BURACO OBSERVADO PELO ALMA NO UNIVERSO

Os eventos ocorridos durante o Big Bang foram tão cataclísmicos que deixaram uma marca eterna no tecido do cosmos. Atualmente podemos detectar essas cicatrizes através da observação da radiação mais antiga do Universo. Tendo sido criada há quase 14 bilhões de anos, esta radiação que existe atualmente sob a forma de radiação fraca de microondas e toma o nome de radiação cósmica de fundo (CMB, sigla em inglês para cosmic microwave background) expandiu-se permeando todo o cosmos e enchendo-o de fótons detectáveis.
A CMB pode ser usada para investigar o cosmos através de um fenômeno chamado efeito Sunyaev-Zel´dovich (SZ), o qual foi observado pela primeira vez há cerca de 30 anos. A CMB detecta-se na Terra, uma vez que os seus fótons, de comprimentos de onda na região das microondas, viajam até nós. Ao longo da sua viagem, os fótons passam através de aglomerados de galáxias que contêm elétrons de alta energia, os quais lhes dão um minúsculo “empurrão” energético. Detectar estes fótons que foram “empurrados” com os nossos telescópios é algo desafiante mas importante — já que estas partículas elementares podem ajudar os astrônomos a compreender algumas das propriedades fundamentais do Universo, tais como a localização e distribuição de aglomerados de galáxias densos.
Esta imagem mostra as primeiras medições do efeito térmico de Sunyaev-Zel´dovich obtidas com o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), no Chile. Os astrônomos combinaram dados das antenas ALMA de 7 e 12 metros de diâmetro, produzindo a imagem mais nítida possível. O alvo foi um dos aglomerados de galáxias mais massivos conhecido, o RX J1347.5-1145, o qual se pode ver como um “buraco” escuro na imagem. As cores correspondem ao brilho — por outras palavras, ao número de fótons detectado no domínio de comprimentos de onda estudado. Regiões vermelhas, laranja e amarelas são especialmente brilhantes, as cores cyan e verde apresentam um brilho médio e o azul e violeta correspondem a brilho fraco. A distribuição de energia dos fótons da CMB desloca-se e aparece-nos como um decréscimo de temperatura nos comprimentos de onda observado pelo ALMA, daí a região escura (tons azuis-violetas) observada no local onde se situa o aglomerado.

NUVENS DE GÁS DE FORMAÇÃO ESTELAR EM NGC 6822

Com belos braços em espiral resplandescentes, as enormes galáxias em espiral parecem chamar toda a atenção no entanto a NGC 6822, uma galáxia irregular barrada anã, demonstra que as espirais normais não detêm o monopólio da beleza galáctica. Também chamada galáxia de Barnard, a NGC 6822 situa-se na constelação do Sagitário a apenas 1,6 milhões de anos-luz de distância e encontra-se repleta de regiões ricas em formação estelar.
Esta nova imagem foi composta a partir de observações mais antigas obtidas com o instrumento Wide Field Imager, montado no telescópio MPG/ESO de 2,2 metros, situado no Observatório de La Silla, e de novos dados colectados pelo Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). As regiões observadas pelo ALMA encontram-se destacadas na imagem e podem ser vista em mais detalhe aqui.
As observações do ALMA revelaram a estrutura das nuvens de gás que formam estrelas com uma resolução sem precedentes. Observações da nossa própria galáxia mostraram que as estrelas se formam nos núcleos densos de nuvens gigantes de gás de hidrogênio molecular, os únicos locais onde o gás pode existir a temperaturas suficientemente baixas para colapsar sob a sua própria gravidade. Estas condições também levam à formação de outras moléculas, tais como monóxido de carbono, indispensável para ajudar os astrônomos a detectar o gás de hidrogênio molecular galáctico.
Até há pouco tempo, os astrônomos conseguiam apenas resolver regiões de formação estelar no seio da Via Láctea — mas agora a nova visão apurada do ALMA abriu-nos uma janela para a formação estelar noutras galáxias. A análise destes dados revelou que, contrariamente à nossa galáxia, as moléculas observadas se concentram em pequenos núcleos densos de gás. Este facto explica por que é que tem sido tão difícil observar até agora regiões de formação estelar extragalácticas, especialmente em galáxias de baixa massa e baixa metalicidade. O ALMA descobriu também que os núcleos na NGC 6822 se comportam de modo muito similar às maternidades estelares existentes na Via Láctea, indicando que a física da formação estelar nestas galáxias de baixa massa se parece com a que observamos na nossa própria galáxia.
Crédito: ESO, ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/A. Schruba, VLA (NRAO)/Y. Bagetakos/Little THINGS

JATOS DE BURACO NEGRO ALIMENTAM COMBUSTIVEL PAR FORMAÇÃO DE ESTRELA

Crédito: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO) H.Russell, et al .; NASA / ESA Hubble; NASA / CXC / MIT / M.McDonald et al.; B. Saxton (NRAO / AUI / NSFOs astrônomos que usam a Matriz de Grande Milímetro / submilimetro (ALMA) do Atacama e descobriram uma ligação surpreendente entre um buraco negro supermassivo e a galáxia onde reside.
Poderosos jatos de rádio do buraco negro que normalmente suprimem a formação de estrelas estão estimulando a produção de gás frio no halo prolongado da galáxia de gás quente.
Esta fonte recentemente identificada de gás frio e denso poderia eventualmente alimentar o futuro nascimento de estrelas, assim como alimentar o buraco negro em si.
Os pesquisadores usaram o ALMA para estudar uma galáxia no coração do Phoenix Cluster, uma coleção de galáxias incomumente lotada a cerca de 5,7 bilhões de anos-luz da Terra.
A galáxia central neste aglomerado alberga um buraco negro supermassivo que está no processo de devorar gás formador de estrelas, o que alimenta um par de poderosos jatos que irrompem do buraco negro em direções opostas para o espaço intergaláctico. Os astrônomos referem-se a este tipo de sistema alimentado por buraco negro como um núcleo galáctico ativo (AGN).
Pesquisas anteriores com o observatório de raios X da Chandra da NASA revelaram que os jatos desta AGN estão esculpindo um par de gigantes "bolhas de rádio", enormes cavidades no plasma quente e difuso que rodeia a galáxia.
Estas bolhas de expansão devem criar condições que são demasiado inóspito para o gás quente circundante para esfriar e condensar, que são passos essenciais para a formação de estrelas futuro.
As últimas observações de ALMA, no entanto, revelam filamentos longos de condensação de gás molecular frio ao redor das bordas externas das bolhas de rádio.
Estes filamentos estendem-se até 82.000 anos-luz de ambos os lados do AGN. Eles coletivamente contêm material suficiente para produzir cerca de 10 bilhões de sóis.
"Com a ALMA podemos ver que há uma ligação direta entre essas bolhas de rádio infladas pelo buraco negro supermassivo eo futuro combustível para o crescimento das galáxias", disse Helen Russell, astrônomo da Universidade de Cambridge, no Reino Unido, e autora principal em um artigo Aparecendo no Astrophysical Journal. "Isso nos dá novos insights sobre como um buraco negro pode regular futuro nascimento estrela e como uma galáxia pode adquirir material adicional para alimentar um buraco negro ativo."
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O AGN e Galaxy crescimento conexão
As novas observações de ALMA revelam conexões previamente desconhecidas entre um AGN ea abundância de gás molecular frio que alimenta o nascimento de estrelas.
"Para produzir jatos poderosos, os buracos negros devem se alimentar do mesmo material que a galáxia usa para criar novas estrelas", disse Michael McDonald, astrofísico do Massachusetts Institute of Technology em Cambridge e co-autor do artigo. "Esse material alimenta os jatos que interrompem a região e extingue a formação de estrelas, o que ilustra como os buracos negros podem retardar o crescimento de suas galáxias hospedeiras".
Sem uma fonte significativa de calor, as galáxias mais maciças do universo estariam formando estrelas a taxas extremas que ultrapassam em muito as observações. Os astrônomos acreditam que o calor, na forma de radiação e jatos de um buraco negro supermassivo alimentando ativamente, evita o super-resfriamento da atmosfera de gás quente do cluster, suprimindo a formação de estrelas.
Esta história, no entanto, agora parece mais complexa. No Phoenix Cluster, Russell e sua equipe encontraram um processo adicional que une a galáxia e seu buraco negro juntos. Os jatos de rádio que aquecem o núcleo da atmosfera quente do cluster também parecem estimular a produção do gás frio necessário para sustentar o AGN.
"Isso é o que torna este resultado tão surpreendente", disse Brian McNamara, um astrônomo da Universidade de Waterloo, Ontário, e co-autor do artigo. "Este buraco negro supermassivo está regulando o crescimento da galáxia, soprando bolhas e aquecendo os gases ao redor dele." Notavelmente, ele também está arrefecendo bastante gás para se alimentar. "
Este resultado ajuda os astrônomos a entender o funcionamento do "termostato" cósmico que controla o lançamento de jatos de rádio a partir do buraco negro supermassivo.
"Isso também poderia explicar como os buracos negros mais massivos foram capazes de suprimir as correntes de estrelas e regular o crescimento de suas galáxias hospedeiras nos últimos seis bilhões de anos da história cósmica", observou Russell.
O Observatório Nacional de Rádio Astronomia é uma instalação da National Science Foundation, operada sob o acordo de cooperação da Associated Universities, Inc.benzóico.
O Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA), uma instalação internacional de astronomia, é uma parceria do ESO, da National Science Foundation (NSF) dos EUA e dos Institutos Nacionais de Ciências Naturais do Japão, em cooperação com a República do Chile. O ALMA é financiado pelo ESO em (NSC) e pelo Conselho Nacional de Ciência de Taiwan (NSC) e pela NINS em cooperação com a Academia Sinica (AS) de Taiwan eo Instituto Coreano de Ciência Astronómica e Espacial (KASI).

ONDAS GRAVITACIONAIS UMA NOVA ERA DE DESCOBERTAS PROMETE SURPRESAS

Um grupo de observatórios deve trazer novidades sobre as intrigantes distorções do espaço-tempo...
Um protótipo de detector de ondas gravitacionais (com base no espaço) teve um desempenho muito melhor do que o esperado durante o seu período experimental, o que promete aumentar as chances de observarmos mais uma vez os ecos dos maiores colapsos do Universo... e isso deve acontecer antes do previsto.O LISA Pathfinder, da Agência Espacial Europeia (ESA), e que está em órbita há pouco mais de um ano, teve como objetivo testar se dois pequenos cubos poderiam ser mantidos em um estado extremamente estável e mensurável de queda livre. Se bem sucedido, os cientistas poderiam usar a técnica para detectar ondulações no espaço, um fenômeno imaginado primeiramente por Albert Einstein há cerca de 100 anos.
As ondulações, chamadas de ondas gravitacionais, ocorrem quando objetos super-massivos, como buracos negros e estrelas de nêutrons, curvam o tecido do espaço-tempo enquanto se movem. Isso faz com que qualquer objeto (inclusive o nosso próprio planeta e tudo que há nele) sofra os efeitos dessa distorção do tecido do espaço-tempo. A primeira detecção de ondas gravitacionais foi feita em 2016, com o Observatório de Ondas Gravitacionais com Laser Interferômetro (LIGO).
dois buracos negros prestes a colidirem - LIGO - SXS

Ilustração artística mostra dois buracos negros momentos antes de uma colisão.
Esse evento foi tão potente que gerou ondas gravitacionais, que por sua vez, foram detectadas pelo Observatório LIGO.Créditos: SXS / LIGOO Observatório Espacial LISA promete dar aos astrônomos uma maneira de detectar ondulações que oscilam ao longo de horas, ao invés de oscilações que duram frações de segundos, como aquelas detectadas pelos observatórios LIGO.
As ondas detectadas pela LIGO foram causadas por dois buracos negros, sendo que cada um deles tem cerca de 30 vezes a massa do Sol. Eles colidiram entre si e formaram um único buraco negro, a cerca de 1,3 bilhões de anos-luz. A colisão entre os dois buracos negros foi tão intensa que causou uma distorção no tecido do espaço-tempo, interferindo até mesmo aqui na Terra.
O observatório espacial LISA, por comparação, seria capaz de detectar buracos negros um milhão de vezes mais maciços do que o Sol, que datam do início do Universo conhecido.
"É uma astronomia diferente e muito, muito rica", disse o astrofísico Stefano Vitale, da Universidade de Trento, na Itália, a uma reunião recente da Associação Americana para o Avanço da Ciência, nos EUA.
LISA: um vislumbre do projeto
Para que o LISA funcione, as bóias espaciais têm de ser mantidas num nível de inércia equivalente a um milionésimo de um bilionésimo da força da gravidade da Terra, disse Vitale, cientista líder da LISA Pathfinder.

LISA Pathfinder Ilustração artística da sonda LISA Pathfinder em órbita da Terra.Créditos: ESAO objetivo da missão de demonstração era conseguir uma inércia de cerca de 10% dessa marca. O LISA Pathfinder suspende dois cubos dentro de uma espaçonave, o que contribui com forças adicionais. Um laser mantém abas na distância entre os cubos.
Para a surpresa de todos, a demonstração excedeu as expectativas! "Essa é uma luz verde para LISA", disse Vitale.

ANTIGA POEIRA ESTELAR LANÇA LUZ SOBRE AS PRIMEIRAS ESTRELAS DO UNIVERSO

Astrônomos usaram o ALMA para detectar uma enorme quantidade de poeira estelar resplandescente numa galáxia observada quando o Universo tinha apenas 4% da sua idade atual. Esta galáxia foi observada pouco depois da sua formação e trata-se da galáxia mais distante onde já se detectou poeira. Estas observações mostraram também a mais distante detecção de oxigênio no Universo. Estes novos resultados fornecem novas pistas relativas ao nascimento e morte explosiva das primeiras estrelas.
Uma equipe internacional de astrônomos, liderada por Nicolas Laporte da University College London, utilizou o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) para observar A2744_YD4, a galáxia mais jovem e mais distante observada até hoje pelo ALMA. Surpreendentemente, a equipe descobriu que esta jovem galáxia contém poeira interestelar em abundância poeira formada pela morte de estrelas da geração anterior.
Observações de acompanhamento com o instrumento X-shooter, montado no Very Large Telescope do ESO, confirmaram a enorme distância a que se encontra A2744_YD4. De fato, estamos observando esta galáxia quando o Universo tinha apenas 600 milhões de anos de idade, numa altura em que as primeiras estrelas e galáxias ainda estavam se formando.
“A2744_YD4 não é apenas a galáxia mais distante já observada pelo ALMA,” explica Nicolas Laporte, “a detecção de tanta poeira indica-nos também que supernovas primordiais já poluíram esta galáxia.”
A poeira cósmica é essencialmente composta por silício, carbono e alumínio, em grãos muito pequenos, com dimensões de uma milionésima parte de centímetro. Os elementos químicos destes grãos são formados no interior das estrelas e libertados para o meio quando estas morrem em espetaculares explosões de supernovas, o destino final das estrelas massivas com vidas curtas. No Universo atual estas poeiras existem em grandes quantidades, constituindo peças fundamentais na formação de estrelas, planetas e moléculas complexas; no entanto no Universo primordial antes da primeira geração de estrelas ter morrido a poeira era bastante escassa.
Foi possível obter observações da galáxia “poeirenta” A2744_YD4 porque este objeto se encontra por detrás de um aglomerado de galáxias massivo chamado Abell 2744. Devido a um fenômeno físico chamado lente gravitacional, o aglomerado atua como um “telescópio” cósmico gigante capaz de ampliar cerca de 1,8 vezes a galáxia mais distante A2744_YD4 e permitindo assim aos astrônomos observá-la no Universo primordial.
As observações do ALMA detectaram também emissão brilhante de oxigênio ionizado vinda de A2744_YD4. Trata-se da mais longínqua, e consequentemente mais antiga, detecção de oxigênio feita até hoje, ultrapassando o resultado do ALMA obtido em 2016.
A detecção de poeira no Universo primordial fornece informações importantes sobre a época em que explodiram as primeiras supernovas, o que permite determinar quando é que as primeiras estrelas quentes banhavam o Universo com a sua luz. Determinar a época desta “madrugada cósmica” é um “santo graal” da astronomia moderna, que pode ser investigado indiretamente através do estudo da poeira interestelar primordial.
A equipe estima que A2744_YD4 contenha uma quantidade de poeira equivalente a 6 milhões de vezes a massa do nosso Sol, enquanto a massa estelar total da galáxia — a massa de todas as estrelas contidas na galáxia — é de 2 bilhões de vezes a massa solar. A equipe mediu também a taxa de formação estelar em A2744_YD4 e descobriu que as estrelas estão se formando a uma taxa de 20 massas solares por ano — que podemos comparar ao valor de uma massa solar por ano na nossa Via Láctea.
“Apesar de não ser incomum encontrar uma taxa de formação estelar elevada numa galáxia distante, este valor explica a rapidez com que a poeira se formou em A2744_YD4,” diz Richard Ellis (ESO e University College London), um co-autor do estudo. “Este período de tempo é apenas cerca de 200 milhões de anos — ou seja, estamos observando esta galáxia pouco depois da sua formação.”
Este fato diz que formação estelar significativa começou aproximadamente 200 milhões de anos antes da época a que estamos observando a galáxia, tratando-se por isso de uma excelente oportunidade para, com a ajuda do ALMA, estudar a época em que as primeiras estrelas e galáxias "acenderam" — a época mais primordial observada até hoje. O nosso Sol, o nosso planeta e a nossa existência são produtos 13 bilhões de anos mais tarde desta primeira geração de estrelas. Ao estudar a sua formação, vida e morte, estamos na realidade explorando as nossas origens.
“Com o ALMA poderemos obter observações mais profundas e extensas de galáxias semelhantes do Universo primordial,” diz Ellis.
E Laporte conclui: “Mais medições deste tipo fornecem excelentes oportunidades de traçar a formação estelar primordial e a criação dos elementos químicos mais pesados no Universo primordial

ASTEROIDE SE DIVIDE NO MEIO E PARTES GANHAM CAUDA DE COMETA

Para toda regra há uma ou duas exceções...Nos séculos XVIII e XIX, os astrônomos fizeram algumas descobertas profundas sobre asteroides e cometas dentro do nosso Sistema Solar. Desde discernir suas órbitas até entender sua população, essas descobertas nos revelaram inúmeras informações importantes de tudo que conhecemos hoje sobre esses objetos.

Uma regra geral sobre cometas e asteroides é que, enquanto os cometas desenvolvem comas ou caudas durante alterações de temperatura, os asteroides não mudam em nada. No entanto, uma descoberta recente, feita por um grupo internacional de pesquisadores, apresentou outra exceção a essa regra. Depois de ver um asteroide no Cinturão Principal que se dividiu em dois, eles observaram que ambos os fragmentos formaram caudas iguais a de cometas.
A razão pela qual os asteroides não se comportam como cometas tem muito a ver com o local onde estão situados. Localizados predominantemente no Cinturão Principal, estes corpos têm órbitas relativamente circulares ao redor do Sol e não se distanciam e nem se aproximam muito de nossa estrela. Como resultado, eles não formam caudas (ou halos), que são criados quando compostos voláteis (como azoto, hidrogénio, dióxido de carbono, metano, etc.) sublimam e formam nuvens de gás.

Imagens feitas das duas partes do asteroide P/2016 J1 em 15 de maio de 2016
mostra a região central (rochosa) e a névoa externa, que corresponde a cauda.
Créditos: IAA
O excesso de rotação e velocidade podem fazer com que um único objeto se divida em dois, mesmo sem haver colisão. Uma vez que isso acontece, esses dois corpos irão orbitar o Sol em vez de estarem gravitacionais ligados um ao outro e, progressivamente, irão se distanciar um do outro.
No entanto, ao monitorar o asteróide P/2016 J1, uma equipe internacional do Instituto de Astrofísica da Andaluzia (IAA-CSIC) notou algo interessante. Aparentemente, ambos os fragmentos do par tornaram-se "ativos", ou seja, eles formaram caudas. Como disse Fernando Moreno, pesquisador do IAA-CSIC que liderou o projeto, em um comunicado de imprensa do Instituto, "ambos os fragmentos se ativaram, isto é, eles exibem estruturas de poeira semelhantes aos cometas. Foi a primeira vez que observamos um par de asteroides com atividade simultânea..."
"Provavelmente, a emissão de poeira é devido à sublimação de gelo que ficou exposto após a fragmentação", explica Fernando Moreno.
Hubble registra asteroide P/2013P5 que também ganhou uma cauda de cometa em 2013

Imagem feita pelo Hubble mostra o asteroide P/2013P5, que também ganhou uma cauda de cometa em 2013.Créditos: NASA / HST
Embora esta não seja a primeira vez que os asteroides provaram ser uma exceção à regra e começaram a formar nuvens de gás sublimado ao seu redor, esta é a primeira vez que isso foi observado em um par de asteroides. E parece que a formação desta cauda ocorreu por conta da ruptura, que os astrônomos acreditam ter acontecido há alguns meses, durante a órbita anterior do asteroide.
Em 2016, a equipe de investigação utilizou o Grande Telescópio das Ilhas Canárias (GTC) da Ilha de La Palma, e o Telescópio canadense-francês-havaiano (CFHT) em Mauna Kea, para confirmar que o asteroide tinha se dividido em dois. Outras análises revelaram que os asteroides foram ativados entre o final de 2015 e o início de 2016, quando atingiram a máxima aproximação com o Sol (periélio).
dois asteroides orbitando o Sol
Ilustração artística mostra dois asteroides presos gravitacionalmente entre si, orbitando o Sol.
Créditos: ZmeScienceEsta análise também revelou que a fragmentação do asteroide não teve relação com a atividade de sublimação. Em outras palavras, a sublimação aconteceu APÓS o rompimento, portanto, não foi ela que resultou na divisão da rocha espacial. Devido a isso, esses objetos são bastante únicos em nosso Sistema Solar.
Os dois asteroides companheiros não são apenas mais duas exceções à regra que governa cometas e asteroides (há apenas cerca de vinte casos conhecidos de asteroides que formaram caudas). Como a separação das duas partes ocorreu há pouco tempo, eles estão entre os asteroides mais jovens do Sistema Solar, até momento. Poderiam ser apenas mais duas rochas perdidas no espaço, mas acabaram intrigando muita gente aqui na Terra...
Imagens: (capa-asteroide P/2013 P5/NASA) / IAA / NASA / HST / ZmeScie