Um eclipse lunar e um cometa

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Por ocasião do máximo do eclipse a Lua deverá apresentar-se com um obscurecimento idêntico ao da imagem obtida durante o eclipse penumbral de 9 de Fevereiro de 2009. Fonte: Wikipedia.

Hoje, dia 10 de Fevereiro de 2017, ocorre o primeiro eclipse lunar do ano. Trata-se de um eclipse parcial Penumbral. A Lua irá atravessar a sombra exterior da Terra, a Penumbra, o que significa que este eclipse não fará com que a Lua fique totalmente obscurecida, como aconteceria se a Lua atravessasse a sombra mais interna do nosso planeta, a Umbra.

Devido ao eclipse apenas ser Penumbral, este deverá ser notado apenas pelos observadores mais atentos, que irão verificar que o topo norte da Lua (a parte de cima) estará mais escuro que a restante superfície lunar.

O eclipse começa em torno das 22h34m (dia 10), atingirá o máximo pelas 00h43 (dia 11) e terminará pelas 02h53 (dia 11).

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Diagrama representativo da posição da Lua ao longo do eclipse em relação à Umbra (sombra interior da Terra, a vermelho) e à Penumbra (sombra exterior, a cinzento). Créditos: Fred Espenak, Nasa GSFC.

 

Na comunicação social é ainda possível ler que nesta mesma noite estará visível um cometa. O 45P/Honda-Mrkos-Pajdusakova encontra-se na madrugada de 11 de Fevereiro no ponto mais próximo da Terra, a uma distância de pouco mais de 13 milhões de quilómetros.

Embora esteja no ponto mais próximo da Terra, a considerável distância ao Sol faz com que o cometa tenha uma magnitude (brilho aparente) superior a 7.0, o que significa que apenas será possível observá-lo através de binóculos ou telescópios.

O cometa está na constelação de Hércules, sendo observável bem posicionado no céu em torno das 3h00 da madrugada. Contudo a Lua, que por esta hora já terá terminado o eclipse, deverá dificultar as observações do cometa com o seu brilho intenso.

Ainda assim, vale sempre a pena olhar para cima, se as nuvens deixarem! Boas observações.

Registo do cometa 45P/Honda-Mrkos-Pajdušáková por ocasião da sua passagem anterior pelo Sistema Solar interior, em 2011. Crédito: Nasa

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Representação da órbita do cometa (à esquerda) e posição do cometa 45P em relação ao planeta Terra no momento de maior aproximação. Créditos: NASA/JPL

Esculpindo sistemas solares

O instrumento SPHERE do ESO revela discos protoplanetários a serem esculpidos por planetas recém nascidos

Três equipas de astrónomos utilizaram o SPHERE, um instrumento de vanguarda na busca de exoplanetas, montado no Very Large Telescope (VLT) no Observatório do Paranal do ESO, no intuito de compreenderem a evolução enigmática de jovens sistemas planetários. O aumento do número de exoplanetas conhecidos nos últimos anos faz com que o estudo destes objetos seja um dos mais dinâmicos campos da astronomia moderna.

Com o auxílio do instrumento SPHERE do ESO, montado no Very Large Telescope, uma equipa de astrónomos observou o disco planetário que rodeia a estrela HD135344B, situada a cerca de 450 anos-luz de distância da Terra. O disco apresenta estruturas em forma de braços em espiral proeminentes. Pensa-se que estas estruturas foram criadas por dois protoplanetas massivos, destinados a tornarem-se mundos do tipo de Júpiter.  Créditos:  ESO, T. Stolker et al.

Com o auxílio do instrumento SPHERE do ESO, montado no Very Large Telescope, uma equipa de astrónomos observou o disco planetário que rodeia a estrela HD135344B, situada a cerca de 450 anos-luz de distância da Terra. O disco apresenta estruturas em forma de braços em espiral proeminentes. Pensa-se que estas estruturas foram criadas por dois protoplanetas massivos, destinados a tornarem-se mundos do tipo de Júpiter. Créditos: ESO, T. Stolker et al.

Sabe-se hoje que os planetas se formam a partir de vastos discos de gás e poeira situados em torno de estrelas recém nascidas, os chamados discos protoplanetários. Estes discos podem estender-se por centenas de milhões de quilómetros. Ao longo do tempo, as partículas nestes discos protoplanetários colidem, combinam-se e eventualmente vão crescendo até terem o tamanho de planetas. No entanto, os pormenores sobre a evolução destes discos de formação de planetas permanecem ainda um mistério.

O SPHERE é uma adição recente ao complemento de instrumentos do VLT que, com a sua combinação de tecnologias inovadoras, nos fornece um método poderoso para obter imagens diretas de detalhes extremos em discos protoplanetários. A interação entre estes discos e os planetas que se estão a formar no seu seio pode fazer com que os discos tomem diversas formas: enormes anéis, braços em espiral ou vazios ensombrados. Estas formas são de particular interesse, uma vez que ainda estamos à procura de uma ligação clara entre estas estruturas e os planetas que as esculpem — um mistério que os astrónomos pretendem resolver sem demora. Felizmente, as capacidades especializadas do SPHERE tornam possível a observação direta destas notáveis estruturas.

Por exemplo, a RXJ1615 é uma estrela jovem situada na constelação do Escorpião, a 600 anos-luz de distância da Terra. Uma equipa liderada por Jos de Boer, do Observatório de Leiden na Holanda, descobriu um sistema complexo de anéis concêntricos em torno da jovem estrela, criando uma forma que parece uma versão titânica dos anéis que rodeiam Saturno. No passado, apenas se obtiveram algumas imagens de uma tão intricada escultura de anéis num disco protoplanetário e, mais excitante ainda, todo o sistema parece ter apenas 1,8 milhões de anos de idade. O disco apresenta indícios de ter sido esculpido por planetas ainda em processo de formação.

Com o auxílio do instrumento SPHERE do ESO, montado no Very Large Telescope, uma equipa de astrónomos observou o disco planetário que rodeia a estrela RXJ1615, situada na constelação do Escorpião, a 600 anos-luz de distância da Terra. As observações mostraram um sistema complexo de anéis concêntricos em torno da estrela jovem, criando uma forma que parece uma versão titânica dos anéis que rodeiam Saturno. No passado, apenas se obtiveram algumas imagens de uma tão intricada escultura de anéis num disco protoplanetário.  Créditos:  ESO, J. de Boer et al.

Com o auxílio do instrumento SPHERE do ESO, montado no Very Large Telescope, uma equipa de astrónomos observou o disco planetário que rodeia a estrela RXJ1615, situada na constelação do Escorpião, a 600 anos-luz de distância da Terra. As observações mostraram um sistema complexo de anéis concêntricos em torno da estrela jovem, criando uma forma que parece uma versão titânica dos anéis que rodeiam Saturno. No passado, apenas se obtiveram algumas imagens de uma tão intricada escultura de anéis num disco protoplanetário. Créditos: ESO, J. de Boer et al.

A idade do novo disco protoplanetário detectado faz da RXJ1615 um sistema notável, uma vez que a maioria dos outros exemplos de discos protoplanetários detectados até à data são relativamente velhos ou evoluídos. Os resultados inesperados da equipa de de Boer foram rapidamente seguidos pelas descobertas de uma equipa liderada por Christian Ginski, também do Observatório de Leiden. Esta equipa observou a jovem estrela HD97048, situada na constelação do Camaleão, a cerca de 500 anos-luz de distância da Terra. Através de análise muito detalhada, os investigadores descobriram que o jovem disco que rodeia esta estrela está também estruturado em anéis concêntricos. A simetria destes dois sistemas é um resultado surpreendente, uma vez que a maioria dos sistemas protoplanetários observados até à data contêm uma multitude de braços em espiral assimétricos, vazios e vórtices. Estas descobertas aumentam significativamente o número de sistemas conhecidos com anéis múltiplos altamente simétricos.

Um exemplo particularmente espetacular do disco assimétrico mais comum foi capturado por um grupo de astrónomos liderado por Tomas Stolker do Instituto de Astronomia Anton Pannekoek, na Holanda. Este disco rodeia a estrela HD135344B, situada a cerca de 450 anos-luz de distância. Embora esta estrela tenha já sido bem estudada no passado, o SPHERE permitiu observar o disco protoplanetário da estrela com o maior detalhe obtido até à data. Pensa-se que a enorme cavidade central e duas estruturas em forma de braços em espiral proeminentes foram criadas por um ou mais protoplanetas massivos, destinados a tornarem-se mundos do tipo de Júpiter.

Adicionalmente, foram observadas quatro tiras escuras, aparentemente sombras lançadas pelo movimento do material no seio do disco da HD135344B. Notavelmente, uma das tiras teve uma variação notória nos meses que decorreram entre os períodos de observação: um exemplo raro de evolução planetária a decorrer em tempo real de observação, e apontando para mudanças a ocorrer nas regiões do disco interno que não podem ser diretamente detectadas pelo SPHERE. Para além de produzirem belas imagens, estas sombras cintilantes dão-nos uma oportunidade única de investigar a dinâmica das regiões mais internas do disco.

Tal como com os anéis concêntricos descobertos por de Boer e Ginski, estas observações obtidas pela equipa de Stolker provam que o meio complexo e em mudança dos discos que rodeiam as estrelas jovens são ainda capazes de nos mostrar novas descobertas surpreendentes. Ao compreenderem melhor estes discos protoplanetários, estas equipas avançam cada vez mais no caminho de compreenderem como é que os planetas esculpem os discos que os formam — e portanto compreenderem a própria formação planetária.

These three planetary discs have been observed with the SPHERE instrument, mounted on ESO’s Very Large Telescope. The observations were made in order to shed light on the enigmatic evolution of fledgling planetary systems. The central parts of the images appear dark because SPHERE blocks out the light from the brilliant central stars to reveal the much fainter structures surrounding them.

Estes três discos protoplanetários foram observados com o instrumento SPHERE, montado no Very Large Telecope do ESO. As observações foram feitas no intuito de compreender a evolução enigmática destes sistemas planetários bebés. Créditos: ESO

Fonte: Observatório Europeu do Sul (ESO)

Imagem de Eta Carinae com maior resolução obtida até à data

O Interferómetro do VLT captura ventos fortes no famoso sistema estelar massivo

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Esta é a melhor imagem do sistema estelar Eta Carinae obtida até à data. Estas observações foram feitas com o Interferómetro do Very Large Telescope e poderão levar a uma melhor compreensão da evolução de estrelas de elevada massa. Créditos: ESO

Esta é a melhor imagem do sistema estelar Eta Carinae obtida até à data. Estas observações foram feitas com o Interferómetro do Very Large Telescope e poderão levar a uma melhor compreensão da evolução de estrelas de elevada massa. Créditos: ESO

Uma equipa de astrónomos, liderada por Gerd Weigelt do Instituto Max Planck de Rádio Asttronomia (MPIfR) em Bona, na Alemanha, utilizou o Interferómetro do Very Large Telescope (VLTI), instalado no Observatório do Paranal do ESO, para obter uma imagem única do sistema estelar Eta Carinae situado na Nebulosa Carina.

Este colossal sistema binário, constituído por duas estrelas massivas que orbitam em torno uma da outra, é muito ativo, dando origem a ventos estelares com velocidades que vão até 10 milhões de km por hora [1]. A região entre as duas estrelas, onde os ventos de ambas colidem, é muito turbulenta, mas até agora não se tinha ainda conseguido estudar.

O poder do binário Eta Carinae cria fenómenos dramáticos. Astrónomos dos anos 1830 observaram uma “Grande Erupção” no sistema. Sabemos agora que esta erupção ocorreu quando a maior das estrelas do binário libertou enormes quantidades de gás e poeira num curto período de tempo, o que levou à formação dos lóbulos distintos, conhecidos por Nebulosa Homunculus, que vemos atualmente no sistema. O efeito combinado dos dois ventos estelares a chocarem um contra o outro a velocidades extremas faz com que as temperaturas na região aumentem para milhões de graus e ocorram intensos “dilúvios” de raios X.

Esta panorâmica combina uma imagem nova do campo em torno da estrela Wolf-Rayet WR 22, situada na Nebulosa Carina (à direita) com uma imagem anterior da região em volta da estrela Eta Carina, no coração da nebulosa (à esquerda). A fotografia foi criada a partir de imagens obtidas com o instrumento Wide Field Imager, montado no telescópio MPG/ESO de 2,2 metros, situado no Observatório de La Silla, no Chile. Créditos: ESO

Esta panorâmica combina uma imagem nova do campo em torno da estrela Wolf-Rayet WR 22, situada na Nebulosa Carina (à direita) com uma imagem anterior da região em volta da estrela Eta Carina, no coração da nebulosa (à esquerda). A fotografia foi criada a partir de imagens obtidas com o instrumento Wide Field Imager, montado no telescópio MPG/ESO de 2,2 metros, situado no Observatório de La Silla, no Chile. Créditos: ESO

A área central onde os ventos colidem é relativamente pequena — mil vezes menor que a Nebulosa Homunculus — razão pela qual os telescópios colocados tanto no espaço como no solo não tinham ainda conseguido obter uma imagem detalhada da região. A equipa utilizou o poder resolvente do instrumento AMBER do VLTI para observar este reino violento pela primeira vez. Uma combinação inteligente — um interferómetro — de três dos quatro Telescópios Auxiliares do VLT fez aumentar em 10 vezes o poder resolvente, relativamente a um único Telescópio Principal do VLT. Conseguiu-se assim obter a imagem mais nítida de sempre do sistema, o que levou à obtenção de resultados inesperados sobre a sua estrutura interna.

Esta imagem da estrela variável azul Eta Carinae, obtida pelo instrumento infravermelho de óptica adaptativa NACO montado no Very Large Telescope do ESO, mostra uma quantidade incrível de detalhes. A imagem mostra claramente uma estrutura bipolar assim como jactos lançados a partir da estrela central. A imagem foi obtida pela equipa científica do Paranal e processada por Yuri Beletsky (ESO) e Hännes Heyer (ESO). Baseia-se em dados obtidos em banda larga (J, H e K; exposições de 90 segundos por filtro) e em banda estreita (1.64, 2.12 e 2.17 microns; observando ferro, hidrogénio molecular e atómico, respectivamente; exposições de 4 minutos por filtro). Créditos: ESO

Esta imagem da estrela variável azul Eta Carinae, obtida pelo instrumento infravermelho de óptica adaptativa NACO montado no Very Large Telescope do ESO, mostra uma quantidade incrível de detalhes. A imagem mostra claramente uma estrutura bipolar assim como jactos lançados a partir da estrela central. A imagem foi obtida pela equipa científica do Paranal e processada por Yuri Beletsky (ESO) e Hännes Heyer (ESO). Baseia-se em dados obtidos em banda larga (J, H e K; exposições de 90 segundos por filtro) e em banda estreita (1.64, 2.12 e 2.17 microns; observando ferro, hidrogénio molecular e atómico, respectivamente; exposições de 4 minutos por filtro). Créditos: ESO

A nova imagem VLTI mostra claramente a estrutura que existe entre as duas estrelas Eta Carinae. Foi observada uma inesperada forma em ventoinha na região onde o vento da estrela mais pequena e mais quente colide com o vento mais denso da estrela maior.

“Os nossos sonhos tornaram-se realidade, porque agora conseguimos obter imagens extremamente nítidas no infravermelho. O VLTI dá-nos a oportunidade única de aumentar o nosso conhecimento sobre Eta Carinae e sobre muitos outros objetos chave”, diz Gerd Weigelt.

Para além das imagens, observações espectroscópicas da zona de colisão permitiram medir as velocidades dos intensos ventos estelares [2]. Com estes valores, foi possível criar modelos de computador mais precisos da estrutura interna deste sistema estelar, o que nos ajudará a compreender como é que estas estrelas de massas extremamente elevadas perdem massa à medida que evoluem.

Um dos membros da equipa, Dieter Schertl (MPIfR), olha para o futuro:” Os novos instrumentos GRAVITY e MATISSE do VLTI permitir-nos-ão obter imagens interferométricas com ainda mais precisão e num intervalo de comprimentos de onda ainda maior. É necessário um vasto intervalo de comprimentos de onda para se poder derivar as propriedades físicas de muitos objetos astronómicos.”

Fonte: Observatório Europeu do Sul (ESO)

ALMA descobre segredos de bolha espacial gigante

Uma equipa internacional de astrónomos usou o ALMA, assim como o Very Large Telescope do ESO e outros telescópios, para descobrir a verdadeira natureza de um objeto raro no Universo distante, chamado Bolha de Lyman-alfa. Até agora, os astrónomos não compreendiam o que é que fazia estas enormes nuvens de gás brilhar tão intensamente, mas o ALMA viu agora duas galáxias no coração de um destes objetos, galáxias estas que estão a formar estrelas a um ritmo muito acelerado, fazendo brilhar todo o meio que as envolve. Estas enormes galáxias estão por sua vez no centro de um conjunto de galáxias mais pequenas, no que parece ser a fase inicial de formação de um enxame de galáxias massivo. As duas fontes ALMA deverão evoluir numa única galáxia elíptica gigante.
Esta imagem mostra um instante no tempo de uma simulação cósmica de uma Bolha de Lyman-alfa semelhante a LAB-1. Esta simulação traça a evolução do gás e da matéria escura usando um dos mais recentes modelos de formação galáctica, no supercomputador Pleiades da NASA. Esta vista mostra a distribuição do gás no seio do halo de matéria escura, com código de cores tal que o gás frio (essencialmente hidrogénio neutro) aparece a vermelho e o gás quente a branco. Embutidas no centro do sistema estão duas galáxias com formação estelar intensa, rodeadas por gás quente e muitas outras galáxias satélite mais pequenas que aparecem como pequenos nodos de gás vermelho na imagem. Os fotões Lyman-alfa escapam das galáxias centrais e dispersam-se no gás frio associado às galáxias satélite, dando origem a uma Bolha de Lyman-alfa extensa. Créditos: J.Geach/D.Narayanan/R.Crain

Esta imagem mostra um instante no tempo de uma simulação cósmica de uma Bolha de Lyman-alfa semelhante a LAB-1. Esta simulação traça a evolução do gás e da matéria escura usando um dos mais recentes modelos de formação galáctica, no supercomputador Pleiades da NASA. Esta vista mostra a distribuição do gás no seio do halo de matéria escura, com código de cores tal que o gás frio (essencialmente hidrogénio neutro) aparece a vermelho e o gás quente a branco. Embutidas no centro do sistema estão duas galáxias com formação estelar intensa, rodeadas por gás quente e muitas outras galáxias satélite mais pequenas que aparecem como pequenos nodos de gás vermelho na imagem. Os fotões Lyman-alfa escapam das galáxias centrais e dispersam-se no gás frio associado às galáxias satélite, dando origem a uma Bolha de Lyman-alfa extensa.
Créditos: J.Geach/D.Narayanan/R.Crain

As Bolhas de Lyman-alfa são enormes nuvens de hidrogénio gasoso com dimensões que podem ir até às centenas de milhares de anos-luz e que se encontram a grandes distâncias cósmicas. O nome reflete o comprimento de onda característico da radiação ultravioleta que emitem, conhecida por radiação de Lyman-alfa. Desde a descoberta destes objetos, os processos que lhes dão origem têm constituído um puzzle astronómico. Novas observações obtidas agora com o ALMA acabam de resolver o mistério.

Esta imagem mostra um dos maiores objetos conhecidos no Universo, a Bolha de Lyman-alfa LAB-1. A imagem é a composição de duas imagens diferentes obtidas com o instrumento FORS montado no Very Large Telescope (VLT) — uma imagem maior que mostra as galáxias circundantes e uma observação muito mais profunda da bolha propriamente dita no centro, obtida para detectar a sua polarização. A intensa radiação ultravioleta de Lyman-alfa emitida pela bolha aparece-nos verde após ter sido “esticada” pela expansão do Universo durante a sua longa viagem até à Terra. Estas observações mostram pela primeira vez que a radiação emitida por este objeto é polarizada, o que significa que a bolha gigante deve estar a ser alimentada por galáxias embebidas no seio da nuvem. Créditos: ESO/M. Hayes

Esta imagem mostra um dos maiores objetos conhecidos no Universo, a Bolha de Lyman-alfa LAB-1. A imagem é a composição de duas imagens diferentes obtidas com o instrumento FORS montado no Very Large Telescope (VLT) — uma imagem maior que mostra as galáxias circundantes e uma observação muito mais profunda da bolha propriamente dita no centro, obtida para detectar a sua polarização. A intensa radiação ultravioleta de Lyman-alfa emitida pela bolha aparece-nos verde após ter sido “esticada” pela expansão do Universo durante a sua longa viagem até à Terra. Estas observações mostram pela primeira vez que a radiação emitida por este objeto é polarizada, o que significa que a bolha gigante deve estar a ser alimentada por galáxias embebidas no seio da nuvem.
Créditos: ESO/M. Hayes

Uma das maiores Bolhas de Lyman-alfa conhecidas e estudadas com muito detalhe é a SSA22-Lyman-alfa 1, ou LAB 1. Situada no núcleo de um enorme enxame de galáxias na fase inicial de formação, este foi o primeiro objeto do tipo a ser descoberto — em 2000 — e localiza-se tão longe que a sua luz demorou 11,5 mil milhões de anos a chegar até nós.

Uma equipa de astrónomos, liderada por Jim Geach, do Centre for Astrophysics Research of the University of Hertfordshire, RU, utilizou a capacidade sem precedentes do Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) para investigar a LAB-1, observando a radiação emitida por nuvens de poeira fria em galáxias distantes, o que permitiu localizar e resolver várias fontes de emissão submilimétrica.

A equipa combinou seguidamente as imagens ALMA com observações obtidas com o instrumento MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer), montado no Very Large Telescope do ESO (VLT), as quais mapeiam a radiação Lyman-alfa. Isto mostrou que as fontes ALMA estão localizadas mesmo no centro da Bolha de Lyman-alfa, onde se encontram a formar estrelas a uma taxa cerca de 100 vezes maior que a da Via Láctea.

Adicionalmente, imagens profundas obtidas com o Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA e espectroscopia do Observatório W. M. Keck mostraram que as fontes ALMA estão rodeadas por numerosas galáxias companheiras ténues que podem estar a bombardeá-las com material, ajudando assim a aumentar as taxas de formação estelar nas fontes ALMA centrais.

A equipa fez seguidamente uma sofisticada simulação de formação galáctica para demonstrar que a enorme nuvem brilhante de emissão Lyman-alfa pode ser explicada se radiação ultravioleta produzida pela formação estelar nas fontes ALMA for dispersada pelo hidrogénio gasoso circundante. Este efeito daria origem à Bolha de Lyman-alfa que observamos.

Jim Geach, autor principal do novo estudo, explica: “Pensemos nas luzes da rua numa noite de nevoeiro — vemos um brilho difuso porque a luz é dispersada pelas minúsculas gotas de água. Algo semelhante acontece aqui, excepto que a luz da rua é uma galáxia a formar estrelas com muita intensidade e o nevoeiro é uma enorme nuvem de gás intergaláctico. As galáxias iluminam o seu meio envolvente.”

Esta sequência de imagens faz-nos aproximar de um dos maiores objetos conhecidos no Universo, a Bolha de Lyman-alfa LAB-1. Observações obtidas com o VLT do ESO mostraram pela primeira vez que esta bolha gigante deve estar a ser alimentada por galáxias embebidas no seio da nuvem. A imagem da esquerda mostra uma vista de grande angular da constelação do Aquário. As duas imagens em cima à direita foram criadas a partir de fotografias tiradas através de filtros azuis e vermelhos e fazem parte do Digitized Sky Survey 2. As duas imagens embaixo à direita foram obtidas com a câmara FORS montada no VLT. Créditos: ESO/A. Fujii/M. Hayes and Digitized Sky Survey 2

Esta sequência de imagens faz-nos aproximar de um dos maiores objetos conhecidos no Universo, a Bolha de Lyman-alfa LAB-1. Observações obtidas com o VLT do ESO mostraram pela primeira vez que esta bolha gigante deve estar a ser alimentada por galáxias embebidas no seio da nuvem. A imagem da esquerda mostra uma vista de grande angular da constelação do Aquário. As duas imagens em cima à direita foram criadas a partir de fotografias tiradas através de filtros azuis e vermelhos e fazem parte do Digitized Sky Survey 2. As duas imagens embaixo à direita foram obtidas com a câmara FORS montada no VLT.
Créditos: ESO/A. Fujii/M. Hayes and Digitized Sky Survey 2

Compreender como é que as galáxias se formam e evoluem é um enorme desafio. Os astrónomos pensam que as Bolhas de Lyman-alfa são importantes porque parecem ser os locais onde a maioria das galáxias massivas do Universo se formam. Em particular, o brilho extenso de Lyman-alfa fornece informações sobre o que está a acontecer nas nuvens de gás primordial que rodeiam as jovens galáxias, uma região muito difícil de estudar, mas critica para a compreensão destes fenómenos.

Jim Geach conclui, “O que é excitante nestas Bolhas é que estamos a ver o que se passa em torno destas jovens galáxias em crescimento. Durante muito tempo, a origem desta radiação extensa de Lyman-alfa permaneceu controversa. No entanto, combinando novas observações e simulações de vanguarda, pensamos ter resolvido um mistério de 15 anos: a Bolha de Lyman-alfa 1 é o local de formação de uma galáxia elíptica gigante, que um dia será o coração de um enorme enxame de galáxias. Estamos a ver uma “fotografia” da formação dessa galáxia há 11,5 mil milhões de anos atrás.”

Este diagrama explica como é que brilha uma Bolha de Lyman-alfa, um dos maiores e mais brilhantes objetos no Universo. Créditos: ESO/J. Geach

Este diagrama explica como é que brilha uma Bolha de Lyman-alfa, um dos maiores e mais brilhantes objetos no Universo.
Créditos: ESO/J. Geach

Fonte: Observatório Europeu do Sul (ESO)

Buraco negro esfomeado devolve galáxia brilhante à escuridão

O mistério da estranha mudança de comportamento de um buraco negro supermassivo situado no centro de uma galáxia distante foi resolvido por uma equipa internacional de astrónomos com o auxílio do Very Large Telescope do ESO, do Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA e do Observatório de Raios X Chandra da NASA. A equipa concluiu que o buraco negro está a atravessar um período difícil, não estando a ser alimentado o suficiente para poder brilhar.
Esta imagem, obtida com o instrumento MUSE montado no Very Large Telescope do ESO, mostra a galáxia ativa Markarian 1018, a qual possui um buraco negro supermassivo no seu núcleo. Os ténues laços de luz são o resultado da sua interação e fusão com outra galáxia, num passado recente.

Esta imagem, obtida com o instrumento MUSE montado no Very Large Telescope do ESO, mostra a galáxia ativa Markarian 1018, a qual possui um buraco negro supermassivo no seu núcleo. Os ténues laços de luz são o resultado da sua interação e fusão com outra galáxia, num passado recente. Créditos: ESO/CARS survey

 

Muitas galáxias possuem um núcleo extremamente brilhante alimentado por um buraco negro supermassivo. Estes núcleos fazem das “galáxias ativas” uns dos objetos mais brilhantes do Universo. Pensa-se que resplandecem porque material quente brilha intensamente à medida que cai no buraco negro, um processo conhecido por acrecção. Esta luz brilhante varia imenso entre diferentes galáxias ativas, por isso os astrónomos classificaram-nas em diversos tipos segundo as propriedades da radiação que emitem.

Observou-se que algumas destas galáxias variam drasticamente em períodos de apenas 10 anos; um piscar de olhos em termos astronómicos. No entanto, a galáxia ativa deste estudo, Markarian 1018, destaca-se por ter mudado de tipo uma segunda vez, voltando à sua classificação original nos últimos 5 anos. Observaram-se já algumas galáxias que apresentam também uma mudança completa de ciclo, no entanto nunca nenhuma tinha sido estudada com tanto pormenor.

A natureza instável de Markarian 1018 foi descoberta por acaso no rastreio CARS (Close AGN Reference Survey), um projeto de colaboração entre o ESO e outras organizações, que pretendeu juntar informação sobre 40 galáxias próximas com núcleos ativos. As observações de rotina de Markarian 1018 com o instrumento MUSE (Multi-Unit Spectroscopic Explorer), instalado no Very Large Telescope do ESO revelaram uma mudança surpreendente na emissão de radiação da galáxia.

“Ficámos espantados com a mudança rara e drástica  de Markarian 1018”, disse Rebecca McElroy, autora principal do artigo científico que descreve estes resultados e estudante de doutoramento da Universidade de Sydney e do ARC Centre of Excellence for All Sky Astrophysics (CAASTRO).

A observação ocasional desta galáxia tão perto da altura em que começou a desvanescer deu-nos a oportunidade inesperada de compreender como funcionam estas galáxias, como Bernd Husemann, líder do projeto e autor principal de dois artigos associados à descoberta, explica: ”Tivemos sorte em detectar este evento apenas 3 ou 4 anos após o início do declínio, o que nos possibilitou organizar campanhas de monitorização para estudar os detalhes da física de acrecção em galáxias ativas que, de outro modo, não poderiam ser estudados.”

A equipa de investigação tirou o maior partido desta oportunidade, tentando descobrir prioritariamente o processo que faz com que o brilho de Markarian 1018 varie de modo tão rápido. Este fenómeno pode ser causado por uma quantidade de eventos astrofísicos, mas a equipa já pôs de parte o efeito do buraco negro ter puxado e consumido uma estrela individual, sendo igualmente improvável que haja obscurecimento por parte de gás existente. O verdadeiro mecanismo responsável pela surprendente variação de Markarian 1018 permaneceu um mistério após a primeira ronda de observações.

No entanto, a equipa conseguiu colectar dados adicionais com tempo de observação no Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA e no Observatório de Raios X Chandra da NASA. Com estes novos dados o mistério acabou por ficar resolvido — o buraco negro vai-se desvanecendo lentamente porque já não tem material para acretar.

“É possível que esta falta de matéria se deva ao facto da entrada de combustível ter sido interrompida”, disse Rebecca McElroy. “Uma possibilidade intrigante é este efeito ser devido a interações com um segundo buraco negro supermassivo”. A existência de um tal sistema binário de buracos negros é uma possibilidade clara em Markarian 1018, já que esta galáxia resulta da fusão entre duas galáxias — cada uma das quais conteria muito provavelmente um buraco negro supermassivo no seu centro.

Continua a investigação sobre os mecanismos que atuam em galáxias ativas que, como Markarian 1018, mudam a sua aparência. “A equipa teve que trabalhar rapidamente para determinar o que é que estava a fazer com que Markarian 1018 voltasse à escuridão,” comentou Bernd Husemann. ”Campanhas de monitorização a decorrer atualmente com os telescópios do ESO e outras infraestruturas permitirão explorar com muito mais detalhe o extraordinário mundo dos buracos negros “esfomeados” e das galáxias ativas que variam.”

Fonte: Observatório Europeu do Sul (ESO)

Rumo ao mais preciso mapa da Galáxia

A missão Gaia, da Agência Espacial Europeia (ESA), faz hoje a sua primeira entrega de dados, que inclui a posição e o brilho aparente de mais de mil milhões de fontes de luz no céu. Sonia Antón, investigadora do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA), é membro do DPAC (Data Processing and Analysis Consortium), o consórcio responsável pelo processamento dos dados obtidos pelo satélite e pela publicação de diferentes catálogos ao longo da missão.
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Conceção artística do satélite Gaia, com a Via Láctea em fundo. Créditos: ESA/ATG medialab; imagem de fundo: ESO/S. Brunier

O satélite Gaia varre repetidamente o céu medindo as posições de objetos aparentemente pontuais, como estrelas, exoplanetas, pequenos corpos no sistema solar, ou galáxias distantes. Mede ainda variações nestas posições ao longo do tempo. Numa primeira fase, estas posições são estimadas em função de um catálogo de objetos cuja localização no céu é bem conhecida, usados como referência. “

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Sonia Antón

Deste catalogo fazem parte centenas de milhares de quasares”, comenta Sonia Antón (IA e Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa), especialista no estudo de quasares e galáxias com núcleos ativos (AGNs). “Os quasares são os melhores objetos para definir um sistema de referência porque têm aspeto quase pontual e estão suficientemente afastados para que não se detetem movimentos próprios. A posição exata de cada ponto de luz no céu detetado pelo Gaia é identificada tendo por referência este pano de fundo de quasares.”

Sonia Antón participa também na equipa que fará a análise e a seleção dos quasares e AGNs que permitirão o alinhamento entre o atual sistema de referência no céu e o seu sucessor, o futuro sistema baseado no Gaia. “Ainda que o Gaia tenha sido construído para o estudo dos objetos da nossa galáxia, prevê-se que detete entre 1 e 10 milhões de galáxias e cerca de 600 000 quasares/AGNs. Estou particularmente interessada no estudo da variabilidade destes objetos”, acrescenta Sonia Antón.

Para Mário João Monteiro (IA e Universidade do Porto): “Os resultados desta missão têm impacto em quase todas as áreas da Astronomia e da Astrofísica. A astrofísica estelar e o estudo dos exoplanetas, são duas das áreas, em particular, onde teremos um impacto significativo da missão Gaia.”

Vardan Adibekyan (IA e Universidade do Porto) acrescenta: “Graças à missão Gaia iremos em breve adicionar uma terceira técnica à deteção de exoplanetas. Espera-se que com os dados do Gaia se consigam descobrir milhares de novos mundos e perceber melhor a sua formação e evolução.”

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

Imagem mais nítida de sempre de um disco poeirento em torno de uma estrela velha

VLTI descobre discos em torno de estrelas a envelhecer semelhantes aos discos que se encontram em torno de estrelas jovens

O Interferómetro do Very Large Telescope instalado no Observatório do Paranal do ESO, no Chile, obteve a imagem mais nítida de sempre de um disco de poeira em torno de um par de estrelas a envelhecer, IRAS 08544-4431. Pela primeira vez estas estruturas podem ser comparadas aos discos que se situam em torno de estrelas jovens — e o facto é que são surpreendentemente similares. É até possível que um disco que apareça no final da vida de uma estrela possa ainda dar origem uma segunda geração de planetas. Esta figura mostra a imagem VLTI reconstruída, com a estrela central mais brilhante removida. O plano de fundo mostra o meio que circunda esta estrela, situada na constelação da Vela. Créditos: ESO/Digitized Sky Survey 2; Acknowledgement: Davide De Martin

O Interferómetro do Very Large Telescope instalado no Observatório do Paranal do ESO, no Chile, obteve a imagem mais nítida de sempre de um disco de poeira em torno de um par de estrelas a envelhecer, IRAS 08544-4431. Pela primeira vez estas estruturas podem ser comparadas aos discos que se situam em torno de estrelas jovens — e o facto é que são surpreendentemente similares. É até possível que um disco que apareça no final da vida de uma estrela possa ainda dar origem uma segunda geração de planetas.
Esta figura mostra a imagem VLTI reconstruída, com a estrela central mais brilhante removida. O plano de fundo mostra o meio que circunda esta estrela, situada na constelação da Vela. Créditos: ESO/Digitized Sky Survey 2; Acknowledgement: Davide De Martin

À medida que se aproximam do final das suas vidas, muitas estrelas desenvolvem discos estáveis de gás e poeira à sua volta. Este material é ejetado por ventos estelares na altura em que a estrela se encontra na fase evolutiva de gigante vermelha. Estes discos parecem-se com os que formam planetas em torno de estrelas jovens. Mas, e até agora, os astrónomos nunca tinham conseguido comparar os dois tipos de discos, ou seja, os que se formam no início e os que se formam no final do ciclo de vida das estrelas.

Embora existam muitos discos associados a estrelas jovens que estão suficientemente perto de nós para poderem ser estudados com todo o pormenor, não existem correspondentes estrelas velhas com discos suficientemente perto da Terra para que possamos obter imagens detalhadas.

Mas este facto agora mudou. Uma equipa de astrónomos liderada por Michel Hillen e Hans Van Winckel do Instituut voor Sterrenkunde de Leuven, na Bélgica, utilizou todo o poder do Interferómetro do Very Large Telescope (VLTI) instalado no Observatório do Paranal do ESO, no Chile, com o instrumento PIONIER e o recentemente atualizado detector RAPID.

O alvo da equipa foi uma estrela dupla velha, IRAS 08544-4431, que se situa a cerca de 4000 anos-luz de distância da Terra na constelação austral da Vela. Esta estrela dupla consiste numa gigante vermelha, que expeliu o seu material para um disco de poeira que a rodeia, e uma estrela menos evoluída mais normal que orbita próximo da gigante vermelha.

O Interferómetro do Very Large Telescope instalado no Observatório do Paranal do ESO, no Chile, obteve a imagem mais nítida de sempre de um disco de poeira em torno de um par de estrelas a envelhecer, IRAS 08544-4431. Pela primeira vez estas estruturas podem ser comparadas aos discos que se situam em torno de estrelas jovens — e o facto é que são surpreendentemente similares. É até possível que um disco que apareça no final da vida de uma estrela possa ainda dar origem uma segunda geração de planetas. Esta figura mostra a imagem VLTI reconstruída, com a estrela central mais brilhante removida. Vê-se igualmente o brilho mais ténue emitido pela estrela secundária, o que se revelou uma surpresa para os observadores. Créditos: ESO

O Interferómetro do Very Large Telescope instalado no Observatório do Paranal do ESO, no Chile, obteve a imagem mais nítida de sempre de um disco de poeira em torno de um par de estrelas a envelhecer, IRAS 08544-4431. Pela primeira vez estas estruturas podem ser comparadas aos discos que se situam em torno de estrelas jovens — e o facto é que são surpreendentemente similares. É até possível que um disco que apareça no final da vida de uma estrela possa ainda dar origem uma segunda geração de planetas.
Esta figura mostra a imagem VLTI reconstruída, com a estrela central mais brilhante removida. Vê-se igualmente o brilho mais ténue emitido pela estrela secundária, o que se revelou uma surpresa para os observadores.
Créditos: ESO

Jacques Kluska, um membro da equipa da Universidade Exeter, no Reino Unido, explica: “Ao combinar a radiação colectada pelos vários telescópios do Interferómetro do Very Large Telescope, obtivemos uma imagem com nitidez surpreendente — o equivalente ao que um telescópio com um diâmetro de 150 metros conseguiria ver. A resolução é tão elevada que, em termos de comparação, poderíamos determinar o tamanho e a forma de uma moeda de 1 euro vista a uma distância de 2000 quilómetros!”

Graças à nitidez sem precedentes das imagens obtidas pelo Interferómetro do Very Large Telescope e a uma técnica nova que consegue remover as estrelas centrais da imagem de modo a vermos o que está em seu redor, a equipa pôde obter pela primeira vez todos os blocos constituintes do sistema IRAS 08544-4431.

A estrutura mais proeminente da imagem é claramente o disco resolvido. O limite interior do disco, observado pela primeira vez nestas imagens, corresponde muito bem ao que se espera do começo de um disco de poeira: mais próximo das estrelas a poeira evapora-se devido à violenta radiação emitida por estes objetos.

“Ficámos igualmente surpreendidos ao descobrir um brilho mais ténue que virá muito provavelmente de um pequeno disco de acreção que se encontra em torno da estrela companheira. Sabíamos que esta estrela era dupla, mas não esperávamos ver a companheira de forma direta. É realmente graças ao imenso salto em desempenho fornecido pelo novo detector PIONIER que conseguimos ver as regiões mais internas deste sistema distante,” acrescenta o autor principal Michel Hillen.

A equipa descobriu que os discos em torno das estrelas velhas são na realidade muito semelhantes aos discos que formam planetas em torno de estrelas jovens. Teremos ainda que determinar se realmente se poderá formar uma segunda geração de planetas em torno destas estrelas velhas, no entanto esta possibilidade é claramente intrigante.

“As nossas observações e modelos abrem uma nova janela no estudo da física destes discos, assim como na evolução estelar de estrelas duplas. Pela primeira vez as complexas interacções entre sistemas binários próximos e o seu meio envolvente poeirento podem ser resolvidas no espaço e no tempo,” conclui Hans Van Winckel.

Fonte: Observatório Europeu do Sul (ESO)

Gravitational Wave Detection Heralds New Era of Astronomy

LIGO scientists have announced the direct detection of gravitational waves, a discovery that won’t just open a new window on the cosmos — it’ll smash the door wide open.

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Two black holes coalesce in a still from a numerical simulation. Such predictions, based on Einstein’s theory of general relativity match exactly what LIGO scientists discovered on September 14, 2015. MPI for Gravitational Physics / Werner Benger / ZIB / Louisiana State University

Today, physicists announced the first-ever direct detection of gravitational waves, ripples in the fabric of spacetime predicted by Einstein’s general theory of relativity. Two massive accelerating objects — in this case, a pair of stellar-mass black holes in a death-spiral — passed through spacetime like paddles sweeping through water, creating vibrations that could (barely) be felt on Earth. The results are published in Physical Review Letters.

"We have detected gravitational waves. We did it!" An elated David Reitze, executive director of LIGO, announces the result in the February 11th press conference.

“We have detected gravitational waves. We did it!” An elated David Reitze, executive director of LIGO, announces the result in the February 11th press conference.

It’s been a recurring theme in history: When scientists open a new window on the universe, they make transformative discoveries. But when LIGO, short for Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, caught waves from these two colliding black holes, it didn’t just open a new window — it smashed a door wide open, promising a breathtaking new ability to study exotic and otherwise-undetectable cosmic phenomena. Don’t be surprised if LIGO’s founders, Kip Thorne, Ronald Drever, and Rainer Weiss, earn free round-trip tickets to Stockholm to collect a Nobel Prize.

The Detection

In this schematic of LIGO, a beamsplitter sends light along two paths perpendicular to each other. Each beam bounces between two mirrors, one of which allows a fraction of the light through. When the two transmitted beams meet and interfere, they’ll cancel each other out — if the length of the path they’ve each traveled has remained constant. But if a gravitational wave passes through, it’ll warp spacetime and change that distance, creating an interference pattern. S&T: Leah Tiscione

In this schematic of LIGO, a beamsplitter sends light along two paths perpendicular to each other. Each beam bounces between two mirrors, one of which allows a fraction of the light through. When the two transmitted beams meet and interfere, they’ll cancel each other out — if the length of the path they’ve each traveled has remained constant. But if a gravitational wave passes through, it’ll warp spacetime and change that distance, creating an interference pattern.
S&T: Leah Tiscione

LIGO consists of two L-shaped facilities, one near Hanford, Washington, and the other near Livingston, Louisiana. At 5:51 a.m. (EDT) on September 14, 2015, both labs caught the gravitational-wave signature of two colliding black holes, shortly after both facilities were turned on following five years of intensive upgrades.

A series of gravitational waves from a distant galaxy first passed through the Livingston detector, then just 7 milliseconds later it passed through the detector in Hanford. Both instruments shoot infrared lasers through 4-kilometer-long arms of near-perfect vacuum. The laser light reflects off ultrapure, superpolished, and seismically isolated quartz mirrors. The passing gravitational waves slightly altered the path lengths in the arms of both detectors by about 1/1,000 the width of a proton. That slight change created a characteristic interference pattern in the laser light, an event LIGO scientists have dubbed GW150914.

LIGO didn't watch the whole many-year-long dance of the black hole duo, but it did see the last few cycles of the death spiral, the merger itself, and the "ringing" effect as the merged black hole settled into its new form. B. P. Abbott & others, "Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole", Physical Review Letters

LIGO didn’t watch the whole many-year-long dance of the black hole duo, but it did see the last few cycles of the death spiral, the merger itself, and the “ringing” effect as the merged black hole settled into its new form.
B. P. Abbott & others, “Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole”, Physical Review Letters

Based on the signal’s amplitude (that is, the height of the gravitational wave), team members estimate that the colliding black holes had the masses of about 36 and 29 Suns, respectively. Milliseconds before they merged, these behemoths spun around each other at nearly the speed of light. LIGO watched all three predicted phases of the collision: the black holes’ death spiral and ensuring merger, as well as the ringing of the merged object as it settled into its new form.

The merged black hole contains about 62 solar masses, so it’s short three solar masses — the gravitational waves themselves carried away three solar masses worth of energy.

The minuscule difference in the waves’ arrival times at the two facilities was exactly what’s expected for gravitational waves, which travel at the speed of light. The LIGO team claims a 5.1-sigma detection, meaning the odds of the signal occurring by chance are about one in 3.5 million.

These are the actual gravitational waves detected by LIGO, first at Livingston then a fraction of a second later, in the Hanford detector. LIGO

These are the actual gravitational waves detected by LIGO, first at Livingston then a fraction of a second later, in the Hanford detector.
LIGO

With only two detectors, LIGO can’t pinpoint the source’s exact location or host galaxy — it could come from anywhere within about 500 square degrees of sky, somewhere near the Large Magellanic Cloud in the Southern Hemisphere sky. Nor can they exactly pinpoint its distance, but measurements show the source lies between 700 million and 1.6 billion light-years away.

The beginning of this video (at 0:07) shows an all-too-brief simulation of the merging black holes and the extreme warping of spacetime around them:

A New Window on the Cosmos

A LIGO technician checks the detector's optics for contaminants by illuminating its mirrors. LIGO

A LIGO technician checks the detector’s optics for contaminants by illuminating its mirrors.
LIGO

The direct detection of gravitational waves opens up an entirely new spectrum that doesn’t involve any form of light. “It’s a spectrum that carries entirely new kinds of information that have so far been largely invisible,” says physicist Robert Owen (Oberlin College).

Or, as Eric Katsavounidis (MIT and LIGO team member) puts it, “This is the end of the silent-movie era in astronomy.”

Previously, radio astronomers studying pairs of neutron stars, the crushed, spinning remains of massive stars, had revealed compelling indirect evidence of gravitational waves. Einstein’s general theory of relativity says that gravitational waves should carry away orbital energy, and indeed, these pulsars’ orbits spiral inward at exactly the rate relativity predicts. Joseph Taylor and Russell Hulse shared the 1993 Nobel Prize in Physics for discovering the first of these systems.

But direct detection has remained elusive because of the incredible difficulty of catching gravitational waves. Merging binaries involving black holes or neutron stars generate stupendous amounts of energy. “In terms of gravitational waves, for that one millisecond prior to merger, this binary black hole system was ‘brighter’ than all the rest of the universe combined!” Owen says. In fact, later calculations say that at its peak, the merging black was putting out 50 times more energy than the rest of the universe.

When two black holes twirl in a mutual orbit, they radiate gravitational waves, leaking orbital energy and spiraling in toward each other. This artist's concept portrays the radiating ripples on a 2D spacetime surface so we can better imagine it. Swinburne Astronomy Productions

When two black holes twirl in a mutual orbit, they radiate gravitational waves, leaking orbital energy and spiraling in toward each other. This artist’s concept portrays the radiating ripples on a 2D spacetime surface so we can better imagine it.
Swinburne Astronomy Productions

But the waves are incredibly difficult to detect because gravity is the weakest of the four known forces of nature, the strength of the waves fall off sharply as they traverse space, and because matter barely feels the presence of gravitational waves. “The gravitational waves from a distant galaxy that are detectable to LIGO are squeezing and stretching the Milky Way Galaxy by the width of your thumb,” says LIGO science team member Chad Hanna (Penn State University).

The National Science Foundation-funded $500 million LIGO experiment has been on the lookout for gravitational waves since 2002. But only recently, after a five-year rebuild and redesign to improve LIGO’s sensitivity, did the facilities have a realistic chance of catching these subtle spacetime ripples. LIGO began its first “advanced” observing run last fall, but improvements continue and future runs will have at least twice the sensitivity and enable LIGO to survey ten times the volume of space.

Theorists predict Advanced LIGO should catch roughly 40 binary neutron star mergers every year it runs, with an additional five binary black hole mergers, and an unknown number of signals from  black hole-neutron star mergers and supernovae. It’s even possible that LIGO could detect exotic cosmic strings.

Gravitational waves — and the experiments designed to find them — cover a wide range of frequencies. This plot shows some possible sources of gravitational waves, and the approximate signal ranges and sensitivities for various gravitational wave detectors. (Not all sources and detectors are listed here: go to the source to create your own plot.) S&T: Leah Tiscione; Source: C. J. Moore et al. / arXiv.org 2014

Gravitational waves — and the experiments designed to find them — cover a wide range of frequencies. This plot shows some possible sources of gravitational waves, and the approximate signal ranges and sensitivities for various gravitational wave detectors. (Not all sources and detectors are listed here: go to the source to create your own plot.)
S&T: Leah Tiscione; Source: C. J. Moore et al. / arXiv.org 2014

The direct detection of gravitational waves represents another triumph for Einstein, almost exactly 100 years after he predicted their existence — and despite the fact that he never thought they’d be detected. But as LIGO builds up a catalog of events in the coming years, and as other advanced detectors come online in Europe and Japan, physicists will be scrutinizing the waveforms in detail to see how closely they conform to general relativity’s predictions.

Though this black hole merger went entirely according to Einstein’s predictions, scientists hope to eventually see discrepancies that could provide vital clues to new physics, potentially reconciling contradictions between relativity and quantum theory.

“Gravitational-wave measurements will allow us to directly probe some of the most violent events in the universe, to directly measure the most tumultuous dynamics of spacetime geometry,” says Owen. “Gravitational waves would allow us to probe how spacetime really behaves under the most radical of circumstances.”

LIGO will prove a gold mine for astronomers: enabling them to study and build up a census of neutron stars, stellar-mass black holes, and other dim or otherwise impossible-to-detect objects in faraway galaxies. And LIGO also offers the tantalizing prospect of discovering new types of objects and phenomena hitherto unknown to science.

“We want to give ourselves plenty of opportunity to be surprised,” says Hanna. “We don’t want to open a new window to the universe and then refuse to look outside because we think we know what we’ll see. We expect the bread-and-butter sources, but we certainly hope it doesn’t stop there.”

Fonte: Sky and Telescope

Um momento de protagonismo de uma estrela

Uma estrela recém formada ilumina as nuvens cósmicas circundantes nesta nova imagem obtida no Observatório de La Silla do ESO, no Chile. As partículas de poeira nas enormes nuvens que rodeiam a estrela HD 97300 difundem a sua luz, tal como acontece com os faróis de um carro no nevoeiro, criando assim a nebulosa de reflexão IC 2631. Embora a HD 97300 se encontre nas luzes da ribalta por agora, a própria poeira que a torna tão proeminente anuncia o nascimento de futuras estrelas, que potencialmente lhe roubarão o protagonismo. Créditos: ESO

Uma estrela recém formada ilumina as nuvens cósmicas circundantes nesta nova imagem obtida no Observatório de La Silla do ESO, no Chile. As partículas de poeira nas enormes nuvens que rodeiam a estrela HD 97300 difundem a sua luz, tal como acontece com os faróis de um carro no nevoeiro, criando assim a nebulosa de reflexão IC 2631. Embora a HD 97300 se encontre nas luzes da ribalta por agora, a própria poeira que a torna tão proeminente anuncia o nascimento de futuras estrelas, que potencialmente lhe roubarão o protagonismo. Créditos: ESO

A região resplandescente que se observa nesta nova imagem obtida com o telescópio MPG/ESO de 2,2 metros é uma nebulosa de reflexão chamada IC 2631. Estes objetos são nuvens de poeira cósmica que refletem a radiação de uma estrela próxima, criando um magnífico espectáculo de luz como o que aqui se mostra. A IC 2631 é a nebulosa mais brilhante situada no Complexo do Camaleão, uma enorme região de nuvens de gás e poeira que albergam várias estrelas recém nascidas e estrelas ainda em formação. O complexo situa-se a cerca de 500 anos-luz de distância na constelação austral do Camaleão.

A IC 2631 está a ser iluminada pela estrela HD 97300, uma das estrelas mais jovens — e também a mais massiva e mais brilhante — da vizinhança. Esta região encontra-se repleta de material adequado à formação de estrelas, como é evidente pela presença das nebulosas escuras que se vêem na imagem por cima e por baixo da IC 2631. As nebulosas escuras são tão densas em gás e poeira que bloqueiam a radiação emitida pelas estrelas de fundo.

Apesar da sua presença dominante, a importância da HD 97300 deve ser colocada em perspectiva, já que se trata de uma estrela T Tauri, a primeira fase visível para estrelas relativamente pequenas. À medida que estas estrelas vão evoluíndo e atingem a fase adulta, perdem massa e diminuem. No entanto, durante a fase de T Tauri as estrelas ainda não se contraíram até ao tamanho moderado que apresentarão durante milhares de milhões de anos como estrelas de sequência principal.

Estas estrelas têm já uma temperatura à superfície semelhante à que terão na fase de sequência principal e, uma vez que os objetos T Tauri são essencialmente versões grandes da sua fase posterior, parecem mais brilhantes na sua juventude fora de proporções do que na sua maturidade. Estes objetos ainda não começaram a queimar hidrogénio em hélio nos seus núcleos, como as estrelas normais de sequência principal, mas começam já a “movimentar os seus músculos térmicos”, gerando calor a partir da contração.

Uma estrela recém formada ilumina as nuvens cósmicas circundantes dando origem à nebulosa de reflexão azul IC 2631, visível no centro desta imagem panorâmica de gás e poeira situada na constelação austral do Camaleão. Esta imagem foi criada a partir de dados do Digitized Sky Survey 2. Créditos: ESO/Digitized Sky Survey 2; Reconhecimento: Davide De Martin

Uma estrela recém formada ilumina as nuvens cósmicas circundantes dando origem à nebulosa de reflexão azul IC 2631, visível no centro desta imagem panorâmica de gás e poeira situada na constelação austral do Camaleão. Esta imagem foi criada a partir de dados do Digitized Sky Survey 2.
Créditos: ESO/Digitized Sky Survey 2; Reconhecimento: Davide De Martin

As nebulosas de reflexão, como a que foi criada pela HD 97300, apenas dispersam a radiação estelar de volta para o espaço. A radiação estelar mais energética, tal como a radiação ultravioleta emitida por estrelas jovens muito quentes, pode ionizar o gás circundante, fazendo com que este emita radiação e dando assim origem a nebulosas de emissão. Estas nebulosas de emissão indicam sempre a presença de estrelas mais quentes e mais poderosas que, durante a sua vida adulta, podem ser observadas a milhares de anos-luz de distância. A HD 97300 não é tão poderosa e o seu momento de protagonismo não está destinado a durar.

Fonte: Observatório Europeu do Sul (ESO)

O disco voador glacial

ALMA descobre grãos de poeira inesperadamente frios em disco de formação planetária

Os astrónomos usaram o ALMA e os telescópios do IRAM para fazer a primeira medição direta da temperatura dos grãos de poeira grandes situados nas regiões periféricas de um disco de formação planetária que se encontra em torno de uma estrela jovem. Ao observar de forma inovadora um objeto cujo nome informal é Disco Voador, os astrónomos descobriram que os grãos de poeira são muito mais frios do que o esperado: -266º Celsius. Este resultado surpreendente sugere que os modelos teóricos destes discos precisam de ser revistos. Créditos: Digitized Sky Survey 2/NASA/ESA

Os astrónomos usaram o ALMA e os telescópios do IRAM para fazer a primeira medição direta da temperatura dos grãos de poeira grandes situados nas regiões periféricas de um disco de formação planetária que se encontra em torno de uma estrela jovem. Ao observar de forma inovadora um objeto cujo nome informal é Disco Voador, os astrónomos descobriram que os grãos de poeira são muito mais frios do que o esperado: -266º Celsius. Este resultado surpreendente sugere que os modelos teóricos destes discos precisam de ser revistos.
Créditos: Digitized Sky Survey 2/NASA/ESA

Uma equipa internacional liderada por Stephane Guilloteau do Laboratoire d´Astrophysique de Bordeaux, França, mediu a temperatura de enormes grãos de poeira que se encontram em torno da jovem estrela 2MASS J16281370-2431391 na região de formação estelar Rho Ophiuchi, a cerca de 400 anos-luz de distância da Terra.

Esta estrela encontra-se rodeada por um disco de gás e poeira — chamado disco protoplanetário, uma vez que se encontra na fase inicial da formação de um sistema planetário. Este disco é visto de perfil quando observado a partir da Terra e a sua aparência em imagens no visível levou a que se lhe desse o nome informal de Disco Voador.

Os astrónomos utilizaram o ALMA para observar o brilho emitido pelas moléculas de monóxido de carbono no disco da 2MASS J16281370-2431391. As imagens revelaram-se extremamente nítidas e descobriu-se algo estranho — em alguns casos o sinal recebido era negativo. Normalmente um sinal negativo é fisicamente impossível, mas neste caso existe uma explicação, que leva a uma conclusão surpreendente.

O autor principal Stephane Guilloteau explica: “Este disco não se observa sobre um céu noturno escuro e vazio mas sim em silhueta, frente ao brilho da Nebulosa Rho Ophiuchi. O brilho difuso é demasiado extenso para ser detectado pelo ALMA, no entanto é absorvido pelo disco. O sinal negativo resultante significa que partes do disco estão mais frias do que o fundo. Na realidade, a Terra encontra-se na sombra do Disco Voador!”

A estrela jovem 2MASS J16281370-2431391 situa-se na região de formação estelar Rho Ophiuchi a cerca de 400 anos-luz de distância da Terra. Encontra-se rodeada por um disco de gás e poeira — chamado disco protoplanetário, uma vez que se encontra na fase inicial da formação de um sistema planetário. Este disco é visto de perfil quando observado a partir da Terra e a sua aparência em imagens no visível levou a que se lhe desse o nome informal de Disco Voador. Esta imagem de pormenor trata-se de uma vista no infravermelho do Disco Voador obtida pelo Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA. Créditos: ESO/NASA/ESA

A estrela jovem 2MASS J16281370-2431391 situa-se na região de formação estelar Rho Ophiuchi a cerca de 400 anos-luz de distância da Terra. Encontra-se rodeada por um disco de gás e poeira — chamado disco protoplanetário, uma vez que se encontra na fase inicial da formação de um sistema planetário. Este disco é visto de perfil quando observado a partir da Terra e a sua aparência em imagens no visível levou a que se lhe desse o nome informal de Disco Voador.
Esta imagem de pormenor trata-se de uma vista no infravermelho do Disco Voador obtida pelo Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA.
Créditos: ESO/NASA/ESA

A equipa combinou medições do disco obtidas pelo ALMA com observações do brilho de fundo obtidas pelo telescópio IRAM de 30 metros, situado em Espanha. Derivou-se uma temperatura para os grãos de poeira do disco de apenas -266º Celsius (ou seja, apenas 7º acima do zero absoluto, ou seja 7 Kelvin) à distância de cerca de 15 mil milhões de km da estrela central. Esta é a primeira medição direta da temperatura de grãos de poeira grandes (com tamanhos de cerca de 1 milímetro) em tais objetos.

A temperatura medida é muito mais baixa dos que os -258 a -253º Celsius (15 a 20 Kelvin) que a maioria dos modelos teóricos prevê.  Para explicar esta discrepância, os grãos de poeira grandes devem ter propriedades diferentes das que se assumem atualmente, de modo a permitirem o seu arrefecimento até temperaturas tão baixas.

“Para compreendermos qual o impacto desta descoberta na estrutura do disco, temos que descobrir que propriedades da poeira, que sejam plausíveis, podem resultar de tão baixas temperaturas. Temos algumas ideias — por exemplo, a temperatura pode depender do tamanho dos grãos, com os maiores a apresentarem temperaturas mais baixas do que os mais pequenos. No entanto, ainda é muito cedo para termos certezas,” acrescenta o co-autor do trabalho Emmanuel di Folco (Laboratoire d´Astrophysique de Bordeaux).

Se estas temperaturas baixas da poeira forem encontradas como sendo uma característica normal dos discos protoplanetários, este facto pode ter muitas consequências na compreensão de como é que estes objetos se formam e evoluem.

Por exemplo, propriedades diferentes da poeira afectarão o que se passa quando as partículas colidem e portanto afectarão também o seu papel na criação das sementes da formação de planetas. Ainda não sabemos se esta alteração das propriedades da poeira é ou não significativa relativamente a este exemplo.

Temperaturas baixas da poeira podem também ter um grande impacto nos discos de poeira mais pequenos que se sabe existirem. Se estes discos forem maioritariamente compostos por grãos maiores e mais frios do que o que se supõe atualmente, isto pode significar que estes discos compactos são arbitrariamente massivos e por isso podem ainda formar planetas gigantes relativamente próximos da estrela central.

São claramente necessárias mais observações, no entanto parece que a poeira mais fria descoberta pelo ALMA poderá ter consequências significativas na compreensão dos discos protoplanetários.

Fonte: Observatório Europeu do Sul (ESO)