1304: Telescópio Espacial James Webb vai descobrir as riquezas do Universo primitivo

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Esta imagem com quase 10.000 galáxias é chamada HUDF (Hubble Ultra Deep Field). Inclui galáxias de várias idades, tamanhos, formas, e cores. As galáxias mais pequenas, mais vermelhas, cerca de 100, podem estar entre as mais distantes conhecidas, existentes quando o universo tinha apenas 800 milhões de anos. As galáxias mais próximas – as maiores, mais brilhantes, espirais bem definidas e elípticas – prosperaram há cerca de mil milhões de anos, quando o cosmos tinha 13 mil milhões de anos de idade.
A imagem exigiu 800 exposições realizadas ao longo de 400 órbitas do Hubble em torno da Terra. O tempo total de exposição foi de 11,3 dias, obtido entre 24 de Setembro de 2003 e 16 de Janeiro de 2004.
Crédito: NASA, ESA, S. Beckwith (STScI) e equipa HUDF

Durante décadas, os telescópios têm-nos ajudado a captar a luz das galáxias que se formaram até 400 milhões de anos após o Big Bang – incrivelmente cedo no contexto da história de 13,8 mil milhões de anos do Universo. Mas como eram as galáxias que existiam ainda antes, quando o Universo era semitransparente, no início de um período conhecido como a Época da Reionização?

O Telescópio Espacial James Webb da NASA está prestes a acrescentar novas riquezas ao nosso tesouro de conhecimento, não só capturando imagens de galáxias que existiam já nas primeiras centenas de milhões de anos após o Big Bang, mas também nos fornecendo dados detalhados conhecidos como espectros. Com as observações do Webb, os investigadores vão poder dizer-nos, pela primeira vez, mais sobre a composição de galáxias individuais no Universo primitivo.

O levantamento NGDEEP (Next Generation Deep Extragalactic Exploratory Public), co-liderado por Steven L. Finkelstein, professor associado da Universidade do Texas em Austin, EUA, terá como alvo as mesmas duas regiões que compõem o HUDF (Hubble Ultra Deep Field) – locais na direcção da constelação de Fornalha onde o Hubble passou mais de 11 dias a obter exposições profundas.

Para produzir as suas observações, o Telescópio Espacial Hubble visou áreas próximas do céu simultaneamente com dois instrumentos – ligeiramente afastadas uma da outra – conhecidas como campo primário e campo paralelo. “Temos a mesma vantagem com o Webb,” explicou Finkelstein.

“Estamos a utilizar dois instrumentos científicos ao mesmo tempo, e eles vão observar continuamente”. Vão apontar o NIRISS (Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph) do Webb para o campo primário HUDF e o NIRCam (Near-Infrared Camera) do Webb para o campo paralelo, obtendo o dobro do retorno de dados com o mesmo tempo de telescópio.

Para obter imagens com o NIRCam, vão observar durante mais de 125 horas. A cada minuto que passa, vão obter cada vez mais informações do Universo cada vez mais profundo. O que é que procuram? Algumas das primeiras galáxias formadas.

“Temos indicações muito boas, graças ao Hubble, de que existem galáxias 400 milhões de anos após o Big bang,” disse Finkelstein. “As que vemos com o Hubble são bastante grandes e muito brilhantes. É muito provável que existam galáxias mais pequenas e mais ténues que se formaram ainda antes e que estão à espera de serem encontradas.”

Este programa vai utilizar apenas cerca de um-terço do tempo que o Hubble passou, até à data, em investigações semelhantes. Porquê? Em parte, isto deve-se ao facto de os instrumentos do Webb terem sido concebidos para capturar radiação infravermelha. À medida que a luz viaja pelo espaço na nossa direcção, estica-se em comprimentos de onda mais longos e avermelhados devido à expansão do Universo.

“O Webb vai ajudar-nos a ultrapassar todos os limites,” disse Jennifer Lotz, coinvestigadora da proposta e directora do Observatório Gemini, parte do NOIRLab (National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory) da NSF (National Science Foundation). “E vamos divulgar os dados imediatamente para benefício de todos os investigadores.”

Estes investigadores também vão focar-se na identificação do conteúdo metálico em cada galáxia, especialmente em galáxias mais pequenas e mais fracas que ainda não tenham sido completamente examinadas – especificamente com os espectros que o instrumento NIRISS do Webb fornece.

“Uma das formas fundamentais de traçarmos a evolução através do tempo cósmico é pela quantidade de metais que estão numa galáxia,” explicou Danielle Berg, professora assistente na Universidade do Texas em Austin e co-investigadora da proposta.

Quando o Universo começou, havia apenas hidrogénio e hélio. Novos elementos foram formados por sucessivas gerações de estrelas. Ao catalogar o conteúdo de cada galáxia, os investigadores serão capazes de traçar exactamente quando vários elementos já existiam e actualizar modelos que projectam como as galáxias evoluíram no Universo primitivo.

Revelando novas camadas

Outro programa, liderado por Michael Maseda, professor assistente na Universidade de Wisconsin-Madison, vai examinar o campo primário HUDF usando a rede de obturadores do NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) do Webb.

Este instrumento fornece espectros para objectos específicos, dependendo de quais os obturadores em miniatura os investigadores abrem. “Estas galáxias existiram durante os primeiros mil milhões de anos da história do Universo, sobre os quais temos muito pouca informação até à data,” explicou Maseda. “O Webb vai fornecer a primeira grande amostra que nos dará a oportunidade de as compreender em detalhe.”

Sabemos que estas galáxias existem devido a extensas observações que esta equipa fez – juntamente com uma equipa internacional de investigação – com o instrumento MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) do VLT (Very Large Telescope). Embora o MUSE seja o “batedor”, identificando galáxias mais pequenas e mais fracas neste campo profundo, o Webb será o primeiro telescópio a caracterizar totalmente as suas composições químicas.

Estas galáxias extremamente distantes têm implicações importantes para a nossa compreensão de como as galáxias se formaram no Universo primitivo. “O Webb vai abrir um novo espaço para a descoberta,” explicou Anna Feltre, do INAF (Instituto Nacional de Astrofísica) na Itália e co-investigadora. “Os seus dados vão ajudar-nos a aprender precisamente o que acontece à medida que uma galáxia se forma, incluindo quais os metais que contêm, quão rapidamente crescem e se já têm buracos negros.”

Esta investigação será realizada como parte dos programas GO (General Observer) do Webb, que são seleccionados competitivamente usando uma revisão duplamente anónima, o mesmo sistema que é usado para atribuir tempo de observação com o Telescópio Espacial Hubble.

Astronomia On-line
28 de Junho de 2022


 

1251: Astrónomos encontram evidências do mais poderoso pulsar em galáxia distante

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

À medida que a concha de detritos da explosão de super-nova se expande ao longo de algumas décadas, torna-se menos densa e acaba por se tornar suficientemente fina para que as ondas de rádio do interior possam escapar. Isto permitiu observações do VLASS (VLA Sky Survey) para detectar emissões de rádio brilhantes criadas à medida que o poderoso campo magnético da estrela de neutrões que gira rapidamente varre o espaço circundante, acelerando as partículas carregadas. Este fenómeno é chamado uma nebulosa de vento pulsar.
Crédito: Melissa Weiss, NRAO/AUI/NSF

Astrónomos que analisavam dados do VLASS (VLA Sky Survey) descobriram uma das estrelas de neutrões mais jovens conhecidas – o remanescente super-denso de uma estrela massiva que explodiu como uma super-nova. Imagens do VLA (Karl G. Jansky Very Large Array) da NSF (National Science Foundation) indicam que a emissão brilhante de rádio alimentada pelo campo magnético do pulsar giratório só recentemente surgiu por detrás de uma densa concha de detritos da explosão de super-nova.

O objecto, chamado VT 1137-0337, encontra-se numa galáxia anã a 395 milhões de anos-luz da Terra. Apareceu pela primeira vez numa imagem VLASS feita em Janeiro de 2018. Não apareceu numa imagem da mesma região feita pelo levantamento FIRST do VLA em 1998. Continuou a aparecer em observações VLASS posteriores em 2018, 2019, 2020 e 2022.

“O que mais provavelmente estamos a ver é uma nebulosa de vento pulsar”, disse Dillon Dong, estudante no Caltech que vai começar uma bolsa de pós-doutoramento no NRAO (National Radio Astronomy Observatory) no final deste ano. Uma nebulosa de vento pulsar é criada quando o poderoso campo magnético de uma estrela de neutrões em rápida rotação acelera as partículas carregadas em redor até quase à velocidade da luz.

“Com base nas suas características, este é um pulsar muito jovem – possivelmente tão jovem quanto apenas 14 anos, mas não com mais de 60 a 80 anos,” disse Gregg Hallinan, orientador de doutoramento de Dong no Caltech.

Os cientistas relataram as suas descobertas na reunião da Sociedade Astronómica Americana em Pasadena, no estado norte-americano da Califórnia.

Dong e Hallinan descobriram o objecto em dados do VLASS, um projecto do NRAO que começou em 2017 para pesquisar todo o céu visível a partir do VLA – cerca de 80% do céu. Ao longo de um período de sete anos, o VLASS está a realizar um scan completo do céu três vezes, sendo um dos objectivos o de encontrar objectos transitórios. Os astrónomos encontraram VT 1137-0337 na primeira varredura VLASS de 2018.

Comparando esta análise VLASS com dados de um levantamento anterior do VLA, chamado FIRST, revelou 20 objectos transientes particularmente luminosos que poderiam estar associados a galáxias conhecidas.

“Este destacou-se porque a sua galáxia está a passar por um surto de formação estelar e também por causa das características da sua emissão de rádio,” disse Dong. A galáxia, chamada SDSS J113706.18-033737.1, é uma galáxia anã contendo cerca de 100 milhões de vezes a massa do Sol.

Ao estudar as características de VT 1137-0337, os astrónomos consideraram várias explicações possíveis, incluindo uma super-nova, um GRB (“gamma ray burst”, em português explosão de raios-gama) ou um evento de ruptura de maré em que uma estrela é triturada por um buraco negro super-massivo. Eles concluíram que a melhor explicação é uma nebulosa de vento pulsar.

Neste cenário, uma estrela muito mais massiva do que o Sol explodiu como super-nova, deixando para trás uma estrela de neutrões. A maior parte da massa da estrela original foi expelida para fora como uma concha de destroços. A estrela de neutrões gira rapidamente e à medida que o seu poderoso campo magnético varre o espaço circundante, acelera as partículas carregadas, provocando uma forte emissão de rádio.

Inicialmente, a emissão de rádio foi bloqueada pela concha de detritos da explosão. À medida que esse invólucro se expandia, tornou-se progressivamente menos denso até que eventualmente as ondas de rádio da nebulosa de vento pulsar puderam passar através dele.

“Isto aconteceu entre a observação FIRST em 1998 e a observação VLASS em 2018,” disse Hallinan.

Provavelmente o exemplo mais famoso de uma nebulosa de vento pulsar é a Nebulosa do Caranguejo (M1) na direcção da constelação de Touro, o resultado de uma super-nova que brilhou intensamente no ano 1054. M1 é facilmente visível hoje em dia através de telescópios pequenos.

“O objecto que encontrámos parece ser aproximadamente 10.000 vezes mais energético do que a Nebulosa do Caranguejo, com um campo magnético mais forte,” disse Dong. “É provável que seja um ‘super Caranguejo’ emergente”, acrescentou.

Apesar de Dong e Hallinan considerarem VT 1137-0337 como sendo muito provavelmente uma nebulosa de vento pulsar, também é possível que o seu campo magnético seja suficientemente forte para que a estrela de neutrões se qualifique como um magnetar – uma classe de objectos super-magnéticos. Os magnetares são um dos principais candidatos à origem dos misteriosos FRBs (Fast Radio Bursts), agora sob intenso estudo.

“Nesse caso, este seria o primeiro magnetar apanhado no ato de aparecer e isso, também, é extremamente excitante,” disse Dong.

De facto, verificou-se que alguns FRBs foram associados a fontes de rádio persistentes, cuja natureza também é um mistério. Têm fortes semelhanças, nas suas propriedades, com VT 1137-0337, mas não mostraram evidências de uma forte variabilidade.

“A nossa descoberta de uma fonte muito semelhante a ‘ligar-se’ sugere que as fontes de rádio associadas aos FRBs também podem ser nebulosas luminosas de vento pulsar”, disse Dong.

Os astrónomos planeiam fazer observações adicionais para aprender mais sobre o objecto e para monitorizar o seu comportamento ao longo do tempo.

Astronomia On-line
21 de Junho de 2022


 

1228: Jovem galáxia contém evidências de que as primeiras galáxias podem ser maiores e mais complexas do que pensávamos

CIÊNCIA/ASTRONOMIA/ASTROFÍSICA

A1689-zD1 é uma galáxia formadora de estrelas localizada na direcção da constelação de Virgem. Foi observada pela primeira vez graças à lente gravitacional da galáxia Abell 1689, que fez com que a jovem galáxia aparecesse nove vezes mais luminosa. Novas observações feitas usando o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) estão a revelar aos cientistas que a jovem galáxia, e outras como ela, podem ser maiores e mais complexas do que se pensava originalmente.
Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/H. Akins (Grinnell College), B. Saxton (NRAO/AUI/NSF)

Cientistas usaram o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) para observar uma quantidade significativa de gás frio e neutro nas regiões exteriores da jovem galáxia A1689-zD1, bem como fluxos de gás quente provenientes do centro da galáxia.

Estes resultados podem lançar luz sobre uma fase crítica da evolução galáctica para as primeiras galáxias, onde as jovens galáxias começam a transformação para serem cada vez mais como as suas primas mais recentes e mais estruturadas.

As observações foram apresentadas numa conferência de imprensa na 240.ª reunião da Sociedade Astronómica Americana em Pasadena, no estado norte-americano da Califórnia. Serão publicadas numa próxima edição da revista The Astrophysical Journal.

A1689-zD1 – uma galáxia jovem, activa e formadora de estrelas ligeiramente menos luminosa e menos massiva do que a Via Láctea – está localizada a cerca de 13 mil milhões de anos-luz da Terra na direcção da constelação de Virgem. Foi descoberta escondida por trás do enxame galáctico Abell 1689 em 2007 e confirmada em 2015 graças a lentes gravitacionais, que ampliou o brilho da jovem galáxia mais de 9 vezes.

Desde então, os cientistas têm continuado a estudar a galáxia como uma possível análoga para a evolução de outras galáxias “normais”. Esse rótulo – normal – é uma distinção importante que ajudou os investigadores a dividir os comportamentos e características de A1689-zD1 em dois grupos: típicos e invulgares, com as características invulgares a imitarem as de galáxias mais recentes e mais massivas.

“A1689-zD1 está localizada no Universo inicial – apenas 700 milhões de anos após o Big Bang. Esta é a era em que as galáxias estavam apenas a começar a formar-se,” disse Hollis Akins, estudante universitário de astronomia em Grinnell College e autor principal da investigação.

“O que vemos nestas observações são evidências de processos que podem contribuir para a evolução daquilo a que chamamos galáxias normais, em oposição às galáxias massivas. Mais importante ainda, estes processos são processos que não pensávamos anteriormente aplicáveis a estas galáxias normais.”

Um destes processos invulgares é a produção e distribuição, na galáxia, do combustível para a formação estelar, potencialmente em grandes quantidades. A equipa usou o receptor de Banda 6 do ALMA, altamente sensível, para observar um halo de gás carbono que se estende muito para além do centro da jovem galáxia.

Isto poderia ser evidência de formação estelar contínua na mesma região ou o resultado de rupturas estruturais, tais como fusões ou fluxos, nas fases mais precoces da formação da galáxia.

De acordo com Akins, isto é invulgar para as primeiras galáxias. “O gás de carbono que observámos nesta galáxia é tipicamente encontrado nas mesmas regiões que o gás hidrogénio neutro, que é também onde novas estrelas tendem a formar-se.

Se for esse o caso para A1689-zD1, a galáxia é provavelmente muito maior do que se pensava anteriormente. É também possível que este halo seja um remanescente da actividade galáctica anterior, como fusões que exerceram forças gravitacionais complexas na galáxia, levando à ejecção de muito gás neutro a estas grandes distâncias.

Em ambos os casos, a evolução precoce desta galáxia foi provavelmente activa e dinâmica e estamos a aprender que este pode ser um tema comum, embora anteriormente não observado, na formação das primeiras galáxias.”

Mais do que apenas invulgar, a descoberta poderá ter implicações significativas para o estudo da evolução galáctica, particularmente à medida que as observações no rádio desvendam detalhes invisíveis nos comprimentos de onda ópticos. Seiji Fujimoto, investigador pós-doutorado no Cosmic Dawn Center do Instituto Niels Bohr, co-autor da investigação, disse: “A emissão do gás de carbono em A1689-zD1 é muito mais extensa do que a observada com o Telescópio Espacial Hubble e isto pode significar que as primeiras galáxias não são tão pequenas como parecem. Se, de facto, as primeiras galáxias são maiores do que pensávamos anteriormente, isto terá um grande impacto na teoria da formação e evolução das galáxias no Universo primitivo.”

Liderada por Akins, a equipa também observou fluxos de gás quente e ionizado – geralmente provocados por actividade galáctica violenta como super-novas – empurrando para fora do centro da galáxia. Dada a sua natureza potencialmente explosiva, os fluxos podem ter algo a ver com o halo de carbono.

“Os fluxos ocorrem como resultado de actividade violenta, tal como explosões de super-novas – que explodem material gasoso vizinho para fora da galáxia – ou buracos negros nos centros das galáxias – que têm fortes efeitos magnéticos que podem ejectar material em jactos poderosos.

Devido a isto, há uma forte possibilidade de que os fluxos quentes tenham algo a ver com a presença do halo frio de carbono,” disse Akins. “E isso realça ainda mais a importância da natureza multifásica, ou quente para frio, do fluxo gasoso.”

Darach Watson, professor associado no Cosmic Dawn Center do Instituto Niels Bohr e co-autor da nova investigação, confirmou A1689-zD1 como uma galáxia com um alto desvio para o vermelho em 2015, a mais distante galáxia poeirenta conhecida.

“Temos visto este tipo de grande emissão de halos gasosos de galáxias que se formaram mais tarde no Universo, mas vê-lo numa galáxia tão precoce significa que este comportamento é universal mesmo nas galáxias mais modestas que formaram a maioria das estrelas no início do Universo. Compreender como estes processos ocorreram numa galáxia tão jovem é fundamental para compreender como a formação de estrelas ocorre no Universo primitivo.”

Kirsten Knudsen, professora de astrofísica no Departamento do Espaço, Terra e Ambiente da Universidade de Tecnologia de Chalmers e co-autora da investigação, encontrou evidências do continuum de poeira de A1689-zD1 em 2017. Knudsen realçou o papel fortuito da lente gravitacional extrema para tornar possível cada descoberta na investigação.

“Dado que A1689-zD1 está ampliada mais de nove vezes, podemos ver detalhes críticos que de outra forma são difíceis de observar em observações comuns de galáxias tão distantes. Em última análise, vemos aqui que as primeiras galáxias do Universo são muito complexas e esta galáxia continuará a apresentar novos desafios e resultados de investigação durante algum tempo.”

O Dr. Joe Pesce, oficial do programa ALMA na NSF, acrescentou: “Esta fascinante investigação ALMA acrescenta a um conjunto crescente de resultados que indicam que as coisas não são exactamente como esperávamos no início do Universo, mas são realmente interessantes e excitantes, apesar de tudo!”

Estão planeadas para Janeiro de 2023 observações espectroscópicas e infravermelhas de A1689-zD1, usando os instrumentos NIRSpec IFU (Integral Field Unit) e NIRCam no Telescópio Espacial James Webb. As novas observações vão complementar os dados anteriores do Hubble e do ALMA, fornecendo um olhar multi-comprimento de onda mais profundo e mais completo da jovem galáxia.

Astronomia On-line
17 de junho de 2022


 

1109: Nova descoberta sobre galáxias distantes: as estrelas são mais massivas do que pensávamos

CIÊNCIA/ASTRONOMIA/ASTROFÍSICA/GALÁXIAS

A Galáxia de Andrómeda, a nossa grande vizinha galáctica mais próxima, é o objecto mais distante que podemos observar no céu nocturno à vista desarmada.
Crédito: Getty

Uma equipa de astrofísicos da Universidade de Copenhaga chegou a um resultado importante no que diz respeito às populações estelares para lá da Via Láctea. O resultado pode mudar a nossa compreensão de uma vasta gama de fenómenos astronómicos, incluindo a formação de buracos negros, super-novas e a razão pela qual as galáxias morrem.

Desde que os seres humanos estudam os céus que o aspecto das estrelas em galáxias distantes tem sido um mistério. Num estudo publicado na The Astrophysical Journal, uma equipa de investigadores do Instituto Niels Bohr da Universidade de Copenhaga está a colocar de lado a anterior compreensão das estrelas para lá da nossa própria Galáxia.

Desde 1955 que se assume que a composição das estrelas nas outras galáxias do Universo é semelhante à das centenas de milhares de milhões de estrelas dentro da nossa – uma mistura de estrelas massivas, de massa média e de massa baixa. Mas com a ajuda de observações de 140.000 galáxias em todo o Universo e de uma vasta gama de modelos avançados, a equipa testou se a mesma distribuição de estrelas aparente na Via Láctea se aplica noutros locais. A resposta é não. As estrelas em galáxias distantes são tipicamente mais massivas do que as do nosso “bairro local”. A descoberta tem um grande impacto sobre o que pensamos saber sobre o Universo.

“A massa das estrelas diz muito aos astrónomos. Se mudarmos a massa, também mudamos o número de super-novas e buracos negros que surgem das estrelas massivas. Como tal, o nosso resultado significa que teremos de rever muitas das coisas que em tempos presumimos, porque as galáxias distantes parecem bastante diferentes da nossa,” diz Albert Sneppen, estudante do Instituto Neils Bohr e primeiro autor do estudo.

A luz analisada de 140.000 galáxias

Os investigadores assumiram que o tamanho e massa das estrelas noutras galáxias eram semelhantes à nossa durante mais de cinquenta anos, pela simples razão de não as poderem observar através de um telescópio, como podiam fazer com as estrelas da nossa própria Galáxia.

As galáxias distantes estão a milhares de milhões de anos-luz de distância. Como resultado, apenas a luz das suas estrelas mais poderosas chega à Terra. Isto tem sido uma dor de cabeça para investigadores em todo o mundo durante anos, pois nunca puderam esclarecer com precisão como as estrelas de outras galáxias foram distribuídas, uma incerteza que os forçou a acreditar que estavam distribuídas largamente como as estrelas da nossa Via Láctea.

“Só conseguimos ver a ponta do icebergue e sabemos há muito tempo que esperar que outras galáxias se parecessem com a nossa não era um pressuposto particularmente bom de se fazer. Contudo, nunca ninguém foi capaz de provar que outras galáxias formam diferentes populações de estrelas. Este estudo permitiu-nos fazer exactamente isso, o que pode abrir a porta para uma compreensão mais profunda da formação e evolução das galáxias,” diz o professor associado Charles Steinhardt, coautor do estudo.

No estudo, os investigadores analisaram a luz de 140.000 galáxias usando o catálogo COSMOS, uma grande base de dados internacional com mais de um milhão de observações da luz de outras galáxias. Estas galáxias estão distribuídas do ponto mais próximo ao mais distante do Universo, a partir do qual a luz viajou doze mil milhões de anos antes de poder ser observada na Terra.

As galáxias massivas morrem primeiro

De acordo com os investigadores, a nova descoberta terá uma vasta gama de implicações. Por exemplo, continua por resolver a razão pela qual as galáxias morrem e deixam de formar novas estrelas. O novo resultado sugere que isto poderá ser explicado por uma simples tendência.

“Agora que somos mais capazes de descodificar a massa das estrelas, podemos ver um novo padrão; as galáxias menos massivas continuam a formar estrelas, enquanto que as galáxias mais massivas param de formar novas estrelas. Isto sugere uma tendência notavelmente universal na morte das galáxias,” conclui Albert Sneppen.

Astronomia On-line
27 de Maio de 2022


 

1st image of our galaxy’s ‘black hole heart’ unveiled

Astronomy & Astrophysics

The giant black hole is at the center of the Milky Way

The Milky Way and the location of its central black hole as viewed from the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array. (Image credit: ESO/José Francisco Salgado (josefrancisco.org), EHT Collaboration)

Astronomers have captured the first ever image of the colossal black hole at the center of our galaxy, providing the first direct evidence of the cosmic giant’s existence.

Located 26,000 light-years away, Sagittarius A* is a gargantuan tear in space-time that is four million times the mass of our sun and 40 million miles (60 million kilometers) across. The image was captured by the Event Horizon Telescope (EHT), a network of eight synchronized radio telescopes placed in various locations around the world.

As not even light is able to escape the powerful gravitational pull of a black hole, it’s impossible to see Sagittarius A* itself except as the silhouette of a ring of fuzzy, warped light. This halo comes from the superheated, glowing matter swirling around the entrance to the cosmic monster’s maw at close to the speed of light. Once the slowly stripped and shredded plasma plunges over the black hole’s precipice, or event horizon, it is lost inside forever.

“Our results are the strongest evidence to date that a black hole resides at the centre of our galaxy,” Ziri Younsi, an astrophysicist at University College London and an EHT collaborator, said in a statement. “This black hole is the glue that holds the galaxy together. It is key to our understanding of how the Milky Way formed and will evolve in the future.”

Scientists have long thought that an enormous supermassive black hole must lurk at the center of our galaxy, its gravity tethering the Milky Way’s dust, gas, stars and planets in a loose orbit about it and causing stars closeby to circle around it rapidly. This new observation, which shows light being bent around the space-time-warping behemoth, puts their suspicions beyond all doubt.

“We were stunned by how well the ring size agreed with predictions from Einstein’s theory of general relativity,” Geoffrey Bower, an EHT collaborator and astronomer at Academia Sinica, Taipei, said in a statement. “These unprecedented observations have greatly improved our understanding of what happens at the very center of our galaxy and offer new insights on how these giant black holes interact with their surroundings.”

Einstein’s theory of general relativity describes how massive objects can warp the fabric of the universe, called space-time. Gravity, Einstein discovered, isn’t produced by an unseen force, but is simply our experience of space-time curving and distorting in the presence of matter and energy. Black holes are points in space where this warping effect becomes so strong that Einstein’s equations break down, causing not just all nearby matter but all nearby light to be sucked inside.

The Event Horizon Telescope has captured the first image of Sgr A*, the supermassive black hole at the center of our galaxy. (Image credit: EHT Collaboration)

To build a black hole, you have to start with a large star — one with a mass roughly five to 10 times that of the sun. As larger stars approach the ends of their lives, they start to fuse heavier and heavier elements, such as silicon or magnesium, inside their burning cores. But once this fusion process begins forming iron, the star is on a path to violent self-destruction. Iron takes in more energy to fuse than it gives out, causing the star to lose its ability to push out against the immense gravitational forces generated by its enormous mass. It collapses in on itself, packing first its core, and later all the matter close to it, into a point of infinitesimal dimensions and infinite density — a singularity. The star becomes a black hole, and beyond a boundary called the event horizon, nothing — not even light — can escape its gravitational pull.

Exactly how black holes may grow to become supermassive in scale is still a mystery to scientists, although observations of the early universe suggest they could balloon to their enormous sizes by snacking on dense clouds of gas and merging with other black holes.

The EHT captured the image, alongside the image of another supermassive black hole at the center of the M87 galaxy, back in 2017. The image of the M87 black hole was released in 2019, Live Science previously reported, but it took two more years of data analysis before the Milky Way one was ready.

Part of the reason behind the delay is the vastly different sizes of the two supermassive black holes, which in turn affects the speeds that their plasma clouds whirl around their centers. The M87 black hole (M87*) is roughly a thousand times bigger than Sagittarius A*, weighing in at a jaw-dropping 6.5 billion times the mass of our sun, and its hot plasma takes days or even weeks to orbit it. The plasma of Sagittarius A*, by contrast, can whip around it in mere minutes.

“This means the brightness and pattern of the gas around Sgr A* was changing rapidly as the EHT Collaboration was observing it — a bit like trying to take a clear picture of a puppy quickly chasing its tail,” Chi-kwan Chan, an EHT collaborator and astrophysicist at the University of Arizona, said in a statement.

The imaging process was made even more challenging by the Earth’s location at the edge of the Milky Way, meaning the researchers had to use a supercomputer to filter out interference from the countless stars, gas and dust clouds strewn between us and Saggitarius A*. The final result is an image which looks very similar to the 2019 snapshot of M87*, even though the two black holes are themselves vastly different in scale. This is something the researchers attribute to the startling and persisting accuracy of Einstein’s general relativity equations.

“We have two completely different types of galaxies and two very different black hole masses, but close to the edge of these black holes they look amazingly similar,” Sera Markoff, an EHT collaborator and astrophysicist at the University of Amsterdam in the Netherlands, said in a statement. “This tells us that general relativity governs these objects up close, and any differences we see further away must be due to differences in the material that surrounds the black holes.”

Detailed analysis of the image has already enabled scientists to make some fascinating observations into our black hole’s nature. First, it’s wonky, sitting at a 30-degree angle to the rest of the galactic disk. It also appears to be dormant, making it unlike other black holes such as M87*, which suck in burning-hot material from nearby gas clouds or stars before slingshotting it back into space at near light speeds.

The scientists will follow up with further analysis of both this image and the one of M87*, alongside capturing new and improved images. More images won’t just enable better comparisons between the black holes, but will also provide improved detail, allowing scientists to see how the same black holes change over time and what goes on around their event horizons. This could not only give us a better understanding of how our universe formed, but also help in the search for hints as to where Einstein’s equations could give way to undiscovered physics.

The researchers published their results in a series of papers in the journal The Astrophysical Journal Letters.

Originally published on Live Science
By Ben Turner
12.05.2022


Pelas vítimas do genocídio praticado
pela União Soviética de Putin, na Ucrânia
For the victims of the genocide practiced
by the Soviet Union of Putin, in Ukraine


 

Distant ‘galaxy’ isn’t a galaxy at all — but one of the brightest pulsars ever detected

Top Science News

The pulsar is 10 times brighter than any other outside our galaxy.

Artist’s impression of newly discovered extra-galactic pulsar, PSR J0523-7125, within the Large Magellanic Cloud. (Image credit: ARC Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGrav))

A speck of light that scientists once wrote off as a distant galaxy may actually be the brightest pulsar ever detected outside the Milky Way.

Named PSR J0523−7125 and located about 160,000 light-years from Earth in the Large Magellanic Cloud (a satellite galaxy that orbits the Milky Way), the newly-defined pulsar is twice as wide as any other pulsar in the region, and 10 times brighter than any known pulsar beyond our galaxy. The object is so big and bright, in fact, that researchers originally interpreted it as a faraway galaxy — however, new research published May 2 in the Astrophysical Journal Letters suggests that this is not the case.

Using the Australian Square Kilometer Array Pathfinder (ASKAP) radio telescope in Western Australia, the study authors looked at space through a special pair of “sunglasses” that block all wavelengths of light except for a specific type of emission associated with pulsars, the highly magnetized husks of stars. When PSR J0523−7125 showed up bright and clear in the results, the team realized they weren’t looking at a galaxy at all, but at the pulsing corpse of a dead star.

“This was an amazing surprise,” lead study author Yuanming Wang, an astrophysicist at Australia’s Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization (CSIRO) said in a statement. “I didn’t expect to find a new pulsar, let alone the brightest. But with the new telescopes we now have access to, like ASKAP and its sunglasses, it really is possible.”

The MeerKAT radio telescope’s field of view without ‘sunglasses’ featuring the new pulsar (Image credit: Yuanming Wang)

Glasses on

Pulsars are highly magnetized, rapidly spinning remnants of exploded stars. As they rotate, streams of radio waves erupt from their poles, pulsing like lighthouse beams as those radio waves flash toward Earth.

The radio waves emitted by pulsars are different from many other cosmic light sources, in that they can be circularly polarized — that is, the light’s electric field can rotate in a circle as it propagates forward. This unique polarization can provide scientists with a big clue in the tricky game of distinguishing pulsars from other distant light sources. In their new study, researchers used a computer program to filter out circularly polarized light sources from an ASKAP survey of pulsar candidates.

The team found that the presumed galaxy PSR J0523−7125 was emitting circularly polarized light, meaning it is almost certainly a pulsar. And because pulsars are incredibly small — typically packing a sun’s worth of mass into a ball no wider than a city — that means the object must be much closer, and much brighter, than scientists previously thought. Indeed, if this pulsar lurks in the nearby Large Magellanic Cloud, as the researchers suspect, then it is the single brightest pulsar ever found outside the Milky Way.

The MeerKAT radio telescope’s field of view without ‘sunglasses’ featuring the new pulsar (Image credit: Yuanming Wang)

That exceptional brightness explains why the object was misidentified as a galaxy after its initial detection, the researchers said. And by filtering out circularly polarized light from future star surveys, researchers may be able to unmask even more unusual pulsars that are hiding in plain sight.

“We should expect to find more pulsars using this technique,” study co-author Tara Murphy, a radio astronomer at the University of Sydney in Australia, said in the statement. “This is the first time we have been able to search for a pulsar’s polarization in a systematic and routine way.”

Originally published on Live Science
By
12.05.2022


Pelas vítimas do genocídio praticado
pela União Soviética de Putin, na Ucrânia
For the victims of the genocide practiced
by the Soviet Union of Putin, in Ukraine


 

953: Buracos negros aniquilam milhares de estrelas para estimular crescimento

CIÊNCIA/ASTRONOMIA/BURACOS NEGROS

Imagens ópticas e em raios-X das galáxias NGC 1385, NGC 1566, NGC 3344 e NGC 6503. Estas quatro galáxias fazem parte de um grande levantamento de mais de 100 galáxias realizado pelo Chandra que procurava evidências de buracos negros crescentes. Um novo estudo revelou evidências de que buracos negros de massa estelar nestes ambientes densos estão a dilacerar várias estrelas e depois a usar os seus detritos para alimentar o seu crescimento. Os resultados do Chandra fornecem um percurso para a criação de “buracos negros de massa intermédia”, uma classe que é maior do que a variedade de massa estelar, mas mais pequena do que os buracos negros super-massivos. Para cada uma destas galáxias, os dados do Chandra são mostrados com imagens ópticas do Telescópio Espacial Hubble.
Crédito: raios-X – NASA/CXC/Universidade Estatal de Washington/V. Baldassare et al.; óptico – NASA/ESA/STScI (ver imagens individuais dos raios-X para NGC 1385, NGC 1566, NGC 3344 e NGC 6503)

Um novo levantamento de mais de 100 galáxias pelo Observatório de raios-X Chandra da NASA revelou sinais de que buracos negros estão a demolir milhares de estrelas numa tentativa de ganhar massa. As quatro galáxias vistas na imagem estão entre as 29 galáxias da amostra que mostraram evidências do crescimento de buracos negros perto dos seus centros.

Os raios-X do Chandra (a azul) foram sobrepostos em imagens ópticas, pelo Telescópio Espacial Hubble da NASA, das galáxias NGC 1385, NGC 1566, NGC 3344 e NGC 6503. As caixas destacam a localização dos buracos negros em crescimento.

Estes novos resultados sugerem um percurso algo violento para que pelo menos alguns destes buracos negros atinjam o seu tamanho actual – destruição estelar numa escala que raramente ou nunca foi vista antes.

Os astrónomos fizeram estudos detalhados de duas classes distintas de buracos negros. A variedade mais pequena são os buracos negros de “massa estelar”, que tipicamente têm massas de 5 a 30 vezes a massa do Sol. No outro lado do espectro estão os buracos negros super-massivos que vivem no meio da maioria das grandes galáxias, que têm milhões ou mesmo milhares de milhões de massas solares.

Nos últimos anos, também têm encontrado evidências de que existe uma classe chamada “buracos negros de massa intermédia”. O novo estudo do Chandra poderia explicar como tais buracos negros de massa intermédia são produzidos através do crescimento violento de buracos negros de massa estelar.

A chave para fazer buracos negros de massa intermédia pode ser o seu ambiente. Esta última investigação analisou enxames estelares muito densos nos centros de galáxias. Com estrelas tão próximas umas das outras, muitas passarão dentro da atracção gravitacional de buracos negros nos centros dos enxames.

O trabalho teórico da equipa implica que se a densidade de estrelas num enxame – o número comprimido num determinado volume – estiver acima de um valor limiar, um buraco negro de massa estelar no centro do enxame sofrerá um crescimento rápido à medida que puxa, desfaz e ingere as abundantes estrelas vizinhas em íntima proximidade.

Dos enxames do novo estudo do Chandra, os que tinham densidade acima deste limiar tinham cerca do dobro de buracos negros em crescimento do que os que estavam abaixo deste limiar de densidade. O limiar de densidade depende também da rapidez com que as estrelas nos enxames se estão a mover.

O processo sugerido pelo estudo Chandra mais recente pode ocorrer em qualquer altura da história do Universo, implicando que os buracos negros de massa intermédia podem formar-se milhares de milhões de anos após o Big Bang, até nos dias de hoje.

O artigo que descreve estes resultados foi aceite para publicação na revista The Astrophysical Journal. Também está disponível online.

Astronomia On-line
22 de Abril de 2022


Pelas vítimas do genocídio praticado
pela União Soviética na Ucrânia
For the victims of the genocide practiced
by the Soviet Union in Ukraine


 

927: Astrónomos detectam precursor de buraco negro supermassivo à espreita nos dados de arquivo do Hubble

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Impressão de artista de GNz7q.
Crédito: ESA/Hubble, N. Bartmann

Uma equipa internacional de astrónomos, utilizando dados de arquivo do Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA e outros observatórios espaciais e terrestres, descobriram um objecto único no Universo distante e primitivo que é uma ligação especial entre as galáxias formadoras de estrelas e o aparecimento dos primeiros buracos negros super-massivos.

Este objecto é o primeiro do seu género a ser descoberto tão cedo na história do Universo e tem passado despercebido numa das áreas mais bem estudadas do céu nocturno.

Os astrónomos têm lutado para compreender o aparecimento de buracos negros super-massivos no início do Universo desde que estes objectos foram descobertos a distâncias correspondentes a um período apenas 750 milhões de anos após o Big Bang. O rápido crescimento de buracos negros em galáxias empoeiradas e com formação estelar precoce está previsto por teorias e simulações de computador, mas até agora não tinham sido observados.

Agora, porém, os astrónomos relataram a descoberta de um objecto – a que deram o nome de GNz7q – que se pensa ser o primeiro buraco negro de crescimento muito rápido a ser encontrado no início do Universo. Os dados de arquivo do instrumento ACS (Advanced Camera for Surveys) do Hubble ajudaram a equipa a estudar a emissão ultravioleta do disco de acreção do buraco negro e a determinar que GNz7q existiu apenas 750 milhões de anos após o Big Bang.

“A nossa análise sugere que GNz7q é o primeiro exemplo de um buraco negro de crescimento rápido no núcleo empoeirado de uma galáxia ‘starburst’ numa época próxima do primeiro buraco negro super-massivo conhecido no Universo,” explica Seiji Fujimoto, astrónomo do Instituto Niels Bohr da Universidade de Copenhaga, na Dinamarca, e autor principal do artigo que descreve esta descoberta. “As propriedades do objecto, por todo o espectro electromagnético, estão em excelente concordância com as previsões das simulações teóricas.”

As teorias actuais preveem que os buracos negros super-massivos começam a sua vida nos núcleos envoltos em poeira de galáxias “starburst” (com formação estelar explosiva), antes de expulsarem o gás e a poeira circundantes e de emergir como quasares extremamente luminosos. Embora sejam extremamente raros, foram detectados exemplos tanto de galáxias “starburst” poeirentas como de quasares luminosos no início do Universo. A equipa pensa que GNz7q pode ser o “elo que falta” entre estas duas classes de objectos.

“GNz7q proporciona uma ligação directa entre estas duas raras populações e proporciona uma nova via para compreender o rápido crescimento de buracos negros super-massivos nos primeiros dias do Universo,” continuou Fujimoto. “A nossa descoberta é um precursor dos buracos negros super-massivos que observamos em épocas posteriores.”

Apesar de outras interpretações dos dados da equipa não poderem ser completamente excluídas, as propriedades observadas de GNz7q estão em forte concordância com as previsões teóricas. A galáxia hospedeira de GNz7q está a formar estrelas a um ritmo de 1600 massas solares por ano (isto não quer dizer que se formam 1600 estrelas parecidas com o Sol por ano, mas uma variedade de estrelas com massas diferentes que totalizam 1600 vezes a massa do nosso Sol) e o próprio GNz7q aparece muito brilhante no ultravioleta, mas muito ténue em raios-X. A equipa interpretou isto – juntamente com o brilho infravermelho da galáxia hospedeira – para sugerir que abriga um buraco negro de crescimento rápido ainda obscurecido pelo núcleo poeirento do seu disco de acreção no centro da galáxia hospedeira.

Para além da importância de GNz7q para a compreensão das origens dos buracos negros super-massivos, esta descoberta é notável pela sua localização no campo GOODS (Great Observatories Origins Deep Survey) North do Hubble, uma das áreas mais escrutinadas do céu nocturno.

“GNz7q é uma descoberta única que foi encontrada mesmo no centro de um famoso e bem estudado campo celeste – mostrando que mesmo as grandes descobertas podem muitas vezes estar escondidas mesmo à nossa frente,” comentou Gabriel Brammer, outro astrónomo do Instituto Niels Bohr da Universidade de Copenhaga e membro da equipa por detrás deste resultado. “É improvável que a descoberta de GNz7q, dentro da área relativamente pequena do levantamento GOODS-N, tenha sido apenas sorte, mas a prevalência de tais fontes pode, de facto, ser significativamente maior do que se pensava anteriormente.”

A descoberta de GNz7q, escondido à vista de todos, só foi possível graças aos conjuntos de dados únicos e detalhados, em vários comprimentos de onda, disponíveis para o GOODS-North. Sem esta riqueza de dados, GNz7q teria sido fácil de ignorar, uma vez que lhe faltam as características distintas normalmente utilizadas para identificar os quasares no início do Universo.

A equipa espera agora procurar sistematicamente objectos semelhantes utilizando levantamentos dedicados de alta resolução e tirar partido dos instrumentos espectroscópicos do Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA para estudar objectos como GNz7q com detalhes sem precedentes.

“A caracterização completa destes objectos e o estudo da sua evolução e física subjacente com muito mais detalhe tornar-se-á possível com o Telescópio Espacial James Webb,” conclui Fujimoto. “Uma vez em funcionamento regular, o Webb terá o poder de determinar conclusivamente quão comuns estes buracos negros de crescimento rápido realmente são.”

Astronomia On-line
15 de Abril de 2022


Pelas vítimas do genocídio praticado
pela União Soviética na Ucrânia


 

911: Os cientistas avistaram a galáxia mais distante de sempre

CIÊNCIA/ASTRONOMIA/ASTROFÍSICA

Imagem a três cores de HD1, candidata à galáxia mais distante até à data, criada utilizando dados do telescópio VISTA. O objecto vermelho no centro da inserção é HD1.
Crédito: Harikane et al.

Uma equipa internacional de astrónomos, incluindo investigadores do Centro para Astrofísica |Harvard & Smithsonian, avistou o objecto astronómico mais distante de sempre: uma galáxia.

Chamada HD1, a candidata a galáxia está a cerca de 13,5 mil milhões de anos-luz de distância e foi descrita na revista The Astrophysical Journal. Num artigo de acompanhamento publicado na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, os cientistas começaram a especular exactamente o que é esta galáxia.

A equipa propõe duas ideias: HD1 pode estar a formar estrelas a um ritmo espantoso e possivelmente até é o lar de estrelas de População III, as primeiras estrelas do Universo – que, até agora, nunca foram observadas. Alternativamente, HD1 pode conter um buraco negro super-massivo com cerca de 100 milhões de vezes a massa do nosso Sol.

“Responder a perguntas sobre a natureza de uma fonte tão distante pode ser um desafio,” diz Fabio Pacucci, autor principal do estudo publicado na Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, co-autor do artigo de descoberta e astrónomo no Centro para Astrofísica. “É como adivinhar a nacionalidade de um navio a partir da bandeira que exibe, enquanto está longe da costa, com o navio no meio de um vendaval e de um nevoeiro denso.

Talvez se possa ver algumas cores e formas na bandeira, mas não na sua totalidade. É, em última análise, um longo jogo de análise e exclusão de cenários implausíveis.

HD1 é extremamente brilhante no ultravioleta. Para explicar isto, “alguns processos energéticos estão a ocorrer ali ou, melhor ainda, ocorreram há alguns milhares de milhões de anos,” diz Pacucci.

Ao início, os investigadores assumiram que HD1 era uma típica galáxia “starburst”, uma galáxia que cria estrelas a um ritmo elevado. Mas depois de calcular quantas estrelas HD1 estava a produzir, obtiveram “um ritmo incrível – HD1 estaria a formar mais de 100 estrelas por ano. Isto é pelo menos 10 vezes mais do que o que esperamos para estas galáxias.”

Foi aí que a equipa começou a suspeitar que HD1 poderia não estar a formar estrelas normais e quotidianas.

“A primeira população de estrelas que se formaram no Universo eram mais massivas, mais luminosas e mais quentes do que as estrelas modernas,” diz Pacucci. “Se assumirmos que as estrelas produzidas em HD1 são estas primeiras, ou de População III, então as suas propriedades poderiam ser explicadas mais facilmente. De facto, as estrelas de População III são capazes de produzir mais luz UV do que estrelas normais, o que poderia clarificar a luminosidade ultravioleta extrema de HD1.”

No entanto, um buraco negro super-massivo poderia também explicar a luminosidade extrema de HD1. Ao engolir enormes quantidades de gás, podem ser emitidos fotões altamente energéticos pela região em redor do buraco negro.

Se for esse o caso, seria de longe o mais antigo buraco negro super-massivo conhecido, observado muito mais próximo, no tempo, do Big Bang em comparação com o actual detentor do recorde.

“HD1 representaria um ‘bebé gigante na sala de parto’ do Universo primitivo,” diz Avi Loeb, astrónomo do Centro para Astrofísica e co-autor do estudo publicado na Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. “Quebra o desvio para o vermelho mais alto de que há registo por quase um factor de dois, um feito notável”.

HD1 foi descoberta após mais de 1200 horas de tempo de observação com o Telescópio Subaru, o Telescópio VISTA, o UKIRT (United Kingdom Infrared Telescope) e com o Telescópio Espacial Spitzer.

“Foi muito difícil encontrar HD1 por entre mais de 700.000 objectos,” diz Yuichi Harikane, astrónomo da Universidade de Tóquio, que descobriu a galáxia. “A cor vermelha de HD1 correspondia às características esperadas de uma galáxia a 13,5 mil milhões de anos-luz de distância surpreendentemente bem, dando-me alguns arrepios quando a encontrei.”

A equipa realizou então observações de acompanhamento utilizando o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) para confirmar a distância, que é 100 milhões de anos-luz mais do que GN-z11, a actual detentora do recorde para galáxia mais distante.

Utilizando o Telescópio Espacial James Webb, a equipa de investigação voltará em breve a observar HD1 para verificar a sua distância da Terra. Se os cálculos iniciais se revelarem correctos, HD1 será a galáxia mais distante – e mais antiga – alguma vez registada.

As mesmas observações permitirão à equipa aprofundar a identidade de HD1 e confirmar se uma das suas teorias está correta.

“Formando-se algumas centenas de milhões de anos após o Big Bang, um buraco negro em HD1 deve ter surgido de uma semente massiva a um ritmo sem precedentes,” diz Loeb. “Mais uma vez, a natureza parece ser mais imaginativa do que nós somos.”

Astronomia On-line
12 de Abril de 2022


Pelas vítimas do genocídio praticado
pela União Soviética na Ucrânia


 

824: Apanhados em flagrante: os ventos impelidos por buracos negros super-massivos impactam directamente a formação estelar

CIÊNCIA/ASTRONOMIA/ASTROFÍSICA

Os ventos lançados por um buraco negro super-massivo impactam a formação de novas estrelas na galáxia Markarian 34. A fracção de luz proveniente de uma população jovem estelar aumenta nas bordas do lado que se aproxima do vento (contornos azuis) em comparação com o resto da galáxia. O lado recuado do vento, mais rápido e mais turbulento (contornos vermelhos), pode estar a impedir a formação de estrelas. Crédito: Arquivo HST/MAST e G. Pérez Díaz

A investigadora Patricia Bessiere do IAC (Instituto de Astrofísica de Canarias) liderou uma investigação que utilizou dados do telescópio Keck no Hawaii para compreender o impacto que os núcleos galácticos activos têm na formação de estrelas das suas galáxias hospedeiras. Os resultados foram publicados na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society | Letters.

Uma das questões-chave que os astrónomos estão a tentar responder é “porque é que as galáxias têm o aspecto que têm?”. As simulações de computador de como as galáxias se formaram e evoluíram sugerem que deveria haver muito mais galáxias grandes do que as que realmente observamos. Portanto, qual é o ingrediente que falta nestas simulações? Qual é o processo dentro das galáxias que impede a formação de demasiadas estrelas?

Sabemos agora que todas as galáxias massivas abrigam um buraco negro super-massivo no seu coração, que é milhões ou milhares de milhões de vezes mais massivo do que o nosso próprio Sol. Quando a quantidade de gás que cai para o buraco negro aumenta abruptamente, torna-se incrivelmente quente e grandes quantidades de energia são libertadas para a galáxia.

Quando um buraco negro está a passar por tal fase, é conhecido como NGA (Núcleo Galáctico Activo) e os astrónomos pensam que este fenómeno pode ser o ingrediente em falta que têm estado à procura. Parte da energia libertada pelo NGA terá o efeito de empurrar o gás para fora da galáxia, um processo conhecido como “ventos impulsionados pelo NGA” ou “feedback do NGA”, o que significa que haverá menos gás a partir do qual se formarão novas estrelas.

Uma equipa de cientistas do IAC tem vindo a tentar apanhar este processo em acção. Usando espectroscopia integral de campo com o instrumento KCWI (Keck Cosmic Web Imager) no telescópio Keck no Hawaii, que permite aos astrónomos obter simultaneamente muitos espectros em diferentes locais da galáxia, eles têm sido capazes de mapear tanto os ventos impulsionados pelo NGA como as idades das estrelas na região interior da bem estudada galáxia activa Markarian 34.

Adoptando esta abordagem, esperavam compreender se estes ventos estavam a ter um impacto directo na formação estelar. Este estudo faz parte do projecto QSOFEED (Quasar Feedback) cujo objectivo é compreender como os buracos negros super-massivos afectam as galáxias que os abrigam.

O que a equipa descobriu mostra que o NGA e os ventos que conduzem têm um impacto complexo nas suas galáxias hospedeiras. De um lado da galáxia, mostraram que à frente e nos limites do vento, formam-se novas estrelas. Patricia Bessiere, que liderou o estudo, explica porque é que isto pode estar a acontecer. “Alguns estudos teóricos e simulações de computador sugerem que, à medida que o vento impulsionado pelo NGA passa pela galáxia, o gás mais denso e frio à frente e para os lados é comprimido, tornando as condições para a formação estelar mais favoráveis. Isto significa que o vento está, de facto, a desencadear a formação estelar, em vez de a suprimir.”

No entanto, no outro lado da galáxia, descobriu-se que o ritmo de formação estelar não é afectado pela passagem do vento. A equipa sugere que tal acontece porque o vento aqui é mais rápido e turbulento, o que significa que as condições para a formação estelar não são igualmente melhoradas. Cristina Ramos Almeida, investigadora do IAC e co-autora do estudo, explica que “o que estamos a ver aqui pode ser evidência de feedback ‘preventivo’, o que significa que o vento está a perturbar o gás na galáxia de modo a que não possa colapsar para formar novas estrelas.”

“Este estudo demonstra que a relação entre os NGAs e as suas galáxias hospedeiras é complexa e pode ter impacto em diferentes regiões de diferentes maneiras. Os resultados desta investigação observacional serão importantes para informar a futura modelagem da evolução galáctica e o papel desempenhado pelos NGAs,” explica Patricia Bessiere.

Para expandir a nossa compreensão desta relação, a equipa planeia agora alargar o seu estudo observando uma maior amostra de NGAs usando o instrumento MEGARA, instalado no telescópio GTC (Gran Telescopio Canarias) de 10 metros. Isto permitirá à equipa obter dados de espectroscopia integral de campo que serão utilizados para caracterizar a distribuição espacial tanto dos ventos como das populações estelares. Isto ajudará os astrónomos a compreender os detalhes da relação entre o NGA e a formação estelar e, igualmente importante, quão comuns tais interacções são.

Astronomia On-line
29 de Março de 2022