Uma equipa de investigação internacional, com a participação do IAC (Instituto de Astrofísica de Canarias), mostra que a galáxia satélite NGC 5195 passou duas vezes pelo disco da Galáxia do Redemoinho (M51), em tempos relativamente recentes, estimulando a formação estelar e definindo a estrutura dos seus braços. A investigação foi publicada na prestigiada revista The Astrophysical Journal.

A Galáxia do Redemoinho, ou M51, é uma galáxia espiral dominada por dois braços bem definidos. Descoberta por Charles Messier em 1771, M51 situa-se a cerca de 31 milhões de anos-luz da Terra. Como se vê de face e está relativamente perto, tem sido um objeto de estudo contínuo desde a sua descoberta. É também conhecida pela sua pequena galáxia companheira, NGC 5195, visível perto da extremidade de um dos seus braços.

Os braços de galáxias espirais como M51 contêm estrelas massivas, jovens e quentes, formadas a partir do gás interestelar pela compressão das ondas de densidade em rotação espiral no disco da galáxia. Estas ondas de densidade são semelhantes às ondas estacionárias dos instrumentos musicais, mas giram em torno do eixo da galáxia em rotação. A sua presença explica a origem dos braços e como podem manter a sua forma durante longos períodos da vida da galáxia.

Alguns estudos teóricos anteriores mostraram que a estrutura espiral de M51, com os seus dois braços espirais bem definidos e bastante simétricos, poderia dever-se à influência da sua vizinha NGC 5195. A interação entre elas poderia desencadear a formação destes braços e moldar a sua estrutura.

Confirmação observacional de uma previsão

Em 2010, um grupo de investigação da Universidade de Exeter publicou um artigo teórico no qual previu que NGC 5195 tinha passado pelo disco de M51, e sugeriu que poderia ter havido um segundo encontro que teria produzido "dobras" em cada um dos dois braços. Agora, a investigação de um grupo internacional em que o IAC participou, juntamente com o Observatório Astronómico Nacional da Espanha, e outras instituições do Chile, França e Reino Unido, veio confirmar de forma surpreendente estas previsões, com base em observações precisas de M51 em diferentes bandas de onda e com vários telescópios, no espaço e no solo.

Esquerda: mapa de velocidade da galáxia M51 medida usando a emissão do seu gás ionizado. Direita: mapa de velocidade medida com o seu gás molecular. O centro de rotação da galáxia está assinalado com um X em ambos os mapas. A barra de cores indica os valores das velocidades medidas. Crédito: Font et al., 2024

"O nosso trabalho mostra muito claramente que a primeira passagem de NGC 5195 produziu a estrutura de dois braços de M51, afetando mais fortemente a parte interior do disco e o braço sul, enquanto a segunda passagem deu origem às dobras nos braços, com um efeito maior na parte exterior do disco e no braço norte" explica Joan Font, antigo pós-doutorada do IAC e agora na equipa do Observatório Gemini South no Chile, a primeira autora do artigo científico.

Os resultados também confirmam o poder das técnicas utilizadas (tanto teóricas como observacionais) que podem ser aplicadas para compreender a história evolutiva dinâmica das galáxias espirais. "É notável que simulações tão complexas como as publicadas há mais de dez anos por Clare Dobbs e pelo seu grupo tenham sido capazes de prever tão bem as observações altamente pormenorizadas que obtivemos muito mais recentemente", afirma John Beckman, investigador do IAC e coautor do artigo.

Imagem infravermelha da galáxia M51 e da sua galáxia satélite, NGC 5195, pelo Observatório Espacial Spitzer. Os nós de ressonância das ondas de densidade (CR1, etc.) são representados por símbolos coloridos, identificados pelo facto de serem detetados com gás ionizado ou com gás molecular (CO). Crédito: NASA/JPL-Caltech, Font et al., 2024

No estudo, os autores utilizaram imagens infravermelhas do arquivo de dados do Telescópio Espacial Spitzer porque revelam a estrutura dos braços, evitando os efeitos de distorção da poeira interestelar. A velocidade foi analisada em duas dimensões através da emissão ótica do hidrogénio (H-alfa) nas zonas de gás ionizado nas regiões de formação estelar, utilizando um interferómetro Fabry-Perot no Observatório de Mont Mégantic, no Canadá, e da emissão em ondas milimétricas da molécula de CO, emitida nas regiões de gás mais frio, com o interferómetro rádio NOEMA, na França.

O grupo de investigação está atualmente a alargar o seu trabalho à obtenção de mapas de velocidade das galáxias utilizando a alta resolução do interferómetro ALMA no Chile.

// IAC (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (The Astrophysical Journal)

Quer saber mais?

Galáxia do Redemoinho (Messier 51):
NASA
SEDS
Wikipedia
NGC 5195 (Wikipedia)

Telescópio Espacial Spitzer:
Caltech
NASA
Centro Científico Spitzer 
Wikipedia

OMM (Observatoire du Mont-Mégantic):
Página principal
Wikipedia

NOEMA (Northern Extended Milimeter Array):
IRAM
Wikipedia