HUBBLE MAPEIA HALO GIGANTE EM TORNO DA GALÁXIA DE ANDRÓMEDA 1 de setembro de 2020
Esta ilustração mostra o halo gasoso da galáxia de Andrómeda se pudesse ser visto a olho nu. A uma distância de 2,5 milhões de anos-luz, a majestosa galáxia espiral de Andrómeda está tão perto de nós que a galáxia aparece como uma mancha de luz em forma de charuto no céu de outono. Se o seu halo gasoso pudesse ser visto a olho nu, teria cerca de três vezes a largura da Ursa Maior. Seria facilmente a maior característica do céu noturno (sem contar com a Via Láctea).
Crédito: NASA, ESA, J. DePasquale e E. Wheatley (STScI), e Z. Levay (imagem de fundo)
Num estudo importante, cientistas usando o Telescópio Espacial Hubble da NASA mapearam o imenso invólucro de gás, chamado halo, em torno da galáxia de Andrómeda, a nossa grande vizinha galáctica mais próxima. Os cientistas ficaram surpresos ao descobrir que este halo ténue e quase invisível de plasma difuso se estende por 1,3 milhões de anos-luz a partir da galáxia - cerca de metade do caminho até à nossa Via Láctea - e até 2 milhões de anos-luz em algumas direções. Isto significa que o halo de Andrómeda já está a bater no halo da nossa própria Galáxia.
Também descobriram que o halo tem uma estrutura em camadas, com duas camadas principais de gás aninhadas e distintas. Este é o estudo mais compreensivo de um halo em torno de uma galáxia.
"Compreender os enormes halos de gás em torno das galáxias é imensamente importante," explicou a coinvestigadora Samantha Berek da Universidade de Yale em New Haven, no estado norte-americano de Connecticut. "Este reservatório de gás contém combustível para a futura formação estelar dentro da galáxia, bem como fluxos de eventos como supernovas. Está cheio de pistas sobre a evolução passada e futura da galáxia, e finalmente podemos estudá-lo em grande detalhe no nosso vizinho galáctico mais próximo."
"Descobrimos que a 'concha' interna que se estende por cerca de meio milhão de anos-luz é muito mais complexa e dinâmica," explicou o líder do estudo Nicolas Lehner, da Universidade de Notre Dame em Indiana, EUA. "A 'concha' interna é mais lisa e mais quente. Esta diferença é um resultado provável do impacto da atividade de supernovas no disco da galáxia afetando mais diretamente o halo interno."
Uma assinatura desta atividade é a descoberta da equipa de uma grande quantidade de elementos pesados no halo gasoso de Andrómeda. Os elementos mais pesados são "cozidos" nos interiores das estrelas e, em seguida, ejetados para o espaço - às vezes violentamente quando uma estrela morre. O halo é então contaminado com este material de explosões estelares.
A galáxia de Andrómeda, também conhecida como M31, é uma espiral majestosa com talvez até 1 bilião de estrelas e comparável em tamanho à nossa Via Láctea. A uma distância de 2,5 milhões de anos-luz, está tão perto de nós que a galáxia aparece como uma mancha de luz em forma de charuto no céu de outono. Se o seu halo gasoso pudesse ser visto a olho nu, teria cerca de três vezes a largura da Ursa Maior. Seria facilmente a maior característica do céu noturno (sem contar com a Via Láctea).
Por meio de um programa chamado Projeto AMIGA (Absorption Map of Ionized Gas in Andromeda), o estudo examinou a luz de 43 quasares - os núcleos brilhantes e muito distantes de galáxias ativas alimentadas por buracos negros - localizados muito além de Andrómeda. Os quasares estão espalhados por trás do halo, permitindo que os cientistas investiguem várias regiões. Olhando através do halo para a luz dos quasares, a equipa observou como essa luz é absorvida pelo halo de M31 e como essa absorção muda em diferentes regiões. O imenso halo de Andrómeda é composto por gás ionizado e muito rarefeito que não emite radiação facilmente detetável. Portanto, rastrear a absorção de luz proveniente de uma fonte de fundo é a melhor maneira de estudar este material.
Os investigadores usaram a capacidade única do COS (Cosmic Origins Spectrograph) do Hubble para estudar a luz ultravioleta dos quasares. A radiação ultravioleta é absorvida pela atmosfera da Terra, o que torna impossível a observação com telescópios terrestres. A equipa usou o COS para detetar carbono, silício e oxigénio ionizados. Um átomo torna-se ionizado quando a radiação lhe retira um ou mais eletrões.
O halo de Andrómeda já foi estudado pela equipa de Lehner. Em 2015, descobriram que o halo de Andrómeda é grande e massivo. Mas havia poucos indícios da sua complexidade; agora, foi mapeado em maior detalhe, levando a que o seu tamanho e massa sejam determinados com muito mais precisão.
"Anteriormente, havia muito pouca informação - somente seis quasares - até 1 milhão de anos-luz da galáxia. Este novo programa fornece muito mais informações sobre esta região interna do halo de Andrómeda," explicou o coinvestigador J. Christopher Howk, também de Notre Dame. "O estudo do gás dentro deste raio é importante, pois representa uma espécie de esfera de influência gravitacional para Andrómeda."
Como vivemos dentro da Via Láctea, os cientistas não conseguem interpretar facilmente a assinatura do halo da nossa própria Galáxia. No entanto, pensam que os halos de Andrómeda e da Via Láctea devem ser muito semelhantes. As duas galáxias estão em rota de colisão para formar uma galáxia elíptica gigante e o seu processo de fusão terá início daqui a mais ou menos 4 mil milhões de anos.
Os cientistas estudaram halos gasosos de galáxias mais distantes, mas essas galáxias são muito mais pequenas no céu, o que significa que o número de quasares de fundo brilhantes o suficiente, necessários para o estudo do halo, é geralmente apenas um por galáxia. A informação espacial é, portanto, essencialmente perdida. Graças à proximidade com a Terra, o halo gasoso de Andrómeda mostra-se gigante no céu, permitindo uma amostragem muito mais extensa.
"Esta é realmente uma experiência única porque apenas com Andrómeda possuímos informações sobre o seu halo, ao longo de não apenas um ou duas linhas de visão, mas de mais de 40," explicou Lehner. "Isto é revolucionário para a captura da complexidade do halo de uma galáxia além da nossa própria Via Láctea."
De facto, Andrómeda é a única galáxia no Universo para a qual esta experiência pode ser feita agora, e apenas com o Hubble. Somente com um futuro telescópio espacial ultravioleta os cientistas serão capazes de realizar rotineiramente este tipo de experiência para outras galáxias que não as aproximadamente 30 galáxias que compõem o Grupo Local.
"Portanto, o Projeto AMIGA também nos deu uma visão do futuro," disse Lehner.
As descobertas da equipa foram publicadas na edição de 27 de agosto da revista The Astrophysical Journal.
Esta ilustração mostra a posição dos 43 quasares que os cientistas usaram para estudar o halo gasoso de Andrómeda. Estes quasares - os núcleos brilhantes e muito distantes de galáxias ativas alimentadas por buracos negros - estão espalhados por trás do halo, permitindo que os cientistas investiguem várias regiões. Olhando através do halo para a luz dos quasares, a equipa observou como essa luz é absorvida pelo halo de M31 e como essa absorção muda em diferentes regiões. Ao rastrear a absorção da luz oriunda destes quasares de fundo, os cientistas são capazes de estudar o material do halo.
Crédito: NASA, ESA e E. Wheatley (STScI)
