Milhares de objetos peculiares encontrados no arquivo do Hubble

Uma equipe de astrônomos utilizou um novo método assistido por IA (inteligência artificial) para procurar objetos astronômicos raros no Hubble Legacy Archive.

© Hubble (seis objetos astrofísicos estranhos e fascinantes)

Seis objetos astrofísicos estranhos e fascinantes, nunca antes descobertos, apresentados nesta nova imagem do telescópio espacial Hubble. Esta coleção apresenta seis galáxias, mostrando uma secção transversal das descobertas, com alguns dos exemplos mais impressionantes: três lentes com arcos distorcidos pela gravidade, uma fusão galáctica, uma galáxia em anel e uma galáxia que desafia a classificação.

A equipe analisou quase 100 milhões de excertos de imagens em apenas dois dias e meio, descobrindo cerca de 1.400 objetos anômalos, mais de 800 dos quais nunca tinham sido documentados. Objetos raros, como galáxias em colisão, lentes gravitacionais e galáxias em anel, têm um enorme interesse científico, mas são difíceis de encontrar nas massas crescentes de dados de telescópios.

Recentemente, os pesquisadores David O'Ryan e Pablo Gómez da Agência Espacial Europeia (ESA) desenvolveram uma ferramenta de IA que lhes permite inspecionar milhões de imagens astronômicas numa fração do tempo que um humano levaria. A sua ferramenta foi treinada e demonstrou as suas capacidades utilizando o Hubble Legacy Archive, que contém dezenas de milhares de conjuntos de dados que abrangem o longo período de vida do Hubble.

As anomalias astrofísicas são normalmente descobertas quando os cientistas procuram manualmente objetos que estão fora da norma ou quando os encontram por acaso. Embora os cientistas treinados sejam excelentes na detecção de anomalias cósmicas, há simplesmente demasiados dados do Hubble para que os especialistas os consigam selecionar manualmente e com o nível de detalhe necessário. Os projetos de ciência cidadã, que recrutam não-cientistas para colaborarem em tarefas como a classificação de galáxias, são outra forma de explorar as montanhas de dados disponíveis. Embora os grupos de ciência cidadã aumentem consideravelmente a quantidade de dados que podem ser analisados, mesmo assim não estão à altura de arquivos extensos como o do Hubble, ou de conjuntos de dados de telescópios que sondam o céu, como o telescópio espacial Euclid da ESA. 

Foi desenvolvida a rede neural denominada AnomalyMatch, que foi treinada para procurar e reconhecer objetos raros como galáxias medusas e arcos gravitacionais. A maior parte das anomalias encontradas eram galáxias em processo de fusão ou em interação, assumindo formas incomuns ou contendo longas caudas de estrelas e gás. Muitas outras eram lentes gravitacionais, nas quais a gravidade de uma galáxia em primeiro plano curva o espaço-tempo e distorce a luz de uma galáxia distante em forma de círculo ou arco. Foram também descobertos exemplos de vários outros objetos raros, tais como galáxias com enormes aglomerados de estrelas, galáxias medusas com "tentáculos" gasosos e discos de formação planetária vistos de lado, dando-lhes um aspecto de hambúrguer ou de borboleta. Talvez o mais intrigante de tudo seja o fato de existirem várias dúzias de objetos que desafiam completamente a classificação.

O Hubble gerou apenas um dos muitos grandes arquivos de dados em astronomia, e outros estão no horizonte. Entre as novas instalações que vão fornecer uma enorme quantidade de dados contam-se o Euclid, que iniciou o seu estudo de bilhões de galáxias num terço do céu noturno em 2023, o Observatório Vera C. Rubin, que iniciará em breve o seu levantamento LSST (Legacy Survey of Space and Time) de 10 anos e recolherá mais de 50 petabytes de imagens, e o telescópio espacial Nancy Grace Roman da NASA, para o qual a ESA contribui como a Mission of Opportunity, cujo lançamento está previsto para maio de 2027, o mais tardar. Os dados recebidos possibilitará descobrir novos exemplos de objetos raros e talvez nunca antes vistos no Universo.

Um artigo foi publicado no periódico Astronomy & Astrophysics.

Fonte: ESA

O núcleo da Galáxia do Compasso

A Galáxia do Compasso, uma galáxia a cerca de 13 milhões de anos-luz de distância, contém um buraco negro supermassivo ativo que continua influenciando a sua evolução.

© STScI (núcleo da Galáxia do Compasso)

Pensava-se que a maior fonte de luz infravermelha da região mais próxima do buraco negro eram os fluxos de matéria superaquecida que eram projetados para fora. Agora, novas observações do telescópio espacial James Webb, vistas aqui com uma nova imagem do telescópio espacial Hubble, fornecem evidências que invertem esta ideia, sugerindo que a maior parte do material quente e poeirento está alimentando o buraco negro central. A técnica usada para recolher estes dados também tem potencial para analisar os componentes de fluxo e acreção de outros buracos negros próximos.

Os buracos negros supermassivos, como o da Galáxia do Compasso, mantêm-se ativos consumindo a matéria circundante. O gás e a poeira em queda acumulam-se num anel em forma de rosquinha em torno do buraco negro, conhecido como toro. À medida que os buracos negros supermassivos recolhem matéria das paredes interiores do toro, formam um disco de acreção, semelhante a um remoinho de água em volta de um ralo. Este disco aquece por atrito, acabando por ficar suficientemente quente para emitir luz. Esta matéria incandescente pode tornar-se tão brilhante que a resolução de pormenores no centro da galáxia, com telescópios terrestres, é difícil. É ainda mais difícil devido à luz brilhante e oculta das estrelas no interior da Galáxia do Compasso. Além disso, como o toro é incrivelmente denso, a região interior do material em queda, aquecido pelo buraco negro, é obscurecida do nosso ponto de vista.

Desde a década de 1990 que não é possível explicar o excesso de emissões infravermelhas que provêm da poeira quente nos núcleos das galáxias ativas, o que significa que os modelos têm a maior parte da emissão perto do centro proveniente dos fluxos. Para testar esta teoria, os astrônomos precisavam de duas coisas: a capacidade de filtrar a luz das estrelas, que anteriormente impedia uma análise mais profunda, e a capacidade de distinguir as emissões infravermelhas do toro das dos fluxos.

Para olhar para o centro da Galáxia do Compasso, foi utilizada a ferramenta AMI (Aperture Masking Interferometer) do instrumento NIRISS (Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph) do Webb. Na Terra, os interferômetros assumem normalmente a forma de conjuntos de telescópios: espelhos ou antenas que funcionam em conjunto como se fossem um único telescópio, que possibilta reconstruir o tamanho, a forma e as características de objetos distantes com muito mais pormenor do que as técnicas não interferométricas. A ferramenta AMI permite que o Webb se transforme num conjunto de telescópios menores que trabalham em conjunto como um interferômetro, criando por si só estes padrões de interferência. Para tal, utiliza uma abertura especial composta por sete pequenos orifícios hexagonais que, tal como em fotografia, controlam a quantidade e a direção da luz que entra nos detectores do telescópio, duplicando a sua resolução numa área menor do céu.

Os dados mostraram que, contrariamente aos modelos que previam que o excesso de infravermelhos provinha dos fluxos, cerca de 87% das emissões infravermelhas da poeira quente na Galáxia do Compasso provêm das áreas mais próximas do buraco negro, enquanto menos de 1% das emissões provêm dos fluxos de poeira quente. Os restantes 12% provêm de distâncias mais afastadas que não podiam ser distinguidas anteriormente.

Embora o mistério do excesso de emissões da Galáxia do Compasso tenha sido resolvido, existem bilhões de buracos negros no nosso Universo. A equipe salienta que a existência de buracos negros com luminosidades diferentes pode influenciar o fato de a maior parte das emissões ser proveniente do toro de um buraco negro ou dos seus fluxos.

O estudo de outros alvos será essencial para a construção de um catálogo de dados de emissões que permita descobrir se os resultados da Galáxia do Compasso são únicos ou característicos de um padrão.

Um artigo foi publicado na revista Nature Communications.

Fonte: Space Telescope Science Institute

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