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Concepção artística de buraco negro supermassivo secundário recém-descoberto orbitando o principal buraco negro supermassivo central da galáxia Cygnus A. Crédito: Bill Saxton, NRAO / AUI / NSF
Apontando o Very Large Array (VLA) em uma galáxia famosa pela primeira vez em duas décadas, uma equipe de astrônomos teve uma grande surpresa, achando um novo objeto brilhante próximo do núcleo da galáxia. O objeto, os cientistas concluíram, ou é um tipo muito raro de explosão supernova ou, mais provavelmente, uma explosão de um segundo buraco negro supermassivo orbitando próximo ao principal BNSM da galáxia, o buraco negro supermassivo central.
Os astrônomos observaram Cygnus A, uma galáxia conhecida e muitas vezes estudada pelo pioneiro da rádio-astronomia Grote Reber em 1939. A descoberta de rádio foi acompanhada de uma imagem de luz visível em 1951, e a galáxia, que está a cerca de 800 milhões de anos-luz de Terra, foi um alvo precoce da VLA após a sua conclusão no início dos anos 1980. Imagens detalhadas do VLA publicadas em 1984 produziram grandes avanços na compreensão do que eram os 'jatos' super rápidos de partículas subatômicas no espaço intergaláctico devido a energia gravitacional dos buracos negros supermassivos nos núcleos de galáxias.
"Este novo objeto pode ter muito a nos dizer sobre a história desta galáxia", disse Daniel Perley, do Instituto de Pesquisa Astrofísica de Liverpool John Moores University, no Reino Unido, principal autor de um artigo no Astrophysical Journal anunciando a descoberta.
"As imagens do VLA de Cygnus A da década de 1980 marcaram o estado da capacidade de observação naquele tempo", disse Rick Perley, do National Radio Astronomy Observatory (NRAO). "Por isso, nós não olhamos para Cygnus A novamente até 1996, quando novos componentes eletrônicos do VLA tinham fornecido uma nova gama de radiofrequências para as nossas observações." O novo objeto não aparece nas imagens feitas em seguida.
"No entanto, a atualização do VLA, que foi concluída em 2012 fez dele um telescópio muito mais poderoso, então nós queríamos ter um olhar para Cygnus A com a utilização de novas capacidades do VLA", disse Perley.
Daniel e Rick Perley, juntamente com Vivek Dhawan, e Chris Carilli, ambos da NRAO, começaram as novas observações em 2015, e continuou-las em 2016.
"Para nossa surpresa, encontramos uma nova característica proeminente próxima do núcleo da galáxia que não apareceu em nenhuma das imagens publicadas anteriormente. Este novo objeto é brilhante o suficiente para que nós definitivamente possamos ver nas imagens anteriores se nada tivesse mudado", disse Rick Perley. "Isso significa que ele deve ter surgido em algum momento entre 1996 e agora", acrescentou.
Os cientistas então observaram Cygnus A com o Very Long Baseline Array (VLBA), em novembro de 2016, detectando claramente o novo objeto. Um objecto infravermelho fraco também foi visto na mesma localização em observações do telescópio espacial Hubble e Keck, originalmente entre 1994 e 2002. Os astrônomos infravermelhos, do Lawrence Livermore National Laboratory, atribuíram o objeto à um grupo denso de estrelas, mas o dramático brilho de rádio está forçando uma nova análise.
imagens em radio (laranja) da região central da Cygnus A do VLA, sobreposta na imagem do telescópio espacial Hubble entre 1989 e 2015. Gif animado. Crédito:. Perley, et ai, NRAO / AUI / NSF, NASA
O que é este novo objeto? Com base nas suas características, os astrônomos concluíram que deve ser uma explosão de supernova ou uma explosão de um segundo buraco negro supermassivo, próximo do centro da galáxia. Enquanto eles assistem o comportamento futuro do objeto para ter certeza, eles apontaram que o objeto se manteve muito brilhante por muito tempo para ser coerente com qualquer tipo conhecido de supernova.
"Devido ao seu brilho extraordinário, nós consideramos a explicação de supernova improvável", disse Dhawan.
O novo objeto definitivamente está separado do buraco negro central de Cygnus A, por cerca de 1500 anos-luz, e tem muitas das características de um buraco negro, entre uma dela é a capacidade de se alimentar rapidamente do material circundante.
"Nós pensamos que teríamos encontrado um segundo buraco negro supermassivo nesta galáxia, indicando que ela se fundiu com outra galáxia no passado astronomicamente-recente", disse Carilli. "Estes dois seriam um dos pares mais próximos dos buracos negros supermassivos já descobertos."
Os astrônomos sugeriram que o segundo buraco negro tornou-se visível para o VLA nos últimos anos, porque ele encontrou uma nova fonte de material para devorar. Esse material, segundo eles, poderia ser tanto de gás interrompido por fusão das galáxias ou uma estrela que passou perto o suficiente para o buraco negro secundário a capturasse com sua poderosa gravidade.
"Outras observações nos ajudarão a resolver algumas destas questões. Além disso, se este for um buraco negro secundário, podemos ser capazes de encontrar outros em semelhantes galáxias", disse Daniel Perley.
Rick Perley foi um dos astrônomos que fizeram as observações originais em Cygnus A com o VLA na década de 1980. Daniel Perley é seu filho, agora também um astrônomo.
"Daniel tinha apenas dois anos quando observamos pela primeira vez Cygnus A com o VLA", disse Rick. Como um estudante do ensino médio em Socorro, Novo México, Daniel usou dados VLA para um projeto de feira de ciências premiado que o levou para o nível internacional da concorrência, o que lhe rendeu um doutorado em astronomia.
Traduzido e adaptado de Phys.
Por Matt Williams
Astrônomos estão fascinados com o sistema de Epsilon Eridani e com razão. Por um lado, este sistema estelar está em estreita proximidade com o nosso, a uma distância cerca de 10,5 anos-luz do Sistema Solar. Em segundo lugar, tem sido conhecido há algum tempo que ele contém dois cinturões de asteroides e um disco de detritos grandes. E em terceiro lugar, os astrônomos já suspeitavam há muitos anos que esta estrela também pode ter um sistema de planetas.
Acima de tudo isso, um novo estudo realizado por uma equipe de astrónomos indicou que Epsilon Eridani pode ser como o nosso próprio Sistema Solar era durante seus dias de juventude. Baseando-se na aeronave do sofia Observatório Estratosférico de Astronomia Infravermelha (Stratospheric Observatory For Infrared Astronomy - SOFIA) da NASA, a equipe realizou uma análise detalhada do sistema, que mostrou que ele tem uma arquitetura muito semelhante ao que os astrônomos acreditam que o Sistema Solar uma vez parecia.
Diagrama artístico que mostra a estrutura análoga do Sistema Eridani com o Sistema Solar. Crédito: NASA / JPL-Caltech
Diagrama artístico que mostra a estrutura análoga do Sistema Eridani com o Sistema Solar. Crédito: NASA / JPL-Caltech
Liderados por Kate Su - uma astrônoma associado com o Observatório Steward da Universidade do Arizona - a equipe inclui pesquisadores e astrônomos do Departamento de Física e Astronomia da Universidade do Estado de Iowa, o Instituto de Astrofísica e Observatório da Universidade de Jena (Alemanha) e o Jet Propulsion Laboratory e Ames Research Center da NASA.
Em seus estudos - cujos resultados foram publicados em The Astronomical Journal sob o título “The Inner 25 AU Debris Distribution in the Epsilon Eri System” - a equipe contou com dados obtidos do SOFIA, em Janeiro de 2015. Combinando modelos de computador detalhados e a pesquisa que durou anos, eles foram capazes de fazer novas determinações sobre a estrutura do disco de detritos.
Como já se referiu, os estudos anteriores do Eridani indicaram que o sistema está rodeado por anéis feitos de materiais que são basicamente sobras do processo de formação planetária. Tais anéis consistem de gás e poeira que acredita-se conter muitos pequenos corpos rochosos e gelados - como o Cinturão de Kuiper no Sistema Solar - que orbita o Sol além de Netuno.
Medidas cuidadosas do movimento do disco também indicaram que um planeta com quase a mesma massa que Júpiter circunda a estrela a uma distância comparável à distância de Júpiter ao Sol. No entanto, com base em dados anteriores obtidos pelo telescópio Spitzer da NASA, os cientistas não foram capazes de determinar a posição do material quente dentro do disco - ou seja, a poeira e gás - que deu origem a dois modelos.
No primeiro, o material quente é concentrado em dois anéis estreitos de detritos que orbitam a estrela a distâncias correspondentes, respectivamente, no principal cinturão de asteroides no nosso sistema solar. De acordo com este modelo, o maior planeta do sistema estaria provavelmente associado a uma cinturão adjacente de detritos. No segundo, o material quente não está concentrado em anéis no cinturão de asteroides, e não está associado com quaisquer planetas na região interna.
Aeronaves SOFIA da NASA antes de um voo em 2015 para observar uma estrela próxima. Crédito: Massimo Marengo.
Usando as novas imagens da SOFIA, Su e sua equipe foram capazes de determinar que o material quente em torno Epsilon Eridani é organizado como o primeiro modelo sugere. Em suma, o material é formado por um cinto estreito, em vez de um amplo disco contínuo. Como Su explicou em um comunicado da NASA à imprensa:
Estas observações foram feitas graças aos telescópios de Sofia, que têm um diâmetro maior do que Spitzer - 2,5 metros (100 polegadas) em comparação com os 0,85 m (33,5 polegadas) do Spitzer. Isto permitiu uma resolução muito maior, na qual a equipe usou para discernir detalhes dentro do sistema Epsilon Eridani que eram três vezes menor do que havia sido observado usando os dados do Spitzer.
Além disso, a equipe fez uso da poderosa câmera em infravermelho médio de SOFIA - ou Faint Object infraRed CAmera SOFIA Telescope (FORCAST). Este instrumento permitiu à equipe estudar as fortes emissões infravermelhas provenientes do material quente em torno da estrela que são, de outra maneira, indetectáveis por observatórios terrestres - com comprimentos de onda entre 25-40 microns.
A concepção deste artista do sistema Epsilon Eridani, o sistema estelar mais próximo de nós que estrutura se assemelha a um Sistema Solar jovem. Crédito: NASA / JPL / Caltech
Estas observações indicam, ainda, que o sistema de Epsilon Eridani é muito parecido com o nosso, ainda que de forma mais jovem. Além de ter cinturões de asteroides e um disco de detritos que é semelhante ao nosso Cinturão de Asteroides e o Cinturão de Kuiper, parece que ele provavelmente tem mais planetas à espera para serem encontrados dentro dos espaços entre eles. Como tal, o estudo deste sistema poderia ajudar os astrônomos a aprender coisas sobre a história do nosso próprio Sistema Solar.
No momento, mais estudos precisam ser realizados sobre este sistema de estrelas vizinhas, a fim de aprender mais sobre a sua estrutura e confirmar a existência de mais planetas. E espera-se que a implantação de instrumentos de última geração - como o Telescópio Espacial James Webb, programado para ser lançado em outubro de 2018 - seja extremamente útil a esse respeito.
“O prêmio no final desta estrada é entender a verdadeira estrutura de disco planetário Epsilon Eridani, e suas interações com os prováveis planetas que habitam seu sistema,” escreveu Marengo em um boletim informativo sobre o projeto. “SOFIA, por sua capacidade única de capturar a luz infravermelha no céu estratosférico seco, é o mais próximo que temos de uma máquina do tempo, revelando um vislumbre do passado antigo da Terra, observando o presente de uma vizinha jovem Sol.”
Leitura adicional: NASA, IAState, The Astronomical Journal
Traduzido e adaptado de Universe Today
Aeronaves SOFIA da NASA antes de um voo em 2015 para observar uma estrela próxima. Crédito: Massimo Marengo.
Usando as novas imagens da SOFIA, Su e sua equipe foram capazes de determinar que o material quente em torno Epsilon Eridani é organizado como o primeiro modelo sugere. Em suma, o material é formado por um cinto estreito, em vez de um amplo disco contínuo. Como Su explicou em um comunicado da NASA à imprensa:
A alta resolução espacial de Sofia combinada com a cobertura de comprimento de onda único e a impressionante dinâmica da câmera Forcast nos permitiu captar a emissão quente em torno Eps Eri, confirmando o modelo do material quente próximo à órbita do planeta Júpiter. Além disso, um objeto de massa planetária é necessário para bloquear a poeira a partir da zona exterior, semelhante ao que Netuno faz no nosso sistema solar. É realmente impressionante como Eps Eri, uma versão muito mais jovem do nosso sistema solar, é comparado com o nosso.”
Estas observações foram feitas graças aos telescópios de Sofia, que têm um diâmetro maior do que Spitzer - 2,5 metros (100 polegadas) em comparação com os 0,85 m (33,5 polegadas) do Spitzer. Isto permitiu uma resolução muito maior, na qual a equipe usou para discernir detalhes dentro do sistema Epsilon Eridani que eram três vezes menor do que havia sido observado usando os dados do Spitzer.
Além disso, a equipe fez uso da poderosa câmera em infravermelho médio de SOFIA - ou Faint Object infraRed CAmera SOFIA Telescope (FORCAST). Este instrumento permitiu à equipe estudar as fortes emissões infravermelhas provenientes do material quente em torno da estrela que são, de outra maneira, indetectáveis por observatórios terrestres - com comprimentos de onda entre 25-40 microns.
A concepção deste artista do sistema Epsilon Eridani, o sistema estelar mais próximo de nós que estrutura se assemelha a um Sistema Solar jovem. Crédito: NASA / JPL / Caltech
Estas observações indicam, ainda, que o sistema de Epsilon Eridani é muito parecido com o nosso, ainda que de forma mais jovem. Além de ter cinturões de asteroides e um disco de detritos que é semelhante ao nosso Cinturão de Asteroides e o Cinturão de Kuiper, parece que ele provavelmente tem mais planetas à espera para serem encontrados dentro dos espaços entre eles. Como tal, o estudo deste sistema poderia ajudar os astrônomos a aprender coisas sobre a história do nosso próprio Sistema Solar.
No momento, mais estudos precisam ser realizados sobre este sistema de estrelas vizinhas, a fim de aprender mais sobre a sua estrutura e confirmar a existência de mais planetas. E espera-se que a implantação de instrumentos de última geração - como o Telescópio Espacial James Webb, programado para ser lançado em outubro de 2018 - seja extremamente útil a esse respeito.
“O prêmio no final desta estrada é entender a verdadeira estrutura de disco planetário Epsilon Eridani, e suas interações com os prováveis planetas que habitam seu sistema,” escreveu Marengo em um boletim informativo sobre o projeto. “SOFIA, por sua capacidade única de capturar a luz infravermelha no céu estratosférico seco, é o mais próximo que temos de uma máquina do tempo, revelando um vislumbre do passado antigo da Terra, observando o presente de uma vizinha jovem Sol.”
Leitura adicional: NASA, IAState, The Astronomical Journal
Traduzido e adaptado de Universe Today
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