Planeta está a nascer num sistema binário

Impressão artística do sistema binário de estrelas GG Tauri-A Foto: ESO

Com o auxílio do ALMA os astrónomos detectaram, pela primeira vez, uma corrente de gás que flui desde um disco externo massivo até ao interior de um sistema binário de estrelas. Esta configuração, nunca observada até agora, pode ser responsável por manter um segundo disco de formação planetária, mais pequeno, que, de outro modo, teria desaparecido completamente há muito tempo. Metade das estrelas do tipo solar nascem em sistemas binários e, por isso, esta descoberta tem consequências importantes na procura de exoplanetas.

Estes resultados são publicados na revista Nature a 30 de Outubro de 2014. Um grupo de investigação liderado por Anne Dutrey do Laboratório de Astrofísica de Bordeaux, em França, e CNRS, utilizaram o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) para observar a distribuição de gás e poeira num sistema estelar múltiplo chamado GG Tau-A.

Este objecto tem apenas alguns milhões de anos de idade e situa-se a cerca de 450 anos-luz de distância da Terra na constelação do Touro. Tal como um roda dentro de uma roda, o GG Tau-A contém um disco exterior maior, que circunda todo o sistema, e um disco interior mais pequeno que se situa em torno da estrela central.

Este segundo disco tem uma massa equivalente à de Júpiter e a sua presença tem constituído um mistério para os astrónomos, uma vez que este objeto se encontra a perder matéria para a estrela central a uma taxa tal que deveria já ter-se esgotado completamente há muito tempo atrás. Ao observar estas estruturas com o auxílio do ALMA, a equipa descobriu nodos de gás na região que se situa entre os dois discos. As novas observações sugerem que existe material que está a ser transferido do disco exterior para o disco interior, criando um tipo de corda de salvamento entre os dois.

“Embora em simulações de computador já se tivesse previsto matéria a fluir na região entre os dois discos, é a primeira vez que tal fenómeno é efetivamente observado. O facto de termos detectado estes nodos de matéria, indica-nos que o material se desloca entre os dois discos, permitindo que um se alimente do outro,” explica Dutrey.

“Estas observações demonstram que o material do disco exterior consegue sustentar o disco interior durante muito tempo, facto este que tem consequências importantes na potencial formação planetária do sistema.”

Os planetas nascem da matéria que sobra da formação da estrela. Trata-se de um processo lento, o que significa que a presença de um disco que se mantenha durante muito tempo é um pré-requisito para a formação de planetas. Se o processo de “alimentação” do disco interior agora observado pelo ALMA ocorrer noutros sistemas estelares múltiplos, esta descoberta aponta-nos para um vasto número de novas localizações potenciais para encontrar planetas no futuro. A primeira fase da procura de exoplanetas foi dirigida a estrelas individuais, como o Sol.

Mais recentemente mostrou-se que uma grande fração de planetas gigantes orbitam sistemas binários de estrelas. Agora, os investigadores começaram a investigar a possibilidade de planetas orbitarem estrelas individuais inseridas em sistemas estelares múltiplos.

Esta nova descoberta apoia a possível existência de tais planetas, fornecendo aos “caçadores” de exoplanetas novos campos por explorar. Emmanuel Di Folco, co-autor do artigo científico que descreve estes resultados, conclui: “Quase metade das estrelas do tipo solar nasceram em sistemas binários, o que significa que acabámos de descobrir um mecanismo para sustentar a formação planetária que pode ser aplicado a um número significativo de estrelas da Via Láctea. As nossas observações são um enorme passo em frente na verdadeira compreensão da formação planetária.”

Da génese violenta das galáxias em disco

Distribuição do gás molecular em 30 galáxias em fusão Fonte: ESA

Durante décadas os cientistas acreditaram que da fusão de galáxias resultavam geralmente galáxias elípticas. Agora, e pela primeira vez, os investigadores, com o auxílio do ALMA e um conjunto de outros rádio telescópios, descobriram provas directas de que as galáxias em fusão podem também dar origem a galáxias de disco e que este fenómeno é até bastante comum.

Este resultado surpreendente pode explicar porque é que existem tantas galáxias em espiral como a Via Láctea no Universo. 

Uma equipa de investigação internacional liderada por Junko Ueda, pós-doutorando da Sociedade Japonesa para a Divulgação da Ciência, fez observações surpreendentes que mostram que a maioria das colisões galácticas no Universo próximo - entre 40 e 600 milhões de anos-luz de distância da Terra - dão origem às chamadas galáxias de disco.

As galáxias de disco - que incluem as galáxias em espiral como a Via Láctea e as galáxias lenticulares - definem-se como possuindo regiões de gás e poeira em forma de panqueca e são bastante diferentes da categoria das galáxias elípticas.

É largamente aceite, desde há algum tempo, que as galáxias de disco em fusão dão eventualmente origem a uma galáxia de forma elíptica. Durante estas interacções violentas as galáxias não ganham apenas massa quando fusionam ou se canibalizam uma à outra, mas também modificam a sua forma ao longo do tempo cósmico e por isso mudam de tipo.

Simulações de computador dos anos 1970 prediziam que a fusão entre duas galáxias de disco comparáveis entre si resultaria numa galáxia elíptica. As simulações apontam assim para que actualmente a maioria das galáxias sejam elípticas, o que contradiz as observações que mostram que mais de 70 % das galáxias são de facto galáxias de disco.

No entanto, algumas simulações mais recentes sugeriram que as colisões poderiam também dar origem a galáxias de disco. De modo a identificar de maneira observacional as formas finais das galáxias depois da fusão, o grupo de cientistas estudou a distribuição de gás em 37 galáxias que se encontram nos estádios finais de fusão.

Foi utilizado o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) e vários outros rádio telescópios para observar a emissão do monóxido de carbono (CO), um indicador de gás molecular. 

O trabalho da equipa é o maior estudo do gás molecular em galáxias feito até à data e proporciona uma perspectiva única de como a Via Láctea se pode ter formado. O estudo revelou que quase todas as fusões mostram regiões de gás molecular em forma de panqueca e são por isso galáxias de disco em formação.

Ueda explica: “Pela primeira vez temos evidências observacionais de que a fusão de galáxias resulta em galáxias de disco e não em galáxias elípticas. Este é um grande e inesperado passo em frente na compreensão do mistério do nascimento de galáxias de disco.” Há, no entanto, ainda muito por descobrir.

Daisuke Iono, do NAOJ e da Graduate University for Advanced Studies, co-autor do artigo científico que descreve este trabalho, acrescenta: “No seguimento deste trabalho temos agora que nos focar na formação de estrelas nestas galáxias de disco, necessitando também de olhar para o Universo mais distante. Sabemos que a maioria das galáxias no Universo mais longínquo possui discos.

No entanto, não sabemos se as fusões de galáxias são também responsáveis por isso, ou se estes objetos se formaram de gás frio que vai gradualmente caindo na galáxia. Talvez tenhamos descoberto um mecanismo geral que se aplica ao longo de toda a história do Universo.”

Realidade aumentada do telescópio ALMA chega aos tablets e smartphones

Graças a uma nova aplicação desenvolvida em colaboração com a empresa polaca Bridge, o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) aparecerá a 3D nos tablets ou smartphones, juntamente com uma impressão de um ficheiro pdf, chamado tracker.

A aplicação pode ser usada apenas para diversão ou como ferramenta educacional para aprender mais sobre o ALMA, ao visualizar a rede de 66 antenas com um toque de ecrã. Fazendo zoom em antenas seleccionadas, são mostrados pormenores no modelo a três dimensões.

Para fazer o descarrgaento gratuito da aplicação de realidade aumentada do ALMA visite a página do Google Play ou a iTunes AppStore. O documento tracker está também disponível em formato pdf nas páginas web do ESO.

O ALMA é uma rede de 66 antenas espalhadas num raio de 16 quilómetros no planalto do Chajnantor, 5000 metros acima do nível do mar, no norte do Chile. É o mais poderoso telescópio que existe para observar o Universo frio. A rede ALMA foi inaugurada em Março de 2013. A Bridge é uma empresa de investigação no campo da concepção e tecnologia de realidade aumentada.

Rádiotelescópio ALMA descobre fábrica de poeira na supernova observada em 1987

Foto: ESO

Novas observações obtidas pelo Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) mostram pela primeira vez os restos de uma supernova recente a transbordar de poeira recentemente formada. Se uma quantidade suficiente desta poeira conseguir percorrer o difícil trajeto até ao espaço interestelar, poderemos ter a explicação de como muitas galáxias adquiriram uma aparência fusca e poeirenta. As galáxias podem ser locais bastante poeirentos [*1].

Pensa-se que as supernovas são a principal fonte dessa poeira, particularmente no Universo primordial. No entanto, evidências directas da capacidade das supernovas em formar poeira têm sido difíceis de observar, não tendo sido possível até agora explicar a enorme quantidade de poeira detectada nas galáxias jovens distantes. Observações obtidas com o ALMA começam, no entanto, a mudar este facto.

“Descobrimos uma quantidade notável de poeira concentrada na região central do material ejectado por uma supernova relativamente jovem e próxima, “disse Remy Indebetouw, astrónomo no Observatório Nacional de Rádio astronomia (NRAO, National Radio Astronomy Observatory) e da Universidade de Virgínia, ambos em Charlottesville, EUA.

“Esta é a primeira vez que conseguimos efectivamente obter uma imagem do local onde a poeira se forma, o que é um passo importante na compreensão da evolução das galáxias.”

Uma equipa internacional de astrónomos utilizou o ALMA para observar os restos brilhantes da Supernova 1987A [*2], situada na Grande Nuvem de Magalhães, uma galáxia anã que orbita a Via Láctea a uma distância de cerca de 160 mil anos-luz da Terra.

Observações da supernova avistada em 1987

A SN 1987A é a explosão de supernova mais próxima jamais observada, depois da observação de Johannes Kepler de uma supernova que explodiu no interior da Via Láctea em 1604.

Os astrónomos previram que, à medida que o gás arrefece depois da explosão, enormes quantidades de poeira formar-se-iam sob a forma de átomos de oxigénio, carbono e silício, ligados entre si nas regiões centrais frias do resto de supernova. No entanto, observações anteriores da SN 1987A obtidas com telescópios infravermelhos durante os primeiros 500 dias depois da explosão, revelaram apenas uma pequena quantidade de poeira quente.

Com a resolução e sensibilidade sem precedentes do ALMA, a equipa de investigação conseguiu obter imagens da muito mais abundante poeira fria, que brilha intensamente na radiação milimétrica e submilimétrica. Os astrónomos estimam que o resto de supernova contém agora cerca de 25% da massa do Sol em poeira recentemente formada. A equipa descobriu também que se formaram quantidades significativas de monóxido de carbono e de monóxido de silício. “A SN 1987A é um lugar especial porque, uma vez que não se misturou com o meio circundante, o que lá se encontra é efectivamente o que se formou no local,” disse Indebetouw.

“Os novos resultados ALMA, que são os primeiros deste tipo, revelam um resto de supernova a transbordar de material que simplesmente não existia há algumas décadas atrás.” As supernovas podem, no entanto, tanto criar como destruir os grãos de poeira. À medida que a onda de choque da explosão inicial se propaga no espaço, produz anéis de matéria resplandecentes, já observados anteriormente com o Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA.

Ao atingir este envelope de gás, deixado pela estrela gigante vermelha no final da sua vida, uma parte desta enorme explosão ricocheteia de volta em direção ao centro do resto de supernova.

“A determinada altura, esta onda de choque que vem de volta colidirá com os amontoados de poeira recentemente formada, “ disse Indebetouw.

“É provável que alguma desta poeira seja destruída nessa altura. É difícil prever a quantidade que será destruída - talvez apenas um pouco, mas possivelmente cerca de metade ou mesmo dois terços.” Se uma fração razoável sobreviver e chegar ao espaço interestelar, poderá explicar a enorme quantidade de poeira que os astrónomos detectam no Universo primordial.

“As galáxias muito primordiais são incrivelmente poeirentas e esta poeira desempenha um papel importante na evolução das galáxias, “disse Mikako Matsuura da University College London, RU. “Hoje sabemos que a poeira pode ser criada de várias maneiras, mas no Universo primordial a maior parte deve ter tido origem nas supernovas. E agora temos finalmente uma evidência direta que apoia esta teoria.”

1* A poeira cósmica consiste em grãos de silicatos e grafite - minerais abundantes na Terra. A cinza do pavio de uma vela é muito semelhante à poeira de grafite cósmica, embora o tamanho dos grãos na cinza seja dez ou mais vezes maior que o tamanho típico dos grãos de grafite cósmica. 

 2** A radiação desta supernova chegou à Terra em 1987, facto que se reflecte no seu nome.