Descoberta uma galáxia muito escura

Os astrônomos descobriram uma galáxia fantasmagórica com cerca de metade do tamanho da Via Láctea, mas não mais massiva do que a pequena Nuvem de Magalhães, o satélite anão da nossa Galáxia.

© IAC (galáxia Nube)

Como as estrelas da nova galáxia estão espalhadas por um enorme volume, ela é invisível para a maioria dos telescópios, como um espectro de Halloween. A origem de Nube (nuvem em espanhol), como os astrônomos chamam a nova descoberta, pode desafiar as ideias populares sobre a natureza da matéria escura. 

Nos últimos anos, instalações como o Dragonfly Telephoto Array no Novo México revelaram pela primeira vez a existência de galáxias ultradifusas (UDGs) que exibem um brilho superficial incomumente baixo. No entanto, Nube é ainda mais extremo. 

Uma equipe internacional liderada por Mireia Montes, do Instituto de Astrofísica das Canárias (IAC), Espanha, encontrou acidentalmente a mancha tênue num levantamento profundo de uma faixa equatorial do céu dentro da constelação de Cetus, a Baleia. Observações de rádio de acompanhamento com o telescópio Green Bank de 110 metros na Virgínia Ocidental produziram o desvio para o vermelho da galáxia, que corresponde a uma distância de cerca de 350 milhões de anos-luz. 

Usando imagens profundas e multicoloridas obtidas com o Gran Telescopio Canarias de 10,4 metros em La Palma, Montes e os seus colegas estimam uma massa estelar de cerca de 400 milhões de massas solares e uma idade de 10 bilhões de anos. 

Apesar das novas descobertas, no entanto, a origem das galáxias ultradifusas (ou quase escuras) ainda confunde os astrônomos. No caso de Nube, há evidências convincentes de que nasceu como um objeto isolado. Além disso, a sua forma extremamente regular e simétrica sugere que nunca experimentou interações que pudessem explicar as suas propriedades estranhas.

Nube contém muita matéria escura, provavelmente distribuída em um grande halo. As observações do Green Bank revelam as propriedades dinâmicas do gás hidrogênio neutro do sistema e indicam uma massa galáctica total de mais de 25 bilhões de massas solares, cerca de 25 vezes mais do que as estrelas e o gás hidrogênio combinados. 

No entanto, há um problema: simulações cosmológicas baseadas nas atuais teorias da matéria escura (nas quais o material misterioso consiste em partículas massivas de interação fraca, ou WIMPs) não conseguem produzir galáxias como a nova descoberta. Galáxias simuladas com massas estelares e massas de halo de matéria escura como Nube invariavelmente revelam-se muito menores.

Na verdade, se a matéria escura consistir em partículas semelhantes a áxions de massa extremamente baixa (também conhecidas como matéria escura difusa), as propriedades observadas de Nube podem ser reproduzidas. Embora a matéria escura difusa possa aliviar alguns dos problemas que aparecem no cenário da matéria escura fria, é necessário mais trabalho para avaliar este modelo. 

Os resultados serão apresentados no periódico Astronomy & Astrophysics.

Fonte: Sky & Telescope

UHZ1: galáxia distante e buraco negro

Dominado pela matéria escura, o enorme aglomerado de galáxias Abell 2744 é conhecido por alguns como Aglomerado de Pandora.

© Chandra / Webb (Abell 2744 e UHZ1)

O aglomerado está localizado a 3,5 bilhões de anos-luz de distância, em direção à constelação do Escultor. 

Usando a enorme massa do aglomerado de galáxias como lente gravitacional para distorcer o espaço-tempo e ampliar objetos ainda mais distantes diretamente atrás dele, os astrônomos encontraram uma galáxia de fundo, UHZ1, com um notável desvio para o vermelho de Z=10,1. Isto coloca o UHZ1 muito além de Abell 2744, a uma distância de 13,2 bilhões de anos-luz, visto quando o nosso Universo tinha cerca de 3% da sua idade atual. 

O UHZ1 é identificado nas inserções desta imagem composta combinando raios X (tons roxos) do Observatório de Raios X Chandra, baseado no espaço, e luz infravermelha do Telescópio Espacial James Webb. 

A emissão de raios X do UHZ1 detectada nos dados do Chandra é a assinatura reveladora de um buraco negro supermassivo em crescimento no centro da galáxia com redshift muito alto. Isto faz do buraco negro crescente de UHZ1 o mais distante alguma vez detectado em raios X, um resultado que agora sugere como e quando se formaram os primeiros buracos negros supermassivos do Universo.

Fonte: NASA

A mesma galáxia captada com filtros diferentes

Este emaranhado luminoso de estrelas e poeira é a galáxia espiral barrada NGC 1385, que fica a cerca de 30 milhões de anos-luz da Terra.

© Hubble (NGC 1385, vista com filtros extras)

A mesma galáxia foi tema de outra imagem do Hubble, mas as duas imagens são notavelmente diferentes. 

© Hubble (NGC 1385)

Esta imagem mais recente tem muito mais tons de vermelho rosado e âmbar, enquanto a imagem anterior era dominada por azuis frios. Esta variação cromática não é apenas uma escolha criativa, mas também técnica, feita de forma para representar a diferente quantidade e tipo de filtros utilizados na recolha dos dados que serviram para a confecção das respetivas imagens. 

É compreensível ficar um pouco confuso sobre como a mesma galáxia, fotografada duas vezes pelo mesmo telescópio, pode ser representada de forma tão diferente em duas imagens diferentes. A razão é que o Hubble está equipado com uma variedade de filtros. Estes componentes altamente especializados são alimentados por software e adicionados depois que a imagem é tirada fazendo com que as informações sejam perdidas da imagem, pois certas cores são exageradas ou reduzidas para efeito estético. 

Em contraste, os filtros do telescópio são peças de hardware físico que permitem apenas que comprimentos de onda de luz muito específicos entrem no telescópio à medida que os dados são coletados. Isto faz com que a luz se perca, mas significa que os astrônomos podem sondar partes extremamente específicas do espectro eletromagnético. Isto é muito útil por vários motivos; por exemplo, processos físicos dentro de certos elementos emitem luz em comprimentos de onda muito específicos, e os filtros podem ser otimizados para estes comprimentos de onda. 

Dê uma olhada na imagem atual e na imagem anterior da NGC 1385. Quais são as diferenças? Você consegue ver os detalhes extras devido ao uso de filtros na imagem atual? 

Fonte: ESA

Quando astrônomos amadores apontam o caminho

Esta imagem mostra a galáxia espiral NGC 941, que fica a cerca de 55 milhões de anos-luz da Terra.

© Hubble (NGC 941)

Os dados usados para esta imagem foram coletados pela Advanced Camera for Surveys (ACS) do Hubble. A bela galáxia NGC 941 é sem dúvida a principal atração desta imagem; no entanto, esta galáxia de aspecto nebuloso não foi a motivação para o recolhimento de dados.

Esta distinção pertence a um evento astronômico que ocorreu na galáxia anos antes: a supernova SN 2005ad. A localização desta supernova desbotada foi observada como parte de um estudo de múltiplas supernovas ricas em hidrogênio, também conhecidas como supernovas do tipo II, a fim de compreender melhor os ambientes em que ocorrem certos tipos de supernovas. 

Embora o estudo tenha sido conduzido por astrônomos profissionais, a SN 2005ad deve a sua descoberta a um distinto astrônomo amador chamado Kōichi Itagaki, que descobriu mais de 170 supernovas. Isto pode levantar a questão de como um astrônomo amador poderia detectar algo como um evento de supernova antes dos astrônomos profissionais, que têm acesso a telescópios como o Hubble. A resposta é, em parte, que a detecção de supernovas é uma mistura de habilidade, facilidades e sorte.

A maioria dos eventos astronômicos acontecem ao longo de períodos de tempo que superam o tempo de vida humano, mas as explosões de supernovas são extraordinariamente rápidas, aparecendo muito repentinamente e depois aumentando e diminuindo o brilho ao longo de um período de dias ou semanas. Outro aspecto é que os astrônomos profissionais muitas vezes não passam muito tempo observando. Há uma grande competição por tempo em telescópios como o Hubble, e então os dados de algumas horas de observações podem levar semanas, meses, ou às vezes até anos, para serem processados e analisados em todo o seu potencial.

Astrônomos amadores podem passar muito mais tempo observando os céus e, às vezes, possuem sistemas extremamente impressionantes de telescópios, computadores e software que podem usar. Tantas supernovas são detectadas por amadores habilidosos como Itagaki que existe na verdade um sistema online configurado para reportá-las o Transient Name Server. 

Isto é uma grande ajuda para os astrônomos profissionais, porque com eventos de supernova o tempo é verdadeiramente essencial. Depois que a descoberta de SN 2005ab foi relatada, astrônomos profissionais foram capazes de acompanhar estudos espectroscópicos e confirmá-la como uma supernova tipo II, o que eventualmente levou à inclusão de sua localização neste estudo com o Hubble. Tal estudo não seria possível sem uma rica biblioteca de supernovas anteriores, construída com o olhar atento de astrônomos amadores. 

Fonte: ESA

A dançarina em Dorado

Esta imagem vibrante e de aparência dinâmica mostra a galáxia espiral NGC 1566, que às vezes é chamada informalmente de “Galáxia da Dançarina Espanhola”.

© Hubble (NGC 1566)

A galáxia deve seu apelido às linhas vívidas e dramáticas de seus braços espirais, que poderiam evocar as formas e cores do movimento de uma dançarina. 

A NGC 1566 é uma galáxia espiral fracamente barrada ou intermediária, o que significa que não tem uma estrutura em forma de barra claramente presente ou claramente ausente no seu centro.  Ela está localizada a cerca de 60 milhões de anos-luz da Terra, na constelação Dorado, e também é membro do grupo de galáxias Dorado. 

Grupos de galáxias são conjuntos de galáxias ligadas gravitacionalmente. Os grupos diferem dos aglomerados de galáxias em tamanho e massa: os aglomerados de galáxias podem conter centenas de galáxias, enquanto os grupos podem conter várias dezenas de galáxias. Não existe uma delimitação precisa entre a definição de um grupo de galáxias e um aglomerado de galáxias. Alguns astrônomos propuseram que as definições fossem aprimoradas, com uma sugestão de que agregações de galáxias com menos massa que 80 trilhões de sóis deveriam ser qualificadas como grupos de galáxias. 

O grupo Dorado teve uma adesão flutuante ao longo das últimas décadas, com vários dados alterando a sua lista de galáxias constituintes. Como exemplo da razão pela qual é tão difícil para os astrônomos identificar membros de grupos como o grupo Dorado, podemos imaginar a fotografia de um ser humano adulto e de um grande carvalho. Temos conhecimento prévio do tamanho aproximado da pessoa e da árvore, então se víssemos uma foto onde a pessoa aparecesse aproximadamente do mesmo tamanho da árvore, poderíamos adivinhar que, na realidade, a pessoa estava posicionada muito mais perto da câmera do que a árvore, dando a falsa impressão de que eram do mesmo tamanho. 

Ao estudar os membros de um grupo de galáxias, os astrônomos não estão necessariamente equipados com o conhecimento do tamanho das galáxias individuais e, por isso, têm de descobrir se as galáxias estão realmente relativamente próximas umas das outras no espaço, ou se algumas delas estão realmente muito mais próximas. ou muito mais longe. Isto tornou-se mais fácil com técnicas de observação mais sofisticadas, mas por vezes ainda representa um desafio. 

Fonte: ESA

Uma dupla dinâmica … ou trio?

Esta imagem impressionante capta o par (ou o trio?) de galáxias em interação conhecido como Arp-Madore 2339-661.

© Hubble (Arp-Madore 2339-661)

Ele é assim chamado porque pertence ao catálogo Arp-Madore de galáxias peculiares. No entanto, esta peculiaridade particular pode ser ainda mais estranha do que parece à primeira vista, já que na verdade existem três galáxias interagindo aqui, e não apenas duas. 

As duas galáxias claramente definidas são NGC 7733 (menor, canto inferior direito) e NGC 7734 (maior, canto superior esquerdo). A terceira galáxia é atualmente referida como NGC 7733N, e pode realmente ser vista nesta imagem se você olhar atentamente para a parte superior do braço da NGC 7733, onde há uma estrutura semelhante a um nó visualmente notável, brilhando com uma cor diferente do braço. e obscurecido pela poeira escura. 

Isto poderia facilmente passar como parte de NGC 7733, mas a análise das velocidades e direções envolvidas na galáxia mostra que este nó tem um desvio para o vermelho adicional considerável, o que significa que é muito provavelmente a sua própria entidade e não parte de NGC 7733.

Este é na verdade um dos muitos desafios que os astrônomos observacionais enfrentam: descobrir se um objeto astronômico é realmente apenas um, ou se está na frente de outro, visto da perspectiva da Terra! 

Todas as três galáxias estão bastante próximas umas das outras, a cerca de 500 milhões de anos-luz da Terra, na constelação de Tucano, e estão a interagir gravitacionalmente umas com as outras. Na verdade, alguma literatura científica refere-se a eles como um “grupo em fusão”, o que significa que estão em vias de se tornarem, em última análise, uma entidade única.

Fonte: ESA

Galáxia espiral fracamente barrada

Esta imagem brilhante mostra a galáxia espiral IC 5332, que fica a cerca de 30 milhões de anos-luz de distância, na constelação do Escultor, e tem uma orientação quase frontal em relação à Terra.

© Hubble (IC 5332)

Para explicar o que significa “de frente”, é útil visualizar uma galáxia espiral como um disco (extremamente) grande. Se a galáxia estiver orientada de modo que pareça circular e em forma de disco da nossa perspectiva aqui na Terra, então podemos dizer que ela está “de frente”. Em contraste, se for orientado de modo a parecer achatada e de formato oval, diríamos que é “de lado”. 

O principal é que a mesma galáxia pareceria extremamente diferente da nossa perspectiva, dependendo se estivesse de frente ou de lado, vista da Terra. Confira essas fotos anteriores do telescópio espacial Hubble para exemplos de outra galáxia espiral frontal e uma galáxia espiral quase lateral. 

A IC 5332 é designada como uma galáxia do tipo SABc no sistema De Vaucouleurs de classificação de galáxias. O ‘S’ é direto, identificando-a como uma galáxia espiral, o que claramente é, dados os braços bem definidos de estrelas brilhantes e a poeira mais escura que se curva para fora do núcleo denso e brilhante da galáxia. O ‘AB’ é um pouco mais complexo. Isso significa que a galáxia está fracamente barrada, o que se refere à forma do centro da galáxia. 

A maioria das galáxias espirais não espirala a partir de um único ponto, mas sim de uma estrutura alongada do tipo barra. As galáxias SAB, que também são conhecidas como galáxias espirais intermediárias, não têm uma forma de barra clara em seu núcleo, mas também não espiralam a partir de um único ponto, caindo em algum ponto intermediário.

O 'c' minúsculo descreve o quão firmemente enrolados estão os braços espirais: 'a' indicaria enrolados muito firmemente e 'd' enrolados muito frouxamente. Assim, IC 5332 é uma galáxia espiral intermediária em muitas frentes: fracamente barrada, com braços levemente enrolados e quase completamente de frente! 

Fonte: ESA

Uma galáxia espiral com supernova

O que está acontecendo no braço desta galáxia espiral?

© Bernard Miller (NGC 1097 e SN 2023rve)

Uma supernova. No mês passado, a supernova SN 2023rve foi descoberta pelo Observatório Al-Khatim dos Emirados Árabes Unidos e mais tarde considerada consistente com a explosão mortal de uma estrela massiva, possivelmente deixando para trás um buraco negro. 

A galáxia espiral NGC 1097 está relativamente próxima a 45 milhões de anos-luz de distância e é visível com um pequeno telescópio em direção à constelação sul da Fornalha (Fornax).

A galáxia é notável não só pelos seus pitorescos braços espirais, mas também pelos tênues jatos consistentes com antigos fluxos estelares que sobraram de uma colisão galáctica, possivelmente com a pequena galáxia vista entre os seus braços, no canto inferior esquerdo. 

A imagem apresentada destaca a nova supernova piscando entre duas exposições tiradas com vários meses de intervalo. Encontrar supernovas em galáxias próximas pode ser importante para determinar a escala e a taxa de expansão de todo o Universo, um tema atualmente com tensão inesperada e de muito debate. 

Fonte: NASA

Novo lançamento de dados do Gaia revela lentes gravitacionais raras

A missão Gaia da ESA divulgou uma mina de ouro de conhecimentos sobre a nossa Galáxia.

© ESA / Gaia (mapa com 10.000 estrelas variáveis)

Cada símbolo neste mapa do céu indica a posição de estrelas no catálogo Gaia. A cor vermelha indica variáveis de longo período, cuja varibilidade é conduzida pelo pulso estelar. Os pontos verdes são estrelas de longo período secundário, cuja causa da variabilidade ainda é assunto de debate, mas que se pensa estar ligada a uma nuvem de poeira em órbita da estrela. Os símbolos azuis são variáveis elipsoidais: gigantes vermelhas que fazem parte de um sistema binário com um objeto compacto denso, cuja forma é distorcida numa forma de ovo devido à forte atração gravitacional da companheira. 

Entre outras descobertas, o observador estelar Gaia ultrapassa o potencial planejado para revelar meio milhão de estrelas novas e tênues num aglomerado massivo, para identificar mais de 380 possíveis lentes cósmicas e para identificar as posições de mais de 150.000 asteroides no Sistema Solar, melhorando a precisão de suas órbitas e 

O Gaia está mapeando a Via Láctea e mais além com um extraordinário detalhe multidimensional, completando o censo estelar mais preciso de sempre. A missão está pintando um quadro detalhado do nosso lugar no Universo, permitindo-nos compreender melhor os diversos objetos que o compõem. 

A mais recente divulgação (FPR, ou "Focused Product Release") da missão vai ainda mais longe, fornecendo muitas informações novas e melhoradas sobre o espaço que nos rodeia. O lançamento traz uma ciência excitante e inesperada: descobertas que vão muito para além do que o Gaia foi inicialmente concebido para descobrir e para aprofundar a nossa história cósmica. O terceiro lançamento de dados do Gaia (DR3) continha dados sobre mais de 1,8 bilhões de estrelas, construindo uma visão bastante completa da Via Láctea e mais além. No entanto, ainda havia lacunas no mapeamento. O Gaia ainda não tinha explorado completamente áreas do céu densamente povoadas de estrelas, deixando-as comparativamente inexploradas. 

Os aglomerados globulares são um exemplo chave desta situação. Estes aglomerados são alguns dos objetos mais antigos do Universo, o que os torna especialmente valiosos para os cientistas que estudam o nosso passado cósmico. Infelizmente, os seus núcleos brilhantes, repletos de estrelas, podem sobrecarregar os telescópios que tentam obter uma visão clara. O Gaia selecionou Omega Centauri, o maior aglomerado globular que pode ser visto da Terra. Em vez de se concentrar apenas em estrelas individuais, como faria normalmente, o Gaia ativou um modo especial para mapear verdadeiramente uma área mais vasta do céu em torno do núcleo do aglomerado, sempre que este fosse visto. Foram descobertas mais de meio milhão de novas estrelas que o Gaia não tinha visto antes, em apenas um aglomerado!

As novas estrelas reveladas em Omega Centauri marcam uma das regiões mais populosas exploradas pelo Gaia até agora. O Gaia está atualmente explorando mais oito regiões desta forma, cujos resultados serão incluídos no catálogo DR4 (Data Release 4). Estes dados ajudarão os astrônomos a compreender verdadeiramente o que se passa no interior destes blocos de construção cósmica, um passo crucial para os cientistas que pretendem confirmar a idade da nossa Galáxia, localizar o seu centro, descobrir se passou por colisões no passado, verificar como as estrelas mudam ao longo da sua vida, restringir os modelos de evolução galáctica e, em última análise, inferir a possível idade do próprio Universo. 

Embora o Gaia não tenha sido concebido para a cosmologia, as suas novas descobertas perscrutam o Universo distante, à procura de objetos esquivos e excitantes que contêm pistas para algumas das maiores questões da humanidade sobre o cosmos: as lentes gravitacionais. Uma lente gravitacional ocorre quando a imagem de um objeto distante é distorcida por uma massa perturbadora situada entre nós e este objeto. Esta massa intermediária atua como uma lente gigante que pode amplificar o brilho da luz e criar múltiplas imagens da fonte distante no céu. Estas configurações curiosas e raras são visualmente intrigantes e têm um imenso valor científico, revelando pistas únicas sobre os primeiros tempos e habitantes do Universo. 

Agora são apresentados 381 candidatos sólidos a quasares com lentes, incluindo 50 que considera-se altamente prováveis: uma mina de ouro para os cosmólogos e o maior conjunto de candidatos alguma vez lançado de uma só vez. Cinco das possíveis lentes são potenciais cruzes de Einstein, sistemas de lentes raras com quatro componentes de imagem diferentes em forma de cruz. O novo conjunto de dados mapeia o disco da Via Láctea traçando sinais fracos vistos na luz das estrelas e caracteriza a dinâmica de 10.000 estrelas gigantes vermelhas pulsantes e binárias. 

No futuro, o DR4 do Gaia completará o conjunto e incluirá cometas, satélites planetários e o dobro do número de asteroides, melhorando o nosso conhecimento dos pequenos corpos no espaço próximo. O próximo lançamento de dados da missão, o DR4 do Gaia, não é esperado antes do final de 2025. 

Fonte: ESA

Explosões de formação estelar explicam o brilho do alvorecer cósmico

Quando os cientistas viram as imagens das primeiras galáxias do Universo, pelo telescópio espacial James Webb (JWST), ficaram extasiados.

© A. Geller (ilustração das primeiras galáxias com formação estelar explosiva)

As jovens galáxias pareciam demasiado brilhantes, demasiado massivas e demasiado maduras para se terem formado tão pouco tempo depois do Big Bang. 

A descoberta surpreendente levou mesmo alguns físicos a questionar o modelo padrão da cosmologia, perguntando-se se este deveria ou não ser alterado. Usando novas simulações, uma equipe de astrofísicos liderada pela Universidade Northwestern descobriu agora que estas galáxias provavelmente não são assim tão massivas.

Embora o brilho de uma galáxia seja tipicamente determinado pela sua massa, as novas descobertas sugerem que as galáxias menos massivas podem brilhar com a mesma intensidade devido a surtos irregulares e brilhantes de formação estelar. Esta descoberta não só explica porque é que as galáxias jovens parecem enganadoramente massivas, como também se enquadra no modelo padrão da cosmologia.

Normalmente, uma galáxia é brilhante porque é grande. Mas como estas galáxias se formaram no alvorecer cósmico, ainda não havia passado tempo suficiente desde o Big Bang. Como é que estas galáxias massivas se puderam formar tão rapidamente? As simulações mostram que as galáxias não têm qualquer problema em formar-se com este brilho no alvorecer cósmico. 

Um período que durou cerca de 100 milhões de anos a 1 bilhão de anos após o Big Bang, o alvorecer cósmico é marcado pela formação das primeiras estrelas e galáxias do Universo. Antes do lançamento do JWST para o espaço, os astrônomos sabiam muito pouco sobre este antigo período de tempo.

As simulações produziram galáxias do alvorecer cósmico que eram tão brilhantes como as observadas pelo JWST. As simulações fazem parte do projeto FIRE (Feedback of Relativistic Environments). As simulações FIRE combinam teoria astrofísica e algoritmos avançados para modelar a formação de galáxias. Os modelos permitem aos pesquisadores explorar o modo como as galáxias se formam, crescem e mudam de forma, considerando a energia, a massa, o momento e os elementos químicos das estrelas. 

Quando os astrônomos executaram as simulações para modelar as primeiras galáxias formadas no alvorecer cósmico, descobriram que as estrelas se formavam em surtos, um conceito conhecido como "formação estelar explosiva". Em galáxias massivas como a Via Láctea, as estrelas formam-se a um ritmo constante, com o número de estrelas aumentando gradualmente ao longo do tempo. Mas a chamada formação estelar explosiva ocorre quando as estrelas se formam num padrão alternado, muitas estrelas de uma vez, seguidas de milhões de anos de muito poucas estrelas novas e depois muitas estrelas novamente.

A formação estelar explosiva é especialmente comum em galáxias de baixa massa. Os pormenores que explicam porque é que isto acontece são ainda objeto de pesquisa. Mas o que acontece é que se forma um surto de estrelas e, alguns milhões de anos mais tarde, estas estrelas explodem como supernovas. O gás é expulso e volta a cair para formar novas estrelas, impulsionando o ciclo de formação de estrelas. Mas quando as galáxias se tornam suficientemente massivas, têm uma gravidade muito mais forte. Quando as supernovas explodem, não são suficientemente fortes para ejetar o gás do sistema. A gravidade mantém a galáxia unida e leva-a para um estado estável. 

As simulações também foram capazes de produzir a mesma abundância de galáxias brilhantes que o JWST revelou, ou seja, o número de galáxias brilhantes previsto pelas simulações corresponde ao número de galáxias brilhantes observadas. Embora outros astrofísicos tenham levantado a hipótese de a formação estelar explosiva poder ser responsável pelo brilho incomum das galáxias no alvorecer cósmico, os pesquisadores da Northwestern são os primeiros a usar simulações computacionais detalhadas para provar que isso é possível. E conseguiram fazê-lo sem acrescentar novos fatores que não estão alinhados com o nosso modelo padrão do Universo.

A maior parte da luz de uma galáxia provém das estrelas mais massivas. Como as estrelas mais massivas ardem a uma velocidade superior, têm uma vida mais curta. Consomem rapidamente o seu combustível em reações nucleares. Assim, o brilho de uma galáxia está mais diretamente relacionado com o número de estrelas que se formaram nos últimos milhões de anos do que com a massa da galáxia como um todo. 

Um artigo foi publicado no periódico The Astrophysical Journal Letters. 

Fonte: Northwestern University

Nova revisão da massa da Via Láctea

Graças ao catálogo mais recente do satélite Gaia da ESA, uma equipe internacional liderada por astrônomos do Observatório de Paris e do CNRS (Centre National de la Recherche Scientifique) obteve a medição mais precisa da massa da Via Láctea.

© NASA / JPL-Caltech (ilustração da Via Láctea)

Este estudo abre questões importantes na cosmologia, nomeadamente acerca da quantidade de matéria escura contida na nossa Galáxia. A massa total da Via Láctea está estimada em apenas 200 bilhões de vezes a do Sol, o que representa uma revisão em baixa significativa, cerca de quatro a cinco vezes inferior às estimativas anteriores. 

Este novo valor foi obtido a partir do terceiro lançamento de dados do catálogo Gaia, publicado em 2022, que fornece dados abrangentes sobre 1,8 bilhões de estrelas, englobando as três componentes espaciais e as três componentes de velocidade num espaço de seis dimensões dentro da Via Láctea. 

Utilizando os dados do Gaia, os cientistas conseguiram construir a curva de rotação mais exata alguma vez observada para uma galáxia espiral e deduzir a massa da Via Láctea. Antes do Gaia, obter uma curva de rotação robusta para a Via Láctea era um desafio, ao contrário do que acontecia com as outras galáxias espirais. Este desafio resultava da nossa posição no interior da Via Láctea, o que tornava impossível distinguir com precisão os movimentos e as distâncias das estrelas no disco galáctico. 

No estudo recente, a curva de rotação da nossa Galáxia é atípica: ao contrário das determinadas para outras grandes galáxias espirais, não é achatada. Pelo contrário, na periferia do disco da nossa Galáxia, esta curva começa a diminuir rapidamente, seguindo a previsão conhecida como declínio Kepleriano. 

A obtenção de uma curva de rotação para a Via Láctea que exiba um declínio Kepleriano exige que a nossa Galáxia seja enquadrada num contexto cosmológico. Um dos maiores avanços da astronomia moderna foi a constatação de que as velocidades de rotação dos grandes discos das galáxias espirais eram muito mais rápidas do que seria de esperar de um declínio Kepleriano. 

Na década de 1970, os astrônomos: Vera Rubin, que utilizou observações de gás ionizado, e Albert Bosma, que estudou gás neutro, demonstraram que a velocidade de rotação das galáxias espirais permanece constante, muito para além dos seus discos ópticos.

A consequência imediata desta descoberta foi a proposta da existência de matéria escura, adicional à matéria observável, distribuída num halo que envolve os discos das galáxias espirais. Sem esta matéria escura, as curvas de rotação teriam seguido um declínio Kepleriano. Este último indica a ausência de quantidades significativas de matéria fora do disco óptico. É o caso da Via Láctea, segundo o estudo atual. 

Considerando que a matéria comum (estrelas e gás frio) da Via Láctea é geralmente estimada em pouco mais de 0,6x10¹¹ massas solares, representa cerca de um-terço da matéria total. Este fato constitui uma revolução na cosmologia, uma vez que até agora se concordava que a matéria escura deveria ser pelo menos seis vezes mais abundante do que a matéria comum. 

Se a maioria das outras grandes galáxias espirais não exibe uma curva de rotação com um declínio Kepleriano, o que é que torna a nossa Galáxia tão diferente? Uma explicação possível pode ser que a Via Láctea tenha sofrido relativamente poucas perturbações devido a colisões violentas entre galáxias. A sua última grande fusão ocorreu há cerca de 9 bilhões de anos, em contraste com a média de 6 bilhões de anos para outras galáxias espirais. Em qualquer caso, isto indica que a curva de rotação obtida para a Via Láctea é particularmente precisa, não sendo afetada pelos resíduos de uma colisão tão antiga.

A segunda possibilidade pode surgir das diferenças metodológicas entre a curva de rotação derivada dos dados de seis dimensões de estrelas fornecidos pelo satélite Gaia, por exemplo, para a Via Láctea, e as curvas de rotação derivadas usando gás neutro para outras galáxias. Este trabalho abre caminho para uma reavaliação das curvas de rotação das grandes galáxias espirais e do seu conteúdo em matéria comum e escura. 

Um artigo foi publicado no periódico Astronomy & Astrophysics. 

Fonte: Observatoire de Paris

Um processo especial de um par de galáxias em colisão

Esta fotografia tirada usando a Câmera Avançada para Pesquisas (ACS) do telescópio espacial Hubble mostra Arp 107, um objeto celeste que compreende um par de galáxias no meio de uma colisão.

© Hubble (Arp 107)

A galáxia maior (à esquerda desta imagem) é uma galáxia extremamente energética de um tipo conhecido como galáxia Seyfert, que abriga núcleos galácticos ativos em seus núcleos.

As galáxias Seyfert são notáveis porque, apesar do imenso brilho do núcleo ativo, a radiação de toda a galáxia pode ser observada. Isto é evidente nesta imagem, onde as espirais de toda a galáxia são facilmente visíveis. A companheira menor está ligada à maior por uma “ponte” aparentemente tênue, composta de poeira e gás. 

A dupla galáctica em colisão fica a cerca de 465 milhões de anos-luz da Terra. O Arp 107 está incluído em um catálogo de 338 galáxias conhecido como Atlas de Galáxias Peculiares, que foi compilado em 1966 por Halton Arp. 

Foi observado pelo Hubble como parte de um programa de observação que procurava especificamente preencher uma “lacuna” observacional, fazendo observações limitadas de membros do catálogo Arp. Parte da intenção do programa de observação era fornecer ao público imagens destas galáxias espetaculares e de difícil definição. Na verdade, vários lançamentos recentes fizeram uso de observações do mesmo programa de observação.

Fonte: ESA

Medida de um grande disco galáctico

Esta imagem apresenta a galáxia conhecida como NGC 3156.

© Hubble (NGC 3156)

É uma galáxia lenticular, o que significa que fica em algum lugar entre uma galáxia elíptica e uma galáxia espiral. Situa-se a cerca de 73 milhões de anos-luz da Terra, na constelação equatorial menor de Sextans. 

A Sextans é uma pequena constelação que pertence à família de constelações de Hércules. Ela própria é uma constelação com tema astronômico, sendo batizada em homenagem ao instrumento conhecido como sextante. Os sextantes são frequentemente considerados instrumentos de navegação inventados no século XVIII. No entanto, o sextante como ferramenta astronômica já existe há muito mais tempo: estudiosos islâmicos desenvolveram sextantes astronômicos muitas centenas de anos antes para medir ângulos no céu. 

Um exemplo particularmente notável é o enorme sextante com um raio de 36 metros que foi desenvolvido por Ulugh Beg, da dinastia Timúrida, no século XV, localizado em Samarcanda, no atual Uzbequistão. Estes primeiros sextantes podem ter sido um desenvolvimento do quadrante, um dispositivo de medição proposto por Ptolomeu. Um sextante, como o nome sugere, tem o formato de um sexto de um círculo, aproximadamente o formato da constelação. 

Os sextantes não são mais utilizados na astronomia moderna, tendo sido substituídos por instrumentos capazes de medir as posições de estrelas e objetos astronômicos com muito mais precisão. 

A NGC 3156 foi estudada de muitas maneiras além da determinação da sua posição precisa; desde o seu grupo de aglomerados globulares, até à sua formação estelar relativamente recente, até às estrelas que estão sendo destruídas pelo buraco negro supermassivo no seu centro. 

Fonte: ESA

A detecção mais distante do campo magnético de uma galáxia

Com o auxílio do Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), os astrônomos detectaram o campo magnético de uma galáxia tão distante que a sua luz demorou mais de 11 bilhões de anos a chegar até nós, ou seja, quando o Universo tinha apenas 2,5 bilhões de anos de idade.

© ALMA (galáxia 9io9)

Este resultado forneceu aos astrônomos pistas cruciais sobre como é que se formaram os campos magnéticos de galáxias tais como a nossa Via Láctea. Há imensos objetos no Universo que apresentam campos magnéticos, sejam eles planetas, estrelas ou galáxias.

Na Via Láctea e em outras galáxias entrelaçam-se campos magnéticos com dimensões da ordem das dezenas de milhares de anos-luz. Na realidade, sabemos muito pouco relativamente à formação destes campos magnéticos, apesar de serem fundamentais para compreendermos a evolução galáctica. Não é claro quão cedo na vida do Universo, e quão rápido, é que os campos magnéticos se formaram nas galáxias, isto porque, até agora, os astrônomos apenas mapearam campos magnéticos em galáxias próximo daqui. 

Agora, foi  descoberto um campo magnético completamente formado numa galáxia distante, semelhante em estrutura àqueles observados em galáxias próximas. O campo é cerca de mil vezes mais fraco do que o campo magnético da Terra, mas estende-se ao longo de mais de 16.000 anos-luz. 

A observação de um campo magnético completamente desenvolvido tão cedo na história do Universo indica que os campos magnéticos que englobam galáxias inteiras podem formar-se rapidamente no momento em que as galáxias jovens ainda estão se desenvolvendo. A equipe acredita que a formação estelar intensa no Universo primordial poderá acelerar o desenvolvimento de campos magnéticos. Adicionalmente, estes campos podem, por sua vez, influenciar o modo como se formam as gerações seguintes de estrelas.

Para fazer esta detecção, observou-se a radiação emitida por grãos de poeira de uma galáxia distante, 9io9. As galáxias estão repletas de grãos de poeira e quando um campo magnético se encontra presente, estes grãos tendem a alinhar-se, fazendo com que a radiação que emitem seja polarizada. Isto significa que as ondas de luz oscilam segundo uma direção privilegiada, em vez de aleatória. Quando o ALMA detectou e mapeou um sinal polarizado emitido pela 9io9, confirmou-se pela primeira vez a presença de um campo magnético numa galáxia muito distante.

A esperança é que com esta e outras observações futuras de campos magnéticos distantes, começaremos a desvendar o mistério da formação destas estruturas galácticas fundamentais. 

Este trabalho foi descrito num artigo científico publicado na revista Nature. 

Fonte: ESO

Descoberta uma vasta bolha de galáxias

Uma equipe liderada pela Universidade do Havaí descobriu uma imensa bolha a 820 milhões de anos-luz da Terra, que se pensa ser um fóssil remanescente do nascimento do Universo.

© Animea Studio (ilustração de Ho'oleilana)

Os astrônomos encontraram inesperadamente a bolha no interior de uma rede de galáxias. A entidade recebeu o nome de Ho'oleilana, um termo retirado do Kumulipo, um cântico de criação havaiano. 

As novas descobertas mencionam que estas estruturas massivas são previstas pela teoria do Big Bang, como resultado de ondulações 3D encontradas no material do Universo primitivo, conhecidas como Oscilações Acústicas de Bárions (OABs). 

Um aumento na densidade das galáxias, é uma caraterística muito mais forte do que o esperado, com diâmetro muito grande de um bilhão de anos-luz está para além das expectativas teóricas. Se a sua formação e evolução estiverem de acordo com a teoria, esta OAB está mais próxima do que o previsto, o que implica um valor elevado para o ritmo de expansão do Universo.

Os astrônomos localizaram a bolha usando dados do Cosmicflows-4, que é, até à data, a maior compilação de distâncias precisas de galáxias. Um catálogo excepcional foi produzido em 2022. Os pesquisadores pensam que esta pode ser a primeira vez que os astrônomos identificaram uma estrutura individual associada a uma OAB. A descoberta poderá ajudar a reforçar o conhecimento dos cientistas sobre os efeitos da evolução das galáxias. 

Na teoria bem estabelecida do Big Bang, durante os primeiros 400.000 anos, o Universo é um caldeirão de plasma quente semelhante ao interior do Sol. No interior de um plasma, os elétrons separaram-se dos núcleos atômicos. Durante este período, as regiões com densidade ligeiramente superior começaram a colapsar sob a ação da gravidade, mesmo quando o intenso banho de radiação tentava separar a matéria. Esta luta entre a gravidade e a radiação fez com que o plasma oscilasse ou ondulasse e se espalhasse para fora. As maiores ondulações no Universo primitivo dependiam da distância que uma onda sonora podia percorrer. Estabelecida pela velocidade do som no plasma, esta distância era de quase 500 milhões de anos-luz e foi fixada quando o Universo arrefeceu e deixou de ser um plasma, deixando vastas ondulações tridimensionais. 

Ao longo das eras, as galáxias formaram-se nos picos de densidade, em enormes estruturas semelhantes a bolhas. Os padrões na distribuição das galáxias, devidamente discernidos, poderiam revelar as propriedades destes antigos mensageiros. A estrutura da concha gigante de Ho'oleilana é composta por elementos que foram identificados no passado como sendo eles próprios algumas das maiores estruturas do Universo. 

Esta mesma equipe de pesquisadores também identificou o Superaglomerado de Laniākea em 2014. Esta estrutura, que inclui a Via Láctea, é pequena em comparação. Estendendo-se a um diâmetro de cerca de 500 milhões de anos-luz, Laniākea prolonga-se até à orla desta bolha muito maior. 

Descobriu-se que Ho'oleilana tinha sido assinalada num trabalho de pesquisa de 2016 como a mais proeminente de várias estruturas semelhantes a conchas observadas no SDSS (Sloan Digital Sky Survey). No entanto, o trabalho anterior não revelou toda a extensão da estrutura e concluiu-se na ocasião que não tinha sido encontrada uma OAB. Usando o catálogo Cosmicflows-4, os pesquisadores foram capazes de ver uma concha esférica completa de galáxias, de identificar o seu centro e de mostrar que há um aumento estatístico na densidade de galáxias em todas as direções a partir deste centro. 

Ho'oleilana engloba muitas estruturas bem conhecidas anteriormente encontradas, como a Grande Muralha de Harvard/Smithsonian que contém o Aglomerado de Coma, o Aglomerado de Hércules e a Grande Muralha Sloan. O Superaglomerado de Boieiro reside no seu centro. O histórico Vazio de Boieiro, uma enorme região esférica vazia, encontra-se no interior de Ho'oleilana. 

Um artigo foi publicado no periódico The Astrophysical Journal. 

Fonte: University of Hawaiʻi

A galáxia de Maisie é uma das mais antigas já observadas

Graças ao telescópio espacial James Webb, os astrônomos que procuram encontrar algumas das galáxias mais antigas jamais vistas confirmaram agora que uma galáxia detectada pela primeira vez é uma das mais antigas alguma vez encontradas.

© STScI (galáxia de Maisie)

As observações posteriores à primeira detecção da galáxia de Maisie revelaram que remonta a 390 milhões de anos após o Big Bang. Apesar de não ser tão antiga como a equipe liderada pelo astrônomo Steven Finkelstein, da Universidade do Texas em Austin, estimou no verão passado, é, no entanto, uma das quatro galáxias mais antigas já observadas.

Finkelstein, professor de astronomia na Universidade do Texas e pesquisador principal do CEERS (Cosmic Evolution Early Release Science Survey), deu à galáxia o nome da sua filha, pois foi descoberta no dia do seu aniversário. A equipe do CEERS está atualmente avaliando cerca de 10 outras galáxias que podem ser de uma era ainda mais antiga do que a galáxia de Maisie. 

Para saber quando é que a luz que observamos deixou um objeto, é medido o seu desvio para o vermelho, ou seja, a quantidade de cor que foi deslocada devido ao seu movimento para longe de nós. Como vivemos num Universo em expansão, quanto mais recuamos no tempo, maior é o desvio para o vermelho de um objeto. As estimativas originais dos desvios para o vermelho baseavam-se na fotometria, o brilho da luz em imagens utilizando um pequeno número de filtros de frequência alargada.

Para obter uma estimativa mais precisa, a equipe do CEERS solicitou medições de acompanhamento com o instrumento NIRSpec (Near InfraRed Spectrograph) do telescópio espacial James Webb, que divide a luz de um objeto em muitas frequências estreitas diferentes para identificar com maior precisão a sua composição química, produção de calor, brilho intrínseco e movimento relativo. De acordo com esta última análise espectroscópica, a galáxia de Maisie encontra-se num desvio para o vermelho de z=11,4. 

Este estudo também analisou CEERS-93316, uma galáxia originalmente encontrada nos dados CEERS disponíveis ao público por uma equipe liderada pela Universidade de Edimburgo e que, inicialmente, se estimava ter sido observada 250 milhões de anos após o Big Bang. Numa análise mais aprofundada, a equipa descobriu que CEERS-93316 tem um desvio para o vermelho mais modesto de z=4,9, o que corresponde a cerca de um bilhão de anos após o Big Bang. 

Acontece que o gás quente em CEERS-93316 estava emitindo tanta luz em algumas bandas de frequência estreitas associadas ao oxigênio e ao hidrogênio que fazia com que a galáxia parecesse muito mais azul do que realmente era. Este tom azulado imitava a assinatura que Finkelstein e outros esperavam ver em galáxias muito antigas. Isto deve-se a uma peculiaridade do método fotométrico que acontece apenas para objetos com desvios para o vermelho de cerca de 4,9. Não só esta galáxia parece anormalmente azul, como também é muito mais brilhante do que os modelos atuais preveem para galáxias que se formaram tão cedo no Universo.

Um artigo foi publicado na revista Nature. 

Fonte: University of Texas