A ciência de astronomia se preocupa com objetos e eventos no universo. Isso varia de estrelas e planetas para galáxias, matéria escurae energia escura. A história da astronomia está repleta de histórias de descoberta e exploração, começando pelos primeiros humanos que olhavam para o céu e continuando através dos séculos até os dias atuais. Os astrônomos de hoje usam máquinas e softwares complexos e sofisticados para aprender tudo, desde formação de planetas e estrelas para colisões de galáxias e formação das primeiras estrelas e planetas. Vamos dar uma olhada em apenas alguns dos muitos objetos e eventos que eles estão estudando.
De longe, algumas das descobertas mais empolgantes da astronomia são planetas em torno de outras estrelas. Estes são chamados exoplanetas, e eles parecem se formar em três "sabores": terrestres (rochosos), gigantes de gás e "anões" de gás. Como os astrônomos sabem disso? A missão Kepler de encontrar planetas ao redor de outras estrelas descobriu milhares de candidatos a planetas apenas na parte próxima de nossa galáxia. Uma vez encontrados, os observadores continuam a estudar esses candidatos usando outros telescópios espaciais ou terrestres e instrumentos especializados chamados espectroscópios.
Kepler encontra exoplanetas procurando por uma estrela que escurece quando um planeta passa na frente dele do nosso ponto de vista. Isso nos diz o tamanho do planeta com base na quantidade de luz das estrelas que ele bloqueia. Para determinar a composição do planeta, precisamos conhecer sua massa, para que sua densidade possa ser calculada. Um planeta rochoso será muito mais denso que um gigante gasoso. Infelizmente, quanto menor o planeta, mais difícil é medir sua massa, especialmente para as estrelas escuras e distantes examinadas por Kepler.
Os astrônomos mediram a quantidade de elementos mais pesados que o hidrogênio e o hélio, que os astrônomos chamam coletivamente de metais, em estrelas com candidatos a exoplanetas. Como uma estrela e seus planetas se formam a partir do mesmo disco de material, a metalicidade de uma estrela reflete a composição do disco protoplanetário. Levando em consideração todos esses fatores, os astrônomos tiveram a ideia de três "tipos básicos" de planetas.
Dois mundos que orbitam a estrela Kepler-56 estão destinados à destruição estelar. Os astrônomos que estudam o Kepler 56b e o Kepler 56c descobriram que em cerca de 130 a 156 milhões de anos, esses planetas serão engolidos por sua estrela. Por que isso vai acontecer? Kepler-56 está se tornando um estrela gigante vermelha. À medida que envelhece, seu tamanho é quase quatro vezes maior que o Sol. Essa expansão de velhice continuará e, eventualmente, a estrela engolirá os dois planetas. O terceiro planeta que orbita esta estrela sobreviverá. Os outros dois serão aquecidos, esticados pela força gravitacional da estrela, e suas atmosferas vão ferver. Se você acha que isso soa estranho, lembre-se: os mundos internos de nossa sistema solar enfrentará esse mesmo destino em alguns bilhões de anos. O sistema Kepler-56 está nos mostrando o destino de nosso próprio planeta em um futuro distante!
No universo distante, os astrônomos estão assistindo como quatro aglomerados de galáxias colidem um com o outro. Além de misturar estrelas, a ação também libera enormes quantidades de raios-x e emissões de rádio. A Terra que orbita telescópio espacial Hubble (HST) e Observatório Chandra, juntamente com o Matriz muito grande (VLA) no Novo México estudaram essa cena de colisão cósmica para ajudar os astrônomos a entender a mecânica do que acontece quando os aglomerados de galáxias se chocam.
o HST imagem forma o plano de fundo dessa imagem composta. A emissão de raios-x detectada por Chandra está em azul e as emissões de rádio vistas pelo VLA estão em vermelho. Os raios X rastreiam a existência de gás quente e tênue que permeia a região que contém os aglomerados de galáxias. A grande característica vermelha de formato estranho no centro provavelmente é uma região na qual choques causados pela colisões estão acelerando partículas que então interagem com campos magnéticos e emitem o rádio ondas. O objeto emissor de rádio reto e alongado é uma galáxia em primeiro plano, cujo buraco negro central está acelerando jatos de partículas em duas direções. O objeto vermelho no canto inferior esquerdo é uma galáxia de rádio que provavelmente está caindo no aglomerado.
Há uma galáxia por aí, não muito longe da Via Láctea (30 milhões de anos-luz, logo ao lado em distância cósmica) chamada M51. Você deve ter ouvido o chamado Whirlpool. É uma espiral, semelhante à nossa própria galáxia. Difere da Via Láctea por estar colidindo com um companheiro menor. A ação da fusão está provocando ondas de formação de estrelas.
Em um esforço para entender mais sobre suas regiões de formação estelar, seus buracos negros e outros lugares fascinantes, os astrônomos usaram o Observatório de Raios-X Chandra para coletar emissões de raios-X provenientes do M51. Esta imagem mostra o que eles viram. É um composto de uma imagem de luz visível sobreposta a dados de raios-X (em roxo). A maioria das fontes de raio-x que Chandra serra são binários de raios-X (XRBs). São pares de objetos em que uma estrela compacta, como uma estrela de nêutrons ou, mais raramente, um buraco negro, captura material de uma estrela companheira em órbita. O material é acelerado pelo intenso campo gravitacional da estrela compacta e aquecido a milhões de graus. Isso cria uma fonte brilhante de raios-x. o Chandra as observações revelam que pelo menos dez dos XRBs em M51 são brilhantes o suficiente para conter buracos negros. Em oito desses sistemas, os buracos negros provavelmente capturam material de estrelas companheiras, que são muito mais massivas que o Sol.
A mais massiva das estrelas recém-formadas criadas em resposta às próximas colisões viverá rápido (apenas alguns milhões de anos), morrerá jovem e entrará em colapso para formar estrelas de nêutrons ou buracos negros. A maioria dos XRBs que contêm buracos negros em M51 estão localizados perto de regiões onde as estrelas estão se formando, mostrando sua conexão com a fatal colisão galáctica.
Em todo lugar que os astrônomos olham no universo, eles descobrem galáxias tanto quanto eles podem ver. Este é o olhar mais recente e mais colorido do universo distante, feito pelo telescópio espacial Hubble.
O resultado mais importante dessa imagem deslumbrante, que é um composto de exposições realizadas em 2003 e 2012 com a Câmera Avançada para Pesquisas e a Câmera de Campo Largo 3, é que ela fornece o link ausente em estrela formação.
Os astrônomos estudaram anteriormente o Hubble Ultra Deep Field (HUDF), que cobre uma pequena parte do espaço visível da constelação do hemisfério sul Fornax, sob luz visível e infravermelha. O estudo da luz ultravioleta, combinado com todos os outros comprimentos de onda disponíveis, fornece uma imagem daquela parte do céu que contém cerca de 10.000 galáxias. As galáxias mais antigas da imagem parecem apenas algumas centenas de milhões de anos após o Big Bang (o evento que iniciou a expansão do espaço e do tempo em nosso universo).
A luz ultravioleta é importante para olhar para trás até agora, porque vem das estrelas mais quentes, maiores e mais jovens. Observando esses comprimentos de onda, os pesquisadores observam diretamente quais galáxias estão formando estrelas e onde as estrelas estão se formando dentro dessas galáxias. Também permite que eles entendam como as galáxias cresceram ao longo do tempo, a partir de pequenas coleções de jovens estrelas quentes.