O Telescópio Espacial Hubble da NASA acaba de revelar um mistério na nossa vizinhança cósmica. Num artigo científico publicado na passada segunda-feira na revista The Astrophysical Journal, os investigadores, utilizando o Hubble, estudaram 37 galáxias anãs próximas - pequenas galáxias que contêm entre alguns milhares e centenas de milhões de estrelas - e descobriram que grande parte do oxigénio que esperavam encontrar está em falta.

As simulações preveem que deveria existir uma quantidade significativamente maior de oxigénio, um indicador de um conjunto mais vasto de elementos pesados, nestas galáxias. Então, para onde foi?

"O oxigénio é produzido pelas estrelas, que se encontram no interior das galáxias. Sabemos que o oxigénio teve de estar no interior das galáxias em algum momento no passado, pelo que deve ter sido ejetado", afirmou a coinvestigadora Grace Telford, professora assistente no Departamento de Física e Astronomia da Universidade do Utah. "E, para isso, é necessária a energia de estrelas massivas e de explosões de supernova para impulsionar o material para fora das galáxias hospedeiras e para o espaço entre as galáxias".

De acordo com o novo estudo, os ventos galácticos desencadeados pelas supernovas são, aparentemente, mais eficazes na remoção de oxigénio das galáxias de baixa massa do que os modelos atuais preveem. As descobertas mostram que as galáxias anãs conseguem reter apenas uma pequena fração do oxigénio produzido pelas estrelas.

No projeto GLOW (Galaxies Losing Oxygen via Winds), financiado pela NASA e pela NSF (National Science Foundation), os cientistas rastrearam o oxigénio para compreender como este é distribuído no interior das estrelas, no gás entre as estrelas e no espaço entre as galáxias. Mas, de todos os elementos presentes nas galáxias, porquê estudar o oxigénio?

O oxigénio, o elemento mais abundante a seguir ao hidrogénio e ao hélio, é relativamente fácil de detetar e medir, e a sua produção é bem compreendida - o que o torna um indicador fiável da forma como os elementos químicos estão distribuídos numa galáxia.

"Portanto, foi basicamente por razões práticas que escolhemos o oxigénio", afirmou Kristen Wingfield McQuinn, investigadora principal do GLOW e chefe de missão do Centro de Operações Científicas do recém-lançado Telescópio Espacial Nancy Grace Roman da NASA, no STScI (Space Telescope Science Institute), em Baltimore, Maryland, EUA. É também professora associada na Universidade Rutgers, em New Brunswick, New Jersey.

"O oxigénio é um dos principais elementos formados pelas estrelas. Ser capaz de rastrear a quantidade produzida de oxigénio e, posteriormente, a quantidade distribuída dentro e fora das galáxias, ajuda-nos a compreender a evolução das galáxias", afirmou McQuinn. "Também nos ajuda a perceber onde e em que medida as galáxias estão a enriquecer o espaço entre elas, denominado meio intergaláctico".

O estudo utilizou imagens óticas do arquivo Hubble para identificar populações estelares e determinar as histórias de formação e as composições das estrelas. Juntamente com dados do Telescópio Espacial Spitzer, já desativado pela NASA, bem como do VLA (Very Large Array) e do ATCA (Australian Telescope Compact Array), ambos terrestres, os investigadores analisaram 37 galáxias anãs próximas para rastrear os átomos de oxigénio produzidos pelas estrelas.

A equipa pretendia compreender como o oxigénio se distribui pelas estrelas, pelo gás e pela poeira nas galáxias. Estas galáxias anãs foram selecionadas porque as suas massas situam-se no intervalo em que as simulações e a teoria preveem que uma quantidade crescente do seu oxigénio será expelida das galáxias através de explosões de supernova. Além disso, estas 37 galáxias estão todas suficientemente próximas para que o Hubble consiga distinguir as suas estrelas individualmente. O mesmo não se verifica na grande maioria das galáxias anãs conhecidas, que se encontram demasiado distantes para este tipo de estudo.

Embora os astrónomos já suspeitassem que as galáxias expulsassem uma grande fração de oxigénio e outros elementos pesados, uma questão em aberto tem sido o destino desses metais. Um estudo anterior, de 2014, abordou esta questão no caso de galáxias formadoras de estrelas semelhantes à Via Láctea, tendo constatado que estas galáxias perdiam uma grande fração do seu oxigénio, parte do qual se encontra nos halos difusos de gás que rodeiam as galáxias para lá dos seus discos, de nome meio circumgaláctico.

No estudo GLOW, McQuinn e a sua equipa alargaram esta investigação a galáxias de baixa massa, abrangendo uma vasta gama de massas e ambientes. Embora equipas anteriores tenham medido o oxigénio no meio circungaláctico de galáxias anãs, ainda não é claro se a maior parte do oxigénio em falta se encontra nesta região ou se foi completamente ejetado dos arredores da galáxia.

No futuro, McQuinn espera estudar galáxias de massa ainda mais baixa no Universo próximo. Ela tem um programa aprovado para utilizar o Telescópio Espacial Roman para localizar estes sistemas ténues e minúsculos numa ampla faixa do céu. Assim que identificar estas galáxias, McQuinn espera utilizar o Hubble e o Telescópio Espacial James Webb para obter observações mais profundas das suas estrelas. Isto permitir-lhe-ia reconstruir a história das galáxias para compreender como formaram estrelas ao longo do tempo cósmico.

O trabalho futuro de Telford envolve a utilização do Hubble para focar-se em estrelas individuais e massivas que produzem oxigénio e o ejetam das suas galáxias hospedeiras. Ela está a utilizar alguns dos alvos próximos do GLOW para obter observações muito detalhadas, com o objetivo de caracterizar as diferenças entre as estrelas massivas nestas pequenas galáxias.

// NASA (comunicado de imprensa)
// Universidade do Utah (comunicado de imprensa)
// Universidade Rutgers (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (The Astrophysical Journal)

Quer saber mais?

Galáxia anã:
Wikipedia

Telescópio Espacial Hubble:
Hubble, NASA 
ESA
STScI
Base de dados do Arquivo Mikulski para Telescópios Espaciais
Arquivo de Ciências do eHST
Wikipedia

Telescópio Espacial Spitzer:
Caltech
NASA
Centro Científico Spitzer 
Wikipedia

VLA (Karl G. Jansky Very Large Array):
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NRAO
Wikipedia

ATCA (Australia Telescope Compact Array):
Página principal
Wikipedia