Você já deve ter olhado aquela Lua Cheia incrível no céu e ter tido a vontade de fotografá-la, não é mesmo? Que tal começar a dar os primeiros passos na arte de fotografar os astros? Neste curso introdutório apresentaremos os principais conceitos e técnicas usadas na captura de imagens de objetos astronômicos.
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Com o auxílio do Very Large Telescope (VLT) do ESO, os astrônomos descobriram seis galáxias perto de um buraco negro supermassivo quando o Universo tinha menos de um bilhão de anos de idade. Esta é a primeira vez que um tal grupo é observado tão cedo depois do Big Bang, o que nos ajuda a compreender melhor como é que os buracos negros supermassivos, um dos quais existe no centro da nossa Via Láctea, se formaram e se tornaram tão grandes tão depressa. Estas observações apoiam a teoria de que os buracos negros podem crescer rapidamente dentro de enormes estruturas em forma de teias, alimentando-se das enormes quantidades de gás aí existentes.
“Realizamos este trabalho com o objetivo de compreendermos melhor uns dos objetos astronômicos mais desafiantes: os buracos negros supermassivos do Universo primordial. Estes buracos negros são sistemas bastante extremos e até agora não dispomos de nenhuma explicação convincente para a sua existência,” disse Marco Mignoli, astrônomo no Instituto Nacional de Astrofísica (INAF) em Bolonha, Itália, e autor principal da nova pesquisa publicada hoje na revista Astronomy & Astrophysics Letters.
As novas observações obtidas com o Very Large Telescope (VLT) do ESO revelaram várias galáxias em torno de um buraco negro supermassivo, todas elas situadas na “teia de aranha” cósmica de gás que se estende a mais de 300 vezes o tamanho da Via Láctea. “Os filamentos da teia cósmica são como os fios de uma teia de aranha,” explica Mignoli. “As galáxias permanecem e crescem onde os filamentos se cruzam e correntes de gás — disponíveis para alimentar tanto as galáxias como o buraco negro central supermassivo — podem fluir ao longo dos filamentos.”
A radiação emitida por esta enorme estrutura em teia, com o seu buraco negro de um bilhão de massas solares, viajou até nós desde uma época em que o Universo tinha apenas 0,9 bilhão de anos. “O nosso trabalho colocou uma peça importante no quebra-cabeça ainda muito incompleto que é a formação e o crescimento destes objetos, tão extremos, mas relativamente abundantes, tão rapidamente depois do Big Bang,” disse o coautor do trabalho Roberto Gilli, também astrônomo no INAF em Bolonha, referindo-se aos buracos negros supermassivos.
Os primeiros buracos negros, que se acredita terem se formado a partir do colapso das primeiras estrelas, devem ter crescido muito depressa para atingirem massas de um bilhão de massas solares apenas nos primeiros 0,9 bilhão de anos da vida do Universo. Os astrônomos têm se esforçado para explicar como quantidades suficientemente grandes de “combustível de buraco negro” poderiam estar disponíveis para permitir que esses objetos crescessem até tamanhos enormes em tão pouco tempo. A estrutura recém-descoberta oferece uma explicação provável: a “teia de aranha” e as galáxias no seu interior contêm gás suficiente para fornecer o combustível de que o buraco negro central precisa para se tornar rapidamente um gigante supermassivo.
Mas como é que estas enormes estruturas em forma de teia se formam inicialmente? Os astrônomos acreditam que os halos gigantes da misteriosa matéria escura sejam a chave. Acredita-se que estas enormes regiões de matéria invisível atraiam enormes quantidades de gás no Universo primitivo; juntos, o gás e a matéria escura invisível, formam estas estruturas do tipo de teias, onde galáxias e buracos negros podem evoluir.
“A nossa descoberta apoia a ideia de que os buracos negros mais distantes e massivos se formam e crescem dentro destes halos massivos de matéria escura em estruturas de larga escala e que a ausência de detecções anteriores de tais estruturas se deveu muito provavelmente a limitações observacionais,” disse Colin Norman da Universidade Johns Hopkins em Baltimore, EUA, também coautor do estudo.
As galáxias agora detectadas são algumas das mais fracas que os atuais telescópios conseguem observar. Esta descoberta exigiu observações durante várias horas com os maiores telescópios ópticos disponíveis, incluindo o VLT do ESO. Com o auxílio dos instrumentos MUSE e FORS2 montados no VLT no Observatório do Paranal do ESO, no deserto chileno do Atacama, a equipe confirmou a ligação entre quatro das seis galáxias e o buraco negro. “Acreditamos ter visto apenas a ponta do iceberg e pensamos que as poucas galáxias que descobrimos até agora em torno deste buraco negro supermassivo sejam apenas as mais brilhantes,” comentou a coautora Barbara Balmaverde, astrônoma do INAF em Torino, Itália.
Estes resultados contribuem para compreendermos como é que buracos negros supermassivos e grandes estruturas cósmicas se formam e evoluem. O Extremely Large Telescope do ESO, atualmente em construção no Chile, com os seus poderosos instrumentos será capaz de continuar este trabalho de pesquisa ao observar galáxias ainda mais fracas em torno de buracos negros supermassivos no Universo primordial.
Com o auxílio do Very Large Telescope (VLT) do ESO, os astrônomos descobriram seis galáxias perto de um buraco negro supermassivo, sendo esta a primeira vez que um tal grupo é observado no primeiro bilhão de anos de idade do Universo. Este vídeo artístico mostra o buraco negro central e as galáxias presas na sua “teia” de gás. O buraco negro, que juntamente com o disco que o circunda é conhecido por quasar SDSS J103027.09+052455.0, brilha intensamente à medida que “engole” a matéria que o rodeia.
Crédito: ESO/L. Calçada
Aproximando-se da teia do buraco negro supermassivo.
Esta sequência vídeo nos leva até à teia do buraco negro supermassivo com seis galáxias no seu interior, descoberta no Universo primordial.
Localização da teia do buraco negro supermassivo na constelação do Sextante.
Este mapa mostra a localização de SDSS J103027.09+052455.0, um quasar alimentado por um buraco negro supermassivo rodeado por, pelo menos, seis galáxias na constelação do Sextante. No mapa estão assinaladas a maioria das estrelas visíveis a olho nu sob boas condições de observação e a localizção da estrutura está marcada com um círculo vermelho.
Novas observações mostram disco de formação planetária rasgado por suas três estrelas centrais
3 de Setembro de 2020.
Uma equipe de astrônomos encontrou a primeira evidência direta de que grupos de estrelas podem desfazer os seus discos de formação planetária, deixando-os distorcidos e com anéis inclinados. Esta nova pesquisa sugere que planetas exóticos, talvez parecidos a Tatooine do filme Star Wars, podem se formar em anéis inclinados em discos distorcidos ao redor de estrelas múltiplas. Estes resultados foram obtidos graças às observações com o Very Large Telescope (VLT) do ESO e com o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA).
O nosso Sistema Solar é notavelmente plano, com os planetas orbitando todos no mesmo plano. No entanto, este não é sempre o caso, especialmente em discos de formação planetária situados em torno de estrelas múltiplas, tal como acontece com o objeto deste novo estudo: GW Orionis. Este sistema, localizado a cerca de 1300 anos-luz de distância da Terra na constelação de Orion, tem três estrelas e um disco deformado e quebrado ao seu redor.
“As nossas imagens revelam um caso extremo onde o disco não é de modo nenhum plano, mas sim distorcido e com um anel desalinhado que se separou do disco,” explica Stefan Kraus, professor de astrofísica na Universidade de Exeter, no Reino Unido, que liderou a pesquisa publicada hoje na revista Science. O anel desalinhado situa-se na parte interna do disco, próximo às três estrelas.
Esta pesquisa revela também que o anel interno contém 30 massas terrestres de poeira, o que pode ser suficiente para formar planetas. “Qualquer planeta que se forme dentro do anel desalinhado irá orbitar as estrelas em órbitas muito oblíquas. Prevemos descobrir muitos planetas em órbitas oblíquas bastante separadas em futuras campanhas de obtenção de imagens de planetas, por exemplo com o ELT,” diz Alexander Kreplin, membro da equipe da Universidade de Exeter, referindo-se ao Extremely Large Telescope do ESO, previsto para começar a trabalhar em meados desta década. O fato de mais de metade das estrelas no céu nascer com uma ou mais companheiras, gera expectativas interessantes: a possível existência de uma população desconhecida de exoplanetas que orbitam as suas estrelas em órbitas muito inclinadas e distantes.
Para chegar a estas conclusões, a equipe observou GW Orionis durante 11 anos. A campanha começou em 2008 com o instrumento AMBER e posteriormente o GRAVITY, ambos montados no Interferômetro do VLT do ESO, o qual combina a radiação coletada por diferentes telescópios do VLT. Estes instrumentos foram utilizados para estudar a dança gravitacional das três estrelas do sistema e mapear as suas órbitas. “Descobrimos que as três estrelas não orbitam no mesmo plano, mas têm as suas órbitas desalinhadas relativamente umas às outras e relativamente ao disco,” explica Alison Young, também membro da equipe das Universidades de Exeter e Leicester.
Os cientistas observaram também este sistema com o instrumento SPHERE, montado no VLT, e com o ALMA, do qual o ESO é um parceiro, tendo conseguido obter imagens do anel interno, o que confirmou o seu desalinhamento. O SPHERE do ESO também lhes permitiu ver pela primeira vez a sombra que este anel lança no resto do disco, o que ajudou a determinar a forma tridimensional do anel e do disco em geral.
A equipe internacional, que inclui pesquisadores do Reino Unido, Bélgica, Chile, França e Estados Unidos, combinou suas observações exaustivas com simulações computacionais para compreender o que tinha acontecido ao sistema. Pela primeira vez, eles foram capazes de vincular claramente os desalinhamentos observados ao teórico “efeito de ruptura do disco”, o que sugere que a atração gravitacional conflituosa das estrelas nos diferentes planos pode efetivamente deformar e quebrar seus discos.
As simulações mostraram que o desalinhamento das órbitas das três estrelas pode fazer com que o disco que as rodeia se parta em anéis distintos, o que é exatamente o que vemos nestas observações. A forma observada do anel interior corresponde também às previsões de simulações numéricas de como o disco se parte nestas condições.
Curiosamente, outra equipe, que estudou o mesmo sistema com o auxílio do ALMA, pensa que é necessário outro ingrediente para explicar este sistema. “Pensamos que é necessária a presença de um planeta entre estes anéis para explicar porque é que o disco se partiu,” diz Jiaqing Bi da Universidade Victoria no Canadá, que liderou um estudo sobre GW Orionis publicado em maio deste ano na revista The Astrophysical Journal. Esta equipe identificou três anéis de poeira nas observações ALMA, sendo o anel mais externo o maior já observado em discos de formação planetária.
Observações futuras com o ELT do ESO e outros telescópios poderão ajudar os astrônomos a desvendar completamente a natureza de GW Orionis e a revelar planetas jovens em formação em torno das suas três estrelas.
A simulação de computador abaixo mostra a evolução do sistema GW Orionis. Os cientistas acreditam que o disco ao redor das três estrelas no sistema era inicialmente plano, muito parecido com o disco formador de planetas que vemos ao redor de muitas estrelas. A simulação mostra que o desalinhamento nas órbitas das três estrelas fez com que o disco ao redor delas se dividisse em anéis distintos, que é exatamente o que é visto nas observações do sistema.
Crédito: Exeter/Kraus et al.
Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), ESO/Exeter/Kraus et al.
Imagem acima foi obtida com o auxílio do ALMA, do qual o ESO é parceiro, e do instrumento SPHERE montado no Very Large Telescope do ESO, foram obtidas imagens de GW Orionis, um sistema estelar triplo com uma região interna peculiar. Contrariamente aos discos de formação planetária planos que observamos em torno de muitas estrelas, GW Orionis apresenta um disco distorcido, deformado pelos movimentos das três estrelas no seu centro. A imagem ALMA (à esquerda) mostra a estrutura anelar do disco, com o anel mais interno separado do resto do disco. As observações SPHERE (à direita) permitiram aos astrônomos observar pela primeira vez a sombra que este anel lança sobre o resto do disco, o que tornou possível reconstruir a sua forma distorcida.
Animação artística do disco distorcido e partido de GW Orionis.
Contrariamente aos discos de formação planetária planos que observamos em torno de muitas estrelas, GW Orionis apresenta um disco distorcido, deformado pelos movimentos das três estrelas no seu centro. As duas animações abaixo (A e B) permitem ver com muito detalhe o disco distorcido e o anel inclinado que foi arrancado ao disco. As animações baseiam-se num modelo computacional da região interna de GW Orionis fornecido pela equipe. Os pesquisadores conseguiram reconstruir as órbitas tridimensionais das estrelas e a forma tridimensional do disco a partir dos dados observacionais.
VÍDEO A
VÍDEO B
Créditos dos vídeos: ESO/Exeter/Kraus et al./L. Calçada
Por: Paul Rincon Editor de ciência da BBC News / 15 julho 2020.
Astrônomos acreditam que estrela passou por uma supernova ‘parcial’ Foto: UNIVERSIDADE DE WARWICK / MARK GARLICK
Trata-se de uma estrela que sobreviveu a uma supernova e, depois de uma explosão nuclear, foi lançada à nossa galáxia com uma velocidade de 900.000 km/h — atipicamente rápida para uma estrela com baixa massa como esta.
Uma supernova é uma poderosa explosão que ocorre quando algumas estrelas chegam ao fim de suas vidas; mas, neste caso, a explosão não foi suficiente para destruí-la.
Conhecido como SDSS J1240 + 6710, o objeto foi descoberto em 2015 por dois pesquisadores brasileiros, Kepler Oliveira e Gustavo Ourique, além de Detlev Koester, astrônomo na Alemanha.
Astrônomos acreditam que o objeto, do tipo anã branca, estava originalmente orbitando outra estrela, que pode ter sido lançada na direção oposta.
Quando duas estrelas orbitam assim entre elas, são descritas como “binárias”. Apenas uma das estrelas que comporia a dupla foi detectada pelos astrônomos, no entanto.
Composição atípica
Já se sabia anteriormente que a anã branca tem também uma composição atmosférica incomum — sem hidrogênio nem hélio, como é comum, mas sim contendo uma mistura atípica de oxigênio, néon, magnésio e silício.
Agora, usando o telescópio espacial Hubble, uma equipe internacional também identificou carbono, sódio e alumínio na atmosfera da estrela, todos produzidos nas primeiras reações termonucleares de uma supernova.
Mas há também uma clara ausência do que é conhecido como o “grupo de ferro” de elementos — ferro, níquel, cromo e manganês.
Esses elementos mais pesados são normalmente “cozidos” a partir dos mais leves e compõem as características definidoras das supernovas termonucleares.
A falta de elementos do grupo de ferro na SDSSJ1240 + 6710 sugere que a estrela passou por uma supernova parcial antes que a queima nuclear acabasse.
Autor principal do estudo, publicado em um periódico da Sociedade Real de Astronomia, no Reino Unido, o professor Boris Gänsicke afirmou: “Esta estrela é única porque possui todas as características essenciais de uma anã branca, mas tem velocidade muito alta e elementos abundantes incomuns que não fazem sentido com sua baixa massa”.
“Sua composição química tem a ‘impressão digital’ da queima nuclear, uma massa baixa e uma velocidade muito alta; todas essas características implicam que ela deve ter vindo de algum tipo de sistema binário e deve passado por uma ignição termonuclear. Foi um tipo de supernova, mas de um tipo que nunca vimos antes”, disse Gänsicke, professor do departamento de física da Universidade de Warwick.
Kepler, da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, também faz parte da equipe que assina o artigo.
Através do telescópio espacial Hubble, equipe internacional conseguiu detalhar composição da SDSS J1240 + 6710
A alta velocidade observada pode ser explicada pela possibilidade de que as duas estrelas tenham sido lançadas em direções opostas, como uma espécie de efeito de estilingue após a explosão.
Os cientistas também conseguiram medir a massa da estrela, que é particularmente baixa para uma anã branca, apenas 40% da massa do nosso Sol. Isso vai ao encontro de uma supernova parcial que não destruiu completamente a estrela.
A natureza da queima nuclear que ocorre em uma supernova é diferente das reações que liberam energia em usinas nucleares ou na maioria das armas nucleares. A maioria dos usos da energia nuclear na Terra depende da fissão — que decompõe elementos mais pesados em elementos mais leves. Isto é diferente da fusão que ocorre em uma estrela.
“O processo durante uma supernova termonuclear é muito semelhante ao que tentamos alcançar na Terra para usinas do futuro: fusão nuclear de elementos mais leves em outros mais pesados, o que libera grandes quantidades de energia”, explicou Gänsicke à BBC News.
“Em um reator de fusão, usamos o elemento mais leve, o hidrogênio. Em uma supernova termonuclear, a densidade e a temperatura na estrela se tornam tão altas que a fusão de elementos mais pesados inflama — começando com o carbono e oxigênio como ‘‘combustíveis’’ e passando para a fusão de elementos cada vez mais pesados.”
As supernovas termonucleares melhor estudadas são classificadas como Tipo Ia. Estas ajudaram na descoberta da energia escura e agora são rotineiramente usadas para mapear a estrutura do Universo. Mas há evidências crescentes de que supernovas termonucleares podem ocorrer sob condições muito diferentes.
A SDSSJ1240 + 6710 pode ser o sobrevivente de um tipo de supernova que ainda não foi observada enquanto está acontecendo.
Sem o níquel radioativo que alimenta o brilho duradouro das supernovas Tipo Ia, a explosão que enviou a anã branca para sua veloz jornada por nossa galáxia teria sido um breve flash de luz difícil de ser descoberto.
Concepção artística da bolha gigante de gás quente e incandescente formada pela supernova (a) e da anã branca que, arremessada pela explosão, começa sua jornada em alta velocidade pela Via Láctea (b). Como vimos na matéria principal, para os cientistas, tratava-se provavelmente de uma estrela binária que sobreviveu à explosão gerada pela pressão exercida pela força da gravidade em direção ao núcleo (c – setas azuis), arremessou a estrela (b) e sua companheira pela nossa galáxia em direções opostas.
Resumindo, o que é uma supernova?
Supernova é a morte violenta de grandes e massivas estrelas através do colapso de seu núcleo. Isto pode ocorrer em uma única estrela ou em um sistema binário de estrela (quando uma delas rouba a matéria da companheira). Abaixo, temos a simulação de uma única estrela se transformando numa supernova. Aqui, a estrela consumiu todo o combustível que a mantinha viva e em equilíbrio: o hidrogênio. Com isto, para sustentar sua fusão (temperatura e pressão) ela passa aconsumir e transformar hélio em carbono ecriandonovos elementos pesados como zinco e ferro. Chega a um ponto em que nãoconsegue mais sustentar seu equilíbrio de fusão,pois seu núcleo agora formado de ferro não suporta mais a pressão, começa a colapsar por força da gravidade que tende a empurrar cada vez mais toda energia para o centro. Por outro lado, a falta de combustível nuclear faz as camadas externas e toda sua massa começar a desabar, aumentando a pressão sobre o centro, formado predominantemente de ferro. Por fim, com o núcleo extremamente pesado e não aguentando tamanha força,a estrela explode. Dependendo do seu tamanho sua explosão pode “acionar”, pela onda de choque, o nascimento de novas estrelas em suaou em outras galáxias, gerar uma estrela de nêutrons (cerca de um terço do tamanho do Sol), um buraco negro (quando o núcleo implode nas supergigantes) ou uma nebulosa e, neste caso, um berçário de estrelas. Assim, em diferentes formas a vida continua!
Credito do vídeo: Supernova explosion 2 – ESO/spaceengine.org/L. Calçada
O Jantar de um Buraco Negro aproxima-se a grande velocidade.
VLT descobre nuvem sendo despedaçada por um buraco negro.
Utilizando o Very Large Telescope do ESO, uma equipe de astrônomos descobriu uma nuvem de gás, com várias vezes a massa da Terra, a aproximar-se rapidamente do buraco negro situado no centro da Via Láctea. Esta é a primeira vez que uma nuvem “condenada” é observada em aproximação a um buraco negro supermassivo. Os resultados serão publicados a 5 de Janeiro de 2012 na revista Nature.
Ao longo de um programa de 20 anos de duração que utiliza os telescópios do ESO para monitorizar o movimento das estrelas em torno do buraco negro supermassivo situado no centro da nossa galáxia, uma equipe de astrônomos liderada por Reinhard Genzel (Instituto Max-Planck para a Física Extraterrestre – MPE- Garching, Alemanha), descobriu um objeto único em aproximação rápida ao buraco negro.
Nos últimos sete anos, a velocidade deste objeto praticamente duplicou, atingindo mais de 8 milhões de km/hora. Encontra-se numa órbita muito alongada e a meados de 2013 passará a uma distância de apenas 40 bilhões de quilômetros do horizonte de acontecimentos do buraco negro, uma distância de cerca de 36 horas-luz. Trata-se, em termos astronômicos, de um encontro com um buraco negro supermassivo extremamente próximo.
Este objeto é muito mais frio do que as estrelas circundantes (com uma temperatura de apenas cerca de 280º Celsius) e é essencialmente composto de hidrogênio e hélio. Trata-se de uma nuvem de poeira e gás ionizado com uma massa de cerca de três vezes a da Terra. A nuvem brilha sob a intensa radiação ultravioleta emitida por estrelas quentes, que se encontram em seu redor no coração superlotado da Via Láctea.
A atual densidade da nuvem é muito maior do que o gás quente que rodeia o buraco negro. No entanto, à medida que a nuvem se aproxima do monstro esfomeado, a pressão externa que vai aumentando, irá comprimir a nuvem. Ao mesmo tempo, a grande força gravitacional do buraco negro, o qual tem uma massa quatro milhões de vezes maior que a do Sol, continuará a acelerar o movimento para o interior e a esticar a nuvem ao longo da sua órbita.
“A imagem de um astronauta, próximo de um buraco negro, a ser esticado até ficar tipo esparguete é bastante comum em ficção científica. Mas agora podemos efetivamente ver isso a acontecer à nova nuvem descoberta, que não vai sobreviver à experiência,” explica Stefan Gillesseen (MPE), autor principal do artigo científico que descreve os resultados.
As bordas da nuvem começam já a rasgar-se e espera-se que a nuvem se desfaça completamente em pedaços nos próximos anos. Os astrônomos vêem já sinais claros do aumento da perturbação no período de 2008 a 2011.
Espera-se também que o material se torne muito mais quente à medida que se aproximar do buraco negro em 2013 e comece a emitir em raios-X. Atualmente existe pouco material próximo do buraco negro, por isso a refeição recém-chegada será o combustível dominante do buraco negro durante os próximos anos.
Uma explicação para a formação da nuvem é que o material que a compõe possa ter vindo de estrelas jovens de grande massa que se encontram nas proximidades e que perdem massa muito rapidamente devido a ventos estelares. Estrelas deste tipo sopram literalmente o seu gás para o exterior. A colisão de ventos estelares de uma estrela dupla conhecida que orbita em torno do buraco negro central pode ter levado à formação da nuvem.
“Os próximos dois anos serão muito interessantes e deverão trazer-nos informação extremamente valiosa sobre o comportamento da matéria em torno destes objetos massivos tão extraordinários,” conclui Reinhard Genzel.
No vídeo abaixo temos um zoom ao centro da galáxia. Uma viagem até o ponto onde o evento descrito acima esta ocorrendo. Esta sequência de zoom começa com uma visão da Via Láctea. Vamos nos aproximando cada vez mais do aglomerado na região central, na constelação de Sagitário (O Arqueiro). Ao mudar para uma visão infravermelha, vemos através das nuvens empoeiradas nesta direção, objetos orbitando o buraco negro supermassivo que fica no centro da Via Láctea. No final, temos uma visão mostrando o movimento de uma nuvem de gás recém-descoberta que está caindo rapidamente em direção ao buraco negro central.
Abaixo, o vídeo apresenta uma simulação da nuvem observada, mostrando o comportamento futuro (até 2043) da nuvem de gás se aproximando do buraco negro supermassivo no centro da Via Láctea. É o mesmo risco que uma estrela corre ao se aproximar de um Buraco Negro.
