Planeta prematuro desafia teorias da formação planetária

 Gestação planetária

Não sabemos exatamente qual foi o período de gestação da Terra, mas temos boas estimativas, com os melhores cálculos indicando que levou de 10 a 20 milhões de anos para que nosso planeta se formasse.

Visão artística do sistema IRAS 04125+2902 (TIDYE-1). Estrelas jovens como esta são cobertas por manchas estelares, regiões mais frias do que a superfície estelar circundante. O disco interno está esgotado, enquanto o disco externo está quase de frente, em contraste com a órbita do planeta, que é inclinada em relação à estrela hospedeira. É isso que permite uma visão desobstruída do sistema - se o disco também estivesse inclinado, ele bloquearia o planeta e a estrela, impedindo a descoberta. [Imagem: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt, K. Miller (Caltech/IPAC)] 

Assim, esse tem sido nosso referencial para calcular o período de formação dos planetas rochosos, similares à Terra.

É por isso que está causando surpresa a descoberta feita por Madyson Barber e colegas da Universidade da Carolina do Norte, nos EUA.

Barber descobriu um exoplaneta rochoso, chamado TIDYE-1, que tem apenas 3 milhões de anos de idade, uma indicação de que o período de gestação de um planeta pode ser muito menor do que se pensava.

"A astronomia nos ajuda a explorar nosso lugar no Universo - de onde viemos e para onde podemos estar indo. Descobrir planetas como este nos permite olhar para trás no tempo, vislumbrando a formação planetária enquanto ela acontece," disse Barber.

Com essa ideia em vista, a equipe tem como objetivo explorar como os planetas se formam e evoluem, com foco na identificação de planetas em vários estágios, para entender melhor esses processos.

Métrica cosmológica

Sendo o planeta em trânsito mais jovem conhecido, TIDYE-1b não apenas oferece uma janela única para o ambiente de um sistema planetário emergente, como também lança uma nova  luz sobre as potenciais diferenças entre nosso Sistema Solar e sistemas que hospedam planetas gigantes próximos, como TIDYE-1b, fornecendo um contexto maior para nossa própria vizinhança cósmica.

Na verdade, embora o Sistema Solar ainda nos sirva como referencial, é incomum encontrar outros sistemas planetários como o nosso, no qual os planetas gigantes gasosos estão tão longe da estrela - esta ainda é uma questão em aberto no campo da formação planetária.

Outro elemento interessante da descoberta é que esse "planeta prematuro" ainda está dentro do seu disco natal de material, permitindo que os astrônomos estudem o processo de formação de perto. Na verdade, é possível que o TIDYE-1b ainda nem esteja totalmente formado: Ele pode estar crescendo por acreção de material ou, inversamente, pode estar perdendo sua atmosfera superior devido à influência de sua estrela hospedeira.

A equipe pretende a seguir analisar como a atmosfera do exoplaneta se compara ao material do disco ao redor, o que deverá fornecer informações sobre o estabelecimento de sua órbita - o planeta circula sua estrela a cada uma semana.

Inovação Tecnológica

Se o universo está em expansão, o que tem além do universo?

Pelo que se sabe, o Universo é infinito e sempre o foi, desde o surgimento. Então, mesmo se expandindo, continua sendo infinito. 

O que expande, de fato, não é o tamanho do Universo, e sim a separação entre seus lugares. Na expansão cósmica, o espaço incha, sem que nada saia do lugar. Mas, com isso, tudo fica mais afastado entre si. Claro que, superposto a isso, existe, também, o movimento próprio das coisas, isto é, saindo do lugar. 

Quando se diz que, no Big Bang, o Universo era menor do que um átomo, isso se refere, não ao Universo inteiro, mas ao "Universo Observável", que é a região que se pode observar aqui da Terra, uma vez que, além dele, ainda não houve tempo da luz chegar aqui, desde seu surgimento, há 13,8 bilhões de anos. Há tantos Universos Observáveis quanto lugares do Universo dos quais ele possa ser observado, isto é, infinitas possibilidades. Atualmente, o raio do Universo Observável é de 46 bilhões de anos luz. Não é 13,8 bilhões de anos-luz porque, nesses 13,8 bilhões da anos, o Universo se expandiu e os lugares dos quais a luz foi emitida, e levou 13,8 bilhões de anos para chegar aqui, não estão mais onde estavam naquele momento.

 O Universo Observável está sempre crescendo. Todavia, enquanto isso, o espaço está se expandindo também e a taxa de expansão pode exceder a velocidade da luz, pois não se trata do movimento de nada que possua massa ou energia e sim de um inchamento do próprio espaço. Então, apesar do aumento do tamanho, o conteúdo do Universo Observável vai diminuindo, porque parte do que estava dentro dele passou para fora, pela expansão.

Se o Universo fosse finito (e isso é uma possibilidade, pois a margem de erro da comparação entre a expansão cósmica e a densidade de massa/energia que frearia a expansão coloca os valores extremos, cada um, numa possibilidade (infinito ou finito)), mesmo assim, ele não se expandiria para um espaço vazio fora dele. 

Não existe espaço fora do Universo. Todo espaço existente está dentro do Universo. Um Universo finito teria uma trigeometria esférica, ou seja, seria uma triesfera, se imaginado imerso em um espaço (e não espaço-tempo) euclidiano quadridimensional. 

Então, do mesmo modo que uma superfície esférica bidimensional imersa em um espaço euclideano tridimensional, mesmo sendo finita, não tem borda, o espaço tridimensional esférico fechado seria finito, mas sem borda, ou seja, sem fronteira. Se se fosse movendo sempre para frente, se voltaria ao pondo de partida por trás. Não exatamente porque, enquanto isso, o Universo teria se expandido.

Se há quase um número infinito de estrelas, por que o céu noturno é negro?

Este é o chamado Paradoxo de Olbers.

Ele parte do seguinte princípio, se o Universo é infinito, então ele tem um número infinito de estrelas. Se o número de estrelas é infinito, então para qualquer ponto que você olhar, a linha do teu olhar iria encontrar uma estrela. Sem exceções.

Se fosse assim, então o céu seria tão brilhante quanto a superfície de uma estrela. Só que não é. E é este o paradoxo.

1. Acredita-se que o Universo seja infinito e eterno;
2. Um universo infinito tem infinitas estrelas, distribuídas pelo espaço;
3. Em um universo eterno, há tempo para que a luz de todas as infinitas estrelas chegue até nós;
4. Com infinitas estrelas brilhando no céu noturno, o céu deveria ser brilhante como a superfície de uma estrela;
5. O céu é escuro.

A conclusão é que não há um número infinito de estrelas no Universo, mas qual a razão disso? É simples:

1. ou o Universo não é infinito, ou seja, pode ser infinito no tempo (ser eterno) mas não ser infinito no tamanho;
2. ou o Universo não é eterno, ou seja, pode ser infinito no tamanho mas não no tempo;
3. ou não é nem infinito nem eterno.

O que o Universo não pode ser é infinito e eterno ao mesmo tempo, por que isso contradiz a observação.

Pelo modelo cosmológico atual, sabemos que o Universo não é eterno, ou seja, ele não é infinito no tempo. Ainda não sabemos se ele é infinito no espaço ou não.

Por que não pode existir um planeta rochoso ou metálico do tamanho do Sol?

 Não pode por várias razões... se assim fosse, quebraria as leis da física.

Deixe-me dar alguns motivos diferentes:

As estrelas são formadas após um evento de supernova ou nova. Eles rapidamente liberam suas camadas externas no espaço. Essas camadas externas são feitas principalmente de hidrogênio e hélio. Existem elementos mais pesados ​​como carbono, oxigênio e até mesmo ferro nesta ejeção, mas é pequena em comparação com as quantidades de hidrogênio (há uma exceção para isso onde estrelas mais velhas formadas muito depois do nascimento do universo, como estrelas de 3ª geração, têm matéria mais pesada neles). Um planeta é feito de rochas e metais mais pesados.

Outra razão é que um planeta do tamanho de Júpiter é aproximadamente o maior planeta que pode haver. Não pode haver muitos planetas maiores que Júpiter. À medida que um planeta se torna maior, ele precisa comprimir mais matéria em um espaço finito para reter sua forma esférica. Se eles estivessem frouxamente feridos, a massa do planeta poderia escapar para o espaço. Este fenômeno ocorre até mesmo com nosso próprio planeta... parte de nossa atmosfera é perdida a cada ano.

Uma bela imagem do maior e melhor planeta do nosso sistema solar... Júpiter!

À medida que um planeta se torna maior e a matéria mais comprimida, ele acabará por acender a fusão termonuclear. As temperaturas serão altas o suficiente para fundir átomos de hidrogênio e liberar calor e energia luminosa. O planeta teria se tornado uma estrela.

Uma razão final pela qual estrelas do tamanho de planetas não são possíveis é por causa da lei do cubo quadrado. Imagine um cubo com dimensões laterais de 2 metros cada. Seu volume seria de 8 metros cúbicos. Agora imagine um cubo onde as dimensões são duplicadas. Um cubo de 4 metros teria um volume de 64 metros cúbicos. A dimensão 2D aumentou por um fator de 2, mas o volume aumentou por um fator de 8!

Agora, como isso se relaciona com o tamanho de uma estrela? Planetas e estrelas também seguem a lei do cubo quadrado. Dobrar o raio de um planeta e, portanto, sua massa aumentará o volume por um fator de 8. Agora vamos realmente responder à pergunta. Não haveria massa suficiente para produzir um planeta do tamanho de uma estrela porque, como descobrimos no Ponto 2, aumentar o volume também comprime a matéria com mais eficiência, resultando em uma estrela!

TLDR:

Vamos recapitular:

Não há material rochoso suficiente para a formação de um planeta do tamanho do Sol.

Em um ponto eventual, um planeta se transformará em uma estrela porque comprimiu a matéria com tanta eficiência que se tornou quente o suficiente para iniciar a fusão termonuclear (a coisa que acontece nas estrelas).

Dobrar as dimensões de um objeto aumenta seu volume por um fator de 8. Do segundo ponto, sabemos que mais volume significa que mais matéria é comprimida, o que faria seu planeta se transformar em uma estrela.

Um planeta do tamanho do Sol pode ser possível?

A massa mínima necessária para que um objeto celeste se torne uma estrela é de aproximadamente 0,08 massas solares. Este é o limite inferior para a fusão nuclear de hidrogênio ocorrer em seu núcleo, o processo fundamental que define uma estrela. Abaixo dessa massa, o objeto não terá temperatura e pressão suficientes em seu núcleo para iniciar a fusão nuclear e, portanto, não será capaz de sustentar a produção de energia como uma estrela típica. Esses objetos menores podem ser classificados como planetas, anãs marrons ou subanãs, dependendo de suas características físicas e composição. Acima dessa massa, o objeto celeste iniciará a fusão termonuclear e será uma estrela. Portanto um objeto de massa maior do que o Sol sempre será uma estrela e, não, um planeta.

Acho que "multiverso" é coisa de ficção científica, mas se existisse "multiverso" não continuaria sendo um universo?

Existem variantes matemáticas. Mas de concreto, absolutamente, nada.

Não se pode nem dizer que seja teorias. Não passam de especulações.

Para inicio de conversa, dizer que o “nosso” universo surgiu no big bang é apenas parte da história.

Uma das leis fundamentais: “Nada pode ser criado e nem destruído”. Apenas transformado. Tanto a matéria quanto a energia.

Partindo deste conceito fundamental, é impossível algo ter surgido do “nada”.

Universos paralelos ou multi versos, não passam de especulações.

As fórmulas matemática ou físicas são bem elaboradas. Mas não passam disso. Não há, pelo menos agora, qualquer indício que sejam possíveis.

Livre arbítrio e viagem no tempo podem coexistir?

 

Viagens ao que convencionamos chamar de passado são impossíveis fisicamente, por violarem a conservação da matéria/energia.

No exemplo de "De Volta para o Futuro II", já citado em outra resposta, o próprio Doc Brown mostra claramente que viagens ao passado implicam em criação de matéria. Ele fala que há dois dele e dois Marty. E isso é criação de matéria, pura e simplesmente. E no filme III, há dois DeLoreans, um enterrado na mina esperando ser desenterrado em 1955 e o outro com o tanque furado que eles colocam nos trilhos. Aí entra o furo no roteiro: porque eles não foram à mina, pegaram o tanque e um pouco de gasolina do DeLorean enterrado e colocaram no DeLorean que veio de 1955? Bastariam dois ou três litros de gasolina para acelerar o DeLorean a 88 milhas/hora no trecho reto de trilhos, em uns 30 segundos, um minuto no máximo.

Já Livre Arbítrio é um conceito filosófico. Aparentemente o Universo é determinístico no domínio macro e indeterminado no quântico.

Mas como não temos condições de saber o futuro acima de um determinado grau de certeza, podemos ter uma ilusão de livre arbítrio totalmente indistinguível de um livre arbítrio "real". Para todos os efeitos práticos, temos "livre arbítrio". E como viagem ao passado é impossível, o problema está resolvido.

Existe algo como Mercúrio ou Vênus passar entre a Terra e o Sol e criar um eclipse solar?

 Sim. E isso é chamado de trânsito.

A má notícia é que você perdeu os trânsitos de Vênus em 2004 e 2012 e o próximo não será até 11 de dezembro de 2117. Eles fazem isso: vêm com oito anos de diferença seguidos um intervalo de mais de um século entre eles.

8 de junho de 2004 Trânsito simultâneo de Vênus (redondo) e um pelicano (não redondo).

Houve um trânsito de Mercúrio em 2019. O próximo não será até 13 de novembro de 2032. Normalmente, há uma dúzia de trânsitos por século.

Massa é a única causa da gravidade?

 

Não!

A maioria das interpretações é a massa.

Mas por exemplo aprendi que em estrelas de nêutrons a pressão também.

Para Newton a massa é o principal e é chamada de lei da gravitação universal que aprendemos e representa a maior parte das coisas em uma determinada escala.

A atração gravitacional entre duas massas quaisquer separadas em um determinado raio o que determina uma constante gravitacional. Nela consideramos distância, força e massa.

Henry Cavendish provou isto com o experimento da balança de torção. Veja mesmo o experimento estando sendo feito sobre a superfície da terra funcionou o que mostra uma evidência de que não é somente a massa.

Einstein percebeu e entregou outra interpretação onde a energia e deformação ou curvatura do espaço-tempo era a gravidade e não só por causa da massa mas dá energia definidas nas equações de campo de Einstein.

No tensor de Einstein tem a curvatura do espaço-tempo a constante cosmológico que é a energia no vácuo, uma métrica, a energia-momento que seria algo como a energia da matéria causando a pressão no tecido do espaço tempo e a velocidade da luz.

Logo usamos para definir a gravidade em pelo menos duas visões onde uma a massa é o principal e a outra a curvatura do espaço-tempo e a outra.

E então tem a física quântica que teorizou partícula que define a gravidade e por enquanto é considerada virtual mas sem ela não e possível realizar os cálculos na própria teoria.

Veja o que é preciso para definir a gravidade em diversas teorias importante é que estão funcionando para cada escala do cosmos em relação a relatividade geral:

Massa de objetos massivos ou atômicos

Energia cinética, térmica, radiação

Pressão sobre o tecido do espaço tempo para objetos massivos

Momento linear e angular

Partícula quando menor que o átomo

A maioria vai resumir dizendo que a massa é o principal pois para nossa escala realmente funciona, o que não está errado mas como a gravidade e a força mais fraca que existe e necessário considerar outras representações matemáticas relacionada diretamente a escala dependendo do que você precisa estudar.

É muito complicado estudar um buraco negro com somente a lei da gravitação universal, então usa a relatividade geral ou restrita.

Da mesma forma não há como considerar a massa quando se estuda dados quânticos onde a probabilidade da posição das partículas é usado e a massa se torna irrelevante.

Por que as noites em Mercúrio são bem frias?

A resposta é simples. Mercúrio não tem uma atmosfera espessa o suficiente para transmitir calor por meio da convecção, tal como ocorre em Vênus ou na Terra, por exemplo. Assim, Mercúrio está exposto ao vácuo, e no vácuo, o calor só pode se propagar por meio de radiação eletromagnética.

Os dias e as noites em Mercúrio são muito longos, cerca de 58 dias terrestres. Assim, a face voltada para o Sol, absorve a radiação eletromagnética e aquece esta face. Do outro lado, o planeta irradia essa energia para o espaço também por meio de radiação eletromagnética (ver o conceito de "corpo negro"). Sem outra fonte de calor, ele esfria até que a luz do Sol apareça novamente. Não dá tempo para o calor atravessar o planeta por meio do contato no solo.

O mesmo efeito acontece em qualquer nave espacial ou satélite. Qualquer face da nave voltada para o Sol, enfrenta temperaturas que podem chegar a até 100 graus, enquanto no outro lado, na sombra, ela pode ser de menos 100 graus. Pelo mesmo motivo que ocorre em Mercúrio. Não tem como o calor de um lado passar para o outro lado por convecção ou contato, pois as superfícies protetoras são finas demais ou são isolantes. Assim, um lado sempre recebe calor enquanto o outro sempre perde calor.

E este é o motivo de as naves serem brancas ou terem uma superfície reflexiva (geralmente ouro), para poder refletir a luz solar e evitar o superaquecimento. Enquanto do outro lado, geralmente há um radiador para poder dissipar esse calor todo que chega do lado iluminado.

Veja por exemplo a nova sonda Parker Solar Probe. Ela tem um escudo de calor que pode chegar a temperaturas da ordem dos 1127 °C, enquanto a sonda opera na sua sombra a temperaturas próximas dos 29 °C.

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Enorme planeta (com uma massa igual a cerca de 4 vezes a de Júpiter ) a 170 anos-luz da Terra, este colosso do universo é caracterizado por uma atmosfera infernal: as temperaturas podem chegar a 1400 graus centígrados , a velocidade de rotação é impressionante ( 10 horas em comparação a 24 horas terrestres, alucinando se pensarmos nas dimensões que são cerca de 4000 vezes maiores que a da Terra ) e em sua estratosfera ocorrem reações químicas tão sofisticadas que gotas de vidro chovem em sua superfície , às vezes as chuvas não incluem apenas vidro, mas também ferro fundido e incandescente.

WASP-121

 

Aqui está WASP-121: um planeta com nuvens de ferro, chuva de titânio e ventos extremos.

Este planeta é um gigante gasoso com quase o dobro do tamanho de Júpiter. Está localizado a 850 anos-luz da Terra e foi descoberto em 2015.

Tudo neste planeta é caótico. Primeiro, a órbita em torno de sua estrela leva apenas 30 horas. Além disso, a rotação sobre si mesma é bloqueada por fortes marés. Então de um lado é sempre dia e do outro é sempre noite.

O lado noturno é 10 vezes mais frio que o lado diurno, mas a presença de água no WASP-121 torna o lado noturno caótico e muito violento:

Graças às marés e ao ciclo da água, que sobe a temperaturas muito altas no lado diurno, é transportada para o lado noturno, provocando ventos de até 5 quilômetros por segundo, ou cerca de 14 vezes a velocidade do som.

Além da água, nuvens de ferro e corindo, mineral de rubis e safiras, encontram-se no lado noturno.

Como o sol pareceria visto da superfície de Mercúrio? Ele cobriria todo o céu?

 Não, nem chegaria perto disto. A aparência do sol visto da superfície de Mercúrio varia bem mais da vista daqui da Terra, porque a órbita de Mercúrio é bem mais excêntrica. Em sua maior aproximação, o sol teria seria 3,2 vezes maior do que o vemos aqui da Terra, e apenas 2,2 vezes em seu maior distanciamento. O brilho, porém, variaria de cinco a dez vezes mais do que o observado daqui da Terra. Logo abaixo você pode ver uma representação aproximada de qual seria o diâmetro do sol visto de Mercúrio, ignorando o brilho, obviamente. Não entendi por que o artista resolveu colocar estrelas no fundo, já que elas não seriam, claramente, visíveis desta perspectiva, já que o sol as ofuscaria; O céu em volta, porém, seria realmente negro, assim como é o da Lua que, como Mercúrio, tem uma atmosfera extremamente rarefeita.

Outro detalhe interessante sobre a órbita altamente excêntrica de Mercúrio e sua ressonância orbital de 2/3 é que, uma vez ao ano, o sol parece se mover para trás no céu por algum tempo. Se você estivesse no lugar certo do planeta, pareceria que o sol se pôs, mudou de ideia, voltou para o céu no horizonte oeste, e decidiu, novamente, se por, andando no sentido “normal” de volta ao horizonte.

Todos os seres vivos vão morrer quando Andrômeda colidir com a Via Láctea?

 Não. A colisão da Via Láctea com Andrômeda, possivelmente não acarretará nenhuma colisão entre estrelas ou planetas de ambas. O que se dará é uma reorganização posicional das estrelas de ambas. Todavia, quando isso se der, na Terra, a vida já terá sido extinta pela transformação do Sol em uma estrela gigante vermelha. Mas a vida de outros planetas, se houver, poderá continuar do mesmo modo.

Qual é o planeta mais aterrorizante que pode existir?

 Dê uma olhada em HD 189733b…

Não se deixe enganar. Adorável e azul certo? Claro, claro ... e adivinha de onde vem essa cor? A atmosfera contém partículas de silicato ...

Então pode chover vidro. Para os lados. Com ventos em torno de 5.400 mph ou 7 × a velocidade do som que definitivamente vai estragar seu guarda-chuva, esfoliação in extremis! 😁

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Galáxias monstruosas encontradas no Universo primitivo confundem os astrônomos

 Três galáxias “monstruosas” em tamanho, cada uma delas tão massiva quanto a Via Láctea, foram detectadas pelo Telescópio Espacial James Webb (JWST), dentro do primeiro bilhão de anos após o Big Bang. A descoberta “virou de cabeça para baixo” toda a compreensão que temos atualmente sobre a formação de galáxias no Universo primitivo.

Os três monstros vermelhos são galáxias massivas e empoeiradas no primeiro bilhão de anos após o Big Bang. (Fonte: NASA/CSA/ESA/JWST Archive) 

Afinal, como a luz observada pelo JWST veio do início do Universo, a expectativa era de que apenas galáxias jovens, pequenas e bebês poderiam logicamente existir naquele tempo primordial. No entanto, alguns dos monstrengos recém-descobertos aparentam ser tão grandes, maduros e até maiores do que muitas das galáxias modernas.

Essa formação acelerada de galáxias, que aparecem muito massivas no primeiro bilhão de anos do Universo, tem tirado o sono de muitos astrônomos, porque elas são teoricamente “impossíveis”. Para o coautor Ivo Labbé, da Universidade de Tecnologia de Swinburne, na Austrália, isso é como encontrar uma criança pequena pesando 100 quilos.

Como foram observadas as três galáxias monstruosas?

O estudo Observações espectroscopicamente completas da primeira época de reionização (FRESCO na sigla em inglês) do JWST que guiou esta pesquisa usa espectroscopia sem fenda, uma técnica de observação que coleta simultaneamente espectros de todos os pontos de um objeto celeste. Feita com a câmera de infravermelho próximo (NIRCam), a observação é ideal para medir distâncias precisas e características físicas de galáxias.

Isso permite que os astrônomos observem galáxias no Universo muito distante e primitivo. Embora a maioria das galáxias observadas se encaixasse nos modelos atuais, eles se depararam com essas três galáxias excepcionalmente massivas para a época observada.

Mais do que seu tamanho monstruoso, o que intrigou os astrônomos é que essas três galáxias primitivas estão formando estrelas a uma velocidade duas vezes maior do que galáxias de menor massa da mesma época, e até mesmo de galáxias comuns em épocas posteriores da história cósmica.

Uma nova compreensão do universo primitivo

Há modelos de galáxias que precisam ser incluídos no modelo atual. (Fonte: Getty Images/Reprodução)

Embora os "Três Monstros Vermelhos" não contradigam diretamente o atual modelo cosmológico, elas desafiam algumas teorias existentes sobre formação de galáxias. Principalmente, porque o JWST tem descoberto mais galáxias e com massas bem maiores do que o esperado para o início do Universo.

Para o principal autor do estudo, Mengyuan Xiao, pós-doutorando na Universidade de Genebra, na Suíça, "À medida que estudamos essas galáxias com mais profundidade, elas oferecerão novos insights sobre as condições que moldaram as primeiras épocas do Universo. Os Monstros Vermelhos são apenas o começo de uma nova era em nossa exploração do Universo primitivo".

Independentemente de futuros insights do JWST ou outras observações, os modelos atuais de formação de galáxias, precisam incluir esses processos únicos, que permitiram a algumas galáxias massivas iniciais atingir uma formação estelar tão eficiente. Isso talvez possa explicar sua formação tão rápida no começo do Universo.

O estudo foi publicado na revista Nature.

Gostou do conteúdo? Então, fique por dentro de mais as descobertas astronômicas como essa aqui no TecMundo e aproveite para descobrir, porque as galáxias possuem formas tão diferentes.

MSN.COM

A Tromba do Elefante em Cefeu

 

 Crédito da Imagem: Crédito da Imagem e Copyright : Giorgio Ferrari

Como uma ilustração em uma Just So Story galáctica , a Nebulosa Tromba de Elefante serpenteia pela região de emissão e pelo complexo de aglomerados estelares jovens IC 1396, na constelação alta e distante de Cepheus . Também conhecida como vdB 142, esta tromba de elefante cósmica tem mais de 20 anos-luz de comprimento. A visão telescópica detalhada apresenta as cristas brilhantes e varridas para trás e os bolsões de poeira e gás interestelar frio que abundam na região. Mas as nuvens escuras em forma de gavinhas contêm a matéria-prima para a formação de estrelas e escondem protoestrelas dentro . A quase 3.000 anos-luz de distância, o complexo IC 1396 relativamente tênue cobre uma grande região no céu, abrangendo mais de 5 graus. Esta representação abrange um campo de visão de 1 grau de largura, aproximadamente o tamanho angular de 2 luas cheias.

Apod.nasa.gov

Cientistas prestes a detectar matéria escura?

 Estrelas de nêutrons cercadas por nuvens de matéria escura? Um estudo recente explora o papel inesperado destas estrelas densas na busca por partículas evasivas.

Uma equipe internacional propõe uma ideia ousada: áxions, partículas hipotéticas, poderiam acumular-se em torno de estrelas de neutrões, criando nuvens potencialmente detectáveis. Estas partículas poderiam constituir a matéria escura, responsável pela gravidade invisível que estrutura o Universo .

A matéria escura permanece invisível aos nossos instrumentos, mas a sua presença é inferida pelos seus efeitos gravitacionais nas galáxias. Esta matéria representa aproximadamente 27% do Universo, enquanto a sua natureza exata permanece um mistério. Os axions, introduzidos na física na década de 1970, parecem agora ser um caminho sério. Partículas leves, estas últimas interagiriam fracamente com a matéria comum, tornando sua detecção muito difícil.

As estrelas de nêutrons, remanescentes de estrelas massivas, estão entre os objetos mais densos do Universo. Seu intenso campo gravitacional permitiria capturar áxions formando nuvens densas ao seu redor.

Essas nuvens de áxions, interagindo com os poderosos campos magnéticos das estrelas de nêutrons, poderiam emitir sinais eletromagnéticos específicos. Esses sinais permitiriam aos pesquisadores identificar a presença de áxions. A detecção de tais nuvens de áxions abriria uma nova era no estudo da matéria escura. A observação destes sinais poderia ser feita utilizando telescópios sensíveis, capazes de captar emissões de rádio específicas .

Em última análise, este trabalho poderá levar à confirmação da existência de áxions e oferecer respostas sobre as propriedades da matéria escura. Os cientistas esperam revelar novos segredos do Universo.

O que é matéria escura e por que é tão importante?

A matéria escura representa cerca de 27% do Universo, mas permanece invisível. Influencia a formação de galáxias e sua rotação. Os astrofísicos procuram compreender a sua natureza, porque poderá revolucionar o nosso conhecimento da física e do Universo.

A pesquisa da matéria escura envolve vários candidatos, incluindo áxions. Estas partículas de luz poderiam explicar certas anomalias nos movimentos galácticos. A sua detecção poderia validar teorias fundamentais da física e abrir perspectivas sobre fenómenos cosmológicos que ainda são pouco compreendidos.

A matéria escura atua como um “esqueleto” invisível que orienta a formação das galáxias. A sua gravidade permite que as galáxias se mantenham unidas, influenciando o seu movimento e distribuição no Universo. Sem ele, as galáxias se desintegrariam sob o efeito de sua própria rotação.

A matéria escura é essencial para explicar a distribuição das galáxias no Universo. Utilizando simulações computacionais, os astrofísicos demonstraram que ela desempenha um papel fundamental na evolução de grandes estruturas cosmológicas, como filamentos e aglomerados de galáxias.

O que é um áxion e qual é o seu papel na matéria escura?

Axions são partículas de luz teóricas, postuladas para resolver problemas de simetria em física. A sua existência poderia explicar a natureza da matéria escura, porque interagem muito fracamente com a matéria visível.

Estas partículas podem formar-se em ambientes extremos, como os das estrelas de neutrões. Ao concentrarem-se em torno destas estrelas, os áxions poderiam produzir sinais detectáveis, proporcionando um caminho potencial para explorar a matéria escura e as suas características.

Fonte: techno-science.net

Astrônomos mapeiam o formato da coroa de um buraco negro pela primeira vez

 Se você teve a sorte de observar um eclipse total, certamente se lembrará do halo de luz brilhante ao redor da Lua durante a totalidade. É conhecido como corona , e é a atmosfera externa difusa do Sol.

Ilustração de material girando em torno de um buraco negro destaca a corona, que brilha intensamente na luz de raios X. Crédito: NASA/Caltech-IPAC/Robert Hurt

Embora seja tão fino que o consideraríamos um vácuo na Terra, ele tem uma temperatura de milhões de graus, e é por isso que é visível durante um eclipse total. De acordo com nossa compreensão da dinâmica dos buracos negros, os buracos negros também devem ter uma corona. E, como a corona do Sol, geralmente é difícil de observar. Agora, um estudo no The Astrophysical Journal fez observações dessa região elusiva.

Para um buraco negro ativo, geralmente se pensa que há um toro em forma de donut de gás e poeira ao redor do buraco negro, no qual há um disco de acreção de material aquecido alinhado ao longo do plano rotacional do buraco negro. Fluindo das regiões polares do buraco negro estão jatos de gás ionizado acelerando para longe quase na velocidade da luz. Este modelo explicaria os vários tipos de núcleos galácticos ativos (AGNs) que observamos, já que a orientação do buraco negro em relação a nós muda a aparência do AGN .

De acordo com o modelo, a região mais interna do disco de acreção deve ser uma região superaquecida em densidade próxima ao vácuo, que flui para o buraco negro. É uma corona como a do Sol, mas em vez de milhões de graus, tem uma temperatura de bilhões de graus. Mas por ser tão difusa, sua luz é sobrepujada pela luz do disco de acreção.

Neste novo estudo, a equipe usou um truque semelhante à observação da coroa do Sol durante um eclipse total. A orientação de um buraco negro em relação a nós significa que, para alguns buracos negros, o toro de gás e poeira obscurece nossa visão da região do disco de acreção, enquanto para outros buracos negros podemos ver o disco diretamente.

Eles são conhecidos como buracos negros obscurecidos e não obscurecidos. Os buracos negros obscurecidos são semelhantes a um Sol eclipsado, já que a luz do disco de acreção é bloqueada da visão. Infelizmente, a coroa do buraco negro também. Mas a coroa é tão quente que emite raios X de energia extremamente alta. Esses raios X podem espalhar material no toro e refletir em nossa linha de visão. 

Usando dados do Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IPXE) da NASA, a equipe reuniu dados sobre uma dúzia de buracos negros obscurecidos, incluindo Cygnus X-1 e X-3 na Via Láctea, e LMG X-1 e X-3 na Grande Nuvem de Magalhães. Eles não só foram capazes de observar raios X dispersos das coronas desses buracos negros, como também foram capazes de detectar um padrão entre eles. Com base nos dados, a corona circunda o buraco negro em um disco semelhante ao disco de acreção, em vez de circundar o buraco negro em uma esfera semelhante à corona do Sol.

Pesquisas como essa ajudarão os astrônomos a refinar nossos modelos de buracos negros. Também nos ajudarão a entender melhor como os buracos negros consomem matéria e energizam os AGNs que observamos em galáxias distantes.

Fonte: universetoday.com

Hubble vê consequências do choque da galáxia com a Via Láctea

 Encontro destruiu a maior parte do halo gasoso de uma galáxia menor 

Esta ilustração mostra a Grande Nuvem de Magalhães, ou GNM, em primeiro plano, à medida que passa pelo halo gasoso da Via Láctea, muito mais massiva. O encontro fez desaparecer a maior parte do halo esférico de gás que rodeia a GNM, como ilustrado pelo fluxo de gás que faz lembrar a cauda de um cometa. Ainda assim, permanece um halo compacto, e os cientistas não esperam que este halo residual se perca. A equipe analisou o halo usando a luz de fundo de 28 quasares, um tipo excecionalmente brilhante de núcleo galáctico ativo que brilha em todo o Universo como um farol. A sua luz permite aos cientistas "ver" indiretamente o gás do halo através da absorção da luz de fundo. As linhas representam a visão do Telescópio Espacial Hubble desde a sua órbita em torno da Terra até aos quasares distantes através do gás da GNM. Crédito: NASA, ESA, Ralf Crawford (STScI) 

Em uma história épica de sobrevivência testemunhada pelo Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA, um dos nossos vizinhos galácticos mais próximos colidiu com o halo gasoso da Via Láctea e sobreviveu para contar a história.

 Mas no processo, esta galáxia anã, chamada Grande Nuvem de Magalhães (LMC), foi despojada da maior parte de seu próprio halo de gás circundante. Os pesquisadores ficaram surpresos ao encontrar um halo gasoso extremamente pequeno restante — um cerca de 10 vezes menor do que halos de outras galáxias de massa semelhante.

Ainda assim, a LMC reteve gás suficiente para continuar formando novas estrelas. Uma galáxia menor não teria sobrevivido a tal encontro. Esta é a primeira vez que os astrônomos conseguiram medir o tamanho do halo da LMC — algo que eles só podiam fazer com o Hubble.

A Grande Nuvem de Magalhães, também chamada de LMC, é uma das vizinhas mais próximas da Via Láctea. Esta galáxia anã paira grande no céu noturno do sul com 20 vezes o diâmetro aparente da Lua cheia.

Muitos pesquisadores teorizam que a LMC não está em órbita ao redor da nossa galáxia, mas está apenas passando. Esses cientistas acham que a LMC acabou de completar sua aproximação mais próxima da muito mais massiva Via Láctea. Essa passagem levou embora a maior parte do halo esférico de gás que cerca a LMC.

Agora, pela primeira vez, os astrônomos conseguiram medir o tamanho do halo da LMC — algo que eles só conseguiam fazer com o Hubble. Em um novo estudo publicado no Astrophysical Journal Letters , os pesquisadores ficaram surpresos ao descobrir que ele é extremamente pequeno — cerca de 50.000 anos-luz de diâmetro. Isso é cerca de 10 vezes menor do que os halos de outras galáxias que têm a mesma massa da LMC. Sua compactação conta a história de seu encontro com a Via Láctea.

“A LMC é uma sobrevivente”, disse Andrew Fox da AURA/STScI para a Agência Espacial Europeia em Baltimore, que foi o principal investigador das observações. “Embora tenha perdido muito do seu gás, ainda tem o suficiente para continuar formando novas estrelas. Então, novas regiões de formação de estrelas ainda podem ser criadas. Uma galáxia menor não teria durado — não haveria gás sobrando, apenas uma coleção de estrelas vermelhas envelhecidas.”

Embora um pouco pior para o desgaste, a LMC ainda retém um halo compacto e atarracado de gás — algo que não teria sido capaz de segurar gravitacionalmente se fosse menos massivo. A LMC tem 10 por cento da massa da Via Láctea.

“Por causa do próprio halo gigante da Via Láctea, o gás da LMC está sendo truncado, ou extinto”, explicou Sapna Mishra, do STScI, a autora principal do artigo que registra essa descoberta. “Mas mesmo com essa interação catastrófica com a Via Láctea, a LMC é capaz de reter 10 por cento de seu halo por causa de sua alta massa.”

Um secador de cabelo gigante

A maior parte do halo da LMC foi levada embora por um fenômeno chamado ram-pressure stripping. O ambiente denso da Via Láctea empurra de volta a LMC que se aproxima e cria um rastro de gás seguindo a galáxia anã — como a cauda de um cometa.

“Gosto de pensar na Via Láctea como um secador de cabelo gigante, e ele está soprando gás da LMC conforme ela entra em nós”, disse Fox. “A Via Láctea está empurrando de volta com tanta força que a pressão de aríete arrancou a maior parte da massa original do halo da LMC. Só sobrou um pouquinho, e é essa sobra pequena e compacta que estamos vendo agora.”

À medida que a pressão de aríete afasta grande parte do halo da LMC, o gás desacelera e eventualmente choverá na Via Láctea. Mas como a LMC acabou de passar por sua aproximação mais próxima da Via Láctea e está se movendo para o espaço profundo novamente, os cientistas não esperam que todo o halo seja perdido.

Somente com o Hubble

Para conduzir este estudo, a equipe de pesquisa analisou observações ultravioleta do Mikulski Archive for Space Telescopes no STScI. A maior parte da luz ultravioleta é bloqueada pela atmosfera da Terra, então ela não pode ser observada com telescópios terrestres. O Hubble é atualmente o único telescópio espacial que é ajustado para detectar esses comprimentos de onda de luz, então este estudo só foi possível com o Hubble.

A equipe pesquisou o halo usando a luz de fundo de 28 quasares brilhantes. O tipo mais brilhante de núcleo galáctico ativo, acredita-se que os quasares sejam alimentados por buracos negros supermassivos. Brilhando como faróis, eles permitem que os cientistas "vejam" o gás do halo interveniente indiretamente através da absorção da luz de fundo. Os quasares residem por todo o Universo a distâncias extremas da nossa galáxia.

Os cientistas usaram dados do Cosmic Origins Spectrograph (COS) do Hubble para detectar a presença do gás halo pela maneira como ele absorve certas cores de luz de quasares de fundo. Um espectrógrafo quebra a luz em seus comprimentos de onda componentes para revelar pistas sobre o estado, temperatura, velocidade, quantidade, distância e composição do objeto. Com o COS, eles mediram a velocidade do gás ao redor da LMC, o que lhes permitiu determinar o tamanho do halo.

Por causa de sua massa e proximidade com a Via Láctea, a LMC é um laboratório astrofísico único. Ver a interação da LMC com nossa galáxia ajuda os cientistas a entender o que aconteceu no início do Universo, quando as galáxias estavam mais próximas. Também mostra o quão confuso e complicado é o processo de interação entre galáxias.

“Este é um exemplo fantástico da ciência de ponta ainda sendo possibilitada pelas capacidades únicas do Hubble”, disse a Professora Carole Mundell, Diretora de Ciência da Agência Espacial Europeia. “Este resultado nos dá novos insights preciosos sobre a história complexa da Via Láctea e suas galáxias satélites próximas.”

Olhando para o futuro

A equipe estudará em seguida a parte frontal do halo da LMC, uma área que ainda não foi explorada.

“Neste novo programa, vamos sondar cinco linhas de visão na região onde o halo da LMC e o halo da Via Láctea estão colidindo”, disse o coautor Scott Lucchini do Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian. “Este é o local onde os halos são comprimidos, como dois balões empurrando um contra o outro.”

Fonte: esahubble.org