Descobertas ondas misteriosas num disco de formação de um proto-planeta

Com o auxílio de imagens do Very Large Telescope do ESO e do Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA, os astrónomos descobriram estruturas únicas e totalmente inesperadas no seio do disco de poeira que rodeia a estrela AU Microscopii.

Este episódio do ESOcast mostra estas estruturas do tipo de ondas que se deslocam rapidamente, as quais não se parecem com nada que tenha sido observado, ou mesmo previsto, até à data.




Fonte: ESO (texto, fotos e vídeo)

Graças a nova técnica de detecção de exoplanetas, Harps obtem imagem do espectro de 51 Pegasi b

Representação artística do exoplaneta 51 Pegasi b

Com o auxílio do instrumento HARPS, o principal “caçador” de exoplanetas instalado no Observatório de La Silla no Chile, os astrónomos detectaram pela primeira vez de forma directa o espectro visível reflectido por um exoplaneta.

Estas observações revelaram também novas propriedades deste objecto famoso, o primeiro exoplaneta a ser descoberto em torno de uma estrela normal: a 51 Pegasi b.

O resultado promete um futuro brilhante para a técnica utilizada, particularmente com o advento da nova geração de instrumentos, tais como o ESPRESSO, para o VLT, e futuros telescópios como o E-ELT.

O exoplaneta 51 Pegasi b situa-se a cerca de 50 anos-luz da Terra na constelação do Pégaso. Foi descoberto em 1995 e será recordado para sempre como o primeiro exoplaneta confirmado descoberto em órbita de uma estrela normal, como o Sol. É também considerado o arquétipo dos exoplanetas do tipo Júpiter quente - uma classe de planetas que se sabe agora serem bastante comuns, e que são semelhantes a Júpiter em termos de massa e de tamanho, mas com órbitas muito mais próximas das suas estrelas progenitoras.

Desde esta descoberta crucial, foi já confirmada a existência de mais de 1.900 exoplanetas em 1.200 sistemas planetários. No entanto, no ano em que a sua descoberta faz 20 anos, o 51 Pegasi b volta à cena para fazer avançar uma vez mais o estudo dos exoplanetas.

A equipa que fez esta nova detecção foi liderada por Jorge Martins do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA) e da Universidade do Porto, que actualmente faz o seu doutoramento no ESO, no Chile.

A equipa utilizou o instrumento HARPS montado no telescópio de 3,6 metros do ESO no Observatório de La Silla, no Chile.

Existem agora tres técnicas de detecção

Actualmente, o método mais utilizado para estudar a atmosfera de um exoplaneta consiste em observar o espectro da estrela hospedeira quando este é filtrado pela atmosfera do planeta durante um trânsito - uma técnica chamada espectroscopia de transmissão.

Uma aproximação alternativa será observar o sistema quando a estrela passa em frente do planeta, o que dará essencialmente informação sobre a temperatura do exoplaneta.

A nova técnica não depende de um trânsito planetário, por isso pode potencialmente ser usada para estudar muito mais exoplanetas, e permite que o espectro planetário seja detectado directamente no visível, o que significa que características diferentes do planeta, que não são acessíveis através de outras técnicas, possam ser inferidas.

O espectro da estrela hospedeira é usado como modelo para procurar uma assinatura semelhante, que se espera que seja reflectida pelo planeta que a órbita. Trata-se de uma tarefa extremamente difícil já que os planetas são muitíssimo ténues quando comparados com as suas estrelas progenitoras resplandecentes.

O sinal emitido pelo planeta é também muito facilmente diluído por outros pequenos efeitos e fontes de ruído. Perante tal adversidade, o sucesso da técnica utilizada quando aplicada aos dados do HARPS relativos ao 51 Pegasi b, valida o conceito de forma muito valiosa.

Jorge Martins explica: “Este tipo de técnica de detecção tem uma grande importância científica, já que nos permite medir a massa real do planeta e a sua inclinação orbital, o que é essencial para compreendermos completamente o sistema. Permite-nos também estimar a reflectividade do planeta, ou albedo, o que pode ser depois usado para inferir a composição tanto da superfície do planeta como da sua atmosfera.”

Descobriu-se que o 51 Pegasi b tem uma massa de cerca de metade da de Júpiter e uma órbita com uma inclinação de cerca de nove graus na direcção da Terra. O planeta parece também ser maior que Júpiter em termos de diâmetro e extremamente reflectivo. Estas são propriedades típicas de um planeta do tipo Júpiter quente, que se encontra muito próximo da sua estrela progenitora e por isso exposto a intensa radiação estelar.

O HARPS foi essencial para o trabalho efectuado pela equipa, mas o facto do resultado ter sido obtido com o telescópio de 3,6 metros do ESO, que tem um limite de aplicação da técnica, constitui uma boa notícia para os astrónomos.

O equipamento que existe actualmente será ultrapassado por instrumentos muito mais avançados instalados em telescópios maiores, tais como o Very Large Telescope do ESO e o futuro European Extremely Large Telescope.

“Esperamos com impaciência a primeira luz do espectrógrafo ESPRESSO que será montado no VLT, com o qual faremos estudos mais detalhados sobre este e outros sistemas planetários,” conclui Nuno Santos, do IA e Universidade do Porto, co-autor do novo artigo científico que descreve estes resultados.

Fonte: ESO

Primeiros indícios: A matéria escura pode afinal não ser completamente escura

O enxame de galáxias Abell 3827 Foto: ESO

Podemos ter observado pela primeira vez matéria escura a interagir com matéria escura de uma maneira diferente do que através da força da gravidade. Observações de galáxias em colisão obtidas com o Very Large Telescope (VLT) do ESO deram-nos as primeiras pistas intrigantes acerca da natureza desta misteriosa componente do Universo.

Com o auxílio do instrumento MUSE montado no VLT do ESO, no Chile, e de imagens do Hubble, o telescópio espacial, uma equipa de astrónomos estudou a colisão simultânea de quatro galáxias do enxame de galáxias Abell 3827.

A equipa pôde traçar onde é que a massa se encontra no sistema e comparar a distribuição de matéria escura com as posições das galáxias luminosas.

Embora a matéria escura não possa ser observada, a equipa pôde deduzir a sua localização recorrendo a uma técnica chamada lente gravitacional. A colisão ocorreu por mero acaso mesmo em frente de uma fonte muito mais distante, sem relação nenhuma com estes objetos. A massa da matéria escura em torno das galáxias em colisão distorceu imenso o espaço-tempo, fazendo desviar o caminho percorrido pelos raios de luz emitidos pela galáxia distante que se encontra no campo de fundo - e distorcendo por isso a sua imagem em características formas de arcos.

O que sabemos actualmente é que as galáxias existem no seio de nodos de matéria escura. Sem o efeito confinante da gravidade da matéria escura, galáxias como a Via Láctea desfazer-se-iam à medida que rodassem. Para que tal não aconteça, 85 % da massa do Universo deve existir sob a forma de matéria escura, no entanto a sua verdadeira natureza permanece ainda um mistério.

Neste estudo, os astrónomos observaram as quatro galáxias a colidir e descobriram que um dos nodos de matéria escura parece estar a ficar para trás da galáxia que rodeia. A matéria escura encontra-se actualmente a 5.000 anos-luz (50 mil biliões de quilómetros) atrás da galáxia - a sonda espacial Voyager da NASA levaria 90 milhões de anos a chegar a uma tal distância da Via Láctea.

Um desvio entre a matéria escura e a sua galáxia associada é algo que se prevê que possa acontecer durante colisões se a matéria escura interagir consigo própria, mesmo que de forma ligeira, através de forças que não a gravidade. No entanto, nunca se observou anteriormente matéria escura a interagir de outro modo sem ser por acção da força da gravidade.

O autor principal do estudo Richard Massey da Universidade de Durham explica: “Pensávamos que a matéria escura estava apenas ali, não interagindo de outra forma que não fosse pelo efeito da gravidade. No entanto, se a matéria escura está a ficar lentamente atrasada durante esta colisão, isto pode ser a primeira evidência de uma física rica no sector escuro, ou seja, no Universo escondido que nos rodeia.”

Os investigadores dizem que precisam de investigar outros efeitos que poderiam também dar origem a este atraso. Terão que ser feitas observações semelhantes de outras galáxias e simulações de computador de colisões de galáxias.

Liliya Williams, membro da equipa da Universidade de Minnesota, acrescenta: “Sabemos que a matéria escura existe devido ao modo como interage gravitacionalmente, ajudando a moldar o Universo, mas sabemos ainda muito pouco sobre o que é que ela realmente é. As nossas observações sugerem que a matéria escura pode interagir através de forças sem ser a gravidade, o que significa que poderemos excluir algumas teorias chave sobre a sua natureza.”

Este resultado vem no seguimento de um resultado recente desta equipa, que observou 72 colisões de enxames de galáxias e descobriu que a matéria escura interage muito pouco consigo própria. O novo trabalho, no entanto, diz respeito ao movimento das galáxias individuais, em vez de tratar dos enxames de galáxias como um todo.

Os investigadores dizem que a colisão entre estas galáxias poderia ter durado mais tempo do que as colisões observadas no estudo anterior - permitindo que os efeitos de mesmo uma força de atrito minúscula crescessem com o tempo, dando origem a um desvio passível de ser medido.

Em conjunto, estes dois resultados limitam o comportamento da matéria escura pela primeira vez - ou seja, a matéria escura interage mais do que “isto”, mas menos do que “aquilo”. Massey acrescenta: “Estamos finalmente a chegar à matéria escura, vindos de cima e de baixo - ou seja, vamos confinando o nosso conhecimento nas duas direcções.”

Fonte: ESO

ESO vai construir maior telescópio do mundo no deserto de Atacama, no Chile

Foto: ESO

O Observatório Europeu Austral (ESO, na sigla em inglês) deu luz verde no início do mês de Dezembro para iniciar a construção, no Chile, do chamado Telescópio Europeu Extremamente Grande (E-ELT, na sigla em inglês), o maior aparelho do tipo no mundo.

O E-ELT será "o maior olho do mundo para observar o céu", informou em comunicado o ESO, uma organização que conta com o apoio de 15 países europeus, incluindo Portugal (desde 2000, embora fosse país colaborador desde 1990), além do Brasil.

"A decisão adoptada pelo Conselho significa que podemos começar a construção do telescópio e que dispomos dos recursos necessários para realizar as principais obras de edificação industrial do E-ELT", disse o director-geral do ESO, Tim de Zeeuw, em comunicado.

A construção do E-ELT no deserto chileno do Atacama custará cerca de mil milhões e as primeiras observações são esperadas para 2024.

O telescópio, com 39 metros de diâmetro, ficará na cúpula do Monte Armazones, a 20 km do Monte Paranal, onde já está instalado o Telescópio Muito Grande (VLT), da ESO.

O novo aparelho "permitirá a caracterização inicial de exoplanetas com massa similar à da Terra, o estudo de populações estelares em galáxias próximas e observações ultra-sensíveis do universo profundo", indicou a ESO, que tem sede em Garching, perto de Munique (Alemanha).

Português David Sobral ajuda a desvendar papel da rede cósmica

Uma grande simulação cósmica onde se salienta a rede cósmica, e todos os fenómenos complexos a acontecerem nos seus nodos. Com os novos resultados, passa a ser possível estudar a rede cósmica do Universo real e comparar os resultados com simulações.(Crédito: Vogelsberger et al., MIT/Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics)

Uma equipa internacional de astrónomos, da qual faz parte David Sobral, do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA), estudou pela primeira vez o papel da estrutura em larga escala do Universo distante, identificando a rede cósmica e os seus filamentos como tendo um papel fundamental na evolução de galáxias como a nossa.

O Universo, à sua maior escala, é composto por uma enorme rede cósmica. Ligados por enormes filamentos encontramos enxames, constituídos por centenas a milhares de galáxias, verdadeiras “cidades”.

Por outro lado, longe de enxames e filamentos encontram-se zonas de muita baixa densidade, quase vazias. Como se formam e evoluem galáxias como a nossa Via Láctea? De uma forma simples, pensa-se que a estrutura a larga escala, dominada por matéria escura, se tenha começado a formar muito cedo, a partir de pequenas flutuações iniciais no Universo primordial.

Este "esqueleto" do Universo deverá ter tido um papel importante na formação e evolução de galáxias, algo que era até agora muito difícil de estudar e observar.

A grande maioria da matéria do nosso Universo parece não interagir de forma alguma para além da atracção gravítica. Não a conseguimos ver directamente, mas sabemos que está lá pela forte atracção gravítica da mesma.

Designada por matéria escura, é de grande importância no estabelecimento da estrutura do Universo a larga escala. Sem ela, estrelas e galáxias nunca se teriam formado, e não estaríamos aqui.

David Sobral (IA e Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa) comenta: "Já se sabia que as galáxias que vivem no "campo" (em ambientes muito pouco densos) têm uma maior probabilidade de estarem a formar estrelas, enquanto as que vivem na “cidade” (enxames de galáxias) estão sobretudo "mortas".

No entanto, o papel da rede cósmica, e em particular dos filamentos gigantes que se pensa poderem ligar grandes enxames de galáxias, estava, até há pouco tempo, por compreender. Os nossos resultados mostram que os filamentos têm um papel fundamental na formação e evolução de galáxias.”

Estes resultados só foram possíveis fazendo uso de dados provenientes dos melhores telescópios do mundo (Os dados usados neste estudo são provenientes do Very Large Telescope, United Kingdom Infrared Telescope, Subaru Telescope e Hubble Space Telescope), em conjunto com um novo método de identificar e quantificar estruturas desenvolvido pela equipa.

Esta combinação única permitiu estudar uma mega-estrutura, identificada por David Sobral, e finalmente quantificar o papel da misteriosa rede cósmica. Descobriu-se que as galáxias que habitam os grandes filamentos da rede cósmica têm uma maior probabilidade de formar estrelas, evoluindo mais rapidamente.

Este facto poderá ser a explicação para as galáxias nos enxames serem tão pouco activas: se a maioria das galáxias for pré-processada em filamentos, poderão acabar como galáxias “mortas” quando chegarem até ao centro dos enxames.

"O grande objectivo agora é estender os nossos resultados a várias etapas da evolução do Universo, para sabermos como é que a rede cósmica influenciou a formação e evolução de galáxias ao longo dos vários milhares de milhões de anos desde o Big Bang. Será mais uma importantíssima peça do puzzle na nossa busca pela compreensão de como é que galáxias se formam e evoluem", conclui David Sobral.

A equipa responsável por este estudo, publicado recentemente no conceituado Astrophysical Journal (ApJ), é formada por Behnam Darvish (Universidade da Califórnia), David Sobral (IA, Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa e Observatório de Leiden), e outros investigadores do Caltech e das Universidades de Califórnia, Edimburgo e Durham.

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VLT revela alinhamento entre eixos de buraco negros supermassivos (quasares) e estrutura a grande escala

Novas observações obtidas com o Very Large Telescope do ESO (VLT), no Chile, revelaram alinhamentos nas maiores estruturas descobertas no Universo até à data. Uma equipa de investigação europeia descobriu que os eixos de rotação dos buracos negros centrais supermassivos numa amostra de quasares encontram-se paralelos entre si ao longo de distâncias de milhares de milhões de anos-luz.

A equipa descobriu também que os eixos de rotação destes quasares tendem a alinhar-se com as enormes estruturas da rede cósmica onde residem. Os quasares são núcleos de galáxias onde existem buracos negros supermassivos muito ativos.

Estes buracos negros encontram-se rodeados de discos de matéria em rotação extremamente quente, que é muitas vezes ejetada na direção dos seus eixos de rotação. Os quasares podem brilhar mais intensamente que todas as estrelas da galáxia onde se encontram. Uma equipa liderada por Damien Hutsemékers da Universidade de Liège, na Bélgica, utilizou o instrumento FORS, montado no VLT, para estudar 93 quasares que se sabia formarem enormes grupos espalhados ao longo de milhares de milhões de anos-luz, e que são observados quando o Universo tinha cerca de um terço da sua idade atual.

“A primeira coisa estranha em que reparámos foi que alguns dos eixos de rotação dos quasares estavam alinhados uns com os outros - apesar destes quasares se encontrarem separados de milhares de milhões de anos-luz,” disse Hutsemékers.

A equipa foi mais longe e investigou se estes eixos de rotação estariam de algum modo ligados, não apenas entre si, mas também com a estrutura a larga escala do Universo nessa altura. Quando os astrónomos observaram a distribuição de galáxias em escalas de milhares de milhões de anos-luz, descobriram que estes objetos não se encontram uniformemente distribuídos, mas formam uma rede cósmica de filamentos e nodos em torno de enormes vazios onde as galáxias são mais escassas. Este intrigante arranjo de matéria é conhecido por estrutura a larga escala.

Os novos resultados do VLT indicam que os eixos de rotação dos quasares tendem a posicionar-se paralelamente às estruturas de larga escala, nas quais se encontram, ou seja, se os quasares se encontram num filamento comprido, os spins dos seus buracos negros centrais apontarão na direção do filamento. Os investigadores estimam que a probabilidade destes alinhamentos serem simplesmente um resultado aleatório é menor que 1%.

“A correlação entre a orientação dos quasares e a estrutura a que pertencem é uma importante previsão dos modelos numéricos de evolução do Universo. Estes dados dão-nos a primeira confirmação observacional deste efeito, em escalas muito maiores do que o que tem sido observado até à data em galáxias normais,” acrescenta Dominique Sluse do Argelander-Institut für Astronomie em Bona, Alemanha, e Universidade de Liège.

A equipa não conseguiu observar de forma direta os eixos de rotação ou os jactos dos quasares. Em vez disso, foi medida a polarização da radiação emitida por cada quasar e, para 19 deles, encontrou-se um sinal polarizado significativo. A direção desta polarização, combinada com outras informações, pôde ser utilizada para deduzir o ângulo do disco de acreção e consequentemente a direção do eixo de rotação do quasar.

“O alinhamento nos novos dados, em escalas ainda maiores do que as atuais previsões das simulações, poderá indicar que ainda falta um ingrediente nos nossos modelos do cosmos atuais,” conclui Dominique Sluse.

Enxame Messier 54 não pertence à Via Láctea

O enxame estelar globular Messier 54 Foto: ESA

Esta nova imagem obtida pelo VLT Survey Telescope, no Observatório do Paranal do ESO no norte do Chile, mostra uma vasta coleção de estrelas, o enxame globular Messier 54. Este enxame parece muito semelhante a muitos outros, no entanto tem um segredo.

O Messier 54 não pertence à Via Láctea, mas sim a uma pequena galáxia satélite, a galáxia anã do Sagitário. Este facto permitiu aos astrónomos usarem o Very Large Telescope (VLT) para testarem se, tal como na Via Láctea, existem inesperados níveis baixos do elemento lítio em estrelas fora da nossa Galáxia.

Encontram-se em órbita da Via Láctea mais de 150 enxames estelares globulares, esferas de centenas de milhares de estrelas velhas, que datam da formação da galáxia. Um destes objectos, assim como vários outros na constelação do Sagitário, foi descoberto no final do século XVIII pelo caçador de cometas francês Charles Messier, que lhe deu a designação de Messier 54.

Durante mais de 200 anos depois da sua descoberta, pensou-se que o Messier 54 seria semelhante a outros enxames globulares da Via Láctea. No entanto, em 1994 descobriu-se que este objecto se encontrava efectivamente associado a uma galáxia distinta - a galáxia anã do Sagitário. Descobriu-se que o enxame se encontrava a uma distância de cerca de 90 mil anos-luz, ou seja, mais do que três vezes a distância da Terra ao centro galáctico.

Níveis de lítio em Messier 54 são os mesmos dos da Via Láctea 

Os astrónomos observaram agora o Messier 54 com o VLT no intuito de tentar solucionar um dos mistérios da astronomia moderna - o problema do lítio. A maior parte do elemento químico lítio que se encontra actualmente no Universo foi produzido durante o Big Bang, assim como o hidrogénio e o hélio, se bem que em quantidades muito menores. Os astrónomos conseguem calcular de modo muito preciso quanto lítio é que se espera encontrar no Universo primordial e a partir desse valor podem calcular quanto lítio é que deve estar nas estrelas velhas.

No entanto, os números não coincidem - há cerca de três vezes menos lítio nas estrelas do que o esperado. Este é um mistério que tem perdurado, apesar de várias décadas de trabalho.

Até recentemente apenas tinha sido possível medir a quantidade de lítio existente em estrelas da Via Láctea. Mas agora, uma equipa de astrónomos liderados por Alessio Mucciarelli (Universidade de Bolonha, Itália) usaram o VLT para calcular a quantidade de lítio existente numa selecção de estrelas do Messier 54. A equipa descobriu que os níveis de lítio encontrados são próximos dos que se observam em estrelas da Via Láctea.

Por isso, qualquer que seja o fenómeno responsável pela perda de lítio, não é algo que aconteça apenas na Via Láctea. Esta nova imagem do enxame foi criada a partir de dados do VLT Survey Telescope (VST), instalado no Observatório do Paranal. Para além de mostrar o enxame propriamente dito, a imagem revela também a extraordinária “floresta densa” de estrelas pertencentes à Via Láctea que se encontram em primeiro plano.