CIENTISTAS ENCONTRAM PARES DE BURACOS NEGROS GIGANTES E EVASIVOS

Foram descobertos cinco novos pares de buracos negros supermassivos combinados, combinando dados de diferentes telescópios.
Os modelos prevêem tais buracos negros duplos supermassivos crescentes, mas poucos foram encontrados.
Os pesquisadores usaram as observações Chandra para acompanhar as fusões candidatas promissoras identificadas em estudos ópticos e infravermelhos.
O raio-X e a radiação infravermelha são capazes de penetrar nuvens obscuras de gás e poeira que mantêm esses pares de buracos negros escondidos.
Este gráfico mostra dois dos cinco novos pares de buracos negros supermassivos recentemente identificados por astrônomos usando uma combinação de dados do Observatório de raios-X Chandra da NASA, o Wide-Field Infrared Survey Explorer (WISE), o Telescópio Binocular Grande Baseado no solo no Arizona e o levantamento do Sloan Digital Sky Survey (SDSS) nas próximas Galáxias na APO (MaNGA). Esta descoberta poderia ajudar os astrônomos a entender melhor como os buracos negros gigantes crescem e como eles podem produzir os sinais de onda gravitacional mais fortes do Universo, conforme descrito em nosso comunicado de imprensa .
Cada par contém dois buracos negros supermassivos pesando milhões de vezes a massa do Sol. Esses casais de buraco negro se formaram quando duas galáxias colidiram e se fundiram umas com as outras, forçando seus buracos negros supermassivos próximos. Embora os modelos teóricos tenham previsto que gigantescos binários de buracos negros deveriam ser relativamente abundantes, eles foram difíceis de encontrar.

Ilustração de um par de buracos negros. Crédito: NASA / CXC / A.Hobart
Para descobrir esses últimos pares de buracos negros supermassivos, os astrônomos usaram dados óticos da Sloan Digital Sky Survey (SDSS) - mostrados no painel principal de cada imagem - para identificar galáxias, onde pareceu que havia uma fusão entre duas galáxias menores. Em seguida, eles selecionaram objetos em que a separação entre os centros das duas galáxias nos dados SDSS é inferior a 30 mil anos-luz e o infravermelho cores dos dados WISE correspondem às previstas para um buraco negro supermassivo de rápido crescimento.
Sete sistemas de fusão contendo pelo menos um buraco negro supermassivo foram encontrados com esta técnica. Como a forte emissão de raios-X é uma marca registrada dos buracos negros supermassivos em crescimento, a equipe então observou esses sistemas com Chandra. Eles descobriram que cinco sistemas continham pares de fontes de raios-X que foram separadas por uma distância relativamente pequena (ver inserção para dois exemplos), fornecendo evidências convincentes de que eles contêm dois buracos negros em crescimento ou alimentação, supermassivos.
Tanto os dados de raios X de Chandra quanto as observações WISE infravermelhas sugerem que os buracos negros supermassivos estão enterrados em grandes quantidades de poeira e gás. Como esses dois comprimentos de onda são capazes de penetrar as nuvens obscuras, isso faz com que a combinação de seleção de infravermelhos com o acompanhamento de raios-X seja muito eficaz para encontrar esses pares de buracos negros. A visão nítida de Chandra também é crítica, pois é capaz de resolver cada uma das fontes de raios X nos pares.
Quatro dos duplos candidatos do buraco negro foram relatados em um artigo de Satyapal et al. que foi recentemente aceito para publicação no The Astrophysical Journal, e aparece on-line . O outro candidato de buraco negro duplo foi relatado em um artigo de Ellison et al., Que foi publicado na edição de setembro de 2017 das Mensagens Mensais da Royal Astronomical Society e aparece em linha .

JAMES WEBB BUSCARÁ SINAIS DE VIDA EXTRATERRESTRE NO SISTEMA SOLAR

Conheça as duas luas escolhidas para serem observadas pelo poderoso telescópio espacial!
O telescópio espacial James Webb, que será lançado em breve, dará uma grande atenção para dois dos principais candidatos para hospedar vida extraterrestre no Sistema Solar: Encélado e Europa, informou a NASA.
Acredita-se que tanto Europa (lua de Júpiter) quanto Encélado (lua de Saturno) possuem oceanos subterrâneos de água líquida, logo abaixo das espessas camadas de gelo. Ambas apresentam gêiseres que liberam jatos líquidos na atmosfera desses mundos, o que poderiam também fornecer uma fonte de calor e nutrientes para algumas formas de vida, segundo os cientistas.
"Nós escolhemos essas duas luas por causa do potencial para exibir assinaturas químicas de interesse astrobiológico", disse Heidi Hammel, vice-presidente executiva da Associação de Universidades de Pesquisa em Astronomia (AURA), que está liderando os esforços para usar o telescópio em estudos de objetos do Sistema Solar.
O telescópio espacial James Webb, apelidado de "Webb", irá capturar a luz infravermelha, que pode ser usada para identificar calor. Os olhos humanos não conseguem enxergar esse nível de onda. Os pesquisadores esperam que Webb possa ajudar a identificar as regiões nas superfícies dessas luas onde a atividade geológica, como a erupção de plumas, está ocorrendo.
As plumas de Encélado foram estudadas em detalhes pela sonda Cassini. A nave espacial descobriu centenas de plumas e até sobrevoou através de algumas delas, testando sua composição. As plumas de Europa foram vistas pelo Telescópio Espacial Hubble, e os pesquisadores a conhecem muito pouco.

Ilustração da parte interna de Encélado mostrando o oceano de água líquida global entre sua crosta e seu núcleo. Créditos: NASA / JPL-Caltech         Edição: Richard Cardial
"Elas são feitas de água gelada? O vapor de água quente está sendo liberado? Qual é a temperatura das regiões ativas e da água ejetada?" Questiona Geronimo Villanueva, cientista principal da futura missão de Webb nas observações de Europa e Encélado. "As observações do telescópio Webb nos permitirão abordar essas questões com precisão, e precisão sem precedentes."
As observações de Webb ajudarão a abrir caminho para a missão Europa Clipper, uma missão orbital de 2 bilhões de dólares, que terá como destino a lua gelada de Júpiter. Programada para ser lançada em meados de 2020, a Europa Clipper buscará sinais de vida em Europa. As observações com o telescópio Webb podem identificar áreas de interesse para a missão Europa Clipper.
Hubble e James Webb - comparação
Comparação entre os telescópios espaciais Hubble (esquerda) e James Webb (direita).
Créditos: NASA / divulgação
Os cientistas não sabem com que frequência esses gêiseres ocorrem, e o tempo limitado de observação com Webb pode não coincidir com um deles. O telescópio pode detectar elementos orgânicos, como carbono, que são essenciais para a formação da vida como a conhecemos. No entanto, Villanueva advertiu que Webb não tem o poder de detectar diretamente formas de vida nas plumas, mas sim suas evidências.
O telescópio James Webb está programado para ser lançado em 2018, e orbitará o Sol no ponto de Lagrange L2, que fica a cerca de 1,7 milhões de km mais longe do Sol do que a Terra. O telescópio proporcionará observações de alta resolução tanto do Universo distante quando do nosso próprio Sistema Solar. Cientistas de todo o mundo estão enviando sugestões de objetos que deveriam ser observados pelo poderoso James Webb, e graças a isso, Europa e Encélado são dois que já estão com suas observações garantidas!
Imagens: (capa-ilustração/divulgação) / NASA / JPL-Caltech / Richard Cardial / divulgação

V745 Sco: DUAS ESTRELAS TRES DIMENSÕES E MUITA ENERGIA

Um novo modelo 3D de uma explosão do sistema V745 Sco ajuda os astrônomos a aprender mais sobre esse sistema volátil.
V745 Sco é um sistema binário onde um gigante vermelho e uma estrela anã branca estão em uma órbita muito próxima uma em torno da outra.
As intensas forças gravitacionais da anã branca puxam as camadas externas do anão vermelho para a superfície da estrela menor, provocando explosões.
Os astrônomos observaram o V745 Sco cerca de duas semanas após a explosão mais recente em 2014 com a Chandra, permitindo que eles gerassem este novo modelo 3D.
Durante décadas, os astrônomos sabem sobre explosões irregulares do sistema de estrelas duplas V745 Sco, que está localizado a cerca de 25 mil anos-luz da Terra. Os astrônomos foram surpreendidos quando as explosões anteriores deste sistema foram vistas em 1937 e 1989. Quando o sistema entrou em erupção em 6 de fevereiro de 2014, os cientistas estavam prontos para observar o evento com um conjunto de telescópios, incluindo o Observatório de raios-X Chandra da NASA .
V745 Sco é um sistema de estrela binária que consiste em uma estrela gigante vermelha e uma anã branca trancada pela gravidade. Esses dois objetos estelares orbitam tão próximos um do outro que as camadas externas do gigante vermelho são afastadas pela intensa força gravitacional da anã branca. Este material gradualmente cai na superfície da anã branca. Ao longo do tempo, material suficiente pode se acumular na anã branca para desencadear uma explosão termonuclear colossal, causando um dramático brilho do binário chamado nova . Os astrônomos viram a V745 Sco desaparecer por um fator de mil luz óptica ao longo de cerca de 9 dias.
Os astrônomos observaram o V745 Sco com Chandra um pouco mais de duas semanas após a explosão de 2014. A sua principal descoberta foi que a maioria do material ejetado pela explosão estava se movendo em nossa direção. Para explicar isso, uma equipe de cientistas do INAF-Osservatorio Astronomico de Palermo, da Universidade de Palermo e do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics construiu um modelo de computador tridimensional (3D) da explosão e ajustou o modelo até ele explicou as observações. Neste modelo, eles incluíam um grande disco de gás frio em torno do equador do binário causado pela anã branca puxando um vento de gás que circulava longe do gigante vermelho.
Os cálculos do computador mostraram que a onda de explosão da nova explosão e o material ejetado provavelmente foram concentrados ao longo dos pólos norte e sul do sistema binário. Esta forma foi causada pela onda de explosão que bateu no disco de gás fresco ao redor do binário. Essa interação fez com que a onda de explosão e o material ejetado diminuíssem ao longo da direção desse disco e produziriam um anel em expansão de gás emissor de raios-X quente. Os raios-X do material que se afastava de nós foram principalmente absorvidos e bloqueados pelo material se movendo em direção à Terra, explicando por que parecia que a maioria do material estava se movendo em nossa direção.
Na figura (foto acima) mostrando o novo modelo 3D da explosão, a onda de explosão é amarela, a massa ejetada pela explosão é roxa e o disco do material mais frio, que é principalmente intocado pelos efeitos da onda explosiva, é azul. A cavidade visível no lado esquerdo do material ejetado (veja a versão rotulada) é o resultado da destruição da superfície da anã branca sendo mais lenta quando atinge o gigante vermelho. Abaixo está uma imagem óptica do Siding Springs Observatory na Austrália.
Óptico

Uma quantidade extraordinária de energia foi liberada durante a explosão, equivalente a cerca de 10 milhões de trilhões de bombas de hidrogênio. Os autores estimam que o material que pesava cerca de um décimo da massa da Terra foi ejetado.
Enquanto esse ermo de tamanho estelar era impressionante, a quantidade de massa expulsada ainda era muito menor do que a quantidade que os cientistas calculam é necessária para desencadear a explosão. Isso significa que, apesar das explosões recorrentes, uma quantidade substancial de material está acumulando na superfície da anã branca. Se material suficiente acumulado, a anã branca pode sofrer uma explosão termonuclear e ser completamente destruída. Os astrônomos usam essas chamadas supernovas tipo Ia como marcadores de distância cósmicos para medir a expansão do Universo.
Os cientistas também conseguiram determinar a composição química do material expulso pela nova. A análise desses dados implica que a anã branca é composta principalmente por carbono e oxigênio.
Também foi criada uma impressão 3D do modelo (foto abaixo). Esta impressão em 3D foi simplificada e impressa em duas partes, a onda de explosão (mostrada aqui em cinza) e o material ejetado (mostrado aqui em amarelo).
V745

Um artigo descrevendo esses resultados foi publicado nos Avisos Mensais da Royal Astronomical Society e está disponível on-line .
Os autores são Salvatore Orlando do INAF-Osservatorio Astronomico de Palermo na Itália, Jeremy Drake do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics em Cambridge, MA e Marco Miceli da Universidade de Palermo.
O Centro de Vôos Espaciais Marshall da Nasa em Huntsville, Alabama, administra o programa de Chandra para a Direcção da Missão de Ciências da NASA em Washington. O Smithsonian Astrophysical Observatory em Cambridge, Massachusetts, controla a ciência e operações de vôo de Chandra.

ALMA DESCOBRE RESERVATÓRIOS DE GÁS FRIO ESCONDIDOS EM GALÁXIAS DISTANTES

O ALMA detectou reservatórios turbulentos de gás frio em torno de galáxias distantes com formação estelar explosiva. Ao detectar CH+ pela primeira vez, este trabalho abre uma nova janela na exploração de uma época crítica de formação estelar no Universo. A presença deste íon lança uma nova luz sobre como é que as galáxias conseguem estender o seu período de formação estelar rápida. Os resultados foram publicados hoje na revista Nature.
Uma equipe liderada por Edith Falgarone (Ecole Normale Supérieure e Observatoire de Paris, França) utilizou o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) para detectar assinaturas do íon de hidreto de carbono CH+ em galáxias distantes com formação estelar explosiva. O grupo de pesquisadores identificou os fortes sinais de CH+ em cinco das seis galáxias estudadas, incluindo a Pestana Cósmica (eso1012). Este trabalho fornece novas informações que ajudam os astrônomos a compreender melhor o crescimento das galáxias e como é que o meio que envolve estes objetos alimenta a formação estelar.

“O CH+ é um íon especial. Precisa de muita energia para se formar e é muito reativo, o que significa que o seu tempo de vida é muito curto e não pode ser transportado para muito longe. 
Por isso, o CH+ mostra-nos como é que a energia flui nas galáxias e no meio ao seu redor” diz Martin Zwaan, astrônomo do ESO, que contribuiu para o artigo científico que descreve os resultados.
Para percebermos como é que o CH+ rastreia a energia podemos fazer uma analogia com estar num barco num oceano tropical durante uma noite escura e sem Lua. Quando as condições são apropriadas, o plâncton fluorescente pode iluminar a região em redor do barco à medida que este avança. A turbulência causada pelo barco deslizando na água excita o plâncton, que emite luz, revelando assim a presença de regiões turbulentas na água escura por baixo de nós. Uma vez que o CH+ se forma exclusivamente em pequenas áreas onde os movimentos turbulentos do gás se dissipam, a sua detecção rastreia essencialmente a energia em escala galáctica.
O CH+ observado revela densas ondas de choque, alimentadas por ventos galácticos rápidos e quentes que têm origem nas regiões de formação estelar das galáxias. Estes ventos fluem ao longo da galáxia e empurram o material para fora desta, no entanto os seus movimentos turbulentos são tais que parte deste material pode ser de novo capturado pela atração gravitacional da própria galáxia. A matéria aglomera-se em enormes reservatórios turbulentos de gás frio de baixa densidade, estendendo-se mais de 30 mil anos-luz a partir da região de formação estelar da galáxia.
“Com o CH+ aprendemos que a energia está armazenada no interior de vastos ventos do tamanho de galáxias e que termina como movimentos turbulentos em reservatórios invisíveis de gás frio que rodeiam a galáxia,” disse Falgarone, autor principal do novo artigo científico. “Os nossos resultados desafiam a teoria de evolução galáctica. Ao dar origem a turbulência nos reservatórios, estes ventos galácticos aumentam a fase de formação estelar explosiva, em vez de a extinguirem.”
A equipe determinou que os ventos galácticos não podem por si próprios alimentar os reservatórios gasosos recentemente descobertos, sugerindo que a massa vem de fusão ou acreção galácticas de correntes de gás escondidas, como previsto pela atual teoria.
“Esta descoberta representa um enorme passo em frente na nossa compreensão de como o fluxo de material é regulado em torno das galáxias com a mais intensa formação estelar explosiva do Universo primordial,” disse o Diretor de Ciência do ESO, Rob Ivison, co-autor do novo artigo. “Este trabalha demonstra bem o que pode ser alcançado quando cientistas de uma variedade de áreas se juntam para explorar as capacidades de um dos mais poderosos telescópios do mundo.”

MUNDO INFERNAL COM CÉU DE TITANIO

O VLT do ESO faz a primeira detecção de óxido de titânio num exoplaneta
Astrônomos usaram o Very Large Telescope do ESO para detectar pela primeira vez óxido de titânio na atmosfera de um exoplaneta. Esta descoberta feita em torno do planeta do tipo Júpiter quente chamado WASP-19b fez uso do poder do instrumento FORS2, tendo-nos fornecido informações únicas sobre a composição química e a estrutura de temperatura e pressão na atmosfera deste mundo quente e incomum. Os resultados foram publicados hoje na revista Nature.
Uma equipe de astrônomos liderada por Elyar Sedaghati, um bolsista do ESO recentemente graduado pela TU Berlim, examinou a atmosfera do exoplaneta WASP-19b com o maior detalhe conseguido até hoje. Este planeta notável tem aproximadamente a mesma massa de Júpiter, mas encontra-se tão perto da sua estrela hospedeira que completa uma órbita em apenas 19 horas. Estima-se que a sua atmosfera tenha uma temperatura de cerca de 2000 graus Celsius.
Quando WASP-19b passa em frente da sua estrela hospedeira, parte da luz estelar atravessa a atmosfera do planeta, deixando assinaturas sutis na luz que chega eventualmente à Terra. Ao usar o instrumento FORS2 montado no Very Large Telescope, a equipe conseguiu analisar cuidadosamente esta luz e deduzir que a atmosfera contém pequenas quantidades de óxido de titânio, água e vestígios de sódio, além de uma forte neblina global de dispersão.
“A detecção de tais moléculas não é fácil,” explica Elyar Sedaghati, que passou dois anos como estudante do ESO trabalhando neste projeto. “Além de dados de qualidade excepcional, precisamos ainda realizar uma análise muito sofisticada. Usamos um algoritmo que explora muitos milhões de espectros, que cobrem uma grande variedade de composições químicas, temperaturas e propriedades de nuvens ou neblinas, de modo a tirar as nossas conclusões.”
O óxido de titânio é raramente visto na Terra. Sabe-se que existe em atmosferas de estrelas frias. Nas atmosferas de planetas quentes como WASP-19b, esta molécula atua como um absorvedor de calor. Se estiverem presentes em grandes quantidades, estas moléculas impedem o calor de entrar ou escapar da atmosfera, levando a uma inversão térmica — a temperatura apresenta-se mais elevada na atmosfera superior e mais baixa na inferior, ou seja, o contrário do que acontece numa situação normal. O ozônio desempenha um papel semelhante na atmosfera terrestre, causando uma inversão na estratosfera.
“A presença de óxido de titânio na atmosfera de WASP-19b tem efeitos substanciais na estrutura da temperatura atmosférica e na circulação,” explica Ryan MacDonald, outro membro da equipe e astrônomo da Universidade de Cambridge, Reino Unido. ”Conseguir estudar exoplanetas com este nível de detalhe é muito promissor e excitante.”
Os astrônomos coletaram observações de WASP-19b durante um período de mais de um ano. Ao medir as variações relativas do raio do planeta em diferentes comprimentos de onda da luz que passa através da atmosfera do exoplaneta e comparando-as aos modelos atmosféricos, os pesquisadores puderam extrapolar diferentes propriedades, tais como o conteúdo químico da atmosfera do exoplaneta.
Esta nova informação sobre a presença de óxidos de metal, tais como o óxido de titânio e outras substâncias, permitirá uma modelagem muito melhor das atmosferas de exoplanetas. Olhando para o futuro, quando os astrônomos conseguirem observar atmosferas de planetas possivelmente habitáveis, estes modelos melhorados darão uma ideia muito melhor de como interpretar tais observações.
“Esta importante descoberta é o resultado de uma renovação do instrumento FORS2, feita exatamente para este efeito,” acrescenta o membro da equipe Henri Boffin do ESO, que liderou o projeto de renovação. “Desde essa altura, o FORS2 tornou-se o melhor instrumento para realizar este tipo de estudos a partir do solo.”

ESTRELA ENVELHECENDO SOPRA BOLHA DIFUSA

Astrônomos usaram o ALMA para capturar esta bela imagem de uma delicada bolha de material expelido pela exótica estrela vermelha U Antliae. 
Estas observações irão ajudar os astrônomos a compreender melhor como é que as estrelas evoluem durante as fases finais do seu ciclo de vida.
Na fraca constelação austral da Máquina Pneumática, um observador cuidadoso munido de binóculos poderá ver uma estrela muito vermelha, que varia ligeiramente em brilho de semana para semana. Esta estrela muito incomum chama-se U Antliae e novas observações obtidas com o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) revelam uma concha esférica bastante fina à sua volta.
U Antliae  é uma estrela de carbono, isto é, uma estrela evoluída, luminosa e fria do ramo assintótico das gigantes. Há cerca de 2700 anos, U Antliae sofreu um período curto de perda de massa rápida. Durante este período de apenas algumas centenas de anos, o material que compõe a concha, que agora observamos nos novos dados ALMA, foi ejetado a alta velocidade. A análise detalhada desta concha mostrou também a existência de nuvens de gás finas e esparsas, as chamadas subestruturas filamentares.
Esta imagem se tornou possível devido à capacidade única do rádio telescópio ALMA em criar imagens nítidas em vários comprimentos de onda. O ALMA, situado no planalto do Chajnantor no deserto chileno do Atacama, conseguiu observar a estrutura da concha da U Antliae com muito mais detalhe do que o conseguido até então.
Os novos dados ALMA não consistem apenas numa única imagem: o ALMA produz um conjunto de dados tridimensionais (um cubo de dados) com cada “fatia” correspondente a um comprimento de onda ligeiramente diferente. Devido ao efeito Doppler, cada fatia diferente do cubo de dados mostra imagens do gás deslocando-se a velocidades diferentes, aproximando-se ou afastando-se do observador. Ao dispormos de velocidades diferentes, podemos cortar a bolha cósmica em fatias virtuais, tal como uma tomografia do corpo humano feita pelo computador. A concha observada apresenta-se simetricamente bastante redonda e muito fina, o que faz dela uma estrutura notável.
Compreender a composição química das conchas e atmosferas destas estrelas, e saber como é que estas conchas se formam por perda de massa, é importante para compreendermos como é que as estrelas, e consequentemente as galáxias, evoluíram no Universo primordial. Conchas como a que observamos em torno de U Antliae mostram uma enorme variedade de componentes químicos baseados no carbono e em outros elementos. Estas conchas ajudam igualmente a reciclar matéria, contribuindo com até 70% da poeira do meio interestelar.