ARLA/CLUSTER: TELESCÓPIOS DO ESO OBSERVAM PRIMEIRA LUZ DE UMA FONTE DE ONDAS GRAVITACIONAIS

[João Costa > CT1FBF]

<https://cdn.eso.org/images/large/eso1733a.jpg>
Esta imagem artística mostra duas estrelas de neutrões minúsculas mas muito
densas no momento em que se fundem e explodem sob a forma de quilonova.
Este tipo de evento é muito raro e dá origem tanto a ondas gravitacionais
como a uma explosão de raios-gama de curta duração. Ambos estes fenómenos
foram observados no dia 17 de agosto de 2017 pelo LIGO-Virgo e
Fermi/INTEGRAL, respetivamente. Observações subsequentes detalhadas obtidas
com muitos telescópios do ESO confirmaram que este objeto, observado na
galáxia NGC 4993 a cerca de 130 milhões de anos-luz de distância da Terra,
se trata efetivamente de uma quilonova. Tais objetos são a fonte principal
de elementos químicos muito pesados no Universo, tais como o ouro e a
platina.
Crédito: ESO/L. Calçada/M. Kornmesser
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Os telescópios do ESO no Chile detetaram a primeira contraparte visível de
uma fonte de ondas gravitacionais. Estas observações históricas sugerem que
este objeto único é o resultado de uma fusão entre duas estrelas de
neutrões. Os efeitos cataclísmicos deste tipo de fusão — eventos há muito
previstos chamados quilonovas — dispersam no Universo elementos pesados,
tais como o ouro e a platina. Esta descoberta, publicada em vários artigos
científicos na revista Nature e noutras revistas da especialidade, mostra
também a melhor evidência recolhida até à data de que explosões de
raios-gama de curta duração são provocadas pela fusão de estrelas de
neutrões.

Os astrónomos observaram pela primeira vez tanto ondas gravitacionais como
luz (radiação eletromagnética) emitidas pelo mesmo evento, graças a um
esforço de colaboração global e às reações rápidas das infraestruturas do
ESO e de outras instituições em todo o mundo.

No dia 17 de agosto de 2017, o LIGO (Laser Interferometer
Gravitational-Wave Observatory) do NSF nos Estados Unidos da América,
trabalhando em uníssono com o Interferómetro Virgo na Itália, detetou ondas
gravitacionais a passar pela Terra. A este evento, o quinto a ser detetado,
deu-se o nome de GW170817. Cerca de dois segundos depois, dois
observatórios espaciais, o Fermi Gamma-ray Space Telescope da NASA e o
INTEGRAL (INTErnacional Gamma Ray Astrophysics Laboratory) da ESA,
detetaram uma explosão de raios-gama de curta duração com origem na mesma
área do céu.

A rede LIGO-Virgo posicionou a fonte numa grande região do céu austral, com
uma área correspondente a várias centenas de Luas Cheias, contendo milhões
de estrelas (cerca de 35 graus quadrados). Quando a noite caiu no Chile,
muitos telescópios observaram esta região do céu em busca de novas fontes.
Entre estes telescópios encontravam-se o VISTA (Visible and Infrared Survey
Telescope for Astronomy) e o VST (Telescópio de Rastreio do VLT) do ESO
instalados no Observatório do Paranal, o telescópio REM (Rapid Eye Mount)
no Observatório de La Silla do ESO, o telescópio LCO de 0,4 metros no
Observatório Las Cumbres e o DECcam americano no Observatório
Interamericano de Cerro Tololo. O telescópio Swope de 1 metro foi o
primeiro a anunciar um novo ponto de luz. Esta fonte aparecia muito próximo
de NGC 4993, uma galáxia lenticular na constelação de Hidra, e as
observações VISTA localizaram esta fonte no infravermelho praticamente na
mesma altura. À medida que a noite progredia para oeste no globo terrestre,
os telescópios Pan-STARRS e Subaru, instalados nas ilhas havaianas,
observaram igualmente esta fonte, vendo-a evoluir rapidamente.
<https://cdn.eso.org/images/large/eso1733b.jpg>
Esta imagem obtida pelo instrumento VIMOS montado no VLT (Very Large
Telescope) do ESO, no Observatório do Paranal no Chile, mostra a galáxia
NGC 4993, situada a cerca de 130 milhões de anos-luz de distância da Terra.
Esta galáxia por si própria não é invulgar, no entanto alberga algo nunca
antes observado, os restos da explosão de um par de estrelas de neutrões
coalescentes, um evento raro chamado quilonova (visto logo por cima e
ligeiramente à esquerda do centro da galáxia). Esta fusão deu também origem
a ondas gravitacionais e raios-gama, ambos detetados pelo LIGO-Virgo e pelo
Fermi/INTEGRAL, respetivamente.
Crédito: ESO/A.J. Levan, N.R. Tanvir
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"Há aquelas ocasiões raras em que um cientista se depara com a oportunidade
de testemunhar uma nova era a iniciar-se," disse Elena Pian, astrónoma no
INAF, na Itália, e autora principal de um dos artigos publicados na Nature.
"Esta é uma dessas ocasiões!"

O ESO lançou uma das suas maiores campanhas de observação de "oportunidade
de alvo" e muitos telescópios do ESO e com parceria ESO observaram o objeto
nas semanas que se seguiram à deteção (a galáxia apenas pôde ser observada
em agosto ao final do dia, tendo em setembro ficado muito próxima do Sol no
céu para poder ser observada). O Very Large Telescope (VLT), o New
Technology Telescope (NTT), o VST do ESO, o telescópio MPG/ESO de 2,2
metros e o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) observaram o
evento e os seus efeitos num grande domínio de comprimentos de onda. Cerca
de 70 observatórios em todo o mundo observaram este evento, incluindo o
Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA.

As estimativas de distância, obtidas tanto a partir dos dados de ondas
gravitacionais como de outras observações, concordam que GW170817 se
encontrava à mesma distância que NGC 4993, a cerca de 130 milhões de
anos-luz da Terra, o que faz desta fonte o evento de ondas gravitacionais
mais próximo detetado até à data e também uma das fontes de explosões de
raios-gama mais próxima alguma vez observada.
<https://cdn.eso.org/images/large/eso1733c.jpg>
Esta imagem composta mostra imagens da galáxia NGC 4993 obtidas com vários
telescópios e instrumentos do ESO. Todas elas revelam uma fonte de luz
ténue próximo do centro. Trata-se de uma quilonova, uma explosão que teve
origem na fusão de duas estrelas de neutrões. Esta fusão deu origem a ondas
gravitacionais, detetadas pelo LIGO-Virgo, e a raio-gama, detectados pelo
Fermi e INTEGRAL no espaço.
Crédito: VLT/VIMOS. VLT/MUSE, MPG/ESO 2.2-metre telescope/GROND,
VISTA/VIRCAM, VST/OmegaCAM
(clique na imagem para ver versão maior)


As ondas no espaço-tempo chamadas ondas gravitacionais são criadas por
massas em movimento, mas apenas as mais intensas, criadas por variações
rápidas na velocidade de objetos muito massivos, é que conseguem ser
atualmente detetadas. Um tal evento tem origem na fusão de estrelas de
neutrões, os núcleos colapsados e extremamente densos de estrelas de
elevada massa, que restam após uma explosão de supernova. Estas fusões têm
sido, até à data, a hipótese principal para explicar as explosões de
raios-gama de curta duração. Pensa-se que um evento explosivo, 1000 vezes
mais brilhante que uma nova típica — a chamada quilonova — siga este tipo
de evento.

As deteções quase simultâneas das ondas gravitacionais e dos raios-gama
emitidos por GW170817 fizeram pensar que este objeto seria na realidade uma
quilonova, há muito procurada, e as observações obtidas nas infraestruturas
do ESO revelaram propriedades notavelmente próximas das previsões teóricas.
As quilonovas foram sugeridas há mais de 30 anos, mas este trabalho marca a
sua primeira observação confirmada.

No seguimento da fusão das duas estrelas de neutrões, uma erupção de
elementos químicos pesados em expansão rápida deixou a quilonova,
movendo-se a uma velocidade de 1/5 da velocidade da luz. A cor da quilonova
varia desde muito azul a muito vermelha em poucos dias, uma variação mais
rápida do que a que é observada em qualquer outra explosão estelar.

"Quando o espectro nos apareceu nos ecrãs, apercebi-me que se tratava do
evento transiente mais invulgar que já tinha alguma vez observado,"
comentou Stephen Smartt, que liderou as observações com o NTT do ESO no
âmbito do extenso programa de observação ePESSTO (Public ESO Spectroscopic
Survey of Transient Objects). "Nunca tinha visto nada assim. Os nossos
dados, em conjunto com os dados de outros grupos, mostraram que esta não é
uma supernova ou uma estrela variável situada em primeiro plano, mas sim
algo verdadeiramente notável."
<https://cdn.eso.org/images/large/eso1733d.jpg>
Esta imagem obtida pelo instrumento MUSE montado no VLT do ESO, no
Observatório do Paranal no Chile, mostra a galáxia NGC 4993, situada a
cerca de 130 milhões de anos-luz de distância da Terra. Esta galáxia por si
própria não é invulgar, no entanto alberga algo nunca antes observado, os
restos de uma explosão de um par de estrelas de neutrões coalescentes, um
evento raro chamado quilonova (visto logo por cima e ligeiramente à 
esquerda do centro da galáxia). Esta fusão deu também origem a ondas
gravitacionais e raios-gama, ambos detctados pelo LIGO-Virgo e pelo
Fermi/INTEGRAL, respetivamente. Ao criar um espectro para cada parte do
objeto, o MUSE permite observar a emissão do gás brilhante, o qual aparece
aqui a vermelho e revela uma surpreendente estrutura em espiral.
Créditos: ESO/J.D. Lyman, A.J. Levan, N.R. Tanvir
(clique na imagem para ver versão maior)


Os espectros do ePESSTO e do instrumento X-shooter do VLT sugerem a
presença de césio e telúrio, ejetados pelas estrelas de neutrões
coalescentes. Estes e outros elementos pesados, produzidos durante a fusão
das estrelas, seriam lançados para o espaço pela quilonova subsequente.
Estas observações apontam para a formação de elementos mais pesados que o
ferro através de reações químicas a ocorrer no seio de objetos estelares de
alta densidade, a chamada nucleossíntese de processo-r, algo que apenas
tinha sido teorizado até à data.

"Os dados que temos até agora ajustam muitíssimo bem a teoria. Trata-se de
um triunfo para os teóricos, uma confirmação de que os eventos LIGO-Virgo
são absolutamente reais e de uma conquista para o ESO, por ter conseguido
juntar um conjunto tão surpreendente de dados sobre a quilonova,"
acrescenta Stefano Covino, autor principal de um dos artigos na Nature
Astronomy.

"A grande força do ESO consiste em dispor de uma vasta gama de telescópios
e instrumentos para estudar os grandes projetos astronómicos complexos num
curto espaço de tempo. Entrámos numa nova era da astronomia
multi-mensageira!" conclui Andrew Levan, autor principal de um dos artigos
científicos.

*Links:*

*Núcleo de Astronomia do CCVAlg:*
29/09/2017 - Ondas gravitacionais da fusão de um buraco negro binário
observadas pelo LIGO e pelo VIRGO
<http://www.ccvalg.pt/astronomia/noticias/2017/09/29_ondas_gravitacionais_ligo_virgo.htm>
02/06/2017 - LIGO deteta ondas gravitacionais pela terceira vez
<http://www.ccvalg.pt/astronomia/noticias/2017/06/2_ligo_ondas_gravitacionais.htm>
07/03/2017 - Um novo olhar sobre a natureza da matéria escura
<http://www.ccvalg.pt/astronomia/noticias/2017/03/7_microlentes_buracos_negros_primordiais.htm>
17/06/2016 - LIGO deteta ondas gravitacionais pela segunda vez
<http://www.ccvalg.pt/astronomia/noticias/2016/06/17_ligo_ondas_gravitacionais.htm>
26/02/2016 - Buracos negros gémeos do LIGO podem ter nascido de uma única
estrela
<http://www.ccvalg.pt/astronomia/noticias/2016/02/26_buracos_negros_ligo.htm>
12/02/2016 - Detetadas ondas gravitacionais 100 anos após a previsão de
Einstein
<http://www.ccvalg.pt/astronomia/noticias/2016/02/12_ondas_gravitacionais.htm>

*Notícias relacionadas:*
ESO (comunicado de imprensa) <http://www.eso.org/public/news/eso1733>
NASA (comunicado de imprensa)
<https://www.nasa.gov/press-release/nasa-missions-catch-first-light-from-a-gravitational-wave-event>
ESA (comunicado de imprensa)
<http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/Integral_sees_blast_travelling_with_gravitational_waves>
LIGO (comunicado de imprensa)
<https://www.ligo.caltech.edu/page/press-release-gw170817>
Observatório ALMA (comunicado de imprensa)
<http://www.almaobservatory.org/en/announcement/alma-and-about-70-observatories-to-probe-for-ligo-virgos-gravitational-waves-detection/>
Hubble/ESA (comunicado de imprensa)
<http://www.spacetelescope.org/news/heic1717>
NSF (comunicado de imprensa)
<https://www.nsf.gov/news/news_summ.jsp?cntn_id=243382>
NRAO (comunicado de imprensa)
<https://public.nrao.edu/news/radio-eyes-unlocking-secrets/>
NAOJ (comunicado de imprensa)
<https://www.nao.ac.jp/en/news/science/2017/20171016-j-gem.html>
Telescópio Subaru (comunicado de imprensa)
<https://www.subarutelescope.org/Pressrelease/2017/10/16/index.html>
Observatório Chandra (comunicado de imprensa)
<http://chandra.harvard.edu/photo/2017/2nstars/>
Caltech (comunicado de imprensa)
<https://www.caltech.edu/news/caltech-led-teams-strike-cosmic-gold-80074>
Universidade de Leicester (comunicado de imprensa)
<https://www2.le.ac.uk/offices/press/press-releases/2017/october/university-of-leicester-scientists-reveal-first-light-from-stellar-collision-discovered-by-gravitational-waves>
UC Santa Cruz (comunicado de imprensa)
<https://news.ucsc.edu/2017/10/neutron-star-merger.html>
Artigo científico 1 - E. Pian et al. (PDF)
<https://www.eso.org/public/archives/releases/sciencepapers/eso1733/eso1733a.pdf>
Artigo científico 2 - N. R. Tanvir et al. (PDF)
<https://www.eso.org/public/archives/releases/sciencepapers/eso1733/eso1733b.pdf>
Artigo científico 3 - S. J. Smartt et al. (PDF)
<https://www.eso.org/public/archives/releases/sciencepapers/eso1733/eso1733c.pdf>
Artigo científico 4 - S. Covino et al. (PDF)
<https://www.eso.org/public/archives/releases/sciencepapers/eso1733/eso1733d.pdf>
Artigo científico 5 - J. Hjorth et al. (PDF)
<https://www.eso.org/public/archives/releases/sciencepapers/eso1733/eso1733e.pdf>
Artigo científico 6 - A. J. Levan et al. (PDF)
<https://www.eso.org/public/archives/releases/sciencepapers/eso1733/eso1733f.pdf>
Conferência de imprensa da descoberta (LIGO Virgo via YouTube)
<https://www.youtube.com/watch?v=mtLPKYl4AHs>
Estrelas de Neutrões Produzem Explosão de Luiz e Ondas Gravitacionais (NASA
Goddard via YouTube) <https://www.youtube.com/watch?v=x_Akn8fUBeQ>
Science
<http://www.sciencemag.org/news/2017/10/merging-neutron-stars-generate-gravitational-waves-and-celestial-light-show>
Astronomy
<http://www.astronomy.com/news/2017/10/ligo-detects-a-neutron-star-merger>
Sky & Telescope
<http://www.skyandtelescope.com/astronomy-news/astronomers-catch-gravitational-waves-from-colliding-neutron-stars/>
SPACE.com
<https://www.space.com/38471-gravitational-waves-neutron-star-crashes-discovery-explained.html>
Science alert
<https://www.sciencealert.com/ligo-gravitational-waves-neutron-stars-space-physics-news-october-2017>
COSMOS
<https://cosmosmagazine.com/physics/cosmic-fireball-sheds-light-on-source-of-gravitational-waves>
New Scientist
<https://www.newscientist.com/article/2150418-gravitational-waves-have-let-us-see-huge-neutron-stars-colliding/>
PHYSORG
<https://phys.org/news/2017-10-neutron-star-smash-up-discovery-lifetime.html>
BBC News <http://www.bbc.com/news/science-environment-41640256>
CNN
<http://edition.cnn.com/2017/10/16/world/neutron-star-collision-gravitational-waves-light/index.html>
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<https://www.nytimes.com/2017/10/16/science/ligo-neutron-stars-collision.html>
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<https://www.wired.com/story/physicists-detect-fifth-gravitational-wave-this-time-from-neutron-stars/>
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<https://arstechnica.com/science/2017/10/neutron-stars-collide-solve-major-astronomical-mysteries/>
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<https://www.engadget.com/2017/10/16/astronomers-measured-more-than-gravitational-waves/>
The Verge
<https://www.theverge.com/2017/10/16/16471616/gravitational-waves-ligo-virgo-neutron-stars-merger-multi-messenger-astronomy>
SIC Notícias
<http://sicnoticias.sapo.pt/mundo/2017-10-16-Astronomos-detetaram-ondas-gravitacionais-resultado-da-colisao-de-estrelas-de-neutroes>
Observador
<http://observador.pt/2017/10/16/ondas-gravitacionais-estrelas-de-neutroes/>
ZAP.aeiou
<https://zap.aeiou.pt/astronomos-detetam-um-novo-tipo-ondas-gravitacionais-principio-nova-era-177065>

*Ondas gravitacionais:*
Wikipedia <https://en.wikipedia.org/wiki/Gravitational_wave>
Deteção do LIGO - Wikipedia
<https://en.wikipedia.org/wiki/Gravitational_wave_detection>
Ondas gravitacionais: como distorcem o espaço - Universe Today
<http://www.universetoday.com/127255/gravitational-waves-101/>
Detetores: como funcionam - Universe Today
<http://www.universetoday.com/127286/gravitational-wave-detectors-how-they-work/>
As fontes de ondas gravitacionais - Universe Today
<http://www.universetoday.com/127329/gravitational-wave-sources/>
O que é uma onda gravitacional (YouTube)
<https://www.youtube.com/watch?v=4GbWfNHtHRg>

*Quilonova:*
Wikipedia <https://en.wikipedia.org/wiki/Kilonova>

*NGC 4993:*
SIMBAD <http://simbad.u-strasbg.fr/simbad/sim-id?Ident=NGC%204993>
DSO Browser <https://dso-browser.com/deep-sky/6088/ngc-4993/galaxy>
Wikipedia <https://en.wikipedia.org/wiki/NGC_4993>

*LIGO:*
Página oficial <http://ligo.org/>
Caltech <https://www.ligo.caltech.edu/>
Advanced LIGO <https://www.advancedligo.mit.edu/>
Wikipedia <https://en.wikipedia.org/wiki/LIGO>


*Virgo:*EGO <http://www.ego-gw.it/virgodescription/indice.html>
Wikipedia <https://en.wikipedia.org/wiki/Virgo_interferometer>

*VLT:*
Página oficial <http://www.eso.org/projects/vlt/>
Wikipedia <http://en.wikipedia.org/wiki/Very_Large_Telescope>

*VST:*
ESO <http://www.eso.org/public/teles-instr/surveytelescopes/vst.html>
Wikipedia <http://en.wikipedia.org/wiki/VLT_Survey_Telescope>

*Telescópio VISTA:*
ESO <http://www.eso.org/public/teles-instr/surveytelescopes/vista/>
Wikipedia <http://en.wikipedia.org/wiki/VISTA_(telescope)>

*ESO:*
Página oficial <http://www.eso.org/public/>
Wikipedia <http://en.wikipedia.org/wiki/ESO>

*Telescópio Espacial Fermi:*
NASA <http://www.nasa.gov/mission_pages/GLAST/main/index.html>
Wikipedia <http://en.wikipedia.org/wiki/GLAST_telescope>

*INTEGRAL:*
ESA <http://sci.esa.int/science-e/www/area/index.cfm?fareaid=21>
Wikipedia <http://en.wikipedia.org/wiki/INTEGRAL>

*Telescópio Subaru:*
Página oficial <http://www.naoj.org/>
Wikipedia <http://en.wikipedia.org/wiki/Subaru_Telescope>

*NTT:*
ESO <http://www.eso.org/sci/facilities/lasilla/telescopes/ntt/index.html>
Wikipedia <http://en.wikipedia.org/wiki/New_Technology_Telescope>

*ALMA:*
Página principal <http://www.almaobservatory.org/>
ALMA (NRAO) <http://www.nrao.edu/index.php/about/facilities/alma>
ALMA (NAOJ) <http://alma.mtk.nao.ac.jp/e/>
ALMA (ESO) <http://www.eso.org/public/teles-instr/alma.html>
Wikipedia <http://en.wikipedia.org/wiki/Atacama_Large_Millimeter_Array>


*Telescópio Espacial Hubble:*Hubble, NASA
<http://www.nasa.gov/mission_pages/hubble/main/#.VJ02FAj0>
ESA <http://www.esa.int/esaSC/SEM106WO4HD_index_0_m.html>
STScI <http://www.stsci.edu/resources/>
SpaceTelescope.org <http://spacetelescope.org/>
Base de dados do Arquivo Mikulski para Telescópios Espaciais
<http://archive.stsci.edu/>


Fonte: Núcleo de Astronomia do Centro Ciência Viva do Algarve
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URL: http://radio-amador.net/pipermail/cluster/attachments/20171017/2fbc0cf9/attachment.html