braços espirais. "Aproveitámos esta circunstância para determinar até que ponto os dois gases rastreiam as nuvens densas desta galáxia e se são igualmente adequados", explica Stuber.

Embora a intensidade da radiação do cianeto de hidrogénio e do diazenílio aumente e diminua consistentemente ao longo dos braços espirais, fornecendo resultados igualmente fiáveis para determinar a densidade do gás, os astrónomos encontram um desvio notável no centro galáctico. Em comparação com o diazenílio, o brilho da emissão de cianeto de hidrogénio aumenta mais significativamente nesta região. Parece existir aí um mecanismo que estimula o cianeto de hidrogénio a emitir luz adicional, o que não se observa no diazenílio.

"Suspeitamos que o núcleo galáctico ativo na Galáxia do Redemoinho é responsável por isto", diz Schinnerer. Esta região rodeia o buraco negro massivo central. Antes de o gás cair no buraco negro, forma um disco giratório, acelera a altas velocidades e é aquecido a milhares de graus por fricção, emitindo radiação intensa. Esta radiação poderia, de facto, contribuir parcialmente para a emissão adicional de moléculas de cianeto de hidrogénio. "No entanto, ainda temos de explorar em pormenor o que faz com que os dois gases se comportem de forma diferente", acrescenta Schinnerer.

Um desafio que vale a pena

Assim, pelo menos na região central da galáxia M51, o diazenílio parece ser a sonda de densidade mais fiável do que o cianeto de hidrogénio. Infelizmente, brilha em média cinco vezes menos para a mesma densidade de gás, aumentando significativamente o esforço de medição. A sensibilidade adicional necessária é conseguida através de um período de observação consideravelmente mais longo.

A perspetiva de explorar em pormenor as fases iniciais em galáxias fora da Via Láctea traz esperança aos cientistas. Uma visão tão clara da Galáxia do Redemoinho não está disponível para a Via Láctea. Embora as nuvens moleculares e as regiões de formação estelar estejam mais próximas na Via Láctea, determinar a estrutura exata e a localização dos braços espirais e das nuvens é consideravelmente mais difícil.

"Embora possamos aprender muito com o programa de observação detalhada da Galáxia do Redemoinho, este é, de certa forma, um projeto piloto", salienta Stuber. "Gostaríamos muito de explorar mais galáxias desta forma no futuro". No entanto, esta possibilidade enfrenta atualmente limitações devido às capacidades técnicas. A Galáxia do Redemoinho brilha excecionalmente à luz destas sondas químicas. Para outras galáxias, os telescópios e os instrumentos têm de ser muito mais sensíveis.

"O ngVLA (next-generation Very Large Array), atualmente em planeamento, deverá ser suficientemente potente", espera Schinnerer. Se tudo correr bem, só estará disponível daqui a cerca de dez anos. Até lá, a Galáxia do Redemoinho serve como um rico laboratório para explorar a formação estelar à escala galáctica.

// Instituto Max Planck de Astronomia (comunicado de imprensa)
// Universidade de Bona (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Astronomy & Astrophysics)
// Artigo científico (arXiv.org)

Quer saber mais?

Formação estelar:
Wikipedia

Galáxia do Redemoinho (Messier 51):
NASA
SEDS
Wikipedia

NOEMA (Northern Extended Milimeter Array):
IRAM
Wikipedia

O investigador pós-doutorado Eric MacLennan segura nas mãos um tipo muito raro de meteorito, o chamado condrito carbonáceo CY. Só se conhecem seis exemplares do mesmo tipo. A amostra foi emprestada pelo Museu de História Natural de Londres. Crédito: Susan Heikkinen

O asteroide 3200 Faetonte, que tem cinco quilómetros de diâmetro, há muito que intriga os investigadores. Uma cauda semelhante à de um cometa é visível durante alguns dias, quando o asteroide passa mais perto do Sol durante a sua órbita.

No entanto, as caudas dos cometas são normalmente formadas pela vaporização de gelo e dióxido de carbono, o que não pode explicar esta cauda. A cauda deveria ser visível já à distância de Júpiter em torno do Sol.

Quando a camada superficial de um asteroide se quebra, o cascalho e a poeira desprendidos continuam a viajar na mesma órbita e dão origem a um enxame de estrelas cadentes quando encontram a Terra. Faetonte provoca a chuva de meteoros das Geminídeas, que aparece nos céus todos os anos em meados de dezembro. Pelo menos de acordo com a hipótese prevalente, porque é nessa altura que a Terra atravessa o percurso do asteroide.

Até à data, as teorias sobre o que acontece à superfície de Faetonte, perto do Sol, permaneceram puramente hipotéticas. O que é que sai do asteroide? Como? A resposta a este enigma foi encontrada através da compreensão da composição de Faetonte.

Um grupo raro de meteoritos, constituído por seis meteoritos conhecidos

Num estudo recentemente publicado na revista Nature Astronomy por investigadores da Universidade de Helsínquia, o espetro infravermelho de Faetonte, anteriormente medido pelo telescópio espacial Spitzer da NASA, foi reanalisado e comparado com espetros infravermelhos de meteoritos medidos em laboratório.

Os investigadores descobriram que o espetro de Faetonte corresponde exatamente a um certo tipo de meteorito, o chamado condrito carbonáceo CY. Trata-se de um tipo de meteorito muito raro, do qual apenas se conhecem seis exemplares.

Os asteroides também podem ser estudados através da recolha de amostras no espaço, mas os meteoritos podem ser estudados sem missões espaciais dispendiosas. Os asteroides Ryugu e Bennu, alvos de recentes missões de recolha de amostras da JAXA e da NASA, pertencem aos meteoritos CI e CM.

Os três tipos de meteoritos têm origem no nascimento do Sistema Solar e assemelham-se parcialmente uns aos outros, mas apenas o grupo CY mostra sinais de secagem e decomposição térmica devido a um aquecimento recente.

Todos os três grupos mostram sinais de uma mudança que ocorreu durante a evolução inicial do Sistema Solar, onde a água se combina com outras moléculas para formar minerais de filossilicatos e carbonato. No entanto, os meteoritos do tipo CY diferem dos outros devido ao seu elevado teor de sulfureto de ferro, o que sugere a sua própria origem.

O espetro de Faetonte coincide com os espetros dos condritos carbonáceos CY

A análise do espetro infravermelho de Faetonte mostrou que o asteroide era composto de pelo menos olivina, carbonatos, sulfuretos de ferro e minerais de óxido. Todos estes minerais apoiam a ligação aos meteoritos CY, especialmente o sulfureto de ferro. Os carbonatos sugerem alterações no conteúdo de água que se enquadram na composição primitiva, enquanto a olivina é um produto da decomposição térmica de filossilicatos a temperaturas extremas.

Na investigação, foi possível mostrar com modelação térmica quais as temperaturas que prevalecem na superfície do asteroide e quando certos minerais se decompõem e libertam gases. Quando Faetonte passa perto do Sol, a temperatura da sua superfície aumenta para cerca de 800°C. O grupo de meteoritos CY encaixa-se bem nesta situação. A temperaturas semelhantes, os carbonatos produzem dióxido de carbono, os filossilicatos libertam vapor de água e os sulfuretos o gás enxofre.

De acordo com o estudo, todos os minerais identificados em Faetonte parecem corresponder aos minerais dos meteoritos do tipo CY. As únicas exceções foram os óxidos portlandita e brucita, que não foram detetados nos meteoritos. No entanto, estes minerais podem formar-se quando os carbonatos são aquecidos e destruídos na presença de vapor de água.

A cauda e a chuva de meteoros têm uma explicação

A composição e a temperatura do asteroide explicam a formação de gás perto do Sol, mas será que também explicam a poeira e o cascalho que formam os meteoros das Geminídeas? Será que o asteroide tinha pressão suficiente para levantar poeira e rocha da sua superfície?

Os investigadores utilizaram dados experimentais de outros estudos em conjunto com os seus modelos térmicos e, com base neles, estimaram que, quando o asteroide passa mais perto do Sol, é libertado gás da estrutura mineral do asteroide, o que pode provocar a desagregação da rocha. Além disso, a pressão produzida pelo dióxido de carbono e pelo vapor de água é suficientemente elevada para levantar pequenas partículas de poeira da superfície do asteroide.

"A emissão de sódio pode explicar a fraca cauda que observamos perto do Sol, e a decomposição térmica pode explicar a forma como a poeira e o cascalho são libertados de Faetonte", diz o autor principal do estudo, o investigador de pós-doutoramento Eric MacLennan, da Universidade de Helsínquia.

"Foi fantástico ver como cada um dos minerais descobertos parecia encaixar-se e também explicar o comportamento do asteroide", resume o professor associado Mikael Granvik da Universidade de Helsínquia.

// Universidade de Helsínquia (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Nature Astronomy)
// Artigo científico (arXiv.org)

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