Um antigo mistério da astrofísica: o que está extinguindo as galáxias?

Astrônomos que examinavam o Universo próximo com a ajuda do ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) acabaram de concluir o maior levantamento de alta resolução do combustível da formação estelar já realizado em aglomerado de galáxias.

© ALMA/Hubble (NGC 4567 e NGC 4568)

Nesta imagem as galáxias NGC 4567 e NGC 4568 são duas das milhares de galáxias do Aglomerado de Virgem, localizadas a cerca de 65 milhões de anos-luz da Terra. Observadas pelo levantamento VERTICO (Virgo Environment Traced in Carbon Monoxide), as duas galáxias estão entre aquelas no aglomerado de galáxias impactadas por processos físicos extremos que podem levar à morte das galáxias. As galáxias são vistas aqui numa composição no rádio pelo ALMA, com gás molecular em vermelho/laranja, e dados ópticos do telescópio espacial Hubble com estrelas em branco/azul.

O levantamento VERTICO teve como objetivo melhor entender a formação estelar e a função das galáxias no Universo. O que ele revela melhor são quais os processos físicos que afetam o gás molecular e como ditam a vida e a morte da galáxia.

As galáxias são grandes coleções de estrelas e os seus nascimentos, vidas e mortes são influenciados pelo local onde vivem no Universo e pelo modo como interagem com os seus arredores. Os aglomerados de galáxias são alguns dos ambientes mais extremos do Universo, tornando-os de particular interesse para os cientistas que estudam a evolução das galáxias. 

Lar de milhares de galáxias, o Aglomerado de Virgem é o aglomerado massivo de galáxias mais próximo do Grupo Local, onde a Via Láctea reside. O tamanho extremo e a proximidade tornam adequado para a observação. 

O projeto VERTICO observou os reservatórios de gás de 51 galáxias no Aglomerado de Virgem em alta resolução, revelando um ambiente tão extremo e inóspito que pode impedir que galáxias inteiras formem estrelas num processo conhecido como extinção galáctica. 

O Aglomerado de Virgem é a região mais extrema do Universo local, repleta de plasma com um milhão de graus, velocidades galácticas extremas, interações violentas entre galáxias e os seus arredores. 

O projeto VERTICO revelou como a remoção de gás pode prejudicar, ou desligar, um dos processos físicos mais importantes do Universo: a formação estelar. A remoção de gás é um dos mecanismos externos mais espetaculares e violentos que pode interromper a formação estelar nas galáxias. A remoção de gás ocorre quando as galáxias se movem tão depressa através do plasma quente no aglomerado que vastas quantidades de gás molecular frio são removidas da galáxia. 

Um artigo foi publicado no periódico The Astrophysical Journal Supplement Series.

Fonte: International Centre for Radio Astronomy Research

Galáxias massivas primitivas "sem combustível"

As primeiras galáxias massivas, aquelas que se formaram nos três bilhões de anos após o Big Bang, deveriam conter grandes quantidades de gás hidrogênio frio, o combustível necessário para fabricar estrelas.

© ALMA/Hubble (composição do aglomerado de galáxias MACSJ 0138)

Mas os cientistas que observaram o Universo primitivo com o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) e com o telescópio espacial Hubble descobriram algo estranho: meia-dúzia de galáxias massivas primitivas que ficaram sem combustível. Estas seis galáxias desprovidas de formação estelar, selecionadas para observação pelo levantamento REQUIEM (REsolving QUIEscent Magnified galaxies at high redshift), são inconsistentes com o que se espera do Universo inicial.

"As galáxias mais massivas do Universo viveram depressa e furiosamente, criando as suas estrelas num período de tempo notavelmente curto. O gás, o combustível da formação estelar, deve ser abundante nestes primeiros tempos do Universo," disse Kate Whitaker, professora assistente de astronomia na Universidade de Massachusetts, EUA.

Para melhor compreender como as galáxias se formaram e morreram, a equipe observou-as com o telescópio espacial Hubble, que revelou detalhes sobre as estrelas que residem nas galáxias. Observações simultâneas com o ALMA revelaram a emissão contínua das galáxias - um rastreador de poeira - em comprimentos de onda milimétricos, permitindo que fosse inferida a quantidade de gás nas galáxias.

A utilização dos dois telescópios é propositada e cuidadosa, já que o objetivo do REQUIEM é usar lentes gravitacionais fortes como um telescópio natural para observar galáxias dormentes com resolução espacial mais alta. Isto, por sua vez, fornece uma visão clara do que se passa no interior das galáxias, uma tarefa muitas vezes impossível naquelas sem combustível cósmico. 

Se uma galáxia não estiver produzindo muitas estrelas novas, torna-se muito tênue, muito depressa, de modo que é difícil ou impossível observá-la em detalhe com qualquer telescópio individual. O REQUIEM resolve isto estudando galáxias com lentes gravitacionais, o que significa que a sua luz é esticada e ampliada à medida que se dobra e se deforma em torno de outras galáxias muito mais perto da Via Láctea. Desta forma, a lente gravitacional, em combinação com o poder de resolução e a sensibilidade do Hubble e do ALMA, atua como um telescópio natural e faz com que estas galáxias moribundas pareçam maiores e mais brilhantes do que na realidade são.

As novas observações mostraram que a cessação da formação estelar nas seis galáxias alvo não foi provocada por uma súbita ineficiência na conversão de gás frio em estrelas. Em vez disso, foi o resultado do esgotamento e remoção dos reservatórios de gás nas galáxias.

"Ainda não entendemos porque é que isto acontece, mas é possível que ou o suprimento primário de gás que abastece a galáxia tenha sido cortado ou que talvez um buraco negro supermassivo esteja injetando energia que mantém o gás na galáxia quente," disse Christina Williams, astrônoma da Universidade do Arizona. "

O estudo também representa uma série de inovações importantes na medição das primeiras galáxias massivas, sintetizando informações que vão guiar, nos próximos anos, os estudos futuros do Universo primitivo.

Embora a equipe saiba agora que estas galáxias estão sem combustível e que algo as está impedindo de formar novas estrelas, o estudo representa apenas a primeira de uma série de investigações sobre o que fez as primeiras galáxias massivas desaparecerem, ou não.

"Ainda temos muito que aprender sobre porque é que as galáxias mais massivas se formaram tão cedo no Universo e porque é que pararam a sua formação estelar quando tanto gás frio ainda estava disponível," disse Whitaker. "O simples fato de que estes monstros gigantescos do cosmos formaram 100 bilhões de estrelas em apenas um bilhão de anos e, de repente, interromperam a sua formação estelar, é um mistério que todos gostaríamos de resolver, e o REQUIEM forneceu a primeira pista."

Os resultados da pesquisa foram publicados na revista Nature.

Fonte: National Radio Astronomy Observatory

Anãs brancas queimando hidrogênio e envelhecendo lentamente

Podem as estrelas moribundas deter o segredo da juventude? Novas evidências do telescópio espacial Hubble sugerem que as anãs brancas podem continuar queimando hidrogênio nos estágios finais das suas vidas, fazendo com que pareçam mais jovens do que realmente são.

© Hubble (aglomerados globulares M3 e M13)

Esta descoberta pode ter consequências sobre a medida da idade dos aglomerados estelares. A visão predominante das anãs brancas como estrelas inertes e em arrefecimento foi contestada por observações do telescópio espacial Hubble. Um grupo internacional de astrônomos descobriu a primeira evidência de que as anãs brancas podem diminuir o ritmo do seu envelhecimento queimando hidrogênio na sua superfície.

Isto foi uma grande surpresa, pois está em desacordo com o que geralmente se pensa. As anãs brancas são estrelas em lento arrefecimento que liberaram as suas camadas exteriores durante os últimos estágios das suas vidas. São objetos comuns no cosmos: aproximadamente 98% de todas as estrelas do Universo acabarão por tornar-se anãs brancas, incluindo o nosso próprio Sol. 

O estudo destes estágios de arrefecimento ajuda entender não apenas as anãs brancas, mas também os seus estágios iniciais. Para investigar a física subjacente à evolução das anãs brancas, os astrônomos compararam anãs brancas em duas coleções massivas de estrelas: os aglomerados globulares M3 e M13. Estes dois aglomerados partilham muitas propriedades físicas, como idade e metalicidade (a proporção de outros elementos que não o hidrogênio e hélio). Em particular, as estrelas num estágio evolutivo conhecido como Ramo Horizontal são mais azuis em M13, indicando uma população de estrelas mais quentes. Isto torna M3 e M13, juntas, um laboratório natural perfeito no qual testar como populações diferentes de anãs brancas arrefecem.

Usando o instrumento WFC3 (Wide Field Camera 3) do Hubble, os astrônomos observaram M3 e M13 no ultravioleta próximo, permitindo-lhes comparar mais de 700 anãs brancas nos dois aglomerados. Eles descobriram que o aglomerado M3 contém anãs brancas padrão que são simplesmente núcleos estelares em arrefecimento. O aglomerado M13, por outro lado, contém duas populações de anãs brancas: anãs brancas padrão e aquelas que conseguiram manter um invólucro exterior de hidrogênio, permitindo-lhes realizar fusão nuclear por mais tempo e, portanto, arrefecer mais lentamente. 

Comparando os seus resultados com simulações da evolução estelar em M13, os pesquisadores conseguiram mostrar que cerca de 70% das anãs brancas em M13 estão queimando hidrogênio nas suas superfícies, diminuindo o ritmo a que arrefecem.

Esta descoberta pode ter consequências sobre como os astrônomos medem as idades das estrelas na Via Láctea. A evolução das anãs brancas foi modelada anteriormente como um processo de arrefecimento previsível. Esta relação relativamente direta entre idade e temperatura possibilitou usar o ritmo de arrefecimento das anãs brancas como um relógio natural para determinar as idades dos aglomerados estelares, em particular dos globulares e dos abertos. 

No entanto, as anãs brancas que queimam hidrogênio podem fazer com que estas estimativas de idade sejam imprecisas até um bilhão de anos. Esta descoberta desafia a definição das anãs brancas à medida que seja considerada uma nova perspetiva sobre o modo como as anãs brancas envelhecem. Os pesquisadores estão agora analisando outros aglomerados semelhantes a M13 para restringir ainda mais as condições que levam as estrelas a manter o fino invólucro de hidrogênio que lhes permite envelhecer lentamente.

Um artigo foi publicado na revista Nature Astronomy.

Fonte: ESA

Um aglomerado globular brilhante

Esta imagem cravejada de estrelas obtida pelo telescópio espacial Hubble retrata o aglomerado globular NGC 6717, que fica a mais de 20.000 anos-luz da Terra, na constelação de Sagitário.

© Hubble (NGC 6717)

O NGC 6717 é uma coleção quase esférica de estrelas fortemente unidas pela gravidade. Os aglomerados globulares contêm mais estrelas em seus centros do que em suas regiões externas; as bordas escassamente povoadas do NGC 6717 contrastam fortemente com a coleção cintilante de estrelas em seu centro.

O centro da imagem também contém alguns intrusos. Estrelas brilhantes em primeiro plano são cercadas por efeitos de difração formadas pela luz das estrelas interagindo com as estruturas que sustentam o espelho secundário do telescópio espacial Hubble.

A área do céu noturno que contém a constelação de Sagitário também possui o centro da Via Láctea, que é preenchido com gás e poeira que absorvem luz. Esta absorção de luz, denominada extinção, torna o estudo de aglomerados globulares próximos ao centro da Galáxia um desafio. 

Para determinar as propriedades do aglomerado globular NGC 6717, os astrônomos usaram uma combinação da Wide Field Camera 3 do Hubble e da Advanced Camera for Surveys.

Fonte: NASA

Aglomerado aberto na Grande Nuvem de Magalhães

Esta imagem mostra um aglomerado aberto conhecido como NGC 2164, que foi descoberto pela primeira vez em 1826 por um astrônomo escocês chamado James Dunlop.

© Hubble (NGC 2164)

O aglomerado aberto NGC 2164 está localizado dentro de um dos vizinhos mais próximos da Via Láctea, a galáxia satélite Grande Nuvem de Magalhães. 

A Grande Nuvem de Magalhães é uma galáxia relativamente pequena que fica a cerca de 160.000 anos-luz da Terra. É considerada uma galáxia satélite porque está gravitacionalmente ligada à Via Láctea. Na verdade, ela está em um curso de colisão muito lento com a Via Láctea, prevê-se que elas colidirão daqui a 2,4 bilhões de anos. 

A Grande Nuvem de Magalhães contém apenas cerca de um centésimo da massa da Via Láctea, mas ainda contém bilhões de estrelas. Além do aglomerado aberto NGC 2164, a Grande Nuvem de Magalhães é o lar de cerca de 700 aglomerados abertos, ao lado de cerca de 60 aglomerados globulares. 

Esta imagem do aglomerado aberto NGC 2164 foi obtida pela Wide Field Camera 3 (WFC3) do telescópio espacial Hubble, que já fotografou muitos outros aglomerados abertos, incluindo NGC 330 e Messier 11.

Fonte: NASA

Formação estelar próxima fornece pistas sobre o Sistema Solar

Uma região de formação estelar na direção da constelação de Ofiúco está fornecendo novas informações sobre as condições em que o nosso próprio Sistema Solar nasceu.

© Nature/J. Forbes (região de formação estelar na constelação de Ofiúco)

A imagem do topo (a) mostra a distribuição de alumínio-26 em vermelho, traçada por emissões de raios gama. A caixa central representa a área coberta na imagem em baixo e à esquerda (b), que mostra a distribuição de protoestrelas nas nuvens de Ofiúco como pontos vermelhos. A área na caixa pode ser vista em baixo à direita (c), uma composição profunda no infravermelho próximo da nuvem L1688, contendo núcleos pré-estelares densos com discos e protoestrelas.

Em particular, um novo estudo do complexo de formação estelar de Ofiúco mostra como o nosso Sistema Solar pode ter sido enriquecido com elementos radioativos de vida curta. 

A evidência deste enriquecimento existe desde a década de 1970, quando cientistas que estudavam certas inclusões minerais em meteoritos concluíram que eram remanescentes prístinos do Sistema Solar jovem e continham os produtos de decaimento de radionuclídeos de vida curta. Estes elementos radioativos podem ter sido lançados para o Sistema Solar nascente por uma explosão estelar (uma supernova) ou pelos fortes ventos estelares de um tipo de estrela massiva conhecida como estrela Wolf-Rayet. 

Os autores do novo estudo usaram observações em vários comprimentos de onda da região de formação estelar de Ofiúco, incluindo novos e espetaculares dados infravermelhos, para revelar as interações entre as nuvens de gás, formadoras de estrelas, e os isótopos radioativos produzidos nas proximidades de um jovem aglomerado estelar. Os seus achados indicam que as supernovas no aglomerado estelar são a fonte mais provável de radionuclídeos de vida curta nas nuvens de formação estelar. 

O nosso Sistema Solar foi provavelmente formado numa nuvem molecular gigante juntamente com um jovem aglomerado estelar, e um ou mais eventos de supernova de algumas estrelas massivas contaminaram o gás que se transformou no Sol e no seu sistema planetário. Embora este cenário tenha sido sugerido no passado, a força deste estudo está em usar observações de vários comprimentos de onda e uma análise estatística sofisticada para deduzir uma medição quantitativa da probabilidade do modelo.

Os dados de telescópios espaciais de raios gama permitem a detecção do isótopo radioativo alumínio-26. O complexo de nuvens de Ofiúco contém muitos núcleos protoestelares densos em vários estágios de formação e o desenvolvimento de discos protoplanetários, representando os primeiros estágios na formação de um sistema planetário. Ao combinar dados que vão desde os comprimentos de onda milimétricos até aos raios gama, os pesquisadores foram capazes de visualizar um fluxo de alumínio-26 do aglomerado de estrelas próximo em direção à região de formação estelar de Ofiúco.

Os astrônomos notaram que o processo de enriquecimento em Ofiúco é consistente com o que aconteceu durante a formação do Sistema Solar há 5 bilhões de anos. Os pesquisadores desenvolveram um modelo que tem contém cada estrela massiva que pode ter existido nesta região, incluindo a sua massa, idade e probabilidade de explodir como supernova, e incorpora os rendimentos potenciais de alumínio-26 a partir de ventos estelares e supernovas. O modelo permitiu determinar as probabilidades de diferentes cenários para a produção do alumínio-26 observado hoje.

Os novos achados também mostram que a quantidade de radionuclídeos de vida curta incorporados em sistemas estelares recém-formados pode variar amplamente. Muitos novos sistemas estelares nascerão com abundâncias de alumínio-26 em linha com o nosso Sistema Solar, mas a variação é enorme, várias ordens de magnitude. Isto é importante para a evolução inicial dos sistemas planetários, uma vez que o alumínio-26 é a principal fonte de aquecimento inicial. Mais alumínio-26 provavelmente significa planetas mais secos.

Os dados infravermelhos, que permitiram à equipe observar através de nuvens poeirentas o núcleo do complexo de formação estelar, foram obtidos como parte do levantamento VISION do ESO de berçários estelares próximos usando o telescópio VISTA no Chile.

O novo estudo foi publicado na revista Nature Astronomy.

Fonte: University of California

Redescoberto, renomeado e reclassificado

Esta imagem mostra o aglomerado globular NGC 6380, que fica a cerca de 35.000 anos-luz da Terra, na constelação de Escorpião.

© Hubble (aglomerado globular NGC 6380)

A estrela muito brilhante no topo da imagem é a HD 159073, que está apenas a cerca de 4.000 anos-luz da Terra, tornando-se um vizinho muito mais próximo da Terra do que o NGC 6380. 

O NGC 6380 não é um nome particularmente interessante, mas indica que este aglomerado está catalogado no Novo Catálogo Geral (NGC), que foi originalmente compilado em 1888. Este aglomerado globular NGC 6380, entretanto, é conhecido por muitos outros nomes. Foi originalmente descoberto por James Dunlop em 1826, e ele o nomeou imodestamente Dun 538. 

Oito anos mais tarde, em 1834, foi redescoberto de forma independente por John Herschel, que também de maneira igualmente imodesta, passou a chamá-lo de H 3688. 

O aglomerado foi redescoberto em 1959 por Paris Pişmiş, que o catalogou como Tonantzintla 1; e que, para continuar o padrão, também se referiu a ele como Pişmiş 25.

Além de sua história de redescoberta, até 1950 o NGC 6380 foi considerado um aglomerado aberto. Foi A. D. Thackeray quem percebeu que se tratava de um aglomerado globular. 

Atualmente, este aglomerado é reconhecido de forma confiável em catálogos amplamente disponíveis como um aglomerado globular e conhecido simplesmente como NGC 6380.

Fonte: ESA

Descoberta uma grande população de buracos negros

Palomar 5 é um aglomerado de estrelas único.

© Hubble (Palomar 5)

Em primeiro lugar, porque é um dos aglomerados menos densos no halo da Via Láctea, com a distância média entre as estrelas sendo alguns anos-luz, comparável à distância entre o Sol e a sua estrela mais próxima.

Em segundo lugar, possui um fluxo estelar a ele associado que se estende por mais de 20 graus no céu. Uma equipe internacional de astrônomos e astrofísicos liderados pela Universidade de Barcelona mostra que ambas as características distintivas de Palomar 5 são provavelmente o resultado de uma grande população de buracos negros, mais de 100 destes objetos no centro do aglomerado.

O número de buracos negros é aproximadamente três vezes maior do que o esperado para o número de estrelas no aglomerado, e isto significa que mais de 20% da massa total do aglomerado é composta por buracos negros. Cada um tem uma massa de aproximadamente 20 sóis, e formaram-se em explosões de supernova no final da vida de estrelas massivas, quando o aglomerado ainda era muito jovem. 

As correntes de maré são fluxos de estrelas que foram ejetadas por aglomerados estelares ou por galáxias anãs perturbadoras. Nos últimos anos, foram descobertos no halo da Via Láctea quase trinta destes finos fluxos estelares.

Nenhuma das correntes recentemente descobertas possui um enxame estelar a elas associado. De modo que para entender como é que estes fluxos se formam, é necessário estudar o sistema estelar a ele associado. Palomar 5 é o único caso, o que o torna numa espécie de Pedra de Roseta para a compreensão da formação de correntes.

Foram realizadas simulações das órbitas e da evolução de cada estrela desde a formação do aglomerado até à sua dissolução final. As propriedades iniciais do aglomerado foram variadas até que fosse encontrada uma boa correspondência com as observações do fluxo e do aglomerado.

A equipe descobriu que Palomar 5 foi formado com uma proporção mais baixa de buracos negros, mas as estrelas escaparam com mais facilidade do que os buracos negros, de modo que esta proporção aumentou gradualmente. Os buracos negros "inflaram" o aglomerado em interações de assistência gravitacional com estrelas, o que levou à fuga de ainda mais estrelas e à formação da corrente.

Antes de se dissolver completamente, daqui a cerca de um bilhão de anos, o aglomerado consistirá inteiramente de buracos negros. Esta análise é importante para a compreensão da formação dos aglomerados globulares, das massas iniciais das estrelas e da evolução das estrelas massivas. 

Este trabalho também tem implicações importantes para as ondas gravitacionais. Palomar 5 é um aglomerado globular descoberto em 1950 por Walter Baade. Está situado na direção da constelação de Serpente, a uma distância de mais ou menos 65.000 anos-luz, e é um dos cerca de 150 aglomerados globulares que orbitam em torno da Via Láctea. Tem mais de 10 bilhões de anos, como a maioria dos outros aglomerados globulares, o que significa que se formou nas fases iniciais da formação galáctica. É cerca de 10 vezes menos massivo e 5 vezes mais extenso do que um aglomerado globular típico e encontra-se nos estágios finais da sua dissolução.

Um artigo foi publicado na revista Nature Astronomy.

Fonte: Universitat de Barcelona

Uma dispersão de estrelas

Esta imagem mostra o aglomerado de estrelas aberto NGC 330, que está na constelação de Tucana (O Tucano) e fica a cerca de 180.000 anos-luz de distância dentro da Pequena Nuvem de Magalhães.

© Hubble (NGC 330)

O aglomerado contém uma infinidade de estrelas, muitas das quais estão espalhadas por esta imagem impressionante obtida pelo telescópio espacial Hubble que nos mostram algo novo sobre o Universo.

Esta imagem também contém pistas sobre o funcionamento interno do próprio Hubble. Os padrões entrecruzados em torno das estrelas nesta imagem, conhecidos como picos de difração, foram criados quando a luz das estrelas interagiu com as quatro aletas finas que sustentam o espelho secundário do Hubble.

Como os aglomerados de estrelas se formam a partir de uma única nuvem primordial de gás e poeira, todas as estrelas que eles contêm têm aproximadamente a mesma idade. Isso os torna laboratórios naturais úteis para os astrônomos aprenderem como as estrelas se formam e evoluem. 

Esta imagem usa observações da Wide Field Camera 3 do Hubble e incorpora dados de duas investigações astronômicas muito diferentes. A primeira teve como objetivo entender por que estrelas em aglomerados de estrelas parecem evoluir de forma diferente de estrelas em outros lugares, uma peculiaridade observada pela primeira vez pelo telescópio espacial Hubble. A segunda teve como objetivo determinar o quão grandes as estrelas podem ser antes de se tornarem condenadas a acabar com suas vidas em explosões cataclísmicas de supernova.

Fonte: ESA

Descoberto aglomerado estelar massivo na constelação do Escudo

Uma equipe internacional de astrofísicos liderada pelo Grupo de Astrofísica Estelar da Universidade de Alicante, pelo IAC (Instituto de Astrofísica de Canarias) e pela Universidade de Valparaíso (Chile) descobriu um grande aglomerado de estrelas de idade intermediária na direção da constelação do Escudo.

© IAC (aspecto de Valparaíso 1)

Este objeto, denominado Valparaíso 1, fica a cerca de sete mil anos-luz de distância do Sol e contém pelo menos quinze mil estrelas. Para detectá-lo, foram combinadas observações do satélite Gaia da ESA e de vários outros telescópicos terrestres, incluindo o telescópio Isaac Newton no observatório Roque de los Muchachos (Ilhas Canárias). 

Os aglomerados abertos são grupos de estrelas que nasceram juntas e se movem juntas, ligadas pela gravidade. Isto torna-os laboratórios naturais para o estudo da física e da vida das estrelas. Quanto mais estrelas houver num aglomerado, mais útil será, porque a maior amostra fornece mais chances de encontrar estrelas em fases evolutivas menos frequentes.

É por isso que os astrônomos estão procurando os aglomerados mais massivos da nossa Galáxia, aqueles com mais de dez mil estrelas. Até há vinte anos, pensava-se que estes se formavam apenas em galáxias distantes com propriedades exóticas, mas graças a estas investigações foi possível conhecer agora uma dúzia de aglomerados massivos muito jovens (com menos de 25 milhões de anos), e alguns muito antigos (com bilhões de anos), que são descendentes de aglomerados anteriormente jovens. Mas dificilmente existem aglomerados massivos conhecidos com idades intermediárias, e não se sabia com exatidão se não existiam ou se ainda não haviam sido encontrados. 

O recém-descoberto aglomerado, Valparaíso 1, está a cerca de sete mil anos-luz do Sol e contém pelo menos quinze mil estrelas. A sua descoberta inesperada, numa área bem explorada do céu, sugere que muitos outros aglomerados massivos podem estar escondidos nos campos estelares muito densos que os observadores encontram quando olham em direção ao centro da nossa Galáxia.

Valparaíso 1 contém dúzias de estrelas suficientemente brilhantes para serem observadas através de um telescópio amador, mas perdem-se no meio de uma multidão de estrelas que não pertencem ao aglomerado, que estão à frente ou por trás dele, e que disfarçam a estrutura do aglomerado. 

O aglomerado foi detectado graças ao satélite Gaia da ESA, um telescópio espacial que fornece posições e distâncias extremamente precisas de estrelas muito distantes, e com esta informação foi possível medir os minúsculos movimentos no céu das estrelas ao longo dos anos. Com a combinação de todas as informações, foram detectados aglomerados como grupos de estrelas, que estão à mesma distância de nós, que se movem juntas, grupos de estrelas mais fáceis de detectar usando a física do que apenas olhando para elas no céu.

O resultado foi publicado no periódico Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 

Fonte: Instituto de Astrofísica de Canarias

Descoberta galáxia giratória através de telescópio cósmico natural

Usando o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), os astrônomos encontraram uma galáxia bebê em rotação numa época em que o Universo tinha apenas 7% da sua idade atual.

© ALMA/Hubble (aglomerado de galáxias RXCJ0600-2007)

Assistida pelo efeito de lente gravitacional, a equipe foi capaz de explorar pela primeira vez a natureza de pequenas e escuras "galáxias normais" no início do Universo, representativas da população principal das primeiras galáxias, o que avança em muito a nossa compreensão da fase inicial da evolução galáctica. 

Muitas das galáxias que existiam no início do Universo eram tão pequenas que o seu brilho está bem abaixo do limite dos maiores telescópios atuais da Terra e no espaço, dificultando o estudo das suas propriedades e estrutura interna. No entanto, a luz proveniente da galáxia chamada RXCJ0600-z6 foi altamente ampliada por lentes gravitacionais, tornando-a um alvo ideal para estudar as propriedades e a estrutura de galáxias bebês típicas.

A lente gravitacional é um fenômeno natural no qual a luz emitida por um objeto distante é curvada pela gravidade de um corpo massivo, como uma galáxia ou um aglomerado de galáxias localizado em primeiro plano. Quando olhamos através de uma lente gravitacional, a luz de objetos distantes é ampliada e as suas formas são esticadas, ou seja, é um "telescópio natural" que flutua no espaço. 

A equipe do levantamento ALCS (ALMA Lensing Cluster Survey) usou o ALMA para procurar um grande número de galáxias no início do Universo que são ampliadas pelo efeito de lente gravitacional. Combinando o poder do ALMA, com a ajuda dos telescópios naturais, os pesquisadores são capazes de descobrir e estudar galáxias mais fracas. 

Porque é que é crucial explorar as galáxias mais fracas do início do Universo? A teoria e as simulações preveem que a maioria das galáxias formadas algumas centenas de milhões de anos após o Big Bang são pequenas e, portanto, tênues. Embora várias galáxias no início do Universo já tenham sido observadas anteriormente, devido às capacidades dos telescópios as estudadas foram limitadas aos objetos mais massivos e, portanto, às galáxias menos representativas no início do Universo.

A única maneira de entender a formação padrão das primeiras galáxias e obter uma imagem completa da formação de galáxias é focar nas galáxias mais fracas e numerosas. A equipe do ALCS realizou um programa de observação em larga escala que levou 95 horas, muito tempo para observações típicas do ALMA, para observar as regiões centrais de 33 aglomerados de galáxias que podiam provocar lentes gravitacionais. Um destes aglomerados, chamado RXCJ0600-2007, está localizado na direção da constelação de Lebre e tem cerca de 1.000 trilhões de vezes a massa do Sol. 

A equipe descobriu uma única galáxia distante que está sendo afetada pela lente gravitacional criada por este telescópio natural. O ALMA detectou a luz de íons de carbono e poeira estelar na galáxia, juntamente com dados obtidos com o telescópio Gemini, e determinou que a galáxia é vista cerca de 900 milhões de anos após o Big Bang (há 12,9 bilhões de anos). 

Uma análise mais profunda dos dados do ALMA e do Gemini sugeriu que parte desta fonte é vista 160 vezes mais brilhante do que realmente é. Ao medir com precisão a distribuição de massa do aglomerado de galáxias, é possível "desfazer" o efeito de lente gravitacional e restaurar a aparência original do objeto ampliado. Ao combinar dados do telescópio espacial Hubble e do VLT (Very Large Telescope) do ESO com um modelo teórico, a equipe conseguiu reconstruir a forma real da distante galáxia RXCJ0600-z6. 

A massa total desta galáxia equivale a cerca de 2 a 3 bilhões de sóis, o que corresponde a aproximadamente 1/100 do tamanho da Via Láctea. O que surpreendeu a equipe é que RXCJ0600-z6 está girando. Tradicionalmente, pensava-se que o gás nas galáxias jovens tinha um movimento caótico e aleatório. Apenas recentemente o ALMA descobriu várias galáxias jovens em rotação que desafiaram a estrutura teórica tradicional, mas estas eram várias ordens de magnitude mais brilhantes do que RXCJ0600-z6.

Esta galáxia foi selecionada, entre centenas, para ser observada pelo telescópio espacial James Webb, o telescópio espacial de próxima geração a ser lançado este ano. Por meio de observações conjuntas usando o ALMA e o Webb, será possível desvendar as propriedades do gás e das estrelas numa galáxia bebê e os seus movimentos internos. 

Quando o TMT (Thirty Meter Telescope) e o ELT (Extremely Large Telescope) estiverem concluídos, podem ser capazes de detectar aglomerados de estrelas na galáxia e, possivelmente, até mesmo identificar estrelas individuais. Há um exemplo de lente gravitacional que tem sido usado para observar uma única estrela a 9,5 bilhões de anos-luz, e esta investigação tem o potencial de estender esta distância para menos de um bilhão de anos-luz após o nascimento do Universo.

Um artigo foi publicado no Astrophysical Journal.

Fonte: Institute for Cosmic Ray Research

Novas informações sobre a formação estelar

De acordo com a cientista Grace Wolf-Chase, do PSI (Planetary Science Institute), uma descoberta fortuita por cientistas cidadãos forneceu uma nova janela única para os diversos ambientes que produzem estrelas e aglomerados de estrelas, revelando a presença de "berçários estelares" antes de novas estrelas emergirem das suas nuvens natais.

© NASA/JPL-Caltech (bola amarela e bolha)

"As 'bolas amarelas' são características pequenas e compactas que foram identificadas em imagens infravermelhas obtidas pelo telescópio espacial Spitzer durante discussões online do Projeto Via Láctea, uma iniciativa da plataforma cidadã online zooniverse.org, que pediu a cientistas cidadãos para ajudar a identificar características associadas com estrelas jovens e massivas com mais de 10 massas solares," disse Wolf-Chase. "As primeiras investigações sugeriram que as bolas amarelas são produzidas por estrelas jovens à medida que aquecem o gás circundante e a poeira de onde nasceram." 

As bolas amarelas descobertas por cientistas cidadãos liberam luz infravermelha num estágio muito inicial no desenvolvimento de aglomerados estelares, quando têm uns "meros" cem mil anos. Este é o ponto em que a sua presença é revelada pela primeira vez, mas permanecem incrustadas nos seus casulos empoeirados natais. 

A pesquisa mostra que a formação de aglomerados estelares com essencialmente todas as massas passam por um estágio de bola amarela. Alguns destes aglomerados primordiais formam estrelas massivas com mais de 10 vezes a massa do Sol que vão esculpir os seus ambientes em "bolhas" por meio de fortes ventos estelares e radiação ultravioleta severa, enquanto outras não. 

Ao longo de um milhão de anos, as bolhas podem expandir-se para dezenas de anos-luz de diâmetro. Os pesquisadores mostraram que é possível extrair informações sobre as massas e idades dos aglomerados estelares em desenvolvimento apenas através das "cores" infravermelhas das bolas amarelas, sem outras observações extensas como espectroscopia.

Durante a procura por bolhas no Projeto Via Láctea, cientistas cidadãos usaram o fórum de discussão do projeto para assinalar objetos pequenos e redondos que parecem amarelos nas imagens infravermelhas representativas. 

"Os cientistas inicialmente pensaram que estas podiam ser versões muito jovens das bolhas e incluímos a identificação de bolas amarelas como o objetivo principal de uma versão do Projeto Via Láctea que foi lançada em 2016," disse Wolf-Chase. 

Isto resultou na identificação de 6.176 bolas amarelas em mais de um-terço da Via Láctea. A sua aparência amarela distinta está relacionada com comprimentos de onda que traçam moléculas orgânicas complexas e poeira à medida que são aquecidas por estrelas muito jovens embutidas nas suas nuvens de nascimento.

"O nosso trabalho analisa um subconjunto de 516 bolas amarelas e mostra que apenas cerca de 20% das bolas amarelas vão formar bolhas associadas com estrelas massivas, enquanto aproximadamente 80% destes objetos sinalizam a posição de regiões que formam estrelas menos massivas," salientou Wolf-Chase. 

Este trabalho mostra o grande valor da ciência cidadã ao abrir uma nova janela para a nossa compreensão da formação estelar.

Um artigo foi publicado no periódico The Astrophysical Journal.

Fonte: Planetary Science Institute

O aglomerado de estrelas mais próximo do Sol está sendo destruído?

Dados do satélite de mapeamento estelar Gaia da ESA revelaram evidências tentadoras de que o aglomerados de estrelas mais próximo do Sol está sendo perturbado pela influência gravitacional de uma estrutura massiva, mas invisível, na nossa Galáxia.

© Hubble (Híades)

A ser verdade, isto pode fornecer evidências de uma população suspeita de "sub-halos de matéria escura". Estas nuvens invisíveis de partículas são consideradas relíquias da formação da Via Láctea, e estão agora espalhadas pela Galáxia, formando uma subestrutura invisível que exerce uma influência gravitacional perceptível em qualquer coisa que se aproxime demais. 

A pesquisadora Tereza Jerabkova e colegas da ESA e do ESO fizeram a descoberta enquanto estudavam a forma como um aglomerado estelar próximo está se fundindo com o plano de fundo geral das estrelas na nossa Galáxia. Esta descoberta teve por base o catálogo EDR3 (Early third Data Release) do Gaia e dados do segundo catálogo. 

A equipe escolheu as Híades como o seu alvo porque é o aglomerado de estrelas mais próximo do Sol. Está localizado a pouco mais de 153 anos-luz de distância e é facilmente visível para os observadores do céu nos hemisfério norte e sul como uma forma conspícua em "V" de estrelas brilhantes que assinalam a cabeça da constelação de Touro.

Além das estrelas brilhantes facilmente visíveis, os telescópios revelam cerca de cem estrelas mais fracas contidas numa região esférica do espaço com aproximadamente 60 anos-luz de diâmetro. Um aglomerado perderá estrelas naturalmente, porque à medida que estas estrelas se movem dentro do aglomerado, puxam-se gravitacionalmente. Estas atrações gravitacionais constantes mudam ligeiramente as velocidades das estrelas, movendo algumas para as orlas do aglomerado. 

A partir daí, as estrelas podem ser varridas pela atração gravitacional da galáxia, formando duas longas caudas. Uma cauda segue o aglomerado, a outra vai à sua frente. São conhecidas como caudas de maré e foram amplamente estudadas em galáxias em colisão, mas até muito recentemente ninguém as tinha visto num aglomerado estelar aberto próximo.

A chave para detectar caudas de maré é identificar quais as estrelas no céu que se movem de maneira semelhante ao aglomerado estelar. O Gaia torna isto fácil porque mede com precisão a distância e o movimento de mais de um bilhão de estrelas na nossa Galáxia. 

As tentativas anteriores por outras equipes tiveram apenas sucesso limitado porque os foram procuradas estrelas que correspondessem intimamente ao movimento do aglomerado. Isto excluiu membros que partiram no início da sua história de 600-700 milhões de anos e que estão agora viajando em órbitas diferentes. 

Para entender o alcance das órbitas foi construído um modelo de computador que simulava as várias perturbações que as estrelas fugitivas do aglomerado poderiam sentir durante as suas centenas de milhões de anos no espaço. Foi depois de executar este código e, em seguida, comparar as simulações com os dados reais, que a verdadeira extensão das caudas de maré das Híades foram reveladas.

Tereza e colegas encontraram milhares de ex-membros nos dados do Gaia. Estas estrelas estendem-se agora por milhares de anos-luz ao longo da Galáxia em duas enormes caudas de maré. Mas a verdadeira surpresa foi que a cauda de maré traseira parecia ter estrelas em falta. Isto indica que algo muito mais brutal está ocorrendo do que o aglomerado estelar se dispersando suavemente.Notou-se que os dados poderiam ser reproduzidos se aquela cauda colidisse com uma nuvem de matéria contendo cerca de 10 milhões de massas solares.

Mas o que poderia ser este amontoado de matéria? Não existem observações de uma nuvem de gás ou de um aglomerado estelar tão massivo nas proximidades. Se nenhuma estrutura visível for detectada mesmo em levantamentos futuros, Tereza sugere que este objeto pode ser um sub-halo de matéria escura. 

Estes são agregados naturais de matéria escura que se pensa ajudarem a moldar a galáxia durante a sua formação. Este novo trabalho mostra como o Gaia está ajudando os astrônomos a mapear esta estrutura invisível de matéria escura da Galáxia. "Com o Gaia, a forma como vemos a Via Láctea mudou completamente. E tendo provado a técnica com as Híades, os pesquisadores estão agora estendendo o trabalho à procura de caudas de maré em outros aglomerados de estrelas mais distantes.

Fonte: ESA

Descoberto o maior aglomerado de galáxias do Universo primitivo

Um estudo, liderado por pesquisadores do IAC (Instituto de Astrofísica de Canarias) e realizado com o OSIRIS, um instrumento acoplado ao GTC (Gran Telescopio Canarias), descobriu o aglomerado de galáxias em formação mais densamente povoado do Universo primitivo.

© NASA/ESA/IAC (aglomerado de galáxias em formação)

Os círculos indicam os novos membros descobertos com o GTC; 4 deles são mostrados em detalhe.

Os pesquisadores preveem que esta estrutura, que fica a 12,5 bilhões de anos-luz, terá evoluído para se tornar um aglomerado semelhante ao de Virgem, vizinho do Grupo Local de galáxias ao qual pertence a Via Láctea. 

Os aglomerados de galáxias são grupos de galáxias que permanecem juntas devido à ação da gravidade. Para entender a evolução destes agrupamentos de galáxias, os cientistas procuram estruturas em formação, os chamados protoaglomerados galácticos, no início do Universo. 

Em 2012, astrônomos fizeram uma determinação precisa da distância da galáxia HDF850.1, conhecida como uma das galáxias com o maior ritmo de formação estelar no Universo observável. Para sua surpresa, os cientistas também descobriram que esta galáxia, que fica numa das regiões mais estudadas do céu conhecida como HDF/GOODS-North, faz parte de um grupo de mais ou menos uma dúzia de protogaláxias que se formaram durante os primeiros bilhões de anos da história cósmica. 

Antes da sua descoberta, apenas era conhecido um outro grupo primordial semelhante. Agora, graças a uma nova pesquisa com o instrumento OSIRIS do GTC, a equipe mostrou que é uma das regiões mais densamente povoadas de galáxias no Universo primitivo e, pela primeira vez, realizaram um estudo detalhado das propriedades físicas deste sistema.

Surpreendentemente, descobrimos que todos os membros do aglomerado estudado até agora, cerca de duas dúzias, são galáxias com formação estelar normal, e que a galáxia central parece dominar a produção de estrelas nesta estrutura. 

Este estudo recente mostra que este aglomerado de galáxias em formação é formado por vários componentes, ou "zonas" com diferenças em termos de evolução. Os astrônomos preveem que esta estrutura mudará gradualmente até se tornar um aglomerado de galáxias semelhante ao de Virgem, a região central do superaglomerado com o mesmo nome onde está situado o Grupo Local de galáxias ao qual a Via Láctea pertence.

A distância medida a estas fontes estudadas concorda perfeitamente com as previsões baseadas em observações fotométricas feitas anteriormente no GTC por Pablo Arrabal Haro, ex-aluno de doutoramento no IAC, orientado por José Miguel Rodríguez Espinosa, pesquisador do IAC e secretário-geral adjunto da União Astronômica Internacional. Arrabal desenvolveu um método para selecionar galáxias com ritmos normais de formação estelar, baseado no levantamento fotométrico SHARDS (Survey for High-z Absorption Red and Dead Sources), um Grande Programa do ESO realizado no GTC.

O estudo foi publicado no periódico Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Fonte: Instituto de Astrofísica de Canarias

Medições da luz em aglomerado sugerem ligação com a matéria escura

Uma combinação de dados observacionais e simulações sofisticadas de computador deu passos em frente num campo da astrofísica com poucos avanços no último meio século.

© J. Golden-Marx/Y. Zhang (luz intra-aglomerado)

À esquerda temos uma imagem simulada na qual a luz intra-aglomerado é visível como uma neblina difusa entre picos discretos de brilho, as galáxias. Em observações, como as da direita, esta componente de luz intra-aglomerado é amplamente abafada pelo ruído.

O DES (Dark Energy Survey), com sede no Laboratório Nacional do Acelerador Fermi do Departamento de Energia dos EUA, publicou uma série de novos resultados sobre a luz intra-aglomerado, um tipo tênue de luz encontrada dentro de aglomerados de galáxia. Um primeiro artigo foi publicado na revista The Astrophysical Journal em abril de 2019. Outro apareceu mais recentemente na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 

Numa descoberta surpreendente deste último trabalho, os físicos do DES descobriram novas evidências de que a luz intra-aglomerado pode fornecer uma nova maneira de medir uma substância misteriosa chamada matéria escura. A fonte da luz intra-aglomerado parece ser estrelas errantes, aquelas que não estão gravitacionalmente ligadas a nenhuma galáxia. 

Há muito que se suspeita que a luz intra-aglomerado seja um componente significativo dos aglomerados de galáxias, mas o seu brilho fraco torna-a difícil de medir. Ninguém sabe quanto existe ou até que ponto se espalhou pelos aglomerados de galáxias.

"Observacionalmente, descobrimos que a luz intra-aglomerado é um marcador radial muito bom da matéria escura. Isto significa que a luz intra-aglomerado é relativamente brilhante, a matéria escura é relativamente densa," disse Yuanyuan Zhang, cientista do Fermilab que liderou ambos os estudos. 

Embora invisível, a matéria escura é responsável pela maior parte da matéria no Universo. Em que consiste a matéria escura é um dos maiores mistérios da cosmologia moderna. Sabe-se apenas que difere muito da matéria normal que consiste dos prótons, nêutrons e elétrons que dominam a vida quotidiana. 

A maioria dos astrofísicos mede a luz intra-aglomerado no centro de um aglomerado de galáxias, onde é mais brilhante e abundante. No entanto, os colaboradores do DES conseguiram obter a medição da luz intra-aglomerado mais radialmente estendida até agora. A equipe usou lentes gravitacionais fracas para comparar a distribuição radial da luz intra-aglomerado, como muda com a distância ao centro, com a distribuição radial da massa de um aglomerado de galáxias. 

A lente gravitacional fraca é um método sensível à matéria escura para medir a massa de uma galáxia ou aglomerado. Ocorre quando a gravidade de uma estrela ou aglomerado em primeiro plano desvia a luz de uma galáxia mais distante, distorcendo a sua forma aparente. Descobriu-se observacionalmente que a luz intra-aglomerado reflete a distribuição tanto da massa visível total de um aglomerado de galáxias quanto, possivelmente, a distribuição da matéria escura invisível.

Para obter mais informações, foi usada sofisticada simulação de computador para estudar a relação entre a luz intra-aglomerado e a matéria escura. Foi descoberto que os perfis radiais entre os dois fenômenos na simulação não estavam de acordo com os dados observacionais.

A luz intra-aglomerado que a equipe mediu é cerca de cem a mil vezes mais tênue do que a que os cientistas do DES normalmente tentam medir. Os astrofísicos normalmente fazem medições da luz intra-aglomerado usando um punhado de aglomerados de galáxias de cada vez. Para obter uma imagem maior e para reduzir o ruído, a equipe do DES calculou estatisticamente uma média de 300 aglomerados de galáxias no primeiro estudo e mais de 500 no segundo. Todos eles estão a alguns bilhões de anos-luz da Terra. Para filtrar o sinal do ruído de cada agloemrado são necessários muitos dados, que é exatamente o que o DES gerou. 

No início de 2019, o DES completou a sua missão de seis anos de observar centenas de milhões de galáxias distantes nos céus do hemisfério sul e publicou este mês o seu segundo lançamento de dados. As medições da luz intra-aglomerado sondam aglomerados que estão até 3,3 bilhões de anos-luz da Terra. Em estudos futuros, os astrônomos pretendem estudar a evolução do desvio para o vermelho da luz intra-aglomerado, como muda com o tempo cósmico.  

Fonte: Fermi National Accelerator Laboratory

A procura de um buraco negro gigante desaparecido

O paradeiro de um buraco negro supermassivo acabou de ficar mais misterioso.

© Chandra/Hubble/Subaru (Abell 2261)

Apesar da procura com o observatório de raios X Chandra e o telescópio espacial Hubble, os astrônomos não conseguem encontrar um buraco negro distante com uma massa estimada entre 3 bilhões e 100 bilhões de vezes a massa do Sol. Este buraco negro ausente deve estar na enorme galáxia no centro do aglomerado de galáxias Abell 2261, localizado a aproximadamente 2,7 bilhões de anos-luz da Terra. 

Esta imagem composta de Abell 2261 contém dados ópticos do telescópio espacial Hubble e do telescópio Subaru, mostrando galáxias do aglomerado e no plano de fundo, e dados do Chandra, mostrando gás quente (em tons de cor-de-rosa) permeando o aglomerado. O meio da imagem mostra a grande galáxia elíptica no centro do aglomerado. 

Quase todas as grandes galáxias do Universo contêm um buraco negro supermassivo no seu centro, com uma massa milhões ou bilhões de vezes a do Sol. Já que a massa de um buraco negro central geralmente acompanha a massa da própria galáxia, os astrônomos esperam que a galáxia no centro de Abell 2261 contenha um buraco negro supermassivo que rivaliza com a massa de alguns dos maiores buracos negros conhecidos no Universo. 

Usando dados do Chandra obtidos em 1999 e 2004, os astrônomos já haviam procurado, no centro da grande galáxia central de Abell 2261, sinais de um buraco negro supermassivo. Procuraram material que foi superaquecido enquanto caía em direção ao buraco negro e que produziu raios X, mas não detectaram tal fonte. 

Agora, com novas e mais longas observações do Chandra obtidas em 2018, uma equipe liderada por Kayhan Gultekin da Universidade do Michigan realizou uma busca mais profunda pelo buraco negro no centro da galáxia. Também consideraram uma explicação alternativa, na qual o buraco negro foi ejetado do centro da galáxia hospedeira. 

Este evento violento pode ter resultado da fusão de duas galáxias para formar a galáxia observada, acompanhada pela fusão dos dois buracos negros de cada galáxia num enorme buraco negro. Quando os buracos negros se fundem, produzem ondulações no espaço-tempo chamadas ondas gravitacionais. Se a enorme quantidade de ondas gravitacionais geradas por tal evento fosse mais forte numa direção do que em outra, a teoria prevê que o novo buraco negro ainda mais massivo teria sido enviado para longe do centro da galáxia na direção oposta. É o que se chama de buraco negro em recuo. 

Os astrônomos não encontraram evidências definitivas de buracos negros em recuo e nem se sabe se os buracos negros supermassivos chegam perto o suficiente uns dos outros para produzir ondas gravitacionais e se fundirem; até agora,  foi apenas verificado as fusões de buracos negros muito menores. A detecção de buracos negros supermassivos em recuo encorajaria os cientistas a usar e desenvolver observatórios para procurar ondas gravitacionais de buracos negros supermassivos que se fundem.

O Abell 2261 é um excelente aglomerado para procurar um buraco negro em recuo porque existem dois sinais indiretos da fusão entre dois buracos negros supermassivos. Em primeiro lugar, os dados das observações ópticas do Hubble e do Subaru revelam um núcleo gigantesco, que é muito maior do que o esperado para uma galáxia do seu tamanho.

O segundo detalhe é que a concentração mais densa de estrelas na galáxia está a mais de 2.000 anos-luz de distância do centro galáctico, o que é surpreendentemente distante. Estas características foram identificadas pela primeira vez por Marc Postman do STScI (Space Telescope Science Institute) e colaboradores nas suas imagens anteriores através do Hubble e Subaru, e levaram-nos a sugerir a ideia de um buraco negro fundido em Abell 2261.

Durante uma fusão, o buraco negro supermassivo de cada galáxia colapsa em direção ao centro da galáxia recém-coalescida. Se ficarem ligados um ao outro pela gravidade e a sua órbita começar a encolher, espera-se que os buracos negros interajam com as estrelas circundantes e as ejetem do centro da galáxia. Isto explicaria o grande núcleo de Abell 2261.

A concentração estelar fora do centro também pode ter sido causada por um evento violento, como a fusão de dois buracos negros supermassivos e o subsequente recuo de um único e maior buraco negro resultante. Embora existam indícios da ocorrência de uma fusão entre buracos negros, nem os dados do Chandra nem os do Hubble mostram evidências do próprio buraco negro. 

Os pesquisadores da Universidade da Virgínia Ocidental, já haviam usado o Hubble para procurar um aglomerado de estrelas que pode ter sido transportado por um buraco negro em recuo. Estudaram três aglomerados perto do centro da galáxia e examinaram se os movimentos das estrelas nestes aglomerados são altos o suficiente para sugerir que contêm um buraco negro com dez bilhões de vezes a massa do Sol. Não encontraram evidências claras de um buraco negro em dois dos aglomerados e as estrelas no outro eram demasiado fracas para produzir conclusões úteis. 

Os pesquisadores também estudaram previamente observações de Abell 2261 com o VLA (Karl G. Jansky Very Large Array). A emissão de rádio detectada perto do centro da galáxia mostrou evidências de atividade de um buraco negro supermassivo ocorrida há 50 milhões de anos, mas não indica que o centro da galáxia atualmente contém um buraco negro.

Voltaram-se então para o Chandra em busca de material que havia sido superaquecido e produzido raios X ao cair em direção ao buraco negro. Embora os dados do Chandra tenham revelado que o gás quente mais denso não estava no centro da galáxia, não revelaram nenhuma possível assinatura de raios X de um buraco negro em crescimento, ou seja, não foi encontrada nenhuma fonte de raios X no centro do aglomerado de galáxias, ou em qualquer um dos aglomerados estelares, ou no local da emissão de rádio. 

Os astrônomos concluíram que ou não há nenhum buraco negro nestes locais ou que está puxando o material demasiado devagar para produzir um sinal de raios X detectável. O mistério da localização deste gigantesco buraco negro continua. Embora a procura não tenha sido bem-sucedida, permanece a esperança para os astrônomos que procurem este buraco negro supermassivo no futuro. Uma vez lançado, o telescópio espacial James Webb poderá revelar a presença de um buraco negro supermassivo no centro da galáxia ou num dos aglomerados de estrelas. Se não for encontrado o buraco negro, então a melhor explicação é que o buraco negro recuou bem para fora do centro da galáxia.

Fonte: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

Novos dados do Hubble explicam matéria escura em falta

Novos dados do telescópio espacial Hubble fornecem mais evidências para a interrupção de marés na galáxia NGC 1052-DF4.

© Observatório Teide (região em torno da galáxia NGC 1052-DF4)

Este resultado explica uma descoberta anterior de que esta galáxia está perdendo a maior parte da sua matéria escura. Ao estudar a luz da galáxia e a distribuição dos aglomerados globulares, notou-se que as forças da gravidade da galáxia vizinha NGC 1035 retiraram a matéria escura de NGC 1052-DF4 e agora estão destruindo a galáxia.

Em 2018, pesquisadores usando o telescópio espacial Hubble e vários outros observatórios descobriram, pela primeira vez, uma galáxia na nossa vizinhança cósmica desprovida da maior parte da sua matéria escura. 

Esta descoberta da galáxia NGC 1052-DF2 foi uma surpresa para os astrônomos, pois entende-se que a matéria escura é constituinte chave dos modelos atuais de formação e evolução galáctica. Na verdade, sem a presença da matéria escura, o gás primordial não teria força gravitacional suficiente para começar a entrar em colapso e formar novas galáxias.

Um ano depois, foi descoberta outra galáxia sem matéria escura, NGC 1052-DF4, o que gerou intensos debates entre os astrônomos sobre a natureza destes objetos. Agora, novos dados do Hubble foram usados para explicar a razão por trás da falta de matéria escura na NGC 1052-DF4, que reside a 45 milhões de anos-luz de distância. 

Descobriu-se que a falta de matéria escura pode ser explicada pelos efeitos de perturbação de marés. As forças da gravidade da vizinha galáxia massiva NGC 1035 estão dilacerando a NGC 1052-DF4. Durante este processo, a matéria escura é removida, enquanto as estrelas recebem os efeitos da interação com outra galáxia num estágio posterior.

Até agora, esta forma de remoção de matéria escura permaneceu escondida, pois só pode ser observada usando imagens extremamente profundas que podem revelar características extremamente tênues. 

Graças à alta resolução do Hubble, foi possível identificar a população de aglomerados globulares da galáxia. O GTC (Gran Telescopio Canarias) de 10,4 metros e o telescópio IAC80, também nas Canárias, Espanha, foram usados para complementar as observações do Hubble, estudando ainda mais os dados. 

Pensa-se que os aglomerados globulares sejam formados nos episódios de intensa formação estelar que dão forma às galáxias. Os seus tamanhos compactos e a luminosidade tornam-nos facilmente observáveis e, portanto, são bons rastreadores das propriedades da sua galáxia hospedeira. 

Desta forma, ao estudar e caracterizar a distribuição espacial dos aglomerados na NGC 1052-DF4, os astrônomos podem desenvolver uma visão do estado atual da própria galáxia. O alinhamento destes aglomerados globulares sugere que estão sendo "despojados" da sua galáxia hospedeira, e isso apoia a conclusão de que está ocorrendo perturbação de marés.

Ao estudar a luz da galáxia, foram encontradas evidências de caudas de maré, que são formadas por material que se afasta da NGC 1052-DF4, isto apoia ainda mais a conclusão de que é um evento de perturbação. 

Análises adicionais concluíram que as partes centrais da galáxia permanecem intocadas e apenas +/- 7% da massa estelar da galáxia está hospedada nestas caudas de maré. Isto significa que a matéria escura, que está menos concentrada do que as estrelas, foi previamente e preferencialmente removida da galáxia, e agora o componente estelar externo está começando a ser removido também.

Com o tempo, a NGC 1052-DF4 será canibalizada pelo grande sistema em torno de NGC 1035, com pelo menos algumas das suas estrelas flutuando livremente no espaço profundo.

A descoberta de evidências que apoiam o mecanismo de perturbação de marés como a explicação para a falta de matéria escura na galáxia não só resolveu um enigma astronômico, como também trouxe um suspiro de alívio aos astrônomos. Esta descoberta reconcilia o conhecimento existente de como as galáxias se formam e evoluem com o modelo cosmológico mais favorável.

Um artigo foi publicado no periódico The Astrophysical Journal.

Fonte: Instituto de Astrofísica de Canárias