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Tal como os rios que alimentam os oceanos, as correntes de gás alimentam as galáxias por todo o cosmos. Mas estas correntes, que fazem parte da chamada teia cósmica, são muito ténues e difíceis de ver. Embora os astrónomos conheçam a teia cósmica há décadas, e até tenham vislumbrado o brilho dos seus filamentos em torno de objetos cósmicos brilhantes chamados quasares, não obtiveram imagens diretas da estrutura estendida nas porções mais escuras do espaço – até agora.
Novos resultados do Keck Cosmic Web Imager , ou KCWI, que foi projetado por Edward C. Stone, professor de física da Caltech, Christopher Martin e sua equipe, são os primeiros a mostrar luz direta emitida pela maior e mais oculta porção da teia cósmica: os filamentos finos e entrecruzados que se estendem pelos cantos mais escuros do espaço entre as galáxias. O instrumento KCWI está baseado no Observatório WM Keck no topo de Maunakea, no Havaí.
“Escolhemos o nome Keck Cosmic Web Imager para o nosso instrumento porque esperávamos que ele detectasse diretamente a teia cósmica”, diz Martin, que também é diretor dos Observatórios Ópticos do Caltech, que inclui a parte do Observatório Keck do Caltech; outros parceiros do Observatório Keck são a Universidade da Califórnia e a NASA. “Estou muito feliz que deu certo.”
As galáxias em nosso universo se condensam a partir de nuvens rodopiantes de gás. Esse gás então se condensa ainda mais em estrelas que iluminam as galáxias, tornando-as visíveis aos telescópios em uma variedade de comprimentos de onda de luz. Os astrónomos pensam que filamentos frios e escuros no espaço profundo serpenteiam até às galáxias, fornecendo-lhes gás, que é o combustível para a produção de mais estrelas. Em 2015, Martin e os seus colegas encontraram “ evidências incontestáveis ”, como Martin descreve, para este chamado modelo de fluxo frio de formação de galáxias: um longo filamento canalizando gás para uma grande galáxia. Para este trabalho, eles usaram um instrumento protótipo do KCWI, o Cosmic Web Imager, baseado no Observatório Palomar da Caltech .
Nesse caso, o filamento estava a ser iluminado por um quasar próximo, o núcleo brilhante de uma jovem galáxia. Mas a maior parte da teia cósmica situa-se no território desolado entre as galáxias e é difícil de visualizar.
“Antes desta última descoberta, víamos estruturas filamentares sob o equivalente a um poste de luz”, diz Martin. “Agora podemos vê-los sem lâmpada.”
“A teia cósmica delineia a arquitetura do nosso universo”, diz ele. “É onde reside a maior parte da matéria normal, ou bariônica, da nossa galáxia e traça diretamente a localização da matéria escura.”
“Estamos basicamente criando um mapa 3D da teia cósmica”, explica Martin. “Pegamos espectros para cada ponto de uma imagem em uma faixa de comprimentos de onda, e os comprimentos de onda se traduzem em distância.”
Confusão com a Luz Difusa do Espaço
Um desafio na detecção da teia cósmica é que sua luz fraca pode ser confundida com a luz de fundo próxima que permeia os céus acima de Maunakea, incluindo o brilho da atmosfera, a luz zodiacal do sistema solar (gerada quando a luz solar se espalha pela poeira interplanetária) e até mesmo a luz da nossa própria galáxia.
Para resolver esse problema, Martin criou uma nova estratégia para subtrair essa luz de fundo das imagens de interesse.
“Observamos duas manchas diferentes do céu, A e B. As estruturas dos filamentos estarão em distâncias distintas nas duas direções das manchas, então você pode pegar a luz de fundo da imagem B e subtraí-la de A, e vice-versa, deixando apenas as estruturas. Fiz simulações detalhadas disso em 2019 para me convencer de que esse método funcionaria”, diz ele.
O resultado é que os astrónomos têm agora “uma forma totalmente nova de estudar o Universo”, como diz Martin.
“Com o KCRM, o recém-implantado canal vermelho do KCWI, podemos ver ainda mais longe no passado”, afirma o cientista sênior de instrumentos Mateusz Matuszewski. “Estamos muito entusiasmados com o que esta nova ferramenta nos ajudará a aprender sobre os filamentos mais distantes e a era em que as primeiras estrelas e buracos negros se formaram.”
FONTE:
https://keckobservatory.org/cosmic-web-direct-image/
https://www.nature.com/articles/s41550-023-02054-1
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