TELESCÓPIO WEBB VAI DESVENDAR OS SEGREDOS DE GALÁXIAS ANÃS PRÓXIMAS 3 de dezembro de 2019
A galáxia anã do Escultor é uma companheira da Via Láctea. Os astrónomos vão usar o Telescópio Espacial James Webb para estudar os movimentos das suas estrelas e da anã de Dragão, outra companheira da nossa Galáxia. Ao estudarem o movimento das estrelas, os investigadores serão capazes de determinar a distribuição da matéria escura nestas galáxias.
Crédito: ESA/Hubble, Digitized Sky Survey 2
Em dois estudos separados recorrendo ao futuro Telescópio Espacial James Webb da NASA, uma equipa de astrónomos irá observar companheiras anãs da Via Láctea e da vizinha Galáxia de Andrómeda. O estudo destas pequenas companheiras ajudará os cientistas a aprender mais sobre a formação das galáxias e sobre as propriedades da matéria escura, uma substância misteriosa que, segundo se pensa, é responsável por aproximadamente 85% da matéria no Universo.
No primeiro estudo, a equipa obterá conhecimento da matéria escura medindo os movimentos das estrelas em duas companheiras anãs da Via Láctea. No segundo estudo, vão examinar os movimentos de quatro galáxias anãs em redor da nossa grande vizinha galáctica mais próxima, a Galáxia de Andrómeda. Isto ajudará a determinar se algumas das galáxias satélites de Andrómeda orbitam dentro de um plano, como os planetas em torno do Sol. Se o fizerem, isso terá importantes implicações para a compreensão da formação das galáxias. O investigador principal dos dois programas é Roeland van der Marel do STScI (Space Telescope Science Institute) em Baltimore, no estado norte-americano da Maryland.
Observando movimentos estelares em companheiras anãs da Via Láctea
As galáxias mais próximas da nossa Via Láctea são as suas galáxias anãs companheiras, muito mais pequenas que a Via Láctea. Van der Marel e a sua equipa planeiam estudar os movimentos das estrelas em duas destas galáxias anãs, Dragão e Escultor. As órbitas das estrelas são governadas pela gravidade resultante da matéria escura em cada galáxia. Ao estudar como as estrelas se movem, os investigadores serão capazes de determinar como a matéria escura é distribuída nessas galáxias.
"O modo como as estruturas no Universo se formam depende das propriedades da matéria escura, que compreende a maior parte da massa do Universo," explicou van der Marel. "Nós sabemos que a matéria escura existe, mas não sabemos o que realmente compõe essa matéria escura. Nós apenas sabemos que existe algo no Universo que tem gravidade e que puxa objetos, mas não sabemos realmente o que é."
A equipa estudará a distribuição da matéria escura nos centros das galáxias anãs para determinar as propriedades de temperatura deste misterioso fenómeno. Se a matéria escura for "fria", a sua densidade será muito alta perto dos centros das galáxias. Se a matéria escura for "amena", será mais homogénea por toda a área perto dos centros galácticos.
Ao mesmo tempo que o instrumento NIRCam (Near Infrared Camera) do Webb estiver a estudar os centros das galáxias anãs de Dragão e Escultor, outro instrumento, o NIRISS (Near Infrared Imager and Slitless Spectrograph) estará a investigar os arredores das galáxias anãs. "Estas observações simultâneas fornecerão algumas dicas sobre como as estrelas se movem de maneira diferente perto do centro e na periferia das galáxias anãs," disse o coinvestigador Tony Sohn do STScI. "Também permitirão duas medições independentes da mesma galáxia, para verificar se existem efeitos sistemáticos ou instrumentais."
Dado que o Webb possui aproximadamente seis vezes a área de recolha de luz do Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA, a equipa pode medir os movimentos de estrelas muito mais fracas do que o Hubble consegue observar. Quantas mais estrelas individuais incluídas num estudo, mais precisamente a equipa pode modelar a matéria escura que influencia os seus movimentos.
Estudando o movimento das galáxias anãs companheiras de Andrómeda
A grande galáxia mais próxima da nossa Via Láctea, Andrómeda, tem várias companheiras anãs, assim como a nossa Galáxia. Van der Marel e a sua equipa planeiam estudar como quatro destas galáxias anãs se movem em torno de Andrómeda, para determinar se estão agrupadas num plano no espaço ou se se movem em torno de Andrómeda em todas as direções.
Ao contrário do primeiro programa de observações, a equipa não está a tentar medir como as estrelas dentro das galáxias anãs se movem. Neste estudo, vão tentar determinar como as galáxias anãs como um todo se movem em redor da Galáxia de Andrómeda. Isto fornecerá mais informações sobre o processo pelo qual as grandes galáxias se formam por acreção e pelo acumular de galáxias mais pequenas e como exatamente isso funciona.
Na maioria dos modelos, não é de esperar que as galáxias anãs que rodeiam as galáxias maiores estejam num plano. Normalmente, os cientistas esperam que as galáxias anãs orbitem em redor das galáxias maiores de maneira aleatória. Lentamente, estas companheiras anãs perdem energia e podem ser acretadas para a galáxia maior, que crescem ainda mais.
No entanto, tanto para a Via Láctea como para Andrómeda, vários estudos sugeriram que pelo menos uma fração das galáxias anãs encontram-se num plano e podem até estar a girar nesse plano. Uma das maneiras de determinar se isto é verdade é medir os seus movimentos tridimensionais. Se os movimentos estiverem realmente num plano, isto sugere que as galáxias anãs permanecerão no plano. Mas se as companheiras anãs parecem estar num plano, mas os seus movimentos estiverem em todas as direções, isso indicaria um alinhamento ao acaso e não uma estrutura duradoura.
Caso as galáxias anãs se alinharem num plano, isso pode significar uma de várias coisas. Poderá ser que uma boa fração das companheiras anãs tenha entrado em órbita de Andrómeda como um único grupo. Se for esse o caso, as anãs reteriam a "memória" de que todas caíram juntas e exibem atualmente propriedades dinâmicas semelhantes.
Outra possibilidade é que as galáxias anãs de Andrómeda se formaram como o que é chamado de "galáxias anãs de marés". Estas coleções gravitacionalmente ligadas de gás e estrelas formam-se durante fusões ou interações entre grandes galáxias espirais. São tão massivas quanto as galáxias anãs, mas não são dominadas por matéria escura, como os cientistas pensam que a maior parte das galáxias anãs são. É possível que uma fusão de duas galáxias grandes com muito gás possa formar algumas galáxias anãs que terminem numa única estrutura plana, mas isso seria invulgar, porque os cientistas não acham que as galáxias anãs de marés sejam o tipo predominante de galáxia anã no Universo. Sabe-se que as galáxias anãs tipicamente se formam dentro de nuvens de matéria escura chamadas halos.
Qualquer um dos casos pode significar que a formação é mais complicada do que os investigadores às vezes pensam. Qualquer um deles forneceria restrições adicionais aos cientistas que desenvolvem modelos teóricos da formação das galáxias.
A precisão extrema do Webb
Em ambos os programas, a equipa levará o Webb aos seus limites em termos de exatidão e precisão. "É uma situação muito complicada, porque basicamente o que queremos medir são movimentos muito pequenos," explicou o coinvestigador Andrea Bellini do STScI. "A precisão que queremos alcançar é como medir algo que se move alguns centímetros por ano na superfície da Lua, visto a partir da Terra."
Ambos os estudos são programas de Observação de Tempo Garantido alocados à equipa do cientista Matt Mountain do Telescópio Webb. O Telescópio Espacial James Webb será o principal observatório espacial do mundo quando for lançado em 2021. O Webb vai resolver mistérios no nosso Sistema Solar, olhar além para mundos distantes em torno de outras estrelas e investigar as estruturas misteriosas e origens do nosso Universo. É um programa internacional liderado pela NASA com os seus parceiros ESA e Agência Espacial Canadiana.
