Algumas das galáxias em interacção, retiradas da série de 59 novas imagens do Hubble.
Crédito: NASA, ESA, A. Evans (Universidade de Virginia, Charlottesville/NRAO/Universidade Stony Brook), e equipa do Hubble Heritage (STScI/AURA)-ESA/Colaboração Hubble
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Galáxias em interacção encontram-se por todo o Universo, por vezes em colisões dramáticas que despoletam formação estelar. Em outras ocasiões fundem-se camufladamente e surgem novas galáxias. Uma série de 59 novas imagens de galáxias em colisão foi anunciada a partir de vários terabytes de dados brutos dos arquivos do Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA, como marco do 18.º aniversário do lançamento do telescópio. Esta é a maior colecção de imagens do Hubble anunciada ao público simultaneamente.

Pensa-se que as colisões galácticas, bem mais comuns no passado do que hoje em dia, são uma das forças principais da evolução cósmica, despoletando os quasares, nascimentos frenéticos de estrelas e explosivas mortes estelares. Até galáxias aparentemente isoladas mostram sinais, na sua estrutura interna, de terem passado por uma ou mais fusões no seu passado. Cada das várias galáxias em colisão nesta série de imagens é uma amostra de um diferente instante neste longo processo de interacção.

A nossa própria Via Láctea contém os detritos de muitas galáxias mais pequenas que encontrou e devorou no passado, e actualmente está absorvendo a elíptica galáxia anã de Sagitário. Por sua vez, parece que a nossa Galáxia será subsumida pela sua gigante vizinha, a galáxia de Andrómeda, daqui resultando uma nova galáxia elíptica. As duas galáxias estão actualmente aproximando-se a mais ou menos 500.000 quilómetros por hora.

As observações mais recentes e os mais sofisticados modelos informáticos, tais como os de dois irmãos pioneiros, Alar Toomre e Juri Toomre nos anos 70, demonstram que as colisões galácticas são bem mais comuns do que se pensava. As interacções são casos muito lentos, embora com velocidades relativamente altas, demorando centenas de milhões de anos a completar. As interacções regularmente seguem a mesma progressão, e são conduzidas pelo puxo da gravidade. As colisões entre estrelas são raras, pois a maior parte de uma galáxia é espaço vazio, mas à medida que a teia gravitacional que liga as estrelas em cada galáxia começa a ser quebrada, estes efeitos de marés distorcem e perturbam os antigos padrões, levando ao aparecimento de novas estruturas e finalmente a uma nova e estável configuração.

A atracção da Lua, que produz as marés na Terra, ilustra a natureza das interacções. As marés entre galáxias são muito mais fortes e destrutivas que as marés oceânicas por duas razões. Primeiro, as estrelas nas galáxias, ao contrário da matéria que constitui a Terra, estão apenas ligadas pela força da gravidade. Segundo, as galáxias podem passar muito mais perto uma da outra, relativamente ao seu tamanho, do que a Terra e a Lua. Os milhares de milhões de estrelas em cada galáxia movem-se individualmente, seguindo a atracção gravítica de todas as outras estrelas, por isso as forças interligadas das marés podem produzir os mais variados e complexos efeitos à medida que as galáxias passam perto umas das outras.

NGC 6786, um lindo par de galáxias espirais em interacção. Crédito: NASA, ESA, A. Evans (Universidade de Virginia, Charlottesville/NRAO/Universidade Stony Brook), e equipa do Hubble Heritage (STScI/AURA)-ESA/Colaboração Hubble (clique na imagem para ver versão maior)

Tipicamente o primeiro sinal tentador de uma interacção será uma ponte de matéria, à medida que os primeiros puxos gravitacionais perturbam a poeira e o gás das galáxias em aproximação (IC 2810). À medida que os limites exteriores das galáxias começam a se associar, longas correntes de gás e poeira, conhecidas como caudas de marés, esticam-se e começam a envolver o núcleo (NGC 6786, UCG 335, NGC 6050). Estas longas e normalmente espectaculares caudas são a assinatura de uma interacção que pode persistir bem depois do fim da acção principal. À medida que os núcleos das galáxias se aproximam, o seu gás e nuvens de poeira são acelerados dramaticamente pelo conflituoso puxo de matéria em todas as direcções (NGC 6621, NGC 5256). Estas forças podem resultar em ondas de choque que viajam pelas nuvens interestelares (ARP 148). O gás e a poeira são pressionados na direcção das regiões centrais activas, despoletando formação estelar que aparece como nós azuis, característicos de estrelas jovens (NGC 454). À medida que as nuvens de poeira crescem, são aquecidas, e assim irradiam com mais força, tornando-se nos mais brilhantes (luminosos e ultraluminosos) objectos infravermelhos (APG 220) do céu.

Estes objectos emitem até várias milhares de milhões de vezes a luminosidade do nosso Sol. São as galáxias com a mais rápida formação estelar no Universo actual e estão ligadas à ocorrência dos quasares. Ao contrário das galáxias espirais normais como a Via Láctea, que brilham devido às estrelas e ao gás quente distribuido ao longo de todo o seu comprimento de aproximadamente 100.000 anos-luz, a energia das galáxias infravermelhas luminosas e ultraluminosas é principalmente gerada dentro da sua porção central, com um diâmetro de 1000 até 10.000 anos-luz. Esta energia é emanada tanto dos fortes processos de formação estelar, que pode gerar até várias centenas de massas solares de novas estrelas por ano (em comparação, a Via Láctea gera várias massas solares de novas estrelas por ano), como dos massivos buracos negros, desde um milhão até mil milhões de vezes a massa do Sol, na região central.

As regiões de intensa formação estelar e os altos níveis de radiação infravermelha são típicas do período central mais activo da interacção e são observadas em muitos objectos desta série. Outros sinais visíveis de uma interacção são perturbações no núcleo galáctico (NGC 3256, NGC 17). Esta perturbação pode persistir muito tempo depois do fim da interacção, tanto para o caso onde uma galáxia maior engoliu uma companheira bem mais pequena, como quando duas galáxias bem mais parecidas finalmente se separam.

NGC 17 tem apenas um núcleo, um disco azul central com delicadas estruturas exteriores e caudas de marés indicadoras de dois antigos discos galácticos. Mostra brilhantes nós azuis, regiões de intensa formação estelar. Esta galáxia situa-se a cerca de 250 milhões de anos-luz, na direcção da constelação de Baleia. Crédito: NASA, ESA, A. Evans (Universidade de Virginia, Charlottesville/NRAO/Universidade Stony Brook), e equipa do Hubble Heritage (STScI/AURA)-ESA/Colaboração Hubble (clique na imagem para ver versão maior)

A maioria das 59 novas imagens do Hubble fazem parte de uma grande investigação de galáxias infravermelhas luminosas e ultraluminosas com o nome de projecto GOALS (Great Observatories All-sky LIRG Survey). Este estudo combina observações do Hubble, do Observatório Espacial Spitzer da NASA, do Observatório de raios-X Chandra da NASA e do Galaxy Explorer da NASA. As observações do Hubble são lideradas pelo professor Aaron S. Evans da Universidade de Virginia e do Observatório Nacional de Rádio-Astronomia dos EUA.

Várias das galáxias em interacção vistas aqui estão incluídas no Atlas de Galáxias Peculiares, um esplêndido catálogo produzido pelo astrónomo Halton Arp em meados dos anos 60 que se apoiou em trabalhos de B.A. Vorontsov-Velyaminov em 1959. Arp compilou o catálogo numa tentativa pioneira de resolver o mistério das bizarras formas de galáxias observadas em telescópios terrestres. Hoje, as estranhas estruturas observadas por Arp e outros são bem compreendidas como o resultado de complexas interacções gravitacionais.

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Space Telescope (comunicado de imprensa)
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New Scientist
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BBC News
Scientific American
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Newsweek
Wired
Nature
Reuters

Atlas Hubble de galáxias em interacção:
ESA
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Galáxias em interacção:
Wikipedia
Uinversidade Estatal de Iowa

Projecto GOALS:
Caltech