Decifrando as galáxias compactas do universo antigo

EurekAlert

Link para o original: Deciphering compact galaxies in the young universe

NATIONAL INSTITUTES OF NATURAL SCIENCES

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Os pontos vermelhos representam os dados observados; a maior parte deles tem formas alongadas e as galáxias maiores tendem a ter uma elipticidade maior. As regiões em cinza representam as distribuições prováveis segundo cálculos de simulações em computador. Quando duas galáxias estão muito próximas, podem parecer uma única galáxia alongada, como mostram as figuras menores nas laterais.

Imagem cortesia de Ehime University

Um grupo de pesquisadores, empregando o instrumento Suprime-Cam do Telescópio Subaru, descobriu cerca de 80 jovens galáxias que existiram no universo primordial, em torno de 1,2 bilhões de anos após o Big Bang. A equipe, que tem membros da Ehime University, Nagoya University, Tohoku University, Space Telescope Science Institute (STScI) nos EUA e do California Institute of Technology, fizeram então análises detalhadas dos dados imageados dessas galáxias obtidas pela Advanced Camera for Surveys (ACS) do Telescópio Espacial Hubble. Ao menos 54 dessas galáxias têm imagens que permitem resolução espacial nas imagens da ACS. Entre estas, 8 galáxias exibem estruturas com dois componentes e as restantes 46 parecem ter estruturas alongadas. Através de pesquisas subsequentes, empregando uma simulação em computador, o grupo descobriu que as estruturas alongadas podem ter essa aparência se forem duas ou mais galáxias bem próximas entre si.

Estes resultados são um forte indício de que, após 1,2 bilhões de anos após o Big Bang, os aglomerados de galáxias do universo jovem cresceram, para se tornarem grandes galáxias através de fusões, o que, por sua vez, provoca uma ativa formação de estrelas. Esta pesquisa foi realizada coo parte do programa do legado do Telescópio Espacial Hubble, “Cosmic Evolution Survey (COSMOS)”. A poderosa capacidade de pesquisa do Telescópio Subaru forneceu a base de dados essencial para os objetos do estudo sobre o universo primevo.

A Importância do Estudo das Galáxias Primevas

No universo atual, a 13,8 bilhões de anos após o Big Bang, existem muitas galáxias como a nossa Via Láctea, que contém cerca de 200 bilhões de estrelas em um disco com cem mil anos luz de diâmetro. Entretanto, definiitivamente não havia galáxias como ela pouco depois do Big Bang.

Essas aglomerações pré-galáticas parecem ter se formado no universo cerca de 200 milhões de anos após o Big Bang. Elas eram nuvens de gás frio, muito menores do que as atuais galáxias gigantes (cem vezes menores), com massas menores (um milhão de vezes menores). As primeiras galáxias se formaram quando as primeiras estrelas nasceram nessas aglomerações de gás. Essas pequenas aglomerações galáticas começaram, então, a se fundir com aglomerações próximas e, eventualmente, formaram as grandes galáxias.

Muito esforço tem sido dispendido nessas buscas profundas para detectar galáxias ativas com formação de estrelas no universo jovem. Como resultado, já se sabe que as galáxias mais antigas ficam a mais de 13 bilhões de anos luz. Nós as vemos em uma época em que o universo tinha somente 800 milhões de anos (ou cerca de 6% de sua idade atual). Entretanto, uma vez que a mioria das galáxias do universo jovem eram bem pequenas, não se conseguiu estudar suas estruturas em detalhes.

A Exploração do Universo Primevo com o Telescópio Espacial Hubble e o Telescópio Subaru

Enquanto o grande campo de observação do Telescópio Subaru desempenhou um papel importante em localizar essas jovens galáxias, a alta resolução espacial do Telescópio Espacial Hubble foi necessária para investigar os detalhes de seus formatos e suas estruturas internas. A equipe de pesquisas olhou para um ponto a 12,6 bilhões de anos no passado com uma abordagem por duas vias. O primeiro passo foi usar o Telescópio Subaru para uma busca profunda das galáxias primitivas e prosseguir com a investigação de seus formatos com a Advanced Camera for Surveys (ACS) a borod do Hubble. A ACS revelou que 8 das 54 galáxias tiham estruturas duplas, parecendo com a fusão de duas galáxias¹.

Então, apareceu a dúvida sobre se as outras 46 galáxias observadas eram mesmo galáxias individuais. Aqui, a equipe de pesquisa questionou quantas dessas galáxias exibiam formatos alongados nas imagens do Hubble. Isto porque tais aspectos alongados, junto com uma correlação positiva entre elipticidade² e tamanho, são um forte indício de que duas galáxias são tão próximas entre si que, com a atual resolução máxima da ACS, não se pode distinguir uma coisa de outra.

Para verificar se a ideia de galáxias próximas em um espaço apertado era viável, os pesquisadores usaram as assim chamadas simulações em computador de Monte Carlo. Primeiro, o grupo colocou duas fontes artificiais em posições aleatórias, com váris separações angulares, sobrepondo-as às imagens reais da ACS. Depois, o grupo tentou extrair as imagens com o mesmo método para as verdadeiras observações da ACS e mediu suas elipticidades e tamanhos.

A distribuição simulada bateu muito bem com os resultados observados. Ou seja, a maioria das galáxias vistas como uma fonte individual nas imagens da ACS poderiam ser mesmo duas galáxias em fusão. Entretanto, a distância entre duas galáxias em fusão é tão pequena que nem a alta resolução do Hubble consegue distinguí-las!

Se a ideia for válida para galáxias que parecem ser individuais, é possível presumir que as galáxias com as maiores taxas de atividade tenham menor tamanho. Isso é uma decorrência de que tamanhos menores implicam em uma menor separação entre duas galáxias em fusão. Se for mesmo o caso, tais galáxias estariam passando por uma intensa fase de formação de estrelas causada pela própria fusão.

Por outro lado, algumas galáxias com os menores tamanhos são pares razoavelmente separados, porém o ângulo de visada as faz parecer que são apenas uma, ou são mesmo galáxias formadoras de estrelas isoladas. Estas têm basicamente o mesmo tamanho de galáxias grandes.

A equipe confirmou que a relação observada entre atividade de formação de estrelas e tamanho é consistente com a ideia aventada pela equipe.

Até agora, os formatos e as estruturas das pequenas galáxias foram investigados com a ACS no Hubble. Se a fonte tivesse sido identificada como única pela ACS, ela foi tratada como uma única galáxia e seus parâmetros morfológicos foram avaliados. Esta pesquisa sugere que uma tal galáxia pequena pode consistir de duas (ou, talvez, mais) galáxias tão próximas que não podem ser distinguidas mesmo pela grande resolução angular da ACS.

Olhando para o Futuro pelo Estudo do Passado

As teorias correntes de formação de galáxias prediz que pequenas galáxias no universo jovem evoluíram em grandes galáxias através de fusões sucessivas. A pergunta permanece: qual será o próximo passo nos estudos e observações dobre a formação de galáxias no universo jovem? Esta é uma fronteira que precisa dos futuros “super-telescópios”, tais como o Telescópio de Trinta Metros e o Telescópio Espacial James Webb. Eles permitirão as próximas descobertas no estudo da formação das primeiras galáxias e sua evolução.

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Notas:

1. Um tamanho médio (ou seja, o diâmetro médio do círculo que engloba metade da luz total da galáxia) de galáxias individuais é de cerca de 5,5 mil anos luz. Uma distância média entre duas pequenas galáxias será de 13.000 anos luz.

2. A elipticidade é definida como 1 – b/a, onde a e b representam os raios maior e menor de uma eslipse. No caso de um círculo, a elipticidade será igual a zero, já que a = b. Um formato mais alongado corresponde a uma maior elispticidade.

Corpos celestes se formam como rachaduras em tinta

EurekAlert

DURHAM, N.C. — Um teórico da Duke afirna que há uma boa razão pela qual os objetos no universo têm uma larga gama de tamanhos, desde as maiores estrelas, aos menores grãos de poeira – e que isso tem a ver com o modo como a tinha racha quando seca.

Em um artigo, publicado na edição de 01 de março de Journal of Applied Physics, Adrian Bejan, o Professor “J.A. Jones” de engenharia mecânica da Universidade Duke, explica como a necessidade de liberar tensões internas moldou o universo tal qual o vemos.

Muito embora fosse grande e espalhado de forma que nem podemos imaginar, o universo primitivo pode ser encarado como um volume finito de partículas em suspensão. E porque todo objeto no universo exerce uma força gravitacional sobre todos os outros objetos no universo, este volume tem uma tensão interna.

Era apenas uma questão de tempo para que as partículas começassem a se juntar para formar objetos maiores. Mas por que elas se juntaram formando objetos com uma tal variedade de tamanhos, em vez de uma maneira uniforme?

“Sabemos, a partir de nossa experiência com as coisas comuns que coisas com tensões internas tendem a se rachar e elas se racham instantaneamente em todos os lugares”, diz Bejan. “O exemplo mais simples é o da tinta que seca em uma parede. Na medida em que seca, ela encolhe, pondo todo o sistema sob tensão. E então, bum! Subitamente, de uma hora para a outra, ela se racha, liberando a tensão. E o padrão para esta liberação é hierárquico, o que significa: poucos pedaços grandes e muitos pequenos”.

Segundo Bejan, este padrão de liberação segue a Lei Constructal, proposta por ele em 1996. A Lei Constructal declara que qualuqer sistema em fluxo, quando permitido se modificar livremente ao longo do tempo, tenderá a ter uma arquitetura de fluxo mais fácil. Para rios, raízes e sistemas vasculares, isto significa uns poucos canais maiores com fluxos massivos, até pequenas ramificações de alívio. Para um universo jovem, com partículas puxando em todas as direções, isto significa que a tensão interna é liberada da forma mais rápida possível.

Com uma série de experiências teóricas e equações simples de física, o artigo de Bejan demonstra que a maneira mais rápida para liberar a tensão era através da formação de corpos em uma hierarquia. Ou seja, ele demonstra que, se todos os corpos se formassem com o mesmo tamanho, a tensão não seria liberada de maneira tão eficaz como quando se formam poucos corpos grandes, junto com vários corpos menores.

Exatamente como as rachaduras na pintura.

“Todo o processo de rachadura volumétrica é hierárquico. Nunca iremos observar uma rachadura uniforme”, afirma Bejan. “Na mecânica celeste, existe uma noção muito antiga de que os corpos coalescem e crescem devido à gravidade, o que, é claro, é correto. Crescimento é uma coisa, porém o crescimento hierárquico é outra que se chama natureza”.

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“The physics origin of the hierarchy of bodies in space.” A. Bejan e R.W. Wagstaff. Journal of Applied Physics, 2016. DOI: 10.1063/1.4941986

Nuvem de gás está retornando à via Láctea

EurekAlert

28-JAN-2016

Link para o original: Giant gas cloud boomeranging back into Milky Way

UNIVERSITY OF NOTRE DAME

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Este gráfico mostra como o Telescópio Espacial Hubble para observar três galáxis distantes por dentro da Nuvem Smith, uma técnica que lhes permitiu determinar a composição da nuvem.

CRÉDITO: NASA

Desde que os astrônomos descobriram a Nuvem Smith, uma nuvem gigante de gás mergulhando na direção da Via Láctea, nunca tinham sido capazes de determinar do que ela era composta, o que, por sua vez, permite descobrir sua origem. O astrofísico da Universidade de Notre Dame Nicolas Lehner e seus colaboradores conseguiram determinar que a nuvem contém elementos similares aos do nosso Sol, o que significa que a nuvem teve origem nas bordas externas da Via Láctea e não no espaço intergalático como alguns especulavam.

A Nuvem smith, descoberta na década de 1960, é a única nuvem de alta velocidade na galáxia cuja órbita está bem estabelecida, graças particularmente aos estudos com rádio-telescópios como o de Green Bank (Green Bank Telescope = GBT). A nuvem sem estrelas está se deslocando a uma velocidade próxima de 1.200.000 km/h e deve colidir com o disco da Via Láctea em cerca de 30 milhões de anos. Se ela fosse visível, teria um tamanho aparente de cerca de 30 vezes o diâmetro da Lua, de uma ponta a outra.

Os astrônomos pensaram por muito tempo que a Nuvem Smith poderia ser algo como uma galáxia sem estrelas, ou gás intergalático caindo para dentro da Via Láctea. Se fosse assim, a composição da nuvem teria que ser predominantemente hidrogênio e hélio, sem os elementos mais pesados, os quais são gerados dentro das estrelas.

A equipe usou o Hubble para determinar pela primeira vez a quantidade de elementos mais pesados que o hidrogênio na Nuvem Smith. Com o emprego do Espectrógrafo de Origens Cósmicas do Hubble (Hubble’s Cosmic Origins Spectrograph), os pesquisadores observaram a luz ultravioleta vinda dos reluzentes núcleos ativos de três galáxias que ficam a bilhões de anos luz por trás da nuvem. A Nuvem Smith absorve parte dessa luz na faixa de comprimento de onda muito curto; medindo-se a perda de luminosidade dessas galáxias quando estão atrás da nuvem, se pode estimar a composição química da nuvem.

Os pesquisadores procuraram especificamente pela absorção do elemento enxofre que é um bom padrão para estimar quantos elementos pesados residem na nuvem. “Em medindo o enxofre, se pode aprender o quão cheia de átomos de enxofre a nuvem é, em comparação com o Sol”, explica o líder da equipe Andrew Fox do Instituto de Ciências do Telescópio Espacial em Baltimore. A equipe então comparou as medições de enxofre do Hubble com as medições de hidrogênio feitas pelo Telescópio de Green Bank.

Os astrônomos descobriram que a Nuvem Smith é tão rica em enxofre quanto o disco exterior da  Via Láctea, uma região que fica a aproximadamente 40.000 anos luz do centro da galáxia e cerca de 15.000 anos luz mais para fora do que nosso Sol e Sistema Solar. Isto significa que ela é poluída por material vindo de estrelas, o que não aconteceria se ela fosse uma imaculada nuvem de hidrogênio vinda de fora da galáxia. Ao contrário, a nuvem parece ter um relacionamento íntimo com a Via Láctea, mas foi, de alguma forma, ejetada do disco da Via Láctea há cerca de 70 milhões de anos e está voltando como um bumerangue para o seu disco.

Os astrônomos acreditam que a Nuvem Smith tenha gás suficiente para gerar dois milhões de estrelas como o Sol,  quando ela eventualmente atingir a Via Láctea. “Encontramos várias nuvens massivas de gás no halo da Via Láctea que podem servir como futuro combustível para formação de estrelas em seu disco, porém, na maioria dos casos, sua origem permanece um mistério. A Nuvem Smith é certamente um dos melhores exemplos para demonstrar que o gás reciclado é um mecanismo importante na evolução das galáxias”, afirma Lehner.

O estudo, intitulado “On the Metallicity and Origin of the Smith High-velocity Cloud”,  foi publicado na edição deste mês de Astrophysical Journal Letters. Fox, Lehner e o co-autor Jay Lockman do Observatório Radio-Astronômico Nacional discutiram a descoberta durante a Reunião do Instituto de Ciências do Telescópio Espacial Hubble nesta quinta feira, 28 de janeiro. Maiores informações disponíveis em: http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2016/04.

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Na aglomeração de galáxias, a massa pode não ser o único fator

EurekAlert

25 de janeiro de 2016

Link para o original: In galaxy clustering, mass may not be the only thing that matters

Primeiros indícios de observações que existe uma tendência para a aglomeração podem causar impacto sobre a compreensão do universo

CARNEGIE MELLON UNIVERSITY

Mapas de distribuição de densidades em galáxias com aproximadamente a mesma massa.
Crédito: KAVLI IPMU

PITTSBURGH — Uma esquipe internacional de pesquisadores que inclui Rachel Mandelbaum da Universidade Carnegie Mellon, demonstrou que a correlação entre os aglomerados de galáxias e a matéria escura em seus halos circunvizinhos é mais complexa do que se pensava. Suas descobertas estão relatadas em um artigo publicado na edição de 25 de janeiro de Physical Review Letters  e são as primeiras a empregar dados de observações para demonstrar que, além das massas, o histórico da formação do aglomerado de galáxias também tem um papel na maneira com a qual o aglomerado interage com seu ambiente.

Existe uma conexão entre os aglomerados de galáxias e seus halos de matéria escura que contém um grande número de informações sobre o conteúdo de matéria escura do universo e sobre a expansão acelerada pela energia escura. Aglomerados de galáxias são agrupamentos que variam de centenas a milhares de galáxias, unidas pela gravidade e que são as estruturas mais massivas do universo. Esses aglomerados ficam embutidos em um halo de matéria escura, invisível. Tradicionalmente, os cosmologistas fizeram predições e interpretações dessa aglomeração com base nos cálculos das massas dos aglomerados e em seus halos. No entanto, noovos estudos teóricos e simulações cosmológicas indicaram que as massas podem não ser o único elemento atuante – algo, batizado de tendência à associação que leva em conta quando e como um aglomerado de galáxias se formou, pode ter influência sobre a aglomeração das galáxias.

“As simulações nos mostram que nosso quadro tem que incluir a tendência à associação”, diz Mandelbaum, do Centro McWilliams para Cosmologia da Carnegie Mellon. “A confirmação disto por observações é uma parte importante para a compreensão da formação e da evolução de galáxias e aglomerados”,

No presente estudo, a equipe de pesquisas, liderada por Hironao Miyatake, Surhud More e Masahiro Takada do Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe, analisou dados de observações do catálogo de galáxias DR8 da Sloan Digital Sky Survey. Com esses dados, demonstraram que o quando e o onde as galáxias formam agrupamentos dentro de um aglomerado, tem influência sobre a interação do algomerado com a matéria escura circunvizinha.

Os pesquisadores dividiram aproximadamente 9.000 aglomerados de galáxias em dois grupos, com base na distribuição espacial das galáxias dentro de cada aglomerado. Um grupo continha aglomerados com galáxias agregadas no centro e o outro continha uma distribuição de galáxias mais difusa. Por meio do fenômeno das lentes gravitacionais, eles demonstraram que, muito embora os dois grupos de aglomerados pudessem ter massas totais semelhantes, interagiam com seus ambientes de maneira muito diferente. O grupo com galáxias difusas eram muito mais irregulares {N.T: o termo usado no original é “clumpy” que pode ser traduzido como “encaroçado”] do que aqueles que tinham mais galáxias próximas do centro.

“A medição da maneira como os aglomerados de galáxias se aglomeram em larga escala é um ponto crucial da cosmologia moderna. Partindo daí, podemos prosseguir, sabendo que a massa pode não ser o único fator que influencia a aglomeração”, declarou Mandelbaum.

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Outros autores do artigo: David N. Spergel, Universidade Princeton; Eli S. Rykoff, Kavli Institute for Particle Astrophysics & Cosmology; e Eduardo Rozo, Universidade do Arizona.

Em busca da matéria escura

Dark Energy Survey cria um guia detalhado para encontrar a matéria escura 

A análise dos dados ajudará os cientistas a compreender o papel da matéria escura na formação das galáxias

DOE/FERMI NATIONAL ACCELERATOR LABORATORY

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IMAGEM: Este é o primeiro mapa do Dark Energy Survey que detalha a distribuição da matéria escura ao longo de uma grande área dos céus. As cores representam as densidades projetadas: vermelho e amarelo, as de maior densidade. O mapa de matéria escura reflete o quadro atual de distribuição de massas no universo, onde grandes filamentos de matéria se alinham com galáxias e aglomerados de galáxias. Os aglomerados de galáxias são representados pelas manchas cinzentas no mapa – manchas maiores representam aglomerados maiores. Este mapa cobre 3% da área dos céus que será eventualmente pesquisada pelo DES em sua missão de cinco anos.

CRÉDITO: DARK ENERGY SURVEY

 

Os cientistas do Dark Energy Survey divulgaram o primeiro de uma série de mapas da matéria escura no cosmos. Esses mapas, criados com uma das câmeras digitais mais poderosas do mundo, são os maiores mapas contínuos com este nível de detalhe e ajudarão nossa compreensão do papel da matéria escura na formação das galáxias. A análise da granulação da matéria escura nos mapas também permitirá aos cientistas exploraram a natureza da msiteriosa energia escura que se acredita estar causando a aceleração da expansão do universo.

Os novos mapas foram divulgados hoje na reunião de abril da American Physical Society em Baltimore, Maryland. Eles foram criados a partir dos dados obtidos pela Câmera de Energia Escura (Dark Energy Camera), um dispositivo de imageamento de  570 megapixels que é o principal instrumento do Dark Energy Survey (DES).

A matéria escura, a misteriosa substância que responde por cerca de um quatro do universo, é invisível até para os mais sensíveis instrumentos astronômicos porque não emite ou absorve luz. Mas seus efeitos podem ser vistos através do estudo de um fenômeno chamado de lente gravitacional – a distorção que ocorre quando a gravidade da matéria escura desvia a luz em torno de galáxias distantes. A compreensão do papel da matéria escura é parte do programa de pesquisa para quantificar o papel da energia escura, o objetivo principal deste levantamento.

A presente análise foi liderada por Vinu Vikram do Argonne National Laboratory (então na Universidade de Pennsylvania) e Chihway Chang do ETH Zurich. Vikram, Chang e seus colaboradores na Penn, no ETH Zurich, na Universidade de Portsmouth, na Universidade de Manchester e outras instituições associadas ao DES, trabalharam por mais de um ano para validar os mapas das lentes gravitacionais.

“Nós medimos as distorções quase imperceptíveis nas aparências de cerca de 2 milhões de galáxias para construir esses novos mapas”, declarou Vikram. “Eles são um testemunho, não só da sensibilidade da Câmera de Energia Escura, como também do rigoroso trabalho de nossa equipe de análise de lentes gravitacionais para compreender sua sensibilidade tão bem que fomos capazes de obter resultados de tamanha precisão”.

A câmera foi construída e testada no Fermi National Accelerator Laboratory, do Departamento de Energia do governo dos EUA, e montada no telescópio de 4 metros Victor M. Blanco no Observatório Internacional de Cerro Tololo no Chile. Os dados foram processados no Centro Nacional de Aplicações de Supercomputação na Universidade de Illinois em Urbana-Champaign.

O mapa da matéria escura divulgado hoje resulta das primeiras observações do DES e cobre 3% da área dos céus que será coberta nos cinco anos da missão do DES.  O levantamento acaba de completar seu segundo ano. Na medida em que os cientistas expandirem suas buscas, serão capazes de testar as correntes teorias cosmológicas, comparando as quantidades de matéria visível e escura.

As teorias correntes sugerem que, uma vez que existe muito mais  matéria escura do que matéria visível no universo, as galáxias devem se formar onde estejam presentes grandes concentrações de matéria escura (e, portanto, maior atração gravitacional). Até agora, as análises do DES sustentam esta hipótese: os mapas mostram grandes filamentos de matéria ao longo dos quais as galáxias e aglomerados de galáxias de matéria visível existem, assim como grandes vazios onde existem poucas galáxias. Os estudos subsequentes de alguns filamentos e vazios, assim como o enorme volume de dados coletados pelo levantamento, revelarão mais acerca desta interação entre massa e luz.

“Nossa análise, até agora, é coerente com o quadro previsto para nosso universo”, diz Chang. “Ao darmos um zoom para dentro dos mapas, pudemos medir como a matéria escura envolve galáxias de diferentes tipos e como evoluem em conjunto ao longo do tempo cósmico. Estamos ansiosos para usar os novos dados que estão chegando para podermos realizar testes mais precisos ainda dos modelos teóricos”

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Poderosos jatos expelem material de uma galáxia em formação


National Radio Astronomy Observatory

Poderosos jatos expelem material de uma galáxia

Este processo limita os crescimento do buraco negro no centro e a taxa de formação de estrelas

Astrônomos, usando uma rede mundial de rádio telescópios, descobriram um forte indício de que um poderoso jato de material, acelerado até próximo da velocidade da luz pelo buraco negro central de uma galáxia, está expelindo massivas quantidades de gás para fora da galáxia. Segundo eles, este processo está limitando o crescimento do buraco negro e a taxa de formação de estrelas na galáxia, sendo assim uma peça chave para a compreensão do desenvolvimento das galáxias.

4C12.50
Imagem de Radio Telescópio da galáxia 4C12.50, a uns 1,5 bilhões de anos-luz da Terra. A parte em destaque mostra em detalhe a posição da extremidade do jato super rápido de partículas, onde uma massiva nuvem de gás (em amarelo-alaranjado) está sendo empurrada pelo jato.
Crédito: Morganti et al., NRAO/AUI/NSF

Os astrônomos vêm teorizando que muitas galáxias deveriam ser mais massivas e ter mais estrelas do que as na verdade existentes. Os cientistas propuseram que dois principais mecanismos poderiam frear ou interromper os processos de aumento da massa e de formação de estrelas – violentos ventos estelares, oriundos de bursts de formação de estrelas e as perdas decorrentes das jatos alimentados pelo buraco negro supermassivo central da galáxia em formação.

“Com as imagens em grande detalhe obtidas por uma combinação intercontinental de radio telescópios, pudemos observar massivas bolhas de gás frio sendo empurradas para fora do centro galático pelos jatos alimentados pelo buraco negro”, diz Raffaella Morganti, do Instituto Holandês para Radio Astronomia e da Universidade de Groningen.

Os cientistas estudaram uma galáxia chamada 4C12.50, a uns 1,5 bilhões de anos-luz da Terra. Eles escolheram essa galáxia porque ela está em um estágio onde o “motor” do buraco negro que produz os jatos, acaba de ser ‘ligado”. Na medida em que o buraco negro, uma concentração de massa tão densa que nem a luz consegue escapar, puxa material para dentro de si, o material forma um disco giratório em torno do buraco negro. Processos que ocorrem nesse disco, sugam a tremenda energia gravitacional do buraco negro e a usam para expulsar material pelos polos do disco.

Nas extremidades de ambos os jatos, os pesquisadores encontraram bolhas de gás de hidrogênio se movendo para fora da galáxia a 1.000 km por segundo. Uma das nuvens tem mais de 16.000 vezes a massa de nosso Sol, enquanto a outra contém 140.000 vezes a massa solar. A nuvem maior, segundo os cientistas, tem mede aproximadamente 160 por 190 anos-luz.

“Este é o indício mais definitivo até hoje de uma interação entre o jato acelerado de uma galáxia assim e uma densa nuvem de gás interestelar”, diz Morganti. “Acreditamos estar observando em ação o processo pelo qual um motor ativo central pode retirar o gás – a matéria prima para a formação de estrelas – de uma galáxia jovem”, acrescenta ela.

Os cientistas também afirmam que suas observações indicam que os jatos expelidos pelo núcleo da galáxia podem tensionar e deformar as nuvens de gás interestelar de forma que o efeito de “empurrão” se expande além da pequena amplitude dos próprios jatos. Além disto, eles relatam que, no estágio de desenvolvimento da 4C12.50, os jatos podem “ligar” e “desligar”, de forma a repetir periodicamente o processo de expulsão de gases da galáxia.

Em julho, outra equipe de cientistas, usando o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), anunciou ter encontrado o gás sendo soprado para fora de uma galáxia mais próxima – a NGC 253 – por um intenso burst de formação de estrelas.

“Acredita-se que ambos os processos possam estar atuando, frequentemente de modo simultâneo, nas galáxias jovens, a fim de regular o crescimento de seu buraco negro central, assim como a taxa na qual elas podem criar novas estrelas”, declarou Morganti.

Morganti e sua equipe usaram radio telescópios na Europa e nos Estados Unidos, combinando seus sinais para formar um gigantesco telescópio intercontinental. Nos Estados Unidos esses incluíram o Very Long Baseline Array (VLBA) da Fundação Nacional de Ciências (NSF), um sistema continental de radio telescópios desde o Hawaii, passando pelos EUA continentais e chegando a St. Croix nas Ilhas Virgens, e mais uma antena do Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) no Novo México. Os radio telescópios europeus empregados foram os de  Effelsberg, Alemanha; Westerbork, na Holanda; e em Onsala, Suécia. O extremo poder de resolução – ou seja, a capacidade de observar pequenos detalhes – de um sistema tão abrangente, foi essencial para localizar precisamente a posição das nuvens de gás afetadas pelos jatos da galáxia.

Morganti trabalhou em conjunto com Judit Fogasy da Universidade Eotvos Lorand em Budapest, Hungria; Zsolt Paragi do Instituto Conjunto de Interferometria de Linha de Base Muito Longa da Europa; Tom Oosterloo do Instituto Holandês para Radio Astronomia e da Universidade de Groningen; e Monica Orienti do Instituto Nacional de Astrofísica da Itália – Instituto de Radio Astronomia. Suas descobertas serão publicadas na edição de 6 de setembro da Science.

O National Radio Astronomy Observatory é uma instalação da National Science Foundation, operado em cooperativa pela Associated Universities, Inc.

 

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