Hubble spies Big Bang frontiers

This image from the NASA/ESA Hubble Space Telescope shows the galaxy cluster MACS J0416.1–2403. This is one of six being studied by the Hubble Frontier Fields programme, which together have produced the deepest images of gravitational lensing ever made. Due to the huge mass of the cluster it is bending the light of background objects, acting as a magnifying lens. Astronomers used this and two other clusters to find galaxies which existed only 600 to 900 million years after the Big Bang.

This image from the NASA/ESA Hubble Space Telescope shows the galaxy cluster MACS J0416.1–2403. This is one of six being studied by the Hubble Frontier Fields programme, which together have produced the deepest images of gravitational lensing ever made. Due to the huge mass of the cluster it is bending the light of background objects, acting as a magnifying lens. Astronomers used this and two other clusters to find galaxies which existed only 600 to 900 million years after the Big Bang. Credit: NASA, ESA and the HST Frontier Fields team (STScI)

Observations by the NASA/ESA Hubble Space Telescope have taken advantage of gravitational lensing to reveal the largest sample of the faintest and earliest known galaxies in the Universe. Some of these galaxies formed just 600 million years after the Big Bang and are fainter than any other galaxy yet uncovered by Hubble. The team has determined, for the first time with some confidence, that these small galaxies were vital to creating the Universe that we see today.

An international team of astronomers, led by Hakim Atek of the Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, Switzerland, has discovered over 250 tiny galaxies that existed only 600-900 million years after the Big Bang  — one of the largest samples of dwarf galaxies yet to be discovered at these epochs. The light from these galaxies took over 12 billion years to reach the telescope, allowing the astronomers to look back in time when the universe was still very young.

This image from the NASA/ESA Hubble Space Telescope shows the galaxy cluster MACSJ0717.5+3745. This is one of six being studied by the Hubble Frontier Fields programme, which together have produced the deepest images of gravitational lensing ever made. Due to the huge mass of the cluster it is bending the light of background objects, acting as a magnifying lens. It is one of the most massive galaxy clusters known, and it is also the largest known gravitational lens. Of all of the galaxy clusters known and measured, MACS J0717 lenses the largest area of the sky.

This image from the NASA/ESA Hubble Space Telescope shows the galaxy cluster MACSJ0717.5+3745. This is one of six being studied by the Hubble Frontier Fields programme, which together have produced the deepest images of gravitational lensing ever made. Due to the huge mass of the cluster it is bending the light of background objects, acting as a magnifying lens. It is one of the most massive galaxy clusters known, and it is also the largest known gravitational lens. Of all of the galaxy clusters known and measured, MACS J0717 lenses the largest area of the sky. Credit: NASA, ESA and the HST Frontier Fields team (STScI)

Although impressive, the number of galaxies found at this early epoch is not the team’s only remarkable breakthrough, as Johan Richard from the Observatoire de Lyon, France, points out, “The faintest galaxies detected in these Hubble observations are fainter than any other yet uncovered in the deepest Hubble observations.”

By looking at the light coming from the galaxies the team discovered that the accumulated light emitted by these galaxies could have played a major role in one of the most mysterious periods of the Universe’s early history — the epoch of reionisation. Reionisation started when the thick fog of hydrogen gas that cloaked the early Universe began to clear. Ultraviolet light was now able to travel over larger distances without being blocked and the Universe became transparent to ultraviolet light.

By observing the ultraviolet light from the galaxies found in this study the astronomers were able to calculate whether these were in fact some of the galaxies involved in the process. The team determined, for the first time with some confidence, that the smallest and most abundant of the galaxies in the study could be the major actors in keeping the Universe transparent. By doing so, they have established that the epoch of reionisation — which ends at the point when the Universe is fully transparent — came to a close about 700 million years after the Big Bang .

Abell 2744, nicknamed Pandora’s Cluster, was the first of six targets within the Frontier Fields programme, which together have produced the deepest images of gravitational lensing ever made. The cluster is thought to have a very violent history, having formed from a cosmic pile-up of multiple galaxy clusters.

Abell 2744, nicknamed Pandora’s Cluster, was the first of six targets within the Frontier Fields programme, which together have produced the deepest images of gravitational lensing ever made. The cluster is thought to have a very violent history, having formed from a cosmic pile-up of multiple galaxy clusters. Credit: NASA, ESA and the HST Frontier Fields team (STScI)

Lead author Atek explained, “If we took into account only the contributions from bright and massive galaxies, we found that these were insufficient to reionise the Universe. We also needed to add in the contribution of a more abundant population of faint dwarf galaxies.”

To make these discoveries, the team utilised the deepest images of gravitational lensing made so far in three galaxy clusters, which were taken as part of the Hubble Frontier Fields programme. These clusters generate immense gravitational fields capable of magnifying the light from the faint galaxies that lie far behind the clusters themselves. This makes it possible to search for, and study, the first generation of galaxies in the Universe.

Jean-Paul Kneib, co-author of the study from the Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, Switzerland, explains, “Clusters in the Frontier Fields act as powerful natural telescopes and unveil these faint dwarf galaxies that would otherwise be invisible.”

Co-author of the study Mathilde Jauzac, from Durham University, UK, and the University of KwaZulu-Natal, South Africa, remarks on the significance of the discovery and Hubble’s role in it,“Hubble remains unrivalled in its ability to observe the most distant galaxies. The sheer depth of the Hubble Frontier Field data guarantees a very precise understanding of the cluster magnification effect, allowing us to make discoveries like these.”

These results highlight the impressive possibilities of the Frontier Fields programme with more galaxies, at even earlier time, likely to be revealed when Hubble peers at three more of these galaxy clusters in the near future.

Fonte: Hubble ESA, Garching, Germany

O beijo final de duas estrelas que se aproximam da catástrofe

O VLT descobre o mais quente e mais massivo binário de estrelas em contacto

Esta impressão artística mostra o VFTS 352 — o sistema binário mais quente e mais massivo descoberto até à data, onde as duas componentes estão em contacto, partilhando material. As duas estrelas deste sistema extremo, que se situa a cerca de 160 000 anos-luz de distância na Grande Nuvem de Magalhães, podem estar a dirigir-se para um final dramático, no qual fusionam para formar uma única estrela gigante ou então dão origem um buraco negro binário. Créditos: ESO/L. Calçada

Esta impressão artística mostra o VFTS 352 — o sistema binário mais quente e mais massivo descoberto até à data, onde as duas componentes estão em contacto, partilhando material. As duas estrelas deste sistema extremo, que se situa a cerca de 160 000 anos-luz de distância na Grande Nuvem de Magalhães, podem estar a dirigir-se para um final dramático, no qual fusionam para formar uma única estrela gigante ou então dão origem um buraco negro binário.
Créditos: ESO/L. Calçada

Com o auxílio do Very Large Telescope do ESO, uma equipa internacional de astrónomos descobriu a estrela dupla mais quente e mais massiva, com as duas componentes tão próximas que tocam uma na outra. As duas estrelas no sistema extremo VFTS 352 podem estar a dirigir-se para um final dramático, no qual fusionam para formar uma única estrela gigante ou então dão origem um buraco negro binário.

O sistema de estrela dupla VFTS 352 situa-se a cerca de 160 000 anos-luz de distância na Nebulosa da Tarântula. Esta região extraordinária é a maternidade de estrelas jovens mais ativa no Universo próximo. Novas observações do VLT do ESO revelaram que este par de estrelas jovens se encontra entre os mais extremos e estranhos alguma vez descoberto.

O VFTS 352 é composto por duas estrelas muito quentes, brilhantes e massivas que orbitam uma em torno da outra com um período pouco maior que um dia. Os centros das estrelas estão separados de apenas 12 milhões de quilómetros. De facto, as estrelas estão tão próximas que as suas superfícies se sobrepõem, tendo-se formado uma ponte entre elas. O VFTS 352 não é apenas o binário mais massivo conhecido desta pequena classe de “binários em contacto” — tem uma massa combinada de cerca de 57 vezes a massa solar — mas também contém as componentes mais quentes — com temperaturas efetivas de cerca de 40 000º Celsius.

As estrelas extremas como as duas componentes do VFTS 352 desempenham um papel fundamental na evolução das galáxias e pensa-se que serão as principais produtoras de elementos como o oxigénio. Tais estrelas duplas estão também associadas ao comportamento exótico de “estrelas vampiras”, onde uma estrela companheira mais pequena “chupa” matéria da superfície da sua vizinha maior (eso1230).

No entanto, e no caso do VFTS 352, as duas estrelas do sistema têm quase o mesmo tamanho. A matéria não é por isso chupada de uma para a outra, mas sim partilhada. Estima-se que as estrelas do VFTS 352 estejam a partilhar cerca de 30% da sua matéria.

Este tipo de sistemas é muito raro, já que esta fase da vida das estrelas é muito curta e por isso é difícil encontrá-las nesta altura das suas vidas. Como as estrelas estão tão próximo uma da outra, os astrónomos pensam que as fortes forças de maré fazem com que haja uma maior mistura de material nos seus interiores.

“O VFTS 352 é o melhor caso descoberto até à data de uma estrela dupla quente e massiva que pode ter este tipo de mistura interna,” explica o autor principal do trabalho Leonardo A. Almeida, da Universidade de São Paulo, Brasil. “Como tal, esta é uma descoberta importante e fascinante.”

Esta imagem mostra a localização do VFTS 352 — o sistema binário mais quente e mais massivo descoberto até à data, onde as duas componentes estão em contacto, partilhando material. As duas estrelas deste sistema extremo, que se situa a cerca de 160 000 anos-luz de distância na Grande Nuvem de Magalhães, podem estar a dirigir-se para um final dramático, no qual fusionam para formar uma única estrela gigante ou então dão origem um buraco negro binário. Esta imagem da região de formação estelar da Tarântula inclui imagens no visível obtidas pelo instrumento Wide Field Imager montado no telescópio MPG/ESO de 2,2 metros em La Silla e imagens no infravermelho do telescópio infravermelho VISTA de 4,1 metros situado no Paranal. Créditos: ESO/M.-R. Cioni/VISTA Magellanic Cloud survey. Acknowledgment: Cambridge Astronomical Survey Unit

Esta imagem mostra a localização do VFTS 352 — o sistema binário mais quente e mais massivo descoberto até à data, onde as duas componentes estão em contacto, partilhando material. As duas estrelas deste sistema extremo, que se situa a cerca de 160 000 anos-luz de distância na Grande Nuvem de Magalhães, podem estar a dirigir-se para um final dramático, no qual fusionam para formar uma única estrela gigante ou então dão origem um buraco negro binário.
Esta imagem da região de formação estelar da Tarântula inclui imagens no visível obtidas pelo instrumento Wide Field Imager montado no telescópio MPG/ESO de 2,2 metros em La Silla e imagens no infravermelho do telescópio infravermelho VISTA de 4,1 metros situado no Paranal.
Créditos:
ESO/M.-R. Cioni/VISTA Magellanic Cloud survey.
Acknowledgment: Cambridge Astronomical Survey Unit

Os astrónomos prevêem que o VFTS 352 sofrerá um fim cataclísmico, fim esse com duas possibilidades diferentes. A primeira possibilidade será a fusão das duas estrelas, que muito provavelmente dará origem a uma rotação rápida, e possivelmente a uma única estrela magnética gigante. “Se o objeto continuar a rodar rapidamente, poderá terminar a sua vida numa das explosões mais energéticas do Universo, uma explosão de raios gama de longa duração,” diz o cientista principal do projeto Hugues Sana, da Universidade de Leuven, Bélgica.

A segunda possibilidade é explicada pela astrofísica teórica da equipa, Selma de Mink da Universidade de Amesterdão, Holanda: “Se as estrelas estiverem bem misturadas entre si, ambas permanecerão objetos compactos e o sistema VFTS 352 poderá evitar a fusão. Este efeito levará os objetos a outro caminho de evolução completamente diferente das predições da evolução estelar clássica. No caso do VFTS 352, as componentes acabarão as suas vidas em explosões de supernova, formando um sistema binário de buracos negros próximos. Um tal objeto seria uma intensa fonte de ondas gravitacionais.”

Comprovar a existência deste segundo caminho evolucionário seria um grande avanço observacional no campo da astrofísica estelar. No entanto, independentemente do fim do VFTS 352, este sistema já deu aos astrónomos importantes pistas sobre os processos de evolução pouco conhecidos de sistemas binários com estrelas massivas em contacto.

Fonte: ESO

Um saco cósmico cheio de carvão – Parte da Nebulosa do Saco de Carvão vista de perto

Esta imagem obtida pelo instrumento Wide Field Imager montado no telescópio MPG/ESO de 2,2 metros mostra parte da enorme nuvem de gás e poeira chamada Nebulosa do Saco de Carvão. A poeira nesta nebulosa absorve e dispersa a radiação emitida por estrelas de fundo.

Esta imagem obtida pelo instrumento Wide Field Imager montado no telescópio MPG/ESO de 2,2 metros mostra parte da enorme nuvem de gás e poeira chamada Nebulosa do Saco de Carvão. A poeira nesta nebulosa absorve e dispersa a radiação emitida por estrelas de fundo.

Manchas escuras bloqueiam quase completamente um rico campo estelar nesta nova imagem obtida pelo instrumento Wide Field Camera, instalado no telescópio MPG/ESO de 2,2 metros no Observatório de La Silla, no Chile. As áreas escuras são pequenas partes de uma enorme nebulosa escura chamada Saco de Carvão, um dos objetos mais proeminentes do seu tipo, visível a olho nu. Daqui a milhões de anos, bocados deste Saco de Carvão irão entrar em combustão, um pouco como o combustível fóssil com o mesmo nome, com o brilho de muitas estrelas jovens.

A Nebulosa do Saco de Carvão situa-se a cerca de 600 anos-luz de distância na constelação do Cruzeiro do Sul. Este enorme objeto poeirento forma uma silhueta conspícua sobre a banda estrelada brilhante da Via Láctea e é por isso que esta nebulosa é conhecida dos povos do hemisfério sul desde que a humanidade caminha sobre a Terra.

O explorador espanhol Vicente Yáñez Pinzón foi o primeiro a assinalar  aos europeus a presença da Nebulosa do Saco de Carvão em 1499. A Saco de Carvão tomou seguidamente a alcunha de Nuvem de Magalhães Preta, devido à sua aparência escura quando comparada com o brilho intenso das duas Nuvens de Magalhães, que são na realidade galáxias satélite da Via Láctea. Estas duas galáxias brilhantes são claramente visíveis no céu austral, tendo chamado a atenção dos europeus durante as explorações de Fernão de Magalhães no século XVI. No entanto, a Saco de Carvão não é uma galáxia. Como outras nebulosas escuras, trata-se de uma nuvem interestelar de poeira tão espessa que não permite que a maioria da radiação emitida pelas estrelas de fundo chegue até aos observadores.

Um número significativo de partículas de poeira nas nebulosas escuras estão cobertas de gelo de água, azoto, monóxido de carbono e outras moléculas orgânicas simples. Estes grãos impedem que a radiação visível passe através da nuvem cósmica. Para se ter uma ideia  de quão escura é a Saco de Carvão, nos anos 1970 o astrónomo finlandês Kalevi Mattila publicou um estudo que estimava que a Nebulosa do Saco de Carvão possuía apenas cerca de 10% do brilho da Via Láctea, que a envolve. Uma pequena parte da radiação estelar de fundo consegue no entanto passar através da nebulosa, como mostra esta nova imagem do ESO e outras observações obtidas por telescópios modernos.

Esta pequena quantidade de radiação que passa através da nebulosa não sai do outro lado sem ter sido modificada. A radiação que vemos nesta imagem parece mais vermelha do que seria normalmente. Este efeito deve-se ao facto da poeira nas nebulosas escuras absorver e dispersar mais a radiação azul das estrelas do que a radiação vermelha, “pintando” as estrelas de vários tons mais avermelhados do que seriam de outro modo.

Daqui a milhões de anos os dias negros da Saco de Carvão chegarão ao fim. Nuvens interestelares espessas como a Saco de Carvão contêm muito gás e poeira — o combustível de novas estrelas. À medida que o material disperso na nebulosa coalesce sob o efeito da gravidade, as estrelas formam-se e começam a brilhar, fazendo com que os “nodos” de carvão “incendeiem”, quase como se tivessem sido tocados por uma chama.

 

Fonte: ESO

Concurso internacional permite dar nomes portugueses a exoplanetas

Imagem artística de um sistema exoplanetário. Crédito: ESO

Imagem artística de um sistema exoplanetário. Crédito: ESO

O investigador do IA Nuno Cardoso Santos. Crédito: Ricardo Cardoso Reis (IA e Planetário do Porto – Centro Ciência Viva)

O investigador do IA Nuno Cardoso Santos. Crédito: Ricardo Cardoso Reis (IA e Planetário do Porto – Centro Ciência Viva)

Pela primeira vez, a União Astronómica Internacional (IAU) abriu uma votação pública para batizar 20 sistemas planetários. Nesse lote está o sistema mu Arae, no qual um dos exoplaneta foi descoberto por uma equipa internacional, liderada pelo investigador do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA) Nuno Cardoso Santos.

Para Nuno Cardoso Santos (IA e Universidade do Porto): “Um sistema planetário com nomes lusitanos faria justiça ao trabalho nesta área desenvolvido em Portugal, que é reconhecido internacionalmente. Talvez mais importante, ajudaria a reforçar a perceção positiva sobre a qualidade e o impacto da ciência que se faz no nosso país, em particular na área das ciências do espaço.”

Como homenagem, o Planetário do Porto – Centro Ciência Viva submeteu nomes da cultura portuguesa para o concurso da IAU NameExoWorlds, que tem como objetivo celebrar o vigésimo aniversário da descoberta do primeiro exoplaneta. O IA junta-se à homenagem, promovendo uma campanha internacional de apelo ao voto nos nomes portugueses. Se for a candidatura mais votada, a estrela Mu Arae passará a chamar-se Lusitânia, e os seus planetas, Adamastor, Esperança, Caravela e Saudade.

José Afonso (IA e Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa) comenta: “Esta é uma oportunidade única de afirmar a cultura portuguesa para além do nosso planeta, batizando pela primeira vez, ‘em português’, um dos novos sistemas planetários – uma homenagem a um povo e a uma cultura que é ainda mais adequada quando consideramos a contribuição portuguesa para a descoberta e caracterização deste Sistema. E, quem sabe, talvez num futuro não muito distante os nossos descendentes assistam ao desembarque de colonizadores humanos nas ‘costas’ do planeta Esperança e se recordem da origem do seu nome”.

Situado a cerca de 50 anos-luz da Terra, o sistema planetário mu Arae tem quatro exoplanetas conhecidos, em órbita da estrela, visível a olho nu na constelação do Altar.

A votação decorre até às 23h59 do dia 31 de Outubro de 2015 (Hora de Portugal Continental).

Para saber mais sobre a votação consulte a página do IA
http://www.iastro.pt/outreach/activities/darnomeanovosmundos/

A votação decorre na página
http://www.iastro.pt/outreach/activities/darnomeanovosmundos/

Fonte: Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA)