As galáxias têm uma ampla variedade de formas e tamanhos. No entanto, algumas das diferenças mais significativas entre as galáxias dizem respeito a onde e como formam novas estrelas.
© ALMA (NGC 4321)
As pesquisas convincentes para explicar estas diferenças têm sido elusivas, mas isso está prestes a mudar. O ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) está finalizando um levantamento sem precedentes de galáxias de disco próximas com o objetivo de estudar os seus berçários estelares. Com ele, os astrônomos estão começando a desvendar a relação complexa e ainda pouco entendida entre as nuvens de formação estelar e as suas galáxias hospedeiras.
Um novo e vasto projeto de pesquisa com o ALMA, conhecido como PHANGS-ALMA (Physics at High Angular Resolution in Nearby GalaxieS), debruça-se sobre esta questão com muito mais poder e precisão do que nunca, medindo a demografia e as características de uns impressionantes 100.000 berçários estelares individuais espalhados por 74 galáxias.
A campanha de pesquisa PHANGS-ALMA já acumulou um total de 750 horas de observações e deu aos astrônomos uma compreensão muito mais clara de como o ciclo de formação estelar muda, dependendo do tamanho, idade e dinâmica interna de cada galáxia individual. Esta campanha é dez a cem vezes mais poderosa (dependendo dos parâmetros) do que qualquer outro levantamento anterior do gênero.
"Algumas galáxias produzem furiosamente novas estrelas, enquanto outras já consumiram a maior parte do seu combustível para a formação estelar. A origem desta diversidade pode muito provavelmente estar nas propriedades dos próprios berçários estelares," comenta Erik Rosolowsky, astrônomo da Universidade de Alberta no Canadá.
"As observações com as gerações anteriores de radiotelescópios fornecem algumas informações cruciais sobre a natureza dos berçários estelares densos e frios. No entanto, estas observações carecem de sensibilidade, de resolução e de poder para estudar a grande diversidade dos berçários estelares em toda a população de galáxias locais. Isto limitou seriamente a nossa capacidade para relacionar o comportamento ou propriedades dos berçários estelares individuais com as propriedades das galáxias em que residem," disse Rosolowsky.
Durante décadas, os astrônomos especularam que existem diferenças fundamentais na forma como as galáxias de disco com vários tamanhos convertem o hidrogênio em novas estrelas. Alguns astrônomos teorizam que galáxias maiores e geralmente mais velhas não são tão eficientes na produção estelar quanto as suas primas menores. A explicação mais lógica seria que estas grandes galáxias têm berçários estelares menos eficientes. Mas tem sido difícil testar esta ideia com observações.
Pela primeira vez, o ALMA está permitindo com que os astrônomos realizem o censo abrangente necessário para determinar como as propriedades de grande escala (tamanho, movimento, etc.) de uma galáxia influenciam o ciclo de formação estelar à escala de nuvens moleculares individuais. Estas nuvens têm apenas algumas dezenas a centenas de anos-luz de tamanho, o que é fenomenalmente pequeno à escala de uma galáxia inteira, especialmente quando vista a milhões de anos-luz de distância.
Parte do mistério da formação estelar tem a ver com o meio interestelar, ou seja, toda a matéria e energia que preenche o espaço entre as estrelas.
Os astrônomos entendem que existe um ciclo de feedback contínuo no interior e em torno dos berçários estelares. Dentro destas nuvens, regiões de gás denso colapsam e formam estrelas, o que perturba o meio interestelar.
Para esta pesquisa, o ALMA está observando moléculas de monóxido de carbono (CO) em todas as galáxias espirais relativamente massivas, vistas geralmente de face, visíveis do hemisfério sul. As moléculas de CO emitem naturalmente luz em comprimentos de onda milimétricos que o ALMA pode detectar. São particularmente eficazes em destacar a localização de nuvens de formação estelar.
Um estudo complementar, PHANGS-MUSE (Multi-Unit Spectroscopic Explorer), está usando o VLT (Very Large Telescope) para obter imagens ópticas das primeiras 19 galáxias observadas pelo ALMA. Ainda outro levantamento, PHANGS-HST, usa o telescópio espacial Hubble para estudar 38 destas galáxias e para encontrar os seus mais jovens aglomerados estelares. Juntos, estes três levantamentos fornecem uma imagem surpreendentemente completa de quão eficazmente as galáxias produzem estrelas ao estudar o gás molecular frio, o seu movimento, a localização de gás ionizado e as populações estelares completas das galáxias.
Até agora, o PHANGS-ALMA estudou aproximadamente 100.000 objetos semelhantes à Nebulosa de Órion no Universo próximo. Espera-se que a campanha acabe eventualmente por observar cerca de 300.000 regiões de formação estelar.
Vários artigos baseados nesta campanha foram publicados nas revistas The Astrophysical Journal e The Astrophysical Journal Letters.
Fonte: National Radio Astronomy Observatory
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