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Astrônomos Conseguem Modelar O Desenvolvimento Dos Discos das Galáxias

Simulações computacionais estão mostrando para os astrofísicos como as massivas aglomerações de gás dentro das galáxias espalham algumas estrelas de suas órbitas, criando, eventualmente, uma queda de brilho suave, exponencial de muitos discos de galáxias.

Pesquisadores da Universidade Estadual do Iowa, da Universidade de Wisonsin-Madison, e do grupo de pesquisa da IBM, estão avançando bem em estudos que eles começaram a aproximadamente 10 anos atrás. Eles originalmente focaram em como as aglomerações massivas em jovens galáxias podem afetar as órbitas das estrelas e criar discos galácticos que apresentam um centro brilhante e que vai se apagando em direção a bordas escuras.

Agora, esse mesmo grupo de pesquisadores, participou de um artigo que diz que suas ideias sobre a formação de discos exponenciais se aplicam a mais galáxias além das jovens. Esse é um processo que é robusto e universal em todos os tipos de galáxias. Os discos exponenciais, são comuns em galáxias espirais, galáxias anãs elípticas e em algumas galáxias irregulares.

Como os astrofísicos podem explicar isso? Eles usam modelos realistas para rastrear o espalhamento das estrelas dentro das galáxias. Com isso eles estão conseguindo resolver um problema que tem mais de 50 anos.

Os impulsos gravitacionais de massivas aglomerações alteram as órbitas das estrelas. Como resultado disso, a distribuição geral de estrelas do disco muda, e o perfil de brilho exponencial é um reflexo dessa nova distribuição estelar.

Isso quer dizer que, à medida que as estrelas se espalham, os discos galácticos vão ficando mais suaves.

A última modelagem computacional é a cereja do bolo em anos de melhorias nos modelos. Os modelos anteriores tratavam as forças gravitacionais dos componentes das galáxias de maneira mais aproximada, e os pesquisadores estudaram poucos casos.

Os últimos modelos mostram como os aglomerados de estrelas e como as aglomerações de gases interestelares dentro das galáxias podem mudar a órbita de estrelas próximas. Alguns eventos de espalhamento de estrelas mudam as órbitas estelares de forma significante, mesmo em casos em que estrelas são capturadas em loops ao redor das aglomerações massivas antes de escaparem entrando no fluxo geral do disco da galáxia. Muitos outros eventos de espalhamento são menos poderosos, com poucas estrelas sendo espalhadas e as órbitas permanecendo mais circulares.

A natureza do espalhamento é mais complexa do se entendia anteriormente. Apesar de toda a complexidade em pequena escala, ainda existe uma média suave da distribuição da luz em grandes escalas.

Os modelos também dizem algo sobre o tempo que leva para esses discos galácticos exponenciais se formarem. Os tipos de aglomerações e as densidades iniciais dos discos afetam a velocidade e a evolução, mas não a suavidade final do brilho.

A velocidade nesse caso é um termo relativo pois a escala de tempo desses processos está na casa dos bilhões de anos.

Por todos esses anos, e até mesmo com os modelos de galáxias onde as estrelas estão inicialmente distribuídas de maneiras variadas, os modelos mostram que o espalhamento das estrelas é realmente fundamental para o processo de criação do chamado disco exponencial.

O espalhamento estelar é geral e universal, ele funciona para explicar a formação dos discos exponenciais em muitos casos.

Fonte:

https://phys.org/news/2020-09-astronomers-disk-galaxies-evolve-smoothly.html

Sérgio Sacani

Formado em geofísica pelo IAG da USP, mestre em engenharia do petróleo pela UNICAMP e doutor em geociências pela UNICAMP. Sérgio está à frente do Space Today, o maior canal de notícias sobre astronomia do Brasil.

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