Notícias Astronômicas - 20 de Outubro de 2022
Notícias Astronômicas - 20 de Outubro de 2022
A maior estrutura de gás do universo, Novos anéis de Urano encontrados em dados de 35 anos atrás, Descoberto um planeta marshmallow, O maior estudo já feito sobre matéria e energia escura
Radiotelescópio FAST da China Descobre A Maior Estrutura De Gás Atômico do Universo
Uma equipe internacional de astrônomos liderada pelo pesquisador Xu Cong do Observatório Astronômico Nacional da Academia Chinesa de Ciências usou o Chinese Sky Eye FAST para analisar o famoso grupo de galáxias Quinteto de Stephan e o espaço ao seu redor. O gás atômico de hidrogênio na região foi fotografado e observado, e um enorme sistema de gás atômico com uma escala de cerca de 2 milhões de anos-luz foi descoberto, que é 20 vezes maior do que a nossa Via Láctea. Entende-se que este é o maior sistema de gás atômico já detectado no universo. O resultado foi publicado na revista acadêmica internacional Nature em 19 de outubro de 2022.
A observação de gases no universo é um tópico de pesquisa muito importante na astrofísica. A origem de todos os corpos celestes do universo é inseparável do gás atômico, por exemplo, o principal processo de evolução das galáxias é o processo de absorver continuamente o gás atômico do universo e transformá-lo em estrelas. Os comprimentos de onda da radioastronomia permitem observações diretas do gás atômico no universo. O China Sky Eye FAST é o maior radiotelescópio de abertura única e o de maior sensibilidade do mundo. Ele pode detectar a radiação fraca emitida pelo gás atômico difuso extremamente fino longe do centro da galáxia, o que abre uma nova janela para estudar a origem dos corpos celestes no universo.
A distribuição do gás atômico detectado pelo FAST na região ao redor do conhecido grupo de galáxias Quinteto de Stephan, que é mostrado como um halo vermelho na imagem desse post. Desde a sua descoberta pelo astrônomo francês Stephen em 1877, o Quinteto de Stephan é o grupo de galáxias mais observado de perto, e um dos cinco objetos que foram observados pela primeira vez e mostrados ao público pelo Telescópio Espacial James Webb. Na parte de fundo da imagem está uma imagem óptica colorida obtida com um telescópio óptico. A imagem incorporada é um mapa de cores lançado recentemente pelo Telescópio Espacial James Webb nos comprimentos de onda infravermelhos: a luz azul e branca representam a radiação estelar no infravermelho próximo, e laranja e vermelho representam a radiação de gás e poeira no infravermelho médio.
A última descoberta do FAST revela a existência de estruturas de gás atômico de baixa densidade e grande escala no espaço sideral, longe do centro do aglomerado. A formação dessas estruturas gasosas provavelmente está relacionada à história das interações intergalácticas na formação inicial do Quinteto de Stephan, que existe há cerca de um bilhão de anos. A descoberta representa um desafio para estudar a evolução das galáxias e seus gases no universo, porque as teorias existentes lutam para explicar por que esses gases atômicos finos não foram ionizados pela radiação ultravioleta de fundo no espaço por tanto tempo. A observação FAST sugere que pode haver mais estruturas de gás atômico de baixa densidade em larga escala no universo.
Fonte:
http://finance.people.com.cn/n1/2022/1019/c1004-32548147.html
https://www.nature.com/articles/d41586-022-03218-1
Astrônomo Amador Encontra Imagens Dos Anéis de Urano Em Dados De 35 Anos Atrás
Apenas duas imagens da Voyager 2 continham imagens do sistema de anéis empoeirados de Urano – ou pelo menos era isso que a gente tinha como ideia. Desde o sobrevoo da Voyager 2 em 1986, apenas telescópios terrestres produziram visões dos anéis. Imagens tiradas pelo Observatório WM Keck em 2007 sugeriram que um dos anéis empoeirados do gigante gelado, o anel zeta interno, pode ter mudado de brilho e posição desde 1986.
Mas era difícil ter certeza, porque os pontos de vista do Keck e da Voyager eram muito diferentes.O Keck só pode ver os anéis iluminados diretamente pelo Sol, como uma lua cheia, porque a Terra está perto do Sol; as fotos da Voyager mostravam os anéis do outro lado, iluminados como partículas de poeira em um raio de Sol, um tipo de retroiluminação.
Então, o astrônomo amador, Ian Regan, um entusiasta do processamento de imagens, perguntou a si mesmo: se existem tantas imagens retrospectivas da Voyager de anéis empoeirados em Júpiter, Saturno e Netuno, por que não Urano? Cerca de um ano atrás, ele foi aos arquivos do Sistema de Dados Planetários da NASA (PDS) para ver se havia mais imagens do anel de Urano do que se sabia anteriormente.
Ao empilhar (somar muitas imagens) e aprimorar um grande conjunto de imagens usando ferramentas de software livre, ele descobriu três anéis muito fracos não observados anteriormente nos dados de 35 anos atrás: o anel “mu” mais externo, que ele descreve como “uma folha estreita de poeira imprensada entre os anéis lambda e delta”, e o elusivo e enigmático anel zeta. O último, diz ele, é “uma ampla camada de poeira descoberta durante o sobrevoo em um único quadro fechado perto da aproximação mais próxima”.
Regan compartilhou seus dados recém-processados no Twitter . A cientista planetária do Southwest Research Institute, Tracy Becker, que segue Regan no Twitter, encaminhou as imagens para o cientista de anéis Matthew Hedman (Universidade de Idaho), que não está no Twitter. Na reunião da Divisão de Ciências Planetárias em 3 de outubro, Hedman mostrou as imagens em uma palestra em coautoria de Regan e Becker, junto com alguns outros. A equipe agora percebe que o anel zeta é visível em imagens adicionais da Voyager, disse Hedman.
“Esses dados não apenas confirmam que a localização do pico de brilho no anel zeta realmente mudou entre 1986 e 2007”, acrescentou, “mas também indicam que a quantidade total de material neste anel também mudou substancialmente ao longo desse tempo”.
Essas novas observações fazem com que o sistema de anéis de Urano pareça mais semelhante aos de outros planetas gigantes do que antes, ajudando a entender as teorias de formação e evolução do sistema de anéis.
O tópico da poeira no sistema de anéis de Urano não é apenas acadêmico. Com uma futura missão a Urano recebendo prioridade na última pesquisa para a próxima década da ciência planetária, os engenheiros devem considerar questões práticas de como navegar uma espaçonave com segurança ao redor do sistema Urano. Precisamos saber onde a poeira está – e especialmente, se ela está se movendo para distâncias diferentes de Urano ao longo do tempo – para encontrar uma passagem segura pelo plano do anel, duas vezes em cada órbita. A descoberta de Regan em dados empoeirados protegerá nossa futura missão em Urano.
O Ian Regan compartilhou toda a metodologia que ele usou para processar as novas imagens e fazer as descobertas sobre os anéis. Segue aí a receita do Ian.
Comecei a vasculhar o portal OPUS PDS , procurando por quadros que pudessem revelar até mesmo uma detecção marginal dos anéis com algum processamento de imagem intensivo. O conjunto de dados que baixei foi uma série de 164 quadros de grande angular da Voyager ISS, tirados entre 1986-01-26 (T18:01:33.00) e 1986-01-28 (T22:49:33.00), a maioria dos quais foi fechada via o filtro Limpar.
Converti os quadros calibrados da Voyager usando o applet IMG2PNG de Bjorn e comecei a alimentá-los através do meu próprio script no ImageJ: Este é um processo semi automatizado que remove listras e ruídos antes de retificar geometricamente cada quadro para explicar a distorção induzida pelo vidicon. Importando os quadros para o Paint Shop Pro, usei as informações de distância espaçonave-planeta nos metadados do PDS para redimensionar os quadros para uma escala comum, tornando Urano do mesmo tamanho em todas as imagens.
Voltando ao ImageJ, usei o plug-in StackReg para centralizar o crescente superexposto de Urano em cada quadro. A etapa final foi co-adicionar (ou somar) todos os 164 quadros, produzindo um produto de imagem final em escala de cinza de 32 bits, com um tempo de integração de 4 minutos e 51 segundos. Nesse ponto, estiquei a imagem o máximo que pude e, ao fazê-lo, revelei uma faixa tênue circundando Urano. No começo, eu pensei que tinha cometido um erro - essa 'banda' estava muito perto do planeta para ser qualquer um dos anéis principais que foram descobertos em 1977. No entanto, uma verificação na Wikipedia revelou que eu havia tropeçado no elusivo e enigmático anel zeta: uma ampla folha de poeira descoberta durante o sobrevoo em um único quadro fechado perto da aproximação mais próxima.
Esticamentos e processamentos posteriores revelaram dois outros anéis: o anel mu mais externo e [o anel zeta], uma folha estreita de poeira ensanduichada entre os anéis lambda e delta.
Ele ressaltou que tem que ter atenção para executar essas etapas na ordem correta.
Fonte:
Planeta Marshmallow É Descoberto Orbitando Uma Estrela Anã Vermelha Fria
Um exoplaneta gigante gasoso com a densidade de um marshmallow foi detectado na órbita em torno de uma estrela anã vermelha fria por um conjunto de instrumentos, incluindo o instrumento de velocidade radial NEID no telescópio WIYN de 3,5 metros no Observatório Nacional Kitt Peak, um programa de NOIRLab da NSF. O planeta, chamado TOI-3757 b, é o planeta gigante gasoso mais fofo já descoberto em torno desse tipo de estrela.
Os astrônomos usando o telescópio WIYN de 3,5 metros no Observatório Nacional Kitt Peak no Arizona, um programa do NOIRLab da NSF, observaram um planeta incomum semelhante a Júpiter em órbita em torno de uma estrela anã vermelha fria. Localizado a aproximadamente 580 anos-luz da Terra na constelação de Auriga, o Cocheiro, este planeta, identificado como TOI-3757 b, é o planeta de menor densidade já detectado em torno de uma estrela anã vermelha e estima-se que tenha uma densidade média semelhante a de um marshmallow.
As estrelas anãs vermelhas são os membros menores e mais fracos das chamadas estrelas da sequência principal – estrelas que convertem hidrogênio em hélio em seus núcleos a uma taxa constante. Embora "legais" em comparação com estrelas como o nosso sol, as estrelas anãs vermelhas podem ser extremamente ativas e entrar em erupção com explosões poderosas capazes de retirar um planeta de sua atmosfera, tornando este sistema estelar um local aparentemente inóspito para formar um planeta tão diáfano.
“ Planetas gigantes em torno de estrelas anãs vermelhas têm sido tradicionalmente considerados difíceis de formar”, diz Shubham Kanodia, pesquisador da Carnegie Institution for Science’s Earth and Planets Laboratory e primeiro autor de um artigo publicado no The Astrophysical Journal . “Até agora, isso só foi analisado com pequenas amostras de pesquisas Doppler, que normalmente encontraram planetas gigantes mais distantes dessas estrelas anãs vermelhas de uma forma robusta."
Ainda existem mistérios inexplicáveis em torno do TOI-3757 b, sendo o maior deles como um planeta gigante gasoso pode se formar em torno de uma estrela anã vermelha e, especialmente, um planeta de baixa densidade. A equipe de Kanodia, no entanto, acha que pode ter uma solução para esse mistério.
Eles propõem que a densidade extra baixa do TOI-3757 b pode ser o resultado de dois fatores. A primeira diz respeito ao núcleo rochoso do planeta. Acredita-se que os gigantes gasosos comecem como núcleos rochosos maciços com cerca de dez vezes a massa da Terra, ponto em que rapidamente puxam grandes quantidades de gás vizinho para formar os gigantes gasosos que vemos hoje. A estrela do TOI-3757b tem uma menor abundância de elementos pesados em comparação com outras anãs M com gigantes gasosos, e isso pode ter resultado na formação do núcleo rochoso mais lentamente, atrasando o início da acreção de gás e, portanto, afetando a densidade geral do planeta.
O segundo fator pode ser a órbita do planeta, que se pensa ser ligeiramente elíptica. Há momentos em que ele se aproxima de sua estrela do que em outros momentos, resultando em um aquecimento excessivo substancial que pode fazer com que a atmosfera do planeta inche.
O planeta foi inicialmente detectado pelo Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) da NASA. A equipe de Kanodia então fez observações de acompanhamento usando instrumentos terrestres, incluindo NEID e NESSI (NN-EXPLORE Exoplanet Stellar Speckle Imager), ambos alojados no Telescópio WIYN de 3,5 metros; o localizador de planetas de zona habitável (HPF) no telescópio Hobby-Eberly; e o Observatório Red Buttes (RBO) em Wyoming.
O TESS pesquisou o trânsito deste planeta TOI-3757 b na frente de sua estrela, o que permitiu aos astrônomos calcular o diâmetro do planeta em cerca de 150.000 quilômetros ou um pouco maior que o de Júpiter. O planeta termina uma órbita completa em torno de sua estrela hospedeira em apenas 3.5 dias, 25 vezes menos que o planeta mais próximo do nosso sistema solar – Mercúrio – que leva cerca de 88 dias para fazê-lo.
Os astrônomos então usaram o NEID e o HPF para medir o movimento aparente da estrela ao longo da linha de visão, também conhecida como velocidade radial. Essas medições forneceram a massa do planeta, que foi calculada em cerca de um quarto da massa de Júpiter, ou cerca de 85 vezes a massa da Terra. Conhecer o tamanho e a massa permitiu que a equipe de Kanodia calculasse a densidade média do TOI-3757 b como sendo 0.27 gramas por centímetro cúbico , o que o tornaria menos da metade da densidade de Saturno (o planeta de menor densidade no sistema solar), cerca de um quarto da densidade da água (o que significa que flutuaria se colocada em uma banheira gigante cheia de água), ou de fato, semelhante em densidade a um marshmallow.
“Potenciais observações futuras da atmosfera deste planeta usando o novo Telescópio Espacial James Webb da NASA podem ajudar a esclarecer sua natureza inchada”, diz Jessica Libby-Roberts, pesquisadora de pós-doutorado na Pennsylvania State University e a segunda autora deste artigo.
“Encontrar mais sistemas desse tipo com planetas gigantes – que já foram teorizados como extremamente raros em torno de anãs vermelhas – faz parte do nosso objetivo de entender como os planetas se formam”, diz Kanodia.
A descoberta destaca a importância do NEID em sua capacidade de confirmar alguns dos exoplanetas candidatos atualmente sendo descobertos pela missão TESS da NASA, fornecendo alvos importantes para o novo Telescópio Espacial James Webb (JWST) acompanhar e começar a caracterizar suas atmosferas. Isso, por sua vez, informará aos astrônomos do que os planetas são feitos e como eles se formaram e, para mundos rochosos potencialmente habitáveis, se eles podem suportar vida.
Fonte:
https://noirlab.edu/public/news/noirlab2225/?lang
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-3881/ac7c20/pdf
Astrofísicos Estudam 1500 Supernovas E Conseguem Realizar o Mais Preciso Cálculo Da Matéria Escura e Da Energia Escura Até O Momento
Os astrofísicos realizaram uma nova e poderosa análise que coloca os limites mais precisos até agora na composição e evolução do universo. Com essa análise, batizada de Pantheon+, os cosmólogos se encontram em uma encruzilhada.
O Pantheon+ descobriu de forma convincente que o cosmos é composto por cerca de dois terços de energia escura e um terço de matéria – principalmente na forma de matéria escura – e está se expandindo em ritmo acelerado nos últimos bilhões de anos. No entanto, o Pantheon+ também cimenta uma grande divergência sobre o ritmo dessa expansão que ainda não foi resolvida.
Ao colocar as teorias cosmológicas modernas predominantes, conhecidas como Modelo Padrão da Cosmologia, em bases estatísticas e evidenciais ainda mais firmes, o Pantheon+ fecha ainda mais a porta para estruturas alternativas que explicam a energia escura e a matéria escura. Ambas são os alicerces do Modelo Padrão de Cosmologia, mas ainda precisam ser detectadas diretamente e estão entre os maiores mistérios do modelo. Seguindo os resultados do Pantheon+, os pesquisadores agora podem buscar testes observacionais mais precisos e aprimorar explicações para o cosmos ostensivo.
"Com esses resultados do Pantheon+, somos capazes de estabelecer as restrições mais precisas sobre a dinâmica e a história do universo até o momento", diz Dillon Brout, Einstein Fellow no Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian . “Nós vasculhamos os dados e agora podemos dizer com mais confiança do que nunca como o universo evoluiu ao longo das eras e que as melhores teorias atuais para energia escura e matéria escura se mantêm fortes”.
Brout é o principal autor de uma série de artigos que descrevem a nova análise Pantheon+ , publicada em conjunto em uma edição especial do The Astrophysical Journal .
O Pantheon+ é baseado no maior conjunto de dados de seu tipo, compreendendo mais de 1.500 explosões estelares chamadas supernovas do Tipo Ia. Essas explosões brilhantes ocorrem quando estrelas anãs brancas – remanescentes de estrelas como o nosso Sol – acumulam muita massa e sofrem uma reação termonuclear descontrolada. Como as supernovas do Tipo Ia superam galáxias inteiras, as detonações estelares podem ser vislumbradas a distâncias superiores a 10 bilhões de anos-luz, ou até cerca de três quartos da idade total do universo. Dado que as supernovas brilham com brilhos intrínsecos quase uniformes, os cientistas podem usar o brilho aparente das explosões, que diminui com a distância, juntamente com medições de redshift como marcadores de tempo e espaço. Essa informação, por sua vez, revela a rapidez com que o universo se expande em diferentes épocas,
A descoberta revolucionária em 1998 da expansão acelerado do universo foi graças a um estudo de supernovas do Tipo Ia dessa maneira. Os cientistas atribuem a expansão a uma energia invisível, portanto apelidada de energia escura, inerente ao próprio tecido do universo. Décadas subsequentes de trabalho continuaram a compilar conjuntos de dados cada vez maiores, revelando supernovas em uma faixa ainda maior de espaço e tempo, e o Pantheon + agora os reuniu na análise estatisticamente mais robusta até o momento.
“De muitas maneiras, esta última análise do Pantheon+ é o culminar de mais de duas décadas de esforços diligentes de observadores e teóricos em todo o mundo para decifrar a essência do cosmos”, diz Adam Riess, um dos vencedores do Prêmio Nobel de 2011 em Física pela descoberta da expansão acelerada do universo e o Bloomberg Distinguished Professor da Johns Hopkins University (JHU) e do Space Telescope Science Institute em Baltimore, Maryland. Riess também é ex-aluno da Universidade de Harvard, com doutorado em astrofísica.
A própria carreira de Brout em cosmologia remonta aos seus anos de graduação na JHU, onde foi ensinado e aconselhado por Riess. Lá Brout trabalhou com o então estudante de doutorado e orientador de Riess Dan Scolnic, que agora é professor assistente de física na Duke University e outro coautor da nova série de artigos.
Vários anos atrás, Scolnic desenvolveu a análise original do Pantheon de aproximadamente 1.000 supernovas.
Agora, Brout e Scolnic e sua nova equipe Pantheon+ adicionaram cerca de 50% mais pontos de dados de supernovas no Pantheon+, juntamente com melhorias nas técnicas de análise e endereçamento de possíveis fontes de erro, o que acabou rendendo o dobro da precisão do Pantheon original.
“Esse salto na qualidade do conjunto de dados e em nossa compreensão da física que o sustenta não teria sido possível sem uma equipe estelar de estudantes e colaboradores trabalhando diligentemente para melhorar todas as facetas da análise”, diz Brout.
Tomando os dados como um todo, a nova análise sustenta que 66,2% do universo se manifesta como energia escura, com os 33,8% restantes sendo uma combinação de matéria escura e matéria. Para chegar a uma compreensão ainda mais abrangente dos componentes constituintes do universo em diferentes épocas, Brout e colegas combinaram o Pantheon+ com outras medidas fortemente evidenciadas, independentes e complementares da estrutura em larga escala do universo e com medições desde a primeira luz no universo, o fundo cósmico de microondas.
Outro resultado importante do Pantheon+ está relacionado a um dos objetivos primordiais da cosmologia moderna: determinar a taxa de expansão atual do universo, conhecida como constante de Hubble. O agrupamento da amostra Pantheon+ com dados da colaboração SH0ES (Supernova H0 for the Equation of State), liderada por Riess, resulta na medição local mais rigorosa da taxa de expansão atual do universo.
Pantheon+ e SH0ES juntos encontram uma constante de Hubble de 73.4 quilômetros por segundo por megaparsec com apenas 1,3% de incerteza. Dito de outra forma, para cada megaparsec, ou 3.26 milhões de anos-luz, a análise estima que no universo próximo, o próprio espaço está se expandindo a 73.4 km/s.
No entanto, observações de uma época totalmente diferente da história do universo prevêem uma história diferente. As medições da luz mais antiga do universo, a radiação cósmica de fundo em microondas, quando combinadas com o atual Modelo Padrão de Cosmologia, fixam consistentemente a constante de Hubble a uma taxa significativamente menor do que as observações feitas por supernovas do Tipo Ia e outros marcadores astrofísicos. Essa discrepância considerável entre as duas metodologias foi denominada tensão de Hubble, ou Crise Cosmológica.
Os novos conjuntos de dados Pantheon+ e SH0ES aumentam essa tensão do Hubble. Na verdade, a tensão agora ultrapassou o importante limite de 5 sigma (cerca de uma em um milhão de chances de surgir devido ao acaso) que os físicos usam para distinguir entre possíveis acasos estatísticos e algo que deve ser entendido de acordo. Alcançar esse novo nível estatístico destaca o desafio para teóricos e astrofísicos de tentar explicar a discrepância constante de Hubble.
“Pensamos que seria possível encontrar pistas para uma nova solução para esses problemas em nosso conjunto de dados, mas estamos descobrindo que nossos dados excluem muitas dessas opções e que as profundas discrepâncias permanecem tão teimosas como sempre”, diz Brout. .
Os resultados do Pantheon+ podem ajudar a apontar onde está a solução para a tensão do Hubble. “Muitas teorias recentes começaram a apontar para uma nova física exótica no universo inicial, no entanto, essas teorias não verificadas devem resistir ao processo científico e a tensão do Hubble continua a ser um grande desafio”, diz Brout.
No geral, o Pantheon+ oferece aos cientistas uma retrospectiva abrangente de grande parte da história cósmica. As primeiras e mais distantes supernovas no conjunto de dados brilham a 10.7 bilhões de anos-luz de distância, ou seja, quando o universo tinha aproximadamente um quarto de sua idade atual. Naquela época anterior, a matéria escura e sua gravidade associada mantinham a taxa de expansão do universo sob controle. Esse estado de coisas mudou drasticamente nos próximos bilhões de anos, à medida que a influência da energia escura sobrepujou a da matéria escura. A energia escura, desde então, lançou o conteúdo do cosmos cada vez mais distante e a uma taxa cada vez maior.
“Com este conjunto de dados combinado do Pantheon+, obtemos uma visão precisa do universo desde o momento em que era dominado pela matéria escura até quando o universo se tornou dominado pela energia escura”, diz Brout. “Este conjunto de dados é uma oportunidade única de ver a energia escura se ativar e impulsionar a evolução do cosmos nas maiores escalas até o presente”.
Estudar essa mudança agora com evidências estatísticas ainda mais fortes levará a novos insights sobre a natureza enigmática da energia escura.
“O Pantheon+ está nos dando nossa melhor chance até hoje de restringir a energia escura, suas origens e sua evolução”, diz Brout.
Fonte:
https://www.cfa.harvard.edu/news/most-precise-accounting-yet-dark-energy-and-dark-matter