O maior mapa de matéria escura no Universo

O lado escondido do Universo está agora um pouco mais iluminado graças ao maior mapa já feito da matéria escura.

© CFHTLenS (enxames de galáxias contendo matéria escura)

A matéria escura até agora nunca foi diretamente detectada, mas a sua presença é sentida devido à atração gravitacional que exerce sobre a matéria normal. Os cientistas suspeitam que a matéria escura é constituída por alguma partícula exótica que não interage com os átomos normais.

"Conhecemos muito pouco acerca do Universo escuro", afirma a co-autora do estudo, Catherine Heymans da Escola de Física e Astronomia da Universidade de Edinburgo, durante uma conferência de imprensa onde os achados foram anunciados, na 219ª reunião da Sociedade Astronômica Americana.

O novo mapa revela a distribuição da matéria escura ao longo de uma área muito maior do espaço do que tinha sido previamente alcançado. Cobre mais de bilhões de anos-luz.

Para delinear a invisível matéria escura, foram pesquisados por sinais da sua influência gravitacional sob outra matéria. Mediram um efeito denominado de lentes gravitacionais, que ocorre quando a gravidade de um corpo massivo dobra o espaço-tempo, fazendo com que a luz viaje num percurso curvo através do espaço e apareça distorcida quando chega à Terra.

Os cientistas mediram esta luz a partir de 10 milhões de galáxias distantes em quatro regiões diferentes do céu, curvada quando a luz dessas galáxias passava por grandes quantidades de matéria escura.

"É fascinante conseguirmos notar a matéria escura usando a distorção do espaço-tempo", afirma outro co-autor do estudo, Ludovic Van Waerbeke da Universidade da Colúmbia Britânica. "Dá-nos um acesso privilegiado a esta misteriosa massa no Universo que não conseguimos observar de outro modo. Conhecer a distribuição da matéria escura é o primeiro passo para compreender a sua natureza e como se encaixa com o nosso conhecimento atual da física."

Os novos mapas representam a primeira evidência direta da matéria em tão largas escalas. A teia de matéria escura espalhada pelo Universo e revelada pelo mapa coincide bem com as previsões feitas graças às simulações em computador, com base nas melhores teorias científicas da matéria escura.

Para criar o mapa, os astrônomos usaram dados recolhidos pelo Telescópio do Canadá-França-Havaí no Havaí, durante um projeto de cinco anos denominado CFHTLenS (Canada-France-Hawaii Telescope Lensing Survey).

Num estudo separado, também apresentado na reunião da Sociedade Astronômica Americana em Austin, no estado americano do Texas, Sukanya Chakrabarti da Universidade da Flórida desenvolveu um novo método de mapear a matéria escura em galáxias individuais.

Chakrabarti estudou ondulações nos limites de galáxias espirais para traçar a forma da matéria escura dentro e ao redor das galáxias. Esta pesquisa é direcionada para esta matéria invisível mas numa escala muito menor que a do primeiro estudo.

Estes resultados das galáxias espirais permitem analisar a matéria num regime de galáxias individuais, que não tem sido possível com os efeitos tênues das lentes gravitacionais. Ambos resultados representam dois modos importantes de estudar a matéria escura, mas estão em dois regimes muito diferentes.

O mapeamento com grande detalhe da distribuição da matéria escura propiciará compreender melhor esta substância e a sua relação com as galáxias no Universo.

Fonte: Discovery News

Raios cósmicos vindos de galáxia próxima

O HESS (High Energy Stereoscopic System) é um sistema de telescópios que detecta raios cósmicos de alta energia oriundas de regiões com explosões estelares de sistemas galácticos fora da Via Láctea.

© SSRO (galáxia espiral NGC 253)

Entre 2005 e 2008, os astrofísicos utilizaram o HESS na Namíbia ao longo de um período de observação total de 119 horas para detectar os raios gama com energia superior a 220 GeV (bilhões de elétron-volts). A fonte destes raios reside precisamente no centro óptico da galáxia espiral NGC 253, uma das galáxias mais próximas fora do chamado grupo local de nossa Via Láctea e suas companheiras, a uma distância de cerca de 12 milhões anos-luz de distância.

O fluxo de radiação da região de explosões estelares da NGC 253 medido pelo HESS implica uma densidade de raios cósmicos enormes - mais de 1.000 vezes maior do que no centro da Via Láctea!
Um grande número de estrelas de grande massa nascem no coração dessas galáxias, e depois explodem como supernovas. Nos restos que deixam para trás, as partículas são aceleradas a energias muito elevadas.
Além disso, a densidade alta de gás faz a conversão dos raios cósmicos em raios gama em torno de uma ordem de magnitude mais eficiente. Assim, a região central da NGC 253 brilha em torno de cinco vezes mais à luz de raios gama como todo o resto da galáxia juntos.

Observações em luz visível, bem como nas faixas de frequência do infravermelho e de rádio já haviam mostrado que existia uma pequena região no centro da NGC 253, que gerou um número muito elevado de estrelas. Esta região apresenta uma densidade muito alta de poeira interestelar e gás.
As estrelas de alta massa que nasceram na região consomem seu combustível nuclear de forma relativamente rápida e cambaleiam em uma crise de energia no final da sua vida. O núcleo entra em colapso, enquanto a estrela destrói a si mesma em uma explosão final. Como uma supernova, de repente se inflama tornando-se um milhão ou até um bilhão de vezes mais brilhante do que antes. As partículas carregadas aceleradas com energias muito elevadas nos restos de explosões reagem com o meio circundante ou com campos eletromagnéticos para gerar raios gama de alta energia.

© MPG (fluxo de energia utilizando a técnica Cherenkov)

O HESS é constituído de quatro telescópios, cada um com uma área de espelho de 108 metros quadrados, que observam fracos flashes azulados e extremamente curtos de luz. Este efeito é denominado de radiação Cherenkov que é emitida por chuveiros de partículas criados quando de raios gama de alta energia colidem com as moléculas na atmosfera da Terra. O HESS está em operação desde o início de 2004.

Fonte: Max-Planck-Gesellschaft

Mapeando matéria escura em galáxias

A imagem abaixo é parte da pesquisa COMBO-17 (Classifying Objects by Medium-Band Observations in 17 Filters), um projeto dedicado à gravação de imagens detalhadas de pequenas áreas do céu através de filtros de 17 cores diferentes.

© ESO (aglomerado Abell 901e Abell 902)

A área coberta nesta imagem é apenas do tamanho da Lua cheia, mas milhares de galáxias podem ser identificadas apenas dentro desta pequena região.
A imagem foi tirada com um tempo de exposição de quase sete horas, o que permitiu à câmera captar a luz de objetos muito tênues e distantes, bem como aqueles que estão mais perto de nós. Galáxias com estruturas claras e regulares, como o modelo espiral vista de lado perto do canto superior esquerdo, estão apenas alguns bilhões de anos-luz de distância. Os mais fracos, objetos difusos estão tão longe que levou nove ou dez bilhões de anos para sua luz chegar até nós.
A pesquisa COMBO-17 é uma ferramenta poderosa para estudar a distribuição da matéria escura em galáxias. A matéria escura é uma substância misteriosa, que não emite nem absorve luz e só pode ser detectada por sua força gravitacional sobre outros objetos. Algumas das galáxias mais próximas agem como lentes que distorcem a luz proveniente de galáxias distantes situadas ao longo da mesma linha de visão. Ao medir essa distorção, um efeito conhecido como lente gravitacional, os astrônomos são capazes de compreender como a matéria escura é distribuída nos objetos que funcionam como lentes.
A distorção é fraca e, portanto, quase imperceptível ao olho humano. No entanto, devido ao rastreamento do céu com 17 filtros permite medições de distâncias extremamente precisas, é possível determinar se duas galáxias que parecem virtualmente próximas, na verdade as distâncias são muito diferentes da Terra. Depois de identificar os sistemas de lentes cósmicas, a distorção pode ser medida pela média ao longo de milhares de galáxias. Com mais de 4.000 lentes gravitacionais identificadas, este é um método ideal para ajudar os astrônomos a compreender melhor a matéria escura.
Esta imagem foi obtida com três dos 17 filtros do projeto: B (azul), V (verde) e R (vermelho). Dados através de um filtro no infravermelho próximo adicional foi também usado.

Fonte: ESO

Mineral raro na Lua foi encontrado na Terra

Um mineral raro, chamado tranquillityita, que somente havia sido encontrado em amostras rochosas da Lua há mais de quarenta anos, foi descoberto na Austrália.

© Birger Rasmussen (mineral tranquillityite)

"É incrível que a tranquillityita exista há todo esse tempo em rochas na Terra e que tenham se passado uns 40 anos desde que foi encontrado na Lua para fosse detectado aqui", disse Birger Rasmussen, líder da equipe da Universidade de Curtin, que fez a descoberta.
A tranquillityita deve seu nome ao Mar da Tranquilidade, superfície da Lua onde o mineral raro foi encontrado pela primeira vez, junto à armalcolita e ao pyroxferroite, durante uma expedição da Apolo XI em 1969.
Os dois últimos minerais foram encontrados na Terra nos anos seguintes à viagem à Lua, e há dois anos foi detectada a presença da tranquillityita em mostras rochosas da Austrália Ocidental.
Três longas e exaustivas análises confirmaram que se trata do mesmo mineral encontrado na Lua. Segundo os geólogos, o desenvolvimento da ciência desde 1969, que agora permite moer as pedras em pós extremamente finos para submetê-los a testes isotópicos ou para determinar sua idade, foi muito útil para detectar a presença do mineral na Terra.
A descoberta ocorreu por acaso, quando o grupo de cientistas estava analisando detalhadamente fatias da rocha com um microscópio para detectar elétrons.
O mineral, de cor marrom avermelhada, tem forma de pequenas agulhas mais finas que o diâmetro do cabelo humano, e sua composição tem principalmente sílica, zircônio, titânio e ferro.
A tranquillityita, que até agora foi encontrada em seis locais da Austrália Ocidental, está presente em rochas ígneas como a dolerita, conhecida popularmente como "granito negro" e é um dos últimos minerais que se cristalizam do magma.
Os pesquisadores suspeitam que a tranquillityita logo será reconhecida em rochas similares à dolerita no mundo todo.
O mineral, que aparece em minúsculas quantidades e não tem valor econômico, poderia ser útil para determinar a idade das rochas em que o mineral foi encontrado.

Fonte: Geology

Uma rara estrela giratória

Foi descoberta uma estrela giratória que parece ser mais velha do que a explosão que deu origem a ela.

 © ESA/XMM-Newton (pulsar SXP 1062)

Essa estrela em rotação é um pulsar e tem um núcleo superdenso de uma estrela de grande massa que se transformou em uma supernova.

Esse pulsar, conhecido como SXP 1062, está girando muito lentamente, o que sugere uma idade avançada. Mas o pulsar não é tão antigo quanto parece, porque a estrela provavelmente explodiu menos de 40 mil anos atrás, de acordo com os pesquisadores.

Pulsares são criados após explosões de supernovas, quando restos de uma estrela que entrou em colapso se tornam tão densos que prótons e elétrons se ligam formando uma estrela de nêutrons.
Devido à conservação de momento angular, as recém-formadas estrelas de tamanho extremamente pequeno giram muito rápido. Elas são chamadas de pulsares porque essa rotação faz com que a luz apareça pulsando em intervalos regulares.

“Não são muitos os pulsares que já foram observados dentro de suas remanescentes de supernova, e este é o primeiro exemplo claro disso na Pequena Nuvem de Magalhães (uma das galáxias satélites da Via Láctea)”, afirmou Vincent Hénault-Brunet, líder do estudo da Universidade de Edimburgo, no Reino Unido.
A equipe de Hénault-Brunet usou o telescópio espacial Chandra, da NASA, e o observatório XMM-Newton da ESA para detectar os raios-X emitidos pelo SXP 1062.

A maioria dos pulsares gira muito rapidamente, com alguns deles fazendo centenas de rotações por segundo. Mas SXP 1062 está girando apenas uma vez a cada 18 minutos, aproximadamente.
O aspecto mais interessante deste pulsar é possivelmente seu período extremamente longo, de 1.062 segundos, que está intrigando os cientistas. Ele é um dos pulsares mais lentos já registrados. Pulsares que giram lentamente são particularmente mais difíceis de serem detectados. Apenas alguns com períodos mais longos do que alguns milhares de segundo foram observados até agora.

Como os pulsares ficam mais lentos à medida que envelhecem, a rotação lenta do SXP 1062 parece implicar em uma idade avançada, em contraste com o remanescente de supernova bastante recente que o rodeia.
Novas informações dos raios-X deverão ser obtidas para descobrir a variabilidade do sistema com maiores detalhes e aprofundar a pesquisa do espectro óptico para investigar as propriedades da estrela companheira.

Fonte: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society