Relacionamento à distância entre galáxias

Essas galáxias parecem ser companheiras próximas, uma pequena e brilhante galáxia espiral orbitando a borda de uma espiral muito maior, com uma aparência escura e irregular.

© Hubble (Arp 4)

Mas as aparências enganam, quão próximas elas realmente estão?

O par celeste apresentado nesta imagem obtida pelo telescópio espacial é conhecido como Arp 4 e está localizado na constelação de Cetus (a Baleia). A designação Arp 4 vem do Atlas de Galáxias Peculiares, compilado na década de 1960 pelo astrônomo Halton Arp.

Essas “galáxias incomuns” foram selecionadas e fotografadas para fornecer exemplos de formas estranhas e não convencionais, a fim de melhor estudar como as galáxias evoluem para essas formas.

Ao longo de sua missão, o telescópio espacial Hubble revolucionou o estudo das galáxias e nos mostrou alguns exemplos fantasticamente incomuns do atlas de Arp. Nesse catálogo, as primeiras galáxias como Arp 4 são galáxias de “baixo brilho superficial”, um tipo de galáxia inesperadamente tênue e difícil de detectar.

A grande galáxia aqui, também catalogada como MCG-02-05-050, se encaixa bem nessa descrição, com seus braços fragmentados e disco tênue. Sua companheira menor, MCG-02-05-050a, é uma espiral muito mais brilhante e ativa. O detalhe é que essas galáxias não estão realmente muito próximas. A grande galáxia azul MCG-02-05-050 está localizada a 65 milhões de anos-luz da Terra; sua companheira menor e mais brilhante, MCG-02-05-050a, a 675 milhões de anos-luz de distância, está a mais de dez vezes essa distância!

Devido a isso, MCG-02-05-050a provavelmente é a maior das duas galáxias, e MCG-02-05-050 comparativamente menor. O fato de estarem juntas nesta imagem é simplesmente uma improvável coincidência visual. Apesar dessa falta de relação física entre elas, nosso ponto de vista na Terra nos permite apreciar a visão de Arp 4 como um par peculiar no céu.

Fonte: NASA

Gás escapando do aglomerado de galáxias de Virgem

Uma galáxia espiral inclinada lateralmente brilha no aglomerado de galáxias de Virgem.

© Hubble (NGC 4388)

A galáxia residente neste aglomerado é a NGC 4388, localizada a cerca de 60 milhões de anos-luz de distância da Terra. O aglomerado de Virgem contém mais de mil galáxias e é o aglomerado de galáxias maior mais próximo da Via Láctea.

A NGC 4388 está inclinada em um ângulo extremo em relação ao nosso ponto de vista, proporcionando-nos uma perspectiva quase lateral. Essa perspectiva revela uma característica curiosa que não era visível em uma imagem anterior do telescópio espacial Hubble dessa galáxia, divulgada em 2016, veja em: Uma transformação na constelação de Virgem; uma pluma de gás do núcleo da galáxia, vista aqui emanando do disco da galáxia em direção ao canto inferior direito da imagem. Mas de onde veio esse fluxo e por que ele brilha?

A resposta provavelmente reside nas vastas extensões que separam as galáxias do aglomerado de Virgem. Embora o espaço entre as galáxias pareça vazio, ele é, na verdade, ocupado por filamentos quentes de gás no meio intra-aglomerado, ou seja, plasma superaquecido permeando o espaço entre as galáxias. À medida que a NGC 4388 se move dentro do aglomerado, ela atravessa o meio intra-aglomerado.

A pressão do gás quente do meio intra-aglomerado arrasta o gás do disco da NGC 4388, fazendo com que ele fique para trás conforme a galáxia se move. A fonte da energia que ioniza essa nuvem de gás e a faz brilhar é mais incerta. Os pesquisadores suspeitam que parte da energia venha do centro da galáxia, onde um buraco negro supermassivo girou o gás ao seu redor, formando um disco superaquecido. A radiação intensa desse disco pode ionizar o gás mais próximo da galáxia, enquanto ondas de choque podem ser responsáveis por ionizar os filamentos de gás mais distantes. 

Essa imagem incorpora novos dados, incluindo vários comprimentos de onda adicionais de luz, para revelar a nuvem de gás ionizada. Os dados utilizados para criar esta imagem provêm de diversos programas de observação que visam iluminar galáxias com buracos negros ativos em seus centros.

Fonte: ESA

Galáxias na Fornalha

Um exemplo de violência em escala cósmica, a enorme galáxia elíptica NGC 1316 encontra-se a cerca de 75 milhões de anos-luz de distância, na direção de Fornax, a constelação austral da Fornalha.

© ShaRA Team (NGC 1316 & NGC 1317)

Investigando esse fenômeno surpreendente, astrônomos suspeitam que a galáxia gigante tenha colidido com sua vizinha menor, a NGC 1317, vista logo à direita do centro da grande galáxia, produzindo extensos fluxos estelares em forma de laços e conchas.

A luz desse encontro próximo teria chegado à Terra há cerca de 100 milhões de anos. Na nítida imagem telescópica, as regiões centrais da NGC 1316 e da NGC 1317 parecem separadas por mais de 100.000 anos-luz. Complexas faixas de poeira visíveis em seu interior também indicam que a própria NGC 1316 é o resultado de uma fusão de galáxias em um passado remoto.

Localizada na periferia do aglomerado de galáxias de Fornax, a NGC 1316 é conhecida como Fornax A. Uma das galáxias visualmente mais brilhantes do aglomerado de Fornax, é também uma das fontes de rádio celestes mais fortes e extensas, com emissão de rádio que se estende muito além deste campo de visão de um grau de largura.

Fonte: NASA

Galáxia segue produzindo estrelas mesmo sem combustível

Cientistas se encontram diante de um enigma astronômico envolvendo a galáxia anã NGC 6789, que desafia as expectativas ao continuar seu processo de formação estelar sem o combustível necessário para tal.

© SDSS (NGC 6789)

A galáxia anã NGC 6789 está localizada a aproximadamente 12 milhões de anos-luz da Terra, em uma região escassa conhecida como Vazio Local, ela foi descrita pela primeira vez em 1883. No entanto, apenas recentemente os pesquisadores descobriram que a galáxia ainda está produzindo novas estrelas.

Estudos realizados nas últimas duas décadas indicam que cerca de 4% da massa estelar, cerca de 100 bilhões M⊙ (massa solar), da NGC 6789 se formou nos últimos 600 milhões de anos. A ausência de material propício à formação de estrelas, assim como a escassez de outras galáxias nas proximidades, deixou os cientistas perplexos quanto à origem dessa atividade estelar.

Em uma tentativa de elucidar essa questão, uma equipe liderada pelo astrônomo Ignacio Trujillo, do Instituto de Astrofísica das Ilhas Canárias (IAC), utilizou o Telescópio Binário de Dois Metros no Observatório do Teide, na Espanha. Os pesquisadores examinaram as regiões externas da galáxia em busca de indícios de fusões passadas com outros aglomerados estelares, como características de maré que poderiam explicar a formação das novas estrelas. Eles também investigaram profundamente o núcleo formador de estrelas da galáxia. No entanto, a investigação não revelou qualquer evidência de fusões.

A galáxia anã NGC 6789 aparenta estar intacta. Isso sugere que as novas estrelas provavelmente se formaram dentro da própria galáxia. Assim, o núcleo central responsável pela formação estelar pode ter sido alimentado por gás remanescente da própria formação da galáxia ou por gás primitivo oriundo do exterior que conseguiu se acumular em seu interior e foi rapidamente utilizado.

Essa atividade recente confere ao núcleo da galáxia uma aparência irregular. De fato, com base em imagens superficiais, ela foi inicialmente classificada como um sistema irregular. No entanto, imagens mais profundas revelaram posteriormente que a região central de formação estelar está inserida em uma estrutura externa elíptica, aparentemente não perturbada e mais avermelhada. Essa descoberta sugere uma classificação típica de galáxias anãs compactas azuis.

Um estudo espectroscópico detalhado realizado por R. García-Benito e E. Pérez-Montero (2012) sugeriu que a queda de gás primordial e pobre em metais poderia explicar tanto a elevada razão N/O quanto os episódios de formação estelar quase simultâneos em múltiplas regiões centrais. Isso levanta uma questão fundamental: dada a isolação da galáxia e sua forma externa aparentemente intacta, qual é a fonte do gás que sustenta sua recente formação estelar?

Essa pesquisa mostra imagens multibanda substancialmente mais profundas da NGC 6789, que explora suas regiões externas buscando características tênues que possam revelar evidências de fusões menores passadas ou eventos de acreção de gás capazes de fornecer o combustível necessário para construir seu núcleo de formação estelar.

Observações futuras podem oferecer esclarecimentos sobre como a NGC 6789 continua crescendo sem uma fonte aparente de combustível, mas, por ora, a origem do processo formador de estrelas da galáxia segue sendo um grande mistério.

Essa hipótese foi discutida em um artigo publicado recentemente no periódico Research Notes of the American Astronomical Society.

Fonte: American Astronomical Society

Focando numa galáxia

A imagem obtida pelo telescópio espacial Hubble apresenta a galáxia NGC 3370 captada várias vezes ao longo de mais de 20 anos.

© Hubble (NGC 3370)

A NGC 3370 é uma galáxia espiral localizada a quase 90 milhões de anos-luz de distância, na constelação de Leão. A NGC 3370 faz parte do grupo de galáxias NGC 3370, juntamente com outros alvos do Hubble, como a NGC 3447 e a NGC 3455. 

O que torna essa galáxia um alvo tão interessante para os pesquisadores?

A NGC 3370 abriga dois tipos de objetos que os astrônomos valorizam por sua utilidade na determinação de distâncias a galáxias distantes: estrelas variáveis Cefeidas e supernovas do Tipo Ia. 

As estrelas variáveis Cefeidas mudam de tamanho e temperatura à medida que pulsam. Como resultado, a luminosidade dessas estrelas varia ao longo de dias ou meses. Essa variação revela algo importante: quanto mais luminosa for uma estrela variável Cefeida, mais lentamente ela pulsa. Ao medir o tempo que o brilho de uma variável Cefeida leva para completar um ciclo, os astrônomos podem determinar o brilho intrínseco da estrela. Combinando essa informação com o brilho aparente da estrela vista da Terra, é possível determinar a distância até a estrela e sua galáxia de origem.

As supernovas do Tipo Ia fornecem uma maneira de medir distâncias em uma única explosão, em vez de por meio de variações regulares de brilho. As supernovas do Tipo Ia ocorrem quando o núcleo morto de uma estrela entra em ignição em um súbito surto de fusão nuclear. Essas explosões atingem picos de luminosidade muito semelhantes e, assim como no caso das estrelas variáveis Cefeidas, conhecer o brilho intrínseco de uma explosão de supernova permite medir sua distância.

As observações de estrelas variáveis Cefeidas e supernovas do Tipo Ia são cruciais para medir com precisão a velocidade de expansão do nosso Universo.

Uma imagem anterior da NGC 3370 feita pelo Hubble foi divulgada em 2003. A imagem divulgada agora amplia a visão da galáxia, apresentando uma perspectiva rica em detalhes que incorpora comprimentos de onda de luz que não estavam incluídos na versão anterior.

Fonte: ESA

Um objeto raro e misterioso no espaço

Uma estrutura incomum de anéis duplos observada no espaço com a ajuda de cientistas cidadãos revelou-se uma raridade cósmica.

© LOFAR (galáxia RAD J122622.6+640622)

A anomalia celestial, captada pelo radiotelescópio Low-Frequency Array (LOFAR), é um círculo de rádio estranho, também conhecido como Odd Radio Circle (ORC), provavelmente consistem em plasma magnetizado, ou seja, gás carregado fortemente influenciado por campos magnéticos, e são tão massivos que galáxias inteiras residem em seus centros.

Estendendo-se por centenas de milhares de anos-luz, eles frequentemente atingem de 10 a 20 vezes o tamanho da nossa Via Láctea. Mas também são incrivelmente tênues e geralmente detectáveis apenas por meio do espectro de rádio.

O círculo de rádio ímpar recém-descoberto, denominado RAD J131346.9+500320, é o mais distante conhecido até o momento, localizado a 7,5 bilhões de anos-luz da Terra (um ano-luz é a distância que a luz percorre em um ano, cerca de 9,46 trilhões de quilômetros), e o primeiro descoberto por cientistas cidadãos. É também apenas o segundo círculo de rádio incomum possuindo dois anéis, que foram descobertos pela primeira vez há cerca de seis anos, mas as estruturas permanecem amplamente enigmáticas.

A RAD@home Astronomy Collaboratory é uma comunidade online aberta a qualquer pessoa com formação em ciência, onde astrônomos treinam os usuários para reconhecer padrões em trechos tênues e difusos de ondas de rádio e analisar imagens astronômicas.

O estranho círculo de rádio recém-descoberto apareceu em dados do LOFAR, composto por milhares de antenas na Holanda e em toda a Europa, formando um grande radiotelescópio. É a maior e mais sensível ferramenta que opera em baixas frequências. Embora os participantes do RAD@home Astronomy Collaboratory não tenham sido especificamente treinados para procurar círculos de rádio estranhos, a estrutura incomum de anel duplo se destacou, marcando o primeiro círculo de rádio estranho identificado com o LOFAR. 

Os anéis parecem se cruzar, o que os pesquisadores acreditam ser devido ao nosso ponto de vista a partir da Terra, mas provavelmente estão separados no espaço. O par se estende por 978.469 anos-luz de diâmetro. Astrônomos já acreditaram que os estranhos círculos de rádio poderiam ser gargantas de buracos de minhoca, ondas de choque de colisões de buracos negros ou galáxias em fusão, ou ainda jatos poderosos emitindo partículas energéticas.

As nuvens de plasma provavelmente foram criadas inicialmente por jatos de material liberados pelo buraco negro supermassivo da galáxia. Uma nova onda de choque essencialmente iluminou a “fumaça” deixada pela atividade passada da galáxia. Buracos negros não devoram diretamente estrelas, gás e poeira. Em vez disso, esse material cai em um disco giratório ao redor do buraco negro. À medida que os detritos giram mais rapidamente, tornam-se superaquecidos. Os poderosos campos magnéticos ao redor dos buracos negros ajudam a canalizar essas partículas energéticas e superaquecidas para longe deles em jatos que quase atingem a velocidade da luz.

A equipe de ciência cidadã também detectou dois círculos de rádio estranhos adicionais em duas galáxias diferentes, incluindo um localizado no final de um jato poderoso que apresenta uma curva acentuada, resultando em um anel de rádio com cerca de 100.000 anos-luz de largura. Ambos os círculos de rádio estranhos estão em galáxias que ficam dentro de aglomerados maiores de galáxias, o que significa que os jatos lançados de seus buracos negros supermassivos interagem com o plasma quente ao redor, o que pode ajudar a moldar os anéis de rádio. 

No momento, a ciência cidadã parece ser a melhor abordagem,, pois é difícil treinar uma IA para detectar círculos de rádio estranhos porque há poucos exemplos conhecidos. Os ORCs são realmente difíceis de encontrar, mas sabe-se que devem haver centenas nos dados. 

A equipe acredita que o fenômeno pode servir como uma forma de registrar e preservar eventos antigos e violentos que moldaram galáxias há bilhões de anos atrás. A luz do círculo de rádio viajou por 7,5 bilhões de anos até chegar à Terra e pode fornecer informações sobre os papéis que os círculos de rádio estranhos desempenham na evolução das galáxias em diferentes escalas de tempo, algo ainda pouco compreendido.

Muitas perguntas ainda pairam sobre os círculos de rádio estranhos, incluindo por que os astrônomos só os veem em tamanhos tão grandes. Será que os círculos se expandem a partir de bolhas menores e indetectáveis? E se os círculos de rádio estranhos surgem da fusão de galáxias ou buracos negros supermassivos, por que não são observados com mais frequência? 

A ajuda de cientistas cidadãos e de telescópios de nova geração, como o Square Kilometre Array (SKA), na África do Sul e na Austrália, será essencial para responder a essas perguntas. Atualmente em construção e com previsão de conclusão para 2028, o conjunto incluirá milhares de antenas parabólicas e até um milhão de antenas de baixa frequência, criando o maior radiotelescópio do mundo. Embora essas antenas e pratos estejam em duas partes diferentes do planeta, eles formarão um único telescópio com mais de 1 milhão de metros quadrados de área coletora, permitindo que os astrônomos examinem todo o céu muito mais rapidamente do que nunca. O SKA e outros telescópios em desenvolvimento poderão observar os estranhos círculos de rádio com muito mais detalhes, ajudando os astrônomos a aprender mais sobre a evolução de buracos negros e galáxias.

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

Fonte: RAD@home Astronomy Collaboratory