Estrutura espiral de uma estrela moribunda

Astrônomos descobriram uma estrutura em espiral totalmente inesperada na matéria que circunda a estrela evoluída R Sculptoris.

 

© ESO (estrela gigante vermelha R Sculptoris)

Esta é a primeira vez que uma estrutura deste tipo, juntamente com uma concha esférica exterior, é encontrada em torno de uma estrela gigante vermelha. É também a primeira vez que astrônomos conseguem obter informação completa em três dimensões de uma espiral desta natureza. A estranha forma foi provavelmente criada por uma estrela companheira escondida, que orbita a gigante vermelha. Este trabalho é um dos primeiros resultados científicos do ALMA a ser publicado e sairá esta semana na revista Nature.

Uma equipe de astrônomos, utilizando o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), o mais poderoso telescópio milimétrico/submilimétrico do mundo, descobriu uma estrutura em espiral surpreendente no gás que rodeia a estrela gigante vermelha R Sculptoris. Este fato significa que existe provavelmente uma estrela companheira que orbita a estrela, mas que nunca foi vista anteriormente. Outra surpresa foi a descoberta de que a gigante vermelha ejetou muito mais material do que o esperado.

A R Sculptoris é o exemplo de uma estrela que se encontra no ramo assintótico das gigantes (AGB na sigla em inglês). São estrelas com massas iniciais entre as 0,8 e 8 massas solares, que se encontram nos últimos estágios das suas vidas. São gigantes vermelhas frias que apresentam acentuada perda de massa sob a forma de fortes ventos estelares e são tipicamente variáveis de longo período. A sua estrutura consiste num pequeníssimo núcleo central de carbono e oxigênio, rodeado por uma concha em combustão de hélio e hidrogênio, seguida de um enorme envelope convectivo. O Sol irá eventualmente evoluir para a fase de estrela AGB

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A concha ejetada que se forma em torno das estrelas AGB é composta por gás e grãos de poeira. Os grãos de poeira podem ser encontrados ao procurar emissão térmica, emissão esta que vai desde o infravermelho longínquo até aos comprimentos de onda do milímetro. No milímetro a emissão que vem da molécula de CO permite aos astrônomos obter mapas de alta resolução da emissão de gás proveniente dos fortes ventos estelares gerados pelas estrelas AGB. Estas observações descrevem também, de forma excelente, a distribuição do gás em torno destes objetos. A alta sensibilidade do ALMA torna possível obter diretamente imagens da zona de condensação da poeira e da estrutura do material em torno das estrelas AGB, mostrando detalhes menores que 0,1 segundos de arco.

Uma estrutura em espiral similar, mas sem a concha circundante, foi observada pelo Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA na estrela LL Pegasi. No entanto, ao contrário das novas observações do ALMA, estes dados não permitiram que a estrutura 3D completa fosse estudada. As observações do Hubble detectam a poeira, enquanto que as do ALMA detectam a emissão molecular.

"Já tínhamos visto anteriormente conchas em torno de estrelas deste tipo, mas esta é a primeira vez que vemos uma espiral de matéria saindo da estrela, juntamente com a concha circundante," diz o autor principal do artigo científico que descreve os resultados, Matthias Maercker (ESO e Instituto de Astronomia Argelander, Universidade de Bonn, Alemanha).

Uma vez que ejetam grandes quantidades de matéria, as gigantes vermelhas, como a R Sculptoris, contribuem muito para a poeira e gás que constituem a matéria prima na formação de futuras gerações de estrelas, sistemas planetários e, consequentemente, vida.

Quando estas novas observações foram obtidas, o ALMA distanciou-se logo em termos de qualidade dos outros observatórios submilimétricos. As observações preliminares mostraram claramente uma concha esférica em torno da R Sculptoris, mas nem a estrutura em espiral nem a companheira foram observadas.

"Quando observamos a estrela com o ALMA, nem metade das antenas estavam ainda operacionais. É realmente excitante imaginar o que a rede ALMA completa conseguirá observar quando estiver terminada em 2013", acrescenta Wouter Vlemmings (Universidade de Tecnologia Chalmers, Suécia), co-autor do estudo.

No final das suas vidas, as estrelas com até oito massas solares transformam-se em gigantes vermelhas e libertam enormes quantidades de matéria sob a forma de um denso vento estelar. Durante a fase de gigante vermelha, as estrelas sofrem periodicamente pulsações térmicas. Este fenômeno corresponde a fases de curta duração, em que se verificam explosões de combustão de hélio na concha que envolve o núcleo estelar. Uma pulsação térmica faz com que a matéria seja expelida para fora da estrela a uma taxa muito elevada, o que origina a formação de uma grande concha de poeira e gás em torno da estrela. Depois da pulsação, a taxa à qual a estrela perde massa volta ao seu valor normal.

As pulsações térmicas ocorrem com intervalo de 10 mil a 50 mil anos, durando apenas algumas centenas de anos. As novas observações de R Sculptoris mostram que esta estrela sofreu uma pulsação térmica há cerca de 1.800 anos, a qual durou cerca de 200 anos. A estrela companheira moldou o vento de R Sculptoris em forma espiral.

"Ao aproveitar o poder do ALMA para observar pequenos detalhes, podemos compreender muito melhor o que acontece com a estrela antes, durante e depois da pulsação térmica, através do estudo da forma da concha e da estrutura em espiral," diz Maercker. "Sempre esperamos que o ALMA nos desse uma nova visão do Universo, mas já está descobrindo coisas novas e inesperadas, com uma das primeiras configurações de observação é verdadeiramente excitante."

De modo a descrever a estrutura observada em torno de R Sculptoris, a equipe de astrônomos efetuou simulações de computador para seguir a evolução de um sistema binário. Estes modelos se ajustam muito bem às novas observações do ALMA. O sistema aqui modelado consiste numa estrela primária AGB em pleno processo de pulsação térmica e numa pequena estrela companheira. A separação entre as estrelas utilizada na simulação é de 60 unidades astronômicas, com uma massa total do sistema de 2 massas solares. O período orbital é de 350 anos.

"É um verdadeiro desafio tentar descrever de forma teórica todos os detalhes observados pelo ALMA, mas os nossos modelos de computador mostram que estamos realmente no caminho certo. O ALMA está nos dando novas pistas sobre o que se passa nestas estrelas e o que pode acontecer ao Sol daqui a alguns bilhões de anos," diz Shazrene Mohamed (Instituto de Astronomia Argelander, Bonn, Alemanha e Observatório Astrônomico da África do Sul), co-autor do estudo.

"Num futuro próximo, observações de estrelas como R Sculptoris pelo ALMA nos ajudarão a compreender como é que os elementos de que somos constituídos chegaram a locais como a Terra, e também nos fornecerão pistas de como é que o futuro longínquo da nossa própria estrela poderá ser," conclui Matthias Maercker.

Fonte: ESO

Novo buraco negro em nossa galáxia

O satélite Swift da NASA detectou recentemente uma crescente onda de alta energia de raios X de uma fonte na direção do centro da nossa galáxia, a Via Láctea.

© NASA (ilustração da emissão de raios X em buraco negro)

A explosão, produzida por uma rara nova de raio X, anunciou a presença de um até então desconhecido buraco negro de massa estelar.
Uma nova de raios X é um curta fonte de raios X que aparece de repente, atinge o seu pico de emissão em alguns dias e depois desaparece ao longo de um período de meses. A explosão ocorre quando uma torrente de gás armazenado, inesperadamente corre em direção a um dos objetos mais compactos conhecidos, uma estrela de nêutrons ou um buraco negro.
O objeto foi nomeado Swift J1745-26 após identificação das coordenadas da sua posição no céu, a nova está localizada a poucos graus do centro de nossa galáxia em direção à constelação de Sagitário. Embora os astrônomos não sabem a sua distância precisa, eles acham que o objeto reside cerca de 20.000 a 30.000 anos-luz de distância, na região interior da galáxia. Observatórios terrestres detectaram emissões de infravermelho e rádio, mas espessas nuvens de poeira que obscurecem o objeto impediram a sua detecção, desde a captura do Swift J1745-26 em luz visível. A nova apresentou pico em raios X de alta energia, acima de 10.000 eV (elétron-volts), ou vários milhares de vezes maior que a luz visível em 18 de setembro, quando atingiu uma intensidade equivalente ao da famosa Nebulosa do Caranguejo, uma remanescente de supernova que serve como um alvo de calibração de alta energia aos observatórios e é considerada uma das mais brilhantes fontes além do sistema solar. Na quarta-feira, o Swift J1745-26 foi 30 vezes mais brilhantes em raios X do que quando foi descoberto e ele continuou a brilhar.

O padrão observado é de uma nova de raios X onde o objeto central é um buraco negro. Uma vez que os raios X desaparecerem, será possível medir a sua massa e confirmar seu status buraco negro. O buraco negro tem de ser membro de um sistema binário de raios X de baixa massa (LMXB), que inclui uma estrela normal como o Sol. Um fluxo de gás flui da estrela normal e entra em um disco de armazenamento em torno do buraco negro. Na maioria dos LMXBs, o gás colapsa para dentro, esquenta enquanto se dirige para o interior do buraco negro, e produz um fluxo constante de raios X. Mas em certas condições, o fluxo estável dentro do disco depende da taxa de matéria que flui a partir da estrela companheira.

Cada explosão limpa o disco interno, e com pouca ou nenhuma matéria caindo em direção ao buraco negro, o sistema deixa de ser uma fonte brilhante de raios X. Décadas mais tarde, depois do gás estiver suficiente acumulado no disco externo, ele envia um dilúvio de gás em direção ao buraco negro, resultando em uma nova explosão de raios X. Esse fenômeno, chamado de ciclo limite térmico viscoso, ajuda os astrônomos explicarem as explosões transitórias em uma ampla gama de sistemas, a partir de discos protoplanetários ao redor de estrelas jovens até buracos negros supermassivos no coração de galáxias distantes.

Fonte: NASA

Apenas 11 equipes no planeta terão acesso a amostras de asteroide

Em 2010, a sonda japonesa Hayabusa completou uma missão inédita na pesquisa espacial: ela chegava à Terra com as primeiras amostras coletadas em um asteroide e trazidas para o planeta. Agora, 11 equipes de pesquisadores ao redor do planeta vão ter acesso a 70 pequenos grãos que o robô conseguiu pegar na pedra de 500 m.

Uma delas, da Universidade de Manchester, por exemplo, recebeu sete grãos por ter o sistema mais sensível para detectar os raros gases xenônio e criptônio.
O time da Inglaterra - liderado por Henner Busemann e com pesquisadores da Alemanha, Suécia e Suíça - espera descobrir o quão rapidamente e através de quais processos a superfície foi modificada e se material do asteroide Itokawa acabou na Terra - acredita-se que substâncias importantes do nosso planeta vieram desses corpos, como a água.
"Meteoritos são amostras que caíram na Terra de asteroides, e aprendemos muito com eles", diz Busemann em nota da universidade. "Contudo, esses grãos são únicos porque nós sabemos de qual dos milhões de asteroides eles vieram e eles não foram expostos ao ambiente da Terra. Estamos aprendendo muito sobre como os asteroides se formam e evoluem."
Segundo a universidade, Itokawa foi apenas o terceiro corpo do qual o ser humano conseguiu coletar amostras e trazer à Terra. Além das missões Apollo e Luna, que visitaram nosso satélite natural, a Stardust conseguiu amostras do cometa Wild 2. O estudo atual pretende entender melhor os primórdios do Sistema Solar, na época da formação dos planetas, há cerca de 4,5 bilhões de anos.

ESO comemora 50º aniversário e publica foto de Nebulosa de Thor

Hoje, 5 de outubro de 2012, o Observatório Europeu do Sul (ESO) celebra 50 anos desde a assinatura da sua convenção fundadora. Durante o último meio século, o ESO tornou-se o observatório astronômico terrestre mais produtivo do mundo. Nesta manhã foram feitas, pela primeira vez, observações de um objeto escolhido pelo público, com o Very Large Telescope (VLT) do ESO.

A vencedora de um concurso de aniversário apontou o VLT para a nebulosa Elmo de Thor, sendo que as observações foram transmitidas ao vivo pela internet. Além disso, para assinalar a ocasião, o ESO e os seus parceiros estão organizando muitas outras atividades nos 15 Estados Membros do ESO.
A assinatura da Convenção do ESO a 5 de outubro de 1962 e a fundação do ESO foi o culminar do sonho dos astrônomos líderes de cinco países europeus - Alemanha, Bélgica, França, Holanda e Suécia. Estes países resolveram unir forças no sentido de construírem um telescópio grande que lhes desse acesso ao magnifico e rico céu austral.

"Cinquenta anos depois, as esperanças originais dos cinco membros fundadores não só se tornaram realidade, como também foram largamente ultrapassadas", diz Tim de Zeeuw, Diretor Geral do ESO. "O ESO embarcou completamente no desafio de conceber, construir e operar as infraestruturas de observação terrestres mais poderosas do planeta", completa.

Operando três locais de observação únicos e de vanguarda no Chile - La Silla, Paranal e Chajnantor - o ESO tornou-se um líder no seio da comunidade de investigação astronômica. No Paranal, o ESO opera o VLT, o observatório óptico terrestre mais avançado do mundo, o qual, desde a primeira luz em 1998, tem sido o grande motor por trás duma nova era de descobertas. No Planalto do Chajnantor, no norte do Chile, o ESO e os seus parceiros internacionais estão construindo um telescópio astronômico revolucionário - ALMA, o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, que ajudará a descobrir os mistérios do Universo frio.

O observatório original do ESO em La Silla é ainda muito produtivo e permanece na vanguarda da pesquisa astronômica. Em particular, o instrumento HARPS, montado no telescópio de 3,6 metros, é o descobridor de exoplanetas mais bem sucedido do mundo.
O próximo grande telescópio do ESO encontra-se apenas a alguns anos de distância. O European Extremely Large Telescope (E-ELT) de 39 metros será o "maior olho no céu do mundo". Com as primeiras observações previstas para o início da próxima década, o E-ELT abordará os maiores desafios científicos da nossa época e poderá revolucionar a nossa percepção do Universo, do mesmo modo que o telescópio de Galileu o fez há mais de 400 anos atrás.

Para celebrar o 50º aniversário, o ESO e os seus parceiros estão organizando muitos eventos e iniciativas públicas durante 2012. Uma série de eventos públicos especiais coordenados estão acontecendo nesta sexta-feira nos 15 Estados Membros, assim como muitas exposições do Universo Deslumbrante.
Como parte das celebrações de aniversário, e pela primeira vez, esta manhã o VLT apontou para um objeto no céu escolhido por membros do público - a nebulosa Elmo de Thor, uma maternidade estelar na constelação do Cão Maior. Esta nebulosa foi escolhida no recente concurso Escolha o que o VLT vai observar (ann12060). As observações foram feitas por Brigitte Bailleul - vencedora do concurso Tuíte até ao VLT! - e foram transmitidas ao vivo pela internet a partir do observatório do Paranal.

Esta imagem, obtida sob excelentes condições de observação, típicas do Paranal, é a mais detalhada até hoje deste objeto. "Com o VLT, o ALMA e o futuro E-ELT, o ESO está a entrar numa nova era, uma que nem mesmo os iniciais sonhos ambiciosos dos membros fundadores do ESO poderiam ter previsto. A todos os que tornaram isto possível, obrigado da parte do ESO!" conclui Tim de Zeeuw.

Dupla de buracos negros desafia teoria

Cientistas americanos encontraram um agrupamento de estrelas, dentro da Via Láctea, no qual foram detectados dois buracos negros ao invés de um.

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© B. Bivort (ilustração da coexistência de dois buracos negros)

O aglomerado globular M22, formado por até 1 milhão de estrelas, contém pelo menos dois buracos negros, uma descoberta que modifica a teoria mais sólida até o momento. Segundo esta mesma teoria, nestes agrupamentos de estrelas são gerados centenas de buracos negros, mas a maioria deles é expulso para o exterior por conta da força gravitacional, fazendo com que só um permaneça dentro do aglomerado.

"Os processos físicos que esperamos que aconteçam estão, de fato, tendo um lugar no aglomerado. Os buracos negros são mais massivos que as estrelas, o que faz com que migrem ao centro do aglomerado e interajam entre eles, o que por sua vez faz com que muitos buracos negros sejam expulsos do agrupamento", explicou o astrônomo Jay Strader, da Michigan State University (EUA).

No entanto, a descoberta de dois buracos negros em um aglomerado demonstra que seu processo de expulsão não é tão eficiente como diz a maioria das teorias. "Quando restam poucos buracos negros, não acho que interajam e se expulsem entre eles tão rapidamente, por isso que alguns permanecem mais tempo do que se pensava até agora", acrescentou o pesquisador.

De fato, Strader estima que este agrupamento, situado na constelação de Sagitário e que orbita em torno da Via Láctea como se fosse um satélite, poderia abrigar uma população de cerca de 5 a 100 buracos negros.

© NOAO/A. Block (localização dos buracos negros)

A descoberta aconteceu a partir de imagens da M22, um dos aglomerados de estrelas mais próximos da Terra, obtidas pelo Very Large Array (VLA), um observatório radio-astronômico situado no Novo México (EUA). A equipe de Strader calculou, além disso, que a massa de cada um destes buracos negros variaria entre 10 e 20 vezes a do Sol.

Outros pesquisadores tinham detectado a coexistência de mais de um buraco negro em outros agrupamentos, mas até agora tinha sido impossível determinar suas massas.

Strader ressaltou que estes são os primeiros buracos negros, situados em um agrupamento, que são detectados por emissões de rádio ao invés de raios X, o que significa que estariam aumentando de tamanho.

Fonte: EFE e Nature