Madrid, 06 Jun 2026 (Lusa) – Uma equipa internacional de astrónomos conseguiu medir a massa de um enorme buraco negro localizado numa galáxia muito distante, que teve origem quando o universo começava a formar-se.
ESO/M. Kornmesser / HANDOUT/EPA
Embora estes tipos de ‘colossos’ super-massivos sejam estudados por devorarem matéria e emitirem enormes quantidades de energia, este caso é diferente para os investigadores porque o buraco negro está ‘adormecido’, ou seja, não está a absorver grandes quantidades de matéria, explicou a Universidade da Cantábria (UC), na localidade espanhola de Santander, em comunicado.
Graças às capacidades do Telescópio Espacial James Webb, a equipa de investigação, liderada por Andrew Newman, da Carnegie Institution for Science (EUA), conseguiu calcular o seu tamanho observando como este afecta as estrelas que orbitam à sua volta.
Os resultados foram publicados na revista Science, noticiou na sexta-feira a agência Europa Press.
“Inicialmente, o modelo foi criado para explicar as super-novas Refsdal e Encore, mas, no final, ajudou-nos a saber que existe um objecto massivo no centro da galáxia”, explicaram os cientistas espanhóis José María Diego e Ana Acebrón, do Grupo de Cosmologia Observacional e Instrumentação do Instituto de Física da Cantábria (IFCA, CSIC-UC).
Durante décadas, os astrónomos localizaram buracos negros gigantes observando objectos muito brilhantes chamados quasares. São como faróis cósmicos alimentados por buracos negros muito activos.
No entanto, o objecto que foi estudado pertence a uma outra categoria, muito mais difícil de identificar, um buraco negro muito quieto e dormente.
Além disso, sabe-se que o colossal buraco negro reside numa grande galáxia chamada MRG-M0138, que formou a maior parte das suas estrelas há aproximadamente 13 mil milhões de anos.
Actualmente, esta galáxia praticamente não produz novas estrelas, e o seu buraco negro central também permanece inactivo.
Até há alguns anos, medir a massa de buracos negros tão distantes era praticamente impossível.
Agora, nesta nova descoberta, a equipa analisou o movimento colectivo das estrelas na galáxia MRG-M0138.
Esta espécie de “dança estelar” permitiu calcular a massa do buraco negro, utilizando dados do Telescópio Espacial James Webb e aproveitando o fenómeno natural conhecido como lente gravitacional, que amplifica a luz de objectos muito distantes e facilita a sua observação.
“Agora podemos detectar este tipo de buracos negros inactivos mesmo quando o universo tinha apenas 10 mil milhões de anos”, explicou Newman.
“A combinação da nitidez proporcionada pelo telescópio James Webb e o efeito de ampliação das lentes gravitacionais torna isso possível”, concluiu.
DMC // RBF
Lusa
06.06.2026
🇵🇹 Estamos em PORTUGAL e aqui escreve-se em Português de Portugal (não adulterado), pré-AO 🇵🇹
Uma equipa de astrónomos encontrou as pistas mais convincentes obtidas até à data de que alguns planetas fora do nosso Sistema Solar podem ser magnéticos. Com o auxílio do Very Large Telescope (VLT), do Observatório Europeu do Sul (ESO), e do telescópio Gemini North, os investigadores mediram as velocidades dos ventos em sete exoplanetas muito quentes, semelhantes a Júpiter. As observações revelaram que os ventos nestes planetas são muito provavelmente regidos por campos magnéticos, proporcionando a primeira medição fiável de magnetismo em planetas fora do Sistema Solar.
Imagem artística dum exoplaneta com campo magnético (Créditos: ESO/M. Kornmesser, L. Calçada)
“Esta descoberta abre uma nova janela na investigação de exoplanetas. Trata-se da primeira vez que é possível comparar os ambientes magnéticos de outros mundos, um passo fundamental para, em última análise, compreender quais os planetas que podem manter-se habitáveis, conservar a sua água e, talvez, um dia, albergar vida tal como a conhecemos”, diz Julia Seidel, astrónoma no Laboratoire Lagrange, Observatoire de la Côte d’Azur, em França, e autora principal do estudo publicado hoje na Nature Astronomy.
O campo magnético da Terra influencia a nossa atmosfera de maneiras complexas e é, por isso, um factor determinante para compreendermos como é que o nosso planeta é capaz de suportar vida. Existem também campos magnéticos noutros planetas do Sistema Solar, como Júpiter e Saturno. No entanto, nos últimos 15 anos, ainda ninguém tinha conseguido medir directamente a intensidade de campos magnéticos em exoplanetas, o que aconteceu agora.
A equipa, no entanto, não tinha como objectivo inicial medir campos magnéticos, mas sim ventos. Foram medidas as velocidades do vento em sete exoplanetas que orbitam estrelas diferentes: gigantes gasosos como Júpiter, cada um deles situado muito próximo da sua estrela anfitriã e com acoplamento de maré, ou seja, com a rotação sincronizada com a órbita. Tal como nós vemos apenas um lado da Lua, também estes planetas mantêm sempre uma face voltada para a sua estrela, o que resulta num lado diurno escaldante e num lado nocturno gelado.
Esta diferença de temperaturas entre os dois lados do planeta dá origem a um clima muito diferente do existente na Terra, com a criação de ventos tremendamente fortes. As velocidades dos ventos nos exoplanetas observados variam entre cerca de 7200 km/hora e mais de 25 000 km/hora. Em termos de comparação, em Júpiter os ventos mais rápidos atingem velocidades de cerca de 1500 km/hora.
“Inicialmente queríamos verificar se os ventos atmosféricos se comportavam do mesmo modo em todos os planetas quentes,” explica Seidel, que já trabalhou como astrónoma no ESO, no Chile. Para as medições, a equipa utilizou dados do instrumento ESPRESSO, instalado no VLT do ESO, no deserto chileno do Atacama, e dum instrumento semelhante colocado no telescópio Gemini North, no Havai, EUA. [1]
Ao analisarem como é que a velocidade dos ventos variava em função da temperatura do planeta, os investigadores viram surgir um padrão muito intrigante: quanto mais quente o planeta, mais lento o vento. “Este resultado é totalmente contra-intuitivo porque, em condições iguais, os planetas quentes dispõem, naturalmente, de mais energia para acelerar os ventos! Assim, suspeitámos que algo deveria estar a acontecer para fazer com que a velocidade dos ventos fosse menor nos planetas mais quentes”, explica Vivien Parmentier, co-autor do estudo e professor no Laboratoire Lagrange, em França.
A equipa concluiu que a explicação mais plausível para este mistério passa, muito provavelmente, pela presença de campos magnéticos na globalidade do planeta, já que estes campos podem funcionar como um travão, abrandando assim o movimento de partículas carregadas na atmosfera.
Os dados permitiram aos investigadores inferir a intensidade do campo magnético em cada um dos planetas estudados, tendo-se descoberto que é comparável à dos campos encontrados no nosso Sistema Solar: aproximadamente quatro vezes mais forte do que o de Saturno, ou cerca de metade da intensidade do de Júpiter.
Campos magnéticos tão intensos poderão afectar mais do que apenas os ventos nestes planetas distantes. “Na Terra conhecemos a beleza das auroras boreais e austrais, onde partículas carregadas do Sol colidem com o nosso campo magnético e são guiadas para os pólos, colidindo com gases na atmosfera para produzir espectáculos coloridos de verde, rosa e roxo“, explica a co-autora do estudo Bibiana Prinoth, ex-doutoranda da Universidade de Lund, na Suécia, e actualmente astrónoma do ESO em Garching, na Alemanha. Nos exoplanetas estudados, as auroras induzidas magneticamente podem ser ainda mais espectaculares.
A equipa aguarda com expectativa a chegada do Extremely Large Telescope do ESO, que ajudará a caracterizar não só grandes exoplanetas, semelhantes a Júpiter, mas também outros mais pequenos, como a Terra, possivelmente até detectando gases que possam produzir auroras nestes mundos distantes. “Gosto de imaginar que alguns destes mundos têm um céu repleto não só de estrelas, mas também de vastas cortinas de luz colorida a dançar sobre um planeta, onde em metade há um dia perpétuo e noutra metade uma noite interminável,” afirma Prinoth.
Notas
[1] 50% do Gemini North pertence ao Observatório Internacional Gemini, parcialmente financiado pela Fundação Nacional de Ciência dos EUA (NSF) e operado pelo NSF NOIRLab.
A partir de hoje, 29.05.2026, este site deixará de publicar artigos do site CCVALG-Astronomia.
A não utilização da ortografia (conjunto de regras que define a escrita correcta das palavras) da língua Portuguesa Ibérica e as constantes e inúmeras correcções ortográficas aos textos originais daquela publicação, levam a que tomasse esta decisão.
Continuarão a ser publicados textos de outras fontes relacionados com Astronomia.
29.05.2026
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Recorrendo ao poder de imagem e espectroscopia sem precedentes do Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA, os investigadores mapearam o movimento e a composição do gás que orbita um buraco negro no centro de Abell 2744-QSO1, uma pequena galáxia situada a mais de 13 mil milhões de anos-luz de distância. Os resultados sugerem que o buraco negro com 50 milhões de massas solares é anterior à sua galáxia hospedeira, tendo-se possivelmente formado no primeiro segundo do Big Bang, e deve ter sido imenso desde o início.
Esta é uma imagem captada pelo NIRCam (Near Infrared Camera) do Webb, que mostra Abell 2744-QSO1, ampliada e com uma imagem tripla produzida pelo enxames de galáxias Abell 2744. Abell 2744-QSO1 (QSO1) é um protótipo dos “Pequeno Pontos Vermelhos”, um dos primeiros de centenas de minúsculos pontos brilhantes de luz infravermelha que o Webb encontrou a salpicar o Universo primitivo. QSO1 tem cerca de 1300 anos-luz de diâmetro e, com um desvio para o vermelho cosmológico (z) de 7, a sua luz remonta a apenas 700 milhões de anos após o Big Bang, quando o Universo tinha apenas 5% da sua idade atual. QSO1 é ideal para estudo porque sofre o efeito de lente gravitacional, sendo ampliado e projectado em três imagens por Abell 2744, o super-enxame de galáxias interveniente que distorce o espaço-tempo circundante. Um estudo detalhado da mais brilhante das três imagens com efeito de lente, QSO1A (canto superior direito), mostra que o objecto consiste num buraco negro super-massivo central com 50 milhões de vezes a massa do Sol, rodeado por uma nuvem de gás de hidrogénio e hélio com quantidades muito pequenas de elementos mais pesados, como o oxigénio. Ao contrário dos buracos negros super-massivos em galáxias próximas, que constituem apenas uma fração minúscula da massa total da sua galáxia hospedeira, o buraco negro de QSO1 contém o dobro da massa do material galáctico que o rodeia. Crédito: NASA, ESA, CSA, L. Furtak (Universidade Ben-Gurion), R. Maiolino (Cambridge), F. D’Eugenio (Cambridge), I. Juodžbalis (Cambridge), H. Übler (MPE), C. Marconcini (Universidade de Florença); processamento de imagem – A. Pagan
O que surge primeiro, a galáxia ou o buraco negro? Os cientistas há muito que pensam que poderia ser a galáxia: grandes estrelas dentro de uma galáxia existente consomem o seu combustível e colapsam para formar buracos negros, que podem devorar o material circundante e fundir-se ao longo do tempo para formar entidades mais massivas. Mas é difícil perceber como é que buracos negros com milhões a milhares de milhões de vezes a massa do Sol, milhares dos quais foram agora detectados no Universo primitivo, puderam ter crescido tão rapidamente a partir de sementes tão pequenas.
Agora, investigadores que utilizam o Webb detectaram evidências claras de que alguns buracos negros super-massivos eram enormes desde o início, formando-se sem uma fase de colapso estelar e sem uma galáxia hospedeira significativamente mais massiva para os alimentar.
“Esta é uma descoberta notável”, afirmou Roberto Maiolino, da Universidade de Cambridge, no Reino Unido, co-autor dos estudos publicados na revista Nature e na Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. “Trata-se de uma mudança de paradigma, uma revisão total dos cenários clássicos sobre a forma como os buracos negros se formam e crescem”.
Pequeno Ponto Vermelho QSO1
A conclusão da equipa baseia-se em observações detalhadas de Abell 2744-QSO1 (QSO1), um Pequeno Ponto Vermelho prototípico que existia apenas 700 milhões de anos após o Big Bang.
Embora QSO1 tenha apenas 1300 anos-luz de diâmetro e a sua luz tenha viajado por mais de 13 mil milhões de anos, é mais fácil de estudar do que a maioria dos outros Pequenos Pontos Vermelhos porque sofre o efeito de lente gravitacional do enxame de galáxias Abell 2744 (Enxame de Pandora). QSO1 é tanto ampliado como triplicado, aparecendo em três locais diferentes no céu.
Estudos iniciais de QSO1 revelaram evidências convincentes de que pode ser pouco mais do que uma nuvem de gás brilhante de hidrogénio e hélio a orbitar um buraco negro super-massivo estimado em 40 milhões de vezes a massa do Sol. Mas, tal como aconteceu com outros buracos negros primitivos descobertos pelo Webb, havia incerteza sobre se ele era realmente tão massivo.
“Até agora, todas as medições da massa dos buracos negros no Universo primitivo tinham sido indirectas, baseadas em suposições derivadas do que sabemos sobre eles no Universo local. Não sabíamos se essas suposições se aplicavam realmente ao Universo distante”, afirmou o co-autor Francesco D’Eugenio, também da Universidade de Cambridge.
Imagem detalhada captada pelo NIRCam do Webb que mostra o “Pequeno Ponto Vermelho” Abell 2744-QSO1, que sofre efeito de lente por Abell 2744, um enorme enxame de galáxias também conhecido como “Enxame de Pandora”. À direita, encontra-se um mapa que mostra a velocidade a que o gás se move em direcção ao telescópio ou se afasta dele (velocidade de rotação) em diferentes partes de QSO1. O mapa foi elaborado com dados recolhidos utilizando a IFU do NIRSpec, uma combinação de câmara e espectrógrafo. A ferramenta IFU capta uma imagem juntamente com 900 espectros de uma área quadrada do céu com 3 segundos de arco por 3 segundos de arco, criando mapas que mostram diferenças de brilho em milhares de comprimentos de onda entre 0,6 micrómetros e 5,3 micrómetros de luz ao longo do objecto. A velocidade do gás é calculada com base no desvio Doppler: as cores deslocam-se ligeiramente para comprimentos de onda mais curtos (mais azuis) onde o material se move na nossa direcção, e para comprimentos de onda mais longos (mais vermelhos) onde se afasta. Os dados do Webb mostram que o gás brilhante tem rotação kepleriana: orbita um ponto central da mesma forma que os planetas orbitam uma estrela. Isto significa que a maior parte da massa de QSO1 deve residir num único ponto no centro, ou seja, um buraco negro. Como a velocidade do gás em órbita segue leis de gravidade muito simples, os dados podem então ser usados para calcular a massa do buraco negro: parece ser de 50 milhões de massas solares, ou 50 milhões de vezes a massa do nosso Sol. Isto corresponde a cerca de dois terços da massa total de QSO1. Crédito: NASA, ESA, CSA, L. Furtak (Universidade Ben-Gurion), R. Maiolino (Cambridge), F. D’Eugenio (Cambridge), I. Juodžbalis (Cambridge), H. Übler (MPE), C. Marconcini (Universidade de Florença); processamento da imagem – A. Pagan
Mapeando a composição e velocidade do gás
A equipa reconheceu que, se o buraco negro de QSO1 for tão massivo quanto parece, deveriam ser capazes de utilizar a ferramenta IFU (Integral Field Unit) do NIRSpec (Near Infrared Spectrograph) do Webb para rastrear os efeitos da sua gravidade no gás que gira à sua volta, enquanto mapeavam a distribuição de vários elementos no gás.
O estudante de Cambridge, Ignas Juodžbalis, e Cosimo Marconcini, da Universidade de Florença, em Itália, autores principais de um dos estudos, utilizaram as observações da IFU para mapear os movimentos do gás hidrogénio que rodeia o buraco negro. Quando representaram graficamente a velocidade de rotação em função da distância ao centro, descobriram que o gás tem um movimento kepleriano: orbita um ponto central da mesma forma que os planetas do nosso Sistema Solar orbitam o Sol.
“Isto é importante porque indica-nos que a maior parte da massa de QSO1 está concentrada no buraco negro no centro”, afirmou Ignas. “Se a massa estivesse mais distribuída, como seria o caso se houvesse muitas estrelas, o gás não apresentaria esta rotação kepleriana perfeita.
Uma vez que o movimento kepleriano é regido por leis simples da gravidade, a equipa conseguiu utilizar as medições da velocidade do gás para calcular directamente a massa do buraco negro, um feito que anteriormente não tinha sido possível. Descobriram que o buraco negro não só é imenso – com cerca de 50 milhões de massas solares – como representa uns surpreendentes dois terços da massa total de QSO1. Esta proporção é milhares de vezes superior à das nossas galáxias vizinhas, onde os buracos negros super-massivos representam apenas uma fracção minúscula da massa total da galáxia hospedeira.
Os mapas de composição da IFU corroboraram estes resultados, mostrando que o gás em toda a galáxia QSO1 é quase inteiramente composto por hidrogénio e hélio, com muito poucos elementos mais pesados, como o oxigénio, que seriam de esperar numa galáxia rica em estrelas e detritos estelares. Com uma metalicidade inferior a 0,5% da do Sol, QSO1 é um dos ambientes galácticos mais primitivos alguma vez medidos.
“Este é um resultado fenomenal”, afirmou Cosimo. “Trata-se da primeira medição directa da massa de um buraco negro nos primeiros mil milhões de anos após o Big Bang, e é consistente com as medições anteriores”. A equipa considera que isto é um bom sinal de que os pressupostos utilizados para as medições indirectas de massa são válidos e de que as massas de outros buracos negros no Universo primitivo não foram sobrestimadas.
Origens dos buracos negros super-massivos
A massa desproporcional do buraco negro de QSO1 em relação à sua galáxia hospedeira sugere que não se pode ter formado gradualmente a partir da fusão e alimentação de buracos negros de massa estelar muito mais pequenos. “Parece que encontrámos um buraco negro que não tem uma galáxia hospedeira substancial e que é anterior aos processos estelares”, afirmou Ignas. “Isto é muito emocionante porque constitui uma evidência da existência de buracos negros primordiais ou de buracos negros de colapso directo, que foram teorizados, mas não confirmados”.
Quer o buraco negro de QSO1 tenha evoluído a partir de uma “semente pesada” que se formou no primeiro segundo do Big Bang ou um pouco mais tarde a partir do colapso de uma nuvem gigante de gás, é quase certo que nasceu grande e pode estar nas fases iniciais da formação de uma galáxia à sua volta.
A equipa considera que os Pequenos Pontos Vermelhos como QSO1 não devem ter sido raros no Universo primitivo e está a analisar objectos semelhantes para determinar se os buracos negros super-massivos são, de facto, anteriores às galáxias onde se encontram actualmente.
Um grande proto-enxame de galáxias que existia há 12,6 mil milhões de anos, descoberto pela primeira vez com o Telescópio Subaru, foi analisado em pormenor utilizando o Telescópio Espacial James Webb (JWST). O estudo revelou que as galáxias em regiões densamente povoadas são mais extensas do que galáxias semelhantes em ambientes menos densos. O resultado mostra que, mesmo quando o Universo tinha apenas 1,2 mil milhões de anos, o ambiente já influenciava a forma como as galáxias cresciam.
A região do proto-enxame Loktak. Uma imagem composta, em cores falsas, que combina observações no visível pelo Telescópio Espacial Hubble com observações no infravermelho pelo JWST. Os pontos brancos assinalam galáxias identificadas pelo Telescópio Subaru, enquanto o sombreado laranja indica regiões onde as galáxias se encontram densamente concentradas. Os contornos coloridos mostram a densidade numérica das galáxias em relação à média cósmica naquele momento: 2 vezes (rosa), 5 vezes (verde), 8 vezes (azul) e 10 vezes (preto). A linha tracejada branca delineia a extensão total do proto-enxame Loktak. As ampliações nas caixas vermelhas e azuis mostram exemplos de galáxias em ambientes densos e em ambientes típicos, respectivamente. Crédito: Laishram et al./NAOJ/NASA/ESA/CSA
Como se formaram as maiores estruturas do Universo?
No Universo actual, as galáxias não estão distribuídas uniformemente pelo espaço. Elas agruparam-se, e esses grupos formam enormes enxames de galáxias contendo centenas ou mesmo milhares de galáxias. Mas estas estruturas gigantes não existiam no início do Universo.
No Universo primitivo, regiões ligeiramente mais densas de matéria cresceram gradualmente sob a acção da gravidade e acabaram por se desenvolver em enxames de galáxias. Estas “sementes” de enxames de galáxias são conhecidas como proto-enxames.
Uma das questões-chave para os astrónomos é quando é que os ambientes densos começaram a influenciar a forma como as galáxias evoluem.
No Universo moderno, as galáxias em enxames apresentam frequentemente um aspeto muito diferente das galáxias isoladas. Tendem a ser mais massivas, têm dificuldade em formar novas estrelas e apresentam formas mais arredondadas. Este fenómeno – em que o crescimento de uma galáxia depende do seu ambiente – é conhecido como efeito ambiental.
No entanto, ainda não é claro se tais efeitos já estavam presentes no Universo primitivo, ou se só surgiram depois de os enxames de galáxias terem atingido a maturidade total.
O proto-enxame Loktak descoberto pelo Telescópio Subaru
Uma equipa de investigação internacional, incluindo astrónomos do NAOJ (National Astronomical Observatory of Japan), utilizou a câmara de campo amplo do Telescópio Subaru, a HSC (Hyper Suprime-Cam), para realizar um grande levantamento do céu e descobriu um proto-enxame massivo que existiu há 12,6 mil milhões de anos.
As galáxias jovens com formação estelar ativa emitem frequentemente um tipo especial de luz chamado emissão Lyman-alfa. Esta emissão é produzida quando a radiação de estrelas jovens e quentes excita o gás hidrogénio circundante. As galáxias encontradas através deste sinal são chamadas emissoras Lyman-alfa e são marcadores úteis para rastrear a estrutura do Universo primitivo.
Utilizando um filtro especial concebido para detectar esta luz, a equipa mapeou uma vasta área do céu e identificou uma região onde as galáxias se encontravam fortemente concentradas.
A estrutura recém-descoberta foi baptizada de “Proto-enxame Loktak”, em homenagem ao Lago Loktak, em Manipur, na Índia. O nome reflecte a forma como quatro concentrações de galáxias distintas estão interligadas numa estrutura maior, assemelhando-se às ilhas flutuantes do lago (imagem de cima).
“Os proto-enxames são os locais de construção das estruturas mais massivas do Universo actual”, afirma o autor principal, Ronaldo Laishram, do NAOJ. “Encontrar um sistema tão claramente organizado nesta época primitiva dá-nos uma oportunidade rara de estudar como o ambiente afecta o crescimento das galáxias no Universo jovem”.
JWST revela diferenças na forma como as galáxias cresceram
A equipa utilizou então imagens infravermelhas do JWST para comparar galáxias no interior do proto-enxame com galáxias em ambientes mais típicos da mesma época cósmica.
Quando observadas na luz ultravioleta – que revela as regiões onde as estrelas se estão a formar -, as duas populações de galáxias apresentaram poucas diferenças em termos de tamanho. No entanto, na luz óptica (que, devido à expansão do Universo, se esticou para comprimentos de onda infravermelhos), que revela a distribuição global das estrelas formadas anteriormente, as galáxias do proto-enxame eram, em média, cerca de 1,4 vezes maiores do que as galáxias em ambientes normais (segunda imagem; em geral, as galáxias mais massivas tendem a ser maiores. No entanto, a diferença de tamanho encontrada neste estudo não pode ser explicada somente pelas diferenças de massa).
Por outras palavras, embora os núcleos de formação estelar parecessem semelhantes, as galáxias no seu conjunto tinham crescido de forma diferente. Isto sugere que a formação estelar nos centros das galáxias decorreu de forma semelhante, mas as galáxias em ambientes densos construíram as suas estruturas estelares externas mais cedo e mais rapidamente.
Distribuição dos tamanhos das galáxias na região central do proto-enxame Loktak (vermelho) e das galáxias em ambientes médios na mesma época (azul). Esquerda: medições no ultravioleta. Direita: medições na luz óptica. Na luz óptica, as galáxias no ambiente denso são maiores. Um valor de 1 no eixo horizontal corresponde ao tamanho típico das galáxias em ambientes médios. Crédito: Laishram et al./NAOJ
O destino de uma galáxia depende do local onde se encontra
A importância deste resultado reside no facto de mostrar claramente que os efeitos ambientais já estavam a moldar as galáxias muito antes de os enxames de galáxias estarem totalmente formados.
Dos actuais 13,8 mil milhões de anos de idade do Universo, as galáxias aqui observadas datam de apenas 1,2 mil milhões de anos após o Big Bang. Mesmo nessa fase tão precoce, o crescimento de uma galáxia dependia do local onde se encontrava. Isto significa que a evolução das galáxias é determinada não só pela sua própria massa e propriedades internas, mas também pelo seu ambiente circundante desde uma fase inicial.
O estudo sugere que o aspeto das galáxias é moldado não só pelo que elas têm desde o nascimento, mas também pelo local onde crescem – e que este processo teve início nos capítulos mais antigos da história cósmica.
Futuras observações utilizando o PFS (Prime Focus Spectrograph) ‘Ōnohi’ula do Telescópio Subaru, bem como o seu sistema de óptica adaptativa de campo amplo de próxima geração, ULTIMATE, combinadas com o acompanhamento contínuo do JWST, ajudarão a determinar se este tipo de efeito ambiental era comum no Universo primitivo ou exclusivo do proto-enxame Loktak.
A rede internacional de detectores de ondas gravitacionais operada pela Colaboração LVK (LIGO-Virgo-KAGRA) anunciou a publicação online de um catálogo actualizado de todos os eventos de ondas gravitacionais observados até à data, denominado GWTC-5.0 (Gravitational Wave Transient Catalog-5.0), tendo os artigos científicos correspondentes sido submetidos às revistas The Astrophysical Journal e The Astrophysical Journal Letters. Os dados analisados neste trabalho foram recolhidos pelos detectores gémeos do LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory) da NSF (National Science Foundation) e pelo detector Virgo operado pelo EGO (European Gravitational Observatory), tendo a análise sido realizada em conjunto com a Colaboração KAGRA, um consórcio internacional centrado no detector de ondas gravitacionais Kamioka no Japão.
Massas no “Cemitério Estelar”: imagem que mostra as massas das detecções de ondas gravitacionais anunciadas e de buracos negros e estrelas de neutrões cujas massas foram anteriormente estimadas através de observações electromagnéticas, com base no GWTC-5.0. Crédito: LIGO-Virgo-KAGRA/Aaron Geller/Northwestern
Este catálogo actualizado inclui os eventos de ondas gravitacionais mais recentes que ocorreram entre 10 de Abril de 2024 e 28 de Janeiro de 2025, durante uma parte da quarta campanha de observação (O4) conhecida como O4b. Durante este período, foram detectados 161 novos eventos de ondas gravitacionais, elevando o número total de eventos confirmados observados pela rede desde a primeira detecção em 2015 para uns impressionantes 390.
“Os quase 400 eventos de ondas gravitacionais acumulados no nosso catálogo conduziram-nos a uma nova era da astronomia estatística – em que esta colecção crescente de sinais detectados permite realizar estudos populacionais e testes da relatividade geral com uma precisão sem precedentes”, afirmou Leo Tsukada, da Universidade de Nevada, em Las Vegas. “Fundamentalmente, a inclusão do Virgo na nossa rede de detectores foi transformadora: as suas medições independentes permitem-nos triangular fontes em todo o céu com uma precisão de alguns graus quadrados, transformando manchas difusas de incerteza em localizações precisas que podem ser utilizadas para motivar campanhas multi-mensageiras de acompanhamento. Isto estabelece uma base sólida para a próxima geração de observações, com uma rede expandida e global de detectores”.
Com o lançamento do catálogo actualizado, só a quarta campanha de observação representa agora cerca de 75% de todos os eventos de ondas gravitacionais detectados desde a primeira observação em 2015 – um período de quase uma década. Este resultado impressionante demonstra o quão cruciais são as actualizações dos detectores para aumentar a sensibilidade, levando a um crescimento extraordinário no número de eventos detectados a cada campanha de observação sucessiva. De facto, a Colaboração LVK alterna períodos de recolha de dados (campanhas de observação) com fases dedicadas a actualizações e comissionamento dos detectores. É também por isso que o catálogo de eventos de ondas gravitacionais – incluindo dados validados e os parâmetros físicos das fontes – é actualizado e partilhado periodicamente com a comunidade científica em geral.
“Estamos agora a ver os impactos da astronomia de ondas gravitacionais em toda a comunidade científica”, afirmou Jonah Kanner, cientista sénior do Laboratório LIGO no Caltech. “As nossas publicações de dados são citadas em mais de 200 artigos científicos por ano, e milhares de jovens e aspirantes a cientistas inscreveram-se nos nossos workshops anuais. Este conjunto de dados será um tesouro para os investigadores que estudam cosmologia, evolução estelar, teorias da gravidade e muitas outras questões em aberto na física e na astronomia”.
Para além das novas perspectivas abertas por este número extraordinário de observações, o novo catálogo inclui também várias detecções que são, por si só, excepcionais e estabelecem novos recordes nas observações da astronomia de ondas gravitacionais: a melhor localização no céu alguma vez alcançada para uma fonte de ondas gravitacionais, o sinal de ondas gravitacionais mais nítido alguma vez registado e evidências da existência de buracos negros de segunda geração.
Dez anos de detecções de eventos de ondas gravitacionais. Crédito: Ryan Nowicki/Karan Jani/LVK/NSF/Vanderbilt/emit
A melhor localização, alguma vez alcançada, no céu
Um sinal detectado pelos dois detectores LIGO nos Estados Unidos e pelo Virgo na Europa a 15 de Junho de 2024 – e, por isso, denominado GW240615 – estabeleceu o recorde de localização no céu mais precisa entre todos os eventos de ondas gravitacionais observados até à data. A fonte foi identificada numa área de apenas 6 graus quadrados, uma porção relativamente pequena da esfera celeste. Este desempenho excepcional foi alcançado graças à triangulação utilizando dados dos três detectores activos na altura, incluindo o Virgo, que se juntou novamente à campanha de observação em Abril de 2024, no início da O4b, contribuindo significativamente para as capacidades de localização de fontes da rede.
A localização das fontes no céu permite aos astrónomos procurar outros sinais astronómicos que possam estar associados ao evento de ondas gravitacionais. “Sabíamos que a contribuição do Virgo seria decisiva para melhorar a localização das fontes de ondas gravitacionais observadas”, afirmou Marie Anne Bizouard, porta-voz da Colaboração Virgo e investigadora do CNRS (Centre National de la Recherche Scientifique) em Nice, “e estamos orgulhosos do trabalho excepcional realizado pela equipa responsável pela colocação em funcionamento do detector, que foi recompensado por este resultado recorde”.
O evento de ondas gravitacionais observado com esta localização recorde foi a fusão de dois buracos negros, com massas de cerca de 26 e 30 massas solares, que colidiram violentamente a mais de 3 mil milhões de anos-luz da Terra.
As melhorias na capacidade da rede para localizar eventos, juntamente com o aumento da dimensão do conjunto de dados, permitiram também uma melhor estimativa da constante de Hubble, H0, cujo valor preciso é objecto de uma significativa tensão em curso na cosmologia.
“A constante de Hubble indica-nos a velocidade a que o Universo se está a expandir e qual a sua idade”, afirmou Hsin-Yu Chen, da Universidade do Texas em Austin. “No entanto, os diferentes métodos de medição continuam a dar respostas contraditórias, criando a já conhecida ‘tensão de Hubble’ na cosmologia. Se esta discrepância persistir, poderá significar que a nossa compreensão actual do Universo está incompleta. Utilizando um novo conjunto de fontes de ondas gravitacionais, obtivemos uma medição independente da constante de Hubble com uma precisão cerca de 25% superior à dos resultados anteriores. Este avanço significativo destaca o poder crescente da astronomia de ondas gravitacionais e aproxima-nos da resolução de um dos maiores enigmas da cosmologia moderna”.
O sinal de ondas gravitacionais mais nítido alguma vez registado
Detectar ondas gravitacionais não significa apenas captar um sinal, mas sim isolá-lo do ruído que perturba os detectores. Isto requer esforços intensos de mitigação do ruído e análises altamente sofisticadas de dados, razão pela qual a “intensidade” ou “nitidez” de um sinal é expressa através da relação sinal-ruído. O catálogo publicado inclui o sinal de ondas gravitacionais “mais nítido” de sempre, com uma relação sinal-ruído de 76,9. Este sinal, GW250114 (anunciado anteriormente durante as comemorações do 10.º aniversário da primeira detecção de ondas gravitacionais), chegou à Terra a 14 de Janeiro de 2025 e foi gerado pela fusão de dois buracos negros com massas quase idênticas (32 e 34 vezes a massa do Sol, respectivamente), ocorrida a mais de mil milhões de anos-luz da Terra. A sua “nitidez” levou a alguns resultados científicos excepcionais, que já foram publicados e anunciados pela colaboração LVK nos últimos meses, incluindo o teste mais preciso da relatividade geral alguma vez realizado e a confirmação do teorema da área dos buracos negros de Stephen Hawking.
Buracos negros de segunda geração
Outro resultado notável, incluído no novo catálogo agora publicado – embora já tivesse sido anunciado pela Colaboração LVK nos últimos meses – diz respeito a dois eventos muito especiais: GW241011 e GW241110. Estes sinais, detectados em Outubro e Novembro de 2024, com apenas um mês de intervalo, foram gerados por duas fusões de buracos negros, localizadas a aproximadamente 700 milhões e 2,4 mil milhões de anos-luz da Terra, respectivamente. Certas características destas fusões – em particular a rotação dos buracos negros (isto é, a orientação e a velocidade de rotação) – indicam que os objectos envolvidos poderiam ser buracos negros de “segunda geração”, ou seja, buracos negros que são eles próprios o resultado de coalescências anteriores. Estes objectos provavelmente formaram-se em ambientes cósmicos muito densos e populosos, como enxames estelares, onde é mais provável que os buracos negros colidam e se fundam repetidamente. O número crescente de eventos observados também permitiu aos investigadores estudar e, cada vez mais, identificar claramente as propriedades de diferentes populações de buracos negros. Em particular, concluíram agora que estes buracos negros de segunda geração podem formar um subgrupo distinto que partilha certas propriedades características. Um dos artigos científicos complementares publicados juntamente com o catálogo explora esta e outras populações de buracos negros em detalhe.
Ainda há mais dados para analisar da quarta campanha de observação, estando a parte final prevista para ser divulgada publicamente em Dezembro. A Colaboração LVK celebra esta importante actualização do catálogo de eventos de ondas gravitacionais observados, a equipa global que a tornou possível e as descobertas que ainda estão por vir.
“Temos uma equipa excepcional de cientistas, engenheiros e pessoal de apoio que constrói, opera e melhora estes detectores incríveis, e que analisa os dados com grande cuidado para responder a questões científicas”, afirmou Peter Shawhan, porta-voz adjunto da Colaboração Científica LIGO e professor de física na Universidade de Maryland. “Alguns mantêm os observatórios no seu máximo desempenho, enquanto muitos outros trabalham e estudam em universidades, faculdades e instituições de investigação próximas e distantes. É a equipa global e interligada de pessoas criativas e dedicadas que torna possível a ciência mais ambiciosa”.
De acordo com um novo estudo realizado com o Telescópio Espacial James Webb (JWST), um planeta com aproximadamente o tamanho de Saturno, mas com uma temperatura mais semelhante à da Terra, possui uma atmosfera rica em metano. Ao contrário dos planetas gigantes gasosos – Júpiter e Saturno – do nosso Sistema Solar, que estão distantes do Sol e, por isso, são extremamente frios, e dos chamados “Júpiteres quentes” – planetas gigantes para além do Sistema Solar que são escaldantes devido à sua proximidade com as estrelas que orbitam -, este planeta é um dos poucos gigantes temperados conhecidos e o primeiro a ter a sua atmosfera analisada. Segundo a equipa de investigação, os novos detalhes acerca da composição da atmosfera do planeta irão contribuir para modelos de formação e evolução planetária e poderão melhorar a compreensão dos astrónomos sobre o funcionamento da atmosfera da Terra.
De acordo com um novo estudo realizado com o Telescópio Espacial James Webb (JWST), um planeta com aproximadamente o tamanho de Saturno, mas com uma temperatura mais semelhante à da Terra, possui uma atmosfera rica em metano. Ao contrário dos planetas gigantes gasosos – Júpiter e Saturno – do nosso Sistema Solar, que estão distantes do Sol e, por isso, são extremamente frios, e dos chamados “Júpiteres quentes” – planetas gigantes para além do Sistema Solar que são escaldantes devido à sua proximidade com as estrelas que orbitam -, este planeta é um dos poucos gigantes temperados conhecidos e o primeiro a ter a sua atmosfera analisada. Segundo a equipa de investigação, os novos detalhes acerca da composição da atmosfera do planeta irão contribuir para modelos de formação e evolução planetária e poderão melhorar a compreensão dos astrónomos sobre o funcionamento da atmosfera da Terra.
O artigo científico que descreve o estudo, da autoria de uma equipa de investigadores liderada por astrónomos da Universidade do Estado da Pensilvânia e do JPL da NASA no Instituto de Tecnologia da Califórnia, foi publicado no passado dia 20 de Maio na revista The Astronomical Journal.
“Uma das principais vantagens dos estudos de planetas para além do nosso Sistema Solar, conhecidos como exoplanetas, é a capacidade de estudar muitos tipos diferentes de planetas – especialmente aqueles que não vemos no Sistema Solar – para aprender como os sistemas planetários se formam e evoluem”, afirmou Renyu Hu, professor associado de astronomia e astrofísica na Faculdade de Ciências Eberly da Penn State e líder da equipa de investigação. “Desde que o primeiro exoplaneta foi descoberto em 1992 por uma equipa que incluía Aleksander Wolszczan da Penn State, os astrónomos encontraram milhares de exoplanetas. Mas apenas são conhecidos alguns exoplanetas gigantes e temperados e esta é a primeira vez que conseguimos estudar a atmosfera de um deles em detalhe”.
O planeta, denominado TOI-199 b, orbita uma estrela situada a mais de 330 anos-luz da Terra, completando uma órbita aproximadamente a cada cem dias. A sua temperatura ronda os 79 graus Celsius, o que, do ponto de vista humano, ainda é quente, mas não muito mais do que as temperaturas mais elevadas registadas na Terra, que rondam os 56 graus, e que se atingem facilmente, por exemplo, nos painéis de carros estacionados sob luz solar directa. É significativamente mais temperado do que os Júpiteres quentes, que podem atingir milhares de graus, e do que os gigantes gasosos frios do Sistema Solar, que estão muitos graus abaixo de zero.
Para caracterizar a atmosfera de um exoplaneta, os astrónomos utilizam uma técnica chamada espectroscopia de transmissão para analisar a luz da estrela que atravessa a atmosfera do planeta. Para que isso funcione, a órbita do planeta deve alinhar-se de forma a passar entre a sua estrela e o telescópio. Os instrumentos do JWST separam a luz da estrela nos seus comprimentos de onda constituintes, tal como um prisma pode separar a luz branca normal nas cores do arco-íris.
“À medida que um planeta passa à frente da sua estrela, parte da luz da estrela atravessa a atmosfera do planeta, onde interage com os elementos e moléculas presentes na atmosfera”, explicou Aaron Bello-Arufe, investigador pós-doc no JPL e primeiro autor do artigo científico. “Elementos específicos absorvem comprimentos de onda específicos da luz, criando uma impressão digital no espectro de luz que o JWST deteta e que reflete a composição da atmosfera”.
O espectro durante o trânsito é comparado com as medições de referência da luz da estrela, estabelecidas através de cerca de 20 horas consecutivas de observações pelo JWST. O trânsito em si dura cerca de sete horas, o que é muito mais longo do que os trânsitos dos Júpiteres quentes, que podem durar uma hora ou menos. Os investigadores explicaram que as diferenças entre os espectros de referência e de trânsito mostram quais os comprimentos de onda da luz que estão a ser absorvidos pela atmosfera do planeta e são usados para identificar os elementos e moléculas que compõem a atmosfera.
“Quando comparámos os espectros durante o trânsito com os de referência, vimos que a atmosfera bloqueava os comprimentos de onda da luz estelar absorvidos pelo metano”, disse Bello-Arufe. “Modelos da composição de exoplanetas gigantes gasosos de clima temperado tinham previsto que estes conteriam metano, por isso é bom obter a confirmação de que as nossas teorias estão corretas”.
Para além do metano, as observações da equipa forneceram indícios de que a atmosfera também continha amoníaco e dióxido de carbono.
“Com observações adicionais deste planeta, poderemos determinar a abundância relativa destes vários gases na sua atmosfera”, afirmou Hu. “Esta imagem mais completa da atmosfera de um gigante gasoso temperado pode então ser utilizada para melhorar os nossos modelos e, potencialmente, compreender melhor como os planetas e as suas atmosferas se formam e evoluem, incluindo a Terra. O sucesso deste primeiro estudo da atmosfera de um planeta gigante temperado também nos dá confiança para dedicar mais recursos e tempo de observação ao estudo de outros planetas semelhantes. Poderemos então verificar se este planeta é único ou se existem características gerais comuns a este tipo de planetas”.
Neptuno, o mais distante dos planetas, actua como um pastor do Sistema Solar exterior, dispersando gravitacionalmente asteróides distantes conhecidos como KBOs (sigla inglesa para “Kuiper Belt Objects”). Compreender a história de Neptuno fornece pistas importantes sobre como o resto do Sistema Solar evoluiu até ao seu estado actual.
Imagem original de Neptuno, capturada pela sonda Voyager 2, com cores exageradas. Crédito: NASA/JPL-Caltech
O próprio Neptuno é único – inclinado 30 graus sobre o seu eixo, é o lar de algumas luas invulgares, incluindo a lua do tamanho de Plutão denominada Tritão. Tritão orbita Neptuno em sentido inverso, um indicador de que não se formou em torno de Neptuno, mas foi, em vez disso, capturado pela gravidade de Neptuno depois de se ter formado noutro local do Sistema Solar. Novas observações, combinadas com simulações da história evolutiva de Neptuno, indicam que uma lua neptuniana frequentemente ignorada, chamada Nereida, pode revelar o passado do planeta.
A investigação foi liderada pelo estudante Matthew Belyakov (Caltech – Instituto de Tecnologia da Califórnia) e realizada em colaboração com os laboratórios do professor de Ciência Planetária Konstantin Batygin e Mike Brown, professor de Astronomia Planetária e director do Centro de Evolução Planetária Comparativa da mesma instituição de ensino. O trabalho foi apresentado num artigo científico publicado na revista Science Advances a 20 de Maio.
Júpiter, Saturno e Úrano possuem todos “típicos” sistemas lunares, sendo que cada planeta tem várias luas grandes que orbitam de perto e ao longo do plano equatorial do planeta hospedeiro, bem como muitas luas mais pequenas, chamadas satélites irregulares, localizadas mais longe em órbitas inclinadas. Neptuno, por outro lado, tem apenas uma lua grande, Tritão, que contém 99,9% da massa de todo o seu sistema de luas.
A órbita de Tritão é retrógrada – move-se no sentido dos ponteiros do relógio, enquanto Neptuno orbita o Sol no sentido contrário ao dos ponteiros do relógio. Isto significa que Tritão não poderia ter-se formado no local, como as luas de Júpiter e de Saturno, a partir do disco de material que orbita no sentido anti-horário em torno do seu planeta. Em vez disso, pensa-se que Tritão é um KBO, tal como Plutão, que foi lançado para a trajectória de Neptuno e capturado gravitacionalmente.
Antes da passagem da Voyager 2 por Neptuno, em Agosto de 1989, só se conhecia uma outra lua em torno de Neptuno, Nereida. Descoberta pelo astrónomo holandês Gerard Kuiper em 1949, Nereida tem sido, desde então, um mistério. A lua segue uma órbita excêntrica, girando em torno de Neptuno numa elipse, e está longe do seu planeta, mas não tão distante quanto os satélites irregulares em torno dos outros planetas gigantes. Curiosamente, Nereida não tem uma órbita retrógrada como Tritão, e a sua órbita é muito menos inclinada do que a de outras luas irregulares no Sistema Solar. Tendo em conta estes detalhes, os cientistas debateram a origem de Nereida durante 70 anos, sem conseguirem concluir se a lua foi capturada ou se se formou “in situ”.
Em 2024, os estudantes do Caltech Matthew Belyakov e M. Ryleigh Davis utilizaram o Telescópio Espacial James Webb (JWST) para observar o sistema de luas de Neptuno, tendo Nereida como um dos alvos. A equipa utilizou o instrumento NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) do JWST, que divide a luz nos seus diversos comprimentos de onda para obter informações químicas sobre os alvos astronómicos. O espectro de Nereida revelou-se bastante diferente do dos objectos da Cintura de Kuiper – Nereida era, pelo contrário, mais semelhante às luas de Úrano. Com base nos dados observacionais, que sugeriam uma origem não capturada para Nereida, Belyakov desenvolveu então simulações da evolução das luas de Neptuno.
As simulações mostraram que, quando Tritão entrou no sistema de Neptuno e foi capturado, as luas neptunianas existentes poderiam ter sido lançadas para órbitas excêntricas que pareciam idênticas à de Nereida. Isto sugere que Nereida se formou “in situ” em torno de Neptuno, em vez de ser um objecto capturado.
“Compreender o que aconteceu em Neptuno é uma das formas de esclarecermos o que se passou no início do Sistema Solar, e Nereida é importante para determinar eventos-chave como a captura de Tritão”, afirma Belyakov. “Esperamos que este trabalho motive as pessoas a realizarem observações criativas de Nereida, apesar de ser ténue e distante. É tão importante quanto Tritão. Espero que Nereida seja visitada por uma missão ainda durante a minha vida”.
Sem uma missão deste tipo, é provável que muito sobre Nereida continue a ser um mistério. As imagens de Nereida pela Voyager têm apenas alguns pixéis de diâmetro. Dando continuidade ao seu trabalho, a equipa pretende criar mais simulações para restringir o momento da captura de Tritão e as possíveis configurações do sistema lunar inicial em torno de Neptuno.
Todas as manhãs formam-se nuvens de areia, mas estas dissipam-se ao anoitecer no exoplaneta WASP-94A b, um bem estudado gigante gasoso situado a cerca de 700 anos-luz da Terra.
Impressão de artista do exoplaneta WASP-94A b. Crédito: Hannah Robbins/Universidade Johns Hopkins
Uma nova investigação, que utiliza dados do Telescópio Espacial James Webb, está entre as primeiras a detectar ciclos de nuvens num exoplaneta do tipo Júpiter quente – um termo utilizado para descrever exoplanetas gigantes gasosos caracterizados por temperaturas extremas e órbitas incrivelmente íntimas em torno das suas estrelas hospedeiras. Ao isolar as nuvens, os investigadores podem medir com maior precisão a atmosfera do planeta e fornecer uma das imagens mais nítidas até à data da composição do planeta – um avanço significativo na ciência planetária.
“Há 20 anos que observo exoplanetas, e a nebulosidade geral tem sido um espinho no nosso lado. Já sabemos há bastante tempo que as nuvens são omnipresentes nos Júpiteres quentes, o que é irritante porque é como tentar olhar para o planeta através de uma janela enevoada”, afirmou o co-autor e investigador principal do programa, David Sing, professor de Ciências da Terra e Planetárias na Universidade Johns Hopkins. “Não só conseguimos limpar a vista, como finalmente conseguimos determinar de que são feitas as nuvens e como se condensam e evaporam à medida que se movem em torno do planeta”.
Os resultados foram publicados na revista Science.
Para estudar WASP-94A b, na direcção da constelação de Microscópio, Sing e a sua equipa de investigadores recolheram dados enquanto o planeta passava directamente à frente da sua estrela. Utilizando o JWST, um telescópio espacial de altíssima capacidade, os investigadores conseguiram efectuar medições separadas da orla dianteira de WASP-94A b, quando este começava a passar à frente da estrela, e da orla traseira, quando o planeta completou o seu trânsito. Na orla dianteira, o ar flui do lado noturno do planeta para o lado diurno. O ar flui do dia para a noite na orla traseira.
As observações revelaram que as manhãs e os fins da tarde em WASP-94A b apresentam padrões meteorológicos extremamente diferentes: as manhãs estão repletas de nuvens feitas de silicato de magnésio, um mineral comum encontrado nas rochas, enquanto o fim da tarde tem céus limpos.
Os investigadores pensam que uma de duas coisas pode estar a acontecer:
Ventos fortes podem elevar as nuvens até às alturas no lado mais frio do planeta e, em seguida, empurrá-las para baixo no lado diurno, mais quente, arrastando-as para as profundezas do interior do planeta e, efectivamente, ocultando-as da vista antes do pôr-do-sol.
Em alternativa, o fenómeno pode ser semelhante ao nevoeiro matinal que se dissipa na Terra, mas numa escala extrema. As nuvens formar-se-iam na escuridão do lado nocturno do planeta. À medida que se deslocam para o calor escaldante no lado diurno, as substâncias químicas que constituem as nuvens evaporam-se, e as nuvens simplesmente vaporizam-se.
“Foi uma enorme surpresa. As pessoas esperavam algumas diferenças, como o facto de ser mais fresco de manhã do que à noite – isso é algo natural que sentimos aqui na Terra”, disse Sing. “Mas o que vimos foi uma verdadeira dicotomia entre o clima nos dois lados do planeta e enormes diferenças na cobertura de nuvens, e isso altera toda a nossa imagem do planeta”.
Como os fins de tarde são livres de nuvens, os investigadores puderam observar especificamente a orla traseira para ver como era a atmosfera do planeta – algo que o telescópio Hubble não conseguia fazer.
“Com o telescópio Hubble, quando fazíamos este tipo de observação, obtínhamos uma imagem média de todo o planeta, com os dados das nuvens e da atmosfera misturados e indistinguíveis”, afirmou o primeiro autor, Sagnick Mukherjee, investigador pós-doc na Universidade do Estado do Arizona, que era estudante na Johns Hopkins e na UC Santa Cruz aquando da investigação. “Esta abordagem com o JWST permite-nos localizar as nossas observações, o que nos ajudou a ver o ciclo das nuvens”.
Quando os investigadores observaram o céu nocturno limpo, descobriram que WASP-94A b era muito mais parecido com Júpiter do que pensavam. Anteriormente, quando as nuvens eram apenas uma média, os dados sugeriam que o planeta era composto por centenas de vezes mais oxigénio e carbono do que Júpiter – uma descoberta que intrigou os investigadores, uma vez que não podia ser explicada pela teoria da formação planetária. Os novos dados, no entanto, mostram que WASP-94A b tem apenas cinco vezes a quantidade de oxigénio e carbono.
Os Júpiteres quentes orbitam muito mais perto das suas estrelas – mais perto até do que Mercúrio do Sol – e, por isso, são muito mais quentes e estão expostos a mais radiação. Devido aos seus ambientes extremos, estes planetas também constituem bons laboratórios para estudar a química e a física da dinâmica das nuvens.
Tomando WASP-94A b como referência, a equipa analisou outros oito gigantes gasosos quentes e descobriu o mesmo ciclo de nuvens característico em dois: WASP-39 b e WASP-17 b. A seguir, Sing e a sua equipa irão utilizar dados de um novo e vasto programa do JWST para estudar os ciclos de nuvens numa ampla variedade de exoplanetas, incluindo um gigante gasoso excêntrico na zona habitável.
Uma colaboração internacional de astrónomos liderada pela ULL (Universidade de La Laguna) e pelo IAC (Instituto de Astrofísica de Canarias) identificou dois planetas intrigantes, gigantescos, mas de baixa densidade, que orbitam a estrela HD 114082. Esta estrela tem apenas 15 milhões de anos, ou seja, é muito mais jovem do que o Sol (com 4,6 mil milhões de anos), gira 15 vezes mais depressa, tem 28% mais massa e é cerca de mil graus mais quente e quase quatro vezes mais luminosa. Os seus planetas recebem cerca de 200 vezes mais luz e calor do que Júpiter. O estudo, que envolveu a separação do fraco sinal planetário do sinal estelar, oferece pistas acerca da formação dos exoplanetas e ajuda a contextualizar o Sistema Solar.
Representação artística do sistema planetário HD 114082. Crédito: ilustração – Gabriel Pérez Díaz (IAC); conceito – Carlos del Burgo (IAC/ULL); fundo – ESO/S. Brunier
Carlos del Burgo Díaz, investigador sénior que trabalha na ULL e no IAC, lidera o estudo publicado na revista The Astrophysical Journal Letters e detalha as descobertas: “Identificámos um estranho par de exoplanetas gigantes. Destacam-se entre os mais jovens detectados por passarem à frente da sua estrela, pois demoram mais tempo a completar uma órbita. O planeta interior, 20% mais próximo da sua estrela do que a Terra do Sol, tem o tamanho de Júpiter. O planeta exterior encontra-se à mesma distância orbital que a Terra e tem um raio 36% maior do que o de Júpiter e uma densidade média mais de 7,5 vezes inferior à da água, pelo que flutuaria”.
Alejandro Suárez Mascareño (ULL/IAC), co-autor do artigo científico, acrescenta: “Os planetas movem-se em órbitas quase circulares no mesmo plano e podem estar em ressonância, ou perto da ressonância [o que implica que os períodos orbitais têm uma relação simples de números inteiros]”.
O estudo utiliza dados recolhidos pelos telescópios espaciais TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) e CHEOPS (CHaracterising ExOplanet Satellite), bem como por instalações terrestres, incluindo o NGTS (Next-Generation Transit Survey; Chile), o ASTEP+ (Antarctic Search for Transiting ExoPlanets; Antártida) e o LCO (Las Cumbres Observatory). A partir destas observações, foram geradas curvas de luz estelar (intensidade em função do tempo).
Estas mostram quatro diminuições não consecutivas do planeta interior HD 114082 b. Cada diminuição de brilho, ou trânsito, deve-se ao facto de o planeta passar à frente da estrela, bloqueando uma pequena fracção da sua luz do ponto de vista do Sistema Solar. Estes dados permitiram determinar o seu período orbital com uma precisão de minutos: 225 dias, 13 horas e 12 minutos (incerteza de 34,56 segundos). O período do planeta exterior, HD 114082 c, 314 dias (margem de erro de 9%), foi estimado a partir de um único trânsito confirmado por dois instrumentos e medições suplementares.
A atracção gravitacional entre os dois planetas manifesta-se através de um efeito de “jogo da corda”, que atrasa ou antecipa o trânsito do planeta companheiro; este efeito, tanto mais pronunciado quanto mais próximos de uma ressonância estes gigantes estiverem, pode ser medido mesmo que as suas massas sejam pequenas.
Carlos del Burgo acrescenta: “Na sequência da nossa descoberta, esperamos que a comunidade exoplanetária se junte à busca por um segundo trânsito do planeta exterior, o que nos permitiria determinar o seu período com uma maior precisão. Uma vez alcançado este objectivo, o aperfeiçoamento dos valores das massas dos dois planetas exigirá a medição dos tempos médios de trânsito de vários picos de diminuição de brilho para cada um. Este método também poderá revelar corpos adicionais no sistema”.
Como e onde é que se formaram estes planetas?
Estes gigantes formaram-se no disco protoplanetário, rico em gás e poeira, em torno da estrela. Inicialmente, acumularam material até formarem um núcleo sólido. Quando atingiram uma determinada massa, iniciou-se um descontrolado processo de acreção de gás e o calor interno provocou a expansão do seu invólucro. A teoria sugere que dois planetas nascidos muito próximos um do outro tendem a atingir massas semelhantes. A massa medida do planeta exterior é, no máximo, 24% da de Júpiter, ou seja, 4,4 vezes a massa de Neptuno. Os planetas de HD 114082 podem ter-se formado “in situ” (expressão em latim – significa que se formaram onde foram encontrados). Ou então, formaram-se numa região distante e fria e migraram para as suas órbitas actuais, onde recebem mais luz e calor.
Carlos del Burgo explica: “Estes gigantes devem ter influenciado as órbitas dos asteróides e cometas [remanescentes da formação planetária] mais próximos da estrela, organizando-os numa cintura que se encontra no mesmo plano que as órbitas dos planetas”. Jonathan Marshall, do ASIAA (Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics), co-autor do artigo científico, acrescenta: “Por outro lado, o anel exterior de grãos de poeira gelada e detritos, localizado a uma distância 25% superior do que a órbita de Neptuno, está inclinado em relação às órbitas planetárias e é provavelmente primordial”.
O impacto das descobertas
A colaboração internacional contou com a participação de 38 investigadores. Os esforços foram coordenados para garantir a integração dos dados e um processamento coerente. As descobertas obtidas colocam este sistema planetário em torno de HD 114082 no centro das atenções da comunidade exoplanetária.
Nos próximos anos, observações de acompanhamento com instalações como as utilizadas neste trabalho e outras, tais como o Telescópio Espacial James Webb, permitirão caracterizar este sistema único com maior detalhe, desde a determinação precisa das massas dos planetas até à descoberta da composição química das suas atmosferas e outros mistérios ainda por resolver.
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