A irmã (gêmea) mais velha do Sol


ESO

Identificada uma “irmã gêmea” (mais velha) do Sol

O telescópio VLT do Observatório Europeu do Sul (ESO) obtem novas dicas para a solução do mistério do lítio

 IMAGEM: Esta imagem mostra o desenvolvimento da vida de uma estrela semelhante ao Sol, de seu nascimento até a fase de gigante vermelha.

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Os astrônomos vêm observando o Sol com telescópios somente há 400 anos — uma porção quase insignificante da idade do Sol, 4,6 bilhões de anos. Isso tornaria tremendamente difícil estudar a história e a futura evolução de nossa estrela, porém podemos fazê-lo, procurando pelas raras estrelas que sejam quase que exatamente iguais à nossa, mas em estágios diferentes de suas vidas. Agora, os astrônomos identificaram uma estrela que é essencialmente uma irmã gêmea de nosso Sol, só que 4 bilhões de anos mais velha — algo quase como um exemplo prático do paradoxo dos gêmeos [1].

Jorge Melendez (Universidade de São Paulo, Brasil), o líder da equipe e co-autor do novo artigo, explica: “Durante décadas os astrônomos vêm procurando por gêmeos do Sol, a fim de compreender melhor a estrela que nos dá vida. Entretanto, muito poucas foram encontradas, desde a primeira em 1997. Agora conseguimos obter espectros com qualidade excepcional através do VLT e podemos escrutinar as gêmeas do Sol com extrema precisão, para responder à pergunta se o nosso Sol é, de alguma forma, especial”.

A equipe estudou duas gêmeas do Sol [2] — uma que se pensava ser mais nova que o Sol (18 Scorpii) e uma que se esperava que fosse mais velha (HIP 102152). Eles empregaram o espectrógrafo UVES do VLT (acrônimo de Very Large Telescope = Telescópio Muito Grande) no Observatório Paranal do ESO, para dividir a luz em suas cores componentes, de forma a poder estudar as composições químicas e outras propriedades dessas estrelas em maior detalhe.

Eles descobriram que a HIP 102152 na constelação de Capricórnio é a irmã gêmea mais velha do Sol até hoje encontrada. Sua idade é estimada em 8,2 bilhões de anos, enquanto nosso Sol deve ter uns 4,6 bilhões. Por outro lado, foi confirmado que 18 é mais jovem que o Sol — cerca de 2,9 bilhões de anos de idade.

Estudar a irmã gêmea mais velha do Sol, HIP 102152, permite aos cientistas predizer o que pode vir a acontecer com nosso próprio Sol quando chegar a esta idade, e eles já realizaram uma decoberta significativa. “Uma das questões que pretendíamos bordar era se a composição do Sol é ou não típica”, esclarece Melendez. “E o que é mais importante: por que ele tem um conteúdo de lítio tão estranhmente pequeno?”

O lítio, o terceiro elemento da tabela periódica, foi criado no Big Bang junto com o hidrogênio e o hélio. Os astrônomos ponderam há anos sobre o motivo de algumas estrelas parecerem ter menos lítio do que as outras. Com as novas observações da HIP 102152, os astrônomos deram um grande passo para a solução desse mistério, estabelecendo uma forte correlação entre a idade de uma estrela do tipo do Sol e seu conteúdo de lítio.

Nosso Sol contém agora apenas 1% do conteúdo de lítio que estava presente no material do qual ele se formou. Os exames das gêmeas do Sol mais novas indicaram que essas irmãs mais jovens contém uma quantidade significativamente maior de lítio, mas, até agora, os cientistas não tinham meios de provar uma correlação entre a idade e o conteúdo de lítio [3].

TalaWanda Monroe (Universidade de São Paulo), o principal autor do novo artigo, conclui: “Descobrimos que a HIP 102152 tem níveis muito baixos de lítio. Isto demonstra claramente pela primeira vez que as irmãs gêmeas mais velhas do Sol realmente têm um conteúdo de lítio inferior ao das mais jovens. Agora podemos ter certeza de que as estrelas de alguma forma destroem seu lítio na medida em que envelhecem e que o conteúdo de lítio do Sol parece ser normal para sua idade”. [4]

Um toque final nesta história é que a HIP 102152 tem um padrão peculiar de composição química que é sutilmente diferente das outras gêmeas do Sol, porém semelhante ao do Sol. Ambas as estrelas exibem uma deficiência de elementos que são abundantes em meteoritos e na Terra. Isso é um forte indício de que a HIP 102152 pode ser “mãe” de planetas rochosos do tipo da Terra [5].

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Notas

[1] Muitas pessoas conhecem o paradoxo dos gêmeos: um dos gêmeos idênticos faz uma viagem espacial e retorna à Terra, mais moço do que seu irmão que ficou em casa. Muito embora não haja qualquer viagem no tempo envolvida com as semelhanças entre essas estrelas, podemos observar estrelas muito semelhantes (tal como irmãs gêmeas), com idades bem distintas — “retratos” da vida do Sol em idades diferentes.

[2] Estrelas “gêmeas do Sol”, “análogas ao Sol” e “tipo solar” são categorias de estrelas, de acordo com sua similaridade com o nosso Sol. As “gêmeas do Sol” são as mais similares a nosso Sol, em massas, temperaturas e composição química. As gêmeas do Sol são raras, porém as outras classes, onde a similaridade é menos exata, são muito mais comuns.

[3] Estudos anteriores indicavam que o conteúdo de lítio de uma estrela também podia ser afetado pela presença de planetas gigantes em órbita delas (eso0942eso0118, aritgo na Nature), embora esses resultados ainda sejam assunto de debates (ann1046).

[4] Ainda não está claro como o lítio é destruído dentro das estrelas, muito embora tenham sido propostos vários processos onde o lítio é levado da superfície da estrela para suas camadas interiores, onde então é destruído.

[5] Se uma estrela contém menos dos elementos que são comumente achados em corpos rochosos, isso indica que, provavelmente existam planetas rochosos do tipo da Terra, já que esses planetas absorvem tais elementos quando se forma o grande disco de matéria em torno da estrela. A sugestão de que a HIP 102152 pode ter tais planetas é ainda mais reforçada pelo monitoramento da velocidade radial da estrela com o espectrógrafo HARPS  do ESO, que indica que, dentro da zona habitável dessa estrela, não existem planetas gigantes. Isso permitiria a existência de planetas semelhantes à Terra em órbita da HIP 102152; em sistemas ondem existem planetas gigantes próximos de sua estrela-mãe, as chances de encontrar planetas do tipo terrestre são muito menores, porque esses pequenos corpos rochosos são perturbados e feitos em pedaços.

Outras informações

Esta pesquisa foi apresentada em um artigo a ser publicado como “High precision abundances of the old solar twin HIP 102152: insights on Li depletion from the oldest Sun”, por TalaWanda Monroe et al. em Astrophysical Journal Letters.

A equipe era com posta por TalaWanda R. Monroe, Jorge Meléndez (Universidade de São Paulo, Brasil [USP]), Iván Ramírez (Universidade do Texas em Austin, EUA), David Yong (Universidade Nacional Australiana, Austrália [ANU]), Maria Bergemann (Instituto Max Planck para Astrofísica, Alemanha), Martin Asplund (ANU), Jacob Bean, Megan Bedell (Universidade de Chicago, EUA), Marcelo Tucci Maia (USP), Karin Lind (Universidade de Cambridge, RU), Alan Alves-Brito, Luca Casagrande (ANU), Matthieu Castro, José-Dias do Nascimento (Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Brasil), Michael Bazot (Centro de Astrofísica da Universidade de Porto, Portugal) e Fabrício C. Freitas (USP).

O ESO é a mais importante organização astronômica inter-governamental da Europa e o observatório astronômico mais produtivo do mundo. Ele é apoiado por 15 países: Alemanha, Áustria, Bélgica, Brasil, República Tcheca, Dinamarca, Espanha, França, Finlândia, Holanda, Itália, Portugal, Reino Unido, Suécia e Suíça.

Links

Artigo da pesquisa – http://www.eso.org/public/archives/releases/sciencepapers/eso1337/eso1337a.pdf

FAQ acerca do ESO e Brasil – http://www.eso.org/public/about-eso/faq/faq-eso-brazil.html

Fotos do VLT – http://www.eso.org/public/images/archive/category/paranal/

Telescópio Hubble encontra “lixo” planetário em estrelas mortas


ESA/Hubble Information Centre

O Hubble descobre estrelas mortas “poluídas” com escombros de planetas

 IMAGEM:  Impressão artística do disco de detritos rochosos descobertos em torno de duas anãs brancas nas Híades

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As estrelas, conhecidas como anãs brancas — pequenos e tênues remanescentes de estrelas que já foram como nosso Sol — residem a 150 anos-luz de distância no Aglomerado das Híades na constelação de Taurus (Touro). O aglomerado é relativamente jovem, com apenas 625 milhões de anos.

Os  astrônomos acreditam que todas as estrelas se formaram em aglomerados. No entanto, a busca por planetas nesses aglomerados se provou infrutífera — dos cerca de 800 exoplanetas conhecidos, apenas 4 orbitam estrelas de um aglomerado. Essa escassez pode ser devida à natureza dos aglomerados estelares, jovens e ativos, produzindo clarões estelares e outras erupções que tornam difícil estudá-los em detalhes.

Um recente estudo, liderado por Jay Farihi da Universidade de Cambridge, voltou seus olhos para estrelas “aposentadas” em aglomerados para procurar por indícios de formação de planetas [1].

As observações espectroscópicas do Hubble identificaram silício nas atmosferas de duas anãs brancas e o silício é um dos principais ingredientes do material rochoso que forma a Terra e outros planetas rochosos do Sistema Solar. Esse silício pode ter vindo de asteroides que foram estraçalhados pela gravidade da anã branca quando passaram perto demais das estrelas. Os escombros rochosos provavelmente formaram um anel em torno das estrelas mortas e esse anel, por sua vez, atraiu o material para dentro.

Os escombros que foram detectados girando em torno das anãs brancas sugerem que planetas semelhantes á Terra se formaram quando essas estrelas nasceram. Depois que as estrelas colapsaram em anãs brancas, eventuais planetas do tipo gigante gasoso que tenham sobrevivido, podem ter atraído pela gravidade quaisquer sobras de cinturões de asteroides até órbitas bem próximas das estrelas [2].

“Encontramos os indícios químicos dos blocos de construção de planetas rochosos”, diz Farihi. “Quando essas estrelas nasceram, formaram planetas e há uma boa chance de que ainda retenham alguns deles. Os rastros de escombros rochosos que estamos vendo são um indício disto — eles são pelo menos tão rochosos como os mais primitivos corpos terrestres de nosso Sistema Solar”.

Além de encontrar silício nas atmosferas das estrelas das Híades, o Hubble também detectou baixos níveis de carbono. Isto é um outro sinal da natureza rochosa dos escombros, já que os astrônomos sabem que os níveis de carbono devem ser muito baixos em material rochoso semelhante ao da Terra. A descoberta dessa tênue assinatura química precisou do poder de resolução do Espectrógrafo de Origens Cósmicas (Cosmic Origins Spectrograph = COS) do Hubble, porque as “digitais” do carbono só podem ser detectadas em luz ultravioleta que não pode ser observada por telescópios com base em terra.

“Uma coisa que esta técnica de detecção de poluição em anãs brancas nos dá e que nenhuma outra técnica de detecção de planetas pode dar, é a química de planetas sólidos”, continua Farihi. “Com base na proporção silício-carbono em nosso estudo, por exemplo, nós realmente podemos afirmar que esse material é basicamente similar ao da Terra”.

Este novo estudo sugere que asteróides com menos de 160 km de diâmetro [3] foram rompidos pela forte força de marés das anãs brancas, antes de eventualmente caírem sobre as estrelas mortas [4].

A equipe planeja analisar mais anãs brancas com a mesma técnica, não só para identificar a composição das rochas, como também dos corpos que as geraram. “A beleza desta técnica é que, seja o que for que o Universo esteja fazendo, seremos capazes de medir isto”, afirma Farihi. “Nós temos usado o Sistema Solar como uma espécie de mapa, mas não sabemos o que o resto do Universo faz. Esperamos que, com o Hubble e seu poderoso COS em ultravioleta e nos futuros telescópios com base em terra de 30 e 40 metros, possamos contar mais sobre essa saga”.

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Notas

1] As duas estrelas anãs brancas “poluídas” das Híades fazem parte de uma pesquisa por escombros planetários em torno de mais de 100 anãs brancas, liderada por Boris Gänsicke da Universidade de Warwick, Reino Unido. Usando modelos computacionais das atmosferas de anãs brancas, Detlev Koester da Universidade de  Kiel na Alemanha está determinando as abundâncias de vários elementos que podem ser rastreados até planetas nos dados do COS.

[2] A observação de indícios de asteroides aponta a possibilidade da existência de planetas do tamanho da Terra no mesmo sistema. Os asteroides são os blocos de construção dos planetas maiores. Os processos de formação de planetas é de baixa eficiência e gera muito mais vezes corpos pequenos do que corpos grandes — no entanto, uma vez que os embriões rochosos do tamanho de asteroides se formem, certamente haverá a formação de planetas.

[3] A equipe estimou o tamanho dos asteroides cadentes, medindo a quantidade de poeira sendo engolida pelas estrelas — cerca de 10 milhões de gramas por segundo, o que equivale ao fluxo de um rio pequeno. E então compararam os dados com as medições de material cadente em outras anãs brancas.

[4] O estudo das Híades proporciona um vislumbre sobre o que vai acontecer com nosso Sistema Solar quando o Sol se extinguir, daqui a uns cinco bilhões de anos.

Notas para editores

O Telescópio Espacial Hubble é um projeto de cooperação internacional entre a ESA e a NASA.

[1] A equipe internacional de astrônomos neste estudo compreende J. Farihi (Universidade de Cambridge, Reino Unido), B. T. Gänsicke (Universidade de Warwick, Reino Unido), D. Koester (Universidade de Kiel, Alemanha).

[2] Este novo estudo será publicado em Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Links

Uma galáxia queimando tudo


McGill University

Um tipo raro de galáxia é encontrado, queimando furiosamente o combustível gerador de estrelas

 IMAGEM: Este pontinho vermelho (ampliado no destaque) é a galáxia mais eficiente na formação de estrela já observada.

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Os astrônomos descobriram uma galáxia que está convertendo o gás em estrelas com uma eficiência de quase 100%, uma fase raramente vista da evolução das galáxias, a mais extrema observada até hoje. A descoberta é oriunda do interferômetro IRAM no Plateau de Bure nos Alpes Franceses (IRAM =  Institut de radioastronomie millimétrique), do satélite WISE da NASA (Wide-field Infrared Survey Explorer) e do Telescópio Espacial Hubble da NASA.

“As galáxias queimam o gás como o motor de um carro queima a gasolina. A maior parte das galáxias tem motores razoavelmente ineficientes, o que significa que elas formam estrelas a partir de seus “tanques de combustível” muito abaixo da taxa teórica máxima”, explica Jim Geach of  da Universidade McGill, principal autor de um estudo a ser publicado em Astrophysical Journal Letters.

“Já esta galáxia é como um carro esporte totalmente ajustado, que converte o gás em estrelas na taxa mais alta que se crê possível”, prossegue ele.

A galáxia, chamada SDSSJ1506+54, saltou às vistas dos pesquisadores quando eles examinaram is dados oriundos da varredura total do céu em infravermelho do WISE. A luz infravermelha borbota da galáxia, equivalendo a mais de mil bilhões de vezes a energia de nosso Sol.

“Como o WISE varre todo o céu, ele pode detectar galáxias raras como esta que se destaca das demais”, declarou Ned Wright da UCLA, o principal investigador do WISE.

As observações em luz visível do Hubble revelaram que a galáxia é extremamente compacta e a maior parte da luz que emana dela o faz de uma região de poucas centenas de anos-luz de extensão.

“Esta galáxia está formando estrelas a uma taxa centenas de vezes mais rápida do que nossa Via Láctea, porém a vista acurada do Hubble revelou que a maior parte da luz das estrelas da galáxia está sendo emitida por uma região com uns poucos porcento do diâmetro da Via Láctea. Isto é a formação de estrelas em seu ritmo mais extremo”, disse Geach.

A equipe então usou o Interferômetro IRAM no Plateau de Bure para medir a quantidade de gás na galáxia. O telescópio com base em Terra detectou luz na faixa do milímetro, evidenciando o monóxido de carbono, um indicador da presença do gás hidrogênio, o combustível das estrelas. Combinando a taxa de formação de estrelas a partir dos dados do WISE e a massa do gás medida pelo IRAM, os cientistas tiraram uma medida da eficiência da formação de estrelas.

Os resultados revelaram que a eficiência na formação de estrelas dessa galáxia está próxima do máximo teórico, chamado de Limite de Eddington. Nas regiões das galáxias onde estão se formando novas estrelas, partes das nuvens de gás está colapsando devido à gravidade. Quando o gás fica denso o suficiente para espremer os átomos e começar a fusão nuclear, nasce uma estrela. Ao mesmo tempo, os ventos e a radiação das estrelas que acabaram de se formar, podem impedir a formação de novas estrelas, exercendo pressão sobre o gás circunvizinho, abortando o colapso.

O Limite de Eddington é o ponto no qual a força da gravidade que comprime o gás e balanceada pela pressão para o exterior feita pelas estrelas. Acima do Limite de Eddington, as nuvens de gás são dispersadas, o que cessa a formação das estrelas.

“Podemos ver algum gás fluindo para fora desta galáxia a milhões de quilômetros por hora e esse gás pode estar sendo soprado para fora pela poderosa radiação das estrelas recém-formadas”, argumenta Ryan Hickox, um astrofísico do Dartmouth College, Hanover, N.H. e co-autor do estudo.

Por que a SDSSJ1506+54 tão singular? Os astrônomos acreditam que flagraram a galáxia em uma fase de curta duração de sua evolução, possivelmente desencadeada pela fusão de duas galáxias em uma. A formação de estrelas é tão feroz que em poucas dezenas de milhões de anos – um piscar de olhos em termos da vida de uma galáxia – o gás será consumido e a galáxia irá amadurecer em uma maciça galáxia elíptica.

Os cientistas também se valeram de dados do Sloan Digital Sky Survey, do Observatório W.M. Keck no Mauna Kea, Hawaii, e do Observatório MMT no Mount Hopkins, Arizona.

 

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Acesse o artigo original: http://iopscience.iop.org/2041-8205/767/1/L17

Os braços das galáxias

Novidades acerca da formação e da duração dos braços das galáxias

 IMAGEM: Poderosas novas simulações em computador permitem aos astrônomos compreender como os braços das galáxias espirais se formam e se mantêm.

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As galáxias em espiral são bastante fotogênicas e nossa própria galáxia, a Via Láctea, é uma galáxia em espiral. Nosso Sol vive em um dos braços desta galáxia (mais exatamente no Braço de Órion), portanto a questão sobre como os braços das galáxias se formam e o quanto duram, é bastante relevante para nós. Infelizmente, os processos de formação desses braços e suas vidas cobrem escalas de tempo literalmente astronômicas (desculpem o trocadilho) e toda a história da raça humana é uma unidade pequena demais para medir isto.

Por muito tempo, os astrônomos e astrofísicos vêm debatendo se esse tipo de estrutura de braços espirais é algo estável, ou se, cessado o motivo que os criou, eles tendem a desaparecer e as galáxias espirais se tornarem simplesmente elípticas.

Como “fazer o tempo correr” rápido o suficiente para que pudéssemos observar esse processo? Uma equipe de pesquisadores, a astrofísica Elena D’Onghia da Universidade de Winsconsin em Madison e seus colegas Mark Vogelsberger e Lars Hernquist do Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian criou um modelo de computador para simular os movimentos de 100 milhões de “partículas estelares”, enquanto a gravidade e outras forças da astrofísica as vão esculpindo no formato de uma galáxia.

D’Onghia declara: “Pela primeira vez somos capazes de demonstrar que os braços espirais estelares não são uma coisa passageira, como se pensou por muitos anos”. E Vogelsberger acrescenta: “Os braços espirais são auto-perpetuantes, persistentes e surpreendentemente longevos”.

Até agora, os astrofísicos debatiam sobre duas teorias predominantes. Uma declarava que os braços se formam e se desmancham ao longo do tempo. A outra, mais aceita, era que o material que forma os braços – estrelas, gás e poeira – é afetado pelos diferentes campos gravitacionais e “engarrafa”, como o trânsito em uma grande cidade, e mantém o formato por longos períodos.

Os novos resultados recaem em um ponto intermediário entre as duas teorias e sugerem que os braços realmente se formam como resultado da influência de nuvens moleculares gigantes – as regiões conhecidas como “berçários de estrelas”, presentes em quase todas as galáxias conhecidas. Quando introduzidas na simulação, essas nuvens atuam como “elemento perturbador” e têm a capacidade de não só criar esses braços, como também de sustentar indefinidamente sua forma.

D’Onghia explica :”Descobrimos que [essas perturbações] vão criando os braços espirais. Pensava-se que, quando essas perturbações fossem removidas, os braços se desfariam, mas pudemos ver que, uma vez formados, os braços se auto-perpetuam, até mesmo quando as perturbações são retiradas. Ou seja, uma vez que os braços se formam sua própria gravidade os mantém, até mesmo quando as nuvens que os criaram desaparecem”.

O modelo usado foi o de um disco galático isolado, aqueles que não são influenciados por uma outra galáxia próxima ou outro objeto. Alguns estudos recentes exploraram a possibilidade da formação dos braços galáticos a partir da influência gravitacional de um vizinho próximo (tal como uma galáxia-anã, por exemplo) sobre o disco da galáxia.

De acordo com Vogelsberger and Hernquist, as novas simulações podem ser empregadas para re-interpretar os dados de observações, obtidos tanto a partir de nuvens estelares de alta densidade, como a partir de “buracos” induzidos pela gravidade no espaço, como os mecanismos que conduzem à formação dos característicos braços das galáxias espirais.

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Fonte: EurekAlert – 02/04/13. Puzzle of how spiral galaxies set their arms comes into focus (Universidade de Winsconsin em Madison) e New insights on how spiral galaxies get their arms (Harvard-Smithsinian Center for Astrophysics).

O universo antigo produzia mais estrelas do que se pensava


University of Chicago

“Ruidos” nos dados levam à surpreendente descoberta de um nascedouro de estrelas

 IMAGEM: Isto é uma concepção artística de uma das fontes descobertas pelo Telescópio do Polo Sul, com base em informações do ALMA e do Telescópio Espacial Hubble.

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Por — Steve Koppes and Marcus Woo

Quando uma leva de brilhantes objetos cósmicos apareceu pela primeira vez nos mapas feitos com dados obtidos pelo Telescópio do Polo Sul, os astrônomos do Instituto Kavli de Física Cosmológica da Universidade de Chicago viram isto apenas como um aborrecimento inevitável.

As fontes luminosas interferiam com os esforços para medir com maior precisão o fundo cósmico de micro-ondas — o brilho remanescente do big bang. No entanto, os astrônomos logo perceberam que tinham feito uma rara descoberta na varredura ampla dos céus feita pelo Telescópio do Polo Sul. Os espectros de alguns dos objetos brilhante – o arco-íris de luz que eles emitem – eram inconsistentes com o que os astrônomos esperavam de uma população de rádio-galáxias bem conhecida.

Pelo contrário, os objetos pareciam ser galáxias cheias de poeira e com uma alta taxa de formação de estrelas. Esse tipo de galáxia deveria ser facilmente identificável nas varreduras dos céus na faixa infravermelha, só que não havia coisa alguma conhecida que correspondesse ao que o Telescópio do Polo Sul tinha descoberto. Eles tinham que estar extremamente distantes para escaparem da detecção do infravermelho e, portanto, tinham que ser extremamente luminosos. Intrigados, os astrônomos realizaram um imageamento detalhado do local indicado com o novo Telescópio ALMA (Atacama Large Millimeter Array) no Deserto de Atacama, no Chile. Estas observações mostraram que as galáxias poeirentas estavam prenhes de estrelas em formação muito antes do que se previa na história do cosmo.

 IMAGEM: A luz emitida por uma galáxia distante é defletida pela gravidade de uma galáxia mais próxima, conforme previsto na Teoria da Relatividade Geral de Einstein.

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Joaquin Vieira, atualmente um doutor do California Institute of Technology, encabeça uma equipe que relata a descoberta na edição de 14 de março da Nature e em dois outros artigos que serão publicados no Astrophysical Journal.

“Nós mal podíamos esperar o ALMA ficar pronto para que pudéssemos realizar essas observações”, relata Vieira, com mestrado em 2005 e PhD em 2009, que baseou sua pesquisa de doutorado na UChicago na descoberta de fontes extra-galáticas. “As fontes que descobrimos com o Telescópio do Polo Sul ficavam tão distantes no céu do Sul que nenhum telescópio no Hemisfério Norte as podia observar. Nós temos o raro privilégio de estarmos entre os primeiros astrônomos a usarem o ALMA.”

Vieira tem trabalhado com o Telescópio do Polo sul desde o início, tendo ajudado a construir o telescópio e sua câmera, diz John Carlstrom, Professor de Serviços Distinguidos S. Chandrasekhar em Astronomia e Astrofísica na UChicago. “Ele esteve envolvido desde o chão, ou do gelo para ser mais preciso”, diz Carlstrom, que chefia a colaboração do TPS e é um co-autor do artigo na Nature.

 IMAGEM: Esta foto do prato de 10 metros do Telescópio do Polo Sul foi tirada em janeiro de 2013, logo depois da instalação de seu escudo extendido.

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Uma produção prodigiosa de estrelas

As galáxias starburst produzem estrelas a uma taxa prodigiosa, criando o equivalente a um milhar de novos sóis anualmente. Vieira e seus colegas descobriram starbursts que estavam parindo estrelas quando o universo tinha apenas um bilhão de anos de idade. Antes disto, os astrônomos duvidavam que as galáxias pudessem formar novas estrelas tão cedo na história do universo.

Brilhando com a energia de um trilhão de sóis (ou mais), essas galáxias recém-descobertas são vistas como eram mais ou menos há 12 bilhões de anos, mostrando uma “foto de infância” das galáxias mais maciças nas vizinhanças cósmicas da Terra atualmente. “Quanto mais distante for a galáxia, mais se está olhando para o passado, de forma que, ao medir suas distâncias, nós podemos alinhavar uma linha de tempo sobre o quão vigorosamente o universo vem fazendo novas estrelas nos diferentes estágios de sua existência de 13,7 bilhões de anos”, explica Vieira.

Os astrônomos descobriram dúzias dessas galáxias com o Telescópio do Polo Sul, um prato de 10 metros na Antártica que varre o céu na faixa de comprimento de onda milimétrico (situada entre as faixas de rádio e infravermelho do espectro eletromagnético). Então a equipe deu uma olhada mais detalhada, usando o ALMA no Chile. “Essas não são galáxias normais”, diz Vieira. “Elas formavam estrelas a uma taxa extraordinária quando o universo ainda era muito jovem — nós ficamos muito surpresos em encontrar galáxias assim tão cedo na história do universo”.

As novas observações representam alguns dos mais significativos resultados científicos do ALMA até agora. Vieira afirmou que “Não poderíamos ter feito isto sem a combinação do TPS e do ALMA”, acrescentando que “O ALMA é tão sensível que vai mudar nossa visão do universo de várias maneiras diferentes”.

Os  astrônomos usaram somente 16 dos 66 pratos que eventualmente comporão o ALMA, que é o mais poderoso telescópio que funciona nos comprimentos de onda milimétrico e sub-milimétrico. O ALMA começou a operar no ano passado.

Análise dos dados do ALMA

A análise dos dados do ALMA mostraram que mais de 30% das novas galáxias começaram a existir a apenas um bilhão de anos depois do big bang. Só nove dessas galáxias eram anteriormente conhecidas – o número dessas galáxias quase que dobrou, dando novos dados valiosos que auxiliarão outros pesquisadores a limitar e refinar modelos de computador de formação de estrelas e galáxias no universo primitivo.

A equipe de Vieira estabelece a distância dessas poeirentas galáxias starburst a partir das emissões de seus gases e da própria poeira. Antes, os astrônomos tinham que depender de uma complicada combinação de observações indiretas ópticas e de rádio, precisando de muitos telescópios para estudar as galáxias. Porém a sensibilidade sem precedentes do ALMA e sua capacidade de medir os espectros permitiu aos astrônomos fazer suas observações e analisá-las em um único passo. Como resultado, as novas distâncias são mais confiáveis e representam a melhor amostra, até agora, dessa população de galáxias primitivas.

As propriedades exclusivas desses objetos também ajudou nas medições. Primeiro, as galáxias observadas por acaso estavam sob o efeito de lentes gravitacionais — um fenômeno previsto por Einstein, no qual uma galáxia mais próxima encurva a luz de uma galáxia mais ao fundo, como uma lente de aumento. Esse efeito de lente faz com que as galáxias mais ao fundo pareçam mais brilhantes, o que reduz o tempo necessário para observá-las com um telescópio umas 100 vezes.

Segundo, os astrônomos tiraram vantagem de uma característica fortuita dos espectros dessas galáxias. Normalmente, galáxias mais distantes aparecem mais esmaecidas. Mas acontece que o universo em expansão desvia os espectros de emissão de uma maneira tal que a luz que recebemos na faixa milimétrica não é atenuada para fontes que estejam mais distantes de nós. Consequentemente, as galáxias aparecem, nessas faixas de comprimento de onda, com o mesmo brilho, não importa a distância.

Os novos resultados representam aproximadamente um quarto do número total de fontes que Vieira e seus colegas descobriram com o Telescópio do Polo Sul. Eles preveem encontrar ainda mais dessas galáxias starbust poeirentas e esperam que algumas sejam de épocas ainda mais antigas do universo, à medida em que continuam analisando seus dados.

 

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Nota do tradutor: eu escolhi este press-release entre vários outros que relatam a mesma descoberta. Essencialmente, todos contém as declarações de Vieira e cada instituição “puxa a brasa para sua sardinha”, como faz a UChicago ao descrever os títulos de Vieira neste aqui.

Descoberto novo sistema estelar próximo


Penn State

O sistema estelar mais próximo encontrado no último século

 IMAGEM: Um par de estrelas recém-decoberto é o 3º sistema estelar mais próximo do Sol e o mais próximo a ser descoberto desde 1916.

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Por Barbara K. Kennedy

Um para de estrelas recém-descobertas é o terceiro sistema estelar mais próximo do Sol, de acordo com um artigo a ser publicado em Astrophysical Journal Letters. O par é o sistema estelar mais próximo descoberto desde 1916. A descoberta foi feita por Kevin Luhman, um professor associado de astronomia e astrofísica da Penn State University e pesquisador no Centro para Exoplanetas e Mundos Habitáveis da Penn State.

Ambas as estrelas no novo sistema binário são “anãs marrons”, ou seja, estrelas com massa tão pequena que jamais conseguiram chegar à temperatura necessária para dar início à fusão do hidrogênio. Por causa disso, elas são muito frias e esmaecidas, lembrando mais um planeta gigante como Júpiter do que uma estrela brilhante como o Sol.

“A distância até o par de anãs marrons é de 6,5 anos-luz – tão próximas que as emissões de TV de 2006 daqui da Terra estão chegando lá agora”, diz Luhman. “Isto vai ser um excelente campo de caça por novos planetas porque é muito próximo da Terra, o que faz ser bem mais fácil observar quaisquer planetas que estejam em órbita de qualquer uma das anãs marrons”. E Luhman acrescenta que, já que é o terceiro sistema estelar mais próximo, no futuro distante pode ser um dos primeiros destinos de expedições tripuladas além do sistema solar.

 IMAGEM:Os sistemas estelares conhecidos mais próximos do Sol.

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O sistema estelar tem o nome “WISE J104915.57-531906” porque foi descoberto em um mapa completo do céu obtido pelo satélite Explorador de Busca Infravermelho Grande-angular (Wide-field Infrared Survey Explorer = WISE) da NASA. Ele fica um pouquinho mais distante do que a segunda estrela mais próxima, a Estrela de Barnard, que foi descoberta em 1916 e fica a 6 anos-luz do Sol. O sistema estelar mais próximo consiste de Alpha Centauri, que se descobriu ser o vizinho mais próximo do Sol em 1839, a uma distância de 4,4 anos-luz e a menos luminosa Proxima Centauri, descoberta em 1917 a 4,2 anos-luz.

Edward (Ned) Wright, o principal investigador do satélite WISE, declarou: “Uma das principais metas da proposta do WISE era descobrir as estrelas mais próximas do Sol. O WISE 1049-5319 é de longe o sistema estelar mais próximo descoberto através dos dados do WISE e podemos obter vistas mais aproximadas desse sistema binário com grandes telescópios como o Gemini e o futuro Telescópio Espacial James Webb que vão nos ensinar um bocado sobre as estrelas de pequena massa conhecidas como anãs marrons”. Wright é o Catedrático Presidente David Saxon de Física e professor de física e astronomia na UCLA.

 IMAGEM: Esta é uma concepção artística do sistema binário WISE J104915.57-531906, com o Sol ao fundo.

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Os astrônomos vinham especulando há tempos sobre a possível existência de um objeto escuro e distante em órbita do Sol, algumas vezes chamado de “Nêmesis”. No entanto, Luhman concluiu que “podemos descartar a hipótese de que o novo sistema de anãs marrons seja este tal objeto porque ele se move pelo céu rápido demais para estar em órbita em torno do Sol”.

Para descobrir o novo sistema estelar, Luhman estudou as imagens do ceú que o satélite WISE obteve durante um período de 13 meses que terminou em 2011. Durante sua missão, o WISE observou cada pedaço do céu de 2 a 3 vezes. “Por estas imagens intervaladas no tempo, eu pude concluir que o sistema estava se movendo muito depressa pelo céu – uma grande pista de que ele estava provavelmente muito próximo de nosso sistema solar”, explicou Luhman.

Após ter detectado este movimento rápido nas imagens do WISE,  Luhman foi procurar por outros indícios detectados do sistema em outras pesquisas anteriores. Ele descobriu que, realmente, ele tinha sido detectado em imagens desde 1978 até 1999 obtidas pelas Digitized Sky Survey, a Two Micron All-Sky Survey e a Deep Near Infrared Survey of the Southern Sky. “Com base no movimento aparente desse sistema estelar tiradas das imagens do WISE, eu fui capaz de extrapolar as posições prováveis dele nas pesquisas mais antigas e, com certeza, lá estava ele”, diz Luhman.

Combinando as detecções do sistema estelar das várias pesquisas, Luhman foi capaz de medir sua distância através da paralaxe que é a aparente mudança de posição de uma estrela causada pela órbita da Terra em torno do Sol. Aí ele usou o Telescópio Gemini [do Hemisfério] Sul, em Cerro Pachón no Chile, para obter seu espectro, o qual mostrou que o sistema tinha uma temperatura muito baixa e, portanto, era uma anã marrom. “E como um bônus adicional, as imagens nítidas do Gemini também revelaram que o objeto não era apenas uma anã marrom, mas um par delas orbitando uma a outra”, acrescenta Luhman.

“Foi um verdadeiro trabalho de detetive”. conta Luhman. “Existem bilhões de pontos em infravermelho pelo ceú e o mistério é qual deles – se é que algum deles é – pode ser uma estrela bem próxima de nosso sistema solar”.

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CONTATOS

Kevin Luhman at Penn State: [email protected]

Barbara Kennedy at Penn State (PIO): (+1) 814-863-4682, [email protected]

Peter Michaud at Gemini (PIO): 808-974-2510, [email protected]

Edward (Ned) Wright at WISE and UCLA: 310-825-5755, [email protected]

IMAGENS  e ANIMAÇÃO

Imagens de alta definição e uma animação online em http://science.psu.edu/news-and-events/2013-news/Luhman3-2013.

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