Recorrendo ao Telescópio Espacial Hubble da NASA, os astrónomos encontraram evidências de que a rotação de um pequeno cometa abrandou e, posteriormente, inverteu o seu sentido de rotação, representando um exemplo dramático de como a actividade volátil pode afectar a rotação e a evolução física de pequenos corpos no Sistema Solar. Esta é a primeira vez que os investigadores observam indícios de um cometa a inverter a sua rotação.
Ilustração do cometa 41P, um pequeno cometa da família de Júpiter, à medida que se aproxima do Sol e os gases começam a sublimar e a expelir material para o espaço. Crédito: NASA, ESA, CSA, Ralf Crawford (STScI)
O objecto, o cometa 41P/Tuttle-Giacobini-Kresák, ou 41P para abreviar, provavelmente teve origem na Cintura de Kuiper e foi lançado para a sua trajectória actual pela gravidade de Júpiter, visitando agora o Sistema Solar interior a cada 5,4 anos.
Após a sua passagem próxima do Sol em 2017, os cientistas descobriram que o cometa 41P sofreu um abrandamento dramático na sua rotação. Dados do Observatório Neil Gehrels Swift da NASA, em maio de 2017, mostraram que o objecto girava três vezes mais lentamente do que em Março de 2017, quando foi observado pelo LDT (Lowell Discovery Telescope) no Observatório Lowell, no estado norte-americano do Arizona.
Uma nova análise das observações de acompanhamento do Hubble revelou que a rotação deste cometa sofreu uma reviravolta ainda mais invulgar.
Imagens do Hubble de Dezembro de 2017 revelaram que o cometa voltou a girar muito mais rapidamente, com um período de aproximadamente 14 horas, em comparação com as 46 a 60 horas medidas pelo Swift. A explicação mais simples, segundo os investigadores, é que o cometa continuou a abrandar até quase parar e foi então forçado a girar na direcção quase oposta devido aos jactos gasosos que se libertam da sua superfície.
O artigo científico que detalha esta descoberta foi publicado na semana passada na revista The Astronomical Journal.
Núcleo pequeno e temperamental
O Hubble também determinou o tamanho do núcleo do cometa, medindo-o em cerca de um quilómetro, ou aproximadamente três vezes a altura da Torre Eiffel.
Este tamanho é especialmente pequeno para um cometa, o que facilita a sua rotação ou torção.
À medida que um cometa se aproxima do Sol, o calor faz com que o gelo se sublime, libertando material para o espaço.
“Os jactos de gás que emanam da superfície podem agir como pequenos propulsores”, afirmou o autor do artigo, David Jewitt, da Universidade da Califórnia em Los Angeles. “Se esses jactos estiverem distribuídos de forma desigual, podem alterar drasticamente a forma como um cometa, especialmente um cometa pequeno, gira”.
O cometa girava originalmente numa direcção, mas os jactos que empurravam contra esse movimento foram-no abrandando gradualmente. Como os jactos continuaram a empurrar, acabaram por fazer com que o cometa começasse a girar na direcção oposta.
“É como empurrar um carrossel de jardim”, afirmou Jewitt. “Se estiver a girar numa direcção e depois empurrarmos na direcção oposta, podemos abrandá-lo e invertê-lo”.
Evidências de uma rápida evolução
O estudo também mostra que a actividade geral do cometa diminuiu significativamente desde as suas passagens anteriores. Durante a sua passagem pelo periélio em 2001, o 41P estava invulgarmente activo para o seu tamanho. Em 2017, a sua produção de gás tinha diminuído em cerca de uma ordem de magnitude.
Esta mudança sugere que a superfície do cometa pode estar a evoluir rapidamente, possivelmente à medida que os materiais voláteis próximos da superfície se esgotam ou são cobertos por camadas isolantes de poeira.
A maioria das alterações na estrutura dos cometas ocorre ao longo de séculos ou períodos ainda mais longos. As rápidas mudanças rotacionais observadas no cometa 41P oferecem uma oportunidade rara de testemunhar processos evolutivos a desenrolarem-se numa escala humana de tempo.
Modelos baseados nos torques medidos e nas taxas de perda de massa sugerem que as mudanças rotacionais contínuas poderão, eventualmente, levar à instabilidade estrutural do cometa 41P. Se um cometa girar demasiado depressa, as forças centrífugas podem superar a sua fraca gravidade e resistência, causando potencialmente a fragmentação ou mesmo a desintegração.
“Espero que este núcleo se auto-destrua muito rapidamente”, afirmou Jewitt.
No entanto, o cometa 41P provavelmente ocupa a sua órbita actual há cerca de 1500 anos.
Descoberto no arquivo
O Hubble tem vindo a recolher imagens e dados espectroscópicos de todo o cosmos há mais de 35 anos, e todas essas observações estão disponíveis no Arquivo Mikulski Archive para Telescópios Espaciais, um repositório central de dados de mais de uma dúzia de missões astronómicas, incluindo o Hubble.
Jewitt encontrou estas observações enquanto navegava pelo arquivo e percebeu que ainda não tinham sido analisadas.
Ao tornar os dados científicos acessíveis a todos, observações feitas há anos, ou mesmo décadas, podem ser revisitadas para responder a novas questões científicas. Em muitos casos, os cientistas continuam a fazer descobertas não apenas com novas observações, mas também explorando o arquivo construído ao longo de décadas de exploração espacial.
Pela primeira vez, os astrónomos mediram directamente a velocidade do gás super-aquecido que se expande a partir de um “caldeirão” de actividade estelar no coração de M82, uma galáxia próxima que está a passar por um extraordinário surto de formação estelar.
O vento frio da galáxia M82 impulsiona gás e poeira até 40.000 anos-luz do seu núcleo, como se pode ver aqui através de dados do Observatório de raios X Chandra da NASA e dos telescópios espaciais Hubble e Spitzer. A inserção mostra uma imagem Chandra da região central da galáxia, onde um “caldeirão” de actividade estelar dá início ao fluxo em grande escala. Crédito: Centro de Voos Espaciais Goddard da NASA; raios X – NASA/CXC/JHU/D.Strickland; óptico – NASA/ESA/STScI/AURA/Equipa do Legado Hubble; infravermelho – NASA/JPL-Caltech/Universidade do Arizona/C. Engelbracht; Colaboração XRISM et al. 2026
O material move-se a mais de 3 milhões de quilómetros por hora e parece ser a principal força motriz de um vento mais frio, bem estudado e à escala da galáxia.
Os investigadores fizeram os cálculos utilizando dados do instrumento Resolve a bordo da nave espacial XRISM (X-ray Imaging and Spectroscopy Mission).
“O modelo clássico de galáxias com surtos de formação estelar, como M82, sugere que as ondas de choque provenientes da formação estelar e das super-novas perto do centro aquecem o gás, dando início a um vento poderoso”, afirmou Erin Boettcher, astrofísica da Universidade de Maryland, em College Park, e do Centro de Voos Espaciais Goddard da NASA, em Greenbelt, Maryland. “Antes do XRISM, porém, não tínhamos a capacidade de medir as velocidades necessárias para testar essa hipótese. Agora vemos o gás a mover-se ainda mais depressa do que alguns modelos prevêem, mais do que o suficiente para impulsionar o vento até à orla da galáxia”.
Um artigo científico acerca do resultado, liderado por Boettcher, foi publicado na passada quarta-feira, 25 de março, na revista Nature. A missão XRISM é liderada pela JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency) em colaboração com a NASA, com contribuições da ESA. A NASA e a JAXA também desenvolveram em conjunto o instrumento Resolve.
Esta imagem de M82, captada pelo instrumento NIRCam (Near-Infrared Camera) a bordo do Telescópio Espacial James Webb da NASA, mostra o centro da galáxia com tal nível de detalhe que os astrónomos conseguem distinguir pequenas fontes luminosas que são estrelas individuais ou enxames estelares. Crédito: NASA, ESA, CSA, STScI, Alberto Bolatto (UMD)
Por vezes chamada de “Galáxia do Charuto”, M82 está localizada a 12 milhões de anos-luz de distância, na direcção da constelação setentrional da Ursa Maior. Os astrónomos classificam-na como uma galáxia “starburst“, pois está a formar estrelas a um ritmo muito superior ao habitual para o seu tamanho – cerca de 10 vezes mais depressa do que a Via Láctea.
M82 é bem conhecida pelo seu vento extenso e frio, que se estende por 40.000 anos-luz e impulsiona enormes quantidades de gás e poeira. Os cientistas têm-na estudado através de várias missões, incluindo os telescópios espaciais Chandra, Webb, Hubble e o já aposentado Spitzer, tentando estabelecer uma ligação entre a actividade estelar e o fluxo em grande escala.
Os investigadores pretendem, em particular, compreender o papel dos raios cósmicos. Estas partículas carregadas e velozes encontram-se por todo o cosmos e são aceleradas por alguns dos mesmos eventos que os cientistas acreditam produzirem ventos como os de M82. Existe a possibilidade de serem a principal fonte de pressão exterior sobre o gás.
A alta resolução e sensibilidade do instrumento Resolve do XRISM permitiram a Boettcher e aos seus colegas medir com precisão a velocidade do vento quente, observando um sinal de raios X proveniente de ferro super-aquecido no centro da galáxia.
A intensidade dos raios X provenientes do ferro e de outros elementos revelou-lhes a temperatura – exactamente dentro das previsões, a 25 milhões de graus Celsius. O calor exerce pressão sobre o gás e empurra-o para fora. Esta fuga da alta pressão para baixa pressão forma o vento – a mesma razão pela qual os ventos sopram na atmosfera terrestre.
O instrumento Resolve, a bordo da nave espacial XRISM (X-ray Imaging and Spectroscopy Mission), captou dados que revelam a velocidade do vento quente no centro da galáxia “starburst” M82. A faixa de energia das linhas de emissão do ferro mostra que o gás se move a cerca de 3 milhões de quilómetros por hora. Crédito: inserção – Imagem de M82 captada pelo instrumento Xtend do XRISM; Centro de Voos Espaciais Goddard da NASA, JAXA/NASA, Colaboração XRISM et al. 2026
A largura das linhas espectrais do ferro revelou a velocidade do vento quente. Isto funciona através do efeito Doppler, o mesmo fenómeno que faz com que um som, como o de uma sirene, aumente ou diminua de tom devido ao movimento da fonte em direcção a nós ou para longe de nós. No caso de M82, o material quente perto do centro move-se rapidamente em ambas as direcções, alongando a linha espectral do ferro.
A extensão do alongamento revela a velocidade do ferro. Os investigadores descobriram que o vento é um pouco mais rápido do que o esperado. Combinado com a alta temperatura, é potente o suficiente para produzir o vento frio sem raios cósmicos, embora estes possam ainda estar a contribuir.
Os investigadores calculam que o centro de M82 expele gás suficiente todos os anos para formar sete estrelas com a massa do nosso Sol. Isto representa outro enigma.
“Se o vento soprar de forma constante à velocidade que medimos, pensamos que pode alimentar o vento maior e mais frio, expelindo quatro massas solares de gás por ano. Mas o XRISM indica-nos que há muito mais gás a mover-se para fora”, afirmou o co-autor Edmund Hodges-Kluck, astrónomo e membro da equipa do XRISM no Centro Goddard da NASA. “Para onde vão as três massas solares adicionais? Será que escapam da galáxia como gás quente por alguma outra via? Não sabemos”.
As observações de M82 pelo satélite XRISM ajudarão a melhorar os modelos das galáxias “starburst“, o que poderá ajudar os cientistas a responder a este tipo de perguntas no futuro. As contribuições da NASA para projectos internacionais como o XRISM fazem parte dos esforços da agência para inovar com missões científicas ambiciosas que nos ajudarão a compreender melhor como funciona o nosso cosmos.
“Alguns dos nossos primeiros modelos de galáxias com surtos de formação estelar foram desenvolvidos na década de 1980, e finalmente conseguimos testá-los de formas que não eram possíveis antes do XRISM”, disse a co-autora Skylar Grayson, estudante na Universidade do Estado do Arizona, em Tempe. “Oferece oportunidades para descobrir porque é que o modelo pode não estar a captar tudo o que se passa no Universo real”.
Um novo estudo revelou que o halo de gás quente da nossa Via Láctea é mais quente na “parte sul” do que na “parte norte”, devido a um efeito semelhante ao de um motor de combustão interna que comprime o gás como um pistão.
Representação artística da Via Láctea, com duas das suas galáxias satélites – a Grande Nuvem de Magalhães e a Pequena Nuvem de Magalhães – no canto inferior esquerdo. Crédito: ESA/Gaia/DPAC, S. Payne-Wardenaar, L. McCallum et al (2025), Kevinmloch, F. Fraternali
Simulações computacionais revelam que a Grande Nuvem de Magalhães – uma galáxia satélite situada abaixo, ou no lado sul, da nossa – atrai a Via Láctea, fazendo com que o gás na metade sul do halo se comprima e aqueça.
Segundo uma equipa de cientistas liderada pela Universidade de Groninga, nos Países Baixos, isto explica por que razão a metade sul do halo é até 12% mais quente do que a parte norte, acima do disco da Via Láctea, uma discrepância que foi medida em 2024 pelo observatório de raios X eROSITA, montado num telescópio espacial germano-russo.
As suas descobertas foram publicadas na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Muitas galáxias, incluindo a nossa, estão rodeadas por uma vasta esfera de matéria fina e quente, também conhecida como halo de gás quente.
Os cientistas estimam que o halo gasoso da nossa Via Láctea tenha uma massa de 100 mil milhões de massas solares, o que significa que há mais matéria no halo do que no disco galáctico. O halo, que tem uma temperatura de cerca de 2 milhões Kelvin (algumas centenas de vezes mais quente do que a superfície do Sol), é o “material de construção” do disco de gás e estrelas – incluindo o Sol – muito mais compacto e frio que se encontra no seu centro.
A Via Láctea, nas simulações de computador, é composta por três “componentes”: o disco em rotação com gás relativamente frio, o gás muito mais quente que o rodeia e um grande halo constituído por matéria escura.
A chamada simulação hidrodinâmica calcula os movimentos destes três componentes, causados pela atracção gravitacional das Nuvens de Magalhães – que estão a passar muito perto da Via Láctea -, ao longo de cerca de mil milhões de anos.
Os resultados mostram que o disco frio da Via Láctea está actualmente a mover-se em direcção às galáxias satélites a cerca de 40 quilómetros por segundo devido à gravidade da Grande Nuvem de Magalhães. Neste processo, a Via Láctea comprime o gás na parte inferior e o material aquece entre 13 e 20 por cento, de acordo com os cálculos.
A simulação também mostra que a diferença de temperatura entre as partes norte e sul do halo surgiu nos últimos 100 milhões de anos.
“Percebemos rapidamente, nas simulações, que havia um efeito de aquecimento”, afirmou Filippo Fraternali, professor de dinâmica dos gases e evolução das galáxias na Universidade de Groninga.
“Demorámos um pouco mais a perceber o que se passa aqui – nomeadamente a compressão do gás, tal como no pistão de um motor de combustão interna, que depois é aquecido e torna o lado sul do halo da nossa Via Láctea mais quente”.
Segundo os investigadores, as simulações podem também explicar mais assimetrias em torno da Via Láctea. Por exemplo, observam-se muito mais das chamadas nuvens de alta velocidade no lado norte da Via Láctea do que no lado sul. Estas regiões de gás – normalmente cerca de 100 vezes mais frias do que o material circundante – movem-se pela Galáxia a velocidades altamente anómalas.
“A menor pressão do gás circundante pode facilitar a formação e a sobrevivência dessas nuvens nesse local”, acrescentou Fraternali.
Inicialmente, os investigadores não estavam à procura do que descobriram. As simulações já tinham sido publicadas em 2019 como parte de uma tentativa de encontrar uma explicação para o movimento do gás em torno das Nuvens de Magalhães, entre outras coisas. Naquela altura, a diferença de temperatura ainda não tinha sido identificada.
“Normalmente, os modelos de computador são concebidos para explicar determinadas observações. É notável que estas simulações já incluíssem a assimetria de temperatura antes de ter sido descoberta. Isso torna este resultado ainda mais robusto”, afirmou Fraternali.
A co-autora Else Starkenburg, professora associada da Universidade de Groningen, acrescentou: “A nossa explicação para a assimetria de temperatura medida pelo eROSITA baseia-se em processos físicos simples e bem compreendidos, tal como os encontramos, por exemplo, nos motores de combustão.
“Isso confere ao resultado uma elegância adicional”.
Se achas que a tua Internet está lenta ou que as tuas mensagens demoram muito a ser entregues, prepara-te para uma verdadeira lição de paciência cósmica. A famosa sonda espacial Voyager 1, o objecto construído por mãos humanas que viajou mais longe em toda a história, está a aproximar-se de um marco absolutamente impensável. Lançada em 1977, esta pequena máquina de exploração vai atingir, em Novembro de 2026, a incrível marca de um dia-luz de distância da Terra. É sem dúvida um recorde da Voyager 1.
Recorde da Voyager 1
Recorde da Voyager 1: A imensidão do universo e o limite da luz
Em primeiro lugar, é fundamental perceber o que este conceito astronómico significa na prática. A física dita que nada consegue viajar mais rápido do que a luz no vácuo, que se desloca a uns estonteantes 300 mil quilómetros por segundo. Deste modo, no nosso dia a dia na Terra, essa velocidade parece instantânea. Contudo, o universo é tão assustadoramente vasto que até a luz demora o seu tempo a cobrir distâncias interplanetárias.
Recorde impensável da Voyager 1 faz a velocidade da luz parecer lenta
Para efeitos de comparação, quando os astronautas foram à Lua, existia um pequeno atraso nas comunicações de pouco mais de um segundo. Se tentarmos falar com uma máquina em Marte, esse tempo de espera pode chegar facilmente aos vinte minutos. Por conseguinte, as missões no espaço profundo exigem uma autonomia gigantesca. Se os veículos exploratórios tivessem de esperar por instruções terrestres para evitar um buraco no chão, já se teriam despenhado todos.
Um recorde histórico a caminho de Novembro de 2026
Além disso, a Voyager 1 leva este atraso de comunicação a um nível completamente surreal. Neste momento, em Março de 2026, a sonda encontra-se a mais de 25 mil milhões de quilómetros do nosso planeta azul, a afastar-se a uma velocidade alucinante de 61 mil quilómetros por hora. Assim sendo, um simples sinal de rádio enviado pelas enormes antenas terrestres demora actualmente cerca de 23 horas e 32 minutos apenas para chegar ao seu destino no espaço interestelar.
Adicionalmente, os cálculos apontam que, em meados de Novembro de 2026, a sonda cruzará a linha mágica dos 25,9 mil milhões de quilómetros. Nesse exacto momento, a distância será equivalente a um dia-luz completo. Isto significa que qualquer comando enviado demorará exactas 24 horas a ser recebido e outras 24 horas para que a confirmação chegue de volta aos nossos computadores. Trata-se de uma verdadeira maratona de paciência e nervos de aço para os engenheiros que ainda monitorizam a missão.
Fonte: NASA/JPL-Caltech
Uma tecnologia do passado a desafiar o futuro
Por outro lado, o mais fascinante de toda esta odisseia é pensar na tecnologia antiquada que torna tudo isto possível. Esta sonda foi desenvolvida numa altura em que os computadores eram autênticos dinossauros electrónicos e a Internet nem sequer existia. Apesar do frio extremo e da radiação brutal do espaço profundo, os seus geradores de energia nuclear continuam a mantê-la viva, permitindo-lhe enviar dados preciosos sobre o que existe para lá da bolha protectora do nosso sol.
Em suma, quer continue a funcionar de forma milagrosa durante mais alguns anos ou acabe por esgotar as suas baterias em breve, a Voyager 1 já garantiu o seu lugar de destaque absoluto na história da exploração tecnológica. Resumindo, é a nossa pequena mensagem numa garrafa a navegar de forma silenciosa e solitária num oceano cósmico interminável.
A primeira viagem de astronautas à Lua em mais de 50 anos deve iniciar-se na quarta-feira com o lançamento da missão Artemis II, no Centro Espacial Kennedy da agência espacial norte-americana, em Cabo Canaveral, na Florida.
Prevista para quarta-feira primeira viagem de astronautas à Lua em 50 anos
A NASA prevê 80% de hipóteses de tempo favorável na quarta-feira, sendo as principais preocupações a cobertura de nuvens e o potencial para ventos fortes, indicou hoje a agência noticiosa norte-americana Associated Press (AP).
O foguetão Artemis SLS tem 98 metros de altura, quatro motores principais e dois propulsores laterais.
A tripulação do Artemis II orbitará a Lua e o voo de 10 dias terminará com uma aterragem no Oceano Pacífico.
Esta missão lunar é histórica por ser a primeira cuja tripulação inclui uma mulher, Christina Koch, um homem negro, o piloto Victor Glover, e um canadiano, Jeremy Hansen, da Agência Espacial Canadiana.
O comandante da missão, Reid Wiseman, declarou hoje que tudo está preparado para o lançamento, que estava agendado há quase dois meses, mas foi adiado devido a problemas técnicos e meteorológicos.
“Estamos prontos para partir, a equipa está pronta para partir e o veículo está pronto para arrancar, mas nem por um segundo temos a expectativa de que vamos levantar voo”, disse Wiseman na última conferência de imprensa virtual dos astronautas antes do lançamento.
“Podemos ir até à plataforma de lançamento e ter de tentar mais algumas vezes, e estamos 100% preparados para isso”, acrescentou.
Christina Koch referiu que a tripulação tem “a forte esperança de que esta missão seja o início de uma era em que todos, cada pessoa na Terra, possam olhar para a Lua e pensar nela como um destino”.
A missão representa “um passo importante em direcção a Marte”, onde “poderá haver uma maior probabilidade de encontrar provas de vida”, adiantou.
No dia do lançamento, os astronautas acordarão oito horas antes da descolagem, contou Glover, que disse que as suas últimas ações na Terra serão rezar e dizer à sua família que os ama.
Hansen, por seu turno, partilhou que, entre os momentos mais emocionantes, estará um eclipse solar total, no qual verão o Sol passar atrás da Lua.
Projecto Gateway suspenso
O novo administrador da NASA, Jared Isaacman, anunciou na passada terça-feira a suspensão do projecto Gateway, uma estação orbital lunar, para concentrar esforços no desenvolvimento de uma base na superfície da Lua.
“Suspendemos o projecto Gateway como estava pensado e vamos concentrar-nos em estabelecer a infra-estrutura necessária para garantir uma presença sustentável na superfície lunar”, disse num discurso na sede da NASA, em Washington, nos Estados Unidos, citado pela agência France-Presse.
O ambicioso plano para acelerar o regresso à Lua até 2028, realizar alunagens tripuladas a cada seis meses e construir uma base lunar permanente nos próximos sete anos foi avaliado em cerca de 20 mil milhões de dólares (17,2 mil milhões de euros), segundo a agência noticiosa espanhola EFE.
A agência norte-americana estabeleceu parcerias com várias organizações internacionais para o projecto, incluindo a Agência Espacial Europeia (ESA), que está a desenvolver módulos para o Gateway, e contará com contribuições de empresas privadas como a SpaceX e a Blue Origin.
Há quase um milénio, os astrónomos testemunharam uma nova estrela brilhante a resplandecer no céu – uma super-nova tão luminosa que foi visível à luz do dia durante semanas. Hoje, o seu remanescente em expansão, a Nebulosa do Caranguejo, continua a evoluir a 6500 anos-luz de distância.
Associada pela primeira vez a registos históricos por Edwin Hubble, a nebulosa tem sido, desde então, estudada em pormenor pelo Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA, que revisitou agora esta antiga explosão para acompanhar a sua expansão e transformação contínuas.
Um quarto de século após as suas primeiras observações da Nebulosa do Caranguejo, o Telescópio Espacial Hubble lançou um novo olhar sobre o remanescente de super-nova. A Nebulosa do Caranguejo é o resultado da SN 1054, localizada a 6500 anos-luz da Terra, na constelação de Touro.
O resultado é uma visão detalhada e sem paralelo do rescaldo de uma super-nova e de como esta evoluiu durante a longa vida do Telescópio Hubble. Um artigo científico que detalha a nova observação do Hubble foi publicado na revista The Astrophysical Journal.
O remanescente de super-nova foi descoberto em meados do século XVIII e, na década de 1950, Edwin Hubble foi um dos vários astrónomos que notaram a estreita correlação entre os registos astronómicos chineses de uma super-nova e a posição da Nebulosa do Caranguejo. A descoberta de que o coração da Nebulosa do Caranguejo continha um pulsar – uma estrela de neutrões em rotação rápida – que impulsionava a expansão da nebulosa, acabou por alinhar as observações modernas com os registos antigos.
Na sua nova imagem da nebulosa, o Hubble captou detalhes extraordinários da sua estrutura filamentar, bem como o considerável movimento de expansão desses filamentos ao longo de 25 anos, a uma velocidade de 5,5 milhões de quilómetros por hora. O Hubble é o único telescópio que combina longevidade e resolução, capaz de captar estas alterações detalhadas.
Para uma melhor comparação com a nova imagem, a imagem da Nebulosa do Caranguejo captada pelo Hubble em 1999 foi reprocessada. A variação de cores em ambas as imagens Hubble mostra uma combinação de alterações na temperatura local e na densidade do gás, bem como na sua composição química.
A equipa científica observou que os filamentos na periferia da nebulosa parecem ter-se deslocado mais do que os do centro e que, em vez de se esticarem ao longo do tempo, parecem ter-se simplesmente deslocado para fora. Isto deve-se à natureza do Caranguejo como uma nebulosa de vento de pulsar alimentada por radiação de sincrotrão, criada pela interacção entre o campo magnético do pulsar e o material da nebulosa.
Noutros remanescentes de super-nova bem conhecidos, a expansão é, pelo contrário, impulsionada por ondas de choque da explosão inicial, erodindo as camadas de gás circundantes que a estrela moribunda tinha anteriormente expelido.
As novas observações do Hubble, com maior resolução, estão também a fornecer novas informações sobre a estrutura tridimensional da Nebulosa do Caranguejo, algo que pode ser difícil de determinar a partir de uma imagem bidimensional. É possível observar as sombras de alguns dos filamentos projectadas sobre a névoa de radiação de sincrotrão no interior da nebulosa. Contrariamente ao que seria de esperar, alguns dos filamentos mais brilhantes nas imagens mais recentes do Hubble não apresentam sombras, indicando que devem estar localizados no lado oposto da nebulosa.
De acordo com a equipa científica, o verdadeiro valor das observações da Nebulosa do Caranguejo, pelo Hubble, ainda está por vir. Os dados do Hubble podem ser combinados com dados recentes de outros telescópios que estão a observar a Nebulosa do Caranguejo em diferentes comprimentos de onda da luz. O Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA divulgou as suas observações infravermelhas da Nebulosa do Caranguejo em 2024.
A comparação da imagem do Hubble com outras observações contemporâneas em vários comprimentos de onda ajudará os cientistas a compor um quadro mais completo do contínuo rescaldo da super-nova, séculos depois de os astrónomos se terem questionado pela primeira vez acerca de uma nova estrelinha a cintilar no céu.
Esta ilustração mostra a estrela massiva Gamma Cassiopeiae e a sua companheira, uma anã branca pequena mas densa. Crédito: ESA, Y. Nazé
Uma companheira invisível que consome matéria da estrela gama-Cas, visível a olho nu, foi identificada como a responsável pelos curiosos raios X provenientes do sistema estelar. Isto encerra um mistério que intrigava os astrónomos há mais de cinquenta anos.
Observações inéditas de alta resolução realizadas pelo XRISM (X-Ray Imaging and Spectroscopy Mission) revelaram que os raios X estão ligados ao movimento orbital de uma estrela anã branca companheira, permitindo aos astrónomos finalmente resolver o mistério. As observações estão detalhadas num novo artigo científico liderado por Yaël Nazé, da Universidade de Liège, na Bélgica.
“Há muitas décadas que vários grupos de investigação têm vindo a dedicar esforços intensos para resolver o mistério de gamma-Cas. E agora, graças às observações de alta precisão do XRISM, conseguimos finalmente fazê-lo”, afirma Yaël.
Um mistério enraizado na história
A estrela Gamma Cassiopeiae (γ Cas, gamma-Cas para abreviar) é visível para os europeus em todas as noites sem nuvens. Constitui o “ponto” central da inconfundível constelação de Cassiopeia, em forma de “W”.
A estrela Gamma Cassiopeiae (γ Cas) constitui o “ponto” central da constelação de Cassiopeia, com a sua característica forma de “W”. Situada perto da Estrela Polar, ou Polaris, é visível todas as noites para os observadores do hemisfério norte. Crédito: Astronomy Now/Greg Smye-Rumsby – https://astronomynow.com
Apesar da sua proeminência no céu nocturno, tem estado envolta em mistério desde 1866, quando o astrónomo italiano Angelo Secchi reparou em algo estranho na sua assinatura de luz. A sua “impressão digital” de hidrogénio era brilhante, enquanto em estrelas como o nosso próprio Sol isto normalmente se manifesta como uma linha escura.
Esta característica peculiar deu origem a uma nova classe de estrelas, denominadas estrelas “Be”, combinando o “B” associado às estrelas massivas azuis-esbranquiçadas e quentes com o “e” proveniente da peculiar emissão de hidrogénio.
Foram necessárias várias décadas até que os astrónomos compreendessem que estas emissões provinham de um disco giratório de matéria ejectada pela estrela em rápida rotação. Tais discos podem formar-se e dispersar-se ao longo do tempo, resultando em variações no brilho da estrela. Isto torna-a um alvo popular para os astrónomos amadores ainda hoje.
À medida que as observações com telescópios se tornaram mais refinadas, foi possível monitorizar o movimento de gama-Cas, revelando que esta deve ter uma estrela companheira de baixa massa. Uma vez que a companheira não é observável directamente com telescópios, os astrónomos pensam que poderá ser uma anã branca – um objeto compacto com a massa do Sol, mas do tamanho da Terra.
Então, em meados da década de 1970, surgiu um novo mistério: descobriu-se que gamma-Cas brilhava em raios X altamente energéticos e invulgares. Estudos posteriores revelaram que a origem deste brilho de raios X provinha principalmente de plasma extremamente quente a 150 milhões de graus, brilhando com uma luminosidade cerca de 40 vezes superior ao normalmente esperado para estrelas tão massivas.
Com o advento dos telescópios espaciais de raios X, incluindo o XMM-Newton da ESA, o Chandra da NASA e o eROSITA, liderado pela Alemanha, os astrónomos descobriram cerca de duas dúzias de estrelas do tipo gamma-Cas com emissões de raios X semelhantes e invulgares, o que as torna um grupo especial entre as estrelas Be em geral.
As observações de alta resolução realizadas pelo XRISM revelaram a origem dos curiosos raios X provenientes da estrela visível a olho nu gamma-Cas: matéria a cair sobre a sua companheira, uma anã branca.
Gamma-Cas está classificada como uma estrela “Be”, combinando o “B” associado a estrelas massivas azuis-esbranquiçadas quentes com o “e” de uma assinatura peculiar de hidrogénio na luz proveniente de um disco giratório de matéria ejectada pela estrela em rápida rotação. Esta matéria está a formar um disco em torno de uma estrela anã branca próxima (um objecto compacto com a massa do Sol, mas do tamanho da Terra). A matéria cai em direcção aos pólos da estrela ao longo do intenso campo magnético da anã branca e gera raios X.
As observações de alta precisão do XRISM mostram finalmente que os raios X seguem de perto o movimento orbital da anã branca, e não da própria gamma-Cas. Isto resolve um mistério que intrigava os astrónomos há mais de cinquenta anos.
Crédito: ESA, Y. Nazé
As duas teorias finais
Ao longo dos anos, a explicação para os raios X de alta energia resumiu-se a duas teorias concorrentes. Será que os campos magnéticos locais da estrela estariam a interagir com os do disco circundante, produzindo o material quente? Ou será que os raios X são gerados pelo material do disco da estrela Be que cai sobre a companheira anã branca?
Finalmente, existe um instrumento com precisão suficiente para resolver o mistério: o espectrómetro de alta resolução, Resolve, do XRISM. Numa campanha de observação dedicada, o XRISM revelou que os sinais do plasma quente seguem o movimento orbital da estrela companheira, de outra forma invisível. Por outras palavras, a anã branca companheira consome material de gamma-Cas, emitindo raios X ao fazê-lo.
“O trabalho anterior com o XMM-Newton abriu realmente caminho para o XRISM, permitindo-nos descartar inúmeras teorias e provar qual das duas últimas teorias concorrentes estava correta”, afirma Yaël. “É extremamente gratificante ter evidências directas para resolver finalmente este mistério!”
Compreender que os objectos gamma-Cas são estrelas do tipo Be emparelhadas com uma anã branca que está a acretar matéria resolve o mistério dos raios X. Mas também suscita outra curiosidade sobre como a população mais ampla deste tipo de sistemas binários se forma e evolui.
Há muito que se esperava que tais pares fossem comuns, principalmente entre estrelas de baixa massa. No entanto, novas investigações mostram que são mais raros do que o previsto e, em vez disso, tendem a ocorrer em estrelas Be de alta massa.
“Pensamos que a chave está em compreender como é que as interacções ocorrem exactamente entre as duas estrelas”, diz Yaël. “Agora que conhecemos a verdadeira natureza de gamma-Cas, podemos criar modelos específicos para esta classe de sistemas estelares e actualizar a nossa compreensão da evolução binária em conformidade”.
“É incrível ver como este mistério se foi desvendando lentamente ao longo dos anos”, afirma Alice Borghese, investigadora da ESA especializada no campo da astrofísica de alta energia. “O XMM-Newton fez grande parte do trabalho preparatório ao descartar várias teorias sobre gamma-Cas. E agora, com a próxima geração de instrumentação avançada, o XRISM levou-nos até à meta”.
“Este resultado maravilhoso sublinha a forte colaboração entre as equipas japonesa, europeia e americana do XRISM”, acrescenta Matteo Guainazzi, cientista do projecto XRISM da ESA. “Esta equipa internacional reúne os conhecimentos técnicos e científicos necessários para resolver os maiores mistérios do Universo de raios X e abrir novos caminhos para a investigação”.
Imagens VLT de dois planetas em formação em torno da estrela jovem WISPIT 2 (Créditos: ESO/C. Lawlor, R. F. van Capelleveen et al.)
Os astrónomos observaram a formação de dois planetas no disco em torno da estrela jovem WISPIT 2. Tendo já sido detectado anteriormente um planeta em torno desta estrela, a equipa recorreu agora aos telescópios do Observatório Europeu do Sul (ESO) para confirmar a presença dum outro. Estas observações, juntamente com a estrutura única do disco em torno desta estrela, indicam que o sistema WISPIT 2 poderá assemelhar-se ao nosso Sistema Solar quando este era jovem.
“O WISPIT 2 é a melhor vista que temos, até agora, do nosso próprio passado“, afirma Chloe Lawlor, aluna de doutoramento na Universidade de Galway, na Irlanda, e autora principal do estudo publicado hoje na revista da especialidade The Astrophysical Journal Letters.
Este sistema é apenas o segundo conhecido, depois de PDS 70, em que dois planetas foram observados directamente a formarem-se em torno da sua estrela progenitora. Ao contrário de PDS 70, porém, o WISPIT 2 possui um disco de formação planetária bastante grande, com espaços vazios e anéis muito distintos. “Estas estruturas sugerem que temos actualmente mais planetas a formarem-se neste disco, os quais certamente detectaremos também, mais cedo ou mais tarde“, explica Lawlor.
“O WISPIT 2 proporciona-nos um laboratório perfeito para observar não apenas a formação de um planeta individual, mas também a de um sistema planetário completo”, diz Christian Ginski, co-autor do estudo e investigador na Universidade de Galway. Com estas observações, os astrónomos procuram compreender melhor como é que os sistemas planetários bebés evoluem para se tornarem sistemas como o nosso Sistema Solar.
O primeiro planeta recém formado descoberto neste sistema — denominado WISPIT 2b — foi detectado o ano passado. Este objecto possui uma massa quase cinco vezes superior à de Júpiter e orbita a estrela central a uma distância equivalente a aproximadamente 60 vezes a distância entre a Terra e o Sol. “A detecção dum novo mundo em formação demonstrou verdadeiramente o enorme potencial dos nossos actuais instrumentos“, afirma Richelle van Capelleveen, estudante de doutoramento no Observatório de Leiden, nos Países Baixos, e líder do estudo que descobriu WISPIT 2b.
Agora, e depois de ter sido identificado mais um objecto perto da estrela [1], medições realizadas com o Very Large Telescope (VLT) do ESO e o Interferómetro do VLT (VLTI) confirmaram que este objecto era, de facto, outro planeta, WISPIT 2c. O novo planeta encontra-se quatro vezes mais próximo da estrela central e tem o dobro da massa de WISPIT 2b. Ambos são gigantes gasosos, tal como os planetas exteriores do nosso Sistema Solar.
Para confirmar a existência de WISPIT 2c, a equipa utilizou o instrumento SPHERE do VLT do ESO, que capturou uma imagem do objecto. A equipa recorreu seguidamente ao instrumento GRAVITY+ do VLTI para confirmar que o objecto era, de facto, um planeta. “O nosso estudo utilizou a recente actualização GRAVITY+, sem a qual não teríamos conseguido obter uma detecção tão clara dum planeta tão próximo da sua estrela“, afirma Guillaume Bourdarot, co-autor do estudo e investigador no Instituto Max Planck de Física Extraterrestre, em Garching, na Alemanha.
Ambos os planetas de WISPIT 2 surgem em espaços abertos bem definidas no disco de gás e poeira que orbita esta estrela jovem. Estes espaços no disco resultam do desenvolvimento de cada planeta: as partículas no disco coalescem e a sua gravidade atrai mais material até se formar um planeta embrionário, o chamado protoplaneta. O material que sobra, em volta de cada espaço, dá origem a anéis de poeira bem característicos destes discos.
Para além dos dois espaços vazios onde os dois planetas foram encontrados, existe pelo menos mais um, mais pequeno e mais afastado, no disco de WISPIT 2. “Suspeitamos que exista um terceiro planeta em formação neste espaço“, explica Lawlor, “possivelmente com a massa de Saturno, dado que o espaço é mais estreito e menos profundo“. A equipa está ansiosa por realizar observações de seguimento. “Com o futuro Extremely Large Telescope do ESO, poderemos provavelmente obter imagens directas de tal planeta“, diz Ginski.
Notas
[1] Os primeiros indícios da presença de um segundo planeta surgiram de observações realizadas com o instrumento MagAO-X da Universidade do Arizona, instalado nos Telescópios Magellan de 6,5 metros no Chile, e com o LMIRcam da Universidade da Virgínia, instalado no Interferómetro do Large Binocular Telescope nos EUA.
Um diagrama que ilustra os limites da zona habitável em diferentes tipos de estrelas com exoplanetas rochosos, a partir de Bohl et al. (2026). Os limites da zona habitável variam consoante a cor da estrela, uma vez que diferentes comprimentos de onda da luz aquecem a atmosfera de um planeta de forma diferente. Crédito: Gillis Lowry/Pablo Carlos Budassi
Os astrónomos determinaram os melhores locais para procurar vida extraterrestre no Universo.
Entre os mais de 6000 exoplanetas descobertos até agora, identificaram pouco menos de 50 mundos rochosos com maior probabilidade de serem habitáveis.
A sua investigação, publicada na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, seria útil num cenário retratado no recém-lançado sucesso de bilheteira de Hollywood, “Projecto Hail Mary”, no qual a personagem de Ryan Gosling tem de viajar para um sistema exoplanetário em busca de uma forma de salvar a Terra.
No caminho, encontra uma forma de vida alienígena chamada Rocky e os fictícios micro-organismos extraterrestres Astrophage e Taumoeba.
A professora Lisa Kaltenegger, directora do Instituto Carl Sagan na Universidade de Cornell, e uma equipa de estudantes universitários, utilizaram novos dados da missão Gaia da ESA e do Arquivo de Exoplanetas da NASA para identificar planetas na chamada zona habitável.
Esta é uma área que não fica demasiado perto de uma estrela hospedeira, onde seria demasiado quente, nem demasiado longe, onde seria demasiado frio. Significa também que, tal como a Terra, é muito mais provável que um planeta tenha água à sua superfície – o que é um ingrediente essencial para a vida.
O artigo científico também seleccionou os mundos que recebem da sua estrela uma quantidade de energia mais semelhante à que a Terra recebe do Sol.
Representação artística de um sistema planetário em torno de uma estrela ligeiramente mais quente do que o nosso Sol. Em investigações anteriores, os cientistas do Instituto Carl Sagan teorizaram que os organismos poderiam desenvolver biofluorescência para se protegerem de uma estrela mais intensa. Crédito: Gillis Lowry
“Como o ‘Projecto Hail Mary’ tão bem ilustra, a vida pode ser muito mais versátil do que imaginamos actualmente, por isso, descobrir qual dos 6000 exoplanetas conhecidos teria mais probabilidades de albergar extraterrestres como o Astrophage e o Taumoeba – ou o Rocky – pode revelar-se crucial, e não apenas para Ryan Gosling”, afirmou a professora Kaltenegger.
“O nosso artigo científico revela para onde se deveria viajar para encontrar vida, caso alguma vez construíssemos uma nave espacial ‘Hail Mary'”.
Os investigadores identificaram 45 mundos rochosos que podem suportar vida na zona habitável, e outros 24 numa zona habitável 3D mais restrita, que parte de um pressuposto mais conservador sobre a quantidade de calor que um planeta pode suportar antes de perder a sua habitabilidade.
Entre eles encontram-se alguns exoplanetas famosos, incluindo Proxima Centauri b, TRAPPIST-1 f e Kepler-186 f, bem como outros menos conhecidos, como TOI-715 b.
Os planetas mais interessantes da lista, segundo os autores, são TRAPPIST-1 d, e, f e g, que se encontram a 40 anos-luz da Terra, bem como LHS 1140 b, que está a 48 anos-luz de distância. A possibilidade de estes planetas terem água na forma líquida depende, em parte, da sua capacidade de reter uma atmosfera.
Os mundos que recebem luz das suas estrelas de forma mais semelhante à que a Terra moderna recebe do Sol são os planetas em trânsito TRAPPIST-1 e, TOI-715 b, Kepler-1652 b, Kepler-442 b, Kepler-1544 b e os planetas Proxima Centauri b, GJ 1061 d, GJ 1002 b e Wolf 1069 b, que fazem as suas estrelas oscilarem.
Os autores também esperam que os planetas que identificaram perto dos limites da zona habitável ajudem a esclarecer exactamente onde termina a habitabilidade e se as teorias dos cientistas sobre esses limites estão corretas. Embora a ideia da zona habitável tenha vindo a ser desenvolvida desde a década de 1970, novas observações serão fundamentais para determinar se certas suposições precisam de ser adaptadas, afirmou a professora Kaltenegger.
Além disso, os exoplanetas com órbitas elípticas invulgares em torno da sua estrela podem revelar a importância da variação da quantidade de calor que atinge um mundo e ajudar a responder à questão de saber se um planeta precisa de permanecer na zona habitável ou se pode entrar e sair dela e continuar a ser habitável.
Os planetas em trânsito que podem testar o limite da habitabilidade na orla interna são K2-239 d, TOI-700 e e o K2-3 d – bem como os planetas Wolf 1061 c e GJ 1061 c, que fazem as suas estrelas oscilarem. TRAPPIST-1 g, Kepler-441 b e GJ 102 podem sondar a orla exterior da habitabilidade, onde se torna extremamente frio, afirmam os investigadores.
“Embora seja difícil dizer o que torna algo mais propício à vida, identificar onde procurar é o primeiro passo fundamental – por isso, o objectivo do nosso projecto era dizer ‘eis os melhores alvos para observação'”, afirmou Gillis Lowry, actualmente estudante na Universidade Estatal de São Francisco.
O colega investigador Lucas Lawrence, actualmente estudante na Universidade de Pádua, em Itália, afirmou: “Queríamos criar algo que permitisse a outros cientistas pesquisar de forma eficaz e fomos descobrindo coisas novas sobre estes mundos que queríamos investigar mais a fundo”.
A co-autora Abigail Bohl, da Universidade de Cornell, acrescentou: “Sabemos que a Terra é habitável, enquanto Vénus e Marte não o são. Podemos usar o nosso Sistema Solar como referência para procurar exoplanetas que recebam energia estelar entre o que Vénus e Marte recebem”.
“A observação destes planetas pode ajudar-nos a compreender quando se perde a habitabilidade, qual é o limite máximo de energia e quais os planetas que permanecem habitáveis – ou que talvez nunca o tenham sido.
“A mesma ideia aplica-se aos planetas excêntricos: qual é o grau de excentricidade orbital que um planeta pode ter e ainda assim manter a água na sua superfície e as condições de habitabilidade?
Uma representação artística de como poderá ser o sistema planetário TRAPPIST-1, mostrando (da esquerda para a direita) TRAPPIST-1, b, c, d, e, f, g e h, com base nos dados disponíveis sobre os diâmetros, as massas e as distâncias dos planetas em relação à estrela hospedeira. Destes, pensa-se que TRAPPIST-1 d, e, f e g sejam os planetas mais semelhantes à Terra. Crédito: NASA/JPL-Caltech
“Identificámos planetas nos limites interno e externo da zona habitável, bem como aqueles com as excentricidades mais elevadas, para testar a nossa compreensão do que é necessário para um planeta ser e permanecer habitável. Também identificámos os alvos mais observáveis com o Telescópio Espacial James Webb e outros telescópios”.
Os estudantes também seleccionaram os melhores planetas para observar com diferentes técnicas, para dar aos cientistas as melhores hipóteses de encontrar sinais de vida, caso existam nesses mundos.
A lista que criaram irá orientar os astrónomos que estudam o céu nocturno com o Webb, com o futuro Telescópio Espacial Nancy Grace Roman (com lançamento previsto para 2027), com o ELT (Extremely Large Telescope), que deverá ver a primeira luz em 2029, com o HWO (Habitable Worlds Observatory), com lançamento previsto para a década de 2040 e com o projecto proposto do LIFE (Large Interferometer For Exoplanets).
Observar estes pequenos exoplanetas é a única forma de confirmar se possuem atmosferas e se os astrónomos precisam de rever as suas ideias sobre o que define a zona habitável, afirmou Lowry.
Acrescentou que já tem utilizado a lista para dar uma primeira olhadela aos 10 planetas que recebem radiação muito semelhante à da Terra, identificando dois que estão suficientemente próximos para serem estudados com os telescópios actuais ou futuros: TRAPPIST-1 e e TOI-715 b.
O sistema planetário TRAPPIST-1 é um dos principais focos de observação do Telescópio Webb, um programa liderado por Nikole Lewis, professora associada de astronomia em Cornell. Tanto TRAPPIST-1 como TOI-715 são pequenas estrelas vermelhas, o que facilita a observação dos pequenos planetas do tamanho da Terra que orbitam em seu redor.
Há décadas que os astrónomos têm dificuldade em distinguir os planetas gigantes das anãs castanhas, uma classe de objectos mais massivos do que os planetas, mas demasiado pequenos para dar início à fusão nuclear como verdadeiras estrelas.
Quando observados através de um telescópio, estes objectos cósmicos semelhantes podem apresentar brilho, temperaturas e até mesmo características atmosféricas que se sobrepõem. A impressionante semelhança deixa os astrónomos na incerteza de saber se observaram um planeta de grandes dimensões ou uma estrela de dimensões reduzidas.
Agora, uma equipa liderada pela Universidade Northwestern descobriu uma pista crucial que separa os dois: a velocidade a que giram.
Num novo estudo, os astrofísicos encontraram as evidências mais claras até à data de que os planetas gigantes giram significativamente mais depressa do que as suas contrapartes anãs castanhas. Os novos resultados sugerem que as medições de rotação podem fornecer um novo e poderoso diagnóstico para classificar estas populações indistinguíveis e indicam que estes dois tipos de objectos evoluem de forma diferente, talvez até se formando através de processos distintos.
O estudo foi publicado na passada quarta-feira (18 de Março) na revista The Astronomical Journal. Trata-se do maior levantamento de medições de rotação de exoplanetas e anãs castanhas captadas directamente até à data.
“A rotação é um registo fóssil de como um planeta se formou”, afirmou Chih-Chun “Dino” Hsu, da Northwestern, que liderou o estudo. “Ao medir a velocidade a que estes mundos giram, podemos começar a reconstituir os processos físicos que os moldaram há dezenas a centenas de milhões de anos”.
Especialista em exoplanetas e anãs castanhas, Hsu é investigador pós-doc no CIERA (Center for Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysics) da Northwestern, onde é orientado pelo co-autor do estudo, Jason Wang. Wang é professor assistente de física e astronomia na Faculdade de Artes e Ciências Weinberg da Northwestern e membro do CIERA.
Uma crise de identidade cósmica
Normalmente, os astrónomos conseguem distinguir planetas de estrelas com base numa combinação de brilho, temperaturas e informação espectral. Mas os planetas gigantes e as anãs castanhas, frequentemente chamadas de “estrelas falhadas”, situam-se precisamente no meio difuso deste sistema de classificação. O tamanho e a massa dos maiores planetas sobrepõem-se ao tamanho e à massa das anãs castanhas mais pequenas. E como as anãs castanhas não possuem fusão nuclear sustentada, emitem um brilho fraco, tal como os planetas gigantes.
A equipa da Northwestern questionou-se se a rotação desses objectos poderia constituir um factor diferenciador. Aproveitando o acesso institucional da Northwestern ao Observatório W.M. Keck, em Maunakea, no Hawaii, os astrofísicos analisaram seis exoplanetas gigantes e 25 anãs castanhas.
“Só conseguimos realizar um levantamento espectroscópico desta magnitude porque a Northwestern é parceira do Observatório Keck”, afirmou Wang. “Isso permitiu-nos aceder aos telescópios Keck durante muitas noites para tornar este levantamento uma realidade”.
Com espectroscopia de alta resolução do KPIC (Keck Planet Imager and Characterizer Instrument), a equipa isolou a luz dos objectos fracos para medir detalhes minuciosos nas suas atmosferas. À medida que estes mundos distantes giram, as características nos seus espectros alargam-se, tal como o efeito Doppler no som. Ao analisar essas características alargadas, os cientistas podem determinar a rapidez com que um planeta está a girar.
“Com o KPIC, podemos detectar estes sinais minúsculos que revelam a rotação de um planeta em torno de outras estrelas próximas”, afirmou Hsu.
Depois de medir as rotações dos exoplanetas e das anãs castanhas, a equipa combinou essas novas medições com medições de rotação de estudos anteriores. Isto permitiu à equipa construir uma amostra maior e seleccionada de planetas, anãs castanhas e objectos relacionados para comparação.
Quando Hsu e os seus colaboradores compararam as velocidades de rotação em toda a amostra, surgiu um padrão claro. Os planetas gigantes tendem a girar a uma fracção maior da sua velocidade máxima teórica – conhecida como a sua “velocidade de ruptura”, ou o ponto em que um objecto se desintegraria devido à força centrífuga. Em contrapartida, as anãs castanhas giram mais lentamente.
Uma nova perspectiva sobre a formação
Segundo os investigadores, esta diferença deve-se provavelmente às massas dos objectos e à forma como a sua massa se compara à das suas estrelas hospedeiras. Os astrónomos há muito que pensam que os planetas gigantes se formam dentro de discos de gás e poeira que rodeiam estrelas jovens. Durante a formação, as interacções com o disco podem influenciar a quantidade de momento angular – ou quantidade de rotação – que o planeta retém.
As anãs castanhas, por outro lado, podem formar-se como as estrelas – através do colapso de nuvens de gás – ou como os planetas. As interacções entre o forte campo magnético da anã castanha e o gás circundante actuam como um travão cósmico, fazendo com que o objecto perca momento angular.
Um exoplaneta e uma anã castanha no estudo de Hsu ilustram bem esta diferença. Um planeta gigante no sistema exoplanetário HR 8799 tem cerca de sete vezes a massa de Júpiter e gira a uma velocidade invulgarmente elevada. No entanto, uma anã castanha próxima tem aproximadamente três vezes mais massa do que o exoplaneta gigante, mas gira seis vezes mais devagar.
Embora ambos os objectos tenham perdido momento angular durante a sua formação, a rotação da anã castanha mais massiva perdeu significativamente mais momento, provavelmente devido ao seu campo magnético mais forte. O estudo também descobriu que as anãs castanhas em órbita de estrelas giram ainda mais lentamente do que as anãs castanhas isoladas, à deriva no espaço. Isto reflecte possivelmente diferentes ambientes de formação.
“Os nossos resultados sugerem que tanto a massa do planeta como a relação entre a massa do planeta e a massa da sua estrela influenciam a velocidade a que o planeta acaba por girar”, afirmou Hsu. “Isso ajuda-nos a restringir a física de como estes sistemas se formam”.
A equipa de investigação planeia agora expandir os seus estudos, examinando as rotações de objectos com massa planetária que flutuam livremente – mundos errantes que vagueiam pelo espaço sem uma estrela hospedeira – e investigando a composição química das atmosferas planetárias em toda a população.
“Estamos apenas a começar a explorar o que a rotação planetária nos pode revelar”, afirmou Hsu. “Com instrumentos futuros e telescópios de maior abertura, seremos capazes de medir a rotação de ainda mais mundos e estabelecer ligações entre a rotação, a química e a história da formação em sistemas planetários inteiros”.
Há décadas que os astrónomos têm dificuldade em distinguir os planetas gigantes das anãs castanhas, uma classe de objectos mais massivos do que os planetas, mas demasiado pequenos para dar início à fusão nuclear como verdadeiras estrelas.
Quando observados através de um telescópio, estes objectos cósmicos semelhantes podem apresentar brilho, temperaturas e até mesmo características atmosféricas que se sobrepõem. A impressionante semelhança deixa os astrónomos na incerteza de saber se observaram um planeta de grandes dimensões ou uma estrela de dimensões reduzidas.
Agora, uma equipa liderada pela Universidade Northwestern descobriu uma pista crucial que separa os dois: a velocidade a que giram.
Num novo estudo, os astrofísicos encontraram as evidências mais claras até à data de que os planetas gigantes giram significativamente mais depressa do que as suas contrapartes anãs castanhas. Os novos resultados sugerem que as medições de rotação podem fornecer um novo e poderoso diagnóstico para classificar estas populações indistinguíveis e indicam que estes dois tipos de objectos evoluem de forma diferente, talvez até se formando através de processos distintos.
O estudo foi publicado na passada quarta-feira (18 de Março) na revista The Astronomical Journal. Trata-se do maior levantamento de medições de rotação de exoplanetas e anãs castanhas captadas directamente até à data.
“A rotação é um registo fóssil de como um planeta se formou”, afirmou Chih-Chun “Dino” Hsu, da Northwestern, que liderou o estudo. “Ao medir a velocidade a que estes mundos giram, podemos começar a reconstituir os processos físicos que os moldaram há dezenas a centenas de milhões de anos”.
Especialista em exoplanetas e anãs castanhas, Hsu é investigador pós-doc no CIERA (Center for Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysics) da Northwestern, onde é orientado pelo co-autor do estudo, Jason Wang. Wang é professor assistente de física e astronomia na Faculdade de Artes e Ciências Weinberg da Northwestern e membro do CIERA.
Uma crise de identidade cósmica
Normalmente, os astrónomos conseguem distinguir planetas de estrelas com base numa combinação de brilho, temperaturas e informação espectral. Mas os planetas gigantes e as anãs castanhas, frequentemente chamadas de “estrelas falhadas”, situam-se precisamente no meio difuso deste sistema de classificação. O tamanho e a massa dos maiores planetas sobrepõem-se ao tamanho e à massa das anãs castanhas mais pequenas. E como as anãs castanhas não possuem fusão nuclear sustentada, emitem um brilho fraco, tal como os planetas gigantes.
A equipa da Northwestern questionou-se se a rotação desses objectos poderia constituir um factor diferenciador. Aproveitando o acesso institucional da Northwestern ao Observatório W.M. Keck, em Maunakea, no Hawaii, os astrofísicos analisaram seis exoplanetas gigantes e 25 anãs castanhas.
“Só conseguimos realizar um levantamento espectroscópico desta magnitude porque a Northwestern é parceira do Observatório Keck”, afirmou Wang. “Isso permitiu-nos aceder aos telescópios Keck durante muitas noites para tornar este levantamento uma realidade”.
Com espectroscopia de alta resolução do KPIC (Keck Planet Imager and Characterizer Instrument), a equipa isolou a luz dos objectos fracos para medir detalhes minuciosos nas suas atmosferas. À medida que estes mundos distantes giram, as características nos seus espectros alargam-se, tal como o efeito Doppler no som. Ao analisar essas características alargadas, os cientistas podem determinar a rapidez com que um planeta está a girar.
“Com o KPIC, podemos detectar estes sinais minúsculos que revelam a rotação de um planeta em torno de outras estrelas próximas”, afirmou Hsu.
Depois de medir as rotações dos exoplanetas e das anãs castanhas, a equipa combinou essas novas medições com medições de rotação de estudos anteriores. Isto permitiu à equipa construir uma amostra maior e seleccionada de planetas, anãs castanhas e objectos relacionados para comparação.
Quando Hsu e os seus colaboradores compararam as velocidades de rotação em toda a amostra, surgiu um padrão claro. Os planetas gigantes tendem a girar a uma fracção maior da sua velocidade máxima teórica – conhecida como a sua “velocidade de ruptura”, ou o ponto em que um objecto se desintegraria devido à força centrífuga. Em contrapartida, as anãs castanhas giram mais lentamente.
Uma nova perspectiva sobre a formação
Segundo os investigadores, esta diferença deve-se provavelmente às massas dos objectos e à forma como a sua massa se compara à das suas estrelas hospedeiras. Os astrónomos há muito que pensam que os planetas gigantes se formam dentro de discos de gás e poeira que rodeiam estrelas jovens. Durante a formação, as interacções com o disco podem influenciar a quantidade de momento angular – ou quantidade de rotação – que o planeta retém.
As anãs castanhas, por outro lado, podem formar-se como as estrelas – através do colapso de nuvens de gás – ou como os planetas. As interacções entre o forte campo magnético da anã castanha e o gás circundante actuam como um travão cósmico, fazendo com que o objecto perca momento angular.
Um exoplaneta e uma anã castanha no estudo de Hsu ilustram bem esta diferença. Um planeta gigante no sistema exoplanetário HR 8799 tem cerca de sete vezes a massa de Júpiter e gira a uma velocidade invulgarmente elevada. No entanto, uma anã castanha próxima tem aproximadamente três vezes mais massa do que o exoplaneta gigante, mas gira seis vezes mais devagar.
Embora ambos os objectos tenham perdido momento angular durante a sua formação, a rotação da anã castanha mais massiva perdeu significativamente mais momento, provavelmente devido ao seu campo magnético mais forte. O estudo também descobriu que as anãs castanhas em órbita de estrelas giram ainda mais lentamente do que as anãs castanhas isoladas, à deriva no espaço. Isto reflecte possivelmente diferentes ambientes de formação.
“Os nossos resultados sugerem que tanto a massa do planeta como a relação entre a massa do planeta e a massa da sua estrela influenciam a velocidade a que o planeta acaba por girar”, afirmou Hsu. “Isso ajuda-nos a restringir a física de como estes sistemas se formam”.
A equipa de investigação planeia agora expandir os seus estudos, examinando as rotações de objectos com massa planetária que flutuam livremente – mundos errantes que vagueiam pelo espaço sem uma estrela hospedeira – e investigando a composição química das atmosferas planetárias em toda a população.
“Estamos apenas a começar a explorar o que a rotação planetária nos pode revelar”, afirmou Hsu. “Com instrumentos futuros e telescópios de maior abertura, seremos capazes de medir a rotação de ainda mais mundos e estabelecer ligações entre a rotação, a química e a história da formação em sistemas planetários inteiros”.
Webdesigner, Computer Networks and Systems, Programmer, Astronomer, Photographer, Blogger, Culinary Cook, Certificate Microsoft Network Server, Administrative and Financial Manager, IA, Scientific Researcher, Digital Content Performer, Musician: Spanish Classical Viola, Double Bass, Vocalist and Drummer 
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