Detalhes de uma "água-viva" cósmica

A cerca de 320 milhões de anos-luz de distância, uma galáxia atravessa seu aglomerado, deixando para trás filetes de gás onde novas estrelas começam a se formar.

© Hubble / ALMA (NGC 4858)

Uma imagem da galáxia NGC 4858 feita pelo telescópio espacial Hubble mostra os tentáculos estelares estendendo-se para o norte a partir do disco espiral barrado. O gás molecular frio na NGC 4858, observado pelo radiotelescópio ALMA com sua cauda interna em forma de "orelha de coelho", é mostrado em laranja.

No denso mar de galáxias que compõe o aglomerado, o gás quente no ambiente atravessa a galáxia viajante como vento, soprando seu gás sem perturbar suas estrelas. Esse tipo de galáxia é conhecido como "água-viva" devido à aparência ondulada das caudas gasosas.

Harrison Souchereau (Universidade de Yale) liderou observações usando o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), de 23 galáxias-água-viva em aglomerados próximos por meio do levantamento ALMA-JELLY. O ALMA não só consegue produzir imagens impressionantes das galáxias desmembradas, como também pode medir a velocidade do gás frio em suas caudas.

Observando a NGC 4858, uma galáxia no Aglomerado Coma, a equipe encontrou não apenas uma, mas duas caudas, chamadas de “orelhas de coelho”, que se originaram de uma colisão lateral com o vento contrário do aglomerado. Ao compreender o impacto da interação da galáxia com seu ambiente local, é esperado obter informações sobre como esses gigantes de estrelas, gás e poeira evoluem e continuam formando estrelas.

Quando as galáxias passam por um aglomerado de galáxias, muitas vezes deixam de atingir as outras galáxias. Mas o gás quente que permeia o aglomerado tem um efeito descomunal conhecido como redução da pressão de aríete. Mesmo em um dia sem vento, ao colocar a mão para fora da janela de um carro em movimento, você ainda sente um vento na mão, criado pelo seu próprio movimento, isso é pressão de aríete. 

A NGC 4858 viaja a 90.000 km/h pelo aglomerado de Coma. Foi medido brilhantes aglomerados azuis de luz estelar em suas grandes caudas de gás, indicando formação estelar recente. Como a pressão de impacto não é forte o suficiente para arrancar estrelas e gás, essas estrelas tiveram que nascer nas próprias caudas.

Para entender o impacto da pressão de aríete na galáxia sem o efeito da rotação, a equipe subtraiu a rotação da galáxia de suas observações. Isso deixou os movimentos no gás devido apenas à pressão de aríete. Estranhamente, a equipe descobriu que o gás na base da cauda estava se movendo na direção oposta ao que eles esperavam. Acredita-se que o gás pode, na verdade, ser um vento galáctico que agora está caindo de volta para o disco. A pressão de aríete primeiro empurra o gás para fora ao longo do lado do disco que está girando com o vento, onde pode ser removido com muito mais facilidade. Mas o gás também continua girando e, ao atingir o outro lado do disco, seu movimento vai contra a pressão do vento de impacto.

A equipe simulou galáxias em uma espécie de túnel de vento e observou um mecanismo semelhante emergir, especialmente para galáxias que atingem o vento de lado. Essa imagem pode surgir para galáxias sem qualquer tipo de estrutura espiral, mas NGC 4858 possui braços espirais fortes, sendo isso que produz as caudas em formato de orelhas de coelho.

As duas estruturas em formato de orelhas de coelho que são notadas nesta galáxia são provavelmente dois componentes inteiros de braços espirais que foram completamente removidos, e estão em diferentes estágios evolutivos. O recuo de gás frio para uma galáxia como esta nunca foi observado antes de forma tão clara e inequívoca.

Essa descoberta é apenas um dos resultados do levantamento ALMA-JELLY, que visa revelar como diferentes galáxias interagem com o ambiente cósmico mais amplo. O estudo das interações da NGC 4858 com seu ambiente fornece uma janela para algumas das condições mais extremas do Universo.

Um artigo foi publicado no periódico The Astrophysical Journal.

Fonte: Sky & Telescope

Estrutura cósmica colossal descoberta em aglomerado de galáxias

Astrônomos descobriram a maior nuvem conhecida de partículas energéticas ao redor de um aglomerado de galáxias, abrangendo quase 20 milhões de anos-luz.

© NASA (aglomerado de galáxias PLCK G287.0+32.9)

Esta nova imagem composta, feita com raios X do Observatório de Raios X Chandra da NASA (azul e roxo), dados de rádio do radiotelescópio MeerKAT (laranja e amarelo) e uma imagem óptica do PanSTARRS (vermelho, verde e azul), mostra o aglomerado de galáxias PLCK G287.0+32.9.

A descoberta desafia teorias antigas sobre como as partículas permanecem energizadas ao longo do tempo. Em vez de ser energizada por galáxias próximas, esta vasta região parece ser energizada por ondas de choque gigantes e turbulência que se movem através do gás quente entre as galáxias.

Localizado a cinco bilhões de anos-luz da Terra, PLCK G287.0+32.9 é um enorme aglomerado de galáxias que tem despertado o interesse dos astrônomos desde sua primeira detecção em 2011. Estudos anteriores detectaram duas relíquias brilhantes, ondas de choque gigantes que iluminaram as bordas do aglomerado. Mas eles não detectaram a vasta e tênue emissão de rádio que preenche o espaço entre elas. Novas imagens de rádio revelam que todo o aglomerado está envolto em um tênue brilho de rádio, quase 20 vezes o diâmetro da Via Láctea, sugerindo que algo muito maior e mais poderoso está em ação.

Uma nuvem de partículas energéticas deste tamanho nunca foi observada neste aglomerado de galáxias ou em qualquer outro. O detentor do recorde anterior, Abell 2255, abrange aproximadamente 16,3 milhões de anos-luz.

Nas profundezas da região central do aglomerado, a equipe detectou um halo de rádio com aproximadamente 11,4 milhões de anos-luz de diâmetro, o primeiro de seu tamanho visto em 2,4 GHz, uma frequência de rádio onde halos deste tamanho geralmente não são visíveis. As descobertas levantam questões, pois fornecem fortes evidências da presença de elétrons de raios cósmicos e campos magnéticos estendidos até a periferia dos aglomerados. No entanto, ainda não está claro como esses elétrons se aceleraram em distâncias tão grandes. Halos de rádio muito extensos são geralmente visíveis apenas em frequências mais baixas porque os elétrons que os produzem perderam energia.

A descoberta oferece aos pesquisadores uma nova maneira de estudar os campos magnéticos cósmicos, uma das principais questões sem resposta na astrofísica, que pode ajudar os cientistas a entender como os campos magnéticos moldam o Universo em escalas maiores.

Um artigo foi publicado no periódico Astronomy and Astrophysics.

Fonte: Harvard–Smithsonian Center for Astrophysics

Refinando a massa do Aglomerado da Bala

O telescópio espacial James Webb focou-se recentemente no Aglomerado da Bala, fornecendo imagens altamente detalhadas que mostram uma maior abundância de galáxias extremamente tênues e distantes.

© Webb (região central do Aglomerado da Bala)

Usando as nítidas observações no infravermelho próximo desta região, os pesquisadores mapearam de forma mais completa o conteúdo dos aglomerados de galáxias em colisão. A imagem mostra a região central do Aglomerado da Bala, que é constituído por dois enormes aglomerados de galáxias. O vasto número de galáxias e estrelas em primeiro plano na imagem foi captado pelo telescópio espacial James Webb no infravermelho próximo. Os raios X brilhantes e quentes foram captados pelo observatório de raios X Chandra da NASA aparecendo em cor-de-rosa. O azul representa a matéria escura, que foi mapeada com precisão com as imagens detalhadas do Webb. 

Normalmente, o gás, a poeira, as estrelas e a matéria escura estão combinados em galáxias, mesmo quando estão ligados gravitacionalmente dentro de grupos maiores conhecidos como aglomerados de galáxias. O Aglomerado da Bala é incomum na medida em que o gás no interior do aglomerado e a matéria escura estão separados, fornecendo mais evidências a favor da matéria escura. A massa do Aglomerado da Bala foi medida com o maior conjunto de dados de lentes gravitacionais até à data, desde os núcleos dos aglomerados de galáxias até à sua periferia. As lentes gravitacionais permitem inferir a distribuição da matéria escura.

No total, a equipe mediu milhares de galáxias nas imagens do Webb para "pesar" com precisão a massa visível e invisível destes aglomerados de galáxias. Também mapearam e mediram cuidadosamente a luz coletiva emitida por estrelas que já não estão ligadas a galáxias individuais. Se estas estrelas não estiverem ligadas a galáxias, mas sim à matéria escura do aglomerado, poderá ser mais fácil determinar mais pormenores sobre a matéria invisível.

O aglomerado galáctico à esquerda tem uma área assimétrica e alongada de massa ao longo da margem esquerda da região azul, o que é uma pista que aponta para fusões anteriores nesse aglomerado. A matéria escura não emite, reflete ou absorve luz, e as descobertas indicam que a matéria escura não mostra sinais de autointeração significativa. Se a matéria escura se autointeragisse nas observações do Webb, seria visto um desvio entre as galáxias e a respectiva matéria escura. À medida que os aglomerados de galáxias colidiam, o seu gás foi arrastado e deixado para trás, o que os raios X confirmam. As observações do Webb mostram que a matéria escura continua alinhada com as galáxias, e não foi arrastada.

Embora medições anteriores com outros telescópios também tenham identificado massa invisível para além da massa das galáxias, era ainda possível que a matéria escura pudesse interagir consigo própria até certo ponto. Estas novas observações colocam limites mais fortes no comportamento das partículas de matéria escura. Os novos aglomerados estranhos e a linha alongada de massa que foi identificado podem significar que o Aglomerado da Bala foi produzido por mais do que uma colisão de aglomerados de galáxias há bilhões de anos.

O aglomerado maior, que agora se situa à esquerda, pode ter sofrido uma pequena colisão antes de embater no aglomerado de galáxias agora à direita. O mesmo aglomerado maior pode também ter sofrido depois uma interação violenta, causando um abalo adicional do seu conteúdo.

Num futuro próximo, os pesquisadores terão também imagens expansivas no infravermelho próximo pelo telescópio espacial Nancy Grace Roman da NASA, que deverá ser lançado em maio de 2027. Com este telescópio serão obtidas estimativas completas da massa de todo o Aglomerado da Bala, o que permitirá recriar a colisão real em computadores. O Aglomerado da Bala encontra-se na direção da constelação de Quilha, a 3,8 bilhões de anos-luz da Terra.

Um artigo foi publicado no periódico The Astrophysical Journal Letters.

Fonte: Space Telescope Science Institute

Uma galáxia espiral e um aglomerado estelar aberto

A galáxia espiral NGC 6946 e o aglomerado estelar aberto NGC 6939 compartilham este instantâneo cósmico, composto por mais de 68 horas de dados de imagem captados com um pequeno telescópio no planeta Terra.

© Alberto Pisabarro (NGC 6946 & NGC 6939)

O campo de visão abrange cerca de 1 grau ou 2 luas cheias no céu em direção à constelação do norte de Cefeu. Vistas através de tênues nuvens de poeira interestelar perto do plano da nossa galáxia, a Via Láctea, as estrelas do aglomerado aberto NGC 6939 estão a 5.600 anos-luz de distância, perto do canto inferior direito da imagem. Ele foi descoberto pelo astrônomo William Herschel em 1798.

A galáxia espiral NGC 6946 está no canto superior esquerdo, mas fica a cerca de 22 milhões de anos-luz de distância. Ela também foi descoberta no mesmo ano em 7 de Setembro por William Herschel. Nos últimos 100 anos, 10 supernovas foram descobertas em NGC 6946, a última vista em 2017. Em comparação, a taxa média de supernovas na Via Láctea é de cerca de 1 a cada 100 anos. Por isso, a NGC 6946 também é conhecida como Galáxia dos Fogos de Artifício.

Fonte: NASA

A imagem perdida de um quasar

Astrônomos ficaram intrigados com o motivo pelo qual um quasar com lente gravitacional não tinha uma de suas imagens, até que o observatório de raios X Chandra a encontrou.

© Chandra (quasar ausente, rotulado em E)

Se um objeto aparece no céu em quatro lugares ao mesmo tempo, pode parecer ganancioso dos astrônomos pedir mais. No caso de uma galáxia distante chamada HE0230-2130, no entanto, a ausência de uma quinta imagem foi inesperada. Como decifrar o enigma?

A galáxia HE0230-2130 abriga um buraco negro supermassivo em seu centro, conhecido como quasar. O buraco negro captura gás de seus arredores, gerando quantidades prodigiosas de luz no processo. A luz que vemos dele agora viajou 10,6 bilhões de anos para chegar à Terra. Do nosso ponto de vista, esses objetos no Universo distante se alinham perfeitamente com um objeto massivo diretamente à sua frente: duas galáxias em fusão em primeiro plano. A massa em primeiro plano atua como uma lente gravitacional, direcionando a luz do quasar mais distante por vários caminhos para criar múltiplas imagens.

Em um artigo do ano passado no periódico Astronomy & Astrophysics, uma equipe do Instituto Max Planck de Astrofísica, Alemanha, apresentou observações do quasar usando o par de telescópios Magellan de 6,5 metros no Chile. A equipe rejeitou várias razões pelas quais uma quinta imagem poderia ter escapado à detecção: entre as possibilidades que consideraram estava a microlente, a deflexão gravitacional adicional da luz do quasar por estrelas em uma galáxia interveniente. Outra possibilidade eram variações naturais no brilho do quasar. Qualquer um dos cenários poderia ter ofuscado a quinta imagem.

© Magellan (quatro imagens do quasar)

Esta imagem dos telescópios Magellan mostra quatro imagens (A, B, C e D) do quasar com lente gravitacional. G1 e G2 são as galáxias em primeiro plano, cuja massa está desviando a luz do quasar em múltiplas imagens.

No entanto, os astrônomos concluíram que nenhum efeito desse tipo seria forte o suficiente para ocultar completamente a quinta imagem da visão dos telescópios sensíveis. Em vez disso, eles procuraram explicar a imagem ausente por uma distribuição peculiar de massa, incluindo matéria normal e matéria escura, dentro e ao redor das galáxias em primeiro plano.

Depois de testar 12 distribuições de massa diferentes, às vezes incluindo até mesmo um aglomerado adicional de matéria escura, eles encontraram algumas que produziram apenas quatro imagens. Mas acontece que a quinta imagem simplesmente não era visível nas observações do Magellan. Porém, o objeto o comportamento do quasar também foi observado usando o observatório de raios X Chandra.

A causa provável do desaparecimento da quinta imagem é que a maioria dos fótons de raios X são os mais energéticos que o Chandra consegue observar, sugerindo que a poeira entre nós e o quasar está bloqueando a passagem de fótons de raios X menos energéticos, bem como de toda a luz visível.

As observações do telescópio espacial James Webb, que cobrem uma gama de comprimentos de onda infravermelhos, poderiam testar esse cenário. Mas, até que dados complementares sejam obtidos, essa interpretação ainda está em aberto. Mesmo com a quinta imagem encontrada, ainda acredita-se que a galáxia HE0230−2130 requer circunstâncias especiais para ser explicada, ou seja, a quinta imagem só pode estar onde está e os halos de matéria escura das galáxias em lente forem muito incomuns.

Fonte: Sky & Telescope