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O GIGANTE NAS NOSSAS ESTRELAS
14 de janeiro de 2020

 


Nesta ilustração, os dados da "Onda Radcliffe" estão sobrepostos numa imagem da Via Láctea.
Crédito: Worldwide Telescope, cortesia de Alyssa Goodman

 

Astrónomos da Universidade de Harvard descobriram uma estrutura gasosa monolítica em forma de onda - a maior já vista na nossa Galáxia - composta de berçários estelares interligados. Denominada "Onda Radcliffe" em homenagem à sede da colaboração científica, o Instituto Radcliffe para Estudos Avançados, a descoberta transforma uma visão de 150 anos de berçários estelares próximos como um anel em expansão que apresenta um filamento ondulado que forma estrelas e que se estica biliões de quilómetros acima e abaixo do disco galáctico.

O trabalho, publicado na revista Nature, teve por base uma nova análise de dados da sonda Gaia da ESA, lançada em 2013 com a missão de medir com precisão a posição, a distância e o movimento das estrelas. A abordagem inovadora da equipa de investigação combinou os dados superprecisos do Gaia com outras medições para construir um mapa 3D detalhado da matéria interestelar na Via Láctea e notaram um padrão inesperado no braço espiral mais próximo da Via Láctea.

Os investigadores descobriram uma estrutura longa e fina, com cerca de 9000 anos-luz de comprimento e 400 anos-luz de largura, em forma de onda, alcançando 500 anos-luz acima e abaixo do plano médio do disco da nossa Galáxia. A Onda inclui muitos dos berçários estelares que se pensava fazerem parte da "Cintura de Gould", uma faixa de regiões de formação estelar que se pensava estar orientada num anel em torno do Sol.

"Nenhum astrónomo esperava que morássemos ao lado de uma gigantesca coleção de gás semelhante a uma onda - ou que ela forma o braço local da Via Láctea," disse Alyssa Goodman, professora de astronomia, investigadora associada da Instituição Smithsonian e codiretora do Programa de Ciências do Instituto Radcliffe para Estudos Avançados. "Ficámos completamente chocados quando percebemos quão longa e direita a Onda Radcliffe é, observando-a de cima e em 3D - mas também quão sinusoidal é quando vista da Terra. A própria existência da Onda está a forçar-nos a repensar a nossa compreensão da estrutura 3D da Via Láctea."

"Gould e Herschel observaram a formação de estrelas brilhantes num arco projetado no céu, de modo que há muito tempo as pessoas têm vindo a tentar descobrir se estas nuvens moleculares realmente formam um anel em 3D, disse João Alves, professor de física e astronomia na Universidade de Viena. "Ao invés, o que observámos é a maior estrutura de gás coerente que conhecemos na Galáxia, organizada não em anel, mas num filamento massivo e ondulado. O Sol fica a apenas 500 anos-luz da Onda no seu ponto mais próximo. Tem estado mesmo em frente dos nossos olhos este tempo todo, mas não a conseguíamos ver. Até agora."

O novo mapa 3D mostra a nossa vizinhança galáctica sob uma nova luz, dando aos cientistas uma visão corrigida da Via Láctea e abrindo a porta a outras grandes descobertas.

"Nós não sabemos o que provoca esta forma, mas pode ser como uma ondulação num lago, como se algo extraordinariamente massivo tivesse 'aterrado' na nossa Galáxia," disse Alves. "O que sabemos é que o nosso Sol interage com esta estrutura. Passou por um festival de supernovas quando cruzou Orionte há 13 milhões de anos, e daqui a outros 13 milhões de anos cruzará novamente a estrutura, como se estivéssemos a 'surfar a onda'."

A determinação das estruturas na vizinhança galáctica "poeirenta" onde nos situamos é um desafio de longa data na astronomia. Em estudos anteriores, o grupo de investigação de Douglas Finkbeiner, professor de astronomia e física em Harvard, foi pioneiro em técnicas estatísticas avançadas para mapear a estrutura tridimensional da poeira usando levantamentos sobre as cores das estrelas. Armado com novos dados do Gaia, os estudantes de Harvard Catherine Zucker e Joshua Speagle expandiram estas técnicas, melhorando drasticamente a capacidade dos astrónomos em medir distâncias a regiões de formação estelar. Este trabalho, liderado por Zucker, foi publicado na revista The Astrophysical Journal.

"Nós suspeitávamos que pudessem haver estruturas maiores que simplesmente não conseguíamos colocar em contexto. Assim, para criar um mapa preciso da nossa vizinhança solar, combinámos observações de telescópios espaciais como o Gaia com astroestatística, visualização de dados e simulações numéricas," explicou Zucker, estudante da NSF (National Science Foundation) e candidata a doutoramento no Departamento de Astronomia da Escola de Artes e Ciências de Harvard.

Zucker desempenhou um papel fundamental na compilação do maior catálogo de distâncias precisas de todos os tempos para berçários estelares locais - a base para o mapa 3D usado no estudo. Ela estabeleceu o objetivo de pintar uma nova imagem da Via Láctea, perto e longe.

"Reunimos esta equipa para que pudéssemos ir além do processamento e tabulação dos dados para os visualizar ativamente - não apenas nós próprios, mas para todos. Agora, podemos literalmente ver a Via Láctea com novos olhos," comentou.

"O estudo dos nascimentos estelares é complicado por dados imperfeitos. Corremos o risco de errar nos detalhes, porque se estamos confusos com as distâncias, estamos confusos com os tamanhos," observou Finkbeiner.

Goodman concordou: "Todas as estrelas do Universo, incluindo o nosso Sol, são formadas em nuvens dinâmicas, em colapso, de gás e poeira. Mas a determinação da massa das nuvens, quão grandes são, tem sido difícil, porque estas propriedades dependem de quão longe a nuvem está."

Segundo Goodman, os cientistas há mais de 100 anos que estudam nuvens densas de gás e poeira entre as estrelas, observando estas regiões com cada vez maior resolução. Antes do Gaia, não havia um conjunto de dados grande o suficiente para revelar a estrutura da Galáxia em larga escala. Desde o seu lançamento em 2013, o observatório espacial permitiu medições das distâncias de mil milhões de estrelas na Via Láctea.

Esta "enxurrada" de dados do Gaia serviu como a plataforma de testes perfeita para novos e inovadores métodos estatísticos que revelam a forma dos berçários estelares locais e a sua ligação com a estrutura galáctica da Via Láctea. Alves foi para Radcliffe para trabalhar com Zucker e Goodman, pois previam que o fluxo de dados do Gaia melhorasse a tecnologia de mapeamento 3D da poeira do grupo de Finkbeiner o suficiente para revelar as distâncias destes berçários estelares locais. Mas não faziam ideia de que iam encontrar a Onda Radcliffe.

Os grupos de Finkbeiner, Alves e Goodman colaboraram intimamente neste esforço de dados científicos. O grupo de Finkbeiner desenvolveu a estrutura estatística necessária para inferir a distribuição 3D das nuvens de poeira; o grupo de Alves contribuiu com profunda experiência no que toca às estrelas, formação estelar e ao Gaia; e o grupo de Goodman desenvolveu as visualizações 3D e a estrutura analítica, chamada "cola", que permitiu que a Onda Radcliffe fosse observada, explorada e descrita quantitativamente.

Os artigos, os dados analisados, o código estatístico, as figuras interativas, vídeos e o "tour" pelo Worldwide Telescope estão disponíveis gratuitamente ao público e comunidade científica num website dedicado.

 

 


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"Nenhum astrónomo esperava que vivêssemos perto de uma coleção gigante de gás, em forma de onda - ou que forma o braço local da Via Láctea," disse a professora Alyssa Goodman de Harvard (esquerda), ao lado da estudante Catherine Zucker, membro fundamental da equipa.
Crédito: Kris Snibbe (fotógrafo de Harvard)


// Universidade de Harvard (comunicado de imprensa)
// Artigo científico #1 (Nature)
// Artigo científico #2 (arXiv.org)
// Artigo científico #3 (The Astrophysical Journal)
// Artigo científico #3 (arXiv.org)

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Onda Radcliffe:
"Surfe" a Onda Radcliffe (Harvard via Google sites)
Wikipedia

Via Láctea:
CCVAlg - Astronomia
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Gaia:
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Como usar os dados do Gaia
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