Nascido na luz, conduzindo à escuridão.

 O que sabemos sobre o nascimento de um buraco negro tradicionalmente se alinha com a nossa percepção dos próprios buracos negros: escuros, misteriosos e estranhamente silenciosos, apesar de sua massa e influência. Buracos negros de massa estelar nascem do colapso gravitacional final de estrelas massivas com dezenas de vezes a massa do nosso Sol que, diferentemente de estrelas menos massivas, não produzem explosões brilhantes de supernova. 

Imagem da supernova SN 2022esa (marcada com uma cruz) com sua galáxia hospedeira, 2MFGC 13525, obtida pelo telescópio Subaru em 13 de junho de 2023. Nesta fase tardia (cerca de um ano após a descoberta), a supernova tornou-se mais de 100 vezes mais fraca do que seu brilho inicial. A identidade espectral de supernovas do tipo Ic-CSM geralmente só pode ser extraída em uma fase tão tardia, exigindo observações dedicadas com um telescópio de 8 metros, como o telescópio Subaru. (Universidade de Kyoto / Keiichi Maeda)

Ou pelo menos, era o que os astrônomos pensavam anteriormente, porque ninguém havia observado em tempo real o colapso de uma estrela massiva levando a uma supernova e à formação de um buraco negro. Isso até que uma equipe de pesquisadores da Universidade de Kyoto relatou suas observações da SN 2022esa .

A equipe de Kyoto questionava-se se todas as estrelas massivas — aquelas com pelo menos 30 vezes a massa do Sol — morrem silenciosamente sem uma explosão de supernova, ou se, em alguns casos, são acompanhadas por uma explosão de supernova energética e brilhante, de um tipo especial. Os astrônomos então descobriram uma supernova do tipo Ic-CSM que parecia ser a explosão de uma estrela Wolf-Rayet , tão incompreensivelmente massiva e luminosa que os astrônomos acreditam que elas sejam as progenitoras da formação de buracos negros.

Para investigar a natureza dessa supernova peculiar, a equipe de pesquisa utilizou tanto o telescópio Seimei em Okayama quanto o telescópio Subaru no Havaí. A equipe conseguiu observar e classificar a SN 2022esa como uma supernova do tipo Ic-CSM, demonstrando que o nascimento de um buraco negro não é necessariamente silencioso, já que este pôde ser observado com sinais eletromagnéticos.

Eles também descobriram outra coisa: a supernova apresenta um período claro e estável de cerca de um mês na evolução de sua curva de luz, levando a equipe a concluir que ela foi criada por erupções periódicas estáveis ​​do sistema estelar, uma vez por ano, antes da explosão. Tal periodicidade estável só é possível em um sistema binário, então o progenitor deve ter sido uma estrela Wolf-Rayet formando um sistema binário com outra estrela massiva, ou mesmo um buraco negro. O destino de tal sistema, determinaram eles, deve ser o de um sistema binário de buracos negros.

"O destino das estrelas massivas, o nascimento de um buraco negro, ou mesmo de um sistema binário de buracos negros, são questões muito importantes em astronomia", afirma o primeiro autor, Keiichi Maeda. "Nosso estudo oferece uma nova direção para a compreensão de toda a história evolutiva das estrelas massivas até a formação de sistemas binários de buracos negros."

Este estudo também demonstra os benefícios de se utilizar dois telescópios diferentes com propriedades observacionais distintas. Neste caso, a flexibilidade e a rapidez do Seimei, combinadas com a alta sensibilidade do Subaru, provaram ser uma combinação eficaz. A equipe planeja continuar a pesquisa utilizando ambos os telescópios nos próximos anos. 

 "Esperamos muitas descobertas interessantes sobre a natureza dos fenômenos transitórios astronômicos e explosões como supernovas", diz Maeda.

Universidade de Quioto

Existem estrelas negras no Universo?

 

Se você se refere a estrelas de matéria escura, elas são consideradas objetos teóricos que podem ter existido no início do universo, formados por nuvens de gás (hidrogênio e hélio) alimentados pela aniquilação de partículas de matéria escura, em vez de fusão nuclear. Recentemente, o telescópio espacial James Webb identificou três estrelas assim, como JADES-GS-z14–0

Por que a nossa galáxia Via Láctea está em rota de colisão com outra?

 

Clama, antes de entrar em pânico, pegue o seu café antes de iniciar a leitura ou chá se preferir. Antes demais quero ressaltar que não há motivo para pânico ainda. Sim, ainda! Mas a verdade é que a nossa galáxia, a Via Láctea, está simplesmente indo em direção à Andrômeda, outra galáxia com a qual vai se chocar daqui a alguns milhões de anos. Segundo um novo estudo, o mais provável é que as duas acabem se fundindo e dando origem a uma nova galáxia. O que não se sabe é quem vai estar lá para ver isso acontecer.

Cientistas de várias universidade e centros de pesquisa produziram um estudo para avaliar a situação do processo de colisão e a boa notícia é que está indo tudo bem. Na verdade, os pesquisadores observaram outras 20 galáxias que também estão em processo de fusão, com o objetivo de entender melhor como isso vai acontecer com a Via Láctea e Andrômeda.

Outras colisões já haviam sido registradas, mas nunca com tamanha precisão de imagem e momento. Nas pesquisas anteriores, a fusão já havia acontecido e os dados obtidos não diziam muito sobre o processo.

Não será a primeira vez que a Via Láctea se funde a outra galáxia. Os cientistas acreditam que isso já aconteceu no passado, por mais de uma vez, mas sempre com galáxias menores. Nesses casos a nossa galáxia “devorava” a vizinha, incorporando sua massa. No caso da próxima colisão, com Andrômeda, é possível que o inverso ocorra, já que ela é bem maior do que a Via Láctea.

Os pesquisadores esperam avanços nessa área a partir de 2021, quando será lançado o telescópio espacial James Webb, da NASA. O novo equipamento virá com lentes infravermelho mais potentes do que as disponíveis atualmente, o que deve permitir observações ainda melhores.

O que explica que Andrômeda esteja se aproximando da Via Láctea, mesmo com a expansão do Universo afastando as galáxias?

 É uma pergunta magnífica, daquelas que separa os curiosos de domingo dos verdadeiros buscadores de conhecimento.

Apontas para uma contradição aparente que é o terror dos manuais escolares simplistas: se o Universo está em expansão — e está, garanto-te dentro do que é possível saber — como é que estas duas gigantes, a Via Láctea e Andrómeda, se atrevem a marchar em sentido contrário à "corrente" cósmica?

A resposta, meu caro, reside na eterna luta entre dois titãs: a Expansão de Hubble e a Gravidade.

Para começarmos a nossa caminhada, temos de mandar um conceito pela janela: a ideia de que o Big Bang foi uma explosão de matéria num espaço vazio. Não foi. O Big Bang foi a expansão do próprio espaço.

Imagina um balão (um clássico da pedagogia, eu sei, mas tenta suportar). Se desenharmos pontos no balão e o enchermos, os pontos afastam-se. Mas — e aqui reside o "pulo do gato" — as galáxias não são apenas pontos inertes pintados no tecido do cosmos. Elas têm massa. E onde há massa, há o "feitiço" da gravidade.

A Lei de Hubble diz-nos que a velocidade de recessão de uma galáxia é proporcional à sua distância ($v=H_0\cdot d$). Quanto mais longe, mais rápido o espaço se estica entre nós e elas. No entanto, esta lei é uma regra de "larga escala". É uma tendência estatística para o universo profundo.

Também tens de entender é que a gravidade é uma força de curto e médio alcance extremamente persistente. Pense nisto como um tapete rolante de um aeroporto que se move para a frente (a expansão), mas tu decides correr no sentido contrário (a gravidade). Se o tapete for muito longo e estiveres longe da saída, o tapete ganha. Mas se estiveres a dois passos do corrimão, a força das tuas pernas vence o movimento do tapete.

Andrómeda (M31) e a nossa Via Láctea são vizinhas de bairro. Estamos a uns meros 2,5 milhões de anos-luz de distância. Pode parecer muito para quem vai a pé até à Figueira da Foz, mas em termos cosmológicos, somos gémeos siameses.

Nós pertencemos ao que chamamos de Grupo Local. É um pequeno "gangue" de cerca de 50 galáxias que estão ligadas gravitacionalmente. A massa combinada destas galáxias — e, mais importante ainda, da Matéria Escura que as envolve como uma neblina invisível — cria um poço gravitacional tão profundo que a expansão do universo simplesmente não consegue "esticar" o espaço entre nós.

Nas universidade (e não só) há quem goste de usar termos pomposos para coisas simples. A velocidade a que uma galáxia se afasta devido à expansão chama-se "Fluxo de Hubble". Já a velocidade real de uma galáxia através do espaço, causada pela atração de outras galáxias, chama-se Velocidade Peculiar.

No caso de Andrómeda, a sua velocidade peculiar em direção a nós é de cerca de 110 quilómetros por segundo. Esta velocidade é superior à expansão do espaço nesta distância específica. Portanto, o "vincular" gravitacional vence o "esticar" universal.

É como se tivéssemos dois ímanes potentes sobre uma toalha de mesa. Se eu puxar a toalha devagar (expansão), mas os ímanes estiverem muito próximos, eles vão atrair-se e chocar antes que a toalha os consiga separar. Andrómeda e a Via Láctea são esses ímanes.

Aqui apartir daqui a história ganha contornos de romance policial. Se contássemos apenas a massa das estrelas e do gás que vemos, a gravidade mal chegaria para nos manter unidos. É aqui que entra a Matéria Escura.

Cada uma destas galáxias está mergulhada num halo gigantesco de matéria que não emite luz, mas que "pesa" imenso. É esta massa invisível que funciona como a cola do Grupo Local. Sem ela, talvez a expansão já tivesse começado a ganhar terreno. É irónico, não achas? O que não vemos é o que garante que o nosso destino se cruze com o de Andrómeda.

E o que acontece quando estas duas damas finalmente se encontrarem? Daqui a cerca de 4,5 mil milhões de anos as duas galáxias vão colidir.

Mas calma, não precisas de comprar um capacete. O espaço entre as estrelas é tão vasto que a probabilidade de duas estrelas ou planetas chocarem diretamente é quase nula. Será uma dança gravitacional lenta e majestosa. As formas espirais serão desfeitas, o gás será comprimido gerando biliões de novas estrelas, e eventualmente fundir-nos-emos numa única e gigantesca galáxia elíptica, a que os meus colegas mais imaginativos chamam Milcomeda (Milk Way + Andromeda).

O erro fundamental, Ronaldo, é a generalização. Dizemos que "as galáxias se estão a afastar", mas deveríamos dizer "os enxames de galáxias estão a afastar-se uns dos outros".

Dentro de um enxame, a gravidade é rainha e senhora. A expansão só domina nas vastas "terras de ninguém" entre os super-enxames. O Universo é como uma rede de queijo suíço, onde a matéria aglomera-se nas paredes (onde a gravidade manda) e os buracos (os vazios cósmicos) é que estão a crescer e a empurrar as estruturas para longe umas das outras.

Portanto, Andrómeda não é uma rebelde que viola as leis da física; ela é apenas uma vizinha que vive perto demais para ser levada pela corrente.

Em suma, meu caro, a expansão do Universo é um fenómeno de fundo, uma característica do próprio tecido do espaço-tempo que se manifesta de forma imparável a escalas colossais. Mas a gravidade é a força que constrói ilhas de estabilidade. Nós vivemos numa dessas ilhas.

É reconfortante, de certa forma. Num universo que parece determinado a separar tudo e todos, a gravidade insiste em aproximar os vizinhos. É a física a ser sociável, se me permites a licença poética.

O cosmos é complexo, mas nunca é arbitrário. Há sempre uma lógica, mesmo que ela nos obrigue a olhar para o que é invisível.

Porque é que uma nave espacial não pode executar a reentrada mais lentamente, utilizando alguns propulsores para evitar um aquecimento tão intenso e correr o risco de se queimar?

Poderia. Poderia, de facto, abrandar até uma paragem completa, depois cair através da atmosfera até o ar engrossar o suficiente para o abrandar até à velocidade terminal, depois abrir o para-quedas.

Tudo o que seria necessário é um foguete quase tão grande como o que o lançou para começar. E um foguete cem vezes maior para o lançar, e assim por diante, e assim por diante, e sucessivamente. O que é, obviamente, um problema.

Um veículo de lançamento utiliza alguma da sua energia empurrando a carga útil para o espaço e alguma empurrando o ar para fora do caminho na subida, mas a maior parte dele - a grande maioria - é utilizado acelerando até à velocidade orbital, cerca de vinte vezes a velocidade do som.

Agora, se o objectivo é apenas abrandar a nave o suficiente para reduzir o aquecimento máximo abaixo de um determinado limiar, pode-se certamente fazê-lo por meio de retro-foguete. Na realidade, o vaivém/ónibus espacial tinha uma velocidade máxima de reentrada inferior ao mínimo necessário para causar a reentrada exactamente por essa razão. A NASA tinha planos de contingência tais que se os motores OMS alguma vez não o abrandassem o suficiente (devido a falha, fuga, etc.) poderiam queimar a maior parte do propelente RCS de popa, depois virar e queimar todo o propelente RCS de proa para abrandar ainda mais. Felizmente, isso nunca foi necessário.

Portanto, para responder à sua pergunta, poderia. Mas, para além de pequenos ajustes, não faria sentido. Um corpo de reentrada rombo rejeita 98% da energia de reentrada para o ar circundante. O escudo térmico só tem de lidar com os restantes 2%. A massa para o escudo térmico será sempre inferior à massa de um sistema de propulsão capaz de tornar o escudo térmico desnecessário.

Estrelas escuras podem resolver três dos maiores enigmas cósmicos revelados pelo telescópio James Webb

 O Telescópio Espacial James Webb (James Webb) tem surpreendido a comunidade científica ao observar o universo muito jovem, logo após o Big Bang, e revelar objetos que não se encaixam facilmente nas teorias tradicionais de formação de estrelas e galáxias

UHZ1, uma galáxia recordista localizada a 13,2 bilhões de anos-luz de distância, foi observada quando o universo tinha apenas 3% de sua idade atual. UHZ1 é intrigante por abrigar um buraco negro supermassivo que não poderia ter sido semeado nem mesmo por estrelas comuns, considerando sua massa e o pouco tempo disponível para seu crescimento. Assim, acredita-se que UHZ1 seja uma evidência da existência de estrelas supermassivas que, ao colapsarem, geram o buraco negro supermassivo que alimenta o quasar em seu centro. Neste estudo, os autores demonstram como UHZ1 poderia abrigar um buraco negro supermassivo semeado pelo colapso de uma estrela escura. Os mecanismos identificados pelos autores não se restringem a UHZ1 – eles fornecem um caminho para explicar galáxias com buracos negros supermassivos, das quais UHZ1 é um exemplo proeminente. Crédito: Raios-X: NASA/CXC/SAO/Ákos Bogdán; Infravermelho: NASA/ESA/CSA/STScI; Processamento de imagem: NASA/CXC/SAO/L. Frattare e K. Arcand

Um novo estudo, liderado pelo físico Cosmin Ilie, da Universidade Colgate, em colaboração com outros pesquisadores, sugere que um tipo muito especial de objeto hipotético – as chamadas estrelas escuras (dark stars) – pode explicar, de forma elegante e unificada, três dos maiores mistérios encontrados nessas observações.

De acordo com o entendimento atual, as primeiras estrelas nasceram algumas centenas de milhões de anos após o Big Bang, quando nuvens de hidrogênio e hélio se resfriaram e colapsaram dentro de regiões muito densas de matéria escura, chamadas microhalos. Porém, em certas condições especiais do universo primordial, pode ter surgido um tipo completamente diferente de estrela: as estrelas escuras.

Diferentemente das estrelas normais, que brilham por causa da fusão nuclear, essas estrelas gigantescas obteriam sua energia da aniquilação de partículas de matéria escura que cairiam em seu interior. Isso permitiria que elas crescessem a tamanhos extraordinários e, ao final de sua vida, se transformassem naturalmente nas sementes dos buracos negros supermassivos que vemos hoje no centro das galáxias.

As observações do James Webb têm mostrado justamente fenômenos que desafiam os modelos antigos. Um primeiro mistério são as chamadas galáxias “monstros azuis? (blue monsters): objetos incrivelmente brilhantes, muito compactos e quase sem poeira, que simplesmente não deveriam existir tão cedo no universo de acordo com as simulações feitas antes do lançamento do telescópio.

O segundo enigma está relacionado aos buracos negros supermassivos. O James Webb encontrou evidências de buracos negros muito massivos já nos primeiros quasares, objetos extremamente distantes e luminosos. Esses buracos negros parecem grandes demais e ter surgido cedo demais, o que exige sementes iniciais muito maiores do que as previstas pelas teorias convencionais – exatamente o tipo de semente que uma estrela escura poderia deixar ao colapsar.

Por fim, o terceiro mistério são os objetos apelidados de “pequenos pontos vermelhos? (little red dots). Trata-se de fontes muito compactas, sem poeira e que, de forma surpreendente, emitem pouca ou nenhuma radiação de raios X, algo difícil de explicar com estrelas ou galáxias comuns.

Os autores do estudo argumentam que essas três características aparentemente desconexas – galáxias excessivamente brilhantes e compactas, buracos negros supermassivos precoces e os misteriosos pontos vermelhos – são, na verdade, consequências naturais da existência de estrelas escuras no amanhecer cósmico.

Embora ainda não tenhamos confirmação direta da existência dessas estrelas, evidências vêm se acumulando. Estudos anteriores, publicados em 2023 e 2025, já haviam identificado candidatos fotométricos e espectroscópicos. A análise mais recente apresentada no novo trabalho mostra assinaturas espectroscópicas muito características (como linhas de absorção de hélio consideradas “provas quase definitivas”) em objetos observados pelo James Webb, como JADES-GS-z13-0 e JADES-GS-z14-0.

Se confirmadas, as estrelas escuras não seriam apenas uma solução para os quebra-cabeças do James Webb. Elas também representariam uma das formas mais promissoras de estudar diretamente as propriedades da misteriosa matéria escura, complementando os grandes experimentos feitos em laboratórios aqui na Terra.

Em resumo, o que inicialmente pareciam ser anomalias graves nos modelos de formação do universo jovem talvez sejam, na verdade, pistas de que a natureza colocou em cena, logo no começo de tudo, um tipo extraordinário de estrela alimentada pela própria matéria escura.

Terrarara.com.br

NGC 7023: A Nebulosa da Íris.

 Crédito da imagem e direitos autorais : Justus Falk

Essas nuvens cósmicas floresceram a 1.300 anos-luz de distância, nos campos estelares férteis da constelação de Cepheus . Chamada de Nebulosa da Íris, a NGC 7023 não é a única nebulosa a evocar a imagem de flores . Ainda assim, esta imagem telescópica profunda mostra a gama de cores e simetrias da Nebulosa da Íris, imersa em campos circundantes de poeira interestelar. Dentro da própria Íris, material nebular empoeirado envolve uma estrela jovem e quente. A cor dominante da nebulosa de reflexão mais brilhante é o azul, característica dos grãos de poeira que refletem a luz estelar. Os filamentos centrais da nebulosa de reflexão brilham com uma fraca fotoluminescência avermelhada, pois alguns grãos de poeira convertem efetivamente a radiação ultravioleta invisível da estrela em luz vermelha visível. Observações no infravermelho indicam que esta nebulosa contém moléculas complexas de carbono conhecidas como PAHs ( Hidrocarbonetos Aromáticos Policíclicos). As pétalas azuis empoeiradas da Nebulosa da Íris se estendem por cerca de seis anos-luz.

Apod.nasa.gov

CTB 1: A Nebulosa da Medula

 

 Crédito da imagem: Pierre Konzelmann

O que alimenta essa nebulosa incomum? A CTB 1 é a camada de gás em expansão que restou quando uma estrela massiva próxima à constelação de Cassiopeia explodiu há cerca de 10.000 anos. A estrela provavelmente detonou quando esgotou os elementos próximos ao seu núcleo que poderiam criar pressão estabilizadora por meio da fusão nuclear . O remanescente de supernova resultante , apelidado de Nebulosa Medula por seu formato semelhante a um cérebro , ainda brilha na luz visível devido ao calor gerado pela colisão com o gás interestelar confinado . No entanto, o motivo pelo qual a nebulosa também brilha em raios X permanece um tema de pesquisa . Uma hipótese defende que um pulsar energético foi criado e alimenta a nebulosa com um vento veloz que se move para fora. Seguindo essa pista, um pulsar foi encontrado em ondas de rádio , aparentemente expelido pela explosão da supernova a mais de 1.000 quilômetros por segundo. Embora a Nebulosa da Medula pareça tão grande quanto a lua cheia , ela é tão tênue que foram necessárias 84 horas de exposição com um pequeno telescópio no Texas , EUA , para criar a imagem apresentada .

Apod.nasa.gov

Observações de raios X revelam perturbações ocultas no aglomerado de galáxias Abell 3571.

 Utilizando a sonda Einstein (EP), astrônomos da China e da Alemanha observaram um aglomerado de galáxias próximo, conhecido como Abell 3571. Os resultados da campanha de observação, publicados em 8 de janeiro no servidor de pré-impressão arXiv , fornecem mais informações sobre as propriedades de raios X e a estrutura desse aglomerado. 

Imagem EP-FXT de A3571 na faixa de energia de 0,3–7,0 keV, com subtração do fundo de partículas, correção de vinheta e suavização. Crédito: arXiv (2026). DOI: 10.48550/arxiv.2601.04619

Estruturas enormes

Os aglomerados de galáxias contêm até milhares de galáxias unidas pela gravidade. Geralmente, formam-se como resultado de fusões e crescem pela acreção de subaglomerados. Portanto, podem servir como excelentes laboratórios para o estudo da evolução das galáxias e da cosmologia.

Abell 3571, ou A3571, é um rico aglomerado de galáxias no Superaglomerado de Shapley, com um desvio para o vermelho de 0,039. Possui um raio de cerca de 5,5 milhões de anos-luz e sua massa é estimada em 910 trilhões de massas solares. A galáxia mais brilhante do aglomerado (BCG) de Abell 3571 é MCG–05–33–002, que exibe um alongamento pronunciado na direção norte-sul.

Há evidências de fusões anteriores?

Observações anteriores de raios X de Abell 3571 revelaram que ele possui morfologia relaxada, apresentando uma estrutura geral com simetria esférica e um fluxo de resfriamento central. No entanto, estudos em múltiplas faixas de comprimento de onda desse aglomerado revelaram uma história dinâmica mais complexa, sugerindo que ele passou por uma fusão ou eventos de perturbação.

Portanto, para verificar isso, uma equipe de astrônomos liderada por Xinyi Zheng, da Universidade Normal de Pequim, na China, utilizou o Telescópio de Raios X de Acompanhamento (FXT) do EP para investigar Abell 3571. O estudo foi complementado por dados ópticos dos Levantamentos de Imagens Legadas do DESI.

A equipe de Zheng descobriu que Abell 3571 exibe uma morfologia relativamente regular. Tanto o brilho superficial quanto os perfis de temperatura apresentam características típicas de núcleo frio. No entanto, embora a morfologia de raios X desse aglomerado pareça tranquila, seu mapa residual e mapas termodinâmicos 2D revelam uma estrutura perturbada na região interna.

Além disso, as observações identificaram duas regiões proeminentes de excesso de brilho superficial a menos de 20 minutos de arco do centro do aglomerado, localizadas ao norte e sudoeste. O excesso a sudoeste parece estar associado a características de alta temperatura, enquanto o excesso ao norte corresponde a uma estrutura mais fria, que provavelmente se deve ao movimento de gases .

Ao longo da direção norte-sul

Em relação à distribuição de temperatura de Abell 3571, o estudo descobriu que ela apresenta uma acentuada assimetria norte-sul. Além disso, um alongamento norte-sul semelhante é observado na distribuição da densidade de galáxias ópticas. Essas descobertas sugerem que a atividade de fusão do aglomerado provavelmente ocorreu ao longo desse eixo.

"Propomos que a estrutura de A3571 se origina do movimento oscilatório do gás, desencadeado pela passagem fora do eixo de um subaglomerado de baixa massa que se move de sul para norte. Esse movimento desloca o gás de baixa entropia do núcleo frio, produzindo um excesso de brilho em forma de leque ao norte", explicam os astrônomos.

Resumindo os resultados, os autores do artigo concluem que, apesar de sua aparência simétrica, o satélite Abell 3571 ainda está se recuperando de uma pequena fusão e encontra-se atualmente em uma fase pós-fusão.

Phys.org

Por que existem tão poucas galáxias anãs?

 Com o Telescópio Espacial James Webb, nossa visão do Universo primordial está se tornando mais nítida, mas uma observação recente contradiz algumas expectativas: galáxias pequenas parecem ser surpreendentemente poucas nos primórdios do universo. 

Imagem de campo profundo do Telescópio Espacial James Webb mostrando algumas das galáxias mais antigas e distantes já observadas. Crédito: NASA, ESA, CSA e STScI

Liderada por Xuheng Ma, da Universidade de Wisconsin, uma equipe analisou dados do programa UNCOVER do telescópio James Webb . Para estudar esses objetos muito distantes, os pesquisadores usaram o aglomerado de galáxias Abell 2744 como uma lente gravitacional natural. Dessa forma, eles exploraram o efeito de lente gravitacional , que amplifica a luz de regiões distantes do fundo do universo.

Durante a análise, os astrônomos se concentraram na função de luminosidade, uma ferramenta estatística que categoriza as galáxias de acordo com seu brilho. Geralmente, espera-se que as galáxias mais tênues sejam as mais abundantes. No entanto, os dados revelam um fenômeno: abaixo de um certo limiar de baixa luminosidade, o número de galáxias começa a diminuir em vez de aumentar.

Essa escassez pode ter origem nas condições hostis do Universo primordial. De fato, a intensa radiação emitida pelas primeiras estrelas massivas teria aquecido o gás circundante, impedindo que galáxias pequenas e de baixa massa o retivessem. Privadas dessa matéria -prima , elas foram incapazes de formar estrelas suficientes, permanecendo, portanto, muito tênues para serem detectadas por nossos instrumentos.

Essas observações desafiam nosso modelo da época da reionização, o período em que o Universo passou de um estado opaco para um transparente. Se as galáxias ultratênues são menos prevalentes do que o esperado, então elas não podem ser as principais responsáveis ​​por essa metamorfose. Em vez disso, devemos procurar galáxias maiores e já bem formadas para explicar essa transição cósmica.

As interpretações atuais baseiam-se em modelos de lentes gravitacionais, que poderiam ser aprimorados. Para validar essa tendência, serão essenciais novas observações utilizando outros aglomerados e futuros levantamentos celestes em larga escala. O Telescópio Espacial James Webb continua sua exploração, prometendo novas descobertas sobre a evolução das galáxias.

Techno-science.net

Busca tecnológica no objeto interestelar 3I/ATLAS: os resultados mais recentes

 Três corpos celestes cruzaram nosso sistema solar nos últimos anos. O mais recente, o cometa 3I/ATLAS, que agora se afasta de nós, levanta a mesma questão que os outros dois: trata-se simplesmente de um corpo celeste natural ou poderia esconder vestígios de uma origem artificial?

O cometa 3I/ATLAS está atravessando o Sistema Solar rapidamente. Crédito: Miquel Serra-Ricart / Light Bridges

 Para tentar responder a essa pergunta, uma equipe de astrônomos apontou o poderoso telescópio de Green Bank para o cometa. Esse instrumento, parte do projeto Breakthrough Listen, examinou o 3I/ATLAS em busca de sinais tecnológicos . Recursos significativos foram mobilizados para determinar se emissões de rádio artificiais estavam emanando desse objeto.

O telescópio de Green Bank possui uma sensibilidade notável, capaz de detectar emissores com potência extremamente baixa, da ordem de 0,1 watt. Para efeito de comparação, um telefone celular emite cerca de 1 watt. Essa capacidade permite descartar a presença de transmissores, mesmo os mais fracos, na superfície do objeto . A equipe explorou uma ampla gama de radiofrequências, minimizando assim o risco de perder um sinal potencial.

Durante a análise, nove sinais foram identificados, mas todos foram atribuídos a fontes terrestres. Filtros sofisticados ajudam a distinguir a interferência humana de potenciais emissões extraterrestres, garantindo a robustez dos resultados. Benjamin Jacobson-Bell, da Universidade da Califórnia, afirmou que essas verificações continuam sendo essenciais, apesar das expectativas inicialmente modestas.

Apesar da falta de detecção, o cometa 3I/ATLAS mantém sua significativa importância científica. Como o terceiro visitante interestelar identificado, ele fornece pistas valiosas sobre a formação de cometas fora do nosso sistema solar. Os astrônomos continuam examinando suas características para melhor compreender os processos cósmicos em larga escala.

No futuro, observatórios como o Vera C. Rubin, ainda em construção, deverão possibilitar a descoberta de muitos outros. Esse acúmulo de dados ajudará a determinar quais objetos são típicos e quais podem apresentar anomalias de interesse.

Nesta imagem capturada pelo espectrógrafo multi-objeto Gemini, no Chile, o cometa 3I/ATLAS atravessa um denso campo estelar. Os rastros coloridos são estrelas de fundo. Crédito: Observatório Internacional Gemini/NOIRLab/NSF/AURA/Shadow the Scientist. Processamento de imagem: J. Miller, M. Rodriguez, T.A. Rector, M. Zamani.

Essa abordagem ilustra a importância de manter a vigilância desses objetos cósmicos. Cada novo visitante interestelar traz consigo sua parcela de descobertas, sejam elas de origem natural ou, talvez um dia, artificial. A busca por sinais tecnológicos continua sendo uma prioridade para os cientistas, impulsionada pela curiosidade e pela exploração do desconhecido.

Como os telescópios detectam sinais de rádio?

Radiotelescópios, como o de Green Bank, captam ondas eletromagnéticas vindas do espaço. Suas grandes antenas parabólicas coletam esses sinais, geralmente muito fracos, que são então amplificados e processados ​​por computador. Essa tecnologia possibilita o estudo de objetos distantes ou a detecção de possíveis emissões artificiais.

O desempenho desses instrumentos é fundamental: eles conseguem detectar sinais extremamente fracos, semelhantes aos de um transmissor de baixíssima potência. Além disso, o Telescópio de Green Bank opera em uma área protegida contra interferências de rádio, o que aumenta a precisão das observações e facilita a filtragem do ruído terrestre.

Os astrônomos empregam técnicas de filtragem para separar os sinais cósmicos da interferência humana. Ao analisar um amplo espectro de frequências, eles reduzem as chances de perder uma transmissão. Esse método rigoroso é essencial para pesquisas astronômicas sólidas e para a busca por vida além da Terra.

Techno-science.net

Essas supernovas com lentes gravitacionais poderiam resolver a tensão de Hubble.

 Um dos problemas mais persistentes da cosmologia atual diz respeito à taxa de expansão do universo. Os cientistas sabem que ele está se expandindo, mas definir a taxa dessa expansão é um desafio. Essa taxa de expansão é chamada de Constante de Hubble , em homenagem ao astrônomo americano Edwin Hubble, que descobriu na década de 1920 que o universo está em expansão. 

 Esta captura de tela mostra a ilustração de um artista de uma explosão de supernova. Astrônomos detectaram um par de supernovas antigas que estão sendo afetadas pela lente gravitacional de aglomerados de galáxias. O par de estrelas em explosão pode ajudar os cosmólogos a resolver a Tensão de Hubble e determinar o valor da Constante de Hubble, a taxa de expansão do universo. Crédito: ESA/Hubble (L. Calçada)

Durante décadas, os cientistas têm tentado medir a constante de Hubble e, embora tenham feito progressos, a certeza ainda não foi alcançada. A tensão de Hubble descreve a discrepância entre os diferentes métodos de medição da constante de Hubble. Quando os cientistas usam a radiação cósmica de fundo em micro-ondas para medi-la, obtêm um resultado: 67 km/s/Mpc. Quando usam velas padrão da escada de distâncias cósmicas , obtêm um resultado diferente: 73 km/s/Mpc.

Existem diferentes tipos de velas padrão, que são objetos astronômicos com magnitudes absolutas bem definidas. Um deles são as supernovas do tipo Ia.

Astrônomos descobriram um par de supernovas (SNe) em circunstâncias excepcionais que podem ajudá-los a resolver a Tensão de Hubble e determinar a Constante de Hubble de uma vez por todas. As SNe estão a bilhões de anos-luz de distância, e sua luz é ampliada e dividida em múltiplas imagens por uma forte lente gravitacional. O par de SNe e a pesquisa relacionada a elas foram apresentados na 247ª Reunião da Sociedade Astronômica Americana.

Conor Larison, do Instituto de Ciência do Telescópio Espacial, apresentou as descobertas. Larison é pesquisador de pós-doutorado lá e também faz parte da colaboração JWST VENUS. VENUS significa Vast Exploration for Nascent, Unexplored Sources (Vasta Exploração de Fontes Nascentes e Inexploradas) . Não tem nada a ver com o planeta Vênus. No programa VENUS , o JWST está realizando observações profundas de 60 aglomerados de galáxias ricos.

Estas imagens coloridas são compostas a partir de observações do Telescópio Espacial Hubble (HST) e do Telescópio Espacial James Webb (JWST) dos aglomerados de galáxias MJ0308 e MJ0417, nos quais as supernovas Ares e Athena foram descobertas, respectivamente. Ambas as supernovas reaparecerão em outras imagens com lente gravitacional daqui a anos ou décadas, permitindo restrições precisas sobre a taxa de expansão do universo. Crédito da imagem: VENUS/Larison. Processamento de imagem: Gavin Farley.

Embora o instrumento VENUS esteja apenas na metade de sua construção, ele já encontrou fontes raras e antigas, como estrelas individuais do universo primordial. Também encontrou fontes tênues, como buracos negros ativos antigos no centro de galáxias primitivas, além de duas estrelas em explosão, denominadas SN Ares e SN Athena.

Alguns aglomerados de galáxias podem funcionar como lentes gravitacionais poderosas e criar supernovas com múltiplas imagens. É o que está acontecendo com Ares e Athena.

"A supernova Ares está a uma distância bastante grande em comparação com outras supernovas de colapso de núcleo que conseguimos observar, e a única razão pela qual conseguimos detectá-la e acompanhá-la é devido ao efeito de ampliação da forte lente gravitacional do aglomerado de galáxias", disse Larison em sua apresentação na AAS247. 

Ele explica que o JWST conseguiu coletar espectros da supernova que revelarão informações sobre a física das supernovas no início do universo. "Mas, além da física da supernova, esta é uma supernova fortemente lenteada, o que significa que sua galáxia aparece várias vezes. Por causa disso, ela reaparecerá nesta imagem do aglomerado de galáxias daqui a 60 anos", acrescentou Larison.

Os aglomerados de galáxias são massivos, e a relatividade nos diz que essa quantidade de massa curva o espaço-tempo. Os aglomerados e as supernovas estão alinhados uns com os outros do nosso ponto de vista, então, à medida que a luz das supernovas viaja em nossa direção, ela é curvada pela massa dos aglomerados. A luz das supernovas antigas e distantes é dividida em múltiplas imagens pelos aglomerados de galáxias que atuam como lentes gravitacionais.

" O forte efeito de lente gravitacional transforma aglomerados de galáxias nos telescópios mais poderosos da natureza", disse Seiji Fujimoto, investigador principal do projeto VENUS, em um comunicado à imprensa . "O VENUS foi projetado para encontrar, com a máxima precisão, os eventos mais raros no universo distante, e essas supernovas com lente gravitacional são exatamente o tipo de fenômeno que somente essa abordagem pode revelar."

A supernova Ares foi a primeira descoberta pela sonda Venus e explodiu quando o universo tinha apenas cerca de 4 bilhões de anos. A supernova Athena explodiu há cerca de 6,5 bilhões de anos. A luz delas não só foi curvada e ampliada, como também esticada pela expansão do universo. O mais notável sobre as supernovas Ares e Athena é que as múltiplas imagens de cada uma chegarão em momentos diferentes. Isso configura um experimento natural para medir a constante de Hubble.

Imagens repetidas de Athena chegarão em cerca de dois ou três anos, enquanto duas imagens de Ares chegarão em cerca de 60 anos. Como há décadas entre a chegada das imagens, a supernova de Ares representa uma oportunidade para prever e testar a constante de Hubble.

"Um intervalo tão longo entre as imagens de uma supernova fortemente lenteada nunca foi visto antes e pode representar a oportunidade para um experimento preditivo capaz de impor restrições incrivelmente precisas à evolução cosmológica", disse Conor Larison. "É difícil saber quais serão as principais questões daqui a 60 anos, mas o que é certo é que esse reaparecimento proporcionará a medição cosmológica mais precisa e direta que já tivemos a chance de realizar."

A sonda SN Athena também ajudará a medir o valor da Constante de Hubble, um parâmetro ainda pouco compreendido. Primeiramente, os astrônomos utilizam as observações existentes das supernovas e dos aglomerados de galáxias para prever quando as próximas imagens chegarão. Em seguida, aguardam a chegada das imagens, e o atraso real indica a precisão de suas previsões.

"O atraso previsto de alguns anos para a próxima imagem da supernova Athena nos permitirá avaliar o valor da constante de Hubble em um momento em que tal medição independente é extremamente necessária", afirma Justin Pierel, pesquisador da Fundação Einstein no STScI. "Isso pode ajudar a consolidar a possibilidade de nova física ou, alternativamente, apontar para sistemáticas desconhecidas nas melhores análises cosmológicas atuais."

A astronomia de domínio temporal é o estudo de objetos que mudam ao longo do tempo, seja em sua posição, seu brilho ou de outras maneiras. As supernovas Ares e Athena podem ser vistas como exemplos de astronomia de domínio temporal, mas, em seus casos, bilhões de anos se passaram desde suas explosões, e anos ou décadas se passarão entre a chegada de suas imagens.

"Quanto maior o atraso temporal, melhor para restringir a cosmologia", disse Larison na AAS247. "Como a luz dessas fontes de fundo é curvada e distorcida por esses aglomerados de galáxias, ela chega com um atraso temporal diretamente relacionado à história da expansão do universo. Essa história de expansão depende da energia escura, que compõe 70% do universo", afirmou Larison.

Não sabemos o que é energia escura, mas daqui a 60 anos nossas perguntas sobre ela provavelmente serão diferentes das que temos agora. "Talvez daqui a 60 anos não saibamos ao certo o que está acontecendo com a expansão do universo, e a supernova Ares ajudará a desvendar esse mistério", disse Larison.

Phys.org

Cientistas flagram buraco negro faminto arrastando o tecido do espaço-tempo

 Há fenômenos cósmicos que são barulhentos, mas não necessariamente informativos: explosões podem ser espetaculares e, ainda assim, ambíguas. O que chama atenção no evento AT2020afhd é o oposto: um comportamento repetitivo e coerente, como um metrônomo astrofísico. 

 A arte conceitual retrata o disco de acreção em torno de um buraco negro, destacando que a zona interna do disco sofre precessão. Crédito: ESA/ATG medialab.

Nesse caso, a equipe identificou mudanças rítmicas em raios X e em rádio que sugerem uma oscilação conjunta do disco de acreção e do jato, repetindo em torno de 20 dias. Um ritmo assim ajuda a separar “clima” de “mecânica”: em vez de turbulência aleatória, aparece uma dinâmica com assinatura própria.

Quem pensa em buraco negro como “aspirador cósmico” perde metade da história. A acreção real é desordenada, e parte do material pode ser expelida, não engolida, o que transforma esses sistemas em laboratórios naturais para gravidade, plasma e campos magnéticos, tudo ao mesmo tempo.

Quando o espaço-tempo pega carona no giro

A explicação física por trás do balanço tem raízes diretas na relatividade geral. Albert Einstein, em 1915, descreveu gravidade como geometria do espaço e do tempo, e não como uma força invisível de contato.

Em 1918, Josef Lense e Hans Thirring colocaram um tempero adicional nessa geometria: se o objeto massivo estiver girando, ele pode produzir um tipo de “arrasto” que faz o espaço-tempo vizinho se comportar como algo parcialmente puxado junto. No jargão, isso vira precessão de Lense-Thirring quando o disco inclinado “varre” orientações ao longo do tempo.

É útil lembrar que essa não é uma ideia só de quadro-negro. Experimentos e missões tentaram medir efeitos de frame dragging perto da Terra, como o Gravity Probe B, que reportou resultados finais para o componente de arrasto com incertezas significativamente maiores do que para o efeito geodésico, mostrando como o sinal é sutil em ambientes menos extremos.

O caso AT2020afhd visto em dois “sabores” de luz

O que aconteceu no AT2020afhd foi um tipo de tragédia orbital: uma estrela passou perto demais e foi despedaçada pelas forças de maré do buraco negro, formando um disco de restos estelares ao redor do centro. Em português claro, é espaguetificação, só que sem o prato no final.

Para rastrear a oscilação, a equipe combinou dados do Neil Gehrels Swift Observatory, que observa fenômenos transientes e opera em múltiplas bandas (incluindo raios X), com observações de rádio do Karl G. Jansky Very Large Array, um interferômetro de referência para radioastronomia. Essa mistura de instrumentos evita que a conclusão dependa de um único tipo de medida. 

Cosimo Inserra, pesquisador da Cardiff University, descreveu o resultado como uma evidência especialmente convincente da precessão e como uma forma de aprender mais sobre eventos de ruptura por maré e sobre a física de acreção. No fundo, é como se o sistema tivesse revelado, sem querer, o ângulo e o compasso da própria dança.

Jatos, bagunça e uma pista sobre o “motor” oculto

Quando um buraco negro está se alimentando, ele não é um gourmet discreto: parte do gás pode ser redirecionada e lançada em estruturas colimadas, os jatos de plasma que podem atingir velocidades relativísticas. A origem detalhada desses jatos ainda é tema de pesquisa, mas a presença de campos magnéticos e a rotação do sistema são peças quase sempre presentes.

O estudo foi publicado em Science Advances , e um ponto metodológico relevante é que a coprecessão disco-jato pode virar um instrumento indireto para inferir parâmetros do sistema, inclusive pistas sobre o spin. Isso é valioso porque spin é uma grandeza difícil de medir e, ao mesmo tempo, crítica para entender eficiência de acreção e formação de jatos.

Como nota de “higiene científica”, este tipo de resultado também ganha força quando conversa com outras linhas: o próprio conceito de “tecido do espaço-tempo” e de arrasto de quadro já aparece em diferentes contextos astrofísicos, e agora surge em um cenário onde o relógio natural do sistema ajuda a reduzir ambiguidades.

No fim, há um contraste que me parece inevitavel: para nós, Homo sapiens, buracos negros são sinônimo de “não dá para ver”, mas os arredores deles continuam virando uma espécie de painel de controle do universo, cheio de botões que a relatividade prometeu e que a observação, aos poucos, confirma.

Hypescience.com

CTB 1: A Nebulosa da Medula

 

 Crédito da imagem: Pierre Konzelmann

O que alimenta essa nebulosa incomum? A CTB 1 é a camada de gás em expansão que restou quando uma estrela massiva próxima à constelação de Cassiopeia explodiu há cerca de 10.000 anos. A estrela provavelmente detonou quando esgotou os elementos próximos ao seu núcleo que poderiam criar pressão estabilizadora por meio da fusão nuclear . O remanescente de supernova resultante , apelidado de Nebulosa Medula por seu formato semelhante a um cérebro , ainda brilha na luz visível devido ao calor gerado pela colisão com o gás interestelar confinado . No entanto, o motivo pelo qual a nebulosa também brilha em raios X permanece um tema de pesquisa . Uma hipótese defende que um pulsar energético foi criado e alimenta a nebulosa com um vento veloz que se move para fora. Seguindo essa pista, um pulsar foi encontrado em ondas de rádio , aparentemente expelido pela explosão da supernova a mais de 1.000 quilômetros por segundo. Embora a Nebulosa da Medula pareça tão grande quanto a lua cheia , ela é tão tênue que foram necessárias 84 horas de exposição com um pequeno telescópio no Texas , EUA , para criar a imagem apresentada .