Buracos negros escondidos pelo Universo

Astrônomos ao estudarem galáxias extremas semelhantes no infravermelho descobriram que o material que obscurece o núcleo pode estar localizado sobre uma região estendida, e não confinado em uma área pequena. No centro da maioria das galáxias, incluindo a nossa Via Láctea existe um buraco negro supermassivo. O material que cai no interior do buraco negro aquece e pode irradiar de forma dramática, por vezes, também impulsiona a ejeção de jatos bipolares de partículas carregadas. Nesses chamados núcleos galácticos ativos (AGN) observou-se dois aspectos: brilhante, gás quente movendo-se rapidamente com características de emissão de poeira, ou poeira de absorção com modesto deslocamneto de gás. De acordo com o modelo "unificado" do AGN, essas e a maioria das outras variações na aparência são principalmente devido ao ângulo em que uma galáxia e seu motor central são vistos. No primeiro caso, a galáxia é vista de frente, e com movimento rápido de gás perto do buraco negro é claramente visível. Neste último caso, toda a galáxia, bem como uma região obscurecida pela poeira em torno do buraco negro é visto de lado, tal região bloqueia a nossa visão do gás que se move rapidamente, ocorrendo absorção no infravermelho devido à poeira. Os astrônomos do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) Andy Goulding, Bill Forman, Christine Jones, e Markos Trichas realizaram um estudo sobre a origem dessa absorção no infravermelho. Eles utilizaram o espectrômetro infravermelho do telescópio espacial Spitzer para examinar a presença de poeira em todos os 20 AGNs próximos com colunas extremamente grandes de gás neutro (espessura Compton AGN). Os espectros fornecem medidas quantitativas de formação de estrelas, bem como a absorção de poeira. Foi encontrado que, em uma minoria significativa de casos, a poeira absorvente é espalhada sobre uma região maior, em apoio de uma variante do modelo unificado. Os pesquisadores alertam que esses tipos de AGNs têm níveis anormalmente elevados de formação estelar.

Galáxia espiral NGC 4038 em colisão

Pode-se dizer que a galáxia acima está tendo um milênio muito ruim. De fato, os últimos 100 milhões de anos na história dela não têm sido lá muito bons, e provavelmente o próximo bilhão de anos continuará sendo bem tumultuado. Visível na parte superior esquerda, a NGC 4038 que era uma galáxia espiral normal, cumpriu bem seu papel até que a NGC 4039, em direção, à direita se chocou com ela. O envolvimento entre as duas galáxias, nessa bela fusão mostrada acima, gerou o que conhecemos hoje como, As Antenas. Como a gravidade faz seu trabalho de reestruturar cada uma das galáxias, nuvens de gás se fundem, brilhantes nós azuis de estrelas se formam, massivas estrelas se formam e explodem, e filamentos marrons de poeira também compõem a imagem. Eventualmente, as duas galáxias se fundiram de forma definitiva formando uma galáxia espiral bem maior que as duas. Esse tipo de colisão não é algo fora do comum, e até mesmo a nossa Via Láctea passou por algum tipo desse contato imediato com outra galáxia e está em rota de choque com a galáxia vizinha de Andrômeda, num encontro marcado e que deve acontecer em alguns bilhões de anos. As imagens que montam esse belo mosaico foram feitas pelo Telescópio Espacial Hubble em órbita da Terra e ajudam os astrônomos a melhor entender o processo de colisão galáctica. Essas imagens, e muitas outras imagens sensacionais já foram feitas pelo Hubble.

Exoplaneta recém-descoberto pode tornar-se em pó

Investigadores do MIT (Massachusetts Institute of Technology) e da NASA detectaram um possível planeta, a cerca de 1.500 anos-luz de distância, que parece estar se evaporando sob o intenso calor da sua estrela-mãe. Os cientistas acham que uma longa cauda de detritos - muito parecida às caudas dos cometas - segue o planeta, e que esta cauda poderá contar a história da desintegração do planeta. De acordo com os cálculos da equipe, vai desaparecer completamente daqui a 100 milhões de anos. A equipe descobriu que o planeta poeirento orbita a sua estrela a cada 15 horas - uma das órbitas mais rápidas já observadas. Tal pequena órbita deve ser muito íntima e implica que o planeta seja aquecido pela sua estrela-mãe laranja até uma temperatura de 1.980º C. Os cientistas teorizam que o material rochoso à superfície do planeta derrete e evapora a estas altas temperaturas, formando um vento que transporta gás e poeira para o espaço. Densas nuvens de poeira seguem o planeta à medida que gira em torno da estrela. "Pensamos que esta poeira seja constituída por partículas extremamente pequenas," afirma o co-autor Saul Rappaport, professor de física no MIT. "Seria como se olhássemos para o smog de Los Angeles ou Londres." As descobertas do grupo, publicadas na revista Astrophysical Journal, têm por base dados do Observatório Kepler, um telescópio espacial que monitoriza mais de 160.000 estrelas na Via Láctea. O observatório regista o brilho de cada estrela em intervalos regulares; os cientistas então analisam os dados em busca de sinais de novos planetas para lá do nosso Sistema Solar. Os astrônomos normalmente usam o telescópio Kepler para identificar exoplanetas ao observar diminuições regulares no brilho de uma estrela. Por exemplo, se uma estrela diminui de brilho a cada mês, uma possibilidade é que a diminuição seja devida à passagem de um planeta uma vez por mês; de cada vez que o planeta viaja em frente da estrela (a partir da perspectiva da Terra), o planeta bloqueia a mesma quantidade de luz. No entanto, Rappaport e seus colegas observaram um curioso padrão de luz oriundo da estrela KIC 12557548. O grupo examinou as curvas de luz da estrela, um gráfico do brilho ao longo do tempo, e descobriu que a sua luz diminui por intensidades diferentes a cada 15 horas - sugerindo que algo bloqueia a estrela regularmente, mas por graus diferentes. A equipe considerou várias explicações para os confusos dados, incluindo a possibilidade de um duplo planetário - dois planetas em órbita um do outro - também orbitar a estrela (Rappaport afirma que o par planetário passaria pela estrela em orientações diferentes, bloqueando diferentes quantidades de luz durante cada eclipse). Os dados, no entanto, falharam no suporte desta hipótese: a diminuição a cada 15 horas é demasiado curta para permitir espaço suficiente à interação de dois corpos planetários, do mesmo modo que a Terra e a Lua orbitam o Sol. Ao invés, os investigadores conceberam uma hipótese nova: que as diferentes intensidades de luz são provocadas por um corpo algo amorfo e em constante mutação. "Não sei como demos com esta idéia," afirma Rappaport. "Mas tem a ver com algo a mudar constantemente. Não é um outro corpo sólido, mas poeira que é libertada do planeta." Rappaport e seus colegas investigaram os vários modos como a poeira pode ser criada e expelida de um planeta. Pensam que o planeta deve ter um campo gravítico pequeno, tal como o de Mercúrio, em ordem ao gás e poeira escaparem da atração gravitacional do planeta. O planeta também deve ser extremamente quente - na ordem dos 1.980º C. Rappaport diz que existem duas explicações para a formação da poeira planetária: pode entrar em erupção como cinza de vulcões à superfície, ou ser formada a partir de metais vaporizados a altas temperaturas que depois condensa em poeira. No que toca à quantidade expelida do planeta, a equipe mostra que o planeta pode perder poeira suficiente para explicar os dados do Kepler. Graças aos seus cálculos, os investigadores concluíram que a esta velocidade, o planeta será completamente desintegrado daqui a 100 milhões de anos. Os cientistas criaram um modelo do planeta em órbita da sua estrela, bem como da grande cauda de poeira. As partes mais densas rodeiam imediatamente o planeta, ficando mais leves à medida que se afastam. O grupo simulou o brilho da estrela à medida que o planeta e a sua nuvem de poeira passavam em frente, e descobriu que os padrões de luz coincidem com as curvas irregulares de luz obtidas pelo Observatório Kepler. "Na realidade estamos agora muito contentes com a assimetria no perfil do eclipse," aponta Rappaport. "Ao início não compreendíamos este cenário. Mas assim que desenvolvemos esta teoria, apercebemo-nos que esta cauda de poeira tem que estar lá. Se não estiver, então o cenário está errado." Dan Fabrycky, membro da equipe científica do Kepler, diz que o modelo pode apenas ser mais um dos muitos diferentes modos no qual um planeta pode desaparecer. "Isto pode apenas ser mais uma maneira em que um planeta morre," acrescenta Fabrycky, que não esteve envolvido na pesquisa. "Muitos estudos levaram à conclusão de que os planetas não são objetos eternos, podem morrer de modos extraordinários, e este pode ser um caso onde o planeta evapora completamente no futuro."

Toda a água de Europa

Quanto da lua de Júpiter, Europa, é feita de água? Na verdade uma boa parte dela. Com base nos dados obtidos pela sonda Galileo durante a sua exploração do sistema Joviano de 1995 até 2003, a lua Europa possui um oceano profundo e global de água líquida abaixo de sua superfície congelada. O oceano de subsuperfície mais a camada de gelo varia de 80 a 170 quilômetros de profundidade em média. Adotando uma profundidade estimada de 100 km, se toda a água de Europa fosse reunida numa esfera, ela teria um raio de 877 quilômetros. Para se ter uma noção de escala a ilustração acima compara a hipotética esfera de água de Europa com o próprio tamanho do satélite Europa, à esquerda e com a uma esfera que abrigaria toda a água da Terra. Com um volume entre 2 a 3 vezes maior que o volume de água nos oceanos da Terra, o oceano global de Europa ainda é considerado um destino tentador para a busca de vida extraterrestre no nosso Sistema Solar.

Peso pesado dos pulsares desafia Einstein

Os objetos mais densos do Universo têm um novo campeão de pesos pesados: um pulsar tão pequeno que pode quase situar-se dentro da ilha de Manhattan, mas que tem uma massa 2,4 vezes a do Sol. O pulsar poderá ser usado para ajudar a testar a teoria da relatividade geral de Einstein - mas a sua própria existência pode colocar esta teoria científica em risco. Os pulsares são "cadáveres" estelares com uma rápida rotação que varrem o céu com um feixe tipo-farol de ondas de rádio à medida que rodam. Os pulsares mais rápidos encontram-se em sistemas binários com outro objeto como uma estrela ou uma anã branca. O pulsar roda mais rápido ao roubar material da sua companheira. Esta combinação pode continuar por milhares de milhões de anos até que os objetos colidem e fundem-se. De acordo com a teoria da relatividade geral de Einstein, que descreve como a gravidade funciona, os dois corpos excitam fortes ondulações no espaço-tempo - ondas gravitacionais - à medida que espiralam na direção um do outro. Embora as ondas gravitacionais não tenham sido observadas diretamente, temos fortes evidências da sua existência. O estudo destes sistemas binários com pulsares pode ser uma boa maneira de as observar e de verificar que as previsões da relatividade geral são verdadeiras. E é aqui que entra J0348+0432, recentemente intitulado como o pulsar mais massivo conhecido. O pulsar apareceu num estudo cego levado a cabo pelo Telescópio Green Bank no estado americano da Virginia do Oeste, quando o telescópio estava parcialmente parado para reparações. Durante meses, a gigantesca antena com 100 metros não pôde ser dirigida. "Mas o telescópio podia apenas estar apontado para cima que o céu rodava por cima, por isso pensamos, porque não?", afirma Victoria Kaspi da Universidade McGill em Montreal, Canadá, que apresentou a sua nova descoberta na Conferência Harvard-Smithsonian de Astrofísica Teórica em Cambridge, Massachusetts, EUA, esta semana. Ela e seus colegas identificaram o pulsar graças aos pulsos de rádio que emite a cada 39 milissegundos. Está numa íntima órbita binária com uma anã branca, um outro tipo de cadáver estelar e menos denso, com 0,172 vezes a massa do Sol. A comparação do modo como os dois objetos oscilam nas suas órbitas permite à equipe calcular a massa do pulsar: 2,04 vezes a massa do Sol, até agora inédita. O anterior detentor do recorde tinha uma modesta massa de 1,97 Sóis. O par é um laboratório particularmente bom para testar a relatividade geral devido à diferença entre a massa do pulsar e a massa da anã branca, realça Kaspi. Em algumas teorias da gravidade, alternativas no caso da relatividade geral se revelar incorreta, a estrela de nêutrons poderá sentir efeitos gravitacionais dentro de si que a relativamente esbelta anã branca não tem. Estes efeitos podem distorcer a gravidade e libertar ondas gravitacionais extra, aumentando a velocidade de atracção entre os dois objetos - um efeito que os astrônomos podem observar mesmo sem ver as ondas gravitacionais diretamente. "Podemos começar a restringir a gravidade num regime totalmente novo," afirma Kaspi. Mas a massa extra do pulsar pode ser um problema para a relatividade geral. Os pulsares aglomeram a sua massa numa bola com até 20 ou 24 km de diâmetro. As teorias de como os átomos colapsam em espaços tão apertados prevêem que as estrelas de nêutrons não podem ficar com massas superiores a duas massas solares, ou serão forçadas a colapsar num buraco negro. "Se o próximo detentor do recorde tiver muito mais que 2 massas solares, então temos que rever algumas das nossas teorias - possivelmente até pensar em modificações na relatividade geral," afirma Feryal Ozel da Universidade Estatal do Arizona em Tucson, EUA. Ozel está à espera que a incerteza acerca da massa do novo pulsar diminua antes que comece a preocupar-se, mas "2,04 massas solares está quase no ponto em que temos que verificar tudo". Mas outros cientistas pensam que é demasiado cedo para nos preocuparmos com um novo desafio a Einstein. Scott Hughes, professor associado de física no Instituto de Tecnologia do Massachusetts, não está preocupado com a descoberta. "A gravidade é um item na lista dos porquês da massa do pulsar ser tão alta. Mas está muito abaixo na lista. Sabe-se muito pouco acerca do material nuclear a estas densidades, mas as equações plausíveis do estado acomodam estrelas desta massa dentro dos padrões sem real dificuldade."

Metade norte da galáxia

Visível na constelação de Andrômeda, a NGC 891 está localizada a aproximadamente 30 milhões de anos-luz de distância da Terra. O Telescópio Espacial Hubble das Agências Espaciais NASA e ESA virou seu vasto campo da Advanced Camera for Surveys em direção a essa galáxia espiral e fez essa imagem detalhada da metade norte da galáxia. O bulbo central da galáxia está fora da imagem na parte inferior esquerda. A galáxia se espalha por aproximadamente 100.000 anos-luz e é vista de lado, revelando seu espesso plano de poeira e gás interestelar. Enquanto inicialmente se pensava que ela parecia com a nossa Via Láctea se fosse vista de lado, pesquisas mais detalhadas revelara a existência de filamentos de poeira e gás escapando do plano da galáxia em um halo por mais de centenas de anos-luz. Eles podem ser claramente vistos aqui contra o brilhante plano de fundo do halo da galáxia, expandindo no espaço a partir do disco da galáxia. Os astrônomos acreditam que esses filamentos sejam o resultado da ejeção de material devido à supernovas ou intensa atividade de formação estelar. Ascendendo quando elas nascem, ou explodindo quando elas morrem, as estrelas geram poderosos ventos que podem soprar a poeira e o gás por mais de centenas de anos-luz no espaço. Algumas estrelas em primeiro plano pertencentes à Via Láctea brilham de forma intensa na imagem, enquanto distantes galáxias elípticas podem ser vistas na parte inferior direita da imagem. A NGC 891 é parte de um pequeno grupo de galáxias que se mantêm juntos pela gravidade. Uma versão dessa imagem entrou na competição conhecida como Hubble’s Hidden Treadures Image PRocessing Competition pelo participante Nick Rose. O Hidden Treasures é uma iniciativa de convidar entusiastas da astronomia para buscar no arquivo do Hubble, imagens espetaculares que nunca tinham sido vistas pelo público em geral.

Reciclagem pode ser resposta para mistério galáctico

As galáxias não parecem ter tanta matéria para que continuem formando tantas estrelas como as que vemos. Agora, astrônomos pegaram uma no ato de reciclar material que havia jogado fora antes, o que pode explicar esse mistério. Novas observações ofereceram a primeira evidência direta de gás fluindo para dentro de galáxias distantes, que estão criando estrelas. Isso oferece suporte para a teoria da “reciclagem galáctica”. A própria Via Láctea, por exemplo, parece transformar o equivalente à massa solar em matéria, em novas estrelas, a cada ano. Isso acontece mesmo que a nossa não possua material cru suficiente, como gás e poeira, para ter continuado esse processo por mais do que um par de bilhões de anos. E observações de muitas ouras galáxias sugerem que o comportamento da Via Láctea é comum. De acordo com a teoria da reciclagem, a Via Láctea e outras galáxias podem estar recolhendo massa que haviam anteriormente perdido pela formação de estrelas. Os cientistas suspeitam que os processos galácticos – como as explosões supernova ou a radiação das estrelas brilhantes – expelem gás para o espaço. A questão era se a gravidade seria suficiente para puxar isso de volta, especialmente nos casos de galáxias distantes, que parecem expelir gás com muita força. No novo estudo, astrônomos liderados por Kate Rubin usaram o telescópio Keck I, no Havaí, EUA, para observar 100 galáxias entre cinco e oito bilhões de ano luz longe da Terra. Em seis delas, os pesquisadores encontram evidência de gás voltando para as galáxias. Mas os pesquisadores acreditam que a reciclagem ocorra com mais frequência do que os números indicados no estudo, porque esse fluxo do gás é complicado de ser observado e depende da orientação da galáxia. De fato, os astrônomos sugerem que o fenômeno ocorre em 40% dos casos. “Essa é uma importante peça do quebra-cabeça, e uma importante evidência de que a reciclagem cósmica pode responder o mistério da matéria que falta”, afirma um dos astrônomos envolvidos no estudo.