Buracos negros "desligam" a formação estelar em galáxias massivas

Uma nova pesquisa apresenta novas observações do telescópio espacial James Webb (JWST) que sugerem que os buracos negros impedem rapidamente a formação de estrelas em galáxias massivas, removendo de forma explosiva grandes quantidades de gás.

© Copilot Designer (ilustração de buraco negro impulsionando um fluxo de gás)

A equipe internacional descobriu que mais de 90% do vento galáctico é constituído por gás neutro, pelo que era praticamente invisível em estudos anteriores. Este trabalho é a primeira confirmação direta de que os buracos negros supermassivos são capazes de "desligar" as galáxias. A diferença entre este novo estudo e os anteriores reside no tipo de gás observado: até agora só era possível detectar gás ionizado, que é quente, ao passo que o JWST conseguiu detectar também gás neutro, que é frio. 

A Dra. Rebecca Davies, do Centro de Astrofísica e Supercomputação da Universidade de Tecnologia de Swinburne, liderou a equipe australiana por detrás desta descoberta e ajudou a encontrar o poderoso fluxo de gás impulsionado pelo buraco negro numa galáxia massiva distante com um nível muito baixo de formação estelar. O fluxo está removendo gás mais rapidamente do que o gás está sendo convertido em estrelas, o que indica que o fluxo é susceptível de ter um impacto muito significativo na evolução da galáxia. 

Quando a formação estelar é extinta, significa que uma galáxia deixou de formar estrelas. Representa a transformação entre uma galáxia que está ativamente formando estrelas, permitindo-lhe crescer e mudar, e uma galáxia que está "morta" e estática. A extinção é, portanto, um processo fundamental no ciclo de vida das galáxias. 

No entanto, os astrônomos ainda não compreendem em pormenor o que leva as galáxias a deixarem de formar estrelas. Juntamente com pesquisadores de renome internacional, como Sirio Belli da Universidade de Bolonha, a Dra. Davies estudou uma galáxia situada a uma enorme distância da Terra, cuja luz demorou mais de dez bilhões de anos para chegar até nós. Os núcleos galácticos ativos (NGAs), ou seja, buracos negros supermassivos que consomem grandes quantidades de gás, podem impulsionar fluxos nas galáxias. Os NGAs mais poderosos impulsionam fluxos de gás muito massivos que podem remover todo o gás das galáxias que os acolhem num período de tempo relativamente "curto" e provocar a cessação da formação estelar. 

O JWST permitiu-nos observar a fase de gás neutro e mais frio dos fluxos normais dos NGAs em galáxias distantes. Na galáxia estudada, foi descoberto que a taxa de escoamento na fase neutra era cerca de 100 vezes maior do que a taxa de escoamento na fase ionizada, revelando assim uma grande quantidade de massa que era anteriormente invisível.

Novas descobertas surgirão ao analisar mais galáxias no futuro.

Um artigo foi publicado na revista Nature.

Fonte: Swinburne University of Technology

Galáxia fotografada em placas de vidro

Esta imagem obtida pelo telescópio espacial Hubble mostra a galáxia espiral ESO 422-41, que fica a cerca de 34 milhões de anos-luz da Terra, na constelação de Columba.

© Hubble (ESO 422-41)

A estrutura irregular e repleta de estrelas dos braços espirais da galáxia e o brilho do seu núcleo denso são apresentados aqui com detalhes intrincados pela Advanced Camera for Surveys do Hubble. 

As imagens desta galáxia têm, no entanto, uma história de décadas. O nome ESO 422-41 vem da sua identificação no Atlas do Céu Austral do Observatório Europeu do Sul (ESO). Nos tempos anteriores aos levantamentos automatizados do céu com observatórios espaciais como o Gaia da ESA, muitas estrelas, galáxias e nebulosas foram descobertas através de grandes levantamentos fotográficos. Os astrônomos usaram os grandes telescópios mais avançados da época para produzir centenas de fotografias, cobrindo uma área do céu. Mais tarde estudaram as fotografias resultantes, tentando catalogar todos os novos objetos astronômicos revelados. 

Na década de 1970, um novo telescópio instalado nas instalações do ESO em La Silla, no Chile, realizou um levantamento deste tipo do céu meridional, que ainda não tinha sido examinado com tanta profundidade como o céu do norte. Na época, a principal tecnologia para gravação de imagens eram placas de vidro tratadas com produtos químicos. A coleção resultante de chapas fotográficas tornou-se o Atlas do Céu Austral do ESO. 

Astrônomos do ESO e de Uppsala, na Suécia, colaboraram no estudo das placas, registando centenas de galáxias, sendo a ESO 422-41 apenas uma delas, aglomerados estelares e nebulosas. Desde então, o levantamento astronômico do céu passou por pesquisas digitais auxiliadas por computador, como o Sloan Digital Sky Survey e o Legacy Surveys, para pesquisas feitas por telescópios espaciais, incluindo Gaia e o Wide-Field Infrared Survey Explorer. 

Mesmo assim, os levantamentos fotográficos do céu contribuíram imensamente para o conhecimento astronômico durante décadas, e os arquivos de placas de vidro servem como uma importante referência histórica para grandes áreas do céu. Alguns ainda são usados ativamente hoje, por exemplo, para estudar estrelas variáveis ao longo do tempo. E os objetos que estas pesquisas revelaram, incluindo o ESO 422-41, podem agora ser estudados em profundidade por telescópios como o Hubble.

Fonte: ESA

Escondida em uma nuvem escura

Esta imagem obtida pelo telescópio espacial Hubble é a galáxia espiral IC 4633, localizada a 100 milhões de anos-luz de distância de nós, na constelação de Apus.

© Hubble (IC 4633)

A IC 4633 é uma galáxia rica em atividade de formação de estrelas, além de abrigar um núcleo galáctico ativo (AGN) em seu núcleo. 

Do nosso ponto de vista, a galáxia está principalmente inclinada na nossa direção, dando aos astrônomos uma visão bastante boa dos seus bilhões de estrelas. No entanto, não podemos apreciar totalmente as características desta galáxia, pelo menos na luz visível, porque está parcialmente escondida por uma camada de poeira escura. 

Esta nebulosa escura faz parte da região de formação estelar Chamaeleon, localizada a apenas cerca de 500 anos-luz de nós, numa parte próxima da Via Láctea. As nuvens escuras na região do Chamaeleon ocupam uma grande área do céu meridional, cobrindo a constelação homônima, mas também invadindo constelações próximas, como Apus. 

A nuvem é bem estudada pelo seu tesouro de estrelas jovens, particularmente a nuvem Cha I, que foi fotografada pelo telescópio espacial Hubble e também pelo telescópio espacial James Webb. A nuvem sobreposta IC 4633 fica a leste do conhecido Cha I, II e III, e foi chamada de MW9 ou Serpente Celestial do Sul. 

Um vasto e estreito rasto de gás fraco que serpenteia sobre o polo celeste meridional, tem uma aparência muito mais moderada do que os seus vizinhos. É classificada como uma nebulosa de fluxo integrado (IFN), uma nuvem de gás e poeira na Via Láctea que não está próxima de nenhuma estrela e é apenas fracamente iluminada pela luz total de todas as estrelas da galáxia. 

O Hubble não tem problemas em distinguir a Serpente Celestial do Sul, embora esta imagem capture apenas uma pequena parte dela. Para um objeto astronômico vistoso como o IC 4633, entre as espirais da Serpente Celestial do Sul claramente não é um mau lugar para se esconder.

Fonte: ESA

Companhia mútua de duas galáxias

Esta imagem mostra Arp 72, um grupo de galáxias muito seletivo que inclui apenas duas galáxias em interação.

© Hubble (Arp 72)

As galáxias em interação são: NGC 5996 (a grande galáxia espiral) e NGC 5994 (sua companheira menor, no canto inferior esquerdo da imagem).

Ambas as galáxias ficam a aproximadamente 160 milhões de anos-luz da Terra e seus núcleos estão separados um do outro por uma distância de cerca de 67 mil anos-luz. Além disso, a distância entre as galáxias nos seus pontos mais próximos é ainda menor, perto de 40 mil anos-luz. 

Embora isto ainda possa parecer vasto, em termos de separação galáctica é realmente muito acolhedor! Para efeito de comparação, a distância entre a Via Láctea e sua vizinha galáctica independente mais próxima, Andrômeda, é de cerca de 2,5 milhões de anos-luz. Alternativamente, a distância entre a Via Láctea e a sua maior e mais brilhante galáxia satélite, a Grande Nuvem de Magalhães é de cerca de 162 mil anos-luz. 

Tendo isto em conta, juntamente com o fato de NGC 5996 ser aproximadamente comparável em tamanho à Via Láctea, não é surpreendente que NGC 5996 e NGC 5994, aparentemente separadas por apenas 40 mil anos-luz ou mais, estejam interagindo entre si. 

Na verdade, a interação pode ser o que fez com que a forma espiral da NGC 5996 se distorcesse e aparentemente fosse desenhada na direção da NGC 5994. Também levou à formação da cauda de maré muito longa e tênue de estrelas e gás curvando-se para longe da NGC 5996, no canto superior direito da imagem. Esta cauda de maré é um fenômeno comum que aparece quando as galáxias se aproximam, como pode ser visto em várias imagens do telescópio espacial Hubble. 

Fonte: NASA

Explosão de formação estelar após colisão de galáxia

Esta galáxia está saltando através de um anel gigante de estrelas?

© Hubble (NGC 7714 & NGC 7715)

Provavelmente não. Embora a dinâmica precisa por trás da imagem apresentada ainda não seja clara, o que nota-se na galáxia retratada, NGC 7714, é que ela foi esticada e distorcida por uma colisão recente com uma galáxia vizinha.

Acredita-se que esta vizinha menor, NGC 7715, situada à esquerda da imagem, tenha carregado diretamente através de NGC 7714.  A interação destas duas galáxias constitui o objeto Arp 284 do catálogo peculiar de galáxias. As observações indicam que o anel dourado fotografado é composto por milhões de estrelas mais antigas, semelhantes ao Sol, que provavelmente estão em movimento com as estrelas interiores mais azuis. 

Em contraste, o centro brilhante da NGC 7714 parece estar passando por uma explosão de formação de novas estrelas. A imagem apresentada foi captada pelo telescópio espacial Hubble. 

A galáxia NGC 7714 está localizada a cerca de 130 milhões de anos-luz de distância, em direção à constelação dos Dois Peixes (Peixes). As interações entre estas galáxias provavelmente começaram há cerca de 150 milhões de anos e deverão continuar por mais centenas de milhões de anos, após o que poderá resultar uma única galáxia central. 

Fonte: NASA

A maior galáxia conhecida no início do Universo

Os astrônomos estão atualmente desfrutando de um período frutífero de descobertas, investigando os muitos mistérios do Universo primitivo.

© Webb (galáxia Gz9p3)

A imagem à esquerda mostra um núcleo duplo na região central e a imagem à direita evidencia os contornos do perfil de luz que revelam uma estrutura alongada produzida pela fusão de duas galáxias. 

O lançamento bem-sucedido do telescópio espacial James Webb alargou os limites do que podemos ver. As observações estão agora entrando nos primeiros 500 milhões de anos após o Big Bang, quando o Universo tinha menos de cinco por cento da sua idade atual.

No entanto, as galáxias que estão sendo observadas não são certamente infantis, com novas observações que revelam galáxias mais massivas e maduras do que o anteriormente esperado para tempos tão precoces, ajudando a reescrever a compreensão da formação e evolução galáctica. 

Pesquisadores, da qual fazem parte astrônomos da Universidade de Melbourne, fez recentemente observações detalhadas e sem precedentes de uma das mais antigas galáxias conhecidas, designada Gz9p3. O seu nome deriva da colaboração GLASS e do fato de a galáxia se encontrar a um desvio para o vermelho de z=9,3, sendo o desvio para o vermelho uma forma de descrever a distância a um objeto. 

Há apenas alguns anos, a Gz9p3 aparecia como um único ponto de luz através do telescópio espacial Hubble. Mas, utilizando o telescópio espacial James Webb (JWST), podemos observar este objeto tal como era 510 milhões de anos após o Big Bang, há cerca de 13 bilhões de anos.

Os astrônomos descobriram que Gz9p3 era muito mais massiva e madura do que o esperado para um Universo tão jovem, contendo já vários bilhões de estrelas. De longe o objeto mais massivo confirmado desta época, calculou-se que é 10 vezes mais massiva do que qualquer outra galáxia encontrada tão cedo no Universo. Combinados, estes resultados sugerem que, para a galáxia atingir esta dimensão, as estrelas devem ter-se desenvolvido muito mais depressa e eficazmente do que se pensava. Não só é Gz9p3 massiva, como a sua forma complexa a identifica imediatamente como uma das mais antigas fusões de galáxias alguma vez observadas. 

A imagem da galáxia obtida pelo JWST mostra uma morfologia tipicamente associada a duas galáxias em interação. E a fusão também não terminou porque ainda vemos dois componentes. Quando dois objetos massivos se juntam desta forma, atiram fora alguma da sua matéria no processo. Assim, esta matéria descartada sugere que o que observaram é uma das fusões mais distantes jamais vistas. 

O seu estudo observou mais profundamente, para descrever a população de estrelas que compõe as galáxias em fusão. Usando o JWST, foi possível examinar o espetro da galáxia, dividindo a luz da mesma forma que um prisma divide a luz branca num arco-íris. Quando se utiliza apenas imagens, a maioria dos estudos destes objetos muito distantes mostra apenas estrelas muito jovens, porque as estrelas mais jovens são mais brilhantes e, por isso, a sua luz domina os dados de imagem. Por exemplo, uma população jovem e brilhante, que surgiu da fusão de galáxias com menos de alguns milhões de anos, ofusca uma população mais velha, com mais de 100 milhões de anos. 

Utilizando a técnica de espetroscopia, os cientistas podem produzir observações tão pormenorizadas que as duas populações podem ser distinguidas. Não se previa uma população tão madura, tendo em conta o quão cedo as estrelas se teriam formado para terem envelhecido o suficiente neste momento cósmico. A espetroscopia é tão detalhada que podemos ver as características sutis das estrelas antigas que mostram que há mais do que se pensa. 

Elementos específicos detectados no espetro (incluindo silício, carbono e ferro) revelam que esta população mais velha deve existir para enriquecer a galáxia com uma abundância de elementos químicos. Não é apenas o tamanho das galáxias que é surpreendente, mas também a velocidade com que cresceram até um estado quimicamente maduro. Estas observações fornecem evidências de uma acumulação rápida e eficiente de estrelas e metais no período imediatamente a seguir ao Big Bang, associada a fusões de galáxias em curso, demonstrando que galáxias massivas com vários bilhões de estrelas existiram mais cedo do que o esperado. 

As galáxias isoladas constroem a sua população estelar localizada a partir dos seus reservatórios finitos de gás. No entanto, esta pode ser uma forma lenta das galáxias crescerem. As interações entre galáxias podem atrair novos fluxos de gás puro, fornecendo combustível para a rápida formação estelar, e as fusões proporcionam um canal ainda mais acelerado para a acumulação e crescimento de massa. As maiores galáxias do nosso Universo moderno têm todas um aspecto de fusões, incluindo a nossa Via Láctea, que atingiu o seu tamanho atual através de sucessivas fusões com galáxias menores. 

Estas observações de Gz9p3 mostram que as galáxias foram capazes de acumular massa rapidamente no Universo primitivo através de fusões, com taxas de formação estelar superiores às esperadas. As observações de Gz9p3 pelo JWST, e também de outras galáxias, estão levando os astrofísicos a ajustar os seus modelos dos primeiros anos do Universo. A sua cosmologia não está necessariamente errada, mas a compreensão da rapidez com que as galáxias se formaram provavelmente está, porque são mais massivas do que alguma vez pensaram ser possível. 

Estes novos resultados chegam num momento oportuno, quando nos aproximamos da marca dos dois anos de observações científicas efetuadas com o JWST. À medida que o número total de galáxias observadas aumenta, os astrônomos que estudam o Universo primitivo estão fazendo a transição da fase de descoberta para um período em que dispõem de amostras suficientemente grandes para começar a construir e a aperfeiçoar novos modelos. Nunca houve uma época tão excitante para dar sentido aos mistérios do Universo primitivo.

Um artigo foi publicado na revista Nature Astronomy. 

Fonte: University of Melbourne

Encontrada galáxia antiga maior que a Via Láctea

O telescópio espacial James Webb (JWST) encontrou uma galáxia no universo primitivo que é tão massiva que não deveria existir, representando um desafio ao modelo padrão da cosmologia, de acordo com os autores do estudo.

© JWST (galáxia massiva ZF-UDS-7329)

A galáxia, chamada ZF-UDS-7329, contém mais estrelas do que a Via Láctea, apesar de ter se formado apenas 800 milhões de anos nos 13,8 bilhões de anos de existência do Universo. Isto significa que, de alguma forma, nasceram sem a matéria escura semear a sua formação, ao contrário do que sugere o modelo padrão de formação de galáxias. 

Não está claro como isso poderia ter acontecido, mas, assim como as descobertas anteriores do JWST de outras galáxias inexplicavelmente massivas no universo primitivo, ameaçando mudar nossa compreensão de como a primeira matéria no Universo se formou. 

Isto acontece porque as estruturas massivas de matéria escura, que se pensa serem componentes necessários para manter unidas as primeiras galáxias, ainda não tiveram tempo de se formar tão cedo no Universo. A luz viaja a uma velocidade fixa através do vácuo do espaço, portanto, quanto mais fundo olhamos para o Universo, mais distante a luz interceptamos e mais para trás no tempo vemos. Foi isto que permitiu aos pesquisadores usar o JWST para detectar ZF-UDS-7329 há cerca de 11,5 bilhões de anos. 

Ao estudar os espectros de luz provenientes das estrelas desta galáxia extremamente distante, foi descoberto que as estrelas nasceram 1,5 bilhões de anos antes desta observação, ou cerca de 13 bilhões de anos atrás. Os astrônomos não têm a certeza de quando é que os primeiros glóbulos de estrelas começaram a aglomerar-se nas galáxias que vemos hoje, mas os cosmólogos estimaram anteriormente que o processo começou lentamente nas primeiras centenas de milhões de anos após o Big Bang. 

As teorias atuais sugerem que halos de matéria escura (uma substância misteriosa e invisível que se acredita constituir 25% do Universo atual) combinaram-se com gás para formar as primeiras estruturas de galáxias. Após 1 bilhão a 2 bilhões de anos de existência do Universo, as primeiras protogaláxias atingiram a adolescência, formando-se em galáxias anãs que começaram a devorar-se umas às outras para se transformarem em galáxias como a Via Láctea. 

Mas a nova descoberta confundiu esta visão: não só a galáxia cristalizou sem acumular matéria escura suficiente para a semear, mas não muito depois de uma súbita explosão de formação estelar, a galáxia tornou-se abruptamente quiescente, o que significa que a sua formação estelar cessou. 

A questão chave agora é como é que se formam tão rapidamente no início do Universo, e que mecanismos misteriosos levam a impedir a formação de estrelas abruptamente quando o resto do Universo o faz. Os próximos passos dos pesquisadores serão procurar mais galáxias como esta. Se encontrarem alguma, isto poderia contradizer seriamente as ideias anteriores sobre como as galáxias se formaram.

Um artigo foi publicado na revista Nature.

Fonte: Swinburne University of Technology

Uma galáxia sofrendo redução da pressão dinâmica

Esta imagem mostra IC 3476, uma galáxia anã que fica a cerca de 54 milhões de anos-luz da Terra, na constelação de Coma Berenices.

© Hubble (IC 3476)

Embora esta imagem não pareça muito dramática, os eventos físicos reais que ocorrem em IC 3476 são altamente energéticos. Na verdade, a pequena galáxia está passando por um processo conhecido como remoção de pressão dinâmica, que está provocando níveis incomumente elevados de formação de estrelas em regiões da própria galáxia.

A pressão dinâmica tem uma definição totalmente distinta na física: é a pressão exercida sobre um corpo quando ele se move através de alguma forma de fluido, devido à resistência geral do fluido provocada pela tensão de cisalhamento.

No caso de galáxias inteiras que sofrem pressão dinâmica, as galáxias são os "corpos" e o meio intergaláctico (a poeira e o gás que permeiam o espaço entre as galáxias e, para este último, os espaços entre as galáxias em aglomerados) é o "fluido". A remoção da pressão de aríete ocorre quando há remoção de gás da galáxia. Esta remoção de gás pode levar a uma redução no nível de formação de estrelas, ou mesmo à sua completa cessação, uma vez que o gás é absolutamente fundamental para a formação de estrelas.

No entanto, a pressão dinâmica também pode causar a compressão de outras partes da galáxia, o que pode realmente impulsionar a formação de estrelas. Isto é o que parece estar acontecendo em IC 3476: parece não haver absolutamente nenhuma formação estelar acontecendo na borda da galáxia, suportando o impacto da redução da pressão atmosférica, mas então as taxas de formação estelar nas regiões mais profundas da galáxia parecem estar nitidamente acima da média.

Fonte: ESA

O que veio primeiro: buracos negros ou galáxias?

Os buracos negros não só existiram no início dos tempos, como também deram origem a novas estrelas e impulsionaram a formação de galáxias, sugere uma nova análise de dados do telescópio espacial James Webb.

© JHU / R. Candanosa (campo magnético gerado por um buraco negro)

Esta descoberta vem alterar as teorias sobre a forma como os buracos negros moldam o cosmos, desafiando a ideia clássica de que se formaram após o aparecimento das primeiras estrelas e galáxias. Ao invés, os buracos negros podem ter acelerado drasticamente o nascimento de novas estrelas durante os primeiros 50 milhões de anos do Universo, um período fugaz dos seus 13,8 bilhões de anos de história.

As galáxias distantes do Universo primitivo, observadas através do telescópio espacial James Webb, parecem muito mais brilhantes do que os cientistas previram e revelam um número anormalmente elevado de estrelas jovens e buracos negros supermassivos. O conhecimento convencional sustenta que os buracos negros se formaram após o colapso de estrelas supermassivas e que as galáxias se formaram após as primeiras estrelas terem iluminado o escuro Universo primitivo. Mas a análise atual sugere que os buracos negros e as galáxias coexistiram e influenciaram o destino uns dos outros durante os primeiros 100 milhões de anos.  

Os pesquisadores argumentam que os fluxos dos buracos negros esmagaram nuvens de gás, transformando-as em estrelas e acelerando em muito o ritmo de formação estelar. Caso contrário, é muito difícil compreender de onde vieram estas galáxias brilhantes, porque são tipicamente menores no Universo primitivo. 

Por que razão estariam formando estrelas tão depressa? Os buracos negros são regiões no espaço onde a gravidade é tão forte que nada pode escapar à sua atração, nem mesmo a luz. Devido a esta força, geram campos magnéticos poderosos que provocam tempestades violentas, ejetando plasma turbulento e agindo como enormes aceleradores de partículas. Este processo é provavelmente a razão pela qual os detectores do telescópio Webb avistaram mais buracos negros e galáxias brilhantes do que os cientistas previam.

Não é possível ver estes ventos violentos ou jatos muito longínquos, mas devem estar presentes porque são observados muitos buracos negros no início do Universo. Estes ventos enormes provenientes dos buracos negros esmagam nuvens de gás próximas e transformam-nas em estrelas. Este é o elo que faltava para explicar porque é que estas primeiras galáxias são muito mais brilhantes do que era esperado. 

A equipe prevê que o Universo jovem teve duas fases. Durante a primeira fase, os fluxos altamente velozes dos buracos negros aceleraram a formação de estrelas, e depois, numa segunda fase, os fluxos abrandaram. Algumas centenas de milhões de anos após o Big Bang, as nuvens de gás entraram em colapso devido a tempestades magnéticas dos buracos negros supermassivos, e nasceram novas estrelas a um ritmo muito superior ao observado bilhões de anos mais tarde em galáxias normais. A criação de estrelas abrandou porque estes fluxos poderosos passaram para um estado de conservação de energia reduzindo o gás disponível para formar estrelas nas galáxias.

A equipe espera que as futuras observações do telescópio Webb, com contagens mais precisas de estrelas e buracos negros supermassivos no Universo primitivo, ajudem a confirmar os seus cálculos.

Um artigo foi publicado no periódico The Astrophysical Journal Letters. 

Fonte: Johns Hopkins University

As galáxias com antenas em formato de coração

Essas duas galáxias estão realmente atraídas uma pela outra?

© Kent E. Biggs (Galáxias Antenas)

Sim, gravitacionalmente, e o resultado aparece como um enorme coração icônico; pelo menos por enquanto. 

Na imagem está o par de galáxias catalogadas como NGC 4038 e NGC 4039, conhecidas como Galáxias Antenas. Por estarem a apenas 60 milhões de anos-luz de distância, próximos pelos padrões intergalácticos, o par é uma das galáxias em interação mais bem estudadas no céu noturno. 

A sua forte atração começou há cerca de um bilhão de anos, quando passaram anormalmente próximas uma do outra. À medida que as duas galáxias interagem, as suas estrelas raramente colidem, mas novas estrelas são formadas quando os seus gases interestelares colidem.

Algumas novas estrelas já se formaram, por exemplo, nas longas antenas que se estendem pelas laterais da dupla oscilante. Quando a fusão das galáxias estiver completa, provavelmente daqui a um bilhão de anos, bilhões de novas estrelas poderão ter-se formado.

Fonte: NASA

Uma galáxia pouco resplandecente

Esta é a suavemente luminosa galáxia espiral denominada UGC 11105.

© Hubble (UGC 11105)

A galáxia UGC 11105 está situada na constelação de Hércules, a cerca de 110 milhões de anos-luz da Terra, e parece ofuscada pelas estrelas brilhantes que a rodeiam. A supernova tipo II que ocorreu nesta galáxia em 2019, embora não seja mais visível nesta imagem, definitivamente ofuscou a galáxia na época! 

Para ser mais preciso, a galáxia UGC 11105 tem uma magnitude aparente de cerca de 13,6 no regime de luz óptica (esta imagem foi criada usando dados que cobrem a região do regime óptico, além de dados ultravioleta). Os astrônomos têm diferentes maneiras de quantificar o brilho dos objetos celestes, e a magnitude aparente é uma delas. 

Em primeiro lugar, a parte “aparente” desta quantidade refere-se ao fato de que a magnitude aparente apenas descreve como os objetos brilhantes parecem ser vistos da Terra, o que não é a mesma coisa que medir o quão brilhantes eles realmente são. A magnitude aparente de um objeto depende de sua luminosidade intrínseca, sua distância da Terra e qualquer extinção da luz do objeto causada pela poeira interestelar ao longo da linha de visão do observador. Por exemplo, na realidade, a estrela variável Betelgeuse é cerca de 21.000 vezes mais brilhante que o nosso Sol, mas como o Sol está muito mais próximo da Terra, Betelgeuse parece ser muito menos brilhante do que ele.

A medição da magnitude aparente é chamada de fotometria. A escala de magnitude não tem uma unidade associada, ao contrário, por exemplo, da massa, que medimos em quilogramas, ou do comprimento, que medimos em metros. Os valores de magnitude só têm significado em relação a outros valores de magnitude. 

Além disso, a escala não é linear, mas é um tipo de escala matemática conhecida como logarítmica reversa, o que também significa que os objetos de menor magnitude são mais brilhantes do que os objetos de maior magnitude. Por exemplo, UGC 11105 tem uma magnitude aparente de cerca de 13,6 no óptico, enquanto o Sol tem uma magnitude aparente de cerca de -26,8. Considerando a escala logarítmica inversa, isto significa que o Sol parece ser cerca de 14 quatrilhões de vezes mais brilhante que UGC 11105 da nossa perspectiva aqui na Terra, embora UGC 11105 seja uma galáxia inteira! 

As estrelas mais fracas que os humanos podem ver a olho nu têm cerca de sexta magnitude, com a maioria das galáxias sendo muito mais escuras do que isso. O telescópio espacial Hubble, no entanto, é conhecido por detectar objetos com magnitudes aparentes de até o extraordinário valor de 31, então UGC 11105 não representa realmente um grande desafio. 

Fonte: ESA

Uma galáxia sem estrelas visíveis

Os astrônomos encontraram algo bizarro: uma galáxia que parece ser feita apenas de gás.

© STScI (ilustração de galáxia vista no rádio)

 A galáxia, J0613+52, apareceu em uma pesquisa com o gás de hidrogênio neutro em cerca de 350 galáxias difusas chamadas galáxias de brilho de baixa superfície. Estes são sistemas pelo menos uma magnitude mais fraca do que o brilho ambiente do céu noturno. Elas têm muito poucas estrelas, tornando-as desafiadoras para serem identificadas por telescópios de luz visível, e é por isso que são procuradas nos comprimentos de onda do rádio. Mas, graças a um erro de coordenada fortuita, Karen O'Neil, do Green Bank Observatory (GBT), e seus colegas encontraram algo ainda mais estranho: um disco de gás sem estrelas. 

A galáxia escura fica a 270 milhões de anos-luz de distância, logo acima do laço da constelação de Auriga. Sendo observada na região do rádio, ela contém mais de 1 bilhão de sóis com hidrogênio girando rapidamente de maneira organizada, marcas do que deve ser uma galáxia espiral bastante normal e massiva. Porém, não são detectadas nenhuma estrela.

Isto é a descoberta de uma galáxia primordial, uma galáxia que tão difusa, ela não foi capaz de formar estrelas prontamente. Notavelmente, a galáxia escura é uma solitária: nenhuma outra galáxia se amontoou nas proximidades. Sem vizinhas para assedia-lá gravitacionalmente, não haveria nada para mexer e comprimir a formação de gás. 

A galáxia pode de fato ter algumas estrelas, mas são tão poucas que até agora não foram observadas. A equipe espera no futuro que amplie algumas magnitudes mais profundamente para procurar alguma luz estelar. Galáxias como essas são importantes porque testam as teorias sobre a formação de estrelas e a evolução das galáxias. 

Objetos como J0613+52 devem ser raros, porque grandes pesquisas de rádio anteriores não identificaram. Para encontrar mais, os astrônomos provavelmente precisarão de uma análise profunda e de céu completo, talvez com a câmera avançada de matriz de banda L avançada do GBT com o instrumento astronômico Advanced Cryogenic L-Band Phased Array Camera for Arecibo (ALPACA). Mesmo assim, estudar galáxias escuras e difusas é um desafio, porque leva tanto tempo de observação; a detecção de apenas uma galáxia de brilho superficial baixo pode exigir mais de 100 horas na sua maior configuração.

Fonte: Sky & Telescope

Buracos negros massivos dominam pequenas galáxias no Universo distante

Os astrônomos descobriram que os buracos negros supermassivos nos centros das primeiras galáxias são muito mais massivos do que o esperado.

© CfA / M. Weiss (buraco negro no interior de uma galáxia)

Na ilustração, um buraco negro (centro) está contido numa pequena galáxia hospedeira no Universo distante (esquerda). No Universo próximo (à direita), o buraco negro do mesmo tamanho estaria hospedado numa galáxia muito maior.

Estes buracos negros surpreendentemente robustos oferecem novas informações sobre as origens de todos os buracos negros supermassivos, bem como sobre os estágios iniciais da vida da sua galáxia hospedeira. 

Em galáxias próximas e maduras como a Via Láctea, a massa total das estrelas supera largamente a massa do grande buraco negro encontrado no centro da galáxia em cerca de 1.000 para 1. Nas galáxias distantes recém-descobertas, no entanto, essa diferença de massa cai para 100 ou 10 para 1, e até 1 para 1, o que significa que o buraco negro pode igualar a massa combinada das estrelas de sua galáxia hospedeira. 

Esta imagem de buracos negros inesperadamente massivos em galáxias emergentes foi obtida pelo telescópio espacial James Webb (JWST), o mais recente observatório emblemático da NASA. Até o JWST, lançado no final de 2021, os astrônomos eram geralmente limitados nos seus estudos de buracos negros distantes a quasares estupendamente brilhantes, compostos por buracos negros monstruosos devoradores de matéria que ofuscavam completamente as estrelas nas suas galáxias hospedeiras. Com o JWST, podemos agora finalmente observar buracos negros de menor massa, mas ainda assim supermassivos, em galáxias pequenas e distantes, e também podemos ver as estrelas nestas galáxias hospedeiras.  

Aprendemos que galáxias jovens e distantes violam a relação entre a massa dos buracos negros e a massa estelar, que está muito bem estabelecida em galáxias próximas e maduras: estes buracos negros primitivos são, sem dúvida, demasiado massivos em relação à população estelar dos seus hospedeiros. Com o JWST, será possível identificar com precisão como se formaram os primeiros buracos negros supermassivos.

Para o estudo, foram realizadas uma análise estatística de um conjunto de 21 galáxias, variando entre 12 e 13 bilhões de anos-luz de distância, e observadas através de três pesquisas publicadas. Estas 21 galáxias abrigam buracos negros centrais com massas típicas estimadas em dezenas ou centenas de milhões de vezes a do nosso Sol, ainda supermassivas, mas comparativamente insignificantes perto dos buracos negros que alimentam a maioria dos quasares distantes observados até hoje, que possuem bilhões de vezes a massa do Sol.

Com a prospecção de novas informações poderemos responder tais perguntas: Os buracos negros cresceram principalmente através da atração de gás ou através de fusões com outros buracos negros? E a massa estelar cresceu principalmente dentro da galáxia ou foram necessárias fusões com outras galáxias maiores?

O novo estudo foi publicado no periódico The Astrophysical Journal Letters.

Fonte: Harvard–Smithsonian Center for Astrophysics

Quando um mais um (eventualmente) é igual a um

Esta imagem do telescópio espacial Hubble mostra Arp 122, uma galáxia peculiar que na verdade compreende duas galáxias: NGC 6040, a galáxia espiral inclinada e distorcida e LEDA 59642, a espiral redonda e frontal, que estão no meio de uma colisão.

© Hubble (Arp 122)

Este dramático encontro cósmico está localizado a uma distância segura de cerca de 570 milhões de anos-luz da Terra. Espreitando no canto está a galáxia elíptica NGC 6041, um membro central do aglomerado de galáxias onde Arp 122 reside, mas que por outro lado não participa desta fusão monstruosa. 

As colisões e fusões de galáxias são eventos monumentalmente energéticos e dramáticos, mas ocorrem numa escala de tempo muito lenta. Por exemplo, a Via Láctea está a caminho de colidir com a sua vizinha galáctica mais próxima, a Galáxia de Andrômeda (M31), mas estas duas galáxias ainda têm cerca de quatro bilhões de anos pela frente antes de realmente se encontrarem. O processo de colisão e fusão também não será rápido: poderá levar centenas de milhões de anos para se desenrolar. Estas colisões demoram muito devido às distâncias verdadeiramente enormes envolvidas. 

As galáxias são compostas de estrelas e seus sistemas solares, poeira e gás. Portanto, em colisões de galáxias estes componentes constituintes podem sofrer enormes mudanças nas forças gravitacionais que atuam sobre elas. Com o tempo, isto muda completamente a estrutura das duas (ou mais) galáxias em colisão e, por vezes, resulta numa única galáxia fundida. 

Isto pode muito bem ser o que resulta da colisão retratada nesta imagem. Pensa-se que as galáxias que resultam de fusões têm uma estrutura regular ou elíptica, uma vez que o processo de fusão perturba estruturas mais complexas (como as observadas em galáxias espirais). Seria fascinante saber como será a aparência do Arp 122 quando esta colisão estiver completa. . . mas isso não acontecerá por muito, muito tempo. 

Fonte: ESA

Alcyoneus é a maior galáxia conhecida do Universo

Alcyoneus é uma radiogaláxia Fanaroff-Riley classe II de baixa excitação localizada a 1,1 gigaparsecs (3,5 bilhões de anos-luz) de distância da Terra, correspondendo à galáxia SDSS J081421.68+522410.0.

© LOFAR (galáxia Alcyoneus)

Ela está localizada na constelação do Lince e foi descoberta por uma equipe de astrônomos liderada por Martijn Oei em dados do LOw-Frequency ARray (LOFAR), uma rede interferométrica composta por 20 mil antenas de rádio que são distribuídas por 52 locais diferentes pelo continente europeu. Alcyoneus tem a maior extensão de qualquer galáxia de rádio identificada, com estruturas lobadas medindo 5 megaparsecs (16,3 milhões de anos-luz) de diâmetro, sendo a maior estrutura conhecida de origem galáctica.

A título de comparação, a Via Láctea é uma galáxia espiral típica com um diâmetro aproximado de 100 mil anos-luz. O Sol é apenas uma dentre as 400 bilhões de estrelas que existem em seus limites. Para o Universo, esse é um sistema relativamente grande, pois a maioria das galáxias encontradas são menores que a Via Láctea e comumente possuem menos de 10% da sua quantidade de estrelas. A menor galáxia conhecida é chamada de Segue 2, possui apenas 110 anos-luz de diâmetro e conta com apenas cerca de 1.000 estrelas em seu interior. Isso é menor mesmo que alguns aglomerados globulares de estrelas que contêm alguns milhares de anos-luz de diâmetro e outras milhares de estrelas. A galáxia de Andrômeda, distante cerca de 2,5 milhões de anos-luz da Terra, possui 220 mil anos-luz de diâmetro, sendo mais que o dobro do tamanho da Via Láctea.

Em 2011, no centro do aglomerado de galáxias Abell 2029, foi descoberta uma galáxia simplesmente colossal: a IC 1101, uma galáxia elíptica supergigante distante 1 bilhão de anos-luz da Terra, com um diâmetro aproximado de 6 milhões de anos-luz. Estima-se que ela contenha cerca de 100 trilhões de estrelas.

Outra radiogaláxia gigante de tamanho semelhante é 3C 236, com lóbulos de 15 milhões de anos-luz de diâmetro. Além do tamanho de suas emissões de rádio, a galáxia central tem radioluminosidade comum, massa estelar e massa de buraco negro supermassivo.

Alcyoneus é uma galáxia autônoma com um diâmetro isofotal (região de mesmo brilho superficial na imagem da galáxia) de 25,0 r-mag/arcsec² de cerca de 242.700 anos-luz, com o aglomerado mais próximo localizado a 11 milhões de anos-luz de distância dele. 

A galáxia recebeu o nome do gigante Alcioneu da mitologia grega. O objeto foi observado pela primeira vez como uma estrutura de rádio brilhante de três componentes, visível em pelo menos quatro resoluções espaciais de 6, 20, 60 e 90 minutos de arco. Os dois componentes externos da estrutura de rádio são separados por uma distância semelhante à estrutura de rádio menor e alongada, significando sua natureza como possíveis lóbulos de rádio. Outras confirmações usando sobreposições radio-ópticas descartam a possibilidade de os dois serem lóbulos de rádio separados de galáxias diferentes e confirmam que foram produzidos pela mesma fonte. 

Alcyoneus foi descrita como uma radiogaláxia gigante, uma classe especial de objetos caracterizada pela presença de lóbulos de rádio gerados por jatos relativísticos alimentados pelo buraco negro supermassivo da galáxia central. As radiogaláxias gigantes são diferentes das radiogaláxias comuns porque podem se estender a escalas muito maiores, atingindo vários megaparsecs de diâmetro, muito maiores do que os diâmetros de suas galáxias hospedeiras. 

No caso de Alcyoneus, a galáxia hospedeira não hospeda um quasar e é relativamente curiosa, com imagens espectrais do 12º lançamento de dados do Sloan Digital Sky Survey (SDSS DR12) sugerindo uma taxa de formação de estrelas de apenas 0,016 massas solares (M☉) por ano. Isto a classifica como uma fonte de rádio de baixa excitação, com Alcyoneus obtendo a maior parte de sua energia devido ao processo relativístico do jato da galáxia central, em vez da radiação de seu núcleo galáctico ativo.

A galáxia hospedeira central de Alcyoneus tem uma massa estelar de 240 bilhões de massas solares (2,4×10¹¹ M☉), com seu buraco negro supermassivo central estimado em ter uma massa de 390±170 milhões M☉; características típicas de galáxias elípticas, mas com valores substancialmente mais baixos do que outras galáxias semelhantes que hospedam fontes de rádio gigantes.

Atualmente não se sabe como as emissões de rádio de Alcyoneus cresceram tanto. Algumas teorias foram propostas, incluindo um ambiente menos denso do que o habitual que a rodeia, o fato de existir dentro de um filamento da teia cósmica, um buraco negro supermassivo, uma extensa população estelar e poderosas correntes de jato.

Fonte: Cosmonovas