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Como o Telescópio Espacial James Webb mudou a astronomia em seu primeiro ano

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Como o Telescópio Espacial James Webb mudou a astronomia em seu primeiro ano

Com a aproximação do Natal do ano passado, astrônomos e entusiastas do espaço de todo o mundo se reuniram para testemunhar o tão esperado lançamento do Telescópio Espacial James Webb. Embora seja uma notável peça de engenharia, o telescópio gerou controvérsias – desde ultrapassar o orçamento e atrasar o cronograma até receber o nome de um ex-administrador da NASA acusado de homofobia.

Apesar da controvérsia em torno da nomeação e data do telescópio, uma coisa ficou muito clara este ano – a capacidade científica do JWST é notável. Suas operações científicas começaram em julho de 2022 e já permitiram aos astrônomos obter novas perspectivas e desvendar mistérios em uma ampla gama de tópicos espaciais.

O objetivo mais imediato do JWST é um dos projetos mais ambiciosos da história moderna da astronomia: revisitar algumas das primeiras galáxias, que se formaram quando o universo era completamente novo.

Como a luz leva tempo para viajar de sua fonte até nós aqui na Terra, ao olhar para galáxias extremamente distantes, os astrônomos podem, de fato, olhar para trás no tempo para ver as galáxias mais antigas que se formaram há mais de 13 bilhões de anos.

Embora ele estivesse lá Alguma controvérsia Os astrônomos debateram a precisão de algumas das primeiras detecções de galáxias primitivas – o instrumento JWST não estava totalmente calibrado, então havia espaço de manobra sobre a idade exata das galáxias mais distantes – descobertas recentes apoiaram a ideia de que o JWST detectou galáxias de os primeiros 350 milhões de anos após o Big Bang.

Isso as torna as galáxias mais antigas já observadas, e elas tiveram algumas surpresas, como serem muito mais brilhantes do que o esperado. Isso significa que há mais a aprender sobre como as galáxias se formaram no início do universo.

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Essas primeiras galáxias são identificadas usando pesquisas e fotos de campo profundo, que usa o Webb para observar grandes trechos do céu que podem parecer vazios à primeira vista. Essas regiões não contêm objetos brilhantes como os planetas do sistema solar e estão localizadas longe do centro de nossa galáxia, o que permite aos astrônomos fazer buscas profundas no espaço para descobrir esses objetos extremamente distantes.

O JWST foi capaz de detectar dióxido de carbono na atmosfera de um exoplaneta pela primeira vez e recentemente detectou uma série de outros compostos na atmosfera de WASP-39b, incluindo vapor de água e dióxido de enxofre. Isso não significa apenas que os cientistas podem ver a composição da atmosfera do planeta, mas também como a atmosfera interage com a luz da estrela hospedeira do planeta, já que o dióxido de enxofre é criado por reações químicas com a luz.

Aprender sobre as atmosferas dos exoplanetas é crucial se quisermos encontrar planetas semelhantes à Terra e procurar vida. Os instrumentos da geração anterior poderiam identificar exoplanetas e fornecer informações básicas, como sua massa ou diâmetro e a que distância eles orbitam de sua estrela. Mas para entender como seria em um desses planetas, precisamos conhecer sua atmosfera. Usando dados do JWST, os astrônomos poderão procurar planetas habitáveis ​​muito além do nosso sistema solar.

Os anéis de Júpiter foram capturados pelo telescópio espacial.

Os anéis de Júpiter foram capturados pelo telescópio espacial.
Imagem: NASA

Não são apenas os planetas distantes que chamam a atenção do JWST. Mais perto de casa, o JWST tem sido usado para estudar planetas em nosso sistema solar, incluindo Netuno e Júpiter, e logo será usado para estudar Urano também. Olhando na faixa do infravermelho, o JWST foi capaz de identificar características como a aurora boreal de Júpiter e uma visão clara da Grande Mancha Vermelha. Além disso, a alta resolução do telescópio significa que ele pode ver pequenos objetos mesmo contra o brilho dos planetas, como mostrar os anéis raramente vistos de Júpiter. Ele também capturou a imagem mais nítida dos anéis de Netuno em mais de 30 anos.

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A outra grande investigação do JWST este ano foi em Marte. Marte é o planeta mais bem estudado fora da Terra, tendo hospedado muitos rovers, orbitadores e aterrissadores ao longo dos anos. Isso significa que os astrônomos têm uma compreensão bastante boa da composição da atmosfera e estão começando a aprender sobre seu sistema climático. Marte também é difícil de estudar com um telescópio espacial sensível como o JWST porque é tão brilhante e tão próximo. Mas esses fatores o tornaram um campo de testes ideal para ver do que o novo telescópio era capaz.

JWST foi usado Ambas as câmeras e dispositivos de espectro para estudar Marte, mostrando a composição de sua atmosfera, que corresponde quase exatamente ao modelo esperado a partir dos dados atuais, demonstrando o quanto as ferramentas do JWST são precisas para esse tipo de investigação.

Outro objetivo do JWST é aprender sobre o ciclo de vida das estrelas, que os astrônomos atualmente entendem em traços gerais. Eles sabem que nuvens de poeira e gás formam nós que coletam mais material para eles e colapsam para formar protoestrelas, por exemplo, mas exatamente como isso acontece precisa de mais pesquisas. Eles também aprendem sobre as regiões onde as estrelas se formam e por que as estrelas tendem a se formar em aglomerados.

O JWST é particularmente útil para estudar esse assunto, pois seus instrumentos infravermelhos permitem que ele olhe através das nuvens de poeira para ver o interior onde as estrelas estão se formando. Fotos recentes mostram um arquivo O desenvolvimento de protoestrelas E você joga fora as nuvens e procura regiões onde as estrelas são densas, como a famosa estrela pilares da criação na Nebulosa da Águia. Ao visualizar essas estruturas em diferentes comprimentos de ondaOs instrumentos do JWST podem ver várias características de poeira e formação estelar.

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Esta imagem mostra uma galáxia espiral dominada por uma região central brilhante.  A galáxia tem tons azul-púrpura com regiões vermelho-alaranjadas cheias de estrelas.  Um grande pico de difração também pode ser visto, que aparece como um padrão estelar sobre a região central da galáxia.  Muitas estrelas e galáxias preenchem o cenário de fundo

NGC 7469
ESA/Webb, NASA & CSA, L. Armus,

Falando em pilares da criatividade, um dos maiores legados do JWST na mente do público são as imagens impressionantes do espaço que ele ocupou. Da empolgação internacional quando as primeiras imagens do telescópio foram reveladas em julho a Novas vistas de monumentos famosos Como as Colunas, as Imagens da Web estiveram em todos os lugares este ano.

E também maravilhoso Nebulosa Carina E a Primeiro campo profundoOutras fotos que valem a pena pensar em um minuto incluem as figuras esculpidas em estrela de A Nebulosa da TarântulaAnéis de árvore empoeirados de Estrela binária Wolf-Rayet 140E o brilho do outro mundo Júpiter no infravermelho.

E as fotos continuam chegando: na semana passada, uma nova foto foi lançada mostrando um coração brilhante A galáxia NGC 7469.

Aqui está um ano cheio de descobertas incríveis e muito mais por vir.

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O lançamento da sonda lunar chinesa Chang'e-6 à medida que a corrida espacial com os Estados Unidos se intensifica

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O lançamento da sonda lunar chinesa Chang'e-6 à medida que a corrida espacial com os Estados Unidos se intensifica

Nota do editor: Inscrever-se para Boletim informativo Enquanto isso na China da CNN Que explora o que você precisa saber sobre a ascensão do país e como isso está afetando o mundo.


Wenchang/Hong Kong
CNN

A China lançou uma missão lunar não tripulada na sexta-feira, com o objetivo de trazer pela primeira vez amostras do outro lado da Lua, num avanço potencialmente importante para o ambicioso programa espacial da China.

Sonda Chang'e-6 China A missão lunar robótica mais complexa até à data – decolou num foguetão Longa Marcha-5 do Centro de Lançamento Espacial de Wenchang, na ilha de Hainan, no sul da China, onde os entusiastas do espaço se reuniram para testemunhar este momento histórico. A Administração Espacial Nacional do país disse que o lançamento foi bem-sucedido.

O lançamento marca o início de um marco importante que pretende ser um marco importante na busca da China para se tornar uma nação líder O poder espacial dominante Com planos de enviar astronautas à Lua até 2030 e construir uma base de pesquisa no seu pólo sul.

Isto vem com um número crescente de países, Incluindo os Estados Unidosolham para os benefícios estratégicos e científicos da expansão da exploração lunar num campo cada vez mais competitivo.

A missão planejada de 53 dias da China verá o módulo de pouso Chang'e-6 pousar em uma ampla cratera no outro lado da Lua, que nunca fica em frente da Terra. A China se tornou o primeiro e único país a pousar no outro lado da Lua durante sua missão Chang'e-4 de 2019.

Quaisquer amostras do outro lado recuperadas pela sonda Chang'e-6 poderão ajudar os cientistas a analisar a evolução da Lua e do próprio sistema solar – e fornecer dados importantes para promover as ambições lunares da China.

“O Chang'e-6 visa alcançar avanços na tecnologia de design e controle da retro-órbita lunar, amostragem inteligente, tecnologias de decolagem e subida e retorno automático de amostras no outro lado da Lua”, disse Ge Ping. Disse o vice-diretor do Centro de Exploração Lunar e Engenharia Espacial da Administração Espacial Nacional da China na semana passada no local de lançamento.

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A sonda Chang'e-6 será um grande teste às capacidades espaciais da China como parte dos seus esforços para realizar o “sonho eterno” do líder Xi Jinping de transformar o país numa potência espacial.

A China fez rápidos progressos no espaço nos últimos anos, num campo tradicionalmente liderado pelos Estados Unidos e pela Rússia.

Com o programa Chang'e, lançado em 2007 e batizado em homenagem à deusa da lua na mitologia chinesa, a China tornou-se em 2013 o primeiro país a conseguir uma aterrissagem robótica na Lua em quase quatro décadas. Em 2022, a China concluiu seu próprio projeto Estação espacial orbital Tiangong.

Héctor Retamal/AFP/Getty Images

A missão visa coletar amostras do outro lado da Lua, como parte de um ambicioso programa que inclui planos para uma missão lunar tripulada até 2030.

A missão Chang'e-6 tecnicamente complexa baseia-se no recorde de pouso da Chang'e-4 em 2019 no lado oculto da Lua e no sucesso da Chang'e-5 em 2020 em retornar à Terra com amostras da Lua próxima.

Desta vez, para se comunicar com a Terra do outro lado da Lua, o Chang'e-6 deve contar com o satélite Queqiao-2, que foi lançado em órbita lunar em março.

A sonda em si consiste em quatro partes: um orbitador, um veículo de descida, um veículo de subida e um módulo de reentrada.

O plano da missão é que o módulo de pouso Chang'e-6 colete poeira lunar e rochas após pousar na extensa Bacia Antártica, com cerca de 2.500 quilômetros de diâmetro, uma cratera formada há cerca de 4 bilhões de anos.

Uma espaçonave ascendente irá então transferir as amostras para o Lunar Orbiter para transferência para o módulo de reentrada e o retorno da missão à Terra.

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A complexa missão “passa praticamente por todas as etapas” que seriam necessárias para que os astronautas chineses pousassem na Lua nos próximos anos, segundo James Head, professor emérito da Universidade Brown que cooperou com Cientistas chineses estão liderando a missão.

Além de devolver amostras que poderiam produzir “novos insights fundamentais sobre a origem e a história inicial da Lua e do Sistema Solar”, a missão também serve como “ensaio automático para essas etapas” para levar os astronautas à Lua e de volta, disse ele. .

Héctor Retamal/AFP/Getty Images

Entusiastas do espaço se reuniram para assistir ao lançamento na Ilha de Hainan, no sul da China

China planeja lançar Mais duas tarefas Na série Chang-e, à medida que se aproxima do seu objetivo para 2030 de enviar astronautas à Lua antes de construir uma estação de investigação na próxima década no pólo sul da Lua – uma área que se acredita conter gelo de água.

A Chang'e-7, com lançamento previsto para 2026, visa procurar recursos no pólo sul da Lua, enquanto a Chang'e-8, a cerca de dois anos de distância, poderia analisar como os materiais lunares poderiam ser usados ​​para preparar a construção da base de pesquisa. disseram as autoridades chinesas. Ele disse.

O lançamento de sexta-feira ocorre no momento em que vários países intensificam seus programas lunares em meio a um foco crescente no acesso aos recursos e maior acesso à exploração do espaço profundo que missões lunares bem-sucedidas podem trazer.

ano passado, Índia desembarcou A primeira espaçonave russa na Lua, enquanto a primeira missão russa à Lua em décadas terminou em fracasso Queda da sonda Luna 25 Para a superfície da lua.

Em Janeiro, o Japão tornou-se o quinto país a pousar uma nave espacial na Lua, embora Atirador de pouso na Lua Tive problemas de energia devido ao ângulo de pouso incorreto. No mês seguinte, IM-1, A Uma missão financiada pela NASA A sonda, projetada por uma empresa privada com sede no Texas, pousou perto do Pólo Sul.

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O pouso – o primeiro de uma espaçonave de fabricação americana em mais de cinco décadas – está entre as várias missões comerciais planejadas destinadas a explorar a superfície lunar antes que a NASA tente devolver os astronautas americanos para lá. Assim que 2026 E construir seu acampamento base científico.

O administrador da NASA, Bill Nelson, no mês passado pareceu reconhecer que o ritmo da China – e as preocupações sobre as suas intenções – estavam a impulsionar a urgência americana de regressar à Lua, décadas depois das missões tripuladas Apollo.

“Acreditamos que grande parte do chamado programa espacial civil é um programa militar. Na verdade, acho que estamos numa corrida.” Nelson Dizer Os legisladores expressaram no mês passado a preocupação de que a China pudesse tentar impedir que os Estados Unidos ou outros países acessassem certas áreas da Lua se chegasse lá primeiro.

A China há muito que afirma que apoia a utilização pacífica do espaço e, tal como os Estados Unidos, espera utilizar a sua capacidade espacial para promover a boa vontade a nível internacional.

Desta vez, a China disse que a missão Chang'e-6 transporta instrumentos científicos ou cargas úteis da França, Itália, Paquistão e da Agência Espacial Europeia.

“A China espera fortalecer a cooperação com os seus homólogos internacionais e aprofundar a cooperação internacional no domínio do espaço”, disse Ge, da Administração Aeroespacial da China, aos jornalistas um dia antes do lançamento.

Saun Deng da CNN contribuiu com reportagens.

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Astrônomos resolvem o mistério da dramática explosão de FU Orionis em 1936

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Astrônomos resolvem o mistério da dramática explosão de FU Orionis em 1936

Impressão artística da vista em grande escala de FU~Ori. A imagem mostra fluxos resultantes da interação entre o poderoso vento estelar alimentado pela explosão e a atmosfera remanescente a partir da qual a estrela se formou. Os ventos estelares criam um choque poderoso no interior da atmosfera, e o gás dióxido de carbono arrastado pelo choque é o que o novo ALMA revelou. Crédito: NSF/NRAO/S. Danilo

Alma As observações da FU Orionis revelam como a acreção gravitacional de uma corrente de gás passada causa brilhos repentinos em estrelas jovens, lançando luz sobre os processos de formação de estrelas e planetas.

Um grupo incomum de estrelas na constelação de Órion revelou seus segredos. FU Orionis, um sistema estelar duplo, chamou a atenção dos astrónomos pela primeira vez em 1936, quando a estrela central subitamente se tornou 1.000 vezes mais brilhante que o normal. Este comportamento, esperado em estrelas moribundas, nunca foi visto antes numa estrela jovem como Vo Orionis.

Este estranho fenómeno inspirou uma nova classificação de estrelas com o mesmo nome (FUou Estrelas). As estrelas brilham repentinamente, explodindo em brilho, antes de escurecer novamente depois de muitos anos.

Entende-se agora que este brilho se deve ao facto de as estrelas obterem energia dos seus arredores através da acreção gravitacional, a principal força que forma estrelas e planetas. No entanto, como e porquê isto aconteceu permaneceu um mistério – até agora, graças aos astrónomos que utilizaram o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA).

Notas inovadoras com o ALMA

FU Ori tem devorado material há quase 100 anos para manter a sua erupção. “Finalmente encontramos a resposta para a forma como estas jovens estrelas reabastecem a sua massa”, explica Antonio Hales, vice-diretor do Centro Regional da América do Norte do ALMA e cientista. no Observatório Astronômico Nacional Al-Radawi, autor principal desta pesquisa, publicada em 29 de abril no. Jornal Astrofísico. “Pela primeira vez, temos evidências observacionais diretas dos materiais que alimentam as explosões”.

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Amplie o sistema binário FU Ori e seu acumulador recém-descoberto. Esta impressão artística mostra o streamer recém-descoberto alimentando continuamente massa da casca para o sistema binário. Crédito: NSF/NRAO/S. Danilo

As observações do ALMA revelaram um longo e fino fluxo de monóxido de carbono caindo sobre FU Orionis. Parece que este gás não contém combustível suficiente para resistir à atual explosão. Em vez disso, pensa-se que este fluxo de acreção seja um remanescente de uma estrutura anterior muito maior que caiu neste jovem sistema estelar.

“É possível que a interação com um fluxo maior de gás no passado tenha desestabilizado o sistema e causado o aumento do brilho”, explica Hales.

Avanços na compreensão da formação estelar

Os astrónomos usaram diversas configurações de antenas ALMA para capturar diferentes tipos de emissões provenientes da FU Orionis e detectar o fluxo de massa para o sistema estelar. Eles também incorporaram novos métodos numéricos para modelar o fluxo de massa como um fluxo cumulativo e estimar suas propriedades.

“Comparamos a forma e a velocidade da estrutura observada com as esperadas de uma cascata de gases em queda, e os números fizeram sentido”, diz Ashish Gupta, Ph.D. candidato no Observatório Europeu do Sul (Isso) e coautor deste trabalho, que desenvolveu os métodos utilizados para modelar o dispositivo de emissão cumulativa.

Sistema de acumulação de streamer duplo Fu Ori

Amplie o sistema binário FU Ori e seu acumulador recém-descoberto. Esta impressão artística mostra o streamer recém-descoberto alimentando continuamente massa da casca para o sistema binário. Crédito: NSF/NRAO/S. Danilo

“A gama de escalas angulares que podemos explorar com um único instrumento é verdadeiramente notável,” acrescenta Sebastian Pérez da Universidade de Santiago do Chile (USACH). “O ALMA dá-nos uma visão abrangente da dinâmica da formação de estrelas e planetas, a partir da observação. grandes nuvens moleculares nas quais nascem centenas de estrelas, até as métricas mais comuns para sistemas solares.”, diretor do Núcleo Milênio de Exoplanetas Jovens e Suas Luas (YEMS) no Chile, e coautor desta pesquisa.

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Estas observações também revelaram um fluxo lento de monóxido de carbono da FU Orionis. Este gás não está relacionado com a recente explosão. Em vez disso, assemelha-se a fluxos observados em torno de outros protocorpos estelares.

“Ao compreender como estas estrelas estranhas são feitas, confirmamos o que sabemos sobre como as diferentes estrelas e planetas se formam”, acrescenta Hales. “Acreditamos que todas as estrelas sofrem eventos explosivos. discos em torno das estrelas emergentes e dos planetas em que elas se formam.”

“Temos estudado FU Orionis desde as primeiras observações do ALMA em 2012”, acrescenta Hales. É ótimo que finalmente estejamos obtendo respostas.

Referência: “Detecção de uma acreção lenta de grande angular e dispositivo de jato em torno de FU Orionis” por A. S. Hales, A. Gupta, D. Ruíz-Rodríguez, J. P. Williams, S. Pérez, L. Cieza, C. González-Ruilova, J. E. Pineda, A. Santamaria-Miranda, J. Tobin, B. Weber, Z. Zhou, e A. Zorlu, 29 de abril de 2024, Jornal Astrofísico.
doi: 10.3847/1538-4357/ad31a1

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Comparação da tripulação comercial da NASA Boeing Starliner e SpaceX Dragon

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