Primeiro sistema de anéis descoberto em torno de um asteroide

Observações obtidas em diversos locais da América do Sul, incluindo o Observatório de La Silla do ESO, levaram à descoberta surpreendente de que o asteroide distante Chariklo se encontra rodeado por dois anéis densos e estreitos.

© ESO (ilustração dos anéis que rodeiam Chariklo)

Este é o menor objeto já descoberto com anéis, e apenas o quinto corpo no Sistema Solar - depois dos planetas gigantes Júpiter, Saturno, Urano e Netuno - com esta caraterística. A origem dos anéis permanece um mistério, no entanto pensa-se que podem ser o resultado de uma colisão que criou um disco de detritos.

Além dos anéis de Saturno, que são um dos mais bonitos espetáculos no céu, outros anéis, menos proeminentes, também foram encontrados em torno dos outros planetas gigantes. Apesar de buscas cuidadosas, nunca se encontraram anéis em volta de outros objetos menores do Sistema Solar. Todos os objetos que orbitam em torno do Sol e que são muito pequenos, ou seja, que não possuem massa suficiente para que a sua própria gravidade lhes dê uma forma praticamente esférica, são definidos pela União Astronômica Internacional  (IAU) como sendo corpos menores do Sistema Solar. Esta classe inclui atualmente a maioria dos asteroides do Sistema Solar, os objetos próximos da Terra, os asteroides troianos de Marte e Júpiter, a maioria dos Centauros, a maioria dos objetos Trans-Netunianos e os cometas. Informalmente, os termos asteroide e corpo menor são frequentemente usados para indicar a mesma coisa.

Agora, observações do longínquo asteroide Chariklo, feitas quando este passava em frente a uma estrela, mostraram que ele também se encontra rodeado por dois anéis estreitos.
“Não estávamos à procura de anéis, nem pensávamos que pequenos corpos como o Chariklo os poderiam ter, por isso esta descoberta, e a quantidade extraordinária de detalhes que obtivemos do sistema, foi para nós uma grande surpresa!”, diz Felipe Braga-Ribas (Observatório Nacional/MCTI, Rio de Janeiro, Brasil), que preparou a campanha de observações e é o autor principal do novo artigo científico que descreve estes resultados.
Chariklo é o maior membro de uma classe de objetos conhecidos por Centauros, que orbitam o Sol entre Saturno e Urano, no Sistema Solar externo. Os Centauros são pequenos corpos com órbitas instáveis no Sistema Solar exterior, que atravessam as órbitas dos planetas gigantes. Como as suas órbitas são frequentemente perturbadas, espera-se que permaneçam nestas órbitas apenas alguns milhões de anos. Os Centauros diferem dos muito mais numerosos corpos do Cinturão de Asteroides, situado entre as órbitas de Marte e Júpiter, e podem ter vindo da região do Cinturão de Kuiper. O seu nome deriva dos centauros míticos porque, tal como eles, partilham algumas características de duas espécies diferentes, neste caso cometas e asteroides. Chariklo parece ser mais como um asteroide, não se tendo descoberto nele qualquer atividade cometária.

Previsões da sua órbita mostraram que passaria em frente da estrela UCAC4 248-108672 no dia 3 de junho de 2013, quando observado a partir da América do Sul. Assim, com o auxílio de telescópios em sete sítios diferentes, incluindo o telescópio dinamarquês de 1,54 metros e o telescópio TRAPPIST, ambos situados no Observatório de La Silla do ESO, no Chile, os astrônomos puderam observar a estrela desaparecer durante alguns segundos, momento em que a sua luz foi bloqueada pelo Chariklo, num fenômeno conhecido por ocultação. Esta é a única maneira de saber o tamanho e forma exatos de um objeto tão remoto - Chariklo tem apenas 250 quilômetros de diâmetro e encontra-se a mais de um bilhão de quilômetros de distância. Mesmo com os melhores telescópios, um objeto tão pequeno e distante aparece apenas como um tênue ponto de luz.
No entanto, eles acabaram descobrindo muito mais do que esperavam. Alguns segundos antes, e também alguns segundos depois, da ocultação principal ainda houveram duas quedas de luz, ligeiras e muito curtas, no brilho aparente da estrela. Os anéis de Urano e os arcos de anel em torno de Netuno foram descobertos de forma semelhante, durante ocultações em 1977 e 1984, respectivamente; onde os telescópios do ESO estiveram também envolvidos na descoberta dos anéis de Netuno.

Algo em torno de Chariklo estava bloqueando a luz! Ao comparar as observações feitas nos diversos locais, a equipe pôde reconstruir não apenas a forma e o tamanho do objeto propriamente dito, mas também a espessura, orientação, forma e outras propriedades dos anéis recém descobertos.
A equipe descobriu que o sistema de anéis é composto por dois anéis bastante confinados, com apenas sete e três quilômetros de largura, respectivamente, separados entre si por um espaço vazio de nove quilômetros, e tudo isto em torno de um pequeno objeto que orbita além da órbita de Saturno.
“Acho extraordinário pensar que fomos capazes de detectar, não apenas o sistema de anéis, mas também precisar que este sistema é constituído por dois anéis claramente distintos”, acrescenta Uffe Gråe Jørgensen (Instituto Niels Bohr, Universidade de Copenhague, Dinamarca), integrante da equipe. “Tento imaginar como será estar sobre a superfície deste corpo gelado, tão pequeno que um carro esportivo veloz poderia atingir a velocidade de escape e lançar-se no espaço, e olhar para cima para um sistema de anéis com 20 quilômetros de largura e situado 1.000 vezes mais próximo do que a Lua está da Terra”. A velocidade de escape é cerca de 350 km/h!
Embora muitas questões permaneçam ainda sem resposta, os astrônomos pensam que este tipo de anel deve ter se formado a partir dos restos deixados depois de uma colisão. Os restos teriam ficado confinados como dois estreitos anéis devido à presença de pequenos satélites, que supostamente existirão.
“Por isso, além dos anéis, é provável que Chariklo tenha também, pelo menos, um pequeno satélite à espera de ser descoberto”, acrescenta Felipe Braga Ribas.
Os anéis poderão mais tarde dar origem à formação de um pequeno satélite. Tal sequência de eventos, a uma escala muito maior, pode explicar a formação da nossa própria Lua nos primeiros dias do Sistema Solar, assim como a origem de muitos outros satélites em órbita de planetas e asteroides.
Os líderes do projeto deram aos anéis os nomes informais de Oiapoque e Chuí, dois rios que se encontram próximos dos extremos norte e sul do Brasil, respectivamente. Estes nomes são apenas para uso informal, os nomes oficiais serão atribuídos mais tarde pela IAU, segundo regras pré-estabelecidas.

Este trabalho foi descrito no artigo científico intitulado “A ring system detected around the Centaur (10199) Chariklo”, de F. Braga-Ribas et al., cujos novos resultados foram publicados hoje (online) na revista Nature.

Fonte: ESO

Detectado objeto com a aproximação mais rápida do Universo

A maior parte do Universo está fugindo de nós, pois ele está expandindo, afastando a maior parte das outras galáxias.

 

© NASA (ilustração de jato emitido no centro da galáxia M87)

A luz de galáxias distantes viaja em nossa direção por esse espaço em expansão, que estica sua luz até comprimentos de onda mais longos, ou mais vermelhos. Como resultado, o espectro da maioria das galáxias apresenta um desvio para o vermelho.
Agora astrônomos descobriram acidentalmente o maior desvio para o azul já visto, em uma estrela que um buraco negro gigante pode ter lançado em nossa direção.
Em pequenas distâncias, a gravidade reverteu a expansão do Universo, então modestos desvios para o azul são comuns.
Nem o Sistema Solar e nem a galáxia estão se expandindo. Nem mesmo o Grupo Local, o conjunto de aproximadamente 75 galáxias que inclui a Via Láctea, está em expansão. Na verdade, o maior membro do Grupo Local, a Galáxia de Andrômeda, está vindo em nossa direção: ela tem um desvio para o azul de 300 km/s.
Mas astrônomos identificaram um objeto muito além das fronteiras do Grupo Local, com um desvio para o azul de 1.026 km/s, superando em muito o recorde anterior de 780 km/s estabelecido por uma estrela na Galáxia de Andrômeda. “É sempre divertido fazer essas descobertas”, declara Nelson Caldwell, astrônomo do Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian, que realizou não apenas esta descoberta, mas também a anterior. “E foi totalmente acidental!”
Astrônomos já tinham registrado velocidades maiores quando jatos ou explosões atiravam detritos em nossa direção, mas eles nunca viram o corpo principal de uma estrela, aglomerado estelar ou galáxia exibir um desvio tão extremo para o azul.
Caldwell e seus colegas estavam medindo desvios Doppler de aglomerados estelares ao redor da M87, uma galáxia elíptica gigante localizada no centro do Aglomerado de Virgem, a 54 milhões de anos-luz da Terra.
Ao contrário do Grupo Local, que só tem duas galáxias gigantes, Andrômeda e nossa própria Via Láctea, o aglomerado de Virgem tem dezenas de grandes galáxias. A M87 tem um número enorme de aglomerados estelares muito próximos uns dos outros, chamados de “globulares”.
Enquanto a Via Láctea tem aproximadamente 160 aglomerados globulares conhecidos, a M87 tem cerca de 10 mil. Além disso, o centro da M87 tem um buraco negro que faz o da Via Láctea parecer minúsculo, pesando entre seis e sete bilhões de massas solares, mais de mil vezes as quatro milhões de massas solares do buraco negro que ocupa o centro da Via Láctea.
Em 2005, astrônomos relataram a descoberta de uma “estrela em hipervelocidade” que o buraco negro central da Via Láctea havia arremessado para fora. De acordo com uma ideia proposta há duas décadas, quando um sistema estelar binário chega perto o bastante de um buraco negro, uma estrela cai dentro dele, perdendo uma grande quantidade de energia; para conservar energia, a outra estrela se afasta em alta velocidade.
Um cenário diferente, envolvendo três corpos estelares, pode explicar o que a equipe de Caldwell chamou de “primeiro aglomerado globular em hipervelocidade”.
Se o buraco negro da M87 realmente consistir de dois buracos negros orbitando um ao outro, eles teriam a capacidade de arremessar um aglomerado estelar que se aproximasse demais. A gravidade do aglomerado faz os dois buracos negros se aproximarem um pouco mais um do outro, fazendo com que percam energia orbital que é transferida para o aglomerado estelar. Se esse aglomerado se afastar em nossa direção, ele poderia adquirir um grande desvio para o azul mesmo que a galáxia que o aremessou tenha um desvio para o vermelho de 1.307km/s.

“Esse é um objeto muito interessante”, declara Daniel Batcheldor, astrônomo do Instituto de Tecnologia da Flórida, que não tem afiliação com os pesquisadores. “Nós suspeitamos que, no passado, um buraco negro binário tenha existido no centro da M87, mas não achamos que exista um atualmente”.
Um buraco negro binário pode surgir após a colisão de duas grandes galáxias, cada uma com seus próprios buracos negros. Além disso, essas fusões galácticas explicariam o tamanho colossal da M87. Quando seu buraco negro central ainda tinha a forma de dois buracos negros supermassivos distintos, ele poderia ter expulsado o aglomerado estelar.
Mas Batcheldor declara que o objeto com desvio para o azul poderia ser uma galáxia-anã no lado distante da M87, mergulhando na galáxia, o que explicaria sua alta velocidade em nossa direção.
Observações adicionais serão fundamentais. “Para realmente determinar se o aglomerado foi ejetado da M87, nós precisamos saber sua distância”, explica Caldwell. O telescópio espacial Hubble pode vislumbrar as estrelas mais brilhantes do aglomerado, que revelarão sua distância. Se estiverem mais perto que a M87, o cenário de ejeção ganharia apoio.
Apesar de seu extremo desvio para o azul o objeto não nos atingirá, porque certamente tem algum movimento lateral. Mas seu futuro será solitário. “Esse objeto acabará saindo do Aglomerado de Virgem, e então ficará entre aglomerados galácticos”, observa Caldwell. “Se ele realmente tiver sido ejetado por algum mecanismo de buracos negros binários, então provavelmente devem haver mais alguns deles por lá. Com certeza nós vamos continuar procurando”.

Um artigo do trabalho foi enviado para o periódico The Astrophysical Journal Letters.

Fonte: Scientific American, Cosmonovas.blogspot

Magnetismo explana o mistério dos discos de formação de planetas

Os astrônomos dizem que tempestades magnéticas no gás orbitando jovens estrelas podem explicar um mistério que tem persistido desde antes de 2006.

© NASA/JPL-Caltech (loops magnéticos carregam gás e poeira no disco de formação de planetas)

Os pesquisadores, usaram o telescópio espacial Spitzer da NASA para estudar estrelas em desenvolvimento que tiveram um momento complicado para entender por que as estrelas emitem mais luz infravermelha do que o que era esperado. Os discos de formação de planetas, que circulam as jovens estrelas são aquecidos pela luz das estrelas e brilham na luz infravermelha, mas o Spitzer detectou uma luz infravermelha adicional vindo de uma fonte desconhecida.

Uma nova teoria, com base em modelos tridimensionais da formação de discos de planetas sugere a resposta: O gás e a poeira suspensa acima dos discos em gigantescos loops magnéticos como os vistos no Sol, absorvem a luz das estrelas e brilha intensamente na luz infravermelha.

“Se você pudesse de alguma maneira permanecer num desses discos de formação de planetas e olhar para a estrela no centro, através da atmosfera do disco, você poderia ver o que se pareceria com o pôr-do-Sol”, disse Neal Turner do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA, em Pasadena, na Califórnia.

Os novos modelos descrevem melhor como o material de formação de planetas ao redor das estrelas é agitado, forjando seu caminho para a geração de futuros planetas, asteroides e cometas.

Embora a ideia das atmosferas magnéticas nos discos de formação de planetas não seja nova, essa é a primeira vez que integraram isso ao mistério do excesso de luz infravermelha observado. De acordo com Turner e seus colegas, as atmosferas magnéticas são similares àquelas que ocorrem na superfície do nosso Sol, onde linhas do campo magnético em movimento geram tremendas proeminências solares em grandes loops.

As estrelas nascem a partir do colapso de pacotes de enormes nuvens de gás e poeira, em rotação à medida que eles mergulham sob a força da gravidade. À medida que a estrela cresce de tamanho, mais material cai da nuvem, e a rotação achata esse material num disco tubulento. No final, planetas se aglomeram na parte de fora desse material.

Na década de 1980, a missão Infrared Astronomical Satellite, um projeto conjunto que incluía a NASA, começou a encontrar mais luz infravermelha do que era esperado ao redor das estrelas jovens. Usando dados de outros telescópios, os astrônomos notaram a presença de discos empoeirados do material de formação de planetas. Mas eventualmente tem se tornado claro que os discos sozinhos não eram suficientes para gerar a luz infravermelha extra, especialmente no caso das estrelas com algumas vezes a massa do Sol.

Uma teoria introduziu a ideia de que ao invés de um disco, as estrelas eram circundadas por um gigantesco halo empoeirado, que interceptou a luz visível da estrela e irradiou novamente nos comprimentos de onda do infravermelho. Então, recentes observações feitas com telescópios baseados em Terra, sugerem que tanto um disco e um halo foram necessários. Finalmente, modelos computacionais tridimensionais da turbulência nos discos mostram que os discos devem ter uma superfície nebulosa, com camadas de gás de baixa densidade suportando campos magnéticos, similares as proeminências solares que suportam o campo magnético do Sol.

O novo trabalho junta todos esses pedaços calculando como a luz das estrelas cai através do disco e de sua atmosfera nebulosa. O resultado é que a atmosfera absorve e re-irradia uma quantidade suficiente de toda a luz infravermelha extra.

“O material interceptado pela luz da estrela não localiza-se no halo, e nem no disco tradicional, mas num disco de atmosfera suportado por campos magnéticos”, disse Turner. “Essas atmosferas magnetizadas foram previstas de se formarem à medida que o disco dirige gás para dentro se chocando com a estrela em crescimento”.

Nos próximos anos, os astrônomos testarão essas ideias sobre a estrutura dos discos atmosféricos usando gigantescos telescópios baseados em Terra de forma integrada como interferômetros. Um interferômetro combina e processa dados de múltiplos telescópios para mostrar detalhes mais nítidos do que um telescópio pode fazer sozinho. Os espectros do gás turbulento nos discos também virão do telescópio SOFIA da NASA, do Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), no Chile, e do telescópio espacial James Webb da NASA depois de seu lançamento em 2018.

Fonte: NASA