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17 de setembro de 2021

Os Astrônomos Finalmente Conseguem Explicar a Origem das Galáxias Ultradifusas

Como o nome sugere, galáxias ultradifusas, ou UDGs, do inglês, são galáxias anãs cujas estrelas estão espalhadas por uma vasta região, resultando em um brilho superficial extremamente baixo, tornando-as muito difíceis de detectar. Várias perguntas sobre UDGs permanecem sem resposta: Como esses anãs acabaram tão estendidas? Os halos de matéria escura – os halos de matéria invisível que cercam as galáxias – são especiais?

Agora, uma equipe internacional de astrônomos, co-liderada por Laura Sales, astrônoma da Universidade da Califórnia, em Riverside, relata na Nature Astronomy que usou simulações sofisticadas para detectar algumas UDGs “apagadas” em ambientes de baixa densidade no universo.

“O que detectamos está em desacordo com as teorias da formação de galáxias, já que as anãs extintas precisam estar em aglomerados ou ambientes de grupo para que seu gás seja removido e pare de formar estrelas”, disse Sales, professor associado de física e astronomia. “Mas as UDGs extintas que detectamos estão isoladas. Fomos capazes de identificar algumas dessas UDGs extintas no campo e rastrear sua evolução para trás no tempo para mostrar que se originaram em órbitas, conhecidas como “backsplash.”

Aqui, a expressão, “no campo” se refere a galáxias isoladas em ambientes mais silenciosos e não em um grupo ou ambiente de aglomerado. Sales explicou que uma galáxia “backsplash,  é um objeto que parece uma galáxia isolada hoje, mas no passado era um satélite de um sistema mais massivo – semelhante a um cometa, que visita nosso sol periodicamente, mas passa a maior parte de sua jornada isolado, longe da maior parte do sistema solar.

“Galáxias isoladas e galáxias satélite têm propriedades diferentes porque a física de sua evolução é bastante diferente”, disse ela. “Essas galáxias “backsplash” são intrigantes porque compartilham propriedades com a população de galáxias satélites no sistema ao qual pertenceram, mas hoje são observados como isoladas do sistema.”

Galáxias anãs são pequenas galáxias que contêm de 100 milhões a alguns bilhões de estrelas. Em contraste, a Via Láctea tem de 200 bilhões a 400 bilhões de estrelas. Embora todos as UDGs sejam galáxias anãs, todas as galáxias anãs não são UDGs. Por exemplo, com luminosidade semelhante, as anãs apresentam uma gama muito grande de tamanhos, de compactas a difusas. As UDGs são a extremidade final da maioria dos objetos estendidos em uma determinada luminosidade. Uma UDG tem o conteúdo estelar de uma galáxia anã, 10-100 vezes menor que a Via Láctea. Mas seu tamanho é comparável ao da Via Láctea, dando-lhe o brilho superficial extremamente baixo que a torna especial.

Sales explicou que o halo de matéria escura de uma galáxia anã tem uma massa pelo menos 10 vezes menor que a Via Láctea, em escalas de tamanho semelhantes. As UDGs, no entanto, quebram essa regra e mostram uma extensão radial comparável à de galáxias muito maiores.

“Uma das teorias populares para explicar isso era que as UDGs são ‘Via Lácteas fracassadas’, o que significa que estavam destinadas a ser galáxias como a nossa Via Láctea, mas de alguma forma não conseguiram formar estrelas”, disse José A. Benavides, um estudante graduado no Instituto de Astronomia Teórica e Experimental da Argentina e primeiro autor do artigo de pesquisa. “Agora sabemos que este cenário não pode explicar todas as UDGs. Portanto, os modelos teóricos estão surgindo onde mais de um mecanismo de formação pode ser capaz de formar esses objetos ultradifusos.”

Segundo Sales, o valor do novo trabalho é duplo. Primeiro, a simulação usada pelos pesquisadores, chamada TNG50, previu com sucesso UDGs com características semelhantes às UDGs observadas. Em segundo lugar, os pesquisadores descobriram algumas raras UDGs extintas para os quais não têm mecanismo de formação.

“Usando a TNG50 como uma ‘máquina do tempo’ para ver como as UDGs chegaram onde estão, descobrimos que esses objetos eram satélites vários bilhões de anos antes, mas foram expulsos para uma órbita muito elíptica e parecem isolados hoje”, disse ela.

Os pesquisadores também relatam que, de acordo com suas simulações, as UDGs extintas podem comumente representar 25% de uma população ultradifusa de galáxias. Nas observações, porém, esse percentual é muito menor.

“Isso significa que muitas galáxias anãs espreitando no escuro podem ter permanecido sem serem detectadas por nossos telescópios”, disse Sales. “Esperamos que nossos resultados inspirem novas estratégias de levantamento do universo de baixa luminosidade, o que permitiria um censo completo desta população de galáxias anãs.”

O estudo é o primeiro a resolver a miríade de ambientes – de anãs isoladas a anãs em grupos e clusters – necessários para detectar UDGs e com resolução alta o suficiente para estudar sua morfologia e estrutura.

Em seguida, a equipe de pesquisa continuará seu estudo de UDGs em simulações de TNG50 para entender melhor por que essas galáxias são tão extensas em comparação com outras galáxias anãs com o mesmo conteúdo estelar. Os pesquisadores usarão o telescópio Keck no Havaí, um dos telescópios mais poderosos do mundo, para medir o conteúdo de matéria escura de UDGs no aglomerado de Virgem, o aglomerado de galáxias mais próximo da Terra.

“Futuros telescópios, como o Large Synoptic Survey Telescope ou o Roman Space Telescope, entrarão em operação nos próximos cinco a 10 anos com capacidade de detectar muitas mais dessas UDGs intrigantes”, disse Sales.

Fonte:

https://phys.org/news/2021-09-astronomers-elusive-ultradiffuse-galaxies.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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