Galáxias em fusão iluminam a cadeia alimentar cósmica

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Galáxia do Guarda-Chuva (NGC 4651). Crédito: R. Jay Gabany.

Artigo traduzido de Keck Observatory

Os cientistas que estudam uma “gêmea” da Via Láctea têm usado o Observatório WM Keck e o Observatório Subaru para modelar com precisão como ela está engolindo outra galáxia menor. Suas descobertas abriram caminho para uma melhor compreensão de como a estrutura se forma no universo e estão sendo publicadas no Monthly Notices da Royal Astronomical Society, esta semana.

O trabalho, liderado por Caroline Foster do Observatório Astronômico da Austrália, usou a Galáxia do Guarda-Chuva (NGC 4651) para mostrar percepções no comportamento galáctico.

A Galáxia do Guarda-Chuva fica a 62 milhões de anos-luz de distância, na constelação de Coma Berenices. Seu fraco guarda-sol é composto por um fluxo estelar, que se pensa ser os restos de uma galáxia menor sendo separada pelo campo gravitacional intenso da galáxia maior. A Galáxia do Guarda-Chuva acabará por absorver essa pequena galáxia completamente.

A Galáxia do Guarda-Chuva leva o nome de uma característica misteriosa vista aqui a esquerda, que sabemos agora ser os restos de uma pequena galáxia retalhada em pedaços pela gravidade. A imagem é uma combinação de dados do BlackBird Remote Observatory Telescope e da Suprime-Cam no Telescópio Subaru. A inserção mostra um pequeno aglomerado de estrelas incorporadas no fluxo, que marca o centro da galáxia devorada. Crédito: R. Jay Gabany
A Galáxia do Guarda-Chuva leva o nome de uma característica misteriosa vista aqui a esquerda, que sabemos agora ser os restos de uma pequena galáxia retalhada em pedaços pela gravidade. A imagem é uma combinação de dados do BlackBird Remote Observatory Telescope e da Suprime-Cam no Telescópio Subaru. A inserção mostra um pequeno aglomerado de estrelas incorporadas no fluxo, que marca o centro da galáxia devorada. Crédito: R. Jay Gabany

A fusão de pequenas galáxias em maiores é comum em todo o universo, mas as galáxias retalhadas são tão fracas que tem sido difícil extrair detalhes em três dimensões sobre como essas fusões prosseguem. Usando as mais poderosas instalações ópticas do mundo, o Observatório Keck de 10 metros e o Telescópio Subaru de 8 metros, perto do cume do Mauna Kea, Foster e seus colaboradores determinaram o suficiente sobre o caráter da fusão para fornecer um modelo detalhado de como e quando isso ocorreu.

Depois de tirar fotos panorâmicas da Galáxia do Guarda-Chuva com a Suprime-Cam no Subaru, os cientistas usaram o instrumento DEIMOS, instalado no telescópio Keck II, para mapear os movimentos do fluxo e, consequentemente, determinar como a galáxia está sendo retalhada.

As estrelas no fluxo são incrivelmente fracas, por isso foi necessário o uso de uma técnica de proxy para medir as velocidades dos objetos traçados mais brilhantes em movimento junto com as estrelas do fluxo. Estes marcadores luminosos incluem aglomerados globulares de estrelas, nebulosas planetárias (estrelas morrendo que brilham como luzes de neon), e manchas de gás hidrogênio incandescente.

“Isso é importante porque todo o nosso conceito sobre o que as galáxias são e como elas crescem não foi totalmente verificado”, disse o co-autor Aaron Romanowsky, astrônomo dos observatórios da Universidade Estadual de San José e da Universidade da Califórnia. “Achamos que elas estão constantemente consumindo galáxias menores, como parte de uma cadeia alimentar cósmica, todas se juntaram por uma misteriosa forma invisível de ” matéria escura “. Quando uma galáxia é dilacerada, nós às vezes temos um vislumbre do panorama oculto, porque o processo de decapagem ilumina-se. Isso é o que aconteceu aqui. ”

“Através de novas técnicas, temos sido capazes de medir os movimentos das estrelas do fluxo estelar muito fraco e muito distante na Galáxia do Guarda-Chuva “, disse Foster. “Isto nos permite, pela primeira vez, reconstruir a história do sistema”.

Neste modelo computacional tridimensional da Galáxia do Guarda-Chuva, o disco da galáxia principal é mostrado por círculos azuis. O caminho da galáxia anã através do espaço é mostrado por uma curva verde. Os pontos brancos mostram estrelas que pertenceram à galáxia anã, mas já foram roubadas por forças de maré em uma longa corrente de estrelas. Crédito: N. Singh / UCSC
Neste modelo computacional tridimensional da Galáxia do Guarda-Chuva, o disco da galáxia principal é mostrado por círculos azuis. O caminho da galáxia anã através do espaço é mostrado por uma curva verde. Os pontos brancos mostram estrelas que pertenceram à galáxia anã, mas já foram roubadas por forças de maré em uma longa corrente de estrelas. Crédito: N. Singh / UCSC

“Ser capaz de estudar fluxos que estão tão longe significa que podemos reconstruir o histórico de construção de muitas outras galáxias”, disse Romanowsky. “Por sua vez isso significa que podemos obter uma pista da frequência com que essas” fusões menores ‘ – que se pensa ser uma forma importante de como as galáxias crescem – ocorrem na verdade. Também pode mapear as órbitas dos fluxos estelares para testar a força da gravidade em efeitos exóticos, muito parecido com a Lua orbitando a Terra, mas sem precisar esperar 300 milhões de anos para a órbita completar”.

O presente trabalho é uma continuação de um estudo de 2010, conduzido pelo Dr. David Martínez-Delgado (Universidade de Heidelberg), que usou pequenos telescópios robóticos para fazer imagens de oito galáxias espirais isoladas, e encontrou os sinais de fusões – conchas, nuvens e arcos de detritos de maré – em seis delas.

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