Censo galáctico revela origem das galáxias mais “extremas”

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Uma imagem de campo largo da região central do enxame de Virgem, medindo 4,4 milhões de anos-luz de cada lado, pelo SDSS (Sloan Digitized Sky Survey). Estão legendadas algumas das galáxias mais brilhantes do enxame, incluindo Messier 87, ou M87, que está perto do centro do enxame. As inserções mostram imagens profundas de duas galáxias estruturalmente extremas, obtidas com a MegaCam acoplada ao CFHT como parte do levantamento NGVS. Uma anã ultra-compacta está na “mira” da inserção mais abaixo, com uma galáxia ultra-difusa na inserção de cima. Estas galáxias são quase 1000 vezes mais ténues do que as galáxias brilhantes visíveis na imagem. Embora as galáxias compactas e as galáxias difusas contenham mais ou menos o mesmo número de estrelas, e o seu brilho total seja idêntico, diferem em termos de área por mais de 20.000. As barras de escala de cada inserção representam uma distância de 10.000 anos-luz.
Crédito: SDSS, CFHT e equipa NGVS

Os astrónomos descobriram que a chave para entender as galáxias com tamanhos “extremos”, pequenas ou grandes, pode estar nos seus arredores. Em dois estudos relacionados, uma equipa internacional descobriu que as galáxias que são “ultra-compactas” ou “ultra-difusas” em relação a galáxias normais de brilho comparável parecem residir em ambientes densos, ou seja, regiões que contêm um grande número de galáxias. Isto levou a equipa a especular que estes objectos “extremos” poderiam ter começado a parecer-se com galáxias normais, mas que depois evoluíram para ter tamanhos invulgares por meio de interacções com outras galáxias.

A equipa identificou galáxias ultra-compactas e ultra-difusas como parte de um censo sem precedentes de galáxias que residem no enxame de Virgem. A investigação usou dados do NGVS (Next Generation Virgo Cluster Survey) obtido pelo CFHT (Canada-France-Hawaii Telescope) usando a MegaCam, uma câmara óptica de campo largo. A uma distância de 50 milhões de anos-luz, Virgem é o enxame galáctico mais próximo da Via Láctea e contém vários milhares de galáxias, a maioria das quais reveladas, pela primeira vez, nos dados do NGVS.

Os astrónomos descobriram galáxias anãs ultra-compactas (GAUs) há um quarto de século e essas são as galáxias mais densas conhecidas no Universo. Teorias concorrentes descrevem as galáxias anãs ultra-compactas como grandes enxames de estrelas ou como remanescentes de galáxias maiores que foram despojadas dos seus invólucros estelares.

“Encontrámos centenas de GAUs no vizinho enxame galáctico de Virgem, e pelo menos algumas delas parecem ter começado as suas vidas como galáxias maiores,” disse o Dr. Chengze Liu da Universidade Jiao Tong de Xangai, autor principal do primeiro estudo.

Apesar das GAUs serem semelhantes em aparência a grandes enxames de estrelas, várias GAUs neste estudo foram encontradas com invólucros estelares ténues em torno do núcleo compacto central. Estes invólucros podem ser os últimos vestígios de uma galáxia que foi gradualmente removida pelas forças gravitacionais de marés de galáxias vizinhas. Além disso, descobriu-se que as GAUs habitam preferencialmente as regiões do enxame de Virgem com as maiores densidades de galáxias. Juntas, estas evidências apontam para uma transformação induzida pelo meio ambiente como sendo responsável pela produção de algumas GAUs.

As galáxias ultra-difusas (GUs) são um mistério na outra extremidade do espectro de tamanho. São muito maiores e mais difusas do que galáxias típicas com brilho idêntico. Algumas teorias sugerem que as galáxias ultra-difusas são galáxias massivas cujo gás – combustível para a sua formação estelar – foi removido antes que muitas estrelas pudessem formar-se. Outras sugerem que já foram galáxias normais que se tornaram mais difusas por meio de fusões e interacções.

“Descobrimos que as GUs no enxame de Virgem estão mais concentradas em direcção ao núcleo denso do enxame, indicando que um ambiente denso pode ser importante para a sua formação,” disse o Dr. Sungsoon Lim da Universidade de Tampa, autor principal do segundo estudo. “A diversidade nas suas propriedades indica que, embora nenhum processo singular tenha dado origem a todos os objectos dentro da classe de GUs, pelo menos algumas destas GUs têm aparências que sugerem que a sua natureza difusa se deve a interacções de marés ou à fusão de galáxias de baixa massa.”

Outro mistério é que algumas GUs continham populações significativas de enxames globulares. “Os intensos eventos de formação estelar necessários para produzir enxames globulares geralmente tornam uma galáxia menos difusa, em vez de mais difusa, de modo que compreender como vemos enxames globulares em GUs é um desafio interessante,” disse o professor Eric Peng do Instituto Kavli para Astronomia e Astrofísica da Universidade de Pequim, co-autor de ambos os estudos.

“Para encontrar galáxias que são realmente invulgares, primeiro precisamos de entender as propriedades das chamadas galáxias normais,” disse o Dr. Patrick Côté do HAARC (Herzberg Astronomy and Astrophysics Research Center) do NRC (National Research Council), Canadá, autor dos dois estudos. “O NGVS fornece a visão mais profunda e completa de toda a população de galáxias do enxame de Virgem, permitindo-nos encontrar as galáxias mais compactas e difusas, avançando a nossa compreensão de como se encaixam no quadro geral da formação galáctica.”

Os resultados destas investigações foram apresentados em dois artigos publicados recentemente na revista The Astrophysical Journal.

Astronomia On-line
15 de Setembro de 2020