DIA 24/05: 145.º DIA DO CALENDÁRIO GREGORIANO
NESTE DIA ACONTECEU...
Morre, em 1543, Nicolau Copérnico, famoso astrónomo, autor do livro "Das revoluções dos Mundos Celestes".
Adiou a publicação da sua teoria por uns 30 anos; a primeira obra completa foi imprimida poucas horas antes da sua morte. Foi colocada na sua cama, para que pudesse tê-la a seu lado. Mas nessa altura já a sua mente delirava e não pôde comentar o prefácio anónimo do livro, que dizia aos leitores que o conteúdo do livro podia não ser verdadeiro, ou até mesmo provável. Nunca se soube com certeza se autorizou aquele prefácio, ou se realmente acreditava no seu sistema.
Em 1686, nascia Daniel Gabriel Fahrenheit, físico e engenheiro alemão, famoso por inventar o termómetro de mercúrio e por desenvolver uma escala de temperatura, agora com o seu nome.
Em 1962, projeto Mercury: o astronauta americano Scott Carpenter orbita a Terra três vezes na cápsula espacial Aurora 7. HOJE, NO COSMOS:
Vega é a estrela mais brilhante a este-nordeste após o cair da noite. Para baixo e para a sua esquerda, a cerca de dois punhos à distância do braço esticado, está Deneb, menos brilhante. Essas duas estrelas constituem dois-terços do Triângulo de Verão.
Então onde está o restante terço? Com o verão ainda a quatro semanas (astronomicamente falando), Altair permanece por trás do horizonte até pouco depois das 22:30. Observe-a a nascer a três ou quatro punhos à distância do braço esticado para baixo e para a direita de Vega.
DIA 25/05: 146.º DIA DO CALENDÁRIO GREGORIANO
NESTE DIA ACONTECEU...
Em 240 AC, primeira passagem registada do Cometa Halley pelo seu periélio.
Em 1961, o presidente americano John F. Kennedy anuncia perante uma sessão do Congresso o seu objetivo de "colocar um homem na Lua" antes do fim da década.
Em 1966, lançamento do Explorer 32.
Em 1997, a sonda Galileu passa pela lua joviana Calisto a uma distância de apenas 415 km!
Em 2008, o "lander"Phoenix aterra na região Vastitas Borealis de Marte para procurar ambientes favoráveis à água e à vida microbiana.
Em 2012, a nave Dragon torna-se na primeira nave comercial a atracar com a Estação Espacial Internacional. HOJE, NO COSMOS:
Já tentou observar Mercúrio ao amanhecer? Está muito baixo a este cerca de meia-hora antes do nascer-do-Sol. Em breve ficará demasiado perto do Sol. Traga binóculos consigo.
DIA 26/05: 147.º DIA DO CALENDÁRIO GREGORIANO
NESTE DIA ACONTECEU...
Em 1951, nascia Sally Ride, a primeira mulher americana no espaço.
Em 1969, a Apollo 10 regressa à Terra após oito dias, durante os quais foram testados todos os componentes necessários para a primeira aterragem lunar. HOJE, NO COSMOS:
Capella põe-se a noroeste depois do anoitecer por estas noites (dependendo da latitude do observador). Isso deixa Vega e Arcturo como as estrelas mais brilhantes no céu noturno. Vega brilha a este-nordeste. Arcturo está muito alta a sul.
A um-terço do caminho entre Arcturo e Vega, procure o semicírculo de Coroa Boreal e a sua estrela Alphecca, de magnitude 2, a única moderadamente brilhante.
A dois-terços entre Arcturo e Vega está a constelação de Hércules, agora quase nivelada. Use binóculos ou um telescópio para observar a sua fronteira superior. A um-terço do percurso da fronteira esquerda, para a direita, está M13, de sexta magnitude, um dos dois grandes enxames globulares de Hércules. Um telescópio com 4 ou 6 polegadas começa a resolver parte do seu aspeto difuso. Localizado a 22.000 anos-luz de distância, bem acima do plano da Via Láctea, M13 contém várias centenas de milhares de estrelas num enxame com aproximadamente 140 anos-luz de diâmetro.
DIA 27/05: 148.º DIA DO CALENDÁRIO GREGORIANO
NESTE DIA ACONTECEU...
Em 1999, lançamento da missão STS-96 do vaivém Discovery. HOJE, NO COSMOS:
Voltando a Vega, alta a este-nordeste, que domina o céu a este-nordeste com o avançar da noite. Procure a sua ténue constelação, Lira, logo abaixo. A parte mais conhecida de Lira é um pequeno triângulo quase equilátero, com Vega no seu topo, e um paralelograma maior para baixo e para a direita do canto inferior do triângulo. As duas estrelas mais baixas do paralelograma, Beta e Gamma Lyrae, são as duas estrelas mais brilhantes do padrão, depois de Vega.
Webb desvenda o caso de um exoplaneta inchado
Esta ilustração mostra o possível aspeto do exoplaneta WASP-107 b, com base em dados recentes recolhidos pelo Telescópio Espacial James Webb da NASA, juntamente com observações anteriores do Hubble e de outros telescópios espaciais e terrestres.
WASP-107 b é um exoplaneta do tipo "Neptuno quente" que orbita uma estrela relativamente pequena e fria a cerca de 210 anos-luz da Terra, na direção da constelação de Virgem. O planeta tem cerca de 80% do tamanho de Júpiter em termos de volume, mas tem uma massa inferior a 10% da de Júpiter, o que o torna um dos exoplanetas menos densos conhecidos.
WASP-107 b orbita a sua estrela a uma distância de cerca de 8 milhões de quilómetros (0,055 unidades astronómicas, ou UA), completando uma órbita em 5,72 dias. O planeta sofre acoplamento de maré: gira à mesma velocidade a que orbita a estrela, o que significa que um lado está permanentemente iluminado e o outro em escuridão contínua, pelo que não há ciclo dia-noite. A órbita de WASP-107 b é ligeiramente elíptica, o que significa que a força gravitacional entre a estrela e o planeta muda continuamente à medida que o planeta se aproxima e se afasta da estrela durante a sua órbita.
As observações sugerem que o planeta tem um núcleo relativamente grande rodeado por uma massa relativamente pequena dos gases hidrogénio e hélio, inflada pelo aquecimento de maré.
WASP-107 b não foi diretamente fotografado por nenhum telescópio.
Crédito: NASA, ESA, CSA, R. Crawford (STScI)
Dados recolhidos com o Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA, combinados com observações anteriores do Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA, mostram surpreendentemente pouco metano (CH4) na atmosfera de WASP-107 b, indicando que o interior do planeta deve ser significativamente mais quente e o núcleo muito mais massivo do que se estimava anteriormente.
Porque é que o exoplaneta gigante gasoso e quente WASP-107 b é tão inchado? Duas equipas independentes de investigadores têm uma resposta.
Pensa-se que a temperatura inesperadamente elevada é o resultado do aquecimento de maré causado pela órbita ligeiramente não circular do planeta e pode explicar como é que WASP-107 b pode ser tão inchado sem recorrer a teorias extremas sobre a sua formação.
Os resultados, que foram possíveis graças à extraordinária capacidade do Webb para medir a luz que passa através das atmosferas dos exoplanetas, podem explicar o inchaço de dúzias de exoplanetas de baixa densidade, ajudando a resolver um mistério de longa data na ciência exoplanetária.
O problema com WASP-107 b
Com mais de três-quartos do volume de Júpiter, mas menos de um-décimo da sua massa, WASP-107 b, considerado um "Neptuno quente", é um dos exoplanetas menos densos conhecidos. Embora os planetas inchados não sejam invulgares, a maior parte deles são mais quentes e mais massivos e, por isso, mais fáceis de explicar.
"Com base no seu raio, massa e idade, pensávamos que WASP-107 b tinha um núcleo rochoso muito pequeno, rodeado por uma enorme massa de hidrogénio e hélio", explicou Luis Welbanks da Universidade do Estado do Arizona, autor principal de um artigo científico publicado na Nature. "Mas era difícil compreender como é que um núcleo tão pequeno podia acumular tanto gás e depois não crescer até se tornar um planeta da massa de Júpiter".
Se WASP-107 b tem mais massa no núcleo, a atmosfera deve ter-se contraído à medida que o planeta arrefeceu desde a sua formação. Sem uma fonte de calor para reexpandir o gás, o planeta deveria ser muito mais pequeno. Embora WASP-107 b tenha uma distância orbital de apenas 8 milhões de quilómetros (um-sétimo da distância entre Mercúrio e o Sol), não recebe energia suficiente da sua estrela para estar tão inchado.
"WASP-107 b é um alvo muito interessante para o Webb porque é significativamente mais frio e mais parecido com Neptuno em massa do que muitos dos outros planetas de baixa densidade, os Júpiteres quentes, que temos estudado", disse David Sing da Universidade Johns Hopkins, autor principal de um outro estudo paralelo também publicado ao mesmo tempo na revista Nature. "Como resultado, devemos ser capazes de detetar metano e outras moléculas que nos podem dar informação sobre a sua química e dinâmica interna que não conseguimos obter de um planeta mais quente."
Este espetro de transmissão, captado com os telescópios espaciais Hubble e James Webb, mostra as quantidades de diferentes comprimentos de onda (cores) da luz estelar bloqueada pela atmosfera do exoplaneta gigante gasoso WASP-107 b .
O espetro inclui luz recolhida em quatro observações separadas, utilizando um total de três instrumentos diferentes: o WFC3 do Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA (0,8-1,6 micrómetros), o NIRCam do Webb (2,4-4,0 micrómetros e 3,9-5,0 micrómetros) e o MIRI do Webb (5-12 micrómetros). Cada conjunto de medições foi efetuado observando o sistema estrela-planeta durante cerca de 10 horas antes, durante e depois do trânsito, à medida que o planeta se movia pela face da estrela.
Comparando o brilho da luz filtrada através da atmosfera do planeta (luz transmitida) com a luz estelar não filtrada, é possível calcular a quantidade de cada comprimento de onda que é bloqueada pela atmosfera. Uma vez que cada molécula absorve uma combinação única de comprimentos de onda, o espetro de transmissão pode ser usado para determinar a abundância de vários gases.
Este espetro mostra evidências claras da presença de água (H2O), dióxido de carbono (CO2), monóxido de carbono (CO), metano (CH4), dióxido de enxofre (SO2) e amoníaco (NH3) na atmosfera do planeta, permitindo aos investigadores estimar a sua temperatura interior e a massa do seu núcleo.
Esta cobertura de comprimentos de onda, do ótico ao infravermelho médio, é a mais ampla de qualquer espetro de transmissão exoplanetário até à data, e inclui a primeira deteção de amoníaco na atmosfera de um exoplaneta.
Crédito: NASA, ESA, CSA, R. Crawford (STScI)
Um tesouro de moléculas anteriormente indetetáveis
O raio gigante de WASP-107 b, a sua atmosfera alargada e a sua órbita tornam-no ideal para a espetroscopia de transmissão, um método utilizado para identificar os vários gases na atmosfera de um exoplaneta com base na forma como afetam a luz estelar.
Combinando observações do instrumento NIRCam (Near-Infrared Camera) e do MIRI (Mid-Infrared Instrument) do Webb e do WFC3 (Wide Field Camera 3) do Hubble, a equipa de Welbanks conseguiu construir um amplo espetro de 0,8 a 12,2 micrómetros da luz absorvida pela atmosfera de WASP-107 b. Usando o espetrógrafo NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) do Webb, a equipa de Sing construiu um espetro independente que cobre 2,7 a 5,2 micrómetros.
A precisão notável dos dados permite não só detetar, mas também medir as abundâncias de uma grande quantidade de moléculas, incluindo vapor de água (H2O), metano (CH4), dióxido de carbono (CO2), monóxido de carbono (CO), dióxido de enxofre (SO2) e amoníaco (NH3).
"Com a espetroscopia NIRSpec do Webb obtemos uma visão direta da química de WASP-107 b", disse Stephan Birkmann da ESA e investigador principal das observações NIRSpec do estudo. "A espetroscopia NIRSpec permite-nos sondar a composição atmosférica do planeta e complementa perfeitamente as observações MIRI e NIRCam."
Gás em ebulição, interior quente e núcleo massivo
Ambos os espetros mostram uma surpreendente ausência de metano na atmosfera de WASP-107 b: um-milésimo da quantidade esperada com base na sua temperatura presumida.
"Isto é uma evidência de que o gás quente das profundezas do planeta deve estar a misturar-se vigorosamente com as camadas mais frias a montante", explicou Sing. "O metano é instável a altas temperaturas. O facto de termos detetado tão pouco, apesar de termos detetado outras moléculas com carbono, diz-nos que o interior do planeta deve ser significativamente mais quente do que pensávamos."
Este espetro de transmissão, captado com o NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) do Webb, mostra as quantidades de diferentes comprimentos de onda (cores) da luz estelar no infravermelho próximo bloqueadas pela atmosfera do exoplaneta gigante gasoso WASP-107 b .
O espetro foi obtido através da observação do sistema estrela-planeta durante cerca de 8,5 horas antes, durante e depois do trânsito, à medida que o planeta se movia pela face da estrela.
Ao comparar o brilho da luz filtrada através da atmosfera do planeta (luz transmitida) com a luz estelar não filtrada, é possível calcular a quantidade de cada comprimento de onda que é bloqueada pela atmosfera. Uma vez que cada molécula absorve uma combinação única de comprimentos de onda, o espetro de transmissão pode ser usado para determinar a abundância de vários gases.
Este espetro mostra evidências claras da presença de água (H2O), dióxido de carbono (CO2), monóxido de carbono (CO), metano (CH4) e dióxido de enxofre (SO2) na atmosfera do planeta, permitindo aos investigadores estimar a sua temperatura interior e a massa do seu núcleo.
Crédito: NASA, ESA, CSA, R. Crawford (STScI)
Uma fonte provável da extra energia interna de WASP-107 b é o aquecimento de maré causado pela sua órbita ligeiramente elíptica. Com a distância entre a estrela e o planeta a mudar continuamente ao longo da órbita de 5,7 dias, a atração gravitacional também muda, esticando o planeta e aquecendo-o.
Os investigadores já tinham proposto que o aquecimento provocado pelas marés poderia ser a causa do inchaço de WASP-107 b, mas até aos resultados do Webb, não havia evidências.
Uma vez estabelecido que o planeta tem calor interno suficiente para agitar completamente a atmosfera, as equipas aperceberam-se que os espetros poderiam também fornecer uma nova forma de estimar o tamanho do núcleo.
"Se soubermos quanta energia existe no planeta e que proporção do planeta é constituída por elementos mais pesados, como o carbono, o azoto, o oxigénio e o enxofre, e quanto é constituída por hidrogénio e hélio, podemos calcular quanta massa deve existir no núcleo", explicou Daniel Thorngren da Universidade Johns Hopkins.
Ao que parece, o núcleo tem pelo menos o dobro da massa inicialmente estimada, o que faz mais sentido em termos da formação planetária.
Em suma, WASP-107 b não é tão misterioso como parecia.
"Os dados do Webb dizem-nos que planetas como WASP-107 b não tiveram de se formar de uma forma estranha, com um núcleo superpequeno e um enorme invólucro gasoso", explicou Mike Line da Universidade do Estado do Arizona. "Em vez disso, podemos pegar em algo mais parecido com Neptuno, com muita rocha e não tanto gás, aumentar a temperatura e fazer com que tenha o aspeto que tem".
Revelada a natureza de uma borboleta cósmica gigante
O centro desta composição mostra IRAS 23077, provavelmente o maior disco de formação planetária alguma vez visto, que se parece com uma borboleta cósmica gigante. Os dados do SMA (Submillimeter Array) em comprimentos de onda rádio são mostrados a cor-de-rosa, e os dados do Pan-STARRS em comprimentos de onda óticos são mostrados como uma imagem a cores. A maioria das estrelas próximas aparece a branco ou a vermelho. A estrela no centro de IRAS 23077 não é visível porque a sua luz é bloqueada pelo disco circundante, que é visto de lado. Os dados azuis do PanSTARRS para IRAS 23077 mostram os grãos de poeira mais pequenos, com tamanhos de apenas alguns micrómetros. Estes grãos de poeira são elevados para as camadas mais altas do disco de IRAS 23077 e aparecem como dois lóbulos brilhantes, com uma forma semelhante à das asas de uma borboleta. Os dois filamentos ténues na região norte de IRAS 23077 podem ser restos da formação de IRAS 23077. Os dados cor-de-rosa do SMA mostram grãos de poeira maiores, com tamanhos de cerca de um milímetro. Estes grãos de poeira maiores coincidem com o plano médio do disco de formação planetária, onde os grãos de poeira assentam e crescem para tamanhos maiores, acabando por formar planetas.
Crédito: rádio - SAO/ASIAA/SMA/K. Monsch et al; ótico - Pan-STARRS
Os astrónomos descobriram o que é provavelmente o maior disco de formação planetária alguma vez visto, que aparece como uma borboleta cósmica gigante no céu noturno. Esta descoberta fornece uma nova perspetiva sobre os ambientes onde os planetas se formam.
Oficialmente conhecida como IRAS 23077+6707 (ou IRAS 23077, para abreviar), esta borboleta cósmica gigante está a cerca de 1000 anos-luz da Terra e foi inicialmente descoberta em 2016 por Ciprian T. Berghea, do Observatório Naval dos EUA, utilizando o Pan-STARRS (Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System). No entanto, durante anos permaneceu descaracterizada.
Dois novos artigos científicos revelaram agora a verdadeira natureza de IRAS 23077. Um dos trabalhos, liderado por Berghea e aceite para publicação na revista The Astrophysical Journal Letters, relata a descoberta de que IRAS 23077 é uma estrela jovem localizada no meio do que parecia ser um enorme disco de formação planetária. No segundo artigo científico, já publicado na mesma revista, os investigadores confirmam a descoberta de um grande disco de formação planetária, usando o SMA (Submillimeter Array).
O SMA é uma rede de telescópios no Hawaii operado conjuntamente pelo Observatório Astrofísico Smithsonian no Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian e pelo ASIAA (Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics) em Taiwan. Deteta luz em comprimentos de onda milimétricos, um tipo de onda rádio.
"Depois de termos descoberto este possível disco de formação planetária a partir dos dados do Pan-STARRS, quisemos observá-lo com o SMA, o que nos permitiu compreender a sua natureza física," explica Kristina Monsch, astrofísica do Observatório Astrofísico Smithsonian e bolseira de pós-doutoramento do Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian, que liderou a campanha do SMA. "O que encontrámos foi incrível - evidências de que este é o maior disco de formação planetária alguma vez descoberto. É extremamente rico em poeira e gás, que sabemos serem os blocos de construção dos planetas."
A inserção mostra evidências convincentes de que IRAS 23077 contém um disco de formação planetária. Juntamente com os grãos de poeira, o SMA também pode observar o gás frio de monóxido de carbono que constitui a maior parte de um disco protoplanetário. Medindo a sua estrutura de velocidades e dividindo-a em componentes "desviadas para o azul" e "desviadas para o vermelho", que mostram o material a mover-se na nossa direção e a afastar-se de nós, respetivamente, a equipa mostrou que o gás está a girar em torno da estrela central, como seria de esperar de um disco de formação planetária. A linha no canto inferior esquerdo mostra o diâmetro do disco, equivalente a 660 vezes a distância entre o Sol e Júpiter.
Crédito: SAO/ASIAA/SMA/K. Monsch et al; ótico - Pan-STARRS
Os discos de formação planetária - chamados "discos protoplanetários" pelos astrónomos - são berçários planetários nos quais se formam planetas rochosos como a Terra e Marte, e planetas gigantes como Júpiter e Saturno, em torno de estrelas jovens. São ricos em poeira e gás e giram com uma assinatura específica que os astrónomos podem usar para inferir os seus tamanhos e as massas das suas estrelas centrais.
Alguns discos protoplanetários são vistos de lado, o que significa que estão orientados de tal forma que os seus próprios discos ricos em poeira e gás obscurecem completamente a luz emitida pela sua estrela-mãe, como é o caso de IRAS 23077. Embora as suas estrelas possam estar encobertas, as assinaturas de poeira e gás dos seus discos circundantes podem ainda ser brilhantes em comprimentos de onda milimétricos, como as obtidas pelo SMA.
"Os dados do SMA fornecem-nos a prova irrefutável de que se trata de um disco e, juntamente com a estimativa da distância do sistema, de que está a girar em torno de uma estrela provavelmente duas a quatro vezes mais massiva do que o nosso Sol", disse Monsch. "A partir dos dados do SMA podemos também 'pesar' a poeira e o gás neste berçário planetário, que descobrimos ter material suficiente para formar muitos planetas gigantes - e a distâncias 300 vezes superiores à distância entre o Sol e Júpiter!".
"A descoberta de uma estrutura tão extensa e brilhante como IRAS 23077 coloca algumas questões importantes," disse o coautor Joshua Bennett Lovell, astrofísico do Observatório Astrofísico Smithsonian e bolseiro do SMA no Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian. "Quantos mais objetos destes nos escaparam? É necessário um estudo mais aprofundado de IRAS 23077 para investigar as possíveis rotas para a formação de planetas nestes ambientes extremamente jovens, e como estes podem ser comparados com as populações de exoplanetas observados em torno de estrelas distantes mais massivas do que o nosso Sol."
"Para além de obtermos novos dados sobre IRAS 23077, temos também de continuar a procurar outros objetos semelhantes se quisermos desvendar a história de como os sistemas planetários se desenvolvem nos seus primeiros anos", disse o coautor Jeremy Drake, cientista-chefe de Astrofísica no Centro de Tecnologia Avançada da Lockheed Martin.
IRAS 23077 foi inicialmente designado "Chivito de Drácula" por Ciprian Berghea, que cresceu na região da Transilvânia, na Roménia, perto do local onde Vlad Drácula viveu. Em analogia com o famoso objeto "Hambúrguer de Gomez", que é outro enorme disco de formação planetária visto de lado, seguiram a sugestão de Ana Mosquera, coautora de Berghea, para lhe dar o nome do prato nacional do seu país, o "chivito", uma sanduíche tipo hambúrguer do Uruguai.
Usando material estelar oscilante, os astrónomos mediram pela primeira vez a rotação de um buraco negro supermassivo
Esta figura esquemática representa a precessão de um disco de acreção formado a partir dos detritos de uma estrela em torno de um buraco negro supermassivo. O painel da esquerda mostra a fase de precessão quando o disco de acreção está próximo de uma configuração vista de lado, o que resulta numa área mais pequena do disco a ser observada e, portanto, numa luminosidade mais baixa. O observador pode ver maioritariamente as partes mais frias e exteriores do disco em precessão. O painel da direita mostra uma fase de precessão quase de face, quando a área visível do disco é maior e, portanto, a luminosidade também aumenta. As partes internas e mais quentes do disco ficam então totalmente expostas.
Crédito: cortesia de Michal Zajacek e Dheeraj Pasham
Os astrónomos do MIT (Massachusetts Institute of Technology), da NASA e de outras instituições têm uma nova forma de medir a velocidade de rotação de um buraco negro, utilizando as consequências do seu banquete estelar.
O método tira partido de um evento de perturbação de marés de um buraco negro - um momento de brilho intenso em que um buraco negro exerce marés sobre uma estrela próxima e a desfaz em pedaços. À medida que a estrela é perturbada pelas imensas forças de maré do buraco negro, metade da estrela é destruída, enquanto a outra metade é lançada à volta do buraco negro, gerando um disco de acreção intensamente quente de material estelar em rotação.
A equipa liderada pelo MIT demonstrou que a oscilação do recém-criado disco de acreção é fundamental para determinar a rotação inerente ao buraco negro central.
Num estudo publicado na revista Nature, os astrónomos referem que mediram a rotação de um buraco negro supermassivo próximo, seguindo o padrão de flashes de raios X que o buraco negro produziu imediatamente a seguir a um evento de perturbação de marés. A equipa seguiu os flashes durante vários meses e determinou que eram provavelmente um sinal de um disco de acreção brilhante e quente que oscilava para trás e para a frente à medida que era empurrado e puxado pela rotação do próprio buraco negro.
Ao rastrear a forma como a oscilação do disco se alterava ao longo do tempo, os cientistas puderam calcular o quanto o disco estava a ser afetado pela rotação do buraco negro e, por sua vez, a que velocidade o próprio buraco negro estava a girar. A sua análise mostrou que o buraco negro girava a menos de 25 por cento da velocidade da luz - relativamente lento, no que diz respeito aos buracos negros.
O autor principal do estudo, o investigador do MIT Dheeraj "DJ" Pasham, afirma que o novo método poderá ser utilizado para medir a rotação de centenas de buracos negros no Universo local nos próximos anos. Se os cientistas conseguirem determinar as rotações de muitos buracos negros próximos, poderão começar a compreender como é que os gigantes gravitacionais evoluíram ao longo da história do Universo.
"Ao estudar vários sistemas nos próximos anos com este método, os astrónomos podem estimar a distribuição global das rotações dos buracos negros e compreender a questão de longa data de como evoluem ao longo do tempo", diz Pasham, que é membro do Instituto Kavli de Astrofísica e Investigação Espacial do MIT.
Os coautores do estudo incluem colaboradores de várias instituições, incluindo a NASA, a Universidade Masaryk na Chéquia, a Universidade de Leeds, a Universidade de Syracuse, a Universidade de Tel Aviv, a Academia Polaca de Ciências, entre outras.
Calor "triturado"
Cada buraco negro tem uma rotação inerente que foi moldada pelos seus encontros cósmicos ao longo do tempo. Se, por exemplo, um buraco negro cresceu principalmente por acreção - breves instâncias em que algum material cai no disco, isso faz com que o buraco negro gire a velocidades bastante elevadas. Em contraste, se um buraco negro cresce principalmente por fusão com outros buracos negros, cada fusão pode tornar as coisas mais lentas, uma vez que a rotação de um buraco negro "combate" com a rotação do outro.
Quando um buraco negro gira, arrasta consigo o espaço-tempo que o rodeia. Este efeito de arrasto é um exemplo da precessão de Lense-Thirring, uma teoria de longa data que descreve as formas como campos gravitacionais extremamente fortes, como os gerados por um buraco negro, podem puxar o espaço e o tempo circundantes. Normalmente, este efeito não seria óbvio à volta dos buracos negros, uma vez que os objetos massivos não emitem luz.
Mas, nos últimos anos, os físicos propuseram que, em casos como o de um evento de perturbação de marés, ou TDE (sigla inglesa para "tidal disruption event"), os cientistas poderiam ter a hipótese de seguir a luz dos detritos estelares à medida que estes são arrastados. E, assim sendo, esperar medir a rotação do buraco negro.
Em particular, durante um TDE, os cientistas preveem que uma estrela pode cair num buraco negro a partir de qualquer direção, gerando um disco de material branco e quente que pode estar inclinado, ou desalinhado, em relação à rotação do buraco negro (imagine o disco de acreção como um donut inclinado que está a girar em torno de um buraco que tem a sua própria rotação). Quando o disco encontra a rotação do buraco negro, ele oscila à medida que o buraco negro o puxa para o alinhamento. Eventualmente, a oscilação diminui à medida que o disco se acomoda na rotação do buraco negro. Os cientistas previram que a oscilação do disco de um TDE deveria, portanto, ser uma assinatura mensurável da rotação do buraco negro.
"Mas a chave era ter as observações corretas", diz Pasham. "A única forma de o fazer é, assim que se dá um evento de perturbação de marés, arranjar um telescópio que olhe para este objeto continuamente, durante muito tempo, para que se possa sondar todo o tipo de escalas de tempo, de minutos a meses".
Uma captura de alta cadência
Nos últimos cinco anos, Pasham tem procurado eventos de perturbação de marés que sejam suficientemente brilhantes e estejam suficientemente próximos para poder acompanhar rapidamente e detetar sinais da precessão de Lense-Thirring. Em fevereiro de 2020, ele e os seus colegas tiveram sorte, com a deteção de AT2020ocn, um flash brilhante, emanando de uma galáxia a cerca de mil milhões de anos-luz de distância, que foi inicialmente detetado na banda ótica pelo ZTF (Zwicky Transient Facility).
Nos dados óticos, o clarão parecia ser o primeiro momento após um TDE. Sendo ambos brilhantes e relativamente próximos, Pasham suspeitou que o TDE poderia ser o candidato ideal para procurar sinais da oscilação do disco e possivelmente medir a rotação do buraco negro no centro da galáxia hospedeira. Mas, para isso, precisaria de muito mais dados.
"Precisávamos de dados rápidos e de alta cadência", diz Pasham. "A chave era apanhar isto logo no início, porque esta precessão, ou oscilação, só deveria estar presente no início. Se fosse mais tarde, o disco deixaria de oscilar".
A equipa descobriu que o telescópio NICER da NASA foi capaz de captar o TDE e de o observar continuamente durante meses. O NICER (Neutron star Interior Composition ExploreR) é um telescópio de raios X instalado na Estação Espacial Internacional que mede a radiação em torno de buracos negros e outros objetos gravitacionais extremos.
Pasham e os seus colegas analisaram as observações NICER de AT2020ocn durante 200 dias após a deteção inicial do evento de perturbação de marés. Descobriram que o evento emitia raios X que pareciam atingir um pico de 15 em 15 dias, durante vários ciclos, antes de se extinguirem. Interpretaram os picos como momentos em que o disco de acreção do TDE oscilava visto de face, emitindo raios X diretamente para o telescópio do NICER, antes de oscilar para longe enquanto continuava a emitir raios X (semelhante a acenar com uma lanterna na direção de alguém e para outra direção a cada 15 dias).
Os investigadores pegaram neste padrão de oscilação e trabalharam-no na teoria original da precessão de Lense-Thirring. Com base em estimativas da massa do buraco negro e da estrela perturbada, conseguiram chegar a uma estimativa da rotação do buraco negro - menos de 25 por cento da velocidade da luz.
Os seus resultados marcam a primeira vez que os cientistas usaram observações de um disco oscilante após um evento de perturbação de marés para estimar a rotação de um buraco negro.
"Os buracos negros são objetos fascinantes e os fluxos de matéria que vemos cair sobre eles podem gerar alguns dos acontecimentos mais luminosos do Universo", afirma Chris Nixon, coautor do estudo e professor associado de física teórica na Universidade de Leeds. "Embora haja muita coisa que ainda não compreendemos, existem espantosas instalações observacionais que continuam a surpreender-nos e a gerar novas vias para explorar. Este evento é uma dessas surpresas".
Com a entrada em funcionamento de novos telescópios, como o Observatório Rubin, nos próximos anos, Pasham prevê mais oportunidades para determinar a rotação dos buracos negros.
"A rotação de um buraco negro supermassivo diz-nos qual a história desse buraco negro", diz Pasham. "Mesmo que uma pequena fração dos que o Rubin captar tenha este tipo de sinal, temos agora uma forma de medir a rotação de centenas de TDEs. Poderíamos então fazer uma grande afirmação sobre a forma como os buracos negros evoluem ao longo da idade do Universo".
Euclid celebra a primeira ciência com vistas cósmicas deslumbrantes (via ESA)
A missão espacial Euclid da ESA divulgou cinco novas imagens sem precedentes do Universo. As imagens nunca antes vistas demonstram a capacidade do Euclid para desvendar os segredos do cosmos e permitem aos cientistas procurar planetas errantes, usar lentes de galáxias para estudar matéria misteriosa e explorar a evolução do Universo. Ler fonte
Buracos negros "estrela da morte" vistos em ação (via Chandra/Harvard)
Buracos negros enormes estão a disparar poderosos feixes de partículas para o espaço - e depois mudam para disparar contra novos alvos. Esta descoberta, feita com recurso ao Observatório de Raios X Chandra da NASA e ao VLBA, mostra o tipo de impacto generalizado que os buracos negros podem ter na galáxia que os rodeia e não só. Uma equipa de astrónomos analisou 16 buracos negros supermassivos em galáxias rodeadas de gás quente detetado em raios X pelo Chandra. Utilizando dados de rádio do VLBA, estudaram as direções dos feixes - também conhecidos como jatos - de partículas disparadas a alguns anos-luz de distância dos buracos negros. Isto dá aos cientistas uma imagem de para onde cada feixe está atualmente apontado, tal como visto da Terra. Cada buraco negro dispara dois feixes em direções opostas. Ler fonte
Explorando extremos na procura por vida em Marte (via Universidade de Minnesota, Twin Cities)
As pessoas podem pensar que a procura por vida em Marte terminou quando os primeiros rovers da NASA enviaram imagens da superfície árida e inóspita do planeta. No entanto, à medida que os cientistas alargam a sua compreensão das condições extremas em que a vida pode florescer aqui na Terra - e expandem as suas noções do que poderá ser a vida extraterrestre - a procura por vida em Marte continua. Nos últimos anos, as missões da NASA encontraram evidências da existência de abundantes sais de perclorato na superfície marciana. Os sais de perclorato podem acumular-se e combinar-se com a água da atmosfera para formar soluções concentradas chamadas salmouras. Uma vez que a água líquida é tão essencial para a vida, a NASA descreveu a sua estratégia de procura de vida em Marte como "seguir a água". Como resultado, as salmouras de perclorato têm atraído muita atenção. Ler fonte
Álbum de fotografias Anéis à Volta da Nebulosa do Anel
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