Binárias com anã marrom e limite de massa estelar

 Um objeto deve pesar pelo menos 70 vezes a massa de Júpiter para iniciar a fusão de hidrogênio e atingir o status de estrela. Se ele pesa menos, em vez disso, a estrela não se acende e se torna uma anã marrom. Como chegaram a essa conclusão? Os dois cientistas estudaram 31 binários de anãs marrons fracos (pares desses objetos que orbitam uns aos outros) usando o sistema de ótica adaptável a estrela do guia de laser do Observatório WM Keck (LGS AO) para coletar imagens ultra-nítidas deles e rastrear seus movimentos orbitais usando observações de alta precisão. "Estamos trabalhando nisso desde que o LGS AO do Keck Observatório revolucionou a astronomia terrestre há uma década", disse Dupuy. "Keck é o único observatório que vem fazendo isso de forma consistente por mais de 10 anos. Que os dados de longa duração e de alta qualidade do sistema laser estão no cerne deste projeto".

Seu objetivo era medir as massas dos objetos nesses binários, uma vez que a massa define o limite entre estrelas e anãs marrons. A equipe de pesquisa também usou o Hubble Space Telescope para obter as imagens extremamente nítidas necessárias para distinguir a luz de cada objeto no par.

No entanto, o preço de tais imagens ampliadas e de alta resolução do Observatório Hubble e Keck é que não existe um quadro de referência para identificar o centro de massa. Imagens de campo amplo do telescópio Canadá-França-Havaí (CFHT) contém centenas de estrelas, desde que a grade de referência faz-se necessária para medir o centro de massa para cada binário.

Esta animação mostra vários dos binários deste estudo, cada um orbitando em torno de seu centro de massa, que é marcado por um x. As cores indicam temperaturas da superfície, do mais quente ao mais frio: ouro, vermelho, magenta ou azul. A imagem de fundo é um mapa de todo o céu visível do Havaí e uma silhueta de Maunakea, sede do Observatório Keck e do Telescópio Canadá-França-Havaí, onde este estudo foi realizado na última década. Cada binário é mostrado aproximadamente onde está localizado no céu noturno. Os tamanhos reais dessas órbitas no céu são muito pequenas (cerca de um bilionésimo da área coberta por um "x"), mas os tamanhos das órbitas mostrados na animação são precisos em relação um ao outro. A animação também está no extremo rápido, onde cada segundo na animação corresponde a aproximadamente 2 anos de tempo real. O resultado do programa de observação de uma década é a primeira grande amostra de massas anãs marrons. "É a sinergia entre o Observatório Keck e CFHT que realmente nos leva ao poder total dos resultados", disse Dupuy. "Como eles dizem, coisas boas vêm para aqueles que esperam. Embora tenhamos muitos resultados de anãs marrons interessantes nos últimos 10 anos, essa grande amostra de massas é a grande recompensa. Essas medidas serão fundamentais para entender as anãs e estrelas marrons há muito tempo", disse Liu.

Os astrônomos têm usado binários para medir massas de estrelas há mais de um século. Para determinar as massas de um binário, mede-se o tamanho e a velocidade das órbitas das estrelas em torno de um ponto invisível entre elas onde a atração da gravidade é igual (conhecido como "centro de massa"). No entanto, as anãs marrons binárias orbitam muito mais lentamente do que as estrelas binárias, devido às suas massas mais baixas. E porque as as luzes das anãs marrons são mais fracas que dos outros tipos de estrelas, elas só podem ser estudadas em detalhes com os telescópios mais poderosos do mundo.

Próximos passos

A informação que Dupuy e sua equipe de descoberta reuniram permitiu que desenhassem várias conclusões sobre o que distingue as estrelas dos anãs marrons. Os objetos mais pesados ​​do que 70 massas de Júpiter não são suficientemente frios para serem anãs marrons, o que implica que todas as estrelas são alimentadas por fusão nuclear. Os objetos de massa abaixo de 70-Júpiter estão destinados a ser anãs marrons. Esta massa mínima é um pouco menor do que as teorias tinham previsto, mas ainda consistente com os últimos modelos de evolução da anã marrom. Além do corte de massa, eles descobriram um corte de temperatura superficial. Qualquer objeto mais frio do que 1.600 Kelvin (cerca de 2.400 graus Fahrenheit) não é uma estrela, mas uma anã marrom. Esta divisão simples entre estrelas e anãs marrons tem sido usada há muito tempo. Na verdade, os astrônomos tiveram teorias sobre o quão maciço a bola em colapso deve ser para formar uma estrela há mais de 50 anos. No entanto, a linha divisória em massa nunca foi confirmada pela observação, até agora. Este novo trabalho ajudará os astrônomos a compreender as condições em que as estrelas se formam e evoluem - ou às vezes falham. Por sua vez, o sucesso ou o fracasso da formação estelar têm um impacto sobre como, onde e por que os sistemas solares se formam. Assista o vídeo em https://youtu.be/.wa4iNrb8USA Editor Paulo Gomes de Araújo Pereira.

Gêiseres no sistema solar

Frio como gelo

Há um outro tipo de vulcanismo, chamado criovulcanismo. Como a NASA explica neste gráfico interativo, os criovulcões entram em erupção de água e gases em vez de rochas derretidas. Eles pontilham uma série de diferentes corpos em nosso sistema solar, incluindo a lua de Netuno, Triton, e a lua Encelado de Saturno. "É uma forma de vulcanismo porque o vulcanismo é um processo que traz material do interior para a superfície, mas não é rocha derretida", disse a Dra. Rosaly Lopes, pesquisadora sênior do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA  à Astronomia. Em vez disso, criovulcões ocorrem em corpos com um oceano situado sob uma crosta gelada. Quando a pressão se acumula, é libertada na forma de gêiseres de água misturados com amoníaco ou metano. Geralmente, os criovulcões são encontrados em corpos no sistema solar exterior, disse Lopes, embora os cientistas também acreditam que o criovulcanismo pode ter acontecido no planeta cercado por  Asteroide. De acordo com estudos recentes Do Centro Max Planck para Pesquisa de Sistemas Solares, várias estruturas em Occator Crater sugerem atividade geológica recente consistente com a atividade criovulcânica, embora até agora só uma "montanha" tenha sido encontrada no mundo.

Informações sobre esses vulcões fornece aos cientistas pistas sobre importantes processos geológicos. "O vulcanismo é um dos principais processos realmente fundamentais que molda a superfície de um planeta ou lua", disse Lopes. Essa forma, ela explicou, vem da interação de quatro processos principais - vulcanismo, tectonismo, erosão, e craterização do impacto. Compreender o papel do vulcanismo na formação da superfície de um corpo fornece uma pista crucial para entender mais sobre os processos geológicos desse planeta. "Por exemplo", disse Lopes à Astronomia, "se a Terra fosse o único lugar onde vimos vulcanismo, poderíamos pensar que o vulcanismo realmente depende da tectônica de placas ... Mas quando olhamos para os outros planetas, vemos que eles têm ou tiveram vulcanismo no passado, e não há placas tectônicas. " Ela citou Io como um exemplo disto: quando os cientistas viram o vulcanismo incrivelmente ativo ocorrendo lá, eles perceberam que era o aquecimento de maré que causou este vulcanismo. Funciona assim: Io e outros satélites galileanos (como Europa e Ganimedes) estão em rotação síncrona em torno de Júpiter. Io então se torna apanhado em um puxão entre a gravidade de Júpiter e a gravidade desses outros satélites, explicou Lopes. Isso, por sua vez, leva ao abaulamento da crosta de Io para cima e para baixo, e a fricção resultante produz uma grande quantidade de calor e um interior fundido. Quando a pressão se acumula, ocasionalmente entra em erupção rocha derretida e plumas de gás.

 Evidências recentes até sugerem que elas podem aparecer em cometas. Comet 29P / Schwassmann-Wachmann exibe explosões de monóxido de carbono consistente com outras formas de criovulcanismo em torno do sistema solar. As explosões parecem acontecer a partir de um ponto no cometa - tornando-se um dos menores corpos que se acredita ter sinais de vulcanismo. Enquanto os vulcões podem lançar luz sobre certos processos geológicos, há outra razão, ainda mais intrigante para procurá-los: eles podem ser indicadores de climas adequados para a vida. O vulcanismo fornece calor e energia, que é essencial à vida, disse Lopes. E o criovulcanismo não tem apenas o calor, mas água - dois dos ingredientes essenciais à vida. Isso não significa que todo corpo com criovulcanismo tenha as condições necessárias para sustentar a vida, é claro. Mas esses planetas podem não ser um mau lugar para começar. Editor Paulo Gomes de Araújo Pereira. 

Disco de detritos de Fomalhaut visto pelo ALMA

Fomalhaut é uma das estrelas mais brilhantes do céu. A cerca de 25 anos-luz de distância, esta estrela encontra-se muito perto de nós, podendo ser observada a brilhar intensamente na constelação do Peixe Austral. Esta imagem obtida pelo Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) mostra a Fomalhaut (ao centro) circundada por um anel de restos poeirentos — é a primeira vez que uma imagem assim é capturada a tão elevada resolução e sensibilidade nos comprimentos de onda milimétricos.

O disco da Fomalhaut é constituído por uma mistura de gás e poeira cósmica de cometas do sistema Fomalhaut (exocometas), libertados quando os exocometas passam uns pelos outros ou chocam entre si. Este meio turbulento assemelha-se a um período primordial do nosso Sistema Solar conhecido por Bombardeamento Intenso Tardio, que ocorreu há cerca de 4 mil milhões de anos atrás. Nesta altura um grande número de objetos rochosos viajava pelo Sistema Solar interior e colidia com os jovens planetas terrestres, incluindo a Terra, formando assim inúmeras crateras de impacto — muitas das quais permanecem visíveis ainda hoje nas superfícies de planetas como Mercúrio e Marte.

Sabe-se que a Fomalhaut se encontra rodeada por vários discos de detritos — o que se vê nesta imagem do ALMA é o disco mais externo. O anel situa-se a aproximadamente 20 bilhões de km da estrela central e tem cerca de 2 bilhões de km de espessura. Um tal anel relativamente estreito e excêntrico só pode ser produzido pela influência gravitacional de planetas do sistema, tal como a influência gravitacional de Júpiter sobre a nosso cinturão de asteroides. Em 2008 o Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA descobriu o famoso exoplaneta Fomalhaut 'b' a orbitar no interior deste disco, no entanto o planeta não é visível nesta imagem do ALMA. Editor Paulo Gomes de Araújo Pereira.

Ciclones, tempestades de amônia e chuvas de elétrons em Júpiter

Juno mostra ciclones polares maciços, tempestades de amônia e chuveiros de elétrons em Júpiter. 

Foto 1. Oito meses depois de completar sua primeira passagem em torno de Júpiter, a sonda Juno da NASA está pagando dividendos sob a forma de alguns insights intrigantes sobre o gigantesco planeta marmoreado. Os resultados obtidos a partir da órbita de Juno em Júpiter desafiam previamente suposições efetuadas sobre o planeta, incluindo as teorias sobre a sua estrutura e campo magnético, de acordo com dois relatórios publicados na Science. Foto 2. Os principais achados incluem a confirmação de que ciclones imensos, de até 1.400 km de diâmetro, rodam em volta dos pólos de Júpiter. Imagens imóveis dos pólos anteriormente invisíveis mostram os ciclones como ovais brilhantes. Ainda mais dramaticamente, imagens térmicas do planeta mostram estruturas inesperadas que Bolton e seus colegas acreditam serem sistemas meteorológicos gigantes causados ​​pela amônia que brota da atmosfera profunda. As medidas do campo magnético de Júpiter que eles relatam são particularmente surpreendentes, sugerindo que o campo magnético do gigante de gás é substancialmente mais forte do que previamente estimado, em cerca de 7.766 Gauss - 10 vezes a força da Terra. Foto -3. Os dados que Juno captou da magnetosfera de Júpiter - a região ao redor do planeta dominada por seu campo magnético. Connerney e seus colegas usaram essa informação para deduzir que o campo magnético de Júpiter estava se expandindo quando Juno entrou pela primeira vez na magnetosfera do planeta. Esta dedução é porque Juno só encontrou um choque de arco - uma onda de choque curvada, estacionária ao redor do planeta - durante a entrada, mas correu em vários mais em suas órbitas subsequentes. A equipe de Connerney também pôde examinar os chuveiros de elétrons que atingem a atmosfera superior de Júpiter, quando Juno interceptou os feixes de partículas carregadas enquanto estava acima dos pólos Jovianos. Estes chuveiros são pensados  ser a causa das auroras enormes que ocorrem acima de Júpiter; Connerney acredita que seus padrões de distribuição alienígena indicam que a interação de Júpiter com seu ambiente externo é muito diferente dos modelos conceituais atuais. Enquanto a NASA lançou Juno em 2011, seu trabalho real apenas começou. A órbita altamente elíptica de Juno permite que ele se aproxime muito de Júpiter. Os cientistas esperam que ele vai continuar a enviar para casa dados valiosos derramando luz sobre o planeta e o Sistema Solar por muitos meses. Editor Paulo Gomes de Araújo Pereira.

Quão longe você pode ver?

Galáxias próximas são os mais distantes objetos visíveis com os olhos humanos sem ajuda de instrumentos astronômicos, e você pode vê-las por si mesmo durante os meses de outono e inverno do Hemisfério Norte. A galáxia de Andrômeda (Messier 31) é uma galáxia espiral grande, bem colocada no céu da noite oriental. Está inclinada obliquamente no céu de modo que forma um oval fina e alongada que ilumina o núcleo. Um céu mais escuro irá mostrar o seu verdadeiro tamanho - tem mais de seis diâmetros de Lua cheia! E aqui está a parte surpreendente: Está a 2,5 milhões de anos-luz de distância! Quando a luz começou a sua viagem para a Terra, Homo habilis (início da espécie humana) caminhava pela Tanzânia. A luz da galáxia de Andrômeda (Messier 31) tem viajado 2,5 milhões de anos, desde que Homo habilis percorria a Tanzânia. Procure uma mancha alongada, distorcida para a esquerda (nordeste) da Grande Pegasus no céu da noite oriental. A olho nu sob céus escuros, o núcleo brilhante será mais evidente. É considerado o objeto mais distante que você pode ver diretamente com seus olhos. Binóculos ou um pequeno telescópio pode revelar que abrange seis diâmetros da Lua cheia (como mostrado pelo círculo amarelo). As pessoas têm reclamado serem capaz de ver várias outras galáxias mais distantes sob céus extremamente escuros. Adicionando um telescópio, você pode ver muito mais para trás no tempo. Aqui estão algumas sugestões para que você tente com um telescópio pequeno. Seu aplicativo de astronomia irá listar muitos mais. Os objetos com menores valores de magnitude visual serão mais brilhantes e mais fáceis de ver. Nenhum deles aparece muito brilhante na ocular, mas você vai explorar o universo no espaço e no tempo.

Messier 51 - Galáxia Espiral em Canes Venatici, magnitude 8,0 à 28 milhões de anos-luz. Messier 84, Galáxia elíptica em Virgem, magnitude 9,0 à 67 milhões de anos-luz.

Messier 109, Galáxia Espiral na Ursa maior, magnitude 9,7 à 82 milhões de anos-luz

Indo além - Com um grande telescópio, os astrônomos podem chegar mais fundo no passado distante, quase até o início dos tempos. Ao longo de uma década, a NASA dirigiu o telescópio espacial Hubble para a imagem de uma pequena mancha do céu na constelação Fornax. Ao acumular mais de 2 milhões de segundos de tempo de exposição, em comprimentos de onda de luz visíveis e outras mais, o telescópio captou uma cena que contém milhares de galáxias, algumas das quais estão tão distantes que sua luz mostra como existiam à 13,2 bilhões de anos atrás - a apenas 500 milhões de anos após o Big bang. A imagem, conhecida como o Hubble eXtreme Deep Field, é apenas o começo desta exploração. Seu sucessor, o Telescópio Espacial James Webb - programado para ser lançado em 2018 - deve ver centenas de milhões de anos mais para trás que isso!

O Telescópio Espacial Hubble acumulou cerca de 555 horas de tempo de exposição para capturar esta imagem Hubble eXtreme Deep Field. A área mostrada representa uma região aparentemente vazia do céu na largura de um palito de dentes. A imagem contém apenas duas estrelas em primeiro plano (indicada rodeada por picos). Cada outro objeto é uma galáxia, luzes das galáxias mais distantes são avermelhadas pela expansão do universo. Estamos vendo a luz que os deixou 13,2 bilhões de anos atrás. Editor Paulo Gomes de Araújo pereira.

Na velocidade da luz

Starlight - a luz das estrelas - é a parte visível de um espectro de radiação eletromagnético que nossos olhos evoluíram para detectar. Além da faixa visível tem-se ondas de rádio, raios-X e infravermelho. No vácuo do espaço, a radiação electromagnética viaja a uma velocidade de 186.282 milhas por segundo (ou 299.792 km/s), geralmente indicados com um "c". Albert Einstein mostrou que a velocidade da luz é a velocidade máxima possível no universo. Devido a isso, a luz de objectos distantes, leva muito tempo para atingir os nossos olhos. 

O espaço é tão grande que as distâncias em breve tornar-se-ão complicadas para transmitir usando unidades diárias. Para escrever a distância em milhas de uma galáxia próxima, você precisaria de 19 zeros! Como tal, os astrônomos têm adotado o termo "ano-luz" - a distância que a luz viaja em um vácuo em um ano. São 5.878.625.541.248 milhas (9.460.730.743.054 km), ou quase 6.000.000.000.000 milhas (mais de 9 trilhões de km)! Veja o que eu quero dizer [Teoria da Relatividade Geral de Einstein Explicada]. 

Podemos medir a distância até objetos mais próximos que usam minutos-luz e segundos-luz. Por exemplo, se uma pessoa em Los Angeles pudesse vê-lo, a luz de uma lâmpada ligada em Nova York iria atravessar o país para chegar 13 milissegundos mais tarde, depois de viajar 0,013 segundos-luz. A luz do luar leva 1,3 segundos para chegar até nós na Terra. Durante as missões Apollo, os sinais de rádio experimentaram o mesmo atraso, obrigando conversas bidirecionais serem efetivadas. A luz do Sol leva cerca de 8 minutos e 20 segundos para viajar até a Terra, para que possamos dizer que é 8,3 minutos-luz de distância.

Nossos vizinhos planetários são muitos, mas não estão muito longe. Neste momento, Vênus e Marte estão cerca de 10 minutos-luz de distância da Terra. Em tempos de conjunção superior, quando Marte está no lado mais distante do Sol, o planeta vermelho pode está a até 22 minutos-luz de distância. O resultante 44 minutos de ida e volta para os sinais de rádio apresenta sérios desafios a futuros exploradores de Marte! Nós normalmente vemos Júpiter e Saturno como eles eram mais do que uma hora atrás. Como regra geral, usando um telescópio faz mais brilhante a luz de um objeto e sua imagem maior, mas não encurta o tempo de viagem da luz.

O inverno traz mais uma oportunidade para ver a luz das estrelas a partir de uma gama de eras. Sirius, a estrela mais brilhante no céu noturno, está a apenas 8,6 anos-luz de distância. Enquanto isso, as duas estrelas mais brilhantes de Orion estão distantes, mas brilham tão intensamente, isto porque elas emitem muito mais luz. Betelgeuse é uma velha estrela supergigante vermelha à 500 anos-luz de distância. Ela já pode ter explodido em uma explosão de supernova, mas nós não sabemos sobre ela até que a luz chegue à Terra! A estrela Azul Rigel é tão brilhante como Betelgeuse, mas está a 860 anos-luz de distância. Editor Paulo Gomes de Araújo Pereira.

Viajando para o passado

Quando você olha para o céu à noite, você está vendo a luz que viajou do passado. Sendo assim, Marte e Saturno, iluminados pela luz solar refletida de suas superfícies tomou 9 e 88 minutos, respectivamente, para chegar à Terra. A luz da estrela vermelho-vivo Antares em Scorpius tem viajado por 550 anos, por isso está a 550 anos-luz de distância. A uma distância de cerca de 1,3 segundos-luz, a Lua está bem à nossa porta, enquanto o centro invisível da nossa Via Láctea, localizado a oeste de Sagitário, está a 26.000 anos-luz de distância. Você sabia que se você olhar para um céu claro à noite, você está olhando realmente para o passado? Mesmo com a olho nu, você pode ver a luz das estrelas, que foi emitida anos - ou mesmo séculos - atrás. E se você souber onde procurar, você pode ver galáxias tão distantes que sua luz tem viajado desde antes dos seres humanos caminharem sobre a Terra. Adicione o poder de ampliação de um telescópio, e você viaja ao tempo em que os dinossauros viveram. Editor Paulo Gomes de Araújo Pereira.