Astrônomos lançaram um novo olhar sobre uma velha supernova e descobriram que ela havia se virado ao avesso durante a explosão. O ferro, que se forma durante a morte das estrelas, geralmente fica no centro dos restos da supernova. Em Cassiopeia A, porém, ele foi encontrado do lado externo.
Essa análise lança também alguma luz sobre um fenômeno chamado de “chute de estrelas de nêutrons”, quando a estrela de nêutrons formada em uma supernova recua durante a explosão.
Cassiopeia A (ou, abreviando, Cas A) é o resultado de uma supernova de núcleo colapsado, um tipo de explosão estelar que atinge apenas estrelas muito massivas. Ela está localizada a 11 mil anos-luz da Terra e explodiu há 330 anos, o que a torna a segunda supernova mais jovem de nossa galáxia.
Como estrelas funcionam à base de hidrogênio, quando já o gastaram todo alguém tem que ceder. O núcleo da estrela começa a colapsar e sua temperatura aumenta no processo, o que significa que a estrela pode começar a fundir hélio em vez de hidrogênio. Todas as estrelas da sequência principal (como o nosso Sol) um dia acabarão por atingir essa fase de “gigante vermelha”.
O que acontece em seguida, no entanto, depende de como elas são. Estrelas muito massivas, com mais de oito vezes a massa do Sol, começam a fundir elementos mais pesados. Elas consomem carbono, oxigênio, néon e silício, enquanto seu núcleo colapsa cada vez mais e suas camadas exteriores se resfriam e expandem. Por fim, o que resta é um núcleo de ferro. A fusão do ferro consome mais energia do que gera, por isso a fusão para.
Agora que não existe mais a pressão externa da fusão, a gravidade assume o controle e a estrela colapsa. Em mais ou menos um segundo o núcleo da estrela encolhe, de algo com aproximadamente o tamanho da Terra, para uma estrela de nêutrons (com cerca de 15km de diâmetro) ou um buraco negro (teoricamente com 0km). As partículas subatômicas que constituíam o núcleo são esmagadas umas contra as outras e prótons e elétrons se transformam em nêutrons e neutrinos.

Esses neutrinos correm para fora da estrela, empurrando as camadas da estrela de volta para o espaço. Esse “salto” de neutrinos dá às camadas caindo em direção ao núcleo da estrela, que agora são uma onda de choque movendo-se para fora, energia suficiente para fundir elementos ainda mais pesados: ouro, prata, platina e até mesmo urânio são formados em supernovas.
Os neutrinos que se formaram durante o colapso da estrela alcançam a Terra antes de vermos qualquer luz – eles ganham uma vantagem enquanto a onda de choque ainda está lutando com as camadas externas da estrela moribunda. A luz é emitida como resultado da onda de choque batendo contra gás e poeira em seu caminho para fora da supernova. Ao estudar essa luz, os astrônomos conseguem identificar os elementos presentes nos remanescentes da explosão. A Cas A, que tinha algo entre 15 e 25 vezes a massa do Sol antes de explodir, seguiu esse caminho, mas algo estranho aconteceu.
O ferro que se formou durante sua morte foi ejetado do centro do que restou da supernova, de acordo com um novo artigo de Uma Hwang, do Goddard Space Flight Centre, em Maryland, e J Martin Laming, do Laboratório de Pesquisa Naval, em Washington, publicado no The Astrophysical Journal.
Uma e Laming estudaram os dados de raios-X da Cas A coletados pelo Observatório de Raios-X Chandra, da Nasa e observaram que vários elementos estavam distribuídos pelos restos da supernova e que todo o ferro que viram estava bem fora de sua região central. “O surpreendente é vermos todo o ferro que esperávamos, mas do lado de fora, com aparentemente nada no centro”, declara Laming.
Nós estamos vendo a Cas A 330 anos depois de sua explosão. Normalmente, não seríamos capazes de ver os dejetos internos tão cedo na evolução de um remanescente estelar. Mas graças a uma estrela companheira que “roubou” parte de seu material, o predecessor do remanescente perdeu muita massa. Isso quer dizer que podemos olhar para dentro da Cas A muito mais cedo do que seria possível em outras circunstâncias.
“A perda de massa permitiu que os choques que iluminam os dejetos nos raios-X escapassem quase completamente da estrela em pouco mais de 300 anos, por isso tantos dejetos podem ser observados”, explicou Uma. “Ainda que a Cas A seja de fato o segundo remanescente de supernova mais jovem de nossa galáxia, ela é praticamente a única supernova de núcleo colapsado que exibe uma emissão significativa de dejetos de ferro”.

Esse golpe de sorte significa que Uma e Laming puderam investigar outro fenômeno associado às supernovas de núcleo colapsado: o “chute” das estrelas de nêutrons.
Há muito se sabe que as estrelas de nêutrons deixadas para trás após a explosão das supernovas afastam-se do centro da explosão. Isso é chamado de “chute” da estrela de nêutrons. Uma e Laming acreditam que esse chute seja gerado por instabilidades no núcleo da supernova. Se o momento for conservado (e ele deve ser, se o chute da estrela de nêutrons acontecer assim), os dejetos se moveriam na direção oposta à da estrela de nêutrons – e isso é exatamente o que eles viram na Cas A. Os dejetos, como um todo, se moveram na direção oposta à da estrela de nêutrons. Mas eles não viram o ferro se movendo nessa direção, o que também seria esperado.
Essa análise, porém, é apenas a primeira tentativa de uma visão detalhada e compreensiva dos dejetos da Cas A, que emitem raios-X. E esperamos que não seja a última. “Acredite se quiser, mas esses dados provavelmente podem gerar um estudo no mínimo quatro vezes mais detalhado, mas é necessária muita mão de obra humana e computadorizada”, declarou Hwang. “Esperamos que alguns teóricos que estão trabalhando com simulações de explosões de colapso de núcleo percebam que há dados por aí que podem começar a por suas teorias a teste”.
O NuSTAR, o primeiro laboratório de raios-X de alta energia, deve ser lançado este ano. Ele deve ser capaz de fornecer dados melhores com os quais os astrônomos possam investigar como a Cas A surgiu e como sua estrela de nêutrons foi chutada.
Além disso, ele ajudará a localizar titânio-44 nos restos da supernova. Esse núcleo radioativo é produzido no mesmo processo que gera o ferro puro – e assim deve ser distribuído da mesma maneira. Laming afirma que as evidências dos dados atuais sugerem que ele não está localizado junto com o ferro nos arredores do que restou da supernova, mas que está, na verdade, em seu centro. Porém, alerta ele, os dados ainda estão confusos e são inconclusivos. O NuSTAR será capaz de produzir imagens do titânio-44 e, com sorte, fornecer respostas mais definitivas. “Se for verdade, será uma surpresa e tanto”, apontou Laming.
O titânio-44 no centro do remanescente estelar poderia dizer algo sobre a presença do ferro ‘invisível’ (ou seja, que não recebeu ondas de choque) que também pode existir por lá, ou poderia fornecer pistas acerca dos detalhes da explosão, ou da natureza da estrela de nêutrons, observou Uma.

Concepção artística das camadas internas da estrela que precedeu a Cassiopeia A

Imagem da Cassiopeia A obtida pelo Chandra. O ferro está em azul, e os outros elementos são enxofre (em verde) e magnésio (em vermelho)

Fonte : SCIAM

Com informações do ESO – 28/03/2012

Muitos mundos

Que há mais planetas do que estrelas na Via Lácteavocê já sabia.

O que os astrônomos agora verificaram é que os planetas rochosos não muito maiores que a Terra são também comuns nas zonas habitáveis em torno das estrelas vermelhas de baixa luminosidade – o levantamento anterior não era sensível a essa classe de exoplanetas.

A equipe internacional estimou que existem dezenas de bilhões desses planetas – geralmente chamados de super-Terras – só na nossa galáxia, a Via Láctea, e provavelmente cerca de uma centena na vizinhança imediata do Sol.

Esta é a primeira medição direta da frequência de super-Terras em torno de anãs vermelhas, as quais constituem cerca de 80% de todas as estrelas da Via Láctea.

Esta primeira estimativa direta do número de planetas leves em torno das estrelas anãs vermelhas foi realizada com a ajuda do espectrógrafo HARPS instalado no telescópio de 3,6 metros que se encontra do Observatório do ESO, em La Silla, no Chile.

Anãs vermelhas

A equipe do HARPS está à procura de exoplanetas que orbitam os tipos de estrelas mais comuns da Via Láctea, as anãs vermelhas – também conhecidas como anãs do tipo M, o que corresponde ao mais frio dos sete tipos espectrais pertencentes a um esquema simples de classificação das estrelas segundo a sua temperatura e a aparência do seu espectro.

Essas estrelas apresentam fraca luminosidade e são pequenas quando comparadas com o Sol. No entanto, são muito comuns e vivem durante muito tempo, correspondendo por isso a 80% de todas as estrelas da Via Láctea.

“As nossas novas observações obtidas com o HARPS indicam que cerca de 40% de todas as estrelas anãs vermelhas possuem uma super-Terra que orbita na zona habitável, isto é, onde água líquida pode existir na superfície do planeta,” diz Xavier Bonfils, líder da equipe.

“Como as anãs vermelhas são muito comuns – existem cerca de 160 bilhões de estrelas deste tipo na Via Láctea – chegamos ao resultado surpreendente de que existirão dezenas de bilhões destes planetas só na nossa galáxia,” completou Bonfils.

Super-Terras e gigantes gasosos

A equipe HARPS analisou uma amostra cuidadosamente selecionada de 102 estrelas anãs vermelhas, que podem ser observadas no céu austral, durante um período de seis anos.

Foram encontradas nove super-Terras (planetas com massas compreendidas entre uma e dez vezes a massa terrestre), incluindo duas no interior das zonas habitáveis das estrelas Gliese 581 e Gliese 667 C.

Combinando todos os dados, incluindo observações de estrelas sem planetas, e observando a fração de planetas existentes que poderiam ser descobertos, a equipe conseguiu descobrir quão comuns são os diferentes tipos de planetas em torno de anãs vermelhas.

O resultado é que a frequência de ocorrência de super-Terras na zona habitável é de 41%, estendendo-se entre 28% e 95%.

Por outro lado, planetas de maior massa, semelhantes a Júpiter e Saturno – os chamados gigantes gasosos -, raramente são encontrados em torno de anãs vermelhas. Prevê-se que estes planetas gigantes (com massas compreendidas entre 100 e 1.000 vezes a massa terrestre) apareçam em menos de 12% deste tipo de estrelas.

Esta é a parte principal do instrumento HARPS, durante sua fase de montagem. [Imagem: HARPS/Unige]

Muitos vizinhos

Como existem muitas estrelas anãs vermelhas próximo do Sol, esta nova estimativa significa que existem provavelmente cerca de cem exoplanetas do tipo super-Terra nas zonas habitáveis de estrelas na vizinhança solar, a distâncias menores que 30 anos-luz.

“A zona habitável em torno de uma anã vermelha, onde a temperatura é favorável à existência de água líquida na superfície do planeta, encontra-se muito mais próxima da estrela do que a Terra do Sol,” diz Stéphane Udry, membro da equipe. “Mas sabe-se que as anãs vermelhas estão sujeitas a erupções estelares, o que faria com que o planeta fosse banhado por radiação ultravioleta e raios-X, tornando assim a vida mais improvável.”

Um dos planetas descobertos no rastreio HARPS de anãs vermelhas é o Gliese 667 Cc. Este é o segundo planeta descoberto neste sistema estelar triplo e parece estar próximo do centro da zona habitável.

Embora este planeta seja mais de quatro vezes mais pesado do que a Terra, é o “irmão gêmeo” mais parecido com a Terra encontrado até agora e possui quase com certeza as condições necessárias à existência de água líquida à sua superfície.

É a segunda super-Terra descoberta no interior da zona habitável de uma anã vermelha durante este rastreio HARPS, depois de Gliese 581d, anunciado em 2007 e confirmado em 2009.

“Agora que sabemos que existem muitas super-Terras em órbita de anãs vermelhas próximas de nós, precisamos identificar mais delas utilizando tanto o HARPS como futuros instrumentos. Espera-se que alguns destes planetas passem em frente das suas estrelas hospedeiras à medida que as orbitam – o que nos dará uma excelente oportunidade de estudar a atmosfera do planeta e procurar sinais de vida,” conclui Xavier Delfosse, outro membro da equipe.

Instrumento HARPS

O instrumento HARPS (High Accuracy Radial velocity Planetary Search) mede a velocidade radial das estrelas com uma precisão extraordinária.

Um planeta que se encontre em órbita de uma estrela faz com que esta se desloque para cá e para lá relativamente a um observador distante na Terra.

Devido ao efeito Doppler, esta variação na velocidade radial induz um desvio no espectro da estrela na direção dos maiores comprimentos de onda quando a estrela se afasta (chamado desvio para o vermelho) e na direção dos menores comprimentos de onda quando esta se aproxima (desvio para o azul).

Este minúsculo desvio do espectro da estrela pode ser medido por um espectrógrafo de alta precisão como o HARPS e utilizado para inferir a presença de um planeta.

Esta concepção artística retrata o entardecer visto da super-Terra Gliese 667 Cc. A estrela mais brilhante no céu é a anã vermelha Gliese 667 Cc, que é parte de um sistema triplo de estrelas. As outras duas estrelas mais distantes, Gliese 667 A e B, aparecem no céu à direita. Astrônomos estimaram que existem dezenas de bilhões de planetas rochosos orbitando anãs vermelhas de baixa luminosidade somente na Via Láctea.[Imagem: ESO/L. Calçada]

Fonte : Inovação Tecnológica

Desafiando as leis da natureza

Uma equipe internacional de astrônomos achou algo quase inacreditável: uma galáxia retangular.

"No Universo ao nosso redor, a maioria das galáxias tem uma dentre três formas: esferoidal, disco ou irregular," comentou o professor Alister Graham da Universidade de Tecnologia de Swinburne, na Austrália, membro da equipe que congrega ainda astrônomos da Alemanha, Suíça e Finlândia.

Mas descobrir uma galáxia retangular "é como descobrir uma nova espécie que, à primeira vista, parece desafiar as leis da natureza".

"É uma daquelas coisas que só pode fazer você rir, porque ela não deveria existir, ou, pelo menos, nós não esperávamos que existisse," disse Graham.

A galáxia retangular, batizada de LEDA 074886, está a 700 milhões de anos-luz da Terra. [Imagem: Swinburne University of Technology]

Galáxia retangular

A galáxia retangular, que lembra a lapidação típica de uma esmeralda, foi descoberta durante um rastreio feito pelo telescópio japonês Subaru.

Serão necessárias observações adicionais para desvendar o mistério, mas os astrônomos afirmam que seja improvável que essa galáxia seja um cubo.

O mais provável, acreditam eles, é que ele lembra um disco inflado visto de lado.

Quanto à explicação do seu formato, a hipótese mais plausível é que ela seja fruto de uma colisão entre galáxias, ainda estando em processo de se "ajeitar" – o único problema é que ela é muito pequena, considerada uma galáxia-anã.

A galáxia retangular, batizada de LEDA 074886, está a 700 milhões de anos-luz da Terra.

Uma galáxia retangular "é uma daquelas coisas que só pode fazer você rir, porque ela não deveria existir, ou, pelo menos, nós não esperávamos que existisse."[Imagem: Swinburne University of Technology]

Fonte : Inovação Tecnológica