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Em um estudo publicado nesta segunda-feira (16), os astrônomos explicaram como usaram o James Webb para observar uma galáxia do tamanho da Via Láctea, formada cerca de dois bilhões de anos após o Big Bang.

Essa galáxia, chamada “Galáxia de Pablo�? fica a 12 bilhões de anos-luz da Terra, com uma massa 200 bilhões de vezes superior ao Sol. Na prática, a galáxia está “morrendo�?porque um buraco negro supermassivo a deixou sem combustível para formar novas estrelas.

“Com base em observações anteriores, sabíamos que essa galáxia estava em um estado morto, pois, pelo seu tamanho, não formava muitas estrelas. Com isso, suspeitávamos que o fim da formação estelar tinha um elo com o buraco negro dessa galáxia�? afirma Francesco D’Eugenio, coautor do estudo.

Entretanto, segundo D’Eugenio, não era possível estudar essa galáxia em detalhes para confirmar tal ligação antes do James Webb.

O astrônomo ressalta que o James Webb conseguiu confirmar que a galáxia estava “morrendo de fome�?e se seu estado era permanente ou temporário.

A maioria das estrelas da “Galáxia de Pablo�?se formaram entre 12,5 e 11 bilhões de anos atrás. As observações do James Webb mostram que a galáxia estava expelindo enormes quantidades de gás a 1.000 km por segundo.

Essa velocidade, de acordo com o estudo, é rápida o suficiente para que o gás escape do campo gravitacional da galáxia.

Como o buraco negro deixou a galáxia “morrendo de fome�?

Assim como outras galáxias com buracos negros supermassivos, a Galáxia de Pablo tem um fluxo rápido de ventos de gás quente. No entanto, a massa desse gás é relativamente pequena.

O estudo ressalta que o James Webb conseguiu localizar um componente frio nos ventos de gás com massa mais densa. A massa desse gás frio, que a galáxia expulsa, é bem superior à massa necessária para formação de novas estrelas.

“Encontramos o culpado. O buraco negro está deixando essa galáxia morrendo de fome, mantendo-a em um estado de dormência, ao remover a fonte de ‘comida�?necessária para formar novas estrelas, algo que conseguimos confirmar graças ao James Webb�? afirma D’Eugenio.

Os astrônomos ressaltam o impacto de buracos negros supermassivos em galáxias, sugerindo que deva ser comum esse tipo de fenômeno que interrompe a formação de estrelas.

Além disso, eles destacam o papel do James Webb, afirmando que o telescópio representa “um enorme salto em termos da capacidade de estudar o início do universo e sua evolução�?

Por fim, vale ressaltar que os autores do novo estudo sobre a “Galáxia de Pablo�?são os mesmos que descobriram a galáxia morta mais antiga.

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Aliás, a galáxia de Andrômeda se aproxima da nossa galáxia cada vez mais, em uma velocidade impressionante de 110 km por segundos.

No entanto, um novo estudo europeu, ainda sem revisão científica, contesta a ideia de que a Via Láctea vai colidir com Andrômeda.

O estudo — feito por integrantes de universidades do Reino Unido, Finlândia e França –, e publicado na última sexta-feira (23), considera os efeitos de outras galáxias próximas, e deduz que as chances da Via Láctea colidir com Andrômeda são de 50%.

O estudo foca nas dimensões e massas de ambas galáxias, que possuem bilhões de estrelas e outros objetos espaciais, embora Andrômeda seja 30% maior que a Via Láctea.

Para ter uma ideia, a galáxia está localizada a 2,5 milhões de anos-luz de distância, na constelação de Andrômeda. Ela possui cerca de 220 mil anos-luz de diâmetro, com uma massa 1.230 bilhões superior a do Sol. Esse é o objeto mais distante que o ser humano consegue enxergar a olho nu.

A Galáxia do Triângulo, a cerca de três milhões de anos-luz de distância da Terra, também é visível a olho nu.

Para avaliar as chances de uma colisão entre as galáxias, os cientistas criaram simulações do movimento de Andrômeda e da Via Láctea. Diferentemente de outros estudos, os cientistas executaram as simulações repetidamente, mas mudando os parâmetros de entrada em cada simulação.

Com isso, os cientistas conseguiram avaliar as incertezas nos dados, criando modelos estatísticos com mais precisão.

O estudo mostra que essas simulações, especificamente de Andrômeda e da Via Láctea, mostraram que as galáxias colidiram em menos da metade dos testes.

Além disso, o estudo inclui duas outras enormes galáxias cujas massas afetam a trajetória de Andrômeda e da Via Láctea, reduzindo a chance de colidir para 30%.

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O que é a Galáxia da Agulha

Segundo a descrição, a galáxia estreita é “uma parada em muitos passeios telescópicos no céu do norte, na tênue mas bem cuidada constelação Coma Berenices”. “Esta imagem nítida e colorida revela o núcleo central quadradão e protuberante da galáxia , cortado pelas obscuras faixas de poeira que circundam o fino plano galáctico da NGC 4565”, diz o texto.

“Facilmente identificada com pequenos telescópios, os entusiastas do céu consideram NGC 4565 uma obra-prima celestial proeminente que [Chales] Messier perdeu”, acrescenta o astrônomo.

De acordo com o site do fotógrafo Lóránd Fényes, a Galáxia da Agulha é um dos exemplos mais famosos de galáxias espirais vistas da borda. “Nós o vemos quase exatamente do seu plano principal. É daí que vem o seu nome, pois aparece visualmente como uma faixa muito estreita de luz no céu”, explica.

A galáxia fica a cerca de 40 milhões de anos-luz de distância de nós – relativamente próximo em escala astronômica, conforme o fotógrafo. Seu diâmetro é de cerca de 100.000 anos-luz e ela se movimenta a uma velocidade de 1.230 km/s.

A Galáxia da Agulha tem pelo menos duas galáxias satélites que interagem naturalmente com ela, sendo a NGC 4562 a maior delas – mesmo não sendo visível na imagem. Além disso, também abriga aproximadamente 240 aglomerados globulares, mais do que o que aparece na Via Láctea.

Segundo Fényes, a foto “Galaxy on Edge” foi tirada com o principal instrumento construído no final de 2023, o telescópio 400/1821 ANT. Por fim, devido ao clima instável, o astrofotógrafo revelou que levou dois meses para capturar a imagem.

Veja o fotógrafo da Galáxia da Agulha abaixo:

Imagem: Reprodução/Lóránd Fényes

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Segundo a ESA (Agência Espacial Europeia) do nosso ponto de vista, a galáxia está inclinada na nossa direção. Assim, ela dá oportunidade aos astrônomos de ter uma boa visão das suas bilhões de estrelas. No entanto, não podemos apreciar totalmente as características desta galáxia �?pelo menos na luz visível. Isso porque ela está parcialmente escondida por uma camada de poeira escura.

Felizmente, o Hubble conseguiu captar a galáxia através de suas câmeras em infravermelho — que conseguem ver através da camada de poeira. A imagem colorida foi feita a partir de exposições separadas tiradas nas regiões visíveis e infravermelhas e depois unidas na foto abaixo:

Esta imagem do Hubble mostra a galáxia espiral IC 4633. Imagem: ESA e NASA/Reprodução

A nebulosa escura faz parte da região de formação estelar Chamaeleon, localizada a apenas cerca de 500 anos-luz de nós, numa parte próxima da nossa galáxia, a Via Láctea. Um pouco desta nuvem pode ser vista no canto inferior direito da imagem.

“As nuvens escuras na região do Chamaeleon ocupam uma grande área do céu meridional, cobrindo a constelação homônima, mas também invadindo constelações próximas, como Apus”, explica a ESA em um comunicado.

Sobre o telescópio Hubble

Em operação há 34 anos, o telescópio espacial Hubble é hoje um dos instrumentos mais longevos e produtivos da NASA. Ele realizou mais de 1,5 milhão de observações astronômicas de cerca de 50 mil objetos celestes.

Desde 1990, o telescópio espacial ajudou astrônomos a, por exemplo, calcular a idade do Universo com mais precisão, teve uma participação fundamental na descoberta da matéria escura, e permitiu estudar a formação e evolução das galáxias.

Além disso, nesse meio tempo, captou imagens que, até então, não eram possíveis com observatórios em terra. Hubble funciona na órbita baixa da Terra, a cerca de 539 quilômetros acima da superfície do planeta.

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Esse processo, chamado de sonificação, usou dados científicos coleados do Observatório de Raios-X Chandra, da NASA, e de outros telescópios para mostrar como seria ouvir o universo.

A primeira sonificação é de MSH 11-52. Este é um remanescente de supernova que está liberando uma grande nuvem de partículas energizadas que se parece com uma mão humana.

Estima-se que a luz desta supernova atingiu a Terra há cerca de 1.700 anos. A supernova é vista e ouvida aqui usando dados do Chandra, do Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) da NASA e dados ópticos baseados em Terra.

Som da galáxia M74

Já a segunda sonificação divulgada pela agência espacial é da galáxia M74. Esta galáxia possui dois braços espirais bem definidos e está a cerca de 3,2 milhões de anos-luz de distância da Terra, na constelação de Peixes.

Esta sonificação combina dados obtidos com os telescópios espaciais James Webb e Hubble da NASA e raios-X do Chandra.

IC 443

A terceira e última sonificação publicada pela NASA é da IC 443, conhecida como Nebulosa da Água-viva. Ela é um remanescente de supernova localizado na constelação de Gêmeos, próximo à estrela Eta Geminorum, com aproximadamente 70 anos-luz de diâmetro.

A luz desta supernova atingiu o planeta Terra há mais de 30.000 anos. Os dados nesta sonificação incluem raios X do Chandra e da agora aposentada missão alemã ROSAT. Ele também usa dados de rádio do Very Large Array da NSF e dados ópticos do Digitized Sky Survey.

“Desde então, tem demonstrado ser significativo para essa comunidade, mas também tem impacto em públicos muito mais vastos, encontrando ouvintes através dos meios de comunicação tradicionais e sociais em todo o mundo”, diz a NASA em um comunicado.

“As sonificações acrescentam uma nova dimensão às impressionantes imagens espaciais e tornam essas imagens acessíveis pela primeira vez à comunidade cega e com baixa visão�? disse Liz Landau, que lidera os esforços de multimídia da Divisão de Astrofísica da NASA.

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Apesar de ser uma imagem do início de 2022, a foto ganhou destaque como Imagem Astronômica do Dia no site da NASA na última segunda-feira (13). “Brilhando acima dos picos nevados e das árvores, ela parece quase alcançável, tentadoramente próxima”, afirmou o fotógrafo na legenda.

Para chegar à imagem final, Kananovich disse ter feito diversas fotos do primeiro plano, os Alpes Suíços, e do plano de fundo, que é a própria galáxia de Andrômeda. Todas as capturas foram feitas com a mesma câmera e do mesmo local. O resultado final é uma composição de todas essas imagens.

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Uma vizinha cósmica

Novembro de 2023 é um mês importante para Andrômeda. Isso porque marca o aniversário de sua descoberta como galáxia, há 100 anos. Até então, cientistas consideravam que ela era uma nebulosa — nuvens de gás que se formam a partir da explosão de estrelas massivas. 

Apenas quando Edwin Hubble identificou uma estrela variável dentro da nuvem interestelar, em 1923, foi possível medir a distância de Andrômeda. Dessa forma, Hubble também provou que ela era uma galáxia independente, desafiando crenças sobre os limites do universo.

Com trilhões de estrelas, Andrômeda é vizinha da Via Láctea no espaço. Ela está a impressionantes 2,5 milhões de anos-luz de distância, e é o objeto cósmico mais distante que uma pessoa consegue enxergar a olho nu, embora seja mais nítida a partir do hemisfério norte da Terra.

Do hemisfério sul, Andrômeda é vista apenas em uma época específica do ano: entre outubro e dezembro. Neste período do ano, é possível observá-la em um intervalo curto de tempo, logo após o pôr do Sol.

Segundo a NASA, um dia – daqui a 4 ou 5 bilhões de anos – a Via Láctea e Andrômeda colidirão, formando uma galáxia só. Isso porque elas se atraem e, assim, caminham em direção uma da outra. Mas fique tranquilo, leitor: dificilmente o Sistema Solar será destruído, como você pode ler neste texto.

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As galáxias receberam os nomes de Uncover-z13 e a Uncover-z12. Como elas estão a cerca de 33 bilhões de anos-luz de distância, estamos a vendo o passado dessas formações. Os pesquisadores estimam que as galáxias emitiram a luz detectada pelo telescópio Webb há cerca de 13,4 bilhões de anos-luz.

Imagem: The Astrophysical Journal/Reprodução

Naquela época, o universo tinha cerca de 330 milhões de anos. As galáxias estão atualmente a 33 mil milhões de anos-luz de distância de nós, devido à expansão do Universo ao longo do tempo.

“As galáxias descobertas anteriormente apareciam [nas lentes do telescópio] como um ponto […] mas uma delas parece alongada, quase como um amendoim, e a outra parece uma bola fofa”, disse em comunicado Bingjie Wang, especialista que faz parte da equipe que descobriu as formações.

Detalhes das galáxias

Os investigadores usaram modelos computacionais para revelar as propriedades destas primeiras galáxias. Como esperado, as duas galáxias tinham poucos metais em sua composição, cresciam rapidamente e formavam estrelas.

A quase 33 mil milhões de anos-luz de distância, estas galáxias incrivelmente distantes nos ajudam a aprender sobre como as primeiras galáxias se podem ter formado. Os pesquisadores descreveram as descobertas em um artigo publicado no Astrophysical Journal Letters.

O James Webb capturou imagens de campo profundo do aglomerado de Pandora em 2022. As imagens revelam mais de 60.000 fontes de luz.

A obtenção desses detalhes foi viabilizada pela lente gravitacional gerada pela massa considerável do aglomerado. Esta fenomenal gravidade atua como uma ampliação natural, funcionando como uma lupa cósmica graças aos objetos supermassivos, permitindo a observação de objetos distantes.

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A imagem está gerando grande interesse na comunidade astronômica por mostrar o até então conhecido par de galáxias “Arp-Madore“. O registro, porém, mostra um grupo intrigante de não duas, mas três galáxias interagindo entre si.

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Identificadas pelo Hubble como NGC 7733 (menor, no canto inferior direito da imagem de destaque deste post) e NGC 7734 (maior, no canto superior esquerdo). As duas galáxias principais chamaram a atenção dos astrônomos.

No entanto, o elemento mais surpreendente foi a identificação da terceira galáxia, conhecida como NGC 7733N, localizada na extremidade superior do braço da NGC 7733.

Apesar de parecer integrada à NGC 7733, análises detalhadas da NASA revelaram um desvio substancial para o vermelho (o que indica afastamento). Isso indica que, muito provavelmente, a NGC 7733N é uma entidade separada, e não faz parte da NGC 7733.

O desafio enfrentado pelos astrônomos neste caso está em discernir se um objeto astronômico é uma entidade única ou uma coleção de objetos situados em diferentes planos de observação a partir da Terra. Assim, a observação meticulosa das velocidades e direções envolvidas é crucial nisso.

Onde estão as galáxias fotografadas pelo Hubble

Situadas a uma distância aproximada de 500 milhões de anos-luz da Terra, as três galáxias exibem uma interação gravitacional evidente, mostrando um fenômeno de fusão em ação.

Esse conjunto em fusão, localizado na constelação de Tucana, é um exemplo fascinante de interações cósmicas que podem resultar em uma eventual fusão completa, dando origem a uma entidade única e distinta.

A imagem capturada fornece um vislumbre da atividade galáctica em ação, adicionando um novo capítulo à compreensão da evolução cósmica.

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A descoberta foi divulgada na última semana pelo projeto BTSbot, liderado por membros da Universidade Northwestern, dos EUA. Com a tecnologia, foi possível de prever com precisão a ocorrência de uma explosão estelar. Isso proporcionou aos pesquisadores mais tempo para analisar o evento cósmico.

“Isto representa um importante passo em frente, uma vez que o refinamento dos modelos permitirá aos robôs isolar subtipos específicos de explosões estelares”, afirmou em um comunicado Adam Miller, professor da Universidade Northwestern e responsável pelo projeto.

A supernova é o evento em que uma estrela gigante, com uma massa de pelo menos 10 vezes a do Sol, chega ao fim de sua vida. O fim da linha acontece em grande estilo, com uma grande explosão. Miller explica que estudar esse fenômeno é crucial pois todos os elementos químicos do universo são formados dentro das estrelas.

Ele ainda destacou a importância desse avanço, afirmando que aprimorar ainda mais os modelos permitirá que os robôs identifiquem subtipos específicos de explosões estelares.

“Remover os humanos do processo proporciona mais tempo para a equipe de investigação analisar as suas observações e desenvolver novas hipóteses para explicar a origem das explosões cósmicas que observamos�? completou Miller.

Como foi feita a descoberta e como funciona a IA

O modelo de IA foi treinado com mais de 1,4 milhão de imagens de fenômenos celestes de 16 mil fontes astronômicas diferentes. Essas fotos incluem supernovas, estrelas em chamas temporárias e galáxias. Isso foi feito para garantir a precisão na identificação de supernovas.

O BTSbot é integrado ao Observatório Palomar em San Diego, na Califórnia (EUA). Em 3 de outubro, a Zwicky Transient Facility (ZTF), uma câmera robótica, capturou a explosão cósmica. A partir da análise dos dados da ZTF, em 5 de outubro, o BTSbot detectou a supernova recém-descoberta, denominada SN2023tyk.

O BTSbot, então, entrou  em contato com outro instrumento robótico chamado Máquina de Distribuição de Energia Espectral (SEDM), e pediu para que ele realizasse observações sobre a potencial supernova. Depois disso, o SEDM enviou os dados para classificar a supernova.

Imagem mostra o antes e depois da galáxia onde ocorreu a supernova SN2023tyk. Imagem: Northwestern University/Reprodução

Apesar do sucesso, os pesquisadores reconheceram desafios na verificação e garantia da qualidade das imagens. É necessário vigilância contínua para garantir a precisão contínua dos modelos de IA na identificação de eventos celestes.

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E a descoberta foi surpreendente: esses quasares continham mais poeira e pareciam ter uma cor mais vermelha em comparação com os quasares que tinham pouca poeira e pareciam ser muito azuis.

Eles também observaram uma ligação entre a quantidade de poeira que rodeia um buraco negro supermassivo e a força da emissão de rádio nestas galáxias mais vermelhas e extremamente brilhantes.

Um quasar, abreviação de quasi-stellar radio source (fonte de rádio quase estelar, na tradução) ou quasi-stellar object (objeto quase estelar), é um núcleo galáctico ativo, de tamanho maior que o de uma estrela, porém menor do que o tamanho mínimo para ser considerado uma galáxia.

Evolução das galáxias

A conexão avermelhada é provavelmente causada por poderosos fluxos de gás expulsos do buraco negro supermassivo, segundo um comunicado da Universidade de Durham. Eles se chocam com a poeira circundante, causando choques e emissões de rádio.

Estas saídas eliminam toda a poeira e gás da região central da galáxia, revelando um quasar azul e resultando numa emissão de rádio mais fraca.

A equipe de investigação afirma que isto é consistente com a teoria de que os quasares vermelhos são uma fase mais jovem e “explosiva�?na evolução das galáxias.

Eles acrescentam que o seu estudo fornece a evidência mais forte até agora de que os quasares vermelhos são um elemento-chave na forma como as galáxias evoluem.

“Ainda há muitas questões sem resposta em torno dos quasares vermelhos, tais como se os ventos dos buracos negros ou os jactos de rádio são, em última instância, responsáveis ​​por esta emissão de rádio melhorada”, disse em um comunicado Victoria Fawcett, autora do estudo sobre esta descoberta.

Natureza dos quasares vermelhos

A investigação utilizou novos dados espectroscópicos do Dark Energy Spectroscopic Instrument (Desi, na sigla em inglês). A equipe descobriu que o Desi é capaz de observar quasares vermelhos (empoeirados) muito mais extremos em comparação com pesquisas espectroscópicas anteriores.

Com a amostra de quasares vermelhos continuando a crescer ao longo dos próximos anos da pesquisa, os investigadores esperam compreender totalmente a natureza dos quasares vermelhos.

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Maisie foi detectada pela primeira vez no ano passado, pelo Telescópio Espacial James Webb (JWST). De início, os astrônomos que a encontraram estimaram que a galáxia havia surgido apenas 290 milhões de anos após o Big Bang. No entanto, a análise mais recente confirmou que ela é cerca de 100 milhões de anos mais velha do que isso.

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A confirmação da idade da galáxia Maisie

Para calcular a idade da galáxia, astrônomos buscam identificar quando a luz que observamos deixou um objeto. Isso é medido por meio do desvio para o vermelho (redshift), que é o movimento da luz em direção a comprimentos de onda mais longos. Dessa forma, quanto mais se volta no tempo, maior é o “desvio para o vermelho” de um objeto espacial.

Neste caso, para confirmar a idade da galáxia Maisie, pesquisadores utilizaram um instrumento chamado Espectrógrafo de Infravermelho Próximo (NIRSpec), do próprio James Webb. Ele divide a luz de um objeto em muitas frequências estreitas diferentes. Assim, permite identificar com mais precisão sua composição química, emissão de calor, brilho e movimento relativo.

De acordo com essa análise espectroscópica, a galáxia de Maisie tem um desvio para o vermelho de z=11.4. A partir dessa informações, a equipe do Levantamento Científico de Liberação Antecipada da Evolução Cósmica (CEERS) chegou à sua idade aproximada. 

Embora o sistema estelar não seja tão velho quanto inicialmente estimado, ele é apenas 70 milhões de anos mais jovem do que o sistema mais antigo conhecido atualmente, que é o JADES-GS-z13-0.

Outras galáxias

Os astrônomos também analisaram a provável idade da galáxia CEERS-93316. Inicialmente, a estimativa era de que ela surgiu 235 milhões de anos antes do Big Bang, de forma que também estaria entre as mais antigas. 

No entanto, após estudos sobre esse sistema estelar, pesquisadores identificaram que ele parecia mais azul do que realmente era devido a uma quantidade incomum de luz em bandas de frequência estreitas associadas a oxigênio e hidrogênio. 

Seu desvio para o vermelho (redshift) é, na verdade, z=4.9. Isso a coloca a apenas um bilhão de anos após o Big Bang. 

Agora, a equipe do CEERS segue avaliando cerca de 10 outras galáxias que podem ser de uma época anterior à de Maisie.

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Dois instrumentos do James Webb coletaram os dados necessários para se gerar a imagem: a Near-InfraRed Camera (NIRCam) e o Mid-InfraRed Instrument (MIRI). As expressões “near-infrared�?e “mid-infrared�?significam, respectivamente, infravermelho próximo e infravermelho médio. 

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Elas são ondas eletromagnéticas mais compridas e menos energéticas do que aquelas que nosso cérebro entende como as cores do arco-íris. O infravermelho próximo está mais perto desta faixa do espectro eletromagnético que compreende a luz visível para nós.

Imagem: ESA/Divulgação.

Usando os dois instrumentos de maneira complementar, os astrônomos conseguiram observar mais detalhes da galáxia. O MIRI é sensível às regiões ricas em gás da galáxia (os redemoinhos amarelos que aparecem na imagem). Já a NIRCam é ideal para observar seu campo denso de estrelas.

A galáxia NGC 6822 tem baixa metalicidade, ou seja, níveis baixos de elementos que não sejam hidrogênio e hélio. Observar objetos com baixa metalicidade é interessante para os astrônomos porque no Universo primitivo tudo tinha baixa metalicidade �?a presença de outros elementos foi crescendo lentamente no meio interestelar, a partir da morte de estrelas massivas.

A galáxia entre terráqueos

Segundo a ESA (agência espacial europeia), a NGC 6822 foi descoberta pelo astrônomo americano Edward Barnard, que apresentou a galáxia em um estudo de 1884. Na ocasião, classificou-se a NGC como uma “nebulosa extremamente fraca�?

Só em 1925, o astrônomo Edwin Hubble �?que, sim, dá nome ao telescópio espacial da NASA �?publicou um estudo mais detalhado da galáxia, demonstrando que havia objetos astronômicos além da Via Láctea.

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O LTT9779b foi detectado pela missão TESS de caça a planetas da NASA, em 2020, e por investigações terrestres do Observatório Europeu do Sul (ESO). Agora, observações do CHEOPS, da Agência Espacial Europeia, revelaram que o exoplaneta reflete 80% da luz de sua estrela hospedeira. Enquanto isso, a Terra reflete apenas cerca de 30% da luz solar.

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O CHEOPS é um telescópio espacial europeu usado para determinar o tamanho dos planetas extrasolares conhecidos. De acordo com a descoberta, o LTT9779b supera o brilho intenso de Vênus.

Depois da Lua, Vênus é o objeto mais brilhante do nosso céu noturno, e suas nuvens espessas refletem cerca de 75% da luz do Sol — o que já é muita coisa. O estudo com detalhes sobre a revelação foi publicado nesta segunda-feira (10) na revista científica Astronomy & Astrophysics.

“Imagine um mundo em chamas, perto de sua estrela, com nuvens pesadas de metais flutuando no ar, chovendo gotículas de titânio”, disse em comunicado à imprensa James Jenkins, coautor do estudo e astrônomo da Universidade Diego Portales (Chile).

Um mistério planetário

O indicador que mede o quão reflexivo é um planeta é chamado de albedo ou coeficiente de reflexão. Quanto mais reflexiva for uma superfície, maior será o albedo, enquanto as superfícies escuras ou ásperas absorvem a luz. A maioria dos planetas apresentam albedo baixo, exceto aqueles com muitas nuvens ou que estejam cobertos por gelo branco brilhante.

Mundos gelados, como Encélado (satélite natural Saturno) e a Europa (lua de Júpiter), bem como Vênus e suas nuvens, são exceções conhecidas. Mas o brilho do LTT9779b é inesperado. O lado do exoplaneta que está voltado para sua estrela hospedeira provavelmente atinge os 2 mil graus Celsius. Normalmente, temperaturas acima de 100 graus Celsius são quentes demais para a formação de nuvens de água.

Ou seja, o LTT9779b é tão quente que não deveria ter nenhuma nuvem, nem mesmo aquelas feitas de metal ou vidro. Mas os cientistas estão encaixando as peças desse enigma. “Era realmente um quebra-cabeça, até que percebemos que deveríamos pensar nessa formação de nuvens da mesma forma que a condensação que se forma em um banheiro depois de um banho quente”, disse Vivien Parmentier, coautora do estudo e pesquisadora do Observatório Côte d’Azur (França).

“Para aquecer um banheiro com vapor, é possível resfriar o ar até que o vapor de água se condense ou manter a água quente correndo até que se formem nuvens, pois o ar está tão saturado de vapor que simplesmente não consegue reter mais. Da mesma forma, o LTT9779b pode formar nuvens metálicas, apesar de ser tão quente, porque a atmosfera está saturada demais com silicato e vapores metálicos”, explicou a astrônoma.

Há outros fatores que geram surpresa sobre o LTT9779b, como seu tamanho. Para os astrônomos, o planeta é como um “Netuno ultraquente”, tendo em vista suas dimensões. É a primeira vez que um planeta tão grande e quente como esse é encontrado tão perto de sua estrela.

Os pesquisadores acreditam que as nuvens metálicas do planeta estão o ajudando para sobreviver em um local tão improvável. “As nuvens refletem a luz e impedem que o planeta fique muito quente e evapore. Enquanto isso, o fato de ser altamente metálico torna o planeta e sua atmosfera pesados e mais difíceis de serem levados pelo vento”, afirmou Sergio Hoyer, principal autor do estudo e pesquisador do Laboratório de Astrofísica de Marselha (França), que atua na CHEOPS.

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A galáxia vermelho-alaranjada que aparece na imagem é a NGC 3256, que se encontra a cerca de 120 milhões de anos-luz da Terra. Ela faz parte do superaglomerado de galáxias Hidra-Centauro.

Imagem: ESA/James Webb, NASA & CSA, L. Armus, A. Evans/Divulgação

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O registro do James Webb revela indícios do passado caótico dessa galáxia em forma de longos filamentos, que se parecem tentáculos de poeira brilhante e estrelas que se estendem para fora do corpo principal da NGC 3256.

O acidente gerou uma enorme explosão de formação de estrelas. Isso acontece porque a colisão fez com que duas nuvens de gás se fundissem violentamente uma na outra, produzindo as matérias-primas necessárias para criar estrelas.

A imagem servirá como objeto de estudo para os astrônomos, que há anos buscam entender melhor o que acontece quando duas galáxias colidem. Isso pode ajudar a explicar algumas perguntas sem resposta, como o mistério dos buracos negros supermassivos, que podem crescer até bilhões de vezes o tamanho do sol.

A aproximação até NGC 3256 pode ser vista no vídeo abaixo, mostrando o telescópio gradualmente ampliando a galáxia.

Registro pode levar a novas descobertas

O estudo desses choques cósmicos podem ensinar muito aos astrônomos sobre a forma como galáxias como a nossa, a Via Láctea, crescem ao fundirem-se com outras galáxias. Esse crescimento galáctico resulta na misteriosa fusão e aumento de tamanho dos buracos negros.

A fusão histórica que originou o surgimento da NGC 3256 é responsável por uma intensa explosão de formação de estrelas na galáxia. A criação de estrelas jovens aparece nas partes vermelhas e laranjas mais brilhantes na imagem capturada pelo telescópio espacial.

Estas estrelas estão emitindo a luz infravermelha, irradiando minúsculos grãos de poeira que fazem com que a galáxia brilhe intensamente e a tornam um ótimo alvo para o James Webb. O telescópio serve para ver o Universo no infravermelho.

A imagem também mostra que, embora a maioria das estrelas existentes sobreviveu ao acidente, outras foram ejetadas da galáxia, de acordo com a NASA. Esse movimento originou “características de maré” que estão nessa aura cinza ao redor da poeira laranja brilhante.

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A J0927 bateu o recorde anterior de (prepare-se para outro número gigante) 7.919.904 km/h, mantido por outra estrela anã branca. Ela é considerada uma estrela de hipervelocidade, porque nesse ritmo poderá escapar da atração gravitacional da Via Láctea um dia.

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O que é o fenômeno D6

A estrela foi vista ao lado de outras três em movimento rápido. Todas estariam viajando pelo espaço em alta velocidade por influência de uma supernova Tipo Ia �?uma das explosões mais violentas do cosmos. Ela é causada pelo fenômeno D6, acrônimo em inglês para “detonação dupla degenerada impulsionada dinamicamente�?

No cenário proposto por Ken Shen, um astrofísico da Universidade da Califórnia em Berkeley (EUA), uma anã branca prende outra em sua órbita e acaba roubando seu hélio. O processo desencadeia uma fusão nuclear na camada de hélio da primeira estrela. O que envia uma onda de choque na direção de seu núcleo e leva à explosão.

Os pesquisadores detectaram a estrela ultrarrápida vasculhando dados da missão Gaia, da ESA (agência espacial europeia). Trata-se de um observatório espacial lançado em 2013 que deve operar até 2025. Dessa forma, a ideia é criar o mapa estelar mais detalhado de nossa galáxia. (Entenda o projeto nesta matéria do Giz Brasil.)

A equipe localizou as anãs brancas nos dados da missão Gaia e estudou observações que forneceram dados sobre suas composições químicas �?as anãs brancas fujonas, afinal, seriam resultado de uma explosão que removeu seu hélio e hidrogênio. E foi assim que os astrônomos apontaram a J0927.

Os pesquisadores publicaram suas descobertas este mês no servidor de pré-impressão arXiv. Ou seja: o estudo ainda será submetido para publicação em uma revista científica. Assim, passará pela etapa de revisão por pares, em que outros cientistas vão avaliar os dados analisados pela equipe do Caltech.

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A NGC 5068 é uma galáxia espiral barrada, como a maioria das galáxias que conhecemos. Isso significa que ela tem uma estrutura central em forma de barra composta por um amontoado de estrelas �?que aparece no canto superior esquerdo da imagem que você vê acima.

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A imagem é a junção de outras duas, obtidas com dois dos quatro sistemas de câmeras e sensores do James Webb: o MIRI (Mid-Infrared Instrument) e a NIRCam (Near-Infrared Camera). Ambos trabalham com o infravermelho, ou seja, captam ondas eletromagnéticas mais compridas e menos energéticas do que aquelas que nosso cérebro entende como luz visível, do vermelho ao violeta.

Mas a NIRCam opera na faixa do “infravermelho próximo�?(ou near-infrared, em inglês), então capta ondas infravermelhas próximas à luz visível para nós. O MIRI, por outro lado, trabalha com o “infravermelho médio�?(mid-infrared), mais distante da luz visível. Veja abaixo as imagens resultantes das informações fornecidas por cada um destes sistemas.

Imagem da galáxia NGC 5068 gerada pelo instrumento MIRI do James Webb. Imagem: NASA/Divulgação.

A primeira imagem, gerada pelo MIRI, destaca a estrutura empoeirada da galáxia e mostra bolhas brilhantes de gás que contêm aglomerados estelares recém-formados. A segunda imagem, da NIRCam, nos mostra a enorme população de estrelas da galáxia, que se concentra ao longo da barra central, e nuvens vermelhas de gás onde novas estrelas estão se formando.

Imagem da galáxia NGC 5068 gerada pelo instrumento NIRCam do James Webb. Imagem: NASA/Divulgação.

Os cientistas combinam estes (e outros) instrumentos do James Webb para fazer observações ainda mais detalhadas do espaço. O resultado são imagens combinadas como a que abre este texto, proporciona uma visão única da composição da NGC 5068 e fornece insights aos astrônomos sobre o processo de formação estelar.

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Para imaginar o quão longe ela está, tenha em mente que há 8,3 minutos-luz entre o Sol e a Terra �?e o diâmetro estimado da Via Láctea é de cerca de 100 mil anos-luz.

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Esta é uma das galáxias que o telescópio tem estudado nos últimos dois anos, segundo a ESA (Agência Espacial Europeia). Ela recebe o nome de “água-viva” porque ela está no interior de um aglomerado de galáxias: um ambiente caótico em que a atração gravitacional das galáxias distorcem umas às outras de diversas maneiras.

Astrônomos usaram a Wide Field Camera 3 do Telescópio Hubble para capturar a galáxia água-viva em detalhes. Imagem: Nasa/Divulgação.

No aglomerado, as galáxias estão rodeadas por um plasma superaquecido. Por isso, elas experimentam alguma resistência à medida que se movem através dele, como se nadassem contra a corrente. Essa interação pode alterar a aparência de uma galáxia, cujo gás e poeira se afastam do centro e se esticam em longas tiras. Às vezes, essas tiras se tornam semelhantes aos tentáculos de uma água-viva — daí o seu nome.

É isso que está acontecendo na JW39, como capturado em detalhes pelo Hubble na imagem divulgada na última sexta-feira (26). O ambiente da galáxia água-viva é particularmente extremo para a formação de estrelas. Mas os astrônomos descobriram, a partir da última foto, que este processo não era notavelmente diferente nos tentáculos da galáxia, em comparação ao seu núcleo.

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Esta foi, ao menos, a explicação inicial. Agora, astrônomos do Instituto de Astrofísica das Canárias (IAC), na Espanha, sugeriram outra explicação: o buraco negro fugitivo pode ser, na verdade, uma galáxia de disco sem bojo galático �?uma região central, presente em galáxias como a nossa, com maior densidade de estrelas.

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“É um alívio ter encontrado a solução para este mistério”, disse Jorge Sanchez Almeida, autor principal do estudo, em comunicado. “O novo cenário proposto é muito mais simples.  Por outro lado, também é uma pena, porque se espera a existência de buracos negros fugitivos, e este poderia ter sido o primeiro a ser observado.”

O problema do buraco negro

A primeira hipótese para o cenário capturado nas imagens do Hubble previa a existência de um buraco negro que se movia em velocidade suficiente para chegar da Terra à Lua em 14 minutos. Forçando seu caminho através do gás presente no espaço, ele estaria acumulando regiões mais densas e desencadeando a formação de novas estrelas.

Acima, imagem do buraco negro feita pelo Hubble. A galáxia IC5249 aparece na segunda e terceira imagens da colagem.

“Achamos que estamos vendo um rastro atrás do buraco negro, onde o gás esfria e é capaz de formar estrelas�? disse Pieter van Dokkum, da Universidade de Yale, em comunicado. “Como o rastro atrás de um navio, estamos vendo um rastro atrás do buraco negro. […] Não se parece com nada que já vimos antes.”

Foi uma hipótese controversa, que causou debate entre a comunidade astronômica. Os cientistas não sabiam ao certo por que o buraco negro não estava engolindo o gás enquanto se movia através dele, por exemplo, e criando mais perturbações. O cenário exigia “um grande conjunto de circunstâncias excepcionais e complexas�? segundo os autores que propuseram a nova solução.

A hipótese da galáxia

A equipe comparou as imagens da suposta trilha de estrela com uma galáxia próxima à Via Láctea, chamada IC5249. Trata-se de uma galáxia de disco sem bojo, com massa em estrelas semelhante à trilha detectada pelo Hubble.

Então, os astrônomos notaram que ambas eram “extraordinariamente semelhantes�? “Os movimentos, o tamanho e a quantidade de estrelas se encaixam no que foi visto nas galáxias do universo local”, disse Almeida.

O estudo será publicado na revista Astronomy and Astrophysics.

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O catálogo foi produzido a partir de imagens captadas pela câmera “Dark Energy�? desenvolvida pelo Departamento de Energia dos Estados Unidos, e instalada no Observatório Interamericano Cerro Tololo, localizado no Chile.

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O projeto é executado pelo centro de pesquisa NOIRLab e tem o objetivo de fazer um levantamento detalhado da Via-Láctea a partir do hemisfério Sul, por meio de imagens captadas em comprimentos de onda ópticos e infravermelhos próximos. Para construir a nova base, foi necessário a captação de 21,4 mil exposições individuais do céu, ao longo de dois anos.

O resultado desse trabalho pode ser visto em um site interativo (disponível aqui), em que é possível explorar desde regiões cintilantes de formação de estrelas, assim como enormes nuvens escuras de gás e poeira. O site também permite fazer zoom na imagem, bem como clicar nos objetos para ter acesso a dados e fotos.

Em 2017, o mesmo projeto já havia lançado uma primeira versão do catálogo, com (apenas) 2 bilhões de objetos. Com a adição dos novos dados, a pesquisa já cobre 6,5% do céu noturno, abrangendo uma área de 130º de comprimento — o que equivale a uma área no céu com 13 mil vezes a área da Lua Cheia.

Segundo Debra Fischer, diretora da divisão de Ciências Astronômicas da Fundação Nacional da Ciência dos EUA (NSF), o novo catálogo permitirá que astrônomos de todo o mundo possam estudar em detalhes a nossa galáxia nas próximas décadas. “�?um feito bastante técnico. Imagine uma foto de grupo de mais de três bilhões de pessoas e cada indivíduo é reconhecível!�? disse Fischer.

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Essa lista é parecida com uma “barra” de estrelas. Por conta disso, essas galáxias recebem o nome de espirais barradas. Agora, o Telescópio Espacial James Webb (JWST) capturou no espaço um sistema desse tipo. 

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A galáxia barrada vista pelo instrumento tem semelhanças com a nossa Via Láctea, e parece ter surgido quando o Universo tinha apenas 25% de seu tamanho atual. Essas barras de estrelas dificilmente eram capturadas pelo Telescópio Espacial Hubble, o que reforça o poder do Webb e sua capacidade de desvendar os mistérios do cosmos.

A idade do objeto, denominado EGS-23205, chamou a atenção de cientistas, que ainda não conheciam galáxias barradas tão antigas. Os dados obtidos pelo Cosmic Evolution Early Release Science Survey (CEERS) serão publicados na revista científica The Astrophysical Journal Letters.

Essa não foi a única galáxia barrada detectada pelo telescópio. James Webb identificou a espiral EGS-24268, que também aponta para 11 bilhões de anos no passado. As duas são consideradas agora as galáxias barradas mais antigas já descobertas. 

Segundo os pesquisadores, as barras resolvem o problema da cadeia de suprimentos nas galáxias. Elas são responsáveis por transportar o gás para a região central do sistema, onde ele é rapidamente convertido em novas estrelas a uma taxa tipicamente 10 a 100 vezes mais rápida do que no resto da galáxia.

Além disso, as barras ajudam a criar buracos negros supermassivos nos centros das galáxias, canalizando o gás em parte do caminho. A existência das barras nos primórdios do Universo desafia os cientistas, que agora terão que considerá-las em modelos astronômicos.

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